基于PSR模型的甘肅省生態(tài)安全評(píng)價(jià)

陳曉雨婧 馮舒芮 夏建新

摘 要：為探究甘肅省各地區(qū)資源保障能力、生態(tài)承載能力和生態(tài)安全水平的現(xiàn)狀及其影響因素，運(yùn)用P?S?R模型構(gòu)建生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，根據(jù)綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)86個(gè)縣級(jí)行政區(qū)生態(tài)安全進(jìn)行了全面分析研究。結(jié)果表明：甘肅省平均生態(tài)安全指數(shù)為0.416 2，處于臨界安全、預(yù)警狀態(tài)。在空間維度上具有東部低于中部，中東部低于西部;少數(shù)民族地區(qū)低于漢族地區(qū)的特征。在各子系統(tǒng)中，社會(huì)壓力占?jí)毫ψ酉到y(tǒng)主導(dǎo)地位，人口密度平均貢獻(xiàn)率最大;生態(tài)安全屏障指數(shù)占狀態(tài)子系統(tǒng)的第一主要地位;響應(yīng)子系統(tǒng)中，經(jīng)濟(jì)響應(yīng)平均貢獻(xiàn)率>文化響應(yīng)>環(huán)境響應(yīng)。研究結(jié)果表明甘肅省生態(tài)環(huán)境受到一定破壞，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有變化，但尚可維持基本功能，需要進(jìn)行生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)。

關(guān)鍵詞：生態(tài)安全評(píng)價(jià);壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型;層次分析;空間變化

中圖分類號(hào)：X 826

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0125文章編號(hào)：1672-9315（2019）01-0175-07

Ecological security assessment in Gansu

Province based on P?S?R model

CHEN Xiao?yu?jing，F(xiàn)ENG Shu?rui，XIA Jian?xin

（1.College of Life and Environmental Science，Minzu University of China，Beijing 100081，China;

2.Collaborative Innovation Center of Ethnic Affairs，Minzu University of China，Beijing 100081，China）

Abstract：In order to research the status and influential factors of resources guarantee ability，ecological carrying capacity and ecological security level in Gansu Province，the P?S?R model was applied to construct the evaluation index system of ecological security.Based on the comprehensive evaluation model，the ecological security of 86 county?level administrative regionsis analyzed.The results show that：The average ecological security index of Gansu is 0.416 2，which is in a critical safety and early warning state.Viewing from spatial dimension，the eastern part is lower than the central part，the eastern part is lower than the western part，and the minority areas are lower than the Han areas.Among all subsystems，social pressure dominates the pressure subsystem，the average contribution rate of population density is the largest;the index of ecological security barrier occupies the first major position of the state subsystem;in the response subsystem，the average contribution rate of economic response is larger than that of cultural response，while cultural response is larger than environmental response.The results show that the ecological environment in Gansu Province has been damaged to a certain extent，but it can maintain basic functions，ecological protection，and restoration measures are needed.

Key words：ecological security assessment;P?S?R model;analytic hierarchy process;spatial change

0?引?言

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著人口的增長(zhǎng)以及城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，加大了對(duì)自然資源保障能力和生態(tài)環(huán)境承載能力的需求，使原本就緊張的資源生態(tài)環(huán)境形勢(shì)愈加嚴(yán)峻，生態(tài)安全問(wèn)題日益凸顯。在此背景下，黨的十八大做出“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”的戰(zhàn)略決策，并從10個(gè)方面繪出生態(tài)文明建設(shè)的宏偉藍(lán)圖。“十三五”期間國(guó)家提出構(gòu)建全國(guó)“兩屏三帶”生態(tài)安全戰(zhàn)略格局，其中甘肅省處于關(guān)鍵的位置。做好甘肅省生態(tài)安全保護(hù)工作，不僅有利于自身的可持續(xù)發(fā)展，也對(duì)西北乃至全國(guó)生態(tài)環(huán)境具有全局性的意義。近年來(lái)，由于受到自然條件的約束以及人類活動(dòng)因素的干擾，甘肅原本就脆弱的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷下降，這嚴(yán)重影響到了該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，因此有必要研究其生態(tài)安全，從而尋求兼容經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)文明的綠色發(fā)展道路。

