高速城市化時代的城市生物多樣性保護和規(guī)劃

　　1 前言
　　根據(jù)聯(lián)合國“生物多樣性公約”（1992），“生物多樣性（biodiversity）是指所有來源的形形色色的生物體，這些來源包括陸地、海洋和其他水生生態(tài)系統(tǒng)及其所構(gòu)成的生態(tài)綜合體；這包括物種內(nèi)部、物種之間和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。”生物多樣性是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是城市生存的根本條件，它對維持區(qū)域和城市的生態(tài)平衡、可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。保存生物多樣性可為城市將來的生存、發(fā)展和繁榮提供更多、更好的條件，使城市對未來可能發(fā)生的環(huán)境變化具有更強的應(yīng)變能力?？梢?，城市的生物多樣性不僅對城市的生產(chǎn)與生活具有重要的意義，更關(guān)系到城市生態(tài)環(huán)境的改善乃至整個城市的可持續(xù)發(fā)展。積極保護城市的生物多樣性，從而通過豐富的生物多樣性促進城市的可持續(xù)發(fā)展就成為一項關(guān)系城市未來發(fā)展的緊迫任務(wù)。

　　2 快速城市化和大城市群的形成嚴重威脅生物多樣性的根基

　　城市化是人類社會發(fā)展的必然趨勢。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國城市化進程正逐步加快。據(jù)統(tǒng)計，到2003年底，我國建制市達660個，行政區(qū)域土地面積565 104km2，城鎮(zhèn)人口52 376萬，城市化水平達40.53％，比2002年年末提高1.43個百分點，達到了1998年世界發(fā)展中國家的平均水平（38%）[1]。城市化過程是一把雙刃劍，一方面帶來了社會、經(jīng)濟的繁榮和物質(zhì)文明的巨大提高，為城市居民提供了優(yōu)越的物質(zhì)和文化生活條件；另一方面人口密集、工廠林立、交通擁擠等造成嚴重的環(huán)境污染，沖擊和破壞了原有的自然生態(tài)系統(tǒng)，加劇了自然環(huán)境的惡化。因此，城市的生態(tài)環(huán)境問題日益成為人們關(guān)注的焦點。城市生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)性是城市健康、穩(wěn)定發(fā)展的基本保證，城市發(fā)展要求我們不斷促進城市生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)性。更為嚴峻的是，經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域如長江三角洲城市群和珠江三角洲城市群的快速形成已經(jīng)從根本上改變了這些區(qū)域原有的景觀格局和地表結(jié)構(gòu)，從而嚴重威脅這些區(qū)域的生物多樣性，而其影響的時間和空間尺度及強度我們尚無法預(yù)測。以長江三角洲城市群的高速公路網(wǎng)而言，已使江浙滬區(qū)域景觀嚴重破碎化，生物的自由傳播和流動受到嚴重限制；為增加城市建設(shè)用地而對鄉(xiāng)村和郊野土地的大規(guī)模平整（即土地整理）及河道水系整治已經(jīng)使土地資源異質(zhì)性大大降低，均勻度大大提高，小生境受到嚴重破壞，從根本上動搖了生物多樣性的基礎(chǔ)。

　　3 生物多樣性對城市生態(tài)系統(tǒng)的價值

 　　城市是一個以人為中心的自然、經(jīng)濟與社會的復合人工生態(tài)系統(tǒng)，它具有自身的生物多樣性特征，即城市的生物區(qū)系組成。城市化的迅猛發(fā)展，導致原有的自然生態(tài)系統(tǒng)被破壞，城市的生物多樣性受到了嚴重的威脅，城市的生存與發(fā)展面臨著生態(tài)環(huán)境問題的嚴峻挑戰(zhàn)。地球上每消失一個物種，就永遠失去了它所具有的寶貴的遺傳信息。人類尚未認識的物種約占全球物種的70％，因此很多目前瀕臨滅絕的物種很可能正是人類未來食品、藥物或工業(yè)原料的重要來源。生物多樣性為城市提供了生存的基礎(chǔ)和發(fā)展的保證，生物多樣性促進了城市發(fā)展的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。在城市生態(tài)系統(tǒng)中，生物多樣性的價值是多種多樣且無與倫比的。

