全 文 ：第 35 卷第 1 期
2) (X7 年 1 月
东 北 林 业 大 学 学 报
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马占相思人工林不同年龄阶段的生物生产力 ` )
秦武明 何 斌
(广西大学 , 南宁 , 53 创阅峙 )
余浩光 陈文军
(广西高峰林场 ) (广西钦廉林场 )
摘 要 对马占相思人工林 3 个不 同年龄阶段 (4 、 7 、 1 年生 )的生物生产力进行的研究表明 : 马占相思人工
林林分乔木层生物 1 随林铃的增大而逐渐积累 , 4夕、 1 年生马占相思人工林的生物童分别为 63 . 肠 、 169 . 2 、 2 13 . 4
t
·
hm
一 2 ,其中经济生物1 (干材 )分别为 28 . 41 、 89 . 81 、 12 . 83 t · h m 一 2 · 。 一 ’ ;林分乔木层净生产力分别为 巧 . 7 65 、
24
.
17 4
、
19
.
4以 t · hm 一 2 · a 一 ’ ,林下植被生物童也有相似的变化趋势。 林龄增加 , 干材的组成比例增加 ,树叶 、 干皮 、 1 年生枝 、 枯枝和粗根则呈下降趋势。
关健词 马占相思人工林 ; 生物 1 ;生产力
分类号 57 18
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马占相思 ( Aca 必 用旧脚乒“ m ) ,原产于澳大利亚昆士兰北部沿海 、 巴布亚新几内亚等地 , 适应性广 , 耐干早清薄 ,病虫
害少 ,且具固氮改良土壤 ,速生丰产 ,用途广泛等优点〔’ 一 ’ 〕。
马来西亚于 1% 6 年在沙巴开始引种 ,其后东南亚 、美国 、 非洲
等许多国家先后大量引种 ,人工造林面积迅速扩展川 。 我国
于 19 79 年开始引进。 由于马占相思具有生长表现好 ,干形通
直 ,出材率高 ,适应性强 ,速生高产及固氮改土等特性 ,加上其
原产地的夏雨型气候带自然条件与我国热带 、南亚热带地区
相似 ,因此 , 自20 世纪 so 年代中期开始在我国热带 、 南亚热
带地区的广东 、广西 、 海南和福建等省区大面积种植和发展 ,
成为当地仅次于按树 (召比碱解山 )的短周期速丰林树种 ,并取
得了比较显著的经济效益和生态效益 。 随着马占相思人工林
引种成功和经营规模不断扩大 ,国内外对马占相思人工林的
相关研究也日益增多 。 其中 : ost am 。 A[ , 〕对马占相思林分生长特性和林分密度的影响进行了较深人的研究 ;翁启杰 4[J 、
郑文国 [ ’ 〕 、冯水 6t] 等分别研究了我 国海南 、福建和广东等地
马占相思林分生长特性 ; oH咖 gr 等〔’ ]则研究了马占相思根
系的生物量及其动态变化 。 这些研究结果均表明 , 马占相思
即使在立地条件较差的林地上也显示出其速生特性 。 任海
等 ls] 对鹤山马占相思人工林的生物量和净初级生产力进行
了研究 ,表明马占相思人工林不同生长年龄阶段的生物量增
长存在明显的差异 。 但以上研究大都仅限于某一生长年龄阶
段 ,难以反映不同年龄阶段马占相思人工林的生物生产力大
小与变化趋势 。 为此 ,笔者对马占相思人工林不同年龄阶段 ,
即 4 、 7 、 1 年生的林分生物生产力进行了研究 , 以揭示马占相
思人工林生长过程中生物量和生产力的积累特点和变化趋
l) 广西自然科学基金项目 (桂科基 以讲印 1 8) 、 广西 “ 十五 ” 林业
科学研究项目( 2阅2 一 5 9 ) 。
第一作者简介 :秦武明 ,男 , 195 3 年 10 月生 ,广西大学林学院 , 副
教授。
收稿 日期二2X( 场 年 2 月 2 日。