生態(tài)安全包括人類生存安全和可持續(xù)發(fā)展2部分，涉及自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的生態(tài)安全[1]。目前，國(guó)外生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究主要涉及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[2-3];國(guó)內(nèi)生態(tài)安全評(píng)價(jià)大多從區(qū)域、資源、景觀等角度出發(fā)，建立數(shù)學(xué)、生態(tài)、景觀等模型[4-7]。朱衛(wèi)紅等應(yīng)用P?S?R模型構(gòu)建了圖們江流域生態(tài)環(huán)境的生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)圖們江流域時(shí)空維度的生態(tài)安全變化進(jìn)行研究[8]。Yang Gao等選取景觀破碎度、景觀形狀指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)、景觀脆弱指數(shù)等利用投影追蹤模型對(duì)珠江三角洲9個(gè)城市的生態(tài)安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)[9]。一些生態(tài)學(xué)家采用生態(tài)足跡理論和方法或結(jié)合3S技術(shù)對(duì)區(qū)域生態(tài)安全評(píng)價(jià)，并提出了生態(tài)安全預(yù)測(cè)模型[10-12]。但由于研究對(duì)象的復(fù)雜性和特殊性，以及人們對(duì)生態(tài)安全認(rèn)識(shí)的不足，在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和研究方法上還沒(méi)有形成共識(shí)，缺乏一致的綜合指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型，對(duì)定量評(píng)價(jià)結(jié)果定性化缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[13-17]，到目前為止還缺乏對(duì)區(qū)域生態(tài)安全做微觀的分析研究。

文中基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型（Press?State?Response，簡(jiǎn)稱P?S?R模型），提出了一套基于縣域的生態(tài)安全指標(biāo)體系和綜合評(píng)價(jià)方法，并以甘肅省為例，以2015年數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，對(duì)14個(gè)地州（市）86個(gè)縣級(jí)行政區(qū)進(jìn)行評(píng)估，旨在為促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展提供新思路、新舉措。

1?研究區(qū)域概況

甘肅位于黃土高原、青藏高原、內(nèi)蒙古高原3大高原和西北干旱區(qū)、青藏高寒區(qū)、東部季風(fēng)區(qū)3大自然區(qū)域的交匯處，地貌復(fù)雜多樣，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁，類型齊全，交錯(cuò)分布，是西北乃至全國(guó)的重要生態(tài)屏障，也是全國(guó)自然生態(tài)類型最為復(fù)雜和脆弱的地區(qū)之一。近年來(lái)，由于氣候變化和人為因素的干擾與破壞，甘肅省生態(tài)環(huán)境日趨惡化，生態(tài)安全的問(wèn)題迫在眉睫。如今甘肅經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，GDP不斷攀升，經(jīng)濟(jì)實(shí)力明顯增強(qiáng)，但這種增長(zhǎng)是以資源過(guò)度消耗和生態(tài)環(huán)境惡化為代價(jià)的，其負(fù)面影響難以在短期內(nèi)改變。根據(jù)第五次荒漠化沙化監(jiān)測(cè)結(jié)果，甘肅省有11個(gè)市的38個(gè)縣存在著荒漠化沙化及潛在危險(xiǎn)，全省荒漠化土地面積比例高達(dá)45.8%，接近一半，沙化土地面積比例為28.6%;全省濕地面積169.39萬(wàn)公頃，濕地率為3.98%.據(jù)第7次甘肅省森林資源清查，全省林地面積1 042.65萬(wàn)公頃，森林面積507.45萬(wàn)公頃，森林覆蓋率僅為11.28%.

2?評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法

2.1?評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

生態(tài)安全研究的核心內(nèi)容包括構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。P?S?R概念模型由經(jīng)濟(jì)合作和開(kāi)發(fā)組織（OECD）與聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）共同提出[18-19]，它是將生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，由壓力-狀態(tài)-響應(yīng)3個(gè)不同但又相互聯(lián)系的系統(tǒng)來(lái)表達(dá)。文中根據(jù)P?S?R概念模型，通過(guò)對(duì)比近年來(lái)國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)所選取的基本指標(biāo)，參照自“十一五”以來(lái)頒布相關(guān)政策文件中強(qiáng)調(diào)的約束性指標(biāo)，以及結(jié)合研究區(qū)域（甘肅?。┥鷳B(tài)環(huán)境的實(shí)際情況，選取針對(duì)性強(qiáng)、便于統(tǒng)計(jì)和獲取的指標(biāo)，構(gòu)建包含評(píng)價(jià)層、目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層共4個(gè)層次21個(gè)具體指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（見(jiàn)表1）。

2.2?數(shù)據(jù)處理

2.2.1?數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，是生態(tài)安全評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。當(dāng)指標(biāo)值越小對(duì)生態(tài)安全越好時(shí)，采用負(fù)向指標(biāo)計(jì)算公式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理;指標(biāo)值越大對(duì)生態(tài)安全越有利時(shí)，采用正向指標(biāo)計(jì)算公式[20]。

