葛琳 史科
【摘 要】煤炭是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的一種能源資源。煤炭資源的開發(fā)利用給人類帶來巨大經(jīng)濟效益,同時也引起了一系列環(huán)境與社會經(jīng)濟問題。尤其是對土地資源的破壞,嚴重影響礦區(qū)經(jīng)濟發(fā)展以及人民正常的生產(chǎn)、生活。煤礦區(qū)土地利用研究逐漸成為社會焦點,這對于優(yōu)化土地資源配置、提高土地利用效率、促進礦區(qū)城市經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展意義重大。本文基于生命周期理論分析了煤礦開采各個階段礦區(qū)土地利用進程特點及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng);論述了采后礦區(qū)土地可持續(xù)利用的含義及意義,并分析了采后礦區(qū)土地利用的特點。提出了礦區(qū)土地利用多元化發(fā)展的思路,使采后礦區(qū)土地資源得以可持續(xù)利用。以江蘇省徐州市賈汪區(qū)作為試驗區(qū),通過對賈汪區(qū)土地利用變化情況及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)展開研究,分析了試驗區(qū)土地利用驅(qū)動力與土地利用變化的關(guān)系。研究結(jié)果不但對采后礦區(qū)土地利用可持續(xù)發(fā)展具有指導(dǎo)意義,而且對其它類型礦業(yè)城市的土地利用也有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】生命周期;土地利用變化;煤礦區(qū);可持續(xù)發(fā)展
0.引言
土地是人類賴以生存與發(fā)展的最寶貴、最基本的自然資源,是不可再生的重要的生產(chǎn)資料。隨著全球的環(huán)境、土地、人口問題的日益尖銳,尤其是“可持續(xù)發(fā)展”已成為當今世界的共同主題,科學(xué)開發(fā)、充分利用、綜合治理、有效保護有限的土地資源越來越受到世界各國的普遍重視。土地利用變化的研究一直是相關(guān)學(xué)科關(guān)注的焦點[1]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展進步,城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的日益加快,各項建設(shè)占用大量耕地,加上土地利用中浪費和破壞現(xiàn)象普遍,致使我國人地矛盾日益尖銳,逐步危及到農(nóng)業(yè)和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
煤炭資源的開發(fā)對經(jīng)濟的發(fā)展進步起到巨大的作用,但同時也造成了十分嚴重的土地破壞,這種破壞是長期的、復(fù)雜的、影響深遠的,危及了我國的糧食安全,影響城市的可持續(xù)發(fā)展。采后礦區(qū)土地可持續(xù)利用成為實現(xiàn)礦區(qū)用地總量動態(tài)平衡,促進礦區(qū)資源、環(huán)境、人口以及經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的最佳選擇。
1.基于生命周期理論的礦區(qū)土地利用變化進程
1.1 生命周期理論
生命周期的概念源于生物科學(xué),現(xiàn)今應(yīng)用很廣泛,特別是在政治、經(jīng)濟、環(huán)境、技術(shù)、社會等諸多領(lǐng)域經(jīng)常出現(xiàn)。可持續(xù)發(fā)展的理念被各國普遍采納以來,生命周期思想得以發(fā)揚光大。
