全 文 :林 业科学研 究 , 一
六
浙江省马尾松人工林立地
质量的数量化研究 ’
迟 健 李桂英 陈家明 曾文胜 高智慧 陈奕良
摘要 根据浙江 块马尾松人工林样地的 个立地因子和 个交互作用因子数据 , 运用逐
步 回归 、交互逐步 回归及数量化理论 三种方法 , 剔除无效变量 , 分别对武夷山北坡产区 、天 目山
产区及浙东 、浙西丘陵产区所调查的立地因子 海拔高 、土层厚度 、黑土层厚度 、坡位 、坡向等 , 进行
统计分析与检验 。从剩余标准差 、 方差 比 、复相关和偏相关等检验结果看 , 以数量化法计算结果最精
确 , 交互逐步回归法次之 。 本文还根据入选因子类目的相关距阵 , 用数量化理论 法计算出立地质
量得分值 , 并编出三个产区的数量化地位指数表 。
关健词 马尾松 、 立地质量 、 数量化地位指数表
有林地的立地质量可根据立地指数 年生林分优势高 确定 无林地造林后的产量预测
只能根据各项立地因子综合估测 。 将立地质量数量化 , 并换算成马尾松林的地位指数 , 有利于
马尾松商品材基地的合理布局和生长预测 , 为此进行本研究 。
材料和方法
试验材料和调查方法
根据全国和浙江省马尾松产区区划〔’·〕, 本子专题“七五 ”调查组在浙西南和浙西北 山区 ,
以及浙东 、 浙西丘陵的 县 市 , 设样地 块 本文实际应用 块 , 样地大体按地域 县
均衡分布 , 再按不同海拔 、 不同生长状况随机取样 , 林龄 一 。 解析木分析表明 指数的
林分很少 , 在三类产区中分别占样地总数的 、 和 。 类产区 浙西南 以 一
指数比例最大 , 占 皿类区 浙西北 以 一 指数为主 , 占 班类区以 一
指数为主 , 占 。 初植密度 株 左右 , 年生经 次疏伐 , 保 留 一
株 。 经营较粗放 , 多为小块状 或穴状 整地
前 年每年除草 次 。 样地面积 一 调查时每木测胸径 , 分径级测高 , 每块样地采平
均及优势解析木各 株 , 区分段 含胸高 取圆盘 , 用 年生优势高确定立地指数 。
在测树的同时调查 项立地因子 , 包括 海拔 、坡 向 、坡度 、坡位 、坡长 、 坡形 、 局部地貌 、母
岩 、土类 、土层厚 、 黑土层厚 、 土壤质地 、 石砾含量 、 松紧度 、土壤湿度和主要植被 。 但计算时仅应
用其中较重要的 项 。
立地项 目的筛选和类 目划分
逐 步回 归法 各样地的立地指数值按项 目和类 目归类 , 求出各类 目平均值 。 按预估回
一 一 收稿 。
迟 健副研究员 , 李桂英 , 曾文 胜 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 浙江富阳 陈家明 浙江 省新安
江市梅城林场 高智慧 浙江省林业科学研究所 陈奕 良浙江省庆元县林场 。
二 本研究为“八五 ”全国攻关课题 “马尾松建筑材 、 纸浆材林优化栽培模式研究 ”的子专题内容
林 业 科 学 研 究 卷
归模型 夕一 。 , , … , 用逐步回归法依次淘汰对 值影响不大的自变量 。
引入的变量为 , 海拔 、 坡位 、 母岩 、 土层厚、 、黑土层厚 、 ‘坡度 、 坡
向 和 土壤质地 。 , 、 、 … 为待定参数 。 剔除无效变量的标准采用 凡 水平的临
界值 , , 一 交 , 其中 , 是 对变量 声的偏回归离差平方和 , 义 是总体方差 。 但在大样本时
, 可采用某一固定值 , 即 丸 和 人 两个自由度的某一水平 临界值 , 其中人 总是为 , 几一 ,
一 一 , 为自变量数 , , 为样本数 。
交互逐步回 归法 即在计算中除引入上述 个立地项 目外 , 另外引入 , · 、
, 。 · 、 , · 、 · 、 、 · 、 , · 。、 ‘
· 和 , · 共 个交互作用项 目 , 经逐步回归剔除无 效变量 。
数量化理论 法 采用入选变量各类目的相关矩阵进行计算 。 以上三种方法的计算均
分别不同产区进行 。
类 目的划分标准 根据对马尾松生物学特性的了解’和前人经验 , 将每个立地项目划
分为 个类 目 , 然后进行 检验 见表 , 以了解各类 目间的差异显著性 。
表 浙江省各马尾松产区立地项目的类目划分标准及 检验结果
!一
类 目划分
山脚 、 洼
平均指数 显著性
类 目划分
坡
脊 上坡
平均指数 显著性 平均指数 显著性
代码项目
。
花岗岩 花岗岩
拔海
坡位
砂岩 砂岩
母岩
千枚岩 沉积岩
类目划分
坡
脊 上坡
沉积岩
砂岩
花岗岩
第四纪红土
! ∀ #
∃ ∀ !