（2）

式中?xij和yij為i地區(qū)第j指標(biāo)的原始值和標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值;min（xij）和max（xij）分別為i地區(qū)第j指標(biāo)的最小值、最大值。

2.2.2?指標(biāo)權(quán)重的確定

采用層次分析法，咨詢20位專家學(xué)者對(duì)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)中每2個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要性做出評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)構(gòu)建判斷矩陣、層次單排序、層次總排序以及一致性檢驗(yàn)確定各指標(biāo)的權(quán)重值，結(jié)果見(jiàn)表1.

2.2.3?生態(tài)安全綜合指數(shù)計(jì)算

式中?wj為第j指標(biāo)的權(quán)重;yij為i地區(qū)j指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值;JP為壓力指數(shù);JS為狀態(tài)指數(shù);JR為響應(yīng)指數(shù);J為生態(tài)安全指數(shù)。

2.3?數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于2015年《甘肅省發(fā)展年鑒》、甘肅省國(guó)土資源公報(bào)、甘肅省環(huán)境狀況公報(bào)以及遙感數(shù)據(jù)等。

2.4?區(qū)域綜合生態(tài)安全指數(shù)判定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究[21-25]，生態(tài)安全指數(shù)值在0～1之間，因此文中擬定用5個(gè)等級(jí)采用等分法來(lái)評(píng)價(jià)生態(tài)安全指數(shù)所表達(dá)的生態(tài)安全狀況（表2）。生態(tài)安全指數(shù)越高，表示區(qū)域生態(tài)安全狀況就越好，反之，則越差。

3?結(jié)果分析

3.1?生態(tài)安全壓力指數(shù)分析

通過(guò)分析壓力指數(shù)中各因子貢獻(xiàn)率得到，社會(huì)壓力的平均貢獻(xiàn)率（70.9%）遠(yuǎn)大于資源壓力（29.1%），即社會(huì)壓力占主導(dǎo)地位;從圖1可以看出，人口密度平均貢獻(xiàn)率最大，為26.9%，人均草地面積平均貢獻(xiàn)率最小，為0.45%.甘肅省人口密度較大區(qū)域來(lái)自蘭州市城關(guān)區(qū)、安寧區(qū)、七里河區(qū)以及臨夏回族自治州臨夏市，即核心城市的人口密度大于非核心城市。甘肅省大部分地區(qū)人均耕地面積較少，且主要農(nóng)耕區(qū)人均耕地面積也較少，人地關(guān)系緊張。

從空間分布來(lái)說(shuō)，甘肅省各縣（市、區(qū)）壓力指數(shù)平均值為0.129 5，最大值為0.167 0（酒泉市肅北蒙古族自治縣），最小值為0.084 5（蘭州市城關(guān)區(qū)）。根據(jù)所得壓力指數(shù)將其分為3類（高等>0.15，中等0.1～0.15，低等<0.1），得出6%的縣市屬高壓力指數(shù)，分別是酒泉市肅北蒙古族自治縣、慶陽(yáng)市華池縣、定西市漳縣、隴南市康縣、隴南市兩當(dāng)縣;90%縣市屬于中等壓力指數(shù);4%縣市屬低壓力指數(shù)，分別是蘭州市城關(guān)區(qū)、武威市涼州區(qū)、甘南藏族自治州瑪曲縣、臨夏回族自治州臨夏市。

3.2?生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)分析

通過(guò)分析壓力指數(shù)中各因子貢獻(xiàn)率得到，地形地貌指數(shù)的平均貢獻(xiàn)率（18.1%）<土地覆蓋特征（20.4%）<景觀生態(tài)指數(shù)（30.7%）<生態(tài)安全屏障指數(shù)（30.8%）;從圖2可以看出，沙化土地面積比例平均貢獻(xiàn)率最大，為22.7%，濕地面積比例平均貢獻(xiàn)率最小，為1.74%.甘肅省自然環(huán)境本底值較低，2015年甘肅省沙化面積為1 217萬(wàn)公頃，主要集中在河西走廊地區(qū)，酒泉市沙化面積最大為956萬(wàn)公頃;且水土流失嚴(yán)重，水資源量少，濕地面積較少，全省濕地面積僅有169.4萬(wàn)公頃，主要在甘南地區(qū)。