企業(yè)必然存在一個從生到死的過程,且具有重復(fù)性,從而呈現(xiàn)出周期性。因此,企業(yè)的生命周期是客觀存在的。當然這里已將生命周期狹義化,僅是指企業(yè)從誕生到成熟再到死亡的過程,而以資源開采為對象的煤礦企業(yè),煤炭資源的有限性及其不可再生性的特點決定其發(fā)展的周期性更加明顯。總而言之,煤礦企業(yè)的發(fā)展大致都要經(jīng)歷勘探、礦區(qū)規(guī)劃、基本建設(shè)、生產(chǎn)經(jīng)營、成熟蛻變、衰亡過程,這一過程可稱之為周期過程。對應(yīng)的時間跨度稱之為煤礦企業(yè)生命周期,即煤礦企業(yè)從勘探、規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、投產(chǎn)和生產(chǎn)運行、蛻變到壽命終結(jié)退出服役為止的全部持續(xù)時間[2]。
土地利用、復(fù)墾、生態(tài)重建和水資源管理等影響類別直接來源于采礦和礦產(chǎn)加工活動,研究如何認識和區(qū)分好礦區(qū)生命周期各個階段應(yīng)充分考慮到這些因素,并確定和設(shè)計其他必要的影響類別,要把礦區(qū)生命周期內(nèi)土地利用變化的環(huán)境效應(yīng)列入考慮范圍,才能更好的分析影響礦區(qū)發(fā)展的各種自然和社會經(jīng)濟要素。
1.2礦區(qū)土地利用變化及其資源環(huán)境效應(yīng)
礦區(qū)作為一個特殊的地理區(qū)域,其土地變化是以資源開采為原動力的動態(tài)時空演變過程。土地及其內(nèi)埋藏的各種礦產(chǎn)資源,都是人類賴以生存的不可再生資源。然而,礦產(chǎn)資源開采的重要特征之一是在采掘資源的同時造成對土地的破壞,從而影響礦區(qū)土地的存在形式,使礦區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
處于不同生命周期階段的礦井,生產(chǎn)組織的重點不同,對礦區(qū)資源環(huán)境的影響不同,土地資源利用的特點也各不相同。由表1.1可知,在不同的生命周期階段,土地利用方式的轉(zhuǎn)化是不同的,因此要想以較高的精度模擬礦區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)的演變,就要遵循礦區(qū)生命周期的客觀規(guī)律。
2.采后礦區(qū)土地可持續(xù)利用
2.1采后礦區(qū)土地利用特點
由于礦區(qū)自身條件各異,礦區(qū)土地利用需要考慮的因素也很多,諸如:礦區(qū)自然生態(tài)環(huán)境,地形、地貌、氣候、氣象、水系、植被覆蓋、土壤厚度、有機質(zhì)含量、PH值、鹽漬度、土壤水分、滲透性、微量元素、抑制植物生產(chǎn)的有毒化學(xué)物質(zhì)等;礦區(qū)社會經(jīng)濟條件,城市化水平、人口、GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)、居民區(qū)空間分布等;礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀,水污染程度、土壤污染程度、大氣污染狀況等[4]。
在煤礦開采的正常的生命周期中,排水量呈現(xiàn)出“增大、平衡、衰減、恢復(fù)”之規(guī)律性。煤礦停采后,采空區(qū)逐步積水形成“地下水庫”,各含水層水位逐步得到恢復(fù),大部分礦井有可能恢復(fù)到原自然狀態(tài)。因此,煤炭資源開采地區(qū)的生態(tài)環(huán)境損害是可以經(jīng)治理修復(fù)和自然恢復(fù)的,自然恢復(fù)可以減少人為治理,從而節(jié)約治理成本。但相對人為主觀改造,自然修復(fù)是個漫長的周期,僅僅依靠自然恢復(fù)是不符合資源利用和社會發(fā)展要求的。煤炭資源長時間、大面積、連片的開采,由于開采擾動的時間長、空間范圍大,所以生態(tài)環(huán)境所遭受的損害甚烈[5]。
從采礦工程、礦區(qū)生產(chǎn)特點及煤礦區(qū)土地利用等角度綜合分析,礦區(qū)土地利用具有以下基本特點:
(1)采礦生產(chǎn)對土地破壞嚴重且數(shù)量大,破壞形式主要有塌陷坑、壓占土地和污染土地等。
(2)礦區(qū)土地的利用隨煤礦開采進行而呈階段性,礦區(qū)土地的破壞也呈動態(tài)性。
