中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (12): 2333-2345.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.12.005
李蓉1(), 李正鹏1, 严清彪1, 郭冉冉2, 韩梅1(
), 徐珂2(
)
收稿日期:
2025-01-17
接受日期:
2025-04-17
出版日期:
2025-06-19
发布日期:
2025-06-19
通信作者:
联系方式:
李蓉,E-mail:17797205342@163.com。
基金资助:
LI Rong1(), LI ZhengPeng1, YAN QingBiao1, GUO RanRan2, HAN Mei1(
), XU Ke2(
)
Received:
2025-01-17
Accepted:
2025-04-17
Published:
2025-06-19
Online:
2025-06-19
摘要:
【目的】探明麦后复种绿肥协同不同水平氮肥对春小麦产量和籽粒品质的影响,对构建青海省基于绿肥的化肥减施与优质生产模式提供理论指导。【方法】于2023—2024年在青海大学农林科学院试验地进行裂区试验,主区为麦后复种绿肥(W-G)和麦后休闲(W)2种种植模式;副区为不施氮(N0)、氮肥减施30%(N1,157.5 kg N·hm-2)、当地习惯施氮(N2,225 kg N·hm-2)3个施氮水平,测定小麦产量及籽粒品质(籽粒蛋白、沉降值、形成时间、稳定时间、湿面筋等)。【结果】2023和2024年,W-GN1处理籽粒产量较WN1分别增加5.5%和13.4%,较WN2处理增加了2.0%和5.3%;W-GN1处理生物产量较WN1分别增加5.1%和10.6%,较WN2处理增加1.5%和4.6%。W-G较W处理能获得较高的收获指数。复种绿肥补偿效应在不施氮水平下呈负值,在施氮水平下为2.0%—14.0%,复种绿肥结合氮肥减施30%对增加作物产量的贡献最佳。同时,W-GN1处理可通过增加籽粒蛋白含量、沉降值、形成时间和稳定时间改善籽粒品质,其籽粒蛋白含量较WN1分别增加10.62%和9.48%;籽粒沉降值分别增加25.05%和18.13%;籽粒形成时间分别增加34.70%和8.66%;籽粒稳定时间分别增加41.30%和13.68%。通过主成分分析可知,麦后复种绿肥对籽粒蛋白含量、沉降值、形成时间和稳定时间的提升更为显著。【结论】麦后复种绿肥协同氮肥减施30%(N1,157.5 kg N·hm-2)显著提高了小麦籽粒产量,改善了籽粒品质,可作为青海省减施化肥条件下小麦提质稳产的适宜种植模式和施氮水平。
李蓉, 李正鹏, 严清彪, 郭冉冉, 韩梅, 徐珂. 复种绿肥协同不同水平氮肥对春小麦产量及品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(12): 2333-2345.
LI Rong, LI ZhengPeng, YAN QingBiao, GUO RanRan, HAN Mei, XU Ke. Effects of Multiple Cropping Green Manure Combined with Different Nitrogen Fertilizer Levels on Yield and Quality of Spring Wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(12): 2333-2345.