從空間分布來(lái)說(shuō)，甘肅省各縣（市、區(qū)）狀態(tài)指數(shù)平均值為0.223 7，最大值為0.272 3（甘南藏族自治州舟曲縣），最小值為0.181 6（武威市天祝藏族自治縣）。根據(jù)所得狀態(tài)指數(shù)將其分為3類（高等>0.25，中等0.2～0.25，低等<0.2），得出7%縣（市、區(qū)）環(huán)境狀態(tài)較好，分別是甘南藏族自治州舟曲縣、隴南市徽縣、隴南市康縣、白銀市平川縣、臨夏回族自治州永靖縣、天水市麥積區(qū);85%縣（市、區(qū)）環(huán)境狀態(tài)處于中等水平;8%縣（市、區(qū)）環(huán)境狀態(tài)較差，分別是武威市天祝藏族自治縣、酒泉市阿克塞哈薩克族自治縣、定西市渭源縣、定西市漳縣、酒泉市瓜州縣、白銀市會(huì)寧縣、酒泉市金塔縣。

3.3?生態(tài)安全響應(yīng)指數(shù)分析

通過(guò)分析響應(yīng)指數(shù)中各因子貢獻(xiàn)率得到，經(jīng)濟(jì)響應(yīng)平均貢獻(xiàn)率（39.5%）>文化響應(yīng)（36.9%）>環(huán)境響應(yīng)（23.7%）;從圖3可以看出，貧困人口比例平均貢獻(xiàn)率最大，為20.4%，封山育林禁牧面積比例平均貢獻(xiàn)率最小為4.34%.由環(huán)境響應(yīng)貢獻(xiàn)最低可見(jiàn)甘肅省對(duì)環(huán)保的意識(shí)以及投資力度都不夠，雖然近年來(lái)隨著生態(tài)文明建設(shè)的提出，當(dāng)?shù)卣M(jìn)行了各種生態(tài)保護(hù)建設(shè)，如濕地退化修復(fù)與保護(hù)、水土保持治理、退耕還林還草工程等，但絕大部分都是局部的、短期的治理行為，無(wú)法保證生態(tài)建設(shè)的長(zhǎng)久性、持久性。

從空間分布來(lái)說(shuō)，甘肅省各縣（市、區(qū)）2015年的響應(yīng)指數(shù)平均值為0.063 1，最大值為0.141 7（武威市涼州區(qū)），最小值為0.033 9（慶陽(yáng)市環(huán)縣）。根據(jù)所得響應(yīng)指數(shù)將其分為3類（高等>0.1，中等0.1～0.05，低等<0.05），得出有8%縣（市、區(qū)）響應(yīng)較好，分別是武威市涼州區(qū)、武威市古浪縣、張掖市甘州區(qū)、張掖市民樂(lè)縣、臨夏回族自治州臨夏市;55%縣（市、區(qū)）響應(yīng)處于中等水平;37%縣（市、區(qū)）響應(yīng)較差，主要集中在天水市、定西市、隴南市。

3.4?生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)分析生態(tài)安全指數(shù)中壓力-狀態(tài)-響應(yīng)貢獻(xiàn)率得，狀態(tài)指數(shù)平均貢獻(xiàn)率（53.8%）>壓力指數(shù)（31.2%）>響應(yīng)指數(shù)（15.0%），甘肅省本底自然因子對(duì)生態(tài)安全影響最大，同時(shí)人類活動(dòng)加劇了自然狀態(tài)的惡化，雖然隨著“一帶一路建設(shè)”、“兩屏三帶”的生態(tài)建設(shè)工程如退耕還林還草、荒漠化與沙化綜合治理、水土保持治理等，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了一定的積極作用，但生態(tài)安全依舊處于警戒狀態(tài)。由狀態(tài)指數(shù)可以看出，甘肅整體自然生態(tài)本底較為脆弱，首先濕地面積比例最小，全省濕地面積比例為3.98%;其次森林面積比例、林地面積比例較低，森林覆蓋率11.28%，遠(yuǎn)低于全國(guó)21.66%的平均水平;并且土地荒漠化、沙化面積大，水土流失嚴(yán)重，全省荒漠化土地面積占全省總土地面積的45.8%，接近一半，全省沙化土地比例達(dá)28.6%.從壓力指數(shù)來(lái)說(shuō)，生態(tài)環(huán)境的壓力主要來(lái)源于人類活動(dòng)，人口的不斷增長(zhǎng)，使生態(tài)承載力加重;人均耕地面積、草地面積的減少，造成人地矛盾突出，土地資源壓力增大。從響應(yīng)指數(shù)來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展也是制約生態(tài)安全的重要因素，甘肅貧困人口較多，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，GDP不斷攀升，城鄉(xiāng)居民人均收入比也逐漸擴(kuò)大;相對(duì)落后的經(jīng)濟(jì)也導(dǎo)致了文化教育的落后，人口素質(zhì)提高的緩慢，使得人們環(huán)保意識(shí)落后;同時(shí)政府對(duì)環(huán)保的認(rèn)知不夠，大多生態(tài)建設(shè)沒(méi)有從可持續(xù)角度考慮，并且投資力度有待提高。