责任编辑 :张建华。
势 ,为马占相思人工林的经营管理 ,特别是林木采伐时间的确
定提供科学依据 。
1 试验地及林分概况
试验地位于广西南宁市国有高峰林场界牌分场 ,其地理
位置为东经 10 8 0 19 ’ ` 10 8 0 2 2 ` ,北纬 2 2 0 58 ` 一 23 0 X() ` ,属南亚
热带季风气候 ,年平均温度 21 . 8 ℃ ,极端最高气温 40 ℃ , )
10 ℃年积温约 7 20 ℃ ,年平均降雨量 1 350 m m ,降雨多集中
在 s se刁 月 ,相对湿度 79 % 。 标准地位于山坡中部 ,海拔高度
约 25 0 m ,坡度 25 。 一 2 80 ,坡向南偏东 ,土壤类型为砂页岩发
育形成的赤红壤 ,土壤厚度在 70 c m 以上 。
标准地前茬林分均为杉木 ( cu n成咭阮溯勿 坛砒 e 。如“ ) 纯
林 ,并分别于各自造林前 1 年的年底采伐 ,经炼山整地后 ,于
次年 4 月份用马占相思实生苗定植 ,调查时 4 年生马占相思
人工林的林相整齐 ,郁闭度为 0 . 75 ,保留密度 1 40 株 / hm Z ,
林分平均树高为 12 . o m , 平均胸径 (带皮 , 以下同 )为 14 . 0
c m
, 林下 植被 以 黄茅草 (价忿叮哪明卯 n o ont 树 us ) 、 五 节芒
(材臼` a hnt 。 两“ d以。 ) 、 路边青 ( leC or 山dn ~ bu n g e i ) 等为优势 ,此外还少量分布有桃金娘 (五肠面码喊。 切 , 记osnt a) 、野牡丹 (对`五n沥 co 记记娜 ) 、 粗叶悬钩子 ( Rub us ` 配e哄户之i us )等 ,覆盖度约 70 % ,凋落物层厚度为 2 一 3 。m ;7 年生马占相思人
工林经间伐和林分自疏后的林相较整齐 ,郁闭度为 0 . 85 ,保
留密度 930 株/ hm Z ,林分平均树高为 17 . 7 m ,平均胸径为 18 . 3
c m
,林下植被以毛桐 (撇以拓`。 6曰心at 。 ) 、桃金娘 (尺肠而 ” 砂喊 sIL
勿汀记刀众站。 ) 、野牡丹 (翔肠战n汉如 co 记谊um ) 、 乌毛旅 (刀肠c h~诫 e 护山 le )等为优势 ,此外还分布较多的五节芒 、 黄茅草 ,粗叶
悬钩子等 ,覆盖度约 70 % ,凋落物层厚度约 3 c m ; 1 年生马占
相思人工林经间伐和林分自疏后的林相较整齐 ,郁闭度为 0 . 85 ,
保留密度 775 株 / hm , ,林分平均树高为 19 . o m ,平均胸径为
23
.
5 c m
,林下植被主要 以潺稿树 (山 ea s l ut inos a) 、 盐肤木
( hR o
e h ine 。 ` ) 、 九节 ( yPS e ho tiar ubr ar ) 、 狗脊 ( w沃以翻山以必少闪扣 n ica ) 等为优势 ,此外少量分布有铁芒其 (胶m刀即`而 il n -
第 1 期 秦武明等 :马占相思人工林不同年龄阶段的生物生产力
ea 山 ) 、 五节芒 、粗叶悬钩子等 , 覆盖度约 70 % ,凋落物层厚度
为 4 一 5 。m 。
2 研究方法
2
.
1 标准地的设置
在经过全面实地调查并分析林分状况的基础上 ,分别在
4 年生 、 7 年生和 1 年生等 3 个不同生长年龄阶段马占相思
人工林中选择邻近分布 ,母岩一致 ,海拔 、坡向、坡位等立地条
件基本相同 ,前茬林分相同( 均为杉木实生林 ) ,整地 、抚育施
肥等营林和管理措施也相同的林分内 ,按不同林龄阶段设置
面积 20 m x 20 m 的标准样地各 3 块 (其中 4 年生为固定样
地 ) ,共设置样地 9 块 。
2
.
