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钙对滇重楼生长和总皂甙含量的影响



全 文 :第 25卷 第 5期               云南农业大学学报        Vol.25 No.5
2010年 9月           JournalofYunnanAgriculturalUniversity      Sept.2010
 收稿日期:2009-06-08   修回日期:2010-03-09
*基金项目:云南白药集团博士后工作站博士后研究经费资助;国家自然科学基金项目 (30873374)。
 作者简介:何忠俊 (1962-), 男 , 陕西城固人 , 博士后 , 教授 , 主要从事土壤肥料同位素示踪和药用植物栽培
方面的研究。E-mail:hezhongjun@hotmail.com
钙对滇重楼生长和总皂甙含量的影响*
何忠俊 1, 2 , 曾 波3 , 韦建荣 4 , 樊启龙4 , 陈 璐 2
(1.云南白药集团博士后工作站 , 云南 昆明 650118;2.云南农业大学 资源与环境学院 , 云南 昆明 650201;
3.湖南省岳阳市农业局 , 湖南 岳阳 414000;4.云南白药集团股份有限公司 , 云南 昆明 650118)
摘要:滇重楼是一种重要的中药材 , 多年来的大量采挖 , 已使其野生资源濒临灭绝的境地。钙与药用植物生
长发育 、 品质形成和中药功效密切相关。采用盆栽试验 , 研究了不同钙水平对滇重楼生长 、 养分元素吸收和
总皂甙含量的影响 , 以期为滇重楼野生资源的保护和人工栽培提供技术支撑。 结果表明 , 施钙可明显增加滇
重楼株高 , 以钙 40mg/kg处理株高增幅最大。总生物量和根茎增加百分数以钙 80mg/kg处理最高 , 高于此水
平时 , 滇重楼总生物量和根茎增加百分数显著下降 (P<0.05)。随施钙水平增加 , 叶片光合速率和蒸腾速率
分别呈显著 (P<0.05)和极显著 (P<0.01)的增加。不同钙水平对滇重楼各部位 N, P含量和茎中 K的含
量无显著影响 (P>0.05), 但对叶片和新 、 老根茎中 K含量有显著的影响 (P<0.05)。 叶片中 K含量以钙
80mg/kg处理最高 , 新 、 老根茎中 K含量以钙 40mg/kg处理最高。叶片 、 新根茎和老根茎中钙含量与施钙水
平之间呈显著的正相关 (P<0.05), 但茎中钙含量与施钙水平之间呈显著的负相关 (P<0.05);新根茎总皂
甙含量与施钙水平之间呈极显著的正相关 (P<0.01), 但不同钙水平对老根茎总皂甙含量影响不显著 (P>
0.05)。综合考虑滇重楼生长 、 总生物量累积 、 药用部位生物量累积 、 养分元素含量和总皂甙含量 , 滇重楼施
钙水平在钙 40 ~ 80mg/kg之间较为适宜。
关键词:滇重楼;钙;生长状况;养分含量;皂甙含量
中图分类号:S567.062  文献标识码:A  文章编号:1004-390X(2010) 05-0664-06
EfectsofCalciumFertilizationontheGrowthandTotalSaponin
ContentsofParispolyphilavar.yunnanensis
HEZhong-jun1, 2 , ZENGBo3 , WEIJian-rong4 , FANQi-long4 , CHENLu2
(1.Post-doctoralFelowshipStationofYunnanBaiyaoGroupCo.Ltd., Kunming650118, China;
2.ColegeofResourceandEnvironmental, YunnanAgricultureUniversity, Kunming650201, China;
3.AgriculturalBureauofYueyangCity, HunanProvince, Yueyang414000, China;
4.YunnanBaiyaoGroupCo.Ltd., Kunming650118, China)
Abstract:Parispolyphylavar.yunnanensisisanimportantChinesemedicinematerial.Becauseof
excesiveexcavationformanyyears, itisintheedgeofdistinction.Therearecloselyrelationshipbe-
tweencalcium(Ca)andthegrowth, qualityformationandherbeficacyofmedicalplant.Adopting
