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苹果枝条肥料化施用对果园土壤和果树发育及果实品质的影响

来源：花匠小妙招时间：2026-04-05 13:08

按照现有种植面积可推断我国苹果树每年修剪的枝条量可达亿万吨［1］，但综合利用率不到60%。苹果枝叶可被视为一种可循环利用的生物资源，含有丰富的木质素、纤维素、蛋白质、糖类和脂肪等有机物质以及大量的N、P、K和微量元素等［2］。

现有成龄苹果园在冬剪时产生大量的枝叶，因数量大，利用率低，人工费用高，绝大部分的处理方式是常被当作生活燃料或堆置在田间，这些废弃物得不到合理利用，影响果园的规模化种植和扩大化生产。不仅造成农业资源的浪费，还容易产生火灾隐患和病虫害的传播；焚烧处理又会造成果园生态环境的污染，更会产生对人体有害的致癌物质［3］。近年来，农业废弃物的可持续化利用研究已有很多，主要为废弃物进行发酵堆肥腐熟［4-5］。顾睿文等［6］在废弃葡萄枝条的处理方法和利用价值中表明利用废弃葡萄枝条作为食用菌的栽培基料，再将食用菌生产后产生的废料反田利用；王田利［7］研究表明，废弃枝条粉碎堆腐后还田能有效增加土壤有机质含量；邵竹松等［8］研究了将废弃枝条通过添加微生物菌剂充分腐熟还田后再利用对梨园土壤肥力及树体发育的影响。但目前关于黄土高原旱作区枝条还田的可行性研究较少。

本试验以废弃苹果枝条为基料，通过设置不同肥料的堆肥处理以沃润德复合有机肥为对照，在健壮无病害的果园施用后，采用多点取样法和随机取样法进行采样，研究堆肥处理对土壤理化性质，果树发育情况和果实品质的影响，探究在黄土高原旱作区废弃枝条还田的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区为山地果园，地理坐标N 34°54'53.29''，E 105°69'17.77''。地处西北地区甘肃省东南部，属温带季风气候，年平均气温11 ℃，无霜期185 d，年太阳总辐射量4 696.29 MJ/m2。年平均降水量491.7 mm，年均日照2 100 h。土壤以黄绵土、黑垆土为主。土壤基础理化性质指标全氮、全磷、全钾、有机质含量分别为：0.86、0.73、5.48、12.85 g/kg，土壤中碱解氮、速效磷、速效钾的含量分别为：42.84、18.32、35.42 mg/kg，土壤pH为8.64。苹果品种是元帅系短枝型品种瓦里短枝（Vallee spur Del），树体南北行向栽植，树龄8 a，株行距为2 m×3 m，属于成龄果树，植株生长健壮，树体长势相似，无病虫害。

1.2 试验设计

1.2.1 试验材料

试验用枝叶取自2020年冬剪和丢弃的直径为0.7~1.5 cm的不同生长时间的苹果树枝叶，将其置于枝条粉碎机中粉碎成0.5~2 cm长的枝叶碎屑后备用。

1.2.2 试验肥料

试验用微生物菌剂（商品名：天诺秸秆腐熟剂）由广州天壤生物科技有限公司生产，登记主要成分为：地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、康氏木霉等复配。

试验用尿素采用国标农用尿素，氮素含量约为46.6%，由山东友谊生物科技有限公司生产；沃润得有机复合肥（含量15-14-16），由甘肃天水润德沼气开发工程有限公司生产。

1.2.3 试验设计

试验于2020年10月20日在果园开始至次年3月份进行苹果枝叶发酵堆肥，RF处理是将粉碎枝条加入少量水，均匀搅拌后用塑料膜包裹覆盖置于田间自然发酵，FB处理加入相同量水后加入2%天诺秸秆腐熟剂，搅拌均匀后用塑料膜包裹置于和RF处理相同位置。此堆肥供次年春季基肥施用，距苹果树体主干30 cm 处，每株开深40 cm，宽60 cm，长120 cm施肥沟，施入尿素300 g，在复合肥（15-14-16）1.5 kg基础上设置如下配比处理，处理详情见表1。

