全 文 ：第 12卷 第 6期 湿 地 科 学 Vol.12 No.6
2014年 12月 WETLAND SCIENCE Dec. 2014
闽江河口芦苇和短叶茳芏沼泽
土壤磷分级特征比较
章文龙 1,2，曾从盛 1,2,3*，仝 川 1,2,3，林 伟 1，陈晓艳 1
(1.福建师范大学地理研究所，福建福州 350007；2.福建师范大学亚热带湿地研究中心，福建福州 350007；
3.湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室，福建福州 350007)
摘要：磷是湿地生态系统必需的和重要的限制性养分元素，对比不同湿地植物土壤磷元素分级特征，对进一步
认识湿地磷循环具有重要意义。在闽江河口鳝鱼滩湿地，选取芦苇(Phragmites australis)和短叶茳芏(Cyperus
malaccensis)沼泽土壤作为研究对象，测定其全磷、有机磷和无机磷含量，并根据Chang S和 Jackson M L的无机
磷分级方法，将无机磷分为铁吸附态磷、铝吸附态磷、钙吸附态磷和闭蓄态磷，对比分析两种植物沼泽土壤磷元
素特征。结果表明，无机磷是两种植物沼泽土壤磷的主要形态，其含量分别占芦苇和短叶茳芏沼泽土壤全磷含
量的68.79%和59.29%。两种植物沼泽0～10 cm深度土层全磷含量差异不显著，10～50 cm深度土层的全磷含
量则表现为芦苇沼泽显著高于短叶茳芏沼泽(p＜0.05)。芦苇沼泽10～50 cm深度土壤无机磷含量显著高于短
叶茳芏沼泽，这是造成两种植物沼泽土壤全磷含量差异的主要原因。无机磷分级进一步表明，芦苇沼泽土壤无
机磷含量较高，由各形态无机磷(尤其是铁吸附态磷和闭蓄态磷)含量共同贡献。此外，不同形态磷含量与土壤
pH、电导率、容重以及全氮和全碳含量显著相关(p＜0.05)。
关 键 词：磷；无机磷分级；芦苇沼泽；短叶茳芏沼泽；土壤；闽江河口
中图分类号：X141；S155 文献标识码：A 文章编号：1672-5948(2014)06-683-07
目前，已有一些学者对河口湿地不同植物土
壤全磷含量特征进行了研究[1~3]。土壤中的磷元素
通过与不同的矿物组分结合，表现出不同的生物
地球化学特性[4]。单纯的比较不同植物土壤全磷
含量的差异，并不能揭示植物对河口湿地土壤磷
元素生物地球化学循环过程的影响。为了进一步
认识河口湿地土壤磷元素的生物地球化学循环过
程，对河口湿地表层土壤磷及其分级特征开展了
相关研究。这些研究主要集中在河口湿地表层沉
积物磷的组成和空间分布[5~10]，对比不同植物群落
土壤磷及其分级特征的研究还相对较少[4]。芦苇
(Phragmites australis)和短叶茳芏 (Cyperus malac⁃
censis)是亚热带滨海湿地主要的植物类型。在闽
江河口，已经开展的研究主要集中在温室气体排
放和植物氮、磷养分循环等方面[11]。因此，本研究
选取闽江河口水文条件相似的芦苇和短叶茳芏沼
泽土壤作为研究对象，对比两种植物群落土壤的
全磷、有机磷、无机磷、铝吸附态磷、铁吸附态磷、
钙吸附态磷和闭蓄态磷含量特征，旨在进一步认
识河口湿地土壤磷生物地球化学循环过程。
1 材料与方法
1.1 样品采集
以闽江河口鳝鱼滩湿地(26°00′36″N～26°3′
42″N，119°34′12″E～119°41′40″E)为研究区，选取
区内典型土著植物(芦苇和短叶茳芏)群落作为研
究对象。采样点位于高潮滩，属于寡盐沼泽。大
部分时间采样点无积水，其仅在大潮时短暂被潮
水淹没；涨潮时，最大潮高约为 1.4 m。全年潮汐
造成的水淹时间约为30 d。
于2013年8月19日，利用钢制取土器(直径为
10 cm，长度为 80 cm)，采集两种植物下 0～50 cm
深度的土壤柱状样品，并将其分割为 0～10 cm、
10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm和40～50 cm深