(3)煤礦開采生產(chǎn)破壞的土地經(jīng)過有效治理后可恢復(fù)利用,而非永久性破壞。
(4)煤礦生產(chǎn)的收益與土地?zé)o直接的關(guān)系,但卻給土地帶來直接破壞,同時也導(dǎo)致煤礦區(qū)人地比例的嚴重失調(diào)和人地矛盾的加劇。
(5)煤礦區(qū)土地管理手段相對落后,體制不健全,土地粗放利用與浪費現(xiàn)象嚴重。
(6)煤礦區(qū)土地利用方式具有多樣性,如建筑用地、開采破壞土地、公益用地等多種形式[6]。
本文研究的在煤礦生命周期的最后階段,即閉礦后礦區(qū)的土地利用變化與可持續(xù)發(fā)展的研究。
2.2采后礦區(qū)土地利用方法研究
地表沉陷和污染物排放是我國煤炭生產(chǎn)和消費過程中突出的環(huán)境問題,后者又是一個主要同能源消費結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題。由于煤炭生產(chǎn)中產(chǎn)生的地表塌陷,并沒有通過恰當?shù)慕?jīng)濟政策給予適當?shù)目刂坪脱a償,產(chǎn)生了大量的負面外部效果。因此,如果不采取有效措施,將會使能源礦產(chǎn)生命周期活動中產(chǎn)生的外部環(huán)境影響逐步惡化,并導(dǎo)致能源生產(chǎn)的不可持續(xù)性。而采后礦區(qū)土地利用模式在建立與應(yīng)用時除了要考慮土地本身特點外,還需要考慮外部社會經(jīng)濟條件等因素對礦區(qū)土地利用演化的影響作用。針對礦區(qū)土地利用變化的實際情況,國內(nèi)外有黎夏、Bryan、Goldstein等的ANN-CA模型的研究、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和CA模型、基于時間變量(生命周期)的適用于礦區(qū)的模型。
我國人均耕地少,隨著人口的增加,人均耕地呈下降趨勢。新的土地管理法加大了耕地的保護力度,并規(guī)定復(fù)墾土地應(yīng)優(yōu)先用于農(nóng)業(yè)。而林牧復(fù)墾是被破壞土地開發(fā)最可靠、最經(jīng)濟的土地復(fù)墾方式,其對生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)有相當重要的作用。復(fù)墾的技術(shù)措施主要有物理、化學(xué)工程和植被恢復(fù)。比較而言,植被恢復(fù)具有較好的生態(tài)環(huán)境效益和社會效益,同時也是最基本和最經(jīng)濟的。但礦山廢棄地常具極端的生境條件,影響植物的定居,因而植被恢復(fù)的難度較大。
礦區(qū)土地利用就是在礦山生產(chǎn)各個階段,對礦區(qū)所屬土地因地制宜,統(tǒng)籌兼顧,進行綜合的開發(fā)、保護、整治和利用,使得礦區(qū)土地利用效益達到最佳。具體來說,合理開發(fā)利用礦區(qū)土地應(yīng)遵循以下原則:保證耕地總量動態(tài)平衡的原則;社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益統(tǒng)一的原則;破壞與開發(fā)相統(tǒng)一的原則:統(tǒng)籌兼顧、合理規(guī)劃、加強管理的原則;因地制宜、綜合利用和最佳效用的原則。
3.賈汪區(qū)土地利用變化進程
3.1 賈汪區(qū)土地利用變化進程
一個地區(qū)的土地利用程度變化是多種土地利用類型變化的結(jié)果,土地利用程度及其變化量可定量地表述該范圍內(nèi)土地利用的綜合水平和變化趨勢。它能夠反映區(qū)域土地利用的集約程度,適宜于土地利用程度的綜合評價。本研究通過土地利用程度數(shù)據(jù)和RS圖像對比,分析不同時期的土地利用變化量,反映了不同階段土地利用程度的變化趨勢和發(fā)展階段。
表3.1 賈汪區(qū)2008年土地利用現(xiàn)狀