singlefactorexperimentdesign, theefectsofCaapplicationonthegrowth, biomass, nutrientcontent
andtotalsaponincontentindiferentpartsofP.polyphylavar.yunnaneniswerediscussedinorderto
providetechnicalsupportforprotectionandartificialcultivationofthisresource.Theresultshowedthat
appliedCacouldobviouslyincreaseplantheight;thehighestheightcouldbegotenatCa40 mg/kg
level.AppliedCacouldsignificantlyincreasetotalbiomassincreasedpercentage(TBIP)andfresh
rhizomeweightincreasedpercentage(FRWIP)at80 mg/kglevel(P<0.05).WhenappliedCaa-
bovethislevel, theTBIPandFRWIPdecreasedsignificantly(P<0.05).WiththeincreasingofCa
levels, theleafphotosynthesisrateandtranspirationratesignificantly(P<0.05)andextremelysignif-
icantly(P<0.01)increased, respectively.TherewerenosignificantefectsofappliedCaonnitrogen
(N)andphosphorus(P)contentindiferentpartsandonpotassium(K)contentinstem(P>
0.05), butthereweresignificantefectsofappliedCaonKcontentsinleaves, newandoldrhizome
(P<0.05).TheKcontentwashigherinleavesatCa80mg/kgandinnewandoldrhizomeatCa40
mg/kg, respectively.TherewassignificantlypositiverelationbetweenappliedCarateandCacontent
inleaves, newandoldrhizome(P<0.05), buttherewassignificantlynegativerelationbetweenap-
pliedCarateandCacontentinstem(P<0.05).Thetotalsaponincontentinnewrhizomeincreased
withtheincreaseofappliedCalevels, butthattherewasnosignificantdiferenceinoldrhizomeatdif-
ferentCalevels(P>0.05).Comprehensivelyconsideringgrowth, rhizomeweightandsaponincontent
increased, nutrientcontent, theappliedCalevelfrom40to80mg/kgwassuggestedforP.polyphyla
var.yunnanenisfertilization.
Keywords:Parispolyphylavar.yunnanenis;Ca;growthstatus;nutrientcontent;totalsaponincon-
tent
  滇重楼 Parispolyphylavar.yunnanensis隶属
于延龄科重楼属植物 , 主要分布于我国西南部的
云南 、 四川和贵州一带 , 主产于云南 , 生长于海
拔 1 400 ~ 3 100 m的常绿阔叶林 、 云南松林 、 竹
林 、灌木林背阴处及阴湿山谷中 , 缅甸也有分
布 [ 1-2] 。滇重楼根状茎具有清热解毒 、 消肿散瘀 、
凉肝定惊等功效 , 主治蛇虫咬伤 、跌打损伤等症 ,
此外 , 还有抗癌 、 止血 、 祛痰 、 抑菌 、 抗早孕等
作用[ 3-4] , 是 “热毒清”、 “宫血宁 ” 和 “季德胜
蛇药片 ” 等著名中成药的主要原料 [ 4 -5] 。滇重楼
繁殖率低 , 其药用部位根状茎的自然生长速度十
