全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
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#
")!"%&)"%
收稿日期$
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%修改稿收到日期$
!"#$)"+)"+
基金项目$安徽省自然科学基金"
#!",",&-.&&
#%安徽科技学院引进人才基金"
/0.!""+!&"
#
作者简介$高青海"
#+((
#!男!博士!副教授!主要从事蔬菜高产栽培生理的研究&
1)2345
$
6
37
8
9#+((
!
#%$:;72
不同作物秸秆还田对设施黄瓜生长
及光合特性的影响
高青海!陆晓民!贾双双
"安徽科技学院 应用微生物研究所!安徽蚌埠
!$$#""
#
摘
!
要$以黄瓜品种津优
*
号(和经过
#
年腐熟的花生秸秆)玉米秸秆和稻壳为试验材料!研究不同作物秸秆还田
对黄瓜生长)营养吸收及光合特性的影响&结果显示$"
#
#与对照相比!不同作物秸秆还田不仅显著增加了黄瓜植
株的根系活力和叶片硝酸还原酶活性!而且提高了黄瓜叶片的叶绿素含量)
<=
"
最大光化学效率"
!
>
*
!
2
#和实际
光化学效率"
!
<=
"
#及光合速率!使得黄瓜叶片对光能的利用效率增加!净光合速率显著增强&"
!
#不同秸秆还田还
促进了黄瓜的株高)茎粗)地上部和根系的干鲜重增加!显著提高了黄瓜产量&"
$
#玉米秸秆还田效果最好!其黄瓜
产量"
&(%&:(*
6
+
2
!
#较对照显著提高了
*$:,?
!其次为花生秸秆还田!稻壳还田效果稍差&研究表明!秸秆还
田促进了黄瓜植株根系吸收能力!显著增强了叶片的氮代谢)光能利用效率)净光合速率!从而促进了黄瓜植株的
生长发育!提高了产量!并以玉米秸秆还田效果最佳&
关键词$秸秆还田%黄瓜%生长发育%光合速率
中图分类号$
-+*&:(+
文献标志码$
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-
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3
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O
JJKN3XNLKINC4C
6
7C
6
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O
97K7J
S
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6
3KLP4C
O
N7KL;KLP;I5K4>3K47C:T9LNLJI5KJJ97XLPK93K
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#
#
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O
JKN3XNLKINC4C
6
C7K7C5
S
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6
C4M4;3CK5
S
4C;NL3JLN77K3;K4>4K
S
3CP5L3MC4KN3KLNLPI;K3JL3;K4>4K
S
7M;I)
;I2RLN
!
RIK35J7;7I5P42
O
N7>L5L3M;957N7
O
9
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3NLPX4K9K9L;7CKN75:=754
6
9KIJLLMM4;4LC;
S
7M;I;I2RLN5L3>LJX3J4C;NL3JLP
!
CLK
O
97K7J
S
C)
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6
C4M4;3CK5
S
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K9LNLR
SO
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66
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O
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"
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#
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53CK
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!
K9LMNLJ93CPPN
S
XL4
6
9K7M;I;I2RLN4C;NL3JLP
!
3CPJ4
6
C4M4;3CK5
S
42
O
N7>LPK9L
S
4L5P7M;I;I2RLN:
"
$
#
BCL7MK9LRLJKJKN3XNLKINC4C
6
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6
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4KJ
S
4L5PNL3;9LP&(%&:(*
6
+
2
!
!
K9LKNL3K2LCK
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6
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O
3NLPX4K9K9L;7CKN75
%
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SO
L3CIK>4CLJKN3X
NLKINC4C
6
!
N4;L9IJYJKN3XNLKINC4C
6
5LJJLMML;K4>L:VL;7C;5IPLPK93KJKN3XNLKINC4C
6O
N727KLPN77K3R)
J7N
O
K47C;3
O
3;4K
S
!
J4
6
C4M4;3CK5
S
42
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6
LC2LK3R754J2
!
54
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JKN3XNLKINC4C
6
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%
6
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O
2LCK
%
O
97K7J
S
CK9LJ4JN3KL
!!