表1
不同种植模式和施氮水平下的处理组合代码及具体措施"
种植模式 Cropping pattern | 施氮水平 Nitrogen level | 处理组合代码 Treatment combined code | 具体措施 Specific measure | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
麦后复种绿肥 Wheat multiple cropping with green manure(W-G) | 不施氮 No nitrogen (N0) | W-GN0 | 小麦收获后浅旋复种绿肥,在10月中旬落霜后(绿肥盛花期),将绿肥全量翻压还田,翻压深度25 cm After wheat harvest, shallow rotation stubble killing and replanting of green manure were carried out. After frost fell in mid-October (the green manure flowering period), the full amount of green manure was turned over and returned to the field, with a turning depth of 25 cm | |||||||
氮肥减施30% Nitrogen fertilizer was reduced by 30% (N1) | W-GN1 | |||||||||
当地习惯施氮 The local custom of nitrogen (N2) | W-GN2 | |||||||||
麦后休闲 Wheat with autumn fallow(W) | 不施氮 No nitrogen (N0) | WN0 | 小麦收获后夏休闲,在10月中旬落霜后,与复种绿肥处理同时进行耕翻,耕翻深度25 cm Summer leisure after wheat harvest, after frost fell in mid- October, ploughing was carried out at the same time as green manure treatment,and the ploughing depth was 25 cm | |||||||
氮肥减施30% Nitrogen fertilizer was reduced by 30% (N1) | WN1 | |||||||||
当地习惯施氮 The local custom of nitrogen (N2) | WN2 |
表2
2023和2024年小麦与绿肥种植情况"
试验年份 Test year | 作物 Crop plant | 品种 Variety | 播种日期 Sowing date | 收获日期 Harvest date | 翻压日期 Overturn date | 播种量 Sowing rate (kg·hm-2) | 播种方式 Sowing method |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2023 | 小麦 Wheat | 青春38号 Qingchun 38 | 03-27 | 08-02 | - | 300 | 条播,行距16cm Drill-seeded at 16 cm row spacing |
绿肥 Green manure | 土库曼毛叶苕子 Turkmen Vicia villosa | 08-07 | - | 10-27 | 150 | 撒播 Broadcast sowing | |
2024 | 小麦 Wheat | 青春38号 Qingchun 38 | 03-18 | 07-27 | - | 300 | 条播,行距16cm Drill-seeded at 16 cm row spacing |
绿肥 Green manure | 土库曼毛叶苕子 Turkmen Vicia villosa | 07-30 | - | 10-29 | 150 | 撒播 Broadcast sowing |
图2
不同种植模式及施氮水平下小麦产量、收获指数 W-G:麦后复种绿肥 Wheat multiple cropping with green manure;W:麦后休闲 Wheat with autumn fallow;N0、N1、N2分别表示不施氮、氮肥减施30%、当地习惯施氮 N0, N1, and N2 represents no nitrogen, nitrogen fertilizer was reduced by 30%, the local custom of nitrogen, respectively。不同小写字母表示在同年不同处理中差异性显著(P<0.05) Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments in the same year at 0.05 level。*:P≤0.05;**:P≤0.01;***:P≤0.001;NS:P≥0.05。下同 The same as below"
表4
不同种植模式及施氮水平下肥料贡献率及补偿效应"
种植模式 Cropping pattern | 施氮水平 Nitrogen level | 绿肥贡献率 GMCR (%) | 氮肥贡献率 NCR (%) | 肥料贡献率 FCR (%) | 补偿效应 Compensation effect (%) | |
---|---|---|---|---|---|---|
2023 | W-G | N0 | 38.1 | - | 38.1 | -25.6 |
N1 | 5.2 | 49.6 | 54.8 | 2.0 | ||
N2 | 12.3 | 47.3 | 59.6 | 14.0 | ||
W | N0 | - | - | - | - | |