分缓慢 , 从种子发芽到入药一般需 10 ~ 15年的时
间 。近年来 , 大量的采挖已使野生滇重楼资源日
益减少 、资源已近枯竭 , 已严重威胁到以其为原
料的医药工业的可持续发展 [ 5-6] 。因此 , 滇重楼
人工驯化栽培和产业化生产势在必行 。近年来滇
重楼的人工引种栽培中仍存在药用部位生长十分
缓慢 , 种苗繁育困难 , 人工栽培技术不成熟等突
出问题 [ 7-8] 。
施肥对促进药用植物生长 、提高其产量和品
质具有重要作用[ 9-10] 。 20世纪 60年代以来 , 在
人参 、 西洋参 、 枸杞 、丹参等药用植物上 , 有机
肥和氮磷钾化肥配合施用取得了较好的效果[ 9] 。
药用植物生长也需要一定量的中微量元素。中药
的功效可能是其含的某几种有机成分或中微量元
素 , 更可能是他们形成的配合物[ 11] 。中微量元素
可作为药用植物体内某些有机合成反应的催化剂
或参与药用植物有效成分的结构和功能而影响其
有效成分的累积 [ 12] 。目前 , 施用微量元素在提高
药用植物产量和有效成分方面的报道较多 [ 9-10] ,
而关于中量元素对药用植物产量和有效成分影响
的研究甚少 。中量元素不仅在药用植物生长发育
和品质形成中有重要的作用 , 而且具有重要的药
理作用 , 活血化淤类中药材含有较高的钙和
镁[ 11] 。滇重楼是重要的活血化淤类中药材。因
此 , 研究钙对滇重楼生长 、养分吸收和有效成分
的影响具有重要的意义。
钙是细胞壁和细胞膜结构的组分 , 对于稳定
细胞结构和调节细胞膜的选择透性起重要的作用 。
钙结合在钙调蛋白 (CAM)上 , 对植物体内多种
关键酶起活化作用 , 并对细胞代谢有调节作用 。
钙具有调节细胞渗透压和生理平衡的作用 [ 13] 。目
前 , 国内钙素营养的研究主要集中在果树 [ 14-15] 、
蔬菜 [ 16 -17] 、 大豆 [ 18]和烤烟[ 19]等作物上 , 施用钙
肥在增产 、 抗病和改善品质方面效果显著。迄今 ,
关于滇重楼施肥方面仅有氮 、 磷 、 钾 、 有机肥施
用的经验性总结 [ 7-8] , 尚无中微量元素施用方面
的研究报道。本文研究施钙对滇重楼生长 、 品质
和营养元素吸收的影响 , 以期为滇重楼合理施肥
提供技术支撑。
665第 5期        何忠俊 , 等:钙对滇重楼生长和主要成分含量的影响
1 材料与方法
1.1 材料
盆栽试验于 2005年 11月 ~ 2006年 10月在云
南白药集团中药材优质种源基地塑料大棚内进行 ,
控制透光率在 40%左右 。选用植物形态特征 、 根
茎大小 、重量基本一致的中等大小滇重楼 (单个
根茎鲜重在 60g左右)。试验用 21cm×23cm聚
乙烯塑料桶 , 每桶装风干土 5 kg, 每桶定植 1株
滇重楼。供试土壤为基地林下腐殖土 (0 ~ 20
cm)与砂壤土按照 1∶1比例混合 。供试土壤养分
状况见表 1。按农田土壤肥力标准 , 供试土壤为
微酸性 、 有机质含量高 、 缺氮 、 缺磷 、 钾丰富 、
有效钙属较高水平 [ 13, 20] 。
表 1 供试土壤养分状况
Tab.1 Basicsoilnutrientstatusinexperiment
pH
有机质 /
(g· kg-1)
organic
mater
全 N/
(g· kg-1)
total
nitrogen
全 P/
(g· kg-1)
total
P2O5
全 K/
(g· kg-1)
totalK2O
碱解 N/
(mg· kg-1)
alkaline
nitrogen
速效 P/
(mg· kg-1)
available
P2O5
速效 K/
(mg· kg-1)
availableK2O
有效 Ca/
(mg· kg-1)
availableCa
5.8 50.38 0.32 0.40 21.06 42.59 6.38 209.21 1 670.00
1.2 试验设计
采用单因素 4个水平试验 , 以农田土壤钙素
养分最适标准的 1倍 、 2倍和 4倍设置养分梯度 ,
即 0, 40, 80 , 160mg/kg, 以 CaCl2·2H2O配成水
溶液形式施入。每处理重复 4次 , 共计 16盆。
每盆施 150 mg/kg的纯量 N, P2O5 , K2O作
为基肥 (在 2005年 11月 26日移栽时施入), 即
每盆施尿素 1.630 4g, NaH2PO4·2H2O 1.648 6g,
K2SO4 1.387 6g。钙肥于 2006年 3月 4日随水一
次浇入 。整个生育期维持土壤水分在田间持水量
的 60% ~ 70%, 观察记载各处理生长状况 、物候
期 、管理情况。
1.3 样品采集与分析
2006年 10月 6日 (滇重楼倒苗前)采收全
