全 文 ： 第 vz卷 第 u期u s s t年 v 月
林 业 科 学
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太行山低山丘陵区苹果生姜
间作系统综合效应研究
张劲松 孟 平 辛学兵 尹昌君
k中国林业科学研究院林业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 本文对太行山低山丘陵区苹果生姜间作系统的生态效应 !生理效应 !产量效应及土地利用率进行研
究 o结果表明 o对比单作姜园平均可使生姜冠层叶温降低 u qx ε o空气相对湿度提高 ty h ~对比清耕果园 o可使
s ∗ xs ¦°土层土壤含水量提高 { qx h ~可使生姜叶片叶绿素含量提高 ty qy h o苹果光合速率提高 ts qs h ~生
姜和苹果单位产量分别提高 v qt h和 u qs h ~间作系统土地当量值可达 t qyw o总体土地利用率可提高 yw h ∀
关键词 } 苹果生姜间作系统 o生态效应 o生理效应 o产量效应 o土地利用率
收稿日期 }usss2sz2sy ∀
基金项目 }/九五0国家科技攻关专题/太行山低山丘陵区复合农林业综合配套技术0研究的部分内容 ∀
ΕΦΦΕΧΤΣ ΟΦ ΑΠΠΛΕ2ΓΙΝΓΕΡ ΙΝΤΕΡ2ΧΡ ΟΠΠΙΝΓ ΙΝ ΤΗΕ ΗΙΛΛΨ
ΛΑΝ∆ ΟΦ ΤΑΙΗΑΝΓ ΜΟΥΝΤΑΙΝ
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k Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Φορεστρψo ΧΑΦ Βειϕινγtsss|tl
Αβστραχτ } ׫¨ ©¨©¨¦·¶²©·«¨ „³³¯ 2¨ª¬±ª¨µ¬±·¨µ2¦µ²³³¬±ª²± ¦¨²¯²ª¼o³«¼¶¬²¯²ª¼o¼¬¨ §¯¶o¤±§·«¨ ¤¯±§∏·¬¯¬½¤·¬²± ©¨©¬¦¬¨±2
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¦µ¨¤¶¨§u qx ε ¤±§·«¨ µ¨ ¤¯·¬√¨ «∏°¬§¬·¼k• ‹l ¬±¦µ¨¤¶¨§¥¼ ty qs h ¦²°³¤µ¨§º¬·«·«¨ ¶²¯¨ª¬±ª¨µ©¬¨ §¯k≤Žul ~kul ·«¨
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≤Žu ¤±§≤Žt ~kyl·«¨ ¤¯±§¨´ ∏¬√¤¯ ±¨·µ¤·¬²±k∞•l º¤¶t qyw o¤±§·«¨ ¤¯±§∏·¬¯¬½¤·¬²± ©¨©¬¦¬¨±¦¼¬±¦µ¨¤¶¨§¥¼ yw h q
Κεψ ωορδσ} „³³¯ 2¨ª¬±ª¨µ¬±·¨µ2¦µ²³³¬±ªo∞©©¨¦·¶²± ¼¦²¯²ª¼o∞©©¨¦·¶²± ³«¼¶¬²¯²ª¼o∞©©¨¦·¶²± ¼¬¨ §¯¶o∞©©¨¦·¶²± ¤±§
∏·¬¯¬½¤·¬²± ©¨©¬¦¬¨±¦¼
复合农林业k„ªµ²©²µ¨¶·µ¼l o又称农林复合系统 o或农用林业 o是一种传统的土地利用和经营方式 o自
本世纪 zs年代中期以来 o由于/人口剧增 !粮食短缺 !资源危机与环境恶化0这一全球性问题的日益严
重 o使之得到了世界上众多的国家和地区 o特别是发展中国家的高度重视 ∀研究表明k庞爱权 ot||z ~杨
修 ot||y ~≥«∏¯·¨ot||z ~≠²∏±ªot||zl }复合农林业 o在解决农林/争地0矛盾 !改善农业生态环境 !提高自然
资源利用率 !增加农民收入 !缓解农村就业压力 !促进生态和经济协调发展等方面具有重要的作用与意