表1 试验处理详情

Table 1 Details of experimental

处理

Treatment

基肥

Base fertilizer

试验处理

Experimental treatment

CK尿素300 g,复合肥（15-14-16）1.5 kg施用常规沃润德复合有机肥15 kgRF尿素300 g,复合肥（15-14-16）1.5 kg粉碎枝叶直接还田施用15 kgFB尿素300 g,复合肥（15-14-16）1.5 kg添加2%菌剂的粉碎枝叶发酵堆肥15 kg

所有试验施用肥料时与土壤混匀后回填至与果园地表平齐，沉降后继续回填土壤与地表平齐，覆土后浇水并控制水分在60%~70%，并使用开孔器垂直插入开通气孔。试验为单株小区，每个处理设置10棵树。

1.3 试验指标测定

1.3.1 苹果树体生长发育指标测定

苹果树生长指标的测定试验选择在2021年6月底进行，此时该地区新梢增长基本停止。

新梢长度：采用随机采样法测定，各处理选择3棵树，每棵树按照东南西北方位随机选取20枝，使用卷尺测量新梢距基部1 cm处新梢长度，共60枝。新梢直径：使用游标卡尺检测与同上所选新梢的粗度，共60枝。叶绿素含量：在果园内采用手持SPAD-502叶绿素仪，各处理随机选3棵树，每棵树按照东南西北的方位，随机选取饱满叶片测定，共180片叶片。叶片百叶厚测量：各处理随机选3棵树，随机选取60片无病虫害的功能叶片，使用游标卡尺测量百叶厚，共180片叶片。叶片百叶干质量测量：各处理随机选3棵树，随机选取60片饱满叶片，使用干燥箱设定80 ℃，30 min鼓风干燥后测量叶片的干质量。叶面积测量：各处理随机选3棵树，随机选取60片饱满叶片，测量叶面积。测量方法使用植物叶面积测量软件，放置在测量平板上拍照测量。

1.3.2 果园植株叶片和枝条养分含量测定

采集方法同上，于2021年6月底采集。枝条和叶片采用 H2SO4-H2O2消煮法；全氮含量采用K1100 型全自动凯氏定氮仪测定；全磷含量采用分光光度计法测定；全钾含量采用AP1302 型火焰光度计测定或原子吸收光谱法测定，所用仪器为ZEEnit700P型原子吸收光谱仪。

1.3.3 苹果果实品质指标测定

苹果果实品质测定选择在2021年9月份果实成熟时进行，采摘时选择果实形状、果形大小基本一致，并且表面无病虫害和机械损伤的果实，采后立即放入盛有冰袋的泡沫箱，于当天送往实验室，并放入恒温冰箱待测定。

单果质量：每个处理采集大小一致的20个果实，使用电子天平测量，重复3次。果实硬度：果实硬度采用TA.XTI型手持硬度计法测定，每处理测定20个果实，每个果实以对应面去皮测两次，硬度计探针以进入果肉0.5 cm 为准，测得果实硬度为相对硬度。使用的GY-3 果实硬度计，由浙江托普仪器有限公司生产。可滴定酸［9］：采用酸碱滴定法（氢氧化钠—酚酞指示法），每处理测定20个果实，果肉粉碎后水洗制备浸出液，将果实去皮去核后只取部分果肉研磨均匀，准确称取5 g于锥形瓶内，然后加入50 mL 蒸馏水，每个处理3个重复，然后将锥形瓶置于80 ℃水浴锅中浸提30 min，并不断搅拌。自然冷却后快速使用定量滤纸过滤，取浸提液25 mL于三角瓶中，加酚酞指示剂2~3滴，用C=0.1 mol/L 氧化钠标准溶液滴定至粉红色并保持15 s不褪色即为终点，消耗的标准氢氧化钠溶液的体积V取平均值。按以下公式计算可滴定酸的含量：

可滴定酸（%）=（100VCK）/5

苹果酸换算系数K=0.067

可溶性固形物：采用手持折光仪测定，每个处理随机选择20个果实，用压汁器将果实汁液压至于烧杯中，然后吸取适量汁液滴入测定部位中进行测定，重复3次，以百分制表示。果形指数：果形指数采用游标卡尺测定，根据果实纵横径比值得出。果实颜色及成熟度：各处理测定20个果实，每果实以切口对称横切面测两次，观察果肉颜色。成熟度采用碘化钾染色法［10］进行测定，新配碘化钾溶液置于温度10 ℃以上环境中，将果实横切面浸入碘化钾溶液中1 min后小水流冲洗切面，观察染色程度判断果肉淀粉含量。