部植株 , 植株分为地上部分 (茎 、 叶)和地下部
分 (新根茎 、 老根茎 、 须根), 并测定各部分干
重和鲜重 (由于须根数量少 , 重量很小 , 且各测
定指标规律性不明显 , 本文未对其作报道)。新
根茎为从靠顶芽的第一茎痕处切取的带顶芽切段 ,
老根茎为中间和末端的切段。
土壤基本理化性状采用常规方法测定 [ 21] 。土
壤 pH用土∶水比 =1∶5浸提 , pH计测定;有机质
采用重铬酸钾容量法;土壤碱解氮用扩散法;土
壤速效磷用 0.5mol/LNaHCO3浸提 -钼锑抗比色
法;土壤速效钾采用 NH4OAC浸提 -火焰光度
法;土壤全氮采用半微量凯氏定氮法;土壤全磷
采用 NaOH熔融 , 钼锑抗比色法;土壤全钾采用
NaOH熔融 -火焰光度法;土壤速效钙采用醋酸
铵浸提 , 原子吸收分光光度法 。
植株全钙采用 HNO3 -HClO4消煮 , 原子吸收
光度法 [ 22] 。植株全氮采用水杨酸 -锌粉还原法消
煮 , 开氏定氮法 [ 19] 。植株全磷采用 H2SO4 -H2O2
消煮 , 钒钼黄比色法 [ 19] ;植株全钾采用 H2SO4 -
H2O2消煮 , 火焰光度计法[ 19] 。叶片光合速率和蒸
腾速率采用 LI-6400便携式光合仪测定。
药用成分分析按照中华药典中的方法 [ 23] 。称
取粉碎后过 3号筛的滇重楼根茎粉 1.00 g, 加乙
醇定容为 10mL, 超声提取 30min, 过滤后取上清
液测定。采用美国 Aglient1100液相色谱 , 在流
动相水 /乙腈 65 /35, 柱温 30℃, 检测波长 203nm
的条件下测定。
1.4 数据处理
由于供试滇重楼为收集的野生资源 , 个体重
量及生长状况差异大 , 只能选择大小 、 重量和生
长状况基本一致的根茎用于试验。另外 , 滇重楼
为多年生药用植物 , 个体年际间生长规律也不尽
一致 。为比较肥料试验的增产效果 , 采用根茎
(或总生物量)增加百分数 , 以消除个体大小差
异带来的绝对增加量不一致的问题 。
根茎 (或总生物量)增加百分数 = [采收时
根茎鲜重 (或总生物量鲜重) -原根茎鲜重 ] /
原根茎鲜重 ×100%
全部试验数据采用 EXCEL和 SPSS软件进行
计算 、分析和作图。
666 云南农业大学学报               第 25卷
2 结果与分析
2.1 不同施钙水平对滇重楼生长及生物量的影响
  表 2表明 , 施钙对滇重楼株高和生长状况有
显著的影响。与对照 (Ca0 mg/kg处理)相比 ,
各施钙处理滇重楼株高明显增加 , Ca40mg/kg处
理与对照差异达显著水平 (P<0.05), 但施钙对
根冠比有降低的趋势 。
表 2 不同施钙水平下滇重楼的生长及生物量
Tab.2 GrowthandbiomassindiferentpartsofP.polyphilavar.yunnanensisatdiferentCalevels
处理
treatments
株高
/cm
plantheight
根茎
鲜重
/gFRW
根茎
干重
/gDRW
地上
鲜重
/gFSW
地上
干重
/gDSW
新根
茎干
重 /gNRDW
根冠比
RSR
生物量
增加
/%TBIP
根茎
增加
/%FRWIP
光合速率 /
[μmolCO2·(m2·s)-1]photosyntheticrate
蒸腾速率 /
[g·(m2·h)-1]
transpirationrate
Ca0 33.80 b56.05 16.06 13.67 1.55 5.20 4.10 37.36 b10.43 ab 6.18 b 0.36 C
Ca40 49.93a62.16 17.61 23.8 2.98 5.95 2.61 53.15 a10.36 ab 7.35 b 0.53 C
Ca80 40.73 b61.42 18.69 18.54 2.44 6.99 3.31 56.89 a20.23a 9.11a 1.08 B
Ca160 41.6 b62.35 23.53 21.27 2.50 8.97 2.93 33.56 b 2.33 b 10.21 a 2.01 A
  注:各列中数字后不同小写字母表示在 0.05水平差异显著;不同大写字母表示在 0.01水平差异显著;下同。
Note:ValuesineachcolumnfollowedbydiferentsmalletersmeansignificantlydifferenceatP<0.05, folowedbydifferent
capitallettersmeansignificantlydifferenceatP<0.01;thesameasbelow.