义 ∀因此 o复合农林业可为农业和农村可持续发展的研究提供一种新的思维和新的领域 ∀
在生态环境较为脆弱 !农民收入水平并不很高的太行山低山丘陵区 o发展复合农林业 o无疑具有重
要的现实意义 ∀针对生姜生育前期不耐高温 !后期喜凉的生理特性 o利用果园的小气候环境 o发展苹果
生姜间作经营 o其生理生态学原理明确 ∀苹果是当地农民的重要经济来源 o生姜是一种经济价值较高的
调味品 o随着人们生活水平的提高 o市场前景较好 ∀
基于以上认识 o本文将对太行山低山丘陵区苹果生姜间作系统的生态效应 !生理效应 !产量效应和
土地利用率进行试验研究 o旨在为该地区苹 ) ) ) 姜复合经营提供理论依据 ∀
t 试验区概况
试验地设在河南省济源市裴村/太行山低山丘陵区复合农林业综合研究0试验区内kvxβtt. ‘ottuβ
sv. ∞l ∀试验区内各类农林复合经营模式总面积达 tys «°u ∀
试验区地处太行山南段南麓 o属温带大陆性季风气候 ∀全年日照时数为 uvyz qz «o年日照率为
xw h o总辐射量为 tt{ qu ®¦¤¯Π¦°u o稳定通过 s ε 的多年平均积温为 xu{u ε o大于等于 ts ε 的多年平均积
温达 w{wz ε o可满足一年两熟耕作制度 ∀历年平均降水量 ywt qz °° o基本上能满足作物生长的需要 o但
由于受季风气候的影响 o年内季节性分布不均匀 ∀y ∗ | 月份多年平均降水量为 wv{ qs °° o占全年
y{ qv h o尤其集中在 z ∗ {月份 o占全年的 ww qv h ∀这种冬 !春雨雪少 o夏季雨量过于集中的局面 o易造
成春旱和夏涝 ∀
试验区土壤以石灰岩风化母质淋溶性褐土为主 o土层厚度 }xs ∗ {s ¦°~³‹值 }y q{ ∗ { qx ~石砾含量
为 ts h ∗ t{ h o有机质含量在 t qs h左右 ∀速效氮 ut qw ∗ {s °ªΠ®ªo速效磷 x qw ∗ ty °ªΠ®ªo速效钾 xs ∗
tsv °ªΠ®ª∀
u 试验设计
211 种植方式与果园基本情况
试验于 t|||年 w月 ∗ ts月在间作果园进行 ∀果园立地 }水平梯田 o梯田南北宽度 vy ° o东西长度
uss °∀土壤质地 }轻壤 p中壤 o土层厚度为 ys ¦°o面积为 s qzu «°u o有灌溉条件 ∀苹果树栽植于 t||u
年 o品种为新红星 o株行距为 v ° ≅ w ° o东西行向 ∀平均树高为 u qu ° o南北冠幅 v qu ° o果园郁闭度为
{s h kt|||年l ∀在东西方向上 o将果园分成面积相等的两部分 o分别用于间作生姜和清耕k作为对照 o
≤Žtl ∀生姜品种为莱芜大姜 ow月 x日催芽 ox月 ts日种植于果园行间k留 t qu °直径树盘l o生姜株行
距为 us¦° ≅ ws¦°∀另设单作姜园为对照点k≤Žul ∀清耕果园生产管理与间作果园相同 ∀单作姜园用
带叶树枝遮阴 o其它管理条件与间作生姜基本一致 ∀
212 主要的观测项目及方法
u qu qt 小气候观测 于果树行间中部k距离果树带 u °l生姜活动面上 s qx °处 o采用通风干湿球表和
轻便风速表进行温 !湿度和风速的观测 ∀采用 ∞• p uss{红外测温仪于水平方向上每隔 u行测定生姜冠
层叶温 ∀测定时期 }x月 us日以后 o每隔 us§左右选择典型天气日进行观测 ∀测定时刻 }z }ss ∗ t| }ss o
每隔 t«观测 t次 ∀
u qu qu 土壤水分测定 采用烘干法测定 s ∗ xs¦°土层含水量 o每隔 ts¦°测定 ~测定时期 }与小气候观
测同步 o雨后或灌溉后加测 ∀
u qu qv 叶绿素含量测定 逐行取生姜叶片 o采用 zut分光光度计测定叶绿素含量 o取平均值为最后测