由于在日光温室内连作及大量使用氮肥!常引
起设施土壤化学性质变化!包括氮肥利用率降低及
土壤氮肥含量增加,#-!导致土壤的次生盐渍化和酸
化&加之土壤中的病原微生物的富集!引起了设施
土壤连作障碍的频发,!-!已成为限制设施农业可持
续生产的瓶颈,$-&
近年来!秸秆还田对土壤改良作用及其对作物
影响已成为国内外研究的热点&研究表明!秸秆还
田可以改善土壤的理化性质!提高土壤微生物的含
量,*-!增加土壤有机质含量和矿质养分含量,&-!而且
还能显著提高作物水分利用效率,%-)光合速率,(-等!
从而提高作物产量和改善品质,-!为农业可持续发
展奠定了基础&目前!作物秸秆还田在大田中的应
用比较广泛!所采用的作物秸秆多为玉米)小麦等秸
秆,)+-&鉴此!本试验通过设置不同类型作物秸秆还
田!研究秸秆还田对设施黄瓜生长发育的影响!旨在
探明不同作物秸秆还田对设施黄瓜光合特性的影响
机理!为丰富和完善秸秆还田设施栽培提供参考&
#
!
材料和方法
=:=
!
试验材料
黄瓜材料品种为津优
*
号(!种子购于合肥丰
乐种业股份有限公司&花生)玉米秸秆和稻壳来源
于凤阳县农户!预先进行
#
年的腐熟处理&
=:>
!
试验设计
试验于
!"##
年
##
月
#
!"#!
年
,
月在安徽科
技学院生命科学学院园艺实习基地内进行&供试温
室土壤为黄褐土!肥力中等!前
!
茬种植的作物及肥
水管理一致&土地平整!
"
#
$";2
土壤理化性质中
的机质含量为
#&:&%
6
+
Y
6
#
!全氮)全磷)全钾含
量分别为
":,*
)
#:"!
和
+:$&
6
+
Y
6
#
!而碱解氮)速
效磷)速效钾含量分别为
#":!!
)
$%:$!
)
##&:(%2
6
+
Y
6
#
!
O
[
为
(:#&
&
!"##
年
##
月将经过
#
年腐
熟的不同作物秸秆进行粉碎"稻壳不用#!长度在
&
#
#";2
!
#!
月在日光温室内土壤开深
$";2
)宽
*"
;2
的沟!将等量的粉碎作物秸秆平铺于其中!施入
量均
#""""Y
6
*
92
!
%每
%%(2
! 基肥施入量为磷酸
二铵
,"Y
6
硫酸钾
$"Y
6
!按照秸秆矿物质含量!
对照处理每
%%(2
! 多施入复合肥
#"Y
6
&随后进行
消毒处理!最后用土覆盖起垄!垄的宽高分别为
&"
;2]#";2
!大水浇透!踏实备用&黄瓜于
!"#!
年
!
月
&
日播种!待长至四叶一心时!选择大小一致的黄
瓜幼苗于
$
月
!"
日定植做好的垄上!按照常规进行
田间管理!后期追肥量一致&试验共设
*
个处理!分
别为
.^
"不加秸秆#)
T
#
"花生秸秆还田#)
T
!
"玉米
秸秆还田#和
T
$
"稻壳还田#&每个处理设
$
次重
复!随机区组排列!小区面积为
!*2
!
&分别在黄瓜
定植
!"
和
*"P
时进行生理指标的测定!图标中数
据均
$
次重复的平均值&
=:?
!
指标测定
=:?:=
!
株高和茎粗
!
每个处理随机取
#"
株标记!
每隔
(P
测定
#
次株高)茎粗!分别记录数据&首次
测定时间为
$
月
!&
日!株高测定工具为精度为毫米
的直尺!茎粗采用游标卡尺进行测定&
=:?:>
!
植株干鲜重
!
在定植
%"P
时分别取植株地
上)地下部分!用电子天平称量鲜重并记录数据&然
后把植株地上部和根系分放入托盘中!放入
,"_
恒
温箱
!P
!最后取出称量干重并记录数据&
=:?:?
!
叶绿素及光合参数
!
叶绿素含量采用分光
光度法进行测定,#"-!光合参数采用美国
D4).B0
公
司生产的
D4)%*""
便携式光合作用测定系统进行测
定&分别在定植
!"
和
*"P
时每个小区选
%
株有代
表性)长势一致的植株!选择上数第
!
片功能叶进行
光合参数测定!测定时间为
+
$
"
#
#"
$
"
!光量子通
量密度为"
,!"`#"
#
$
275
+
2
!
+
J
#
!温度为
"
!,:"` !:"
#
_
&
=:?:@
!