1.3.4 果园土壤速效养分及土壤微生物和酸碱度测定

分别在2021年4月生长期和2021年10月初采收期后，使用工具采集距地表20~40 cm处土样。取样前先将土层挖开10 cm，后使用取样土钻插入土层，带出土壤后根据所需的深度取土样。每个处理随机选择3棵长势一致的树，每棵树于据主干50 cm处取4个点进行采样［11］，将所取土壤均匀混合。抛去树根和石子等残留物后装入无菌袋并置于装有冰袋的泡沫盒中带回实验室室温阴干后研磨，并过60 目筛，将收集的土壤样本，采用“四分法”［12］取样后用于土壤速效养分含量、土壤酸碱度及有机质含量测定，一部分土壤样本装入50 mL灭菌管4 ℃冰箱保存，用于测定土壤微生物数量。所取土样中碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量及酸碱度测定参照《土壤农化分析》［13］中的方法。碱解氮含量：选择碱解扩散法，利用NaOH标准溶液和扩散皿测定。速效磷含量：0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色（Olsen 法）紫外分光光度计测定。速效钾含量：采用NH4OAc浸提-火焰分光光度计测定。有机质含量：采用外加热法-重铬酸钾容量滴定法测定。土壤酸碱度：pH采用酸碱测定仪以水土比为5∶1直接测定。

微生物指标测定：采用常规稀释涂布平板培养法，细菌培养基采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，真菌培养基采用马丁孟加拉红培养基，放线菌培养基采用改良高氏１号培养基。土样细菌数量采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，土样真菌数量采用马丁氏培养基，置于相应温度培养箱中培养一定时间后以菌落点计数［14］。

1.4 数据分析

原始数据使用Microsoft Excel 2019软件整理，差异显著性分析采用SPSS软件的LSD法和Duncan法统计，图形可视化采用Origin 9.0 软件。

2 结果与分析

2.1 不同肥料对苹果树新梢发育的影响

表2分析了各处理对苹果新梢的长度和直径的影响。对照组苹果枝条长度和直径分别为42.13 mm和4.22 mm，RF处理后新梢长度和直径都显著降低，分别为29.48和4.11 mm。与对照相比，FB处理后的新梢长度和直径均无显著变化，分别为33.17和4.46 mm。与对照相比，RF处理显著降低了枝条的生长速率，但FB处理保持与对照相似的枝条生长量。

表2 不同处理对苹果新梢长度和直径的影响

Table 2 Effect of different treatments on the length and diameter of apple new bit

处理

Treatment

新梢长度/mm

The shoot length

新梢直径/mm

The shoot diameter

CK42.13±4.34 a4.22±0.72 aRF29.48±3.43 b4.11±0.42 bFB33.17±3.82 a4.46±0.37 a

2.2 不同肥料对苹果树叶片发育的影响

由图1可知，对照组百叶厚、百叶质量、叶面积和叶绿素含量分别为0.47 mm、0.35 g、3 367.80 mm²和58.91 mg/g，与对照相比，RF处理后除叶面积无显著变化，其值为：2 487.17 mm²，百叶厚、百叶质量和叶绿素含量均显著降低，分别为0.45 mm、0.33 g和56.32 mg/g，FB处理后叶片的百叶厚、百叶质量、叶面积和叶绿素含量均无显著变化，分别为0.52 mm、0.39 g、2 908.11 mm²和59.24 g/mg。以上结果表明，与对照相比RF处理显著降低了除叶面积外的其余指标，但FB处理保持与对照相似的叶片发育情况。

图1 不同试验处理对苹果新叶生长的影响

Figure 1 Effects of different treatments on the growth of new apple leaves

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2.3 不同肥料对苹果叶片营养含量的影响

由表3可知，对照组叶片的氮、磷、钾含量分别为18.66、1.40、12.84 g/kg，RF处理后叶片氮、磷、钾含量都显著降低，分别为17.64、1.14、11.90 g/kg。与对照相比，FB处理后的磷含量显著降低，其值为1.30 g/kg，钾含量显著提高，其数值为13.76 g/kg，氮含量则无显著变化，以上结果表明，RF处理显著降低了苹果叶片营养含量，FB处理对于叶片磷含量同样呈降低效果，而FB处理能够提高叶片中氮和钾含量。

表3 不同处理下苹果叶片氮、磷、钾含量 (g·kg-1)