 　　3.1 生物多樣性是城市生存發(fā)展的基礎(chǔ)
　　在城市生態(tài)系統(tǒng)中，城市的生物多樣性（包括遺傳、物種、生態(tài)系統(tǒng)及景觀的多樣性）與城市自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能（能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)循環(huán)、食物鏈、凈化環(huán)境等）直接聯(lián)系，它與大氣圈、水圈、巖石圈一起，構(gòu)成了城市賴以生存發(fā)展的生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)。生物多樣性為城市的生存與發(fā)展提供了大量的生物資源，如工業(yè)原料、建筑材料、食物、藥物、新型能源等。目前人們僅僅利用了生物價值的一部分，還有源源不斷的野生生物的新價值正等待著人們的不斷發(fā)現(xiàn)。

 　　3.2 生物多樣性可導致城市生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
　　大量事實證明，生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境之間保持動態(tài)平衡的穩(wěn)定狀態(tài)的能力是同生態(tài)系統(tǒng)中物種及結(jié)構(gòu)的多樣性、復雜性呈正相關(guān)的。也就是說，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越多樣、復雜，則其抗干擾的能力越強，因而也越易保持其動態(tài)平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。這是因為在結(jié)構(gòu)復雜的生態(tài)系統(tǒng)中，當食物鏈（網(wǎng)）上的某一環(huán)節(jié)發(fā)生異常變化，造成能量、物質(zhì)流動的障礙時，可以由不同生物種群間的代償作用給予克服。多樣、復雜的生態(tài)系統(tǒng)受到干擾之后，總會自發(fā)地通過群落演替，恢復原先的穩(wěn)定狀態(tài)，重建失去了的生態(tài)平衡。城市生態(tài)系統(tǒng)是以人為主體的、人工化環(huán)境的、人類自我馴化的、開放性的生態(tài)系統(tǒng)[2]，人類的嚴重干擾是城市生態(tài)系統(tǒng)最顯著的特征。只有具有豐富的生物（特別是高等植物）多樣性，形成高度復雜、多樣的生物群落，才能保證城市生態(tài)系統(tǒng)良好、穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。

 　　3.3 生物多樣性可提高城市的景觀異質(zhì)性
　　飛速發(fā)展的城市化促使城市生物不可避免地具有人為活動的烙印。人類在城市建設(shè)過程中，一方面破壞或摒棄了許多原有的生物群落，另一方面又引進了許多外來的生物并形成了許多新的生物群落。這最終改變了城市生物的組成、結(jié)構(gòu)、類群、動態(tài)、生態(tài)等自然特性，并深刻影響了生物群落生態(tài)功能的發(fā)揮。由于城市生活空間的相對局促，城市生物群落的構(gòu)建受到城市基礎(chǔ)設(shè)施（如道路、建筑物等）的限制，使得城市生物結(jié)構(gòu)分化明顯，趨于單一化，組成景觀的異質(zhì)性低。而生物多樣性可以提高城市景觀的異質(zhì)性。以植物為例，城市綠化運用多種多樣的植物不但能塑造豐富多彩的植物景觀，美化城市，還可以通過合理的植物設(shè)計與組合體現(xiàn)城市的特色與地方風貌。

 　　3.4 生物多樣性可保證城市生態(tài)系統(tǒng)功能的持續(xù)性 
　　生物多樣性對保證城市生態(tài)系統(tǒng)功能的持續(xù)性具有重要的價值。綠色植物通過光合作用呼出氧氣、吸入二氧化碳，維持了大氣成分的相對穩(wěn)定。土壤中的分解者——真菌、微生物和土壤動物分解了廢物和污染物，清除了有機垃圾，是生物圈物質(zhì)循環(huán)中不可缺少的一環(huán)。森林和草地具有截留降水，保持水土的作用，從而可以保護河流、降低洪水和干旱對城市生態(tài)系統(tǒng)的威脅。植物群落在調(diào)節(jié)城市小氣候、降低城市熱島效應(yīng)方面也具有明顯的作用。此外，城市中的植被還具有凈化空氣、降低噪音、為城市動物提供棲息地等生態(tài)價值。