荧光参数
!
!
"
)
!
2
)
!
2
a
)
!
J
等荧光参数用
bQ=)!
脉冲调制式荧光仪测定&分别在定植
!"
和
*"P
时选取黄瓜植株上数第
$
片叶进行测定!将叶
片暗适应
$"24C
后!测定
!
"
)
!
2
)
!
J
及
<=
"
最大光
化学效率
!
>
*
!
2
!然后在光下测定
!
"
a
)
!
2
a
)
!
J
a
等
参数%实际光化学效率
!
<=
"
按公式"
!
2
a!
J
#*
!
2
a
计算!光适应下荧光参数的测定参见文献,##-&
=:?:A
!
根系活力和硝酸还原酶活性
!
黄瓜叶片硝
酸还原酶"
W0
#活性测定采用活体法!根系活力测定
采用
TT.
法!具体参照李合生,#"-的方法&测定时
间在定植
!"
和
*"P
&
=:@
!
数据处理
以上测定每个处理均为
$
次重复!采用
1c;L5
!""(
和
=<==#$:"
软件对数据进行分析&
!
!
结果与分析
>:=
!
不同作物秸秆还田对黄瓜幼苗生长的影响
>:=:=
!
株高和茎粗
!
由图
#
可知!作物秸秆还田对
%%"!
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
$$
卷
黄瓜的株高和茎粗均有不同程度的影响!促进了其
株高和茎粗的生长&在黄瓜生长前期!不同秸秆还
田处理对黄瓜的株高影响差异不大!但在后期影响
差异加大!并以
T
!
处理的株高最大"
#(!:&;2
#!比
对照处理高出
#$:$?
&茎粗也有类似的变化趋势!
其中
T
!
处理的茎粗"
:%&;2
#比对照高
#%:#?
&
由此说明!不同类型的秸秆还田均有利于设施黄瓜
的生长!并以玉米秸秆还田促进黄瓜生长的效果最
为显著&
>:=:>
!
鲜重和干重
!
由表
#
可以看出!各秸秆还田
处理的黄瓜植株地上部和根部的生物量比相应对照
都有不同程度增加!且大多达到显著水平%不同的秸
秆还田处理的促进效果有所差异!均表现为
T
!
处
理最高!
T
#
次之!
T
$
最低&其中!
T
!
处理黄瓜植株
地上部鲜重)干重和根系鲜重和干重分别比对照提
高了
%&:%"?
)
(*:&(?
和
&+:!#?
)
**:#$?
%各生物
量指标中!地上部鲜重对处理的反应最敏感!各处理
间及其与对照间均达到显著差异水平"
"
"
":"&
#!
而以地上部干重反应最不敏感!除
T
!
处理外!对照
间均差异不显著"
"
#
":"&
#&可见!采用不同秸秆
还田能够促进黄瓜的生长!增加地上部分和根部生
物量累积!并以处理
T
!
"玉米秸秆还田#效果最佳&
>:>
!
不同作物秸秆还田对黄瓜根系活力和叶片硝
酸还原酶活性的影响
由图
!
可知!不同作物秸秆还田还可以有效地
提高设施黄瓜的根系活力!促进了黄瓜叶片的氮代
谢!提高了黄瓜叶片的硝酸还原酶活性!但不同的秸
秆还田效果有所差异!且各时期处理表现出
T
!
#
T
#
#
T
$
#
.^
的相似趋势&其中!
T
!
处理根系活力在
定植
!"P
时比对照显著提高了
$!:&?
!并显著高于
其余处理!
T
$
处理与对照差异不显著%在定植
*"P
时!
T
!
秸秆还田效果依然显著!但
T
#
)
T
$
与对照均
无显著差异&
T
!
处理的黄瓜叶片硝酸还原酶活性
在定植
!"P
时比对照显著提高了
$!:%?
!
T
#
)
T
$
也
显著高于对照%在定植
*"P
时!
T
#
和
T
!
秸秆还田
处理的叶片硝酸还原酶活性依然显著高于对照!但
T
$
与对照已无显著差异&由此说明!不同秸秆还田
处理均不同程度地提高了黄瓜的根系活力和叶片硝
酸还原酶活性!尤其是
T
!
处理效果最显著&
图
#
!
不同秸秆处理对黄瓜株高和茎粗的影响
b4
6
:#
!