2 乔木层生物量测定
标准地选定后 ,对各标准地内的林木进行每木检尺 ,测定
胸径和树高 ,然后根据统计结果 ,在每个林龄标准地内选择代
表平均值的 3 株样木 (平均木 ) ,采用收获法 9[] 测定样木的生
物量 ,即将样木伐倒后 ,地上部分采用 M ons ic 分层切割法 ,每
Z m 为一区分段 ,分干材 、 干皮 、 1 年生枝 、多年生枝 、枯枝 、 叶 ,
地下部分根系采用全根挖掘法 ,按根莞 、 粗根 (根系直径 )
2
.
0 e m )
、 细根 ( 0 . 5 一 2 . 0 e m ) 、 吸收根 ( < 0 . s e m ) ,分别称重 ,
并取样测定各器官的含水率及干质量。
2
.
3 林下植被生物量调查
在每个标准地内各设置 3 个面积为 1 m x l m 小样方 ,调
查样方内植物种类 、个体数 、 高度和覆盖度等 。 采用样方收获
法 ,按草本层 、 灌木层和死地被物分别测定其生物量或现存
量 ,同时取样测定含水率和干质量。
3 结果与分析
3
.
1 不同年龄阶段马占相思人工林平均木生物盘及其分配
表 1 显示 , 3 个不同年龄阶段马占相思林分中 ,不论是平
均木单株生物量还是各不同器官的生物量 ,均随林龄的增大
而增加 , 4 、 7 、 1 年生平均木 洽生 物量分别为 5 5 . 2 3 、
18 1
.
98
、
27 5
.
4 3 kg
。 表现出马自 ;二 为速生特性 。 在地上部分生物量中 ,干材所占的比例最高 , 占全株生物量的 4 . 9%
以上 ,并随林龄的增加而呈现增大趋势 ,至 1 年生时占全株
生物量达到 57 . 5% 。 在树冠的生物量中 ,以 4 年生平均木单
株所占比例最大 ,然后随林龄的增加而减少 ,表明马占相思在
1 一 4 a 以营养生长为主 ,逐渐向以生殖生长为主的阶段过渡 。
从表 1 还可以看出 ,不同年龄阶段各器官生物量及其分
配的大小顺序存在明显的差异 : 4 年生马占相思为干材 > 干
皮 > 粗根 > 树叶 > 多年生枝 > 根莞 > 枯枝 1年生枝 > 细根 >
吸收根 ;7 年生和 1 年生则基本为干材 > 多年生枝或根苑 >
粗根 > 干皮 > 树叶 > 枯枝或 l 年生枝 > 细根 > 吸收根 。 就不
同年龄阶段各器官的生物量分配变化趋势而言 , 从 4 年生至
1 年生 ,树叶的下降趋势最明显 , 由 9 . 56 % 下降到 3 . 10 % , 1
年生枝和枯枝也呈下降趋势 ,但多年生枝恰好相反 。 树叶 、枝
条的这种变化规律是因为马占相思 4 年生时的营养生长为主
逐步过渡到 1 年生时的生殖生长为主 ,随着林龄增加 ,林分
郁闭度增大 ,林木经过自然整枝 ,枝条开始枯死 、脱落 ,其活枝
的生物量增长量降低 ,表明随着林龄的增加 ,马占相思各器官
的生物量组成发生变化 ,树叶 、 树皮的比例逐步下降 ,干材的
比例逐步增加。
衰 1 不同年龄阶段马占相思人工林平均木生物 . 及其分配① kg’ 株
林分年龄a/ 树叶 1年生枝 多年生枝 枯枝 干材 干皮 根莞 粗根 细根 吸收根 合计
5
.
30 1
.
7 6 4
.
3 4 2
.
90 24
.
83 5
.
82 4
.
26 5
.
3 1 0
.
4() 0
.
32 5 5
.
23
8,`工sf,à咤à亡J一,`9014
.
9 6
96
.
5 8
10
.
5 4
10
.
5 7
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5 3
于万厅
3
.