定值 ∀
u qu qw 光合速率测定 用 ¬p yuss光合仪测定苹果树冠层中部叶片的光合速率 ∀测定时刻 }z }ss ∗
t| }ss o每隔 u«测定 t次 ∀
u qu qx 叶片蒸腾速率测定 用 ¬p yuss光合仪测定苹果和生姜叶片 ∀测定时刻 }z }ss ∗ t| }ss o每隔
u«测定一次 ∀
u qu qy 苹果 !生姜产量测定
u qu qz 土地当量kΛΕΡl计算 }
ΛΕΡ € 间作系统苹果单位面积 产量清耕果园苹果单位面积 产量 n
间作系统生姜单位面积 产量
单做姜园生姜单位面积 产量 ktl
v 结果与分析
311 生态效应
xz u期 张劲松等 }太行山低山丘陵区苹果生姜间作系统综合效应研究
v qt qt 对生姜冠层叶温和相对湿度的影响 间作系统中 o由于树冠的遮荫作用 o使得系统中生姜冠层
叶温明显低于单作姜园 !相对湿度高于单作姜园k见表 tl o平均可使生姜冠层叶温降低 u qx ε o冠层空气
相对湿度提高 ux h ∀在 z月上旬 ∗ {月上旬 o间作果园的郁闭度已达 {s h左右 o此时正值天气炎热时
期 o所以 o温度的降低和湿度的提高幅度均较大 o分别可达 v qs ε ∗ v qx ε 和 vs h ∗ ws h ∀
表 1 苹果生姜间作系统对生姜叶温( ε )和冠层空气相对湿度( %)的影响 ≠ (1999 年)
Ταβ .1 Εφφεχτσ οφ Αππλε2Γινγερ ιντερ2χροππινγ ον γινγερ λεαφ τεµ περατυρε( ε )
ανδ γινγερ χανοπψ ρελατιϖε ηυµιδιτψ( %) (1999)
日期
⁄¤·¨¶
k°²±#§¤·¨l
生姜叶温
Š¬±ª¨µ¯ ¤¨©·¨°³¨µ¤·∏µ¨k ε l
相对湿度
• ¨¯¤·¬√¨ «∏°¬§¬·¼k h l
Τ Τ≤Žu Τ p Τ≤Žu ΡΗ ΡΗ≤Žu k ΡΗ p ΡΗ≤ŽulΠΡΗ≤Žu
x qu{ ∗ x qvs ut qx uv qx p u qs xx w{ tx
y qtv ∗ y qtw uw qs uy qv p u qv xu ws vs
z qt ∗ z qu ux q{ u{ q{ p v qs yx xx t{
{ qt ∗ { qv uw qs uz qx p v qx zx x| ws
{ quv ∗ { qux uv qx ux qw p t q| y{ yu ts
| qx ∗ | qz uu qw uw qz p u qv zs yx {
总平均值
ty p §¤¼ ¤√¨ µ¤ª¨ uv qx uy qs p u qx yw xx ty
≠表 t中所测数据是测定日的平均值 ∀ ׫¨ §¤·¤²©·¤¥¯¨t ¤µ¨ ·«¨ ¤√¨ µ¤ª¨ ²©·«¨ ·¨¶·¬±ª§¤¼¶qΤ !Τ≤Žu分别为间作系统和单作姜园生姜冠层叶
温 oΡΗ !ΡΗ≤Žu分别为间作系统和单作系统生姜冠层空气相对湿度 ∀ Τ !Τ≤Žu }ª¬±ª¨µ¯¨ ¤√ ¶¨·¨°³¨µ¤·∏µ¨ ¬± ¬±·¨µ2¦µ²³³¬±ª¤±§¶¬±ª¯¨ª¬±ª¨µ©¬¨ §¯
µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ o ΡΗ !ΡΗ≤Žu }ª¬±ª¨µ¦¤±²³¼ µ¨ ¤¯·¬√¨«∏°¬§¬·¼¬±¬±·¨µ2¦µ²³³¬±ª¤±§¶¬±ª¯¨ª¬±ª¨µ©¬¨ §¯µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q
v qt qu 对土壤水分的影响 从表 u可知 o间作系统内 s ∗ xs¦°土层土壤含水量高于清耕果园 o平均可