1MML;KJ7MP4MMLNLCKJKN3XNLKINC4C
6
KNL3K2LCKJ7C
O
53CK9L4
6
9K3CPJKL2P432LKLN4C;I;I2RLN
表
=
!
不同作物秸秆还田处理对黄瓜生物量的影响
T3R5L#
!
1MML;KJ7MP4MMLNLCKJKN3XNLKINC4C
6
KNL3K2LCKJ7C
O
53CKR4723JJ4C;I;I2RLN
*"
6
+
O
53CK
#
#
处理
TNL3K2LCK
地上部鲜重
=977KMNLJ9XL4
6
9K
地上部干重
=977KPN
S
XL4
6
9K
根系鲜重
077KMNLJ9XL4
6
9K
根系干重
077KPN
S
XL4
6
9K
.^ %!&:**` #!:$!P $,:*%` #:$%R !":*!` ":,$; $:,$` ":#$P
T
#
+%":(!` +:*$R &%:$&` $:*!R !+:%*` #:!*3 &:#%` ":#,R
T
!
#"$&:(#` #+:#&3 %(:#*` $:%(3 $!:&#` #:%#3 &:&!` ":!*3
T
$
%&!:$!` ,:!#; *!:+!` !:#*R !&:,%` #:#&R *:!*` ":#+;
!!
注$同列数据后不同字母表示差异显著"
"
"
":"&
#%下同&
W7KL
$
d4MMLNLCK5LKKLNJM757X4C
6
K9LP3K34CK9LJ32L;75I2C2L3CKJ4
6
C4M4;3CKP4MMLNLC;L3K":"&5L>L5J
%
T9LJ32L3JRL57X:
(%"!
#"
期
!!!!!!!!!!!
高青海!等$不同作物秸秆还田对设施黄瓜生长及光合特性的影响
>:?
!
不同作物秸秆还田对黄瓜叶绿素含量和光合
速率的影响
由图
$
可知!与对照相比!秸秆还田提高了黄瓜
叶片叶绿素含量和光合速率!不同秸秆还田对其影
响有所差异!且各时期处理表现出
T
!
#
T
#
#
T
$
#
.^
的相似趋势&其中!在定植
!"P
时!
T
!
处理黄
瓜的叶片叶绿素含量和光合速率最高!分别比对照
提高了
#!:"?
和
$":+?
!叶绿素含量与
T
#
处理差
异不显著!光合速率对照与
T
$
处理差异不大&在
定植
*"P
时!
T
#
和
T
!
秸秆还田处理的叶片叶绿素
和光合速率依然显著高于对照!但
T
$
与对照无显
著差异&由此说明!不同秸秆还田处理均不同程度
地提高了黄瓜的叶绿素含量和光合速率!尤其是
T
!
处理效果最显著&
>:@
!
不同作物秸秆还田对黄瓜叶片荧光参数的影响
!
>
*
!
2
为暗适应下
<=
"
最大光化学效率!反映
了光合机构对光能吸收转化的状态&由图
*
可知!
与对照相比!不同秸秆还田处理均不同程度地提高
了黄瓜叶片光化学效率!增强了光合机构对光能的
吸收转化能力%不同秸秆还田对叶片光化学效率影
响有所差异!均表现为
T
!
#
T
#
#
T
$
#
.^
&其中!在
处理
!"
和
*"P
时!各秸秆还田处理"
T
#
#
T
$
#黄瓜
叶片的光化学效率"
!
>
*
!
2
#均显著高于对照!
T
!
和
T
#
处理的
!
<=
"
值也均显著高于对照!说明秸秆还
田能够显著地提高黄瓜叶片光合机构对光能的利用
效率&
>:A
!
不同作物秸秆还田对黄瓜坐果率)单果重及产
量的影响
黄瓜的产量也是反映其生长发育状况的重要指
标&由表
!
可以看出!与对照相比秸秆还田不仅提
高了黄瓜的坐果率和单果重!而且还提高了产量&
不同的秸秆还田效果有所差异!其中
T
!
处理的黄瓜
产量为
&(%&:(*
6
+
2
!
!比对照增产
*$:,?
!其次为
T
#
处理的黄瓜产量为
&&"%:&!
6
+
2
!
!
T
$
处理的
图
!
!
不同秸秆处理对黄瓜根系活力和叶片硝酸还原酶活性的影响
b4
6
:!
!