土地利用開發(fā)程度劇烈的地區(qū)(即土地利用程度指數(shù)增加較大的地區(qū))多位于煤礦的集中分布區(qū),這從一個側(cè)面反映了煤炭資源的開采客觀上加劇了采礦區(qū)域土地利用的開發(fā)程度。從整個研究階段來看,研究區(qū)青山泉鎮(zhèn)和權(quán)臺處于高速發(fā)展的階段,近年來大規(guī)模的林業(yè)生態(tài)工程、綠化工程使得該區(qū)林草覆蓋率得到大幅提升,土地利用程度有所下降。與研究前期相比,研究后期青山泉鎮(zhèn)整體土地利用程度有了明顯提高,土地利用程度快速增加的區(qū)域主要位于高平縣中部。從不同時期的土地利用程度變化圖可以看出,土地利用程度變化劇烈的地區(qū),主要分布于煤礦集中的地區(qū)。這從一定程度上反映了煤炭開采是影響區(qū)域土地利用變化的主要因素之一。
通過徐州市東礦區(qū)遙感圖像(卞正富,徐州煤礦區(qū)土地利用格局演變分析)分析,礦區(qū)景觀變化的主要形式有農(nóng)用地轉(zhuǎn)變?yōu)槌料莘e水區(qū)、居民點轉(zhuǎn)變?yōu)槌料莸?、農(nóng)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地等。
圖3.1 1996~2008年賈汪區(qū)土地利用變化
從圖3.1分析可得,耕地(農(nóng)用地)呈現(xiàn)出下降趨勢,與遙感影像分析得到的結(jié)果相符,林地、旱地、城市用地成下降趨勢,反映出賈汪區(qū)土地質(zhì)量在下降,并影響到了當?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)生活。建設(shè)用地和農(nóng)村道路呈現(xiàn)緩慢增長的態(tài)勢,說明賈汪區(qū)加大了土地利用,城市建設(shè)與改造正在逐年增加。
表3.2 1996~2008年研究區(qū)土地面積及其變化量
煤礦廢棄地占的面積也相當大,(礦山開采建設(shè)所占土地、煤炭堆積占地、運煤交通壓地,關(guān)閉煤礦占地等統(tǒng)稱煤礦廢棄地),礦山規(guī)模越大廢棄越多。賈汪采煤區(qū)內(nèi)229座小煤礦占地就有7500余畝,除目前尚在開采礦山占地外,這幾年因資源枯竭或者政策關(guān)礦而造成的廢棄地就有3000畝左右,其中60.95%可復(fù)墾恢復(fù)利用。
3.2 土地利用變化過程驅(qū)動力分析
3.2.1 自然驅(qū)動力
賈汪區(qū)內(nèi)對地質(zhì)環(huán)境影響嚴重的人類工程活動主要為地下采煤和低山丘陵區(qū)的開山采石。據(jù)不完全統(tǒng)計,曾經(jīng)在區(qū)內(nèi)青山鎮(zhèn)東南部、賈汪城區(qū)、賈汪鎮(zhèn)西部、大吳鎮(zhèn)北部及西部和紫莊鎮(zhèn)西部地區(qū)進行過采煤活動的礦山近200家,其中絕大部分已于2001年底以前關(guān)閉停采,目前在采的僅10家,均為大中型礦山。在試驗區(qū)內(nèi)北部、西部及大吳鎮(zhèn)南部的低山丘陵區(qū)分布有105個露采礦山宕口,目前仍有約半數(shù)在采。強烈的人為采掘活動,對地質(zhì)環(huán)境破壞嚴重且易引發(fā)采空地面塌陷和崩滑災(zāi)害。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料,目前賈汪區(qū)總采煤塌陷地面積大約為13.2萬畝(約88km2),存在崩滑隱患的不穩(wěn)定邊坡約56處。
賈汪區(qū)城市總體規(guī)劃區(qū)內(nèi),地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)總面積約430.41km2,占全區(qū)總面積(約620km2)的69.4%。其中高易發(fā)區(qū)面積約52.33km2,占易發(fā)區(qū)總面積的12.1%,土地適宜性差;中易發(fā)區(qū)面積約95.57km2,占易發(fā)區(qū)總面積的22.2%,該區(qū)在進行必要的地質(zhì)災(zāi)害勘查、評價和采取切實可行的防治措施后,土地適宜性可達到基本適宜;低易發(fā)區(qū)面積約282.51km2,占易發(fā)區(qū)總面積的65.7%,土地適宜性為基本適宜。
賈汪區(qū)的地形特征影響了其城市發(fā)展的走向,因此,現(xiàn)有自然條件的差異是賈汪區(qū)土地利用變化差異的基礎(chǔ)之一。