!! #
! % &
! !
∃ # ∋
( )∗
( 一1
X 一2
1 1 . 4 1
9
.
1 8
) 4 0 e m
成40 em
) 20 em
( 20 em
土厚
7658一0
982一305) 40 em
提40 em
) 10 em
成 10 eni
> 40 en、
( 4 0 e n l
> 1 0 e n l
提 10 enl
黑土厚
> 15
霭15
11.
9.
12.
10 .
11.
11.
> 30
蕊 30
11.
9.
10.
11.
> 30
提30
10.74
9. 26
11。 1 1
9
.
8 9
1 0
.
8 5
1 0
.
3 2
坡度
X , 、 阳 12 . 2 1 一 阳 11.63 一 阳 10.96
半阳
l洞
11.77
11.12
45一0
一任b‘40仁J一bo…01,
粉壤
砂壤
壤土
粘壤
半阳
半阴
阴
砂壤
壤土
粘壤
枯土
10.42
10.
11.
11.
11.
半阳
半阴
阴
砂土
粉壤
壤土
砂壤
10.26
10. 17
9.76
11.13
X坡向
12.07
8.76
.赞 赞
0‘J,00乙1.勺月呀.…9?一1互‘.工1.JX土壤质地
注:(”一为差异不显著 , , 为 0.1 水平上显著 。 (2 )2 个类目之间的检验结果填入 上栏;同一项 目有 2 个以上类目时 , 相
邻类 目比较结果填入上栏 , 首尾 比较结果填入最后一栏 。
2
.
1
计算结果
各产区立地项目的筛选
期 迟 健等:浙江省马尾松人工林立地质量的数量化研究
1 2 类产区样地数 n 一 5 , 当剔除临界值 F , 达 0.05 水平时 , 用逐步 回归法筛选出的立地
项 目为 X 3(母岩) 、 X S ( 黑土层厚)和 X :(土壤质地);数量化 I法的入选项目同上 ;交互逐步回
归法选出项 目为 X :、 XJ Z 和凡5。 I 类产区 n一 95 , 逐步回归法选出项目为X , ( 海拔 ) 、 X , 和 X 。 ;
交互逐步回归法选出 X :、 X 小X , 3 。 l 类产区 n = 137 , 逐步 回归法选出 X , 、 X Z ( 坡位)、 X 3 、 X 4
( 土厚) 、 X 。和 X 7(坡向);交互逐步回归法选出 X 小X , 3和 凡。 。
2
.
2 不同计算方法的结果检验和优劣比较
2.2.1 回 归 , , 余标准差 , 余标准、 s 。 一丫誉(Y , 一 * , ) 2 / ( , ,一1), 其中 Y , 为实际观测
值 , Y 为理论值 , n 为样本数 , ”2 为因子数 。 S 。 值越小表示估计精度越高 。
2
.
2
.
2 方差分析 是针对两个 以上处理间差异显著性的常用检验方法 , F ( 方差比)为回归方
差与剩余方差之 比 , 在 自由度相同时 , 此值越大表示差异越显著 。
2
.
2
.
3 复相 关系数及其 t检验 复相关系数 R 是衡量 Y与 Y ;吻合程度的重要指标 , 计算公
式 :R - 2 , 其中 Y ;一 a + bX , 。 R 的 , 检验 :£一「R 丫n一m 一 1] / 丫1一R2 。
以上三种不同计算方法的剩余标准差 、 方差比 、复相关系数及其 !值 , 以及抓 10 % 相对误
差的样地百分率均列于表 2 。
表 2 三种方法计算的 S 。 、 F 、 R 和相对误差样地率检验
项 目 不一至絮上一 交互逐步回归 数量化 I1 2 1 . 1 2 1 1剩余标准差 S 。方差 比 F
复相关系数 R
至相关系数的 t值
误差( 10 % 样地率(% )
5.80 6.52 6.66 5.63 6.45
11.89 . “ 3 8 . 9 6 . ‘ 1 6 . 4 0 . “ 1 3 . 7 0 二 40.38 “ “
0
.