1MML;KJ7MP4MMLNLCKJKN3XNLKINC4C
6
KNL3K2LCKJ7CN77K3;K4>4K
S
3CP5L3MC4KN3KLNLPI;K3JL3;K4>4K
S
4C;I;I2RLN
图
$
!
不同秸秆处理对黄瓜叶片叶绿素含量和光合速率的影响
b4
6
:$
!
1MML;KJ7MP4MMLNLCKJKN3XNLKINC4C
6
KNL3K2LCKJ7C;957N7
O
9
S
5;7CKLCK3CP
O
97K7J
S
CK9LK4;N3KL4C;I;I2RLN
,%"!
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
$$
卷
图
*
!
不同秸秆还田处理对黄瓜叶片最大光化学效率与实际光化学效率的影响
b4
6
:*
!
1MML;KJ7MP4MMLNLCKJKN3XNLKINC4C
6
KNL3K2LCKJ7C!
>
*
!
2
3CP
!
<=
"
4C;I;I2RLN
表
>
!
不同作物秸秆还田处理对黄瓜坐果率!
单果重及产量的影响
T3R5L!
!
1MML;KJ7MP4MMLNLCK;N7
O
JKN3XNLKINC4C
6
KNL3K2LCKJ7CMNI4K)RL3N4C
6
N3KL
!
XL4
6
9K7MJ4C
6
5L
MNI4K3CP
S
4L5P7M;I;I2RLN
处理
TNL3K2LCK
坐果率
bNI4K)RL3N4C
6
N3KL
*
?
单果重
VL4
6
9K7M
J4C
6
5LMNI4K
*
6
产量
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物秸秆还田均可以使黄瓜产量增加!其中
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处理
效果最好&
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讨
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论
本研究结果表明!与对照相比!作物秸秆还田显
著促进黄瓜的生长发育!尤其是玉米秸秆还田不仅
能显著提高黄瓜的植株的干鲜重!而且还显著提高
了黄瓜的坐果率)单果重及产量&其中以玉米秸秆
还田效果最好!其次为花生秸秆还田!稻壳还田效果
稍差&这主要是由于秸秆还田后明显改良土壤的结
构!提高土壤中有机质含量!增强了土壤微生物和土
壤酶活性!增加土壤肥力,#!)#*-!从而改善了根系生长
的土壤环境%不仅提高了作物的根系活力!增强了作
物对矿质元素的吸收!而且提高了作物的氮代谢水
平和对光能的利用效率!进而提高了作物产量,#&)#%-&
周怀平在玉米上研究也有类似的结果,#(-&
秸秆还田改善了土壤结构和环境条件,#*-!有利
于作物根系分布!提高根系活力!从而提高作物对水
分)矿质营养的吸收,#,-和氮代谢水平&本研究结果
表明!不同秸秆还田后提高了黄瓜硝酸还原酶活性!
其中玉米秸秆还田效果最好!其次是花生秸秆&这
可能是由于根系代谢活动的提高有效促进了地上部
代谢活动!熊瑶在烟草上也有类似报道,#+-&
叶绿素荧光与光合作用效率密切相关,!"-!环境
因子对光合作用的影响都可以通过叶绿素荧光反映
出来&
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最大光化学量子产量!反映
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田提高了黄瓜叶片叶绿素含量)光合速率)
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及
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"
!表明秸秆还田提高了黄瓜对光能的利用效
率和光合效率&作物的碳氮代谢是关系密切)相互
调控的整体,!!-!秸秆还田提高了黄瓜氮代谢水平!
因此也有效地促进了黄瓜地上部碳代谢!
!
<=
"
的升
高表明植物同化力的增强!从而使作物对碳的固定
和同化速率加快,!$-&类似的结果在小麦上也有报
道,!*)!&-&至于秸秆还田后改善了黄瓜根系生长环
境!根系的生长和地上部碳氮代谢如何进行相互调
控还需进一步研究&
总之!秸秆还田通过改善土壤结构和肥力!提高
了黄瓜根系活力)叶片硝酸还原酶活性)叶绿素含量
及光合速率!增强了黄瓜叶片对光能利用效率!进而
有利于黄瓜光合产物的积累!促进了黄瓜的生长发
育!表现在坐果率)单果重及产量显著提高&不同的
作物秸秆还田对黄瓜生长发育影响有所差异!其中
玉米秸秆还田效果较好!其次为花生秸秆!稻壳还田
稍差&
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