10 2
.
5 8
9
.
6 1
16
.
9 7
9
.
3 2
2 5
.
40
9
.
2 2
丝ù一 0 . 7 2
0
.
5 6
0
.
3 1
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14
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0
.
34
注 : ①分子为生物量 ,分母为所占百分比 。
3
.
2 不同年龄阶段马占相思人工林分生物量及其分配 有关 ,但都说明马占相思具有较高的生物量水平。
从表 2 可见 ,虽然随林木林龄的增大 ,林分密度减少 ,但林分 从林分生物量组成比例看 (表 2 ) ,由于林分密度不同 ,林
生物量却与其平均木表现出相同的变落匕趋势 ,即随林龄的增大而 木不同器官生物量的变化趋势与平均木单株生物量不完全一
相应增加 , n 年生马占相思林的林分生物量达到 2 13 . 4 t · 致 。 干皮 、 1年生枝 、 多年生枝 、 粗根 、 细根和吸收根都与干材
h m
一 2 ,分别是 4 年生和 7 年生的 3 , 38 倍和 1 . 26 倍 ,其中生产 一样 ,随林龄的增加而明显增大 ;根克在 4 一 7 年生过程中生物
上最为关心的经济生物量即干材 (文中未将干皮列人经济生物 量累积很快 ,但在 7 一 1 年生过程中增加量较少 ;枯枝在 4 -
量 )为 12 . 83 t · hm 一 , ,分别是 4 年生和 7 年生的 4 . 34 倍和 7 年生过程中生物量也成倍增加 ,但在 7 一 1 年生过程中却
1
.
37 倍 ,可见干材生物量增长速度要高于林分生物量的增长 明显下降 。 而在所调查的 3 个不同年龄阶段 ,树叶的生物量
速度 。 以上研究结果与翁启杰团 、 郑文 国5[J 、 冯水 [’J 、 徐大 变化很小 ,均为 6 . 04 一 6 . 70 t · hm 一 2 ,在 4 一 7 年生过程中多
平〔’ 0] 等研究所得结果有一定的差异 。 这显然与研究区域的气 积累 0 . 6 t · hm 一 , ,增加率为 10 . 93 % ,但在 7 一 1 年生过程
候 、 土壤条件和树种生物学特性及各自生产单位经营措施不同 中却呈现下降趋势 。
表 2 不同年龄阶段马占相思人工林林分乔木层生物t 及其分配 kg · h m 一 2
林分年龄 / a 树叶 1 年生枝 多年生枝 枯枝 干材 干皮 粗根 细根 吸收根 合计
6
.以
6
.
7 0
6
.
6 2
2
.
0 1
4
.
8 4
5
.
5 2
5
.
05
16
.
86
2 1
.
37
3
.
3 1
8
.
10
4
.
3 8
2 8
.
3 1
8 9
.
8 1
12 2
.
8 3
6
.
6 3
9
.
8 3
12
.
2 8
根莞
4
.
86
1 6
.
30
19
.
16
6
.
0 5
15
.
7 8
19
.
6 8
0
.
46
0
.
5 2
0
.
8 8
0
.
3 4
0
.
4 8
0
.
7 2
6 3
.
06
169
.
2 2
2 13
. 月4
471
从表 1 、表 2 还可以看出 ,不同年龄阶段马占相思均有 比
较发达的根系 ,其所占比例均达到 18 . 6 % 以上 ,相当或略高于相近年龄的马尾松 、杉木和按树等速生树种 〔` , 一 ” 〕 ,而在各
根系种类生物量分配中 ,不同年龄阶段的马占相思人工林 ,无
论是平均木单株 ,还是林分生物量 ,均 以直径大于 2 . 0 c m 根
莞和粗根为主导 ,它们的生物量分别占全部根系的 41 . 5% -
57
.
7% 和 3 9 . 3% 一 51 . 7% ;其次是直径 0 . 5 一 2 . o cm 的细根 ,
占 1 . 6% 一 3 . 9% ;最小是 < o . s c m 的吸收根 ,仅占 1 . 45 % -
2
.