N1 | - | 52.3 | 52.3 | - | ||
N2 | - | 53.9 | 53.9 | - | ||
2024 | W-G | N0 | 39.8 | - | 39.8 | -45.2 |
N1 | 11.8 | 56.8 | 68.6 | 5.3 | ||
N2 | 8.5 | 61.3 | 69.8 | 9.3 | ||
W | N0 | - | - | - | - | |
N1 | - | 64.4 | 64.4 | - | ||
N2 | - | 67.0 | 67.0 | - |
表5
种植模式和施氮施用对小麦籽粒品质的影响"
种植模式 Cropping pattern | 施氮水平 Nitrogen level | 蛋白 Grain protein (%) | 沉降值 Sedimentation value (mL) | 形成时间Formation time (min) | 稳定时间 Stability time (min) | 容重 Unit weight(g·L-1) | 湿面筋 Wet gluten (%) | 吸水率 Water absorption (%) | 硬度指数 Hardness index (%) | 出粉率 Flour yield (%) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2023 | W-G | N0 | 13.94b | 37.47a | 3.63c | 13.13b | 781.67c | 28.52b | 65.13a | 76.33a | 73.73a |
N1 | 15.00a | 39.27a | 4.33a | 14.23a | 810.00a | 31.60a | 65.03a | 76.67a | 73.47a | ||
N2 | 14.79a | 40.87a | 3.97b | 14.03a | 810.67a | 31.73a | 65.40a | 78.00a | 76.33a | ||
W | N0 | 12.36c | 25.97c | 2.67e | 10.67c | 780.67c | 25.75c | 62.87a | 73.67a | 75.03a | |
N1 | 13.56b | 31.40b | 3.07d | 10.57c | 798.67b | 29.43b | 65.50a | 76.67a | 71.63a | ||
N2 | 14.60a | 32.47b | 3.43c | 11.30c | 807.33a | 31.47a | 64.03a | 73.33a | 72.97a | ||
2024 | W-G | N0 | 13.39b | 38.70c | 3.30ab | 12.27b | 792.33b | 27.29b | 61.37a | 71.00a | 73.17ab |
N1 | 14.48a | 41.70b | 3.60a | 13.80a | 804.33a | 29.89a | 63.57a | 75.00a | 75.40a | ||
N2 | 14.55a | 45.67a | 3.57a | 13.57a | 808.33a | 30.33a | 63.63a | 74.67a | 75.73a | ||
W | N0 | 12.31c | 33.17e | 2.63c | 11.53c | 788.00b | 25.15c | 57.93b | 63.67b | 70.17b | |
N1 | 13.23b | 35.30d | 3.17b | 12.70b | 801.00a | 27.66b | 62.33a | 73.33a | 76.97a | ||
N2 | 13.56b | 39.50c | 3.37ab | 12.77b | 801.67a | 28.42b | 63.30a | 74.33a | 77.03a | ||
种植模式 Cropping pattern (C) | *** | *** | *** | *** | ** | *** | NS | NS | NS | ||
施氮水平 Nitrogen level (N) | *** | *** | *** | ** | *** | *** | * | * | NS | ||
C×N | NS | NS | * | NS | NS | NS | NS | NS | NS |
表6
主成分分析特征值及载荷变化表"
成分 Component | 初始特征值 Initial eigenvalue | 提取载荷平方和 Extraction eigenvalue | 旋转载荷平方和 Rotation eigenvalue | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
总计 Total | 方差百分比 Variance (%) | 累积 Cumulative (%) | 总计 Total | 方差百分比 Variance percentage (%) | 累积 Cumulative (%) | 总计 Total | 方差百分比 Variance percentage (%) | 累积 Cumulative (%) | |
1 | 5.124 | 56.936 | 56.939 | 5.124 | 56.936 | 56.936 | 3.979 | 44.215 | 44.215 |
2 | 1.445 | 16.058 | 72.994 | 1.445 | 16.058 | 72.994 | 2.389 | 26.550 | 70.765 |
3 | 1.098 | 12.202 | 85.196 | 1.098 | 12.202 | 85.196 | 1.299 | 14.431 | 85.196 |
4 | 0.625 | 6.949 | 92.145 | - | - | - | - | - | - |