收稿日期：2013-02-27；修订日期：2014-06-17
基金项目：国家基础科学人才培养基金项目(J1210067)资助。
作者简介：章文龙(1986-)，男，福建省泉州人，博士研究生，主要从事湿地生态环境研究。E-mail: zhangwenlong027@163.com
*通讯作者：曾从盛，研究员。E-mail: cszeng@fjnu.edu.cn
DOI: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2014.06.001
湿 地 科 学 12卷
度的土样。在每种植物下的土壤中重复采样 3
次。样品采集后，立即放入自封袋，带回室内，自
然风干。待土样风干后，过2 mm筛；之后，再取一
小部分土样，过0.149 mm筛，保存，待测。
1.2 样品测定
采用浓H2SO4-HClO4消煮法 [12]测定土壤全磷
含量。用1 M的H2SO4振荡16 h浸提，然后将灼烧
(550℃，1 h)与未灼烧的土样相减，作为有机磷含
量[13]。用 0.5 M的H2SO4振荡 16 h浸提，测定无机
磷含量[14]。无机磷的连续分级方法参考文献[14]，
将无机磷进一步分为铝吸附态磷、铁吸附态磷、钙
吸附态磷和闭蓄态磷。每组实验同时做对照实
验。不同形态磷在浸提后，用连续流动分析仪
(San++，荷兰)测定，每个样品做 2个平行，误差小
于5 %。
用碳氮元素分析仪(Vario EL CN，德国)测定
土壤全氮(TN)和全碳(TC)含量。采用电位计法测
定土壤pH(水︰土 = 5︰1）。采用环刀法测定土壤
容重。用 2265FS便携式电导盐分测定仪测定土
壤电导率。具体测定结果详见表1。
1.3数据处理
利用 SPSS 17.0软件进行数据处理和统计分
析。用Origin8.0软件绘图。
2 结果与分析
2.1 芦苇和短叶茳芏沼泽土壤全磷、有机磷和无
机磷含量特征
随着土壤深度的增加，两种植物沼泽土壤的
全磷、有机磷和无机磷含量都呈逐渐减小的变化
趋势(图1)。土壤无机磷是全磷的主要形态，无机
磷含量分别占芦苇和短叶茳芏沼泽土壤全磷含量
的(59.29 ± 2.39)%和(68.79 ± 5.91)%。在0～10 cm
深度土层，两种植物沼泽土壤的全磷含量、无机磷
含量差异不显著(p＞0.05)；在 10～50 cm深度土
层，芦苇沼泽土壤的全磷含量、无机磷含量都显著
高于短叶茳芏沼泽土壤(p＜0.05)；而有机磷含量
表1 短叶茳芏和芦苇沼泽土壤理化性质
Table 1 Soil properties of Phragmites australis and Cyperus malaccensis marshes
植物名称
短叶茳芏
芦 苇
土壤深度(cm)
0～10
10～20
20～30
30～40
40～50
0～10
10～20
20～30
30～40
40～50
pH
(5.88 ± 0.12)a
(6.24 ± 0.50)a
(6.60 ± 0.17)a
(6.81 ± 0.38)a
(6.58 ± 0.12)a
(6.29 ± 0.17)a
(6.31 ± 0.22)a
(6.55 ± 0.27)a
(6.55 ± 0.20)a
(6.73 ± 0.19)a
电导率(mS/cm)
(3.58 ± 0.43)a
(2.48 ± 0.51)a
(2.13 ± 0.16)a
(1.89 ± 0.19)a
(2.00 ± 0.11)a
(3.50 ± 0.27)a
(3.24 ± 0.21)b
(2.75 ± 0.06)b
(2.56 ± 0.08)b
(2.41 ± 0.17)a
容重(g/cm3)
(0.71 ± 0.05)a
(0.89 ± 0.05)a
(0.95 ± 0.09)a
(1.01 ± 0.13)a
(1.03 ± 0.06)a
(0.69 ± 0.09)a
(0.69 ± 0.08)b
(0.82 ± 0.15)b
(0.81 ± 0.13)b