　　4 城市生物多樣性保護的方法

　　如上所述，城市生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)性是城市發(fā)展的內(nèi)在要求，而高度的生物多樣性對城市生態(tài)環(huán)境的改善、城市生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展具有明顯的促進作用。生物資源重要的特性是加強保護和合理利用，這樣它可以再生以致持續(xù)利用；若保護與利用不合理，它就可能滅絕。事實上，目前不斷喪失的城市生物多樣性正是城市飛速發(fā)展與生物資源承載力之間的不平衡引起的。由于缺乏對城市生物多樣性價值的認識和沒有有效保護生物資源，我們正在逐步毀掉城市未來生存和發(fā)展的基礎(chǔ)?？梢?，在城市中加強生物多樣性的保護工作勢在必行。
    城市生物多樣性保護的方法總體上說可分為兩種：就地保護和遷地保護，前者包括建立自然保護區(qū)、國家公園、森林公園等，后者包括建立植物園、樹木園、動物園、水族館和基因庫等。筆者認為，人為地進行遷地保護對生物多樣性的保護起到了一定的作用，但一方面受到人力、物力和財力上的一些限制，另一方面將動植物物種與野生的群體和自然環(huán)境相隔離，其結(jié)果往往是削弱了物種的自然生態(tài)習性，在一定程度上降低了物種的遺傳多樣性，這樣并未起到真正保護生物多樣性的目的。景觀生態(tài)學的出現(xiàn)與發(fā)展，為生物多樣性保護工作帶來了新的方法。以景觀生態(tài)學的原理和方法保護和管理物種棲息地是生物多樣性保護最為有效的途徑[3]。目前，景觀生態(tài)學在生物多樣性保護中已處于核心地位。
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 　　4.1 景觀生態(tài)學中有關(guān)生物多樣性的幾個重要概念
　　4.1.1 景觀生態(tài)學與景觀 
　　簡言之，景觀生態(tài)學是研究景觀單元的類型組成、空間配置及其與生態(tài)學過程相互作用的綜合性學科[4]。而景觀生態(tài)學中的景觀是指由相互作用的生態(tài)系統(tǒng)鑲嵌構(gòu)成，并以類似形式重復出現(xiàn)，具有高度空間異質(zhì)性的區(qū)域[5]。景觀生態(tài)學對生物多樣性保護的指導作用是無可替代的，因為許多物種并非局限在單一的生境中，而是經(jīng)常在不同的生境之間轉(zhuǎn)移，或生活在兩個生境的交界處。對這些物種來說，考慮景觀尺度上生境類型的組成和相互影響方式是十分重要的。可見，為了長期保持一個物種的存在，不僅要考慮目標物種本身，還要考慮它所在的生態(tài)系統(tǒng)以及有關(guān)的生態(tài)過程；不僅要重視保護區(qū)，更要重視保護區(qū)的背景基質(zhì)[6]。景觀生態(tài)學恰好為我們提供了考察整個景觀基質(zhì)的原理與方法，從而使我們在城市及區(qū)域水平上開展生物多樣性保護工作成為可能。

 　　4.1.2 等級理論與尺度
　　等級理論（hierarchy theory）認為，任何系統(tǒng)皆屬于一定的等級，并具有一定的時間和空間尺度。整個生物圈就是一個多重等級層次系統(tǒng)的有序整體，每一高級層次系統(tǒng)都是由具有自己特征的低級層次系統(tǒng)組成的。生物體由細胞組成，而生物體的聚集組成種群，種群又組成生物群落，生物群落與周圍環(huán)境一起組成生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)又與景觀生態(tài)系統(tǒng)一起組成總體人類生態(tài)系統(tǒng)。生物多樣性保護涉及所有的生物等級層次，而生物等級層次常常具有一定的空間和時間尺度。因此，在進行生物多樣性保護時必須明確所考察的尺度。從生態(tài)學的角度來說，尺度（scale）是指所研究的生態(tài)系統(tǒng)的面積大?。纯臻g尺度），或者指所有研究的生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)的時間間隔（即時間尺度）。在城市生態(tài)系統(tǒng)中，生物多樣性保護的空間尺度包括從生物個體到整個城市生態(tài)系統(tǒng)及其周邊地區(qū)的各種尺度。時間尺度也是必須考慮的重要問題。城市生態(tài)系統(tǒng)中的物種多度（abundance）和多樣性（diversity）會隨著季節(jié)的變化而變化。生物多樣性隨著時間和空間尺度變化而異，離開尺度來討論生物多樣性保護是毫無疑義的。