高 tx h左右 ∀这是由于行间种植生姜后 o增加了地面覆盖度 o减少了土壤蒸发量 o而生姜又是一种低蒸
腾耗水量的作物 ∀试验测定表明 }x月下旬 ∗ {月下旬期间 o清耕果园土壤蒸发日平均值为 t q| °° o而
间作姜园蒸腾量却只有 t qt °° o生姜蒸腾量低于土壤蒸发量 o所以使得间作果园土壤含水量高于清耕
果园 ∀因此 o从土壤水分效应的角度来说 o在半干旱地带的太行山低山丘陵区 o生姜是一种比较适合于
实行果农间作的作物 ∀
但间作系统内 s ∗ xs¦°土层土壤含水量又低于单作姜园 ∀其主要原因是 o苹果蒸腾耗水强度相对
较强 o而生姜则相对较弱 o从而影响了土壤水分状况 ∀本研究测定结果表明 ox月 us ∗ {月 us日 o间作系
统中一棵苹果树日平均蒸腾耗水达 w qu °° o而单作姜园生姜日蒸腾耗水只有 t qww °° o仅为苹果的
vs qs h ∀所以 o在干旱时期 o还需适度加强间作姜园的水分管理 ∀
表 2 间作系统对 0 ∗ 50χµ 土层土壤含水量( %)的影响(1999 年)
Ταβ .2 Εφφεχτσ οφιντερ2χροππινγ ον σοιλ ωατερ χοντεντ( %) οφ 0 ∗ 50χµ δεπτη (1999)
x月 u{日
x qu{
y月 tv日
y qtv
z月 t日
z qt
{月 t日
{ qt
{月 ux日
{ qux
总平均值
„√ µ¨¤ª¨
Η≠ us qu t{ qx tz qs tw q{ tv qx tw qs
Η≤Žt ≠ t{ qt tz q{ tx qu tv qw tu q{ tu q|
kΗp Η≤ŽtlΠΗ≤Žt tu qs v q| tu qs tv qw tu q{ tu q|
Η≤Žu ≠ uu qs us qs tz q{ tx qz tw qx tx qs
kΗp Η≤ŽulΠΗ≤Žu p { qu p z qx p w qx p x qz p y q| p y qz
≠ Η!Η≤Žt !Η≤Žu分别为间作系统 !清耕果园和单作姜园土壤含水量 ∀ Η≤Žt oΗ≤Žu }≥²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·¬±¬±·¨µ2¦µ²³³¬±ªo¶²¯¨¤³³¯¨·µ¨¨¶·¤±§¤±§¶¬±ª¯¨
ª¬±ª¨µ©¬¨ §¯µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q
yz 林 业 科 学 vz卷
v qt qv 对土壤容重的影响 生姜收获后 us天kts月 uu日l分别测定清耕果园和间作果园内 s ∗ xs ¦°
土壤容重 o结果表明 }间作果园的土壤容重kt qvvz ªΠ¦°vl比清耕果园kt qvyx ªΠ¦°vl低 u qt h ∀土壤容重
的降低 o则说明了间作生姜后 o可起到提高土壤孔隙度 o改良土壤物理结构的作用 ∀
312 生理效应
v qu qt 对生姜叶片叶绿素含量的影响 由上文可知 o果园间作生姜 o可起到不同程度地降低生姜冠层
叶温 o提高空气相对湿度等作用 o所以将会影响到生姜生理活动 ∀叶片叶绿素含量是一个重要的生理指
标 o研究表明k见表 vl }间作系统内生姜叶片的叶绿素含量明显高于单作姜园 o可提高 { qw ∗ us qz h o平
均可达 ty qy h ∀
表 3 苹果生姜间作系统对生姜叶片叶绿素含量( %)的影响(1999 年)
Ταβ .3 Εφφεχτσ οφιντερ2χροππινγ ον τηε χηλοροπηψλλ χοντεντ( %) οφ γινγερ λεαϖεσ (1999)
y月 ts日
y qts
y月 us日
y qus
z月 ts日
z qts