(0.81 ± 0.10)b
TN(g/kg)
(3.6 ± 0.4)a
(2.4 ± 0.3)a
(1.6 ± 0.1)a
(1.5 ± 0.1)a
(1.3 ± 0.1)a
(3.1 ± 0.4)a
(2.7 ± 0.1)a
(2.0 ± 0.1)b
(1.7 ± 0.1)a
(1.5 ± 0.2)a
TC(g/kg)
(39.4 ± 5.7) a
(27.9 ± 3.2)a
(18.5 ± 1.6)a
(17.7 ± 1.9)a
(16.3 ± 2.3)a
(34.2 ± 4.9)a
(30.5 ± 0.7)a
(21.4 ± 0.6)b
(19.0 ± 1.8)a
(17.7 ± 1.7)a
注：同一土层不同字母表示数据间差异显著(p＜0.05)。
图1 芦苇和短叶茳芏沼泽各土层全磷、有机磷和无机磷含量
Fig.1 Contents of total phosphorus, organic phosphorus and inorganic phosphorus of various soil layers
in Phragmites australis and Cyperus malaccensis marshes
684
6期 章文龙等：闽江河口芦苇和短叶茳芏沼泽土壤磷分级特征比较
只在 0～10 cm深度土层二者存在显著差异(p＜
0.05)，且表现为短叶茳芏沼泽土壤的有机磷含量
显著大于芦苇沼泽。
双因素方差分析结果表明，植物类型和土壤
深度对土壤全磷和无机磷含量都有显著影响，并
且它们的交互作用显著；有机磷含量则随着土壤
深度的增加显著变化，而两种植物沼泽土壤之间
差异不显著(表2)。
2.2 不同植物沼泽土壤无机磷含量分级特征
芦苇沼泽土壤铁吸附态磷、闭蓄态磷、钙吸附
态磷和铝吸附态磷含量分别占无机磷含量的
42.16%、30.41%、22.09%和 5.34%；短叶茳芏沼泽
土壤的铁吸附态磷、闭蓄态磷、钙吸附态磷和铝吸
附态磷含量分别占无机磷含量的 41.46%、
33.14%、19.27%和 6.12%。两种植物沼泽土壤的
各形态的无机磷含量都在0～10 cm深度土层差异
不显著(p＞0.05；图2)；除铝吸附态磷含量外，其他
3种形态的无机磷含量都在 40～50 cm深度土层
差异不显著(p＞0.05)；芦苇沼泽土壤10～40 cm深
度土层的铁吸附态磷、铝吸附态磷含量和闭蓄态
磷含量都显著高于短叶茳芏沼泽(p＜0.05)。
双因素方差分析结果表明，植物类型和土壤
深度对各形态无机磷含量的影响都达到了显著水
平；植物类型和土壤深度对钙吸附态磷和铝吸附
态磷含量的交互作用不显著，对铁吸附态磷和闭
蓄态磷含量交互作用显著(见表2)。
2.3 土壤磷含量与环境因子的关系
由表 3可知，除了闭蓄态磷含量与土壤 pH不
相关外，其他各形态磷含量都与环境因子显著相
关(p＜0.05或 p＜0.01)。其中，与 pH和容重显著
负相关，与其他因子显著正相关。从相关系数的
大小来看，电导率、全氮和全碳含量可以被认为是
表2 土壤不同形态磷含量的二因素方差分析结果
Table 2 Results of two-way ANOVA for the contents of various phosphorus forms
项 目
植物类型
土壤深度
植物类型×
土壤深度
df
1
4
4
全磷含量
F
41.6
45.1
5.9
Sig.
0.00
0.00
0.00
无机磷含量
F
51.7
22.1
5.7
Sig.
0.00
0.00
0.00
有机磷含量
F
0.0
27.7
3.4
Sig.
0.96
0.00
0.03
铁吸附态磷
含量
F
19.9
24.3
4.6
Sig.
0.00
0.00
0.01
钙吸附态磷
含量
F
26.5
6.0
1.1
Sig.
0.00
0.00
0.38
闭蓄态磷
含量
F
37.7
17.3
2.5
Sig.
0.00
0.00
0.07
铝吸附态磷
含量
F
32.5
16.3
1.7
Sig.