從空間分布來(lái)說(shuō)（圖4，圖5），甘肅省綜合生態(tài)安全指數(shù)平均值為0.416 2，生態(tài)安全總體處于臨界安全、預(yù)警狀態(tài)，最值出現(xiàn)在張掖市民樂(lè)縣（0.494 2）、

甘南藏族自治州瑪曲縣（0.350 1），極差為0.144 1.全省64%的縣級(jí)行政區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)為臨界安全、預(yù)警狀態(tài);其中張掖市（0.457 5）>金昌市（0.429 0）>平?jīng)鍪校?.417 0）生態(tài)安全指數(shù)較高;三市所有縣級(jí)行政區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)均處于臨界安全、預(yù)警狀態(tài)，平均值為0.434 5.有36%的縣級(jí)行政區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)處于較不安全、中警狀態(tài);其中生態(tài)安全指數(shù)較低的地區(qū)有定西市（0.393 1）<天水市（0.393 4）<嘉峪關(guān)市（0.397 6）;其中定西市7個(gè)縣級(jí)行政區(qū)中只有通渭縣和隴西縣處于臨界安全、預(yù)警狀態(tài);天水市7個(gè)縣級(jí)行政區(qū)中只有麥積區(qū)和清水縣處于臨界安全、預(yù)警狀態(tài)。從整體來(lái)看，甘肅省生態(tài)安全在空間維度上具有以下特征：①整體范圍上具有東部低于中部，中東部低于西部的態(tài)勢(shì);②地區(qū)范圍上為河西走廊祁連山脈地區(qū)明顯生態(tài)安全水平較高，黃土高原地區(qū)生態(tài)安全水平較差;③城鄉(xiāng)范圍上具有非核心城鎮(zhèn)生態(tài)安全高于核心城鎮(zhèn)的特征，如蘭州市區(qū)、嘉峪關(guān)市、天水市區(qū)都低于省平均水平;④漢族地區(qū)生態(tài)安全水平高于少數(shù)民族地區(qū)，其中天祝藏族自治縣、臨夏2個(gè)自治縣以及甘南藏族自治州都處于生態(tài)安全較低層次。

4?結(jié)?論

1）從空間分布來(lái)說(shuō)，甘肅省綜合生態(tài)安全指數(shù)平均值為0.416 2，總體處于臨界安全、預(yù)警狀態(tài);其中64%的地區(qū)屬于臨界安全、預(yù)警狀態(tài)，36%的地區(qū)屬于較不安全、中警狀態(tài)。張掖市民樂(lè)縣生態(tài)安全指數(shù)最高（0.494 2），甘南藏族自治州瑪曲縣生態(tài)安全指數(shù)最低（0.350 1）;

2）甘肅省生態(tài)安全在空間維度上具有以下特征：東部低于中部，中東部低于西部;黃土高原地區(qū)生態(tài)安全水平低，河西地區(qū)明顯生態(tài)安全水平高;非核心城鎮(zhèn)生態(tài)安全水平高于核心城鎮(zhèn);漢族地區(qū)生態(tài)安全水平高于少數(shù)民族地區(qū);

3）通過(guò)對(duì)壓力—狀態(tài)—響應(yīng)指數(shù)貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析，得到狀態(tài)指數(shù)平均貢獻(xiàn)率（53.8%）>壓力指數(shù)（31.2%）>響應(yīng)指數(shù)（15.0%）。狀態(tài)指數(shù)中，生態(tài)安全屏障指數(shù)平均貢獻(xiàn)率占第一主要地位;壓力指數(shù)中，社會(huì)壓力占主導(dǎo)地位，其中人口密度平均貢獻(xiàn)率最大;響應(yīng)指數(shù)中，經(jīng)濟(jì)響應(yīng)平均貢獻(xiàn)率>文化響應(yīng)>環(huán)境響應(yīng)（23.7%），其中貧困人口比例平均貢獻(xiàn)率最大。

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