{月 us日
{ qus
总平均
„√¨ µ¤ª¨
ΧΗΛ≠ s qtty s quv| s qux{ s quvs s qutt
ΧΗΛ≤Žu ≠ s qtsz s qt|{ s qutw s qusy s qt{t
k ΧΗΛp ΧΗΛ≤ŽulΠΧΗΛ≤Žu { qw us qz us qy tt qz ty qy
≠ ΧΗΛ!ΧΗΛ≤Žu分别为间作系统和单作姜园中生姜叶片叶绿素含量 ∀ ΧΗΛoΧΗΛ≤Žu }׫¨ ≤«¯²µ²³«¼¯¯¦²±·¨±·²©ª¬±ª¨µ¯ ¤¨√¨ ¶¬±¬±·¨µ2¦µ²³³¬±ª¤±§
¶¬±ª¯¨ª¬±ª¨µ©¬¨ §¯µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q
v qu qu 对苹果光合速率的影响 从表 w可知 o对比清耕果园 o间作系统可使苹果叶片净光合速率提高
x qs ∗ ty qu h o平均可提高 ts h左右 o这主要是由于间作系统的土壤水分效应所致 ∀水分是苹果树体内
含量最多的物质 o果实和叶片的水分含量分别可达 {v ∗ |u h和 xx ∗ yw h k杨振伟 ot||yl o而土壤水分 o则
是其主要直接来源 o它与苹果的生长发育有着密切的关系k陈尚谟 ot|{{l ∀土壤水分含量 o可通过叶片
水分状况或改变根系向叶片供应内源激素水平而直接影响果树光合作用 ∀试验发现k程来亮 ot||sl }土
壤水分不足 o会导致苹果叶片 ≤’u 的同化量显著降低 ∀因此 o本试验结果可以说明 }在光温资源充足而
土壤水资源紧缺的丘陵山区 o实行苹果生姜间作 o在提高土壤湿度 !增加果树光合生产能力等方面具有
切实可行的生产意义 ∀
表 4 间作系统对苹果叶片光合速率(µ γχο2Πδ µ 2Πη)的影响(1999 年)
Ταβ .4 Εφφεχτσ οφιντερ2χροππινγ ον τηε πηοτοσψντηετιχ ρατε οφ αππλελεαϖεσ(µ γχο2Πδ µ 2Πη)(1999)
y月 ts日
y qts
y月 us日
y qus
z月 ts日
z qts
{月 ts日
{ qts
|月 t日
| qts
总平均
„√ µ¨¤ª¨
Πν ≠ | quvt tt qwus tw quux tx qt|{ tv qtyx tu qy
Πν≤Žt ≠ { qz|u | q{tx tu quy| tw quzu tt qu|t tt qv
k Πν p Πν≤ŽtlΠΠν≤Žtk h l x qs ty qv ty qs y qw ty qy ts qs
≠ Πν !Πν≤Žt分别为间作系统和清耕果园中苹果叶片光合速率 ∀ Πν oΠν≤Žt }׫¨ ³«²·²¶¼±·«¨·¬¦µ¤·¨ ²©¤³³¯¨¯¨ ¤√¨ ¶¬±¬±·¨µp ¦µ²³³¬±ª¤±§¶²¯¨¤³2
³¯¨·µ¨¨¶·¤±§µ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼ q
313 产量效应与土地利用率
由于果园间作系统的生态效应和生理效应 o从而为生姜和苹果的增产奠定了良好的基础 ∀从表 x
可知 }间作系统可使生姜单位面积产量提高 v qtv h o苹果单位面积产量提高 u qs h ∀土地当量k∞• l可
达 t qyw o对比清耕果园和单作姜园 o间作系统可使土地利用率提高 yw qs h o所以说 o间作系统所产生的
产量和土地利用效应 o对耕地资源比较紧张的低山丘陵区来说 o无疑具有重要的现实意义 ∀
zz u期 张劲松等 }太行山低山丘陵区苹果生姜间作系统综合效应研究
表 5 苹果生姜间作系统的产量效应和土地利用率(1999 年)