0.00
0.00
0.20
图2 芦苇和短叶茳芏沼泽各土层不同形态无机磷含量
Fig.2 Contents of different inorganic phosphorus of various soil layers
in Phragmites australis and Cyperus malaccensis marshes
685
湿 地 科 学 12卷
影响大部分形态磷的主要影响因子。但具体来
看，因不同形态磷化学特性有所差异，其对环境因
子的敏感性也存在一定的差异。如闭蓄态磷化学
活性较弱，与大部分因子相关系数较小，且对 pH
不敏感。钙吸附态磷与其他几种形态磷相比，与
环境因子的相关系数相对较低。
主成分分析结果显示，第一主成分贡献率达
到了 79.67%(表 4)，而土壤电导率、全氮含量和全
碳含量与第一主成分的相关系数的绝对值分别为
0.96、0.96和0.95，表明土壤电导率、全氮含量和全
碳含量在驱动沼泽土壤磷元素变化中占重要地
位。
3 讨 论
3.1 河口湿地土壤磷组成
本研究表明，无机磷是闽江河口湿地土壤全
磷的主要形态，这与其他学者对温带、亚热带和热
带河口土壤磷元素组成的研究结果一致(表 5)。
铁吸附态磷是闽江河口湿地土壤无机磷的主要形
态之一，其含量占无机磷含量的比重要高于温带
地区一些湿地，低于热带印度Cochin河口湿地，存
在较为明显的空间变异(见表 5)。不同温度带铁
吸附态磷的差异可能同其自身的生物地球化学特
性密切相关。与温带地区相比，闽江河口地处亚
热带，土壤风化程度较高，具有较高的铁含量；而
且采样点位于相对高潮滩，其水淹时间相对较短，
受海洋和河水的作用也相对较小。在这些因素的
共同作用下，磷容易被Fe(OH)3吸附，使得铁吸附
态磷成为无机磷的主要赋存形态之一。铁吸附态
磷具有较大的空间变异可能与土壤Fe(Ⅲ)对外界
环境变化较为敏感有关。例如，随着水淹频率的
增加，土壤Fe(Ⅲ)会被还原成Fe(Ⅱ)，从而促进无
机磷的释放[15]，进而改变土壤中铁吸附态磷含量。
又比如，铁吸附态磷含量还与硫酸根含量密切相
关，硫酸根能与Fe(Ⅱ)形成FeS沉淀，减少铁循环
的有效性[16]。与铁吸附态磷相比，钙吸附态磷、闭
蓄态磷和铝吸附态磷的活性则相对较弱，一般难
以被生物所利用[17]。其中，钙吸附态磷可以较好地
反映采样点受海陆相互作用的强弱[4]。研究发现，
河口或滨海湿地因受海洋作用较强，土壤中钙吸
附态磷含量往往占较大比重[4,6,8,9]。主要受淡水控
制的长江口盐—淡水区土壤磷分级研究表明，钙
吸附态磷含量比重在 5 %以下[18]。闽江河口湿地
土壤钙吸附态磷虽占一定比重，但并不是无机磷
的最主要形态，这也预示着其受河水和海水的共
同作用。闭蓄态磷主要来自表面水合铁氧化物包
裹的结合态磷盐和自然岩石状态磷[19]，是闽江河口
湿地土壤无机磷的主要形态之一，这与Gireeshku-
mar T等 [9]对印度Cochin河口湿地的研究结果一
致。铝吸附态磷则是无机磷中的另外一种形态
磷，但与Fe(OH)3相比，Al(OH)3对磷的吸附能力较
弱[17]，因此，在闽江口湿地中铝吸附态磷的含量相
表3 各形态磷含量与土壤因子的相关系数(n = 45)
Table 3 Pearson correlation coefficients
between contents of various phosphorus forms and soil factors (n = 45)
项 目
全磷含量
无机磷含量
有机磷含量
铁吸附态磷含量
钙吸附态磷含量
闭蓄态磷含量
铝吸附态磷含量
pH
-0.61**
-0.51**
-0.66**
-0.67**
-0.39*
-0.27
-0.47**
电导率
0.90**
0.83**
0.78**
0.91**
0.75**
0.55**
0.83**
容重
-0.72**
-0.66**
-0.64**
-0.68**
-0.67**
-0.46*
-0.73**
全碳含量
0.84**
0.71**
0.86**
0.85**
0.59**
0.39*
0.74**
全氮含量
0.88**
0.76**
0.88**
0.88**
0.62**
0.47**
0.77**
注：*和**表示相关系数分别通过了p＜0.05和p＜0.01显著性检验。
表4 主成分载荷矩阵
Table 4 Load matrix of principal component analysis
项 目
主成分1
主成分2
贡献率(%)
79.67
11.54
pH
-0.79
-0.50
电导率
0.96
-0.63
容重
-0.78
0.56
全碳含量
0.95
0.07
全氮含量
-0.96
0.05
686
6期 章文龙等：闽江河口芦苇和短叶茳芏沼泽土壤磷分级特征比较
对较低。此外，有机磷虽然不是全磷的主要形态，
但其仍然占有较大比重，并且在湿地氮循环中起
重要作用，因此未来应该进一步加强对湿地土壤
有机磷分级的相关研究。
3.2 芦苇和短叶茳芏沼泽土壤磷差异