　　4.1.3 生境破碎化與廊道
　　生境破碎化在城市生態(tài)系統(tǒng)中隨處可見。生境的消失和破碎是城市發(fā)展對生物多樣性最嚴重、最直接的威脅。大片茂密的植被，或代之以混凝土地面和樓群，或被人工廊道分割得支離破碎，不可避免地導致大量的物種消失。例如印度尼西亞雅加達1938年記錄有199種鳥類，但1975~1979年調(diào)查只有l(wèi)00種[7]。東京城市小片殘存森林中的鳥類在1960~1980年之間減少了一半，甚至城市生境中普遍存在的鳥類數(shù)量也下降，如樹雀、烏鴉、大山雀和家鴿等[8]。德國慕尼黑在過去100年的時間里已經(jīng)有180多種本地植物種類滅絕[9]。生境的重新連接是解決生境破碎化的主要辦法，通過生境廊道可將破碎的生境斑塊（patch）連接起來。廊道（corridor）是指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線性或帶狀結(jié)構(gòu)。在生物多樣性保護方面，生境廊道的作用是為野生動物提供棲息的生境和移動的通道。

 　　4.2 保護城市生物多樣性的景觀生態(tài)途徑和規(guī)劃 
　　城市的發(fā)展與自然保護是有矛盾的，但也不是不能協(xié)調(diào)。如果考慮到所在地不同生態(tài)系統(tǒng)的特點，在建立和擴大城市時運用景觀生態(tài)原則進行合理的景觀規(guī)劃設(shè)計，為生物多樣性的保存和發(fā)展創(chuàng)造適當?shù)臈l件，就有可能達到彼此共存的目標。

 　　4.2.1 采取多尺度的保護途徑 
　　局部尺度上的行動與區(qū)域尺度上的行動同等重要。城市的生物多樣性保護需要從各種尺度上進行，小至一株行道樹的保護，大至整個區(qū)域景觀生物多樣性的保護。各種尺度上的保護必須協(xié)調(diào)進行，以產(chǎn)生最佳的效果。每個市民都應(yīng)當從自己的身邊小事做起，愛護野生生物，關(guān)心生物多樣性保護，盡可能減少對生物的干擾和傷害。公眾積極的參與將對整個城市生物多樣性保護起到一定的推動作用。而城市規(guī)劃師則可以在一個更大的尺度上對生物多樣性進行保護，他們通過對城市內(nèi)居住區(qū)、水系、道路、公園、整個城市生態(tài)系統(tǒng)甚至城市群或區(qū)域的規(guī)劃，從而實現(xiàn)對生物多樣性的保護。