FRW.Freshrhizomeweight;DRW.Dryrhizomeweight;FSW.freshshootweight;DSW.dryshootweight;NRDW.
newrhizomedryweight;RSR.root-shootratio;TBIP.totalbiomassincreasedpercentage;FRWIP.freshrhizomeweightin-
creasedpercentage。
  随施钙水平增加 , 滇重楼生物量增加百分比
呈先增加后降低的趋势 , 以钙 40mg/kg和 80mg/
kg处理显著高于其他处理 (P<0.05);根茎增加
百分数以钙 80mg/kg处理较高 , 达到了 20.23%,
比对照增加了 9.8%。钙 40mg/kg处理与对照基
本一致 , 而钙 160mg/kg处理根茎增加百分比与
对照相比有较大幅度的下降 , 并与钙 80mg/kg差
异显著 (P<0.05)。说明适量施钙可增加滇重楼
的总生物量和药用部位产量 , 而过量施钙会造成滇
重楼总生物量和药用部位产量的下降。
施钙对滇重楼叶片光合速率 、 蒸腾速率有显
著的影响。随施钙量增加 , 叶片光合速率和蒸腾
速率分别呈显著 (P<0.05)和极显著 (P<
0.01)的增加 。
2.2 不同施钙水平对滇重楼各部位养分含量的影响
从表 3可以看出 , 不同钙水平对滇重楼各部位
N, P含量没有显著影响 , 但对各部位 K的含量影
响显著。不同部位含 K量差异明显 , 次序为茎 >
叶 >根茎。随施钙水平增加 , 各部位钾含量呈先增
加后降低的趋势。叶片中 K含量以钙 80mg/kg处
理最高 , 与其他处理达到了差异极显著水平 (P<
0.05);不同施钙水平对茎中 K含量无显著性影响
(P>0.05), 但各施钙处理茎钾均高于对照;当施
钙量为 40mg/kg时 , 新 、 老根茎中钾含量最高 ,
并与其他处理差异达到显著水平 (P<0.05)。
表 3 不同施钙水平对滇重楼各部位
N, P, K, Ca含量的影响
Tab.3 Theefectsofcalciumappliedlevelsonthecontents
ofnitrogen(N), phosphor(P), potassium(K)andcalcium
(Ca)indiferentpartsofP.polyphilavar.yunnanensis
g/kg
部位
parts
处理
treatments N P K Ca

leaf
Ca0 33.82 a 2.33 a 9.15 BC 0.94 C
Ca40 32.18 a 2.31 a 11.10 B 1.55 B
Ca80 32.46 a 2.15 a 13.47 A 2.41A
Ca160 33.06 a 2.10 a 8.09 C 2.44A

stem
Ca0 17.21 a 0.43 a 40.29 a 4.30A
Ca40 17.37 a 0.56 a 44.91 a 2.77 B
Ca80 16.57 a 1.02 a 49.55 a 2.03 C
Ca160 11.68 a 0.64 a 47.42 a 1.75 C
新根茎
new
rhizome
Ca0 15.01 a 0.84 a 2.95c 0.45 C
Ca40 16.11 a 0.94 a 6.29a 1.55 B
Ca80 12.04 a 1.00 a 4.41 b 1.85 AB
Ca160 13.49 a 0.79 a 3.57bc 2.06A
老根茎
old
rhizome
Ca0 19.47 a 0.52 a 5.03c 0.46 B
Ca40 17.19 a 0.49 a 12.58 a 1.28 AB
Ca80 16.79 a 0.37 a 7.83 b 2.15A
Ca160 14.42 a 0.31 a 6.59bc 2.20A
667第 5期        何忠俊 , 等:钙对滇重楼生长和主要成分含量的影响
  从表 3可以看出 , 随施钙水平增加 , 叶
片 、 新根茎 、 老根茎中钙的积累速率由快变