3.2.2 社會經(jīng)濟驅(qū)動力
早先的賈汪因煤成礦,是名副其實的礦區(qū),礦業(yè)城市的特點是經(jīng)濟系統(tǒng)處于半封閉或封閉狀態(tài)。這種狀態(tài)使礦業(yè)城市處于一種自組織或自經(jīng)濟循環(huán)的演化過程中,和外界的交流和合作明顯不足。以煤礦為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),經(jīng)濟帶頭作用特別突出,與城市其他產(chǎn)業(yè)和區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)總體脫節(jié)現(xiàn)象嚴重:第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍停留在為礦業(yè)城市提供初級生活用品,深加工環(huán)節(jié)嚴重缺失;第二產(chǎn)業(yè)中大工業(yè)之外的輕型加工業(yè)發(fā)展也較為緩慢;第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展普遍滯后。由此帶來的一個突出問題則是結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。一旦支柱產(chǎn)業(yè)或支柱企業(yè)出現(xiàn)衰退,則整個城市經(jīng)濟陷入困境,因此在2001年曾出現(xiàn)小煤礦關(guān)停給賈汪區(qū)經(jīng)濟帶來巨大沖擊的現(xiàn)象。
從圖3.2可以看出,國民生產(chǎn)總值中第一產(chǎn)業(yè)比重逐年下降,第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重已成為賈汪區(qū)土地利用變化的主要驅(qū)動力。考慮到賈汪區(qū)主要工業(yè)類型,以采礦業(yè)為主的大中型企業(yè)的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)是該地區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)的主要影響因素。
從圖3.3中可以分析出試驗區(qū)采礦人口與原煤產(chǎn)量線性相關(guān)度,說明了煤礦產(chǎn)業(yè)較為粗放,對礦業(yè)工人需求量較大。人口數(shù)量較大,對煤礦區(qū)內(nèi)各種資源的需求量也會增加,如城市公共設(shè)施、城市供水、供暖及其他的經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)需求。從而帶動了地方的產(chǎn)業(yè)鏈,對城市發(fā)展起到了積極地促進作用。但同時也引起了相關(guān)的環(huán)境與社會問題:資源需求量增加意味著對煤礦區(qū)自然資源的開發(fā)力度加強,甚至是破壞;城市建設(shè)加速使土地資源需求增加,土地景觀格局隨之改變。煤礦閉礦后,部分工人的出路也是影響煤礦區(qū)發(fā)展的重要因素,可以間接影響土地利用變化。
原煤開采總量Y與采礦人口X與的線性分析
3.2.3政策法規(guī)驅(qū)動力
賈汪區(qū)土地利用與相關(guān)政策的實施和執(zhí)行有著較大的關(guān)系。在《徐州市“十一五”土地開發(fā)利用規(guī)劃》中指出,“十一五”期間徐州市土地開發(fā)整理重點項目包括賈汪區(qū)青山泉等鎮(zhèn)采煤塌陷地復(fù)墾,其項目面積達1243公頃,計劃增加耕地面積724公頃,總投資額度10372萬元。2008年賈汪區(qū)年度采煤塌陷地農(nóng)業(yè)開發(fā)項目總投資432萬元,其中省級財政資金266.68萬元,市級財政資金53.32萬元,項目區(qū)自籌資金112萬元。開發(fā)任務(wù)為治理塌陷地8000畝。項目共涉及青山泉白集村,大吳鎮(zhèn)程樓村兩個行政村,其完成的主要建設(shè)內(nèi)容有:溝河疏浚9.17萬方,平整土地16.77萬方,新建排灌站5座,攔水壩1座,中溝橋6座,小溝橋4座,過路涵107座,修筑砂石路27420平方米,并栽植農(nóng)田防護林2萬株。