 　　4.2.2 城市自然化——將自然引入城市
　　許多國家的實踐表明，將自然引入城市，即在城市中引入自然群落結(jié)構(gòu)機制或建立相似結(jié)構(gòu)的人工群落是可行的。如英國埃文郡的海港城市布里斯托爾是一座美麗的中世紀古城，坐落在下埃及河與弗羅姆河的匯合處。該市中心的布里斯托爾公園中，一反過去那種整齊的草坪、蒼古的大樹、繽紛的花壇的布置形式，在大面積的草地旁開辟出一些池塘、沼澤、灌叢和雜草地，池塘中有蝌蚪，沼澤中有水生植物，灌叢和雜草地中開滿野花，招來各種昆蟲?？葜σ膊浑S便清理，因為它可以維持很多物種的生存繁衍，從菌類一直到啄木鳥。這些城市少有的景觀，給公園帶來了曠野的風貌。事實證明，將自然引入城市的確是城市生活的一種需要和補充，已經(jīng)成為城市自然化的群眾性活動，并擴展到許多國家。如美國舉行了多次城市自然化會議。在瑞士，幾乎所有的公園都建有一個由這方面的專家指導的野生生物區(qū)。在芬蘭也有類似的示范區(qū)，如公路邊、公園中，甚至墓地都修建了適合野生動植物生長和棲息的區(qū)域[10]。
    日本神奈川縣在谷戶山公園建立了“水鳥的池”，福井縣建立了“中池見濕地”，京都梅小路公園建立了“生命的森”等自然生態(tài)觀察園，開展野生生物的生息、繁衍和自然環(huán)境的觀察、調(diào)查、研究活動，其目的是為了提高國民的自然環(huán)境保護意識，在保護生態(tài)環(huán)境、生物多樣性的同時，滿足人們接近自然、回歸自然的心理[11]。

 　　4.2.3 對退化生境的恢復和重建
　　有些城市的原生生態(tài)系統(tǒng)早已被破壞殆盡，但是，為了使城市更加符合人類社會發(fā)展的要求，應(yīng)該選擇一些有可能恢復原來生態(tài)系統(tǒng)的次生生境，進行自然恢復或模擬原來生態(tài)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)進行更新組建。歐洲的許多國家實際上已這樣做了[12]。荷蘭的天然森林大約在200年前就被采伐完，現(xiàn)在看到的繁茂的山毛櫸林、歐洲赤松林和云杉、冷杉林等大多是經(jīng)過科學規(guī)劃因地制宜地恢復或重建起來的。它們鑲嵌在城鎮(zhèn)、道路和河岸之間，形成綠地、農(nóng)牧用地和城鎮(zhèn)道路大約各占1／3的格局，對改善和美化人類環(huán)境以及保護生物多樣性起著極為重要的作用。
英國等國家還將野生生物的保護、引進與國土治理結(jié)合起來。除了城郊以外，已擴大到工業(yè)污染廢棄地的恢復和種植。他們在城市的工業(yè)棄廢場成功地發(fā)展起來了各種植物群落和依附于此的野生動物。這預(yù)示著可以通過最大限度地利用工業(yè)區(qū)的潛能，創(chuàng)建新的生境，增加城市景觀的自然性，減少工業(yè)景觀帶來的不利影響。

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　4.2.4 在城區(qū)或周圍規(guī)劃建立自然保護區(qū)
　　城區(qū)保存的原生生態(tài)系統(tǒng)絕對不應(yīng)破壞，要盡量保護城市自然遺留地和自然植被，各城市應(yīng)該利用舊城區(qū)改造的機會，爭取擴大城市的綠地空間，另外還應(yīng)該建設(shè)城市公園，并在工廠空地、學校校園建立綠地和種植植物。城市中的自然生境斑塊應(yīng)該劃為保護區(qū)，開展有效管理，維護其自然過程，發(fā)揮其保護、科研、教育與培訓、資源開發(fā)和生態(tài)旅游等多功能的作用。目前，國外許多城市都建立了自然保護區(qū)。例如英國倫敦的海德公園在湖濱建立了禁獵區(qū)，攝政公園建立了禁獵的蒼鷺棲息地。美國的舊金山、洛杉磯、邁阿密，加拿大的溫哥華、蒙特利爾，澳大利亞的悉尼、堪培拉，俄羅斯的莫斯科，波蘭的克拉科夫，瑞典的斯德哥爾摩，新加坡，印度尼西亞的雅加達，巴西的巴西利亞，委內(nèi)瑞拉的加拉加斯等城市都進行了類似的自然保護工作[12]。