慢 , 钙 80mg/kg和钙 160mg/kg处理叶片 、 新
根茎 、 老根茎钙含量无显著差异 (P>0.05),
但各施钙处理与对照有显著性差异 (P<
0.05);随施钙水平增加 , 茎中钙含量呈极显
著下降的趋势 (P<0.01)。对不同部位钙含
量与施钙水平之间进行相关分析 , 得出叶片 、
新根茎和老根茎中钙含量与施钙水平之间分别
呈显著正相关 (P<0.05), 其相关系数分别
为 0.878 , 0.839和 0.837。而茎中钙含量与施
钙水平之间呈显著的负相关 , (r=-0.876, P
<0.05)。其原因是低施钙水平下 , 叶片蒸腾
速率较低 (见表 2), 茎中钙随木质部液流向
上运输的数量也较少;而在高施钙水平下 , 叶
片蒸腾速率加快 (见表 2), 钙向上运输较多 ,
从而使茎钙残留量减少 。
2.3 不同施钙水平对滇重楼根茎总皂甙的影响
图 1显示 , 新根茎总皂甙含量随施钙水平的
增加而增加 , 所有施钙处理总皂甙含量均显著高
于对照 。当施钙量从 0mg/kg增加到 80mg/kg时 ,
总皂甙含量随施钙量增加而显著增加;当施钙量
从 80mg/kg增加到 160mg/kg时 , 皂甙含量稍增
加 , 但两者之间差异没有达到显著水平 。经相关
分析 , 新根茎皂甙含量与施钙量呈极显著正相关
(P<0.01, r=0.900)。
施钙对老根茎总皂甙含量有降低的趋势。在
施钙 40mg/kg时最低 , 以后随施钙量的增加总
皂甙含量也随之增加 , 但均低于对照 , 经方差
分析 , 老根茎各施钙处理之间总皂甙含量没有
显著差异。
3 讨论与结论
一般认为钙以被动吸收为主 , 其主要是在蒸
腾作用下以质流方式进入植物体 , 钙的长距离运
输主要发生在木质部 , 钙难以在韧皮部运输 , 其
运输的动力主要是蒸腾作用[ 13, 24] 。钙由蒸腾液流
从木质部到达旺盛生长的树梢 、 幼叶 、 花 、果及
顶端分生组织 , 钙到达这些组织和器官后 , 多数
变得相对稳定 , 几乎不发生再分配与运输 [ 20] 。本
研究中叶片 、新根茎和老根茎中钙含量与施钙水
平之间呈显著的正相关 , 但茎中钙含量与施钙水
平之间呈显著的负相关 , 说明钙累积受施钙水平
和蒸腾速率的双重影响。
土壤交换性钙的丰缺标准是一个很难确定的
指标 , 随作物种类的不同变化很大。在北方
CaCO3含量很高石灰性土壤上 , 常常会出现蔬菜
干烧心 、 脐腐病 , 果树水心病 、 苦痘病等现
象[ 14-19] 。在土壤交换性钙含量为 1 524 mg/kg的
土壤上 , 施钙可明显降低苹果苦痘病和提高其耐
储性 [ 14] 。陈琼贤等提出种植菜心的土壤适宜的交
换性钙含量在 1 704 ~ 3 840mg/kg[ 16] 。本研究供
施土壤交换性钙为 1 670mg/kg, 但施钙对滇重楼
生长状况 、 生物量累积 、 养分吸收和有效成分含
量都有显著的影响。
施钙可明显增加滇重楼的株高 , 降低根冠比 ,
以 钙 40mg/kg处理株高增幅最大;施钙对滇重
楼总生物量和药用部位产量有显著的影响 , 以钙
80mg/kg处理总生物量和药用部位产量显著高于
其他处理;随施钙水平增加 , 叶片光合速率和蒸
腾速率分别呈显著和极显著的增加趋势;不同钙
水平对滇重楼各部位 N, P含量和茎中 K的含量
无显著影响 , 但对叶片和新 、 老根茎中 K含量有
显著的影响 。叶片中 K含量以钙 80mg/kg处理最
高 , 新 、 老根茎中 K含量以钙 40mg/kg处理最
高。叶片 、 新根茎和老根茎中钙含量与施钙水平
之间呈显著的正相关 , 但茎中钙含量施钙水平之
间呈显著的负相关;新根茎总皂甙含量与施钙水
平之间呈极显著正相关 , 但不同钙水平对老根茎
总皂甙含量影响不显著。
综合考虑滇重楼生长 、总生物量累积 、营养元
素含量 、药用部位生物量累积和总皂甙含量 , 滇重
楼施钙水平在钙 40 ~ 80mg/kg之间较为适宜。
668 云南农业大学学报               第 25卷
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