植物生长时，需要从土壤中吸收磷元素，植物
死亡后，其凋落物和根系活性对土壤磷分布产生
显著的影响[21]；且生物量较高时，又可以有更高的
磷吸收和归还效率 [1]。本研究中，短叶茳芏沼泽
0～10 cm深度土层有机磷含量显著高于芦苇沼泽
(p＜0.05)，而在10～50 cm深度土层两者没有显著
差异。产生这一现象的原因之一是植物根系分布
的影响。植物根系和凋落物是土壤有机磷的重要
来源[21,22]。野外调查发现，短叶茳芏根系主要分布
在 0～20 cm深度土壤中；芦苇根系分布在 0～50
cm深度土层，相对较深。在此条件下，短叶茳芏
沼泽表层土壤比芦苇的具有更多的根系归还，从
而提高其土壤中有机磷含量。但对两种植物沼泽
土壤在 10～50 cm深度土层的有机磷含量差异不
大。这一现象并不能完全通过植物根系分布来解
释。两种植物土壤理化性质的差异可以被认为是
另一个影响有机磷含量的重要机制。本研究中，
芦苇沼泽 10～50 cm深度土壤的容重显著小于短
叶茳芏沼泽，基质质量则与之相反(见表1)。土壤
容重与全磷含量显著负相关(见表3)，表明土壤容
重越小，越有利于养分的贮存[1]。同时容重较小还
使得大气中的氧气更容易通过自由扩散方式进入
表层以下土壤，而增加表层以下土壤氧气含量。
增加氧气含量和提高基质质量均能在一定程度上
促进有机磷矿化 [23]，使芦苇土壤磷以无机磷的形
式储存。
本研究发现，芦苇沼泽10～50 cm深度土层无
机磷含量较高是导致其 10～50 cm深度土层全磷
含量较高的主要原因；而无机磷分级进一步表明，
无机磷的积累是通过铁吸附态磷、钙吸附态磷、闭
蓄态磷和铝吸附态磷含量同时增加实现的，并且
以铁吸附态磷和闭蓄态磷含量的贡献最大。其原
因大致可以概括为以下几个方面：①野外调查表
明，芦苇植物根系分布较深，这在一定程度上可以
增加土壤磷的归还量[1]，芦苇沼泽 10～50 cm深度
土层全氮和全碳平均含量也高于短叶茳芏沼泽
(见表 1)，也可以间接说明这一问题；②芦苇沼泽
表5 不同类型湿地土壤磷组成
Table 5 Composition of phosphorus forms in soils in different wetlands
研究区域
美国佛罗里达Shark河口湿地
葡萄牙Mondego河口湿地
中国长江河口湿地
波兰Gdańsk陆架湿地
中国杭州湾滨海湿地
中国珠江河口湿地
印度Cochin河口湿地
中国闽江河口湿地
深度
(cm)
0～20
0～20
0～5
0～5
0～20
0～70
0～5
0～50
全磷质量比
(mg/kg)
—
465～837
809～1 205
54～29 672
535～598
649～1 064
313～2 239
386～897
无机磷含量
所占比例(%)
—
54～76
70～92
50～70
74～89
67
—
55～79
无机磷组成：占无机磷含量
比例(%)
铁/铝吸附态磷：8.2%～10.5%；
钙吸附态磷：3.3%～32.6%；残
渣态磷为主
钙吸附态磷和铁吸附态磷为
主；铝吸附态磷也占一定比例
铁吸附态磷：9.4%～40.7%，平
均15.5%；钙吸附态磷小于5 %
铁吸附态磷：6%～31%；钙吸附
态磷：10%～43%
钙吸附态磷为主
铁/铝吸附态磷：23%～42%；铝/
钙吸附态磷：21%～67%
铁吸附态磷：4%～75%，铁吸附
态磷、闭蓄态磷和钙吸附态磷
是磷的主要形态
铁吸附态磷：29%～55%；闭蓄
态磷：19%～42%；钙吸附态磷：
16%～38%
文献
[5]
[6]
[18]
[20]
[4]
[8]
[9]
本研究
注：“—”表示无数据。
687
湿 地 科 学 12卷
土壤容重比短叶茳芏沼泽低，在此条件下，氧气更
容易进入表层以下土壤；同时芦苇根系分布较深，
也可为沉积物补充氧气[24]，氧气增加有利于Fe(Ⅲ)
的存在，从而增加铁吸附态磷的含量。
4 结 论
在闽江河口鳝鱼滩湿地，芦苇沼泽土壤全磷
含量总体上高于短叶茳芏沼泽；两种植物沼泽土
壤无机磷含量差异是导致其全磷含量差异的主要
原因。
无机磷是闽江河口鳝鱼滩湿地土壤磷的主要
形态，而无机磷则主要由铁吸附态磷、钙吸附态磷
和闭蓄态磷组成。
芦苇与短叶茳芏沼泽土壤无机磷含量差异是
通过各形态无机磷含量差异所致，铁吸附态磷和
闭蓄态磷是主要贡献组分。
两种植物沼泽土壤磷的差异同其生理特性和
土壤理化性质的差异密切相关。
参考文献
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6期 章文龙等：闽江河口芦苇和短叶茳芏沼泽土壤磷分级特征比较
Comparison of Characteristics of Phosphorus Speciation in Soils of
Phragmites australis and Cyperus malaccensis Marshes in Min River Estuary
ZHANG Wenlong1,2, ZENG Congsheng1,2,3, TONG Chuan1,2,3, LIN Wei1, CHEN Xiaoyan1