 　　（1）保護區(qū)的規(guī)劃原則
　　在建立保護區(qū)的過程中，規(guī)劃者最為關(guān)心的主要問題有[13]：①保護物種所需要的保護區(qū)面積至少應(yīng)是多少？②建立一個大型的保護區(qū)還是多個小型的自然保護區(qū)好？③一個瀕危物種的多少個個體在保護區(qū)中得到保護才可以使它免于滅絕？④保護區(qū)最好的形狀是什么？⑤如果要建立多個自然保護區(qū)，應(yīng)該相互靠近一些，還是互相遠離？它們應(yīng)該相互隔離還是應(yīng)該由廊道互相連通？針對上述問題，許多學者作了深入的研究，并得出了自然保護區(qū)規(guī)劃的一般原則（表1）。 

 

表1  自然保護區(qū)規(guī)劃的原則

　　（2）保護區(qū)的功能分區(qū) 
　　1971年，聯(lián)合國教科文組織在“人和生物圈計劃（MAB）”實施過程中，提出了影響深遠的生物圈保護區(qū)的思想。根據(jù)這一思想，一個科學合理的自然保護區(qū)應(yīng)該包括由內(nèi)至外的3個功能區(qū)：①核心區(qū)：該區(qū)生物群落和生態(tài)系統(tǒng)受到絕對的保護，禁止一切人類的干擾活動；但可以有限度地進行以保護核心區(qū)質(zhì)量為目的，或無替代場所的科研活動；②緩沖區(qū)：該區(qū)圍繞核心區(qū)，保護與核心區(qū)在生物、生態(tài)、景觀上的一致性，可進行以資源保護為目的科學活動和以恢復原始景觀為目的的生態(tài)工程，還可以有限度地進行觀賞型旅游和資源采集活動；③過渡區(qū)：該區(qū)位于最外圍，區(qū)內(nèi)可進行某些持續(xù)開發(fā)利用，某些自然資源的開發(fā)，并進行一些科研和人類經(jīng)濟活動。這種功能分區(qū)方法對各類城市群（區(qū)域水平上）的自然保護區(qū)規(guī)劃具有理論指導意義。

 　　（3）規(guī)劃建設(shè)生境廊道
　　由于城市化造成城市自然生境的破碎化，由這些破碎的生境斑塊形成的保護區(qū)遠遠不能實現(xiàn)對生物多樣性的保護。為了減少它們對物種的限制和隔離，增加被保護物種之間及其與野生群體之間的聯(lián)系與交換十分必要。在實際工作中，建設(shè)合理的生境廊道可以解決這個問題。連接城市各綠地、公園或鄉(xiāng)村生境的植被廊道（如林蔭道、樹籬、防護林帶）、河流與溪流廊道對維持和提高城市生物多樣性是十分重要的，它們將城市中分散的動植物生境與區(qū)域景觀中野生生物的棲息地聯(lián)系起來，將不同地方的保護區(qū)構(gòu)成保護區(qū)網(wǎng)，這樣就可以有效地增強保護物種和野外物種的交換，從而增強整個城市生物群體的生存能力。例如在加拿大的多倫多，城市中的自然溪谷和林蔭道已經(jīng)作為公園之間生物遷移的廊道被保護起來[14]。在美國華盛頓進行的城市規(guī)劃中，通過溪流廊道將城市中零散分布的動植物園與野外的天然生物群落區(qū)直接聯(lián)系起來，使野生水禽可以進入城市公園區(qū)，同時公園內(nèi)的水生生物也可以進入野外的自然棲息地，從而有效地促進了城市生物多樣性的保護[15]。

　　5 結(jié)語
　　目前，我國的城市化已進入高速發(fā)展階段，而且這種快速增長勢頭將持續(xù)較長時期。在這樣的背景下，如何做到既追求經(jīng)濟效益，又認真考慮社會需求和生態(tài)需求，從而促進城市的可持續(xù)發(fā)展，值得我們從各方面慎重考慮。對城市生物多樣性的保護及持續(xù)利用的關(guān)注，已成為國際潮流和趨勢，它要求我們在進行城市建設(shè)、規(guī)劃及管理時必須以景觀生態(tài)學原則與方法為指導，切實地開展生物多樣性的保護和規(guī)劃工作，以生物多樣性促進城市的可持續(xù)發(fā)展。

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