6 4 0
.
7 5 0
.
7 3 0
.
6 7 0
.
7 6
5
.
6 7
’ .
1 0
.
5 0 二 9.78 ” 4.77 二 10.13 . “
6 5
.
4 6 9
.
5 6 7
.
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.
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.
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.
9 0
“ 卜
0
.
7 2
8
.
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’ .
6 8
.
1
1
.
2 5
1 2
.
3 9
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.
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6
.
1 0
. “
7 2
.
7
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.
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.
3 5 一
0.76
11.]4 “ “
6 9
.
5
1 7
.
7 4
’ .
1 0
.
3 2
‘ ’
6 9
.
2
注 :罗马字 l :、 l 、 I 分别表示 l :、 I 、 I 类产 区 。
2
.
2
.
4 偏相 关系数及其 t 检验 偏相关系数是扣除其它 自变量的影响后 , 某因子 X , 单独对
: 的贡献值 , 二, , 一 ‘,j/ 了瓦瓦;, 其中 ‘一 , 为与 R 的元素 :湘应的逆 阵 R 一 的元素 。 偏相关系数的 ,
检验公式为:, 一 , 一; , 了不二下万二几 /石瓦下 三种不同计算方法的不同产区 、不同立地项 目偏相关
系数及其 t值见表 3 。
从以上各项检验综合评定 , 以数量化 I 法的计算精度最高 , 尤其是剩余标准差明显小于其
它两种方法 ;而偏相关系数的 t值明显大于另外两种方法 ;交互逐步回归法次之 。
2
.
3 立地质量得分表
根据浙江不同产区各项 目不同类 目的反应矩 阵 , 用数量化方法得出立地质量得分表 (表
4)。
2
.
4 数量化立地得分表
此表由立地质量得分表演化而来 , 便于在生产中应用 。 例如 :某无林地位于 12产区 , 三个
主要立地项 目母岩 、 黑土层厚和土壤质地分别为花岗岩 、 镇 10 。m 和壤土 , 则在表 5 中先查花
岗岩栏 目中的黑土厚簇 10 。m , 在该行中再查壤土一列的对应值 , 即 10. 91 。 表 6 使用方法同表
5 。
林 业 科 学 研 究 8卷
表 3 不同立地项目的偏相关系数及其 t值
数量化理论 I 法 逐 步回归法 交互逐步回归法
I :产 区 I 产区 I 产区 l :产区 I 产 区 I 产 区 I :产区 I 产区 I 产区变量
r‘, I r , , r r 「, r r 心 r r 「, r r ‘, r r 一j r r ‘, , r ‘z tr 汀 r r” t t t t t J t t ,
0
‘
6 0
.
0
.
5 3
’
5
.
5 4
.
0
.
3 7
.
3
.
3 7
.
0
.
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“
9
.
1 3
.
0
.
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“
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.
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0 2 8
’
0
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3 6
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2
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’
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.
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2 8
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2
.
8 3
’
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.
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‘
5
.
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“
5
.
6 4
“
0
.
1 1 0
.
8 0 1
.
1 ,
“
1
.
8 4
.
0
.
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’
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.
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.
0
.
1 2 0
.
8 7 0
.
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.
2 0
2
.
, 7
“
0
.
1 4 0
.
9 9 0
.
0 8 0
.
7 9 0
.
2 7
“
2
.
5 7
“
0
.
0 1 0
.
0 7 0
.
0 1 0
.
1 1
3
.
0 6
.
0
.
3 5
‘
2
.
6 3
.
0
.
0 6 0
.
5 4 0
.
2 9
.
2
.
7 5
’
0
.
0 2 0
.
1 4 一 0 .0 8 一 0 . 7 5
4 . 1 9 . 0 . 18 1 . 2 9 0 . 0 8 0 . 8 1 0 . 4 1 ’ 4 . 1 3 . 一 0 . 0 1 一 0 . 0 ? 0 .0 9 0 . 8 5
5 . 50 . 0 . 5 2 . 4 . 3 0 . 0 . 3 6 . 3 . 6 3 . 0 . 4 2 . 4 . 2 5 件 0 . 0 4 0 . 2 8 0 . 0 1 0 . 0 6
0
.
0 8 0
.
5 8 0
.
0 6 0
.
5 5 0
.
0 7 0
.
6 5 0
.
0 6 0
.
1 5 0
.
0 7 0
.
6 8
2
.
9 9
“
0
.
1 6 1
.
1 9 0
.