5 | 0.392 | 4.353 | 96.497 | - | - | - | - | - | - |
6 | 0.159 | 1.772 | 98.269 | - | - | - | - | - | - |
7 | 0.080 | 0.892 | 99.161 | - | - | - | - | - | - |
8 | 0.047 | 0.518 | 99.679 | - | - | - | - | - | - |
9 | 0.029 | 0.321 | 100.000 | - | - | - | - | - | - |
表7
小麦籽粒品质指标的成分矩阵"
指标 Index | 初始成分矩阵 Initial component matrix | 旋转后成分矩阵 Rotation component matrix | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
PC1 | PC2 | PC3 | PC1 | PC2 | PC3 | |
蛋白Grain protein | 0.905 | -0.139 | -0.272 | 0.853 | 0.422 | -0.089 |
沉降值Sedimentation value | 0.706 | -0.495 | 0.230 | 0.838 | -0.103 | 0.291 |
形成时间Formation time | 0.905 | -0.139 | -0.038 | 0.832 | 0.360 | 0.137 |
稳定时间Stability time | 0.794 | -0.342 | 0.356 | 0.815 | 0.035 | 0.457 |
容重Unit weight | 0.738 | -0.226 | -0.181 | 0.754 | 0.241 | -0.052 |
湿面筋Wet gluten | 0.886 | 0.040 | -0.308 | 0.741 | 0.568 | -0.097 |
吸水率Water absorption | 0.659 | 0.654 | -0.217 | 0.207 | 0.930 | 0.047 |
硬度指数Hardness index | 0.674 | 0.700 | 0.124 | 0.163 | 0.886 | 0.386 |
出粉率Flour yield | 0.372 | 0.271 | 0.808 | 0.087 | 0.201 | 0.903 |
[1] |
孙志梅, 武志杰, 陈利军, 刘永刚. 农业生产中的氮肥施用现状及其环境效应研究进展. 土壤通报, 2006, 37(4): 782-786.
|
|
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
pmid: 24882935 |
[5] |
刘学军, 赵紫娟, 巨晓棠, 张福锁. 基施氮肥对冬小麦产量、氮肥利用率及氮平衡的影响. 生态学报, 2002, 22(7): 1122-1128.
|
|
|
[6] |
赵广才, 常旭虹, 杨玉双, 李振华, 丰明, 马少康, 杨桂霞. 追氮量对不同品质类型小麦产量和品质的调节效应. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(4): 859-865.
|
|
|
[7] |
李文阳, 卢继承, 闫素辉, 时侠清, 张从宇, 王振林. 施氮水平对小麦籽粒淀粉粒分布与加工品质的影响. 麦类作物学报, 2012, 32(2): 297-302.
|
|
|
[8] |
冯承彬, 李吉环, 白惠义, 刘景莉. 青海省春小麦农户施肥状况调查研究. 安徽农业科学, 2017, 45(36):102-104, 148.
|
|
|
[9] |
韩梅, 刘蕊, 李正鹏, 严清彪, 孙小凤. 种植绿肥对作物产量和细菌群落稳定性的影响. 中国环境科学, 2021, 41(11): 5382-5390.
|
|
|
[10] |
颜志雷, 方宇, 陈济琛, 王飞, 何春梅, 林新坚. 连年翻压紫云英对稻田土壤养分和微生物学特性的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(5): 1151-1160.
|
|
|
[11] |
潘福霞, 鲁剑巍, 刘威, 耿明建, 李小坤, 曹卫东. 不同种类绿肥翻压对土壤肥力的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(6): 1359-1364.
|
|
|
[12] |
|
[13] |
苟志文, 殷文, 徐龙龙, 何小七, 王琦明, 柴强. 绿洲灌区复种豆科绿肥条件下小麦稳产的减氮潜力. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(12):2195-2203.
|
|
|
[14] |
张文霞, 李盼, 殷文, 陈桂平, 樊志龙, 胡发龙, 范虹, 何蔚. 麦后复种绿肥及配施不同水平氮肥对小麦产量、品质及氮素利用的影响. 中国农业科学, 2023, 56(17): 3317-3330. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.007.
|
|
|
[15] |
张刁亮, 杨昭, 胡发龙, 殷文, 柴强, 樊志龙. 复种绿肥在不同灌水水平下对小麦籽粒品质和产量的影响. 作物学报, 2023, 49(9): 2572-2581.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2023.21067 |
|
|
[16] |
肖玉涛, 李正鹏, 宋明丹, 韩梅. 基于DNDC模型青海西宁地区春小麦施氮量研究. 中国土壤与肥料, 2024, (3): 87-95.