Ταβ .5 Εφφεχτσ οφιντερ2χροππινγ ον ψιελδσ ανδ λανδ υτιλιζατιον εφφιχιενχψ(1999)
生姜产量
Š¬±ª¨µ¼¬¨ §¯¶
k®ªΠ«°ul
苹果产量
„³³¯¨¼¬¨ §¯¶
k®ªΠ«°ul
土地当量
¤±§¨´ ∏¬√¤¯ ±¨·
µ¤·¬²± k∞• l
土地利用率
¤±§∏·¬¯¬½¤·¬²±
©¨©¬¦¬¨±¦¼k h l
间作系统kŒ±¦l
Œ±·¨µ2¦µ²³³¬±ªkŒ±¦l u{{zx qtww t{uzu qzvu t qyw
≠ tyw qs
单作姜园k≤Žul
≥¬±ª¯¨ª¬±ª¨µ©¬¨ §¯k≤Žul u{sss qtws t qs tss
清耕果园k≤Žtl
≥²¯¨¤³³¯¨·µ¨¨¶·¤±§k≤Žtl tz|uu q{|{ t qs tss
kŒ±¦p ≤ŽulΠ≤Žu v qtv h yw h
kŒ±¦ p ≤ŽtlΠ≤Žt u qs h yw h
≠ }计算 ∞• 时 o需将间作系统中生姜产量ku{{zx qtww ®ªΠ«°ul折合成系统总面积水平上的单产量 ∀
Š¬±ª¨µ¼¬¨ §¯¶ku{{zx qtww ®ªΠ«°ul ¬±·«¨ ¬±·¨µ2¦µ²³³¬±ªº¤¶¦«¤±ª¨§¬±·²·«¨ ¼¬¨ §¯¶¤ª¤¬±¶··«¨ ·²·¤¯ ¤µ¨¤ º«¬¯¨ ¦¤¯¦∏¯¤·¬±ª∞• q
w 结论与讨论
苹果间作生姜系统 o具有降低生姜冠层温度 !提高空气湿度与土壤湿度等生态作用 ~由于生态效应
的存在 o使得生姜叶片叶绿素含量比单作姜园高 ty qy h ~苹果叶片光合速率比清耕果园苹果叶片高
ts qs h ~在生态效应和生理效应的作用下 o间作系统可使生姜和苹果单产量分别提高 v qtv h和 u qs h o
故产量效应比较明显 ~间作系统的土地当量值可达 t qyw o对比清耕果园和单作姜园 o土地利用率可提高
yw h ∀
参 考 文 献
程来亮 q短期土壤干旱对苹果叶片光合速率日变化的影响 q果树科学 ot||s ozkwl }t|v ∗ uss
陈尚谟 q果树气象学 q北京 }气象出版社 ot|{{ oux ∗ uww
庞爱权 q中国农林复合系统的经济评价 q自然资源学报 ot||z otukul }tzy ∗ t{u
杨 修 q农林复合经营在农村可持续发展中的地位和作用 q农村生态环境 ot||y otuktl }vz ∗ wt
杨振伟 q苹果生长环境与优质丰产调控技术 q北京 }气象出版社 ot||y o|w ∗ txs
‘¤¬µ° Ž• q ≤¯ ¤¶¶¬©¬¦¤·¬²± ²©¤ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ¶¼¶·¨° q„ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ≥¼¶·¨°¶ot|{x ovkul }v{v ∗ v|w
≥«∏¯·¨ ≥ q „ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ¤±§¶²¬¯ ¦²±¶¨µ√¤·¬²±}¤§²³·¬²± ¤±§³µ²©¬·¤¥¬¯¬·¼¬± ∞≥¤¯√¤§²µq„ªµ²©²µ¨¶·µ¼ ײ§¤¼ot||z o|kwl }ty ∗ tz
≠²∏±ª‘q„ªµ²©²µ¨¶·µ¼©²µ¶²¬¯ °¤±¤ª¨ °¨ ±·o≤„… Œ±·¨µ±¤·¬²±¤¯ ¬± ¤¶¶²¦¬¤·¬²± º¬·«¬±·¨µ±¤·¬²±¤¯ ¦¨±·¨µ©²µµ¨¶¨¤µ¦«¬± „ªµ²©²µ¨¶·µ¼qt||z o|s ∗ |z
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