] I t
‘
0 8 0
.
3 0
.
2
.
9 2
’ 0
.
1 6 1
.
1 8 一 0 .0 3 一 0 . 2 9
0 . 2 9 ’ 2 . 1 ? . 0 . 5 9 . 6 ‘ 9 2 ’ 0 . 0 3 0 . 2 3 0 . 3 3 . 2 . 5 0 . 0 . 5 5 “ 6 . 2 7 “
0
.
1 2 0
.
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.
0 2 0
.
1 8
0
.
1 3 0
.
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.
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.
7 2
0
.
1 7 1
.
2 5 0
.
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“
2
.
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0
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2 2
.
1
.
6 1
’
0
.
0 9 0
.
9 0
一 0 . 0 3 一 0 . 2 0 0 . 3 7 . 3 . 7 4 ’
0
.
0 1 0
.
0 , 0
.
0 5 0
.
4 3
0
.
5 5
.
4
.
7 2
. 一 0 . 0 5 一 0 . 5 2
0 . 0 2 0 . 1 2 一 0 . 0 8 一 0 . 7 5
一 0 . 0 4 一 0 . 27 0 . 0 8 0 . 7 5
0 . 18
一 0 . 0 9
一 0 . 0 2
0 . 0 2
0 . 1 0
0 . 0 6
一 0 . 1 8
0 . 1 0
一 0 . 0 3
0 . 1 2
0 . 3 4 .
一 0 . 0 7
0 . 4 5 ’
0
.
4 7
.
0
.
0 ‘
0 . 0 6
0 . 0 8
1 . 70
一 0 . 8 1
一 0 . 1 6
0 . 1 6
0 . 9 0
0 . 5 4
一 1
.
6 7
0 . , l
一 0 . 2 ?
1 . 1 3
3 . 3 9 .
一 0 . 7 0
4 . 6 9 .
4 . 9 7 .
0 . 60
0. 5 4
0 。 7 1
Xl从凡’弋价恙几X10lzas寿
注 :有 , 号者为入选变量 。
表 4 浙江省马尾松 l :、 皿及 m 类产区立地质量得分表
项 目 类 目 得分值
11.370 76
9.520 99
1.122 49
0.0 20 06
0
0.933 44
0. 917 85
0. 265 39
0
偏相关系数 } 项 目 类 目 偏相关系数
壤土粘壤砂黑土层厚 ) 10
em
成 10 em
花 岗岩
砂 岩
千枚岩
粉 壤
砂 壤
壤 土
粘 壤
0.53 ] 5
土壤质地 0.603 0
母 岩 0.373 4
产 产
海 拔
) 500 m
300 ~ 500 m
得分值
11.0 75 48
10.3 16 73
9.864 15
8.274 34
一0 . 0 5 4 2 8
0 . 4 9 1 4 5 0 .2 3 8 4
区 区
土壤质地 0.325 1
黑 土厚
< 300 ni
) 10 enl
落 10 em
1.210 71 0.416 1
复相关系数 R ~ 0. 649 29
剩余标准差 S 。一 1. 2 68 2
预测立地指数范围 9.53 一 13.42
复相关系数 R 二。. 7 5 9 4 9
剩余标准差 S , ~ 1 . 0 61 4
预测立地指数范围 8.25 ~ 12.78
, 产 区
项 目 类 目 得分值 偏相关 系数 项 目 类 目 得分值 偏相关系数
沉积岩 1.710 10 > 500 m 0.496 64
母 岩 花岗岩 0.600 30 0.364 5 海 拔 300~ 500 m 0.872 68 0.275 6
第四纪红土 。 < 3 0 0 m o
黑土厚 > 20 cm s · 3 5 0 5 1 0 . 4 5 4 5
阳 0.579 4 2 乓 20 eni 7.260 73
半 阳 0.033 16坡 向
0.227 5 坡 位 , (笠坡 , “· 6髻2, 0 . 28 2 5
半 阴 O阴 一0 . 0 7 8 9 土 厚 > 40 cn、 l · 3 2 8 8 8 0 . 4 4 6 7
乓40 em o