賈汪區(qū)內(nèi)工礦企業(yè)分布廣泛,集體企業(yè)比較發(fā)達,是徐州市鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的主要基地之一。區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民點及工礦企業(yè)用地比例較高,塌陷地數(shù)量較大,與農(nóng)業(yè)用地的矛盾比較突出,人均耕地較少。因此,從徐州市市級層面制定的賈汪區(qū)土地利用規(guī)劃方向為:在正確處理好地面建設(shè)用地與開發(fā)利用地下資源關(guān)系的前提下,為城鎮(zhèn)建設(shè)、改善人們的居住條件、生活環(huán)境和能源、建材兩大支柱產(chǎn)業(yè)以及機械制造、化工、皮革、電子、加工工業(yè)、商品集散等發(fā)展提供必要的建設(shè)用地,同時依靠科技,發(fā)展高效、優(yōu)質(zhì)、創(chuàng)匯型農(nóng)業(yè),在保證必要的耕地數(shù)量的基礎(chǔ)上,協(xié)同沛縣、銅山縣等部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成徐州市乃至全國重要的糧食、蔬菜和副食品生產(chǎn)基地之一。在區(qū)內(nèi)相關(guān)政策的指導(dǎo)下,采取積極有效措施,督促和鼓勵單位和個人復(fù)墾采煤塌陷地,為本區(qū)域國民經(jīng)濟各部門的發(fā)展和全市耕地總量保持動態(tài)平衡提供了保障。
綜上所述:賈汪區(qū)自然條件的差異是土地利用變化差異的基礎(chǔ),人類社會經(jīng)濟活動和政策法規(guī)是土地利用變化的主要驅(qū)動力。其中人口總數(shù)的增長、城市化的加快、第二產(chǎn)業(yè)尤其是采礦業(yè)的發(fā)展和衰退是該區(qū)域土地利用變化的主要影響因素。在不同發(fā)展階段的賈汪區(qū)應(yīng)依據(jù)發(fā)展階段的特點合理利用土地資源,提高土地利用效率,停止部分經(jīng)濟效益不高且破壞大量土地的采礦活動,治理由于礦產(chǎn)采掘加工帶來的采空區(qū)地面沉陷、廢棄物占用大量土地、環(huán)境污染等問題,從而改善采后礦區(qū)的環(huán)境狀況,實現(xiàn)土地利用可持續(xù)發(fā)展。
4.結(jié)語
土地是人類賴以生存的基礎(chǔ)和最基本的自然資源,近年來人類活動的強烈影響,引起了土地利用劇烈變化。特別是煤礦開采區(qū)土地利用變化更為劇烈,其土地利用變化具有特殊性。煤炭資源開發(fā)對經(jīng)濟的發(fā)展和進步起到巨大的作用,但同時也造成了十分嚴重的土地破壞,這種破壞是長期的、復(fù)雜的和影響深遠的。采后礦區(qū)土地可持續(xù)利用成為實現(xiàn)礦區(qū)用地總量動態(tài)平衡,促進礦區(qū)資源、環(huán)境、人口以及經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的最佳選擇。如何做好采后礦區(qū)土地的綜合治理工作,對煤礦今后的持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生重要影響。
本文基于生命周期理論分析總結(jié)了煤礦區(qū)土地利用變化的特點。以江蘇省徐州市賈汪區(qū)為試驗區(qū),根據(jù)賈汪區(qū)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、徐州市礦物集團和賈汪區(qū)志等基礎(chǔ)資料,分析了試驗區(qū)土地利用驅(qū)動力與土地利用變化的關(guān)系,總結(jié)了賈汪區(qū)土地利用變化特點。
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