|
|
|
[17] |
王伟妮, 鲁剑巍, 李银水, 邹娟, 苏伟, 李小坤, 李云春. 当前生产条件下不同作物施肥效果和肥料贡献率研究. 中国农业科学, 2010, 43(19): 3997-4007. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.19.012.
|
|
|
[18] |
宇万太, 赵鑫, 张璐, 马强. 长期施肥对作物产量的贡献. 生态学杂志, 2007, 26(12): 2040-2044.
|
|
|
[19] |
焦智辉, 陈桂平, 范虹, 张金丹, 殷文, 李含婷, 王琦明, 胡发龙, 柴强. 绿洲灌区密植减量施氮玉米的水分利用特征. 中国农业科学, 2023, 56(16): 3088-3099. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.16.004.
|
|
|
[20] |
孙亚斌, 胡发龙, 韩梅, 李正鹏, 赵财. 麦后复种绿肥模式与施氮制度对土壤氮素及小麦产量的互作效应. 甘肃农业大学学报, 2022, 57(4): 57-64, 74.
|
|
|
[21] |
|
[22] |
薛乃雯, 高志强, 杨珍平. 旱地麦田夏闲期复种绿肥对后茬冬小麦产量、植株养分和土壤养分的影响. 山西农业科学, 2022, 50(5): 630-637.
|
|
|
[23] |
刘国顺, 李正, 敬海霞, 叶协锋, 史宏志, 王永, 杨超, 常栋. 连年翻压绿肥对植烟土壤微生物量及酶活性的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(6): 1472-1478.
|
|
|
[24] |
吴科生, 车宗贤, 包兴国, 张久东, 曹卫东, 卢秉林, 杨新强, 杨蕊菊, 崔恒. 长期翻压绿肥对提高灌漠土土壤肥力和作物产量的贡献. 植物营养与肥料学报, 2022, 28(6): 1134-1144.
|
|
|
[25] |
李红燕, 胡铁成, 曹群虎, 鱼昌为, 曹卫东, 黄冬琳, 翟丙年, 高亚军. 旱地不同绿肥品种和种植方式提高土壤肥力的效果. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(5): 1310-1318.
|
|
|
[26] |
韩梅, 胥婷婷, 曹卫东. 青海高原长期复种绿肥毛叶苕子对土壤供氮能力的影响. 干旱地区农业研究, 2018, 36(6): 104-109.
|
|
|
[27] |
张久东, 包兴国, 王婷, 胡志桥, 曹卫东, 杨文玉, 舒秋萍, 李全福, 王健. 增施绿肥与降低氮肥对小麦产量和土壤肥力的影响. 核农学报, 2011, 25(5): 998-1003.
|
doi: 10.11869/hnxb.2011.05.0998 |
|
[28] |
关二旗, 魏益民, 张波. 小麦籽粒品质与基因型及环境条件的关系. 麦类作物学报, 2010, 30(5): 963-969.
|
|
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
刘蕊, 常单娜, 高嵩涓, 周国朋, 韩梅, 张久东, 曹卫东, 孙小凤. 西北小麦与豆科绿肥间作体系箭筈豌豆和毛叶苕子生物固氮效率及氮素转移特性. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(12): 2184-2194.
|
|
|
[32] |
张磊, 徐昌旭, 刘佳, 李顺, 高嵩涓, 曹卫东. 减施20%化肥下绿肥翻压量对江西双季稻产量及氮素利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2022, 28(5): 845-856.
|
|
|
[33] |
陈磊, 郝明德, 张少民, 樊虎玲. 黄土高原旱地长期施肥对小麦养分吸收和土壤肥力的影响. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(2): 230-235.
|
|
|
[34] |
兰涛, 潘洁, 姜东, 戴廷波, 曹卫星. 生态环境和播期对小麦籽粒产量及品质性状间相关性的影响. 麦类作物学报, 2005, 25(4): 72-78.