复相关系数 R 一0 . 7 47 6 2 , S , = 1 . 0 2 8 9 , 预测范围 7.18~ 13.13
期 迟 健等:浙江省马尾松人工林立地质量的数量化研究 307
表 5 浙江省马尾松人工林 I :、 皿类产区人工林数量化地位指数表 (标准年龄 凹 a)
母 岩 黑土厚 (c m 》 砂壤 (粉壤) 壤 土 粘 壤 海拔(m ) 黑士厚(c m ) 粘 壤 壤 土 砂 壤 枯 土
逗:: 黑: ::.:: ::.:: >10 12.78 12.02 11.56 9.97垂:: 北, : ; ’; . : ; ‘; . : : 3 0 0 ~ 5 0 0 毛10 1 1.57 10.80 10.35 8.76> 500 > 10 12.26 11.57 11.05 9.46
(或< 300) 蕊 ]0 11.06 10.30 9.84 8.25
表 6 浙江省 nI 类产区马尾松人工林数量化地位指数表 (标准年龄 Zo a)
海拔 二 * 土厚 黑土厚 阳坡 阴坡
(n、) ‘牙 们 (e n l) (en 飞) 坡 脊 坡 脊
伟 > 20 11.06 10.40 10. 45 9.74冈 乓40。 岩 乓20 9 · 9 7 9 . 3 1 9 . 3 石 5 . 6 5C〕昌鬓>嗜: :;.黑忿.;:‘: _ : ;垫伽 翼 ’: _ : ) : ·贸冲 ;’{扮 > 40 > 20 12 · 6 3 1 1 · 9 7 2 2 · 0 2 2 1 . 3 1
拔 ‘ 20 ” · 5 “o· 8 8 ‘O · 9 3 , 0 2 2岩 ‘40 > 20 11 · 3 0 1 0 · 6 4 1 0 · 6 9 9 . 9 8
毛20 10.2 1 9.55 9.65 8. 89
> 20 11.52 10.86 10.9 1 10.20v 荫 > 40 . 。
誉 昙 、、。 > 20
( 2 0 9
. 10 8 . 4 4 8. 49 7 . 7 8
筑 > 20 10 .6 6 10.26 10. 31 9.60品; 夕40公 落 20 9 · 5 7 9 · 1 7 9 . 2 2 8 . 5 1二山
夕「 夕艺() 三). 3 3 吕. , 3 吕. 9吕 吕. 2 了一广 蕊 10工 镇 20 8.24 7.84 7.89 9 · 2
3 讨 论
(l) 浙江为非马尾松中心产区 , 60 一70 年代的人工林经营强度也不高 , 因此三类调查地区
的相邻区间平均仅相差 1 个地位指数级 , 同区内好 、差立地林分相差 2一3 个指数级 。 此外 , 相
似立地因子组合在三类地区的立地得分值也很接近 .如 :海拔 30 0一50 m 、 黑土层较厚 、 沉积
岩形成的壤土 、 阴坡林地 , 在各类地区得分值 12.02 一 12.89 , 差异不大 ;但上述组合在 l: 类地
区极普遍 , 而 皿类区却鲜见 , 因此前者以 12 一 14 指数为主 , 后者大多低于 12 指数 。
( 2 ) 高智慧等 ”曾研究过浙江马尾松数量化地位指数 (未分产区 ) , 他们在 n 个立地因子
中用逐 步回归筛选出海拔 、坡位 、 土层厚 、 母岩 、地 貌 、坡形等六个因子 , 与我们 班产区结果类
似 。 但本文中 12和 n 产区主要立地因子减为三个 , 这可能因高产地区土层较厚 、 肥水条件较
好 , 使土层厚 、坡位等因子退居次要 ;又 因上述地区山峦重叠 , 坡向间差异也不显著 。
土壤质地和黑土厚在上述三类地 区均为主要因子 , 这与张志云等[s] 关于 “土壤总孔隙度和
黑土层厚度是影叩:马尾松生长的首要土壤物理性质 ”论断一致 , 因为土壤质地显然与总孔隙度
1) 高智慧等.浙江省马尾松数量化地位指数表的编制(油印). 1992.
林 业 科 学 研 究 8卷
相关 。此外 , 1 2 和 l 类产区黑土厚的类目分界线为 10 cm , l 产区为 20 。m , 这并非说 l 产区黑
土层反而比前两类地 区厚 ;而是由于种种不利因素 , , 产区马尾松对黑土厚要求提高了。
编制立地得分表用逐步回归法或数量化方法孰优孰劣 , 目前还有不同意见[s. ’〕。 我们的计
算结果表明 :数量化 I法优于逐步回归或带交互作用因子的逐步回归法 , 并据此编制了浙江省
不同产区的马尾松数量化立地得分表 。
参 考 文 献
周政贤.杨世逸 .谢双喜 , 等.我国马尾松商品材基地区划布局的研究.贵州农学院丛刊(马尾松 I ) , 19 91 , (2 ) : l 一 6.
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