(1. Institute of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, Fujian, P.R.China; 2. Research Center of Wetlands
in Subtropical Region, Fuzhou 350007, Fujian, P.R.China; 3. Key Laboratory of Humid Subtropical Eco-geographical
Process (Fujian Normal University), Ministry of Education, Fuzhou 350007, Fujian, P.R.China)
Abstract: Phosphorus is an essential and limiting nutrient of wetland ecosystems. Compared the phosphorus
speciation of different vegetation soil plays a key role in further understanding phosphorus cycle in wetland.
To achieve this aim, total phosphorus, organic phosphorus and inorganic phosphorus in the soils of Phrag⁃
mites australis and Cyperus malaccensis marshes were examined in August, 2013. Meanwhile, according to the
method of Chang S and Jackson M L, inorganic phosphorus was further divided into aluminum bound phos-
phorus, iron bound phosphorus, occluded phosphorus and calcium bound phosphorus. The results showed that
inorganic phosphorus was the main form of total phosphorus, which accounted for 68.79% and 59.29% of to-
tal phosphorus in the soils of Phragmites australis and Cyperus malaccensis marshes, respectively. The concen-
tration of total phosphorus of 10-50 cm soil layer in Phragmites australis marshes was significant higher (p<
0.05), while no significant differences at 0-10 cm soil layer were observed between two kinds of marshes (p>
0.05). The content of inorganic phosphorus at 10-50 cm soil layer in Phragmites australis marshes was signifi-
cant higher could be considered as mainly reason for its higher content of total phosphorus. Additionally, the
higher concentration of inorganic phosphorus was contributed by all forms of phosphorus, especially iron
bound phosphorus and occluded phosphorus. Total nitrogen, total carbon, soil bulk density, pH and electrical
conductivity had significant correlations with most forms of soil phosphorus (p<0.05).
Keywords: phosphorus; inorganic phosphorus speciation; Phragmites australis marshes; Cyperus malaccensis
marshes; soil; Min River Estuary
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