90%
。 根系不仅具有从土壤中吸收养分 、水分的机能 ,而且
分泌有机物质 ,创造根际微环境 ,改善土壤结构和理化特性 ,
维系地上部分的生长发育 t `4 J 。 马占相思根系所具有的生物
学特征 ,是其之所以具有速生特性 ,并能够在比较干早清薄的
土壤上正常生长的重要原因 ,也为林地土壤形成各种由大量
腐根所产生的各种孔隙因而改善土壤结构和物理性状提供了
东 北 林 业 大 学 学 报 第 35 卷
基础条件 。
3
.
3 刁q司年龄阶段马占相乱幻喇琳下植被的生物量及其捅己
由表 3 可知 , 4 、 7 、 1 年生马占相思林分的林下植被生物
量随林龄的增大而增加 ,其中死地被物生物量增加较明显 , 7
年生和 1 年生分别比 4 年生增加 41 . 19 % 和 107 . 45 % ;灌木
层生物量也有相似的变化趋势 ,但其增加量呈明显的下降趋
势 ,林龄 4 一 7 。 时增加 2 . 56 t · hm 一 2 , 7 一 11 。 时仅增加 一 17
t
·
bm
一 , ;草本层生物量则随林龄的增加呈现下降趋势。 从林
下植被的生物量分配来看 ,从 4 年生直至 1 年生 ,死地被物
的生物量所占比例由 52 . 62 % 上升至 60 . 56 % ,呈增加趋势 ;
草本层生物量所占比例由 25 . 46 % 下降为 9 . 65 % , 呈明显的
下降趋势 ;灌木层生物量的比例则呈现先明显上升 ( 4 一 7 年
生 ) ,然后稍为下降 ( 7 一 1 年生 )的趋势。 说明在原杉木林地
营造马占相思林的初期 ,林分郁闭度较小 ,林地土壤也比较贫
府 , 比较有利于林下植被尤其是耐清薄的草本类植被生长发
育 ,生物量也较大 ;随着林木的生长 ,林分逐渐郁闭 ,草本类林
下植被生长受到抑制 , 因而其生物量呈下降趋势。 马占相思
人工林林下植被的这种变化规律对马占相思人工林群落结
构 、 生物多样性和林地土壤肥力的改善都有良好的作用。
3
.
4 不同年龄阶段马占相思人工林林分乔木层净生产力
森林的生产力 (生产量或净第一性生产量 ) ,为单位时间 、
单位面积森林植物通过光合作用所生产的有机物质的总
和 [” J 。 文中用年平均生物量作为净生产力的指标 。 由于没有
将枯枝落叶层生物量 、根系损失量和动物啃食量等计算在内 ,
所得到的净生产力要比实际低。 表 4 表明 ,不同年龄阶段马占
相思人工林的年均净生产力均较高 ,都达到 巧 . 7 65 t · hm 一 2 ·
。 一 ’ 以上 ,其中以 4 年生最低 ,为 巧 . 765 t · unI 一 , · 。 一 ’ ;其次是
1 年生 ,为 19 闷以 t · unI 一 2 · 。 一 ` , 比 4 年生增加 23 . 08 % ;7 年
生最高 ,达到 24 . 174 t · hm 一 2 · : 一 , , 比 4 年生增加 53 . 34 % 。
可见 ,马占相思人工林在不同年龄阶段的林分净生产力存在明
显差异 ,在 1 一 4 年生阶段相对稍低 , 4 年生至 7 年生阶段达到
最高 ,再到 1 年生则呈现较明显的下降趋势 ,与其它速生树种
相比 ,除了略低于相近林龄的巨尾按外 [ ’ 6J ,要远高于杉木和马
尾松等树种 [” 一 ’ 2」。 而从马占相思不同器官的净生产力看 ,生
物量积累速度最快的是干材 ,为 7 . 0’7 8 一 12 . 830 t · bm 一 , · 。 一 ’ ;
其次是多年生枝 、根克和粗根 ,分别为 1 . 26 3 一 2闷伪 、 1 . 21 5 -
2
.
328
、
1
.
51 3 一 2
.