|
|
|
[35] |
赵鹏涛, 赵卫国, 罗红炼, 翟周平, 李保军, 苟升学. 小麦主要品质性状相关性及主成分分析. 中国农学通报, 2019, 35(21): 7-13.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb18070115 |
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb18070115 |
|
[36] |
|
[1] | 蒲丽霞, 张佳芮, 叶建萍, 黄秀兰, 樊高琼, 杨洪坤. 二氢赤霉素与秸秆覆盖对旱地小麦分蘖成穗与产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1735-1748. |
[2] | 郭晨荔, 刘扬, 陈燕, 胡伟, 王友华, 周治国, 赵文青. 减氮条件下适当磷肥后移对滴灌棉花产量和磷肥利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1749-1766. |
[3] | 刘劲松, 伍龙梅, 包晓哲, 刘志霞, 张彬, 杨陶陶. 短期减施氮肥对华南地区早晚兼用型水稻产量和稻米品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1508-1520. |
[4] | 韦文华, 李盼, 邵冠贵, 樊志龙, 胡发龙, 范虹, 何蔚, 柴强, 殷文, 赵连豪. 西北灌区青贮玉米产量及品质对减量灌水与有机无机肥配施的响应[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1521-1534. |
[5] | 薛钰琦, 赵继玉, 孙旺胜, 任佰朝, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺. 不同氮素形态对夏玉米产量和品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1535-1549. |
[6] | 李绍兴, 宋稳锋, 魏泽煜, 周玉玲, 宋李霞, 任可, 马群, 王龙昌. 秸秆与紫云英覆盖对土壤肥力及甘薯产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1591-1603. |
[7] | 尹波, 于爱忠, 王鹏飞, 杨学慧, 王玉珑, 尚永盼, 张冬玲, 刘亚龙, 李悦, 王凤. 绿肥还田结合氮肥减施对干旱灌区麦田土壤水热特征及小麦产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1366-1380. |
[8] | 陈桂平, 李盼, 邵冠贵, 吴霞玉, 殷文, 赵连豪, 樊志龙, 胡发龙. 减量灌水与有机无机肥配施对青贮玉米吐丝期后叶片持绿特性的调控作用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1381-1396. |
[9] | 张洪程, 邢志鹏, 张瑞宏, 单翔, 奚小波, 程爽, 翁文安, 胡群, 崔培媛, 魏海燕. 小麦整合化无人化丰产栽培的特征与技术途径[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 864-876. |
[10] | 张涵, 张玉琪, 黎景来, 徐虹, 李维环, 李涛. LED补光对日光温室基质栽培草莓生产及叶片生理特性的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 975-990. |
[11] | 陈鸽, 谷雨, 文炯, 傅岳峰, 何兮, 李薇, 周峻宇, 刘琼峰, 吴海勇. 冬闲杂草还田对水稻光合物质生产和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 647-659. |
[12] | 苏明, 李翻过, 洪自强, 周甜, 柳强娟, 班文慧, 吴宏亮, 康建宏. 施氮缓解旱地马铃薯花后高温早衰的抗氧化特性研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 660-675. |
[13] | 史帆, 李文广, 易树生, 杨娜, 陈玉萌, 郑伟, 张雪辰, 李紫燕, 翟丙年. 有机无机肥配施下旱地麦田土壤有机碳组分含量的变化特征[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 719-732. |
[14] | 牟树佳, 董莉霞, 李广, 燕振刚, 逯玉兰. 基于鲸鱼算法的旱地春小麦农田土壤N2O排放模型参数优化[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 537-547. |
[15] | 罗一诺, 李艳霏, 李文虎, 张思琦, 牟文燕, 黄宁, 孙蕊卿, 丁玉兰, 佘文婷, 宋文斌, 李小涵, 石美, 王朝辉. 我国新育成小麦品种(系)籽粒不同部位铁含量及影响因素[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 416-430. |
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