254
t
·
unI
一 2 · : 一 ’ ;然后是干皮 、树叶 、枯枝和
l 年生枝 ,分别为 1 . 116 一 1 . 65 8 、 0 . 印2 一 1 . 5 10 、 0 . 39 8 一 1 . 157 、
0
.
502
一 0
.
69 1
t
·
hm
一 2 · 。 一 ’ ;生物量积累速度最慢的是吸收根
和细根 ,分别为 .0 肠5 一 .0 085 、 0 . a74 一 0
.
1 5 t
·
unI
一 , · 。 一 ’ 。
自4 年生直至 1 年生 ,树叶 、 干皮 、 吸收根的净生产力呈现明
显的下降趋势 ;其他器官则多数是从 4 年生到 7 年生净生产力
呈明显的增长趋势 ,再到 n 年生时则呈现明显的下降趋势 ,与
林分净生产力的变化趋势相一致。
表 3 4 一 7 年生马占相思人工林林下植被生物 , 及其分配
林分
年龄 /
活地被物
草本层
死地被物灌木层 小 计
例。一盯9786川%一.20f.51
fn,r、ú,且
,一,`亡、ó
一,`弓jn6
生物量/
t
.
ha
一 2
2
.
29
4
.
3 3
5
.
59
比例
%
20
.
18
2 7
.
72
2 7
.
35
生物量 /
t
·
unI
一 2
2 53
2
.
07
1
.
74
比例 生物量 /
二 ha 一 2
4
.
82
6
.
40
7
.
33
生物量 /
t
·
uI
一 2
比例
%
6 5 3
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.
2 2
13
.
11
57
.
53
59
.
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醉 . 14
4n7
表 4 不同年龄阶段马占相思人工林乔木层净生产力 h m 一 2
林分年龄a/ 树叶 1年生枝 多年生枝 枯枝 干材 干皮 粗根 合计
1
.
5 10
0
.
9 5 7
0
.日) 2
0
.
50 3
0
.
69 1
0
.
50 2
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94 3
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.
8 28
1
.
1 57
0
.
3 98
7
.
0’7 8
12
.
8 3 0
1 1
.
16
1
.
6 5 8
1
.
4以
1
.
1 16
根莞
1
.
2 15
2
.
3 2 8
1
.
7 4 2
1
.
5 13
2
.
2 54
1
.
7 89
细根
0
.
1 15
0
.
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.
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0
.
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0
. 伪9
0
.
(拓 5
巧 . 7 65
2 4
.
174
19
. 月以
147
4 结论
马占相思人工林的林分生物量随林龄的增大而逐步积
累 , 4 、 7 、 1 年生林分乔木层生物量分别为 63 . 06 、 169 . 2 、
21 3
. 科 t · hm 一 , 。 其中 : 经济生物量 , 即干材 ( 去皮 )分别为
28
.
41
、
89
.
8 1
、
12
.
83 t
·
hm
一 2 ;林分乔木层净生产力则分别为
15
.
7 65
、对 . 174 、 19月以 t · unI 一 2 · a 一 ’ 。 可见 , l 一 7 a 特别是 4
一 7 a 为马占相思生物量增长迅速期 , 7 一 l l a 生物量增长则
相对较慢 。 随林龄的增大 ,不同器官生物量的组成 比例发生
变化 ,干材的生物量组成比例随林龄的增大而增加 ,树叶 、干
皮 、 1年生枝 、 枯枝和粗根则随林龄的增大而减少。 表明随着
林龄的增加 ,马占相思各器官的生物量组成发生变化 ,逐步由
树叶 、 干皮等转移到干材上 ,而其占比例达 18 . 6 % 以上的发
达根系 ,是其之所以具有速生特性 ,并能够在比较干早清薄的
土壤上正常生长的重要原因 。
马占相思人工林林下植被比较丰富 ,并随林龄的增大而
增加 。 死地被物的生物量随林龄的增大呈明显的增加趋势 ,
草本层生物量则呈现相反趋势 。 可见 ,马占相思人工林生态
系统的自肥能力也随林龄的增大而增强 ,也更有利于林木的
生长发育 。
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