Table 3 Contents of N，P and K in apple leaves under different treatments

处理

Treatment

氮含量

N content

磷含量

P content

钾含量/

K content

CK18.66±1.39 a1.40±0.03 a12.84±1.11 bRF17.63±1.34 b1.14±0.07 c11.90±0.94 bFB19.78±1.54 a1.30±0.04 b13.76±0.45 a

2.4 不同肥料对苹果枝条营养含量的影响

由表4可知，对照组苹果枝条的氮、磷、钾分别为：8.46、0.46、6.19 g/kg，RF处理后苹果枝条中磷含量相较于CK无明显变化，其值为0.45 g/kg，但氮和钾显著降低，分别为7.96、5.69 g/kg。与对照相比，FB处理后的枝条氮、磷、钾含量均无显著变化，分别为8.64、0.46、5.90 g/kg。以上结果表明与对照相比，RF处理显著降低了苹果枝条中氮和钾的含量，而RF处理后的苹果枝条磷含量和FB处理后的氮、磷、钾含量均与对照保持相似的枝条营养含量。

表4 不同处理下苹果枝条氮、磷和钾的含量 (g·kg-1)

Table 4 Contents of N，P and K in apple branches under different treatments

处理

Treatment

氮含量

N content

磷含量

P content

钾含量

K content

CK8.46±0.54 a0.46±0.08 a6.19±0.34 aRF7.96±0.46 b0.45±0.04 a5.69±0.57 cFB8.64±0.54 a0.46±0.03 a5.90±0.64 a

2.5 不同肥料对土壤速效养分的影响分析

分析各处理对4月生长期和10月初采收期土壤有机质和速效养分含量的影响（图2），在生长期，与对照相比，RF处理均显著降低了土壤有机质和速效养分含量，FB处理后的土壤有机质含量和速效钾含量显著低于对照，而碱解氮含量和速效磷含量与对照相比无明显变化。采收期后，各处理有机质整体下降，此时FB处理的有机质含量最高，为（16.30±4.63） g/kg，相较于CK和RF分别提高了和11.9 %和8.9%，且差异显著。在采收期后各处理对土壤碱解氮和速效磷的含量影响无显著变化，对于土壤速效钾来说，采收期后RF和FB处理均降低了土壤速效钾的含量，且差异显著。以上结果表明，在生长期，RF处理后，对于土壤速效养分的效果低于对照，FB处理对于土壤有机质含量和速效钾含量的影响效果低于对照，但是碱解氮和速效磷含量能够与对照保持相似效果。对于采收期RF处理和FB处理对土壤碱解氮和速效磷含量均能够与对照效果保持相似，但对于有机质含量其效果表现为：FB>RF>CK。对速效钾含量影响效果表现为：CK>FB>RF。

图2 不同时期土壤速效养分变化分析

Figure 2 Analysis of changes of soil available nutrients in different periods

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2.6 不同肥料对根际土壤微生物数量和酸碱度的影响

各处理在4月生长期和10月初采收期后根际土壤微生物数量和酸碱度的变化如图3-A~C所示。在生长期，对照组的土壤根系细菌、真菌和放线均数量分别为11.94×106、4.88×104、12.67×105 cfu/g。RF处理显著降低了细菌和真菌数量，分别为4.28×106、11.28 ×104 cfu/g，但放线菌数量显著提高，其数值为13.33×105 cfu/g，FB处理真菌数量与对照相比显著降低，其值为4.53×104 cfu/g，细菌和放线菌数量无显著变化，分别为12.23×106 、12.43×105 cfu/g。在采收期后，对照组的细菌、真菌、放线菌数量分别为6.33×106、3.80×104、17.64 ×105 cfu/g。RF处理对采收期土壤根系微生物数量的影响效果同生长期相同，其细菌、真菌、放线菌数量分别为5.67×106、3.34×104、19.24×105 cfu/g，与采收期对照根系细菌、真菌和放线数量相比，FB处理后采收期根系细菌、真菌和放线菌数量与对照无显著差别，分别为6.46×106、3.67×104、18.63×105 cfu/g。以上结果表明，从生长期到采收期，RF和FB处理后根际土壤微生物数量呈现出真菌和细菌先高后低，放线菌先低后高。在两个时期RF处理均能提高根际土壤放线菌的数量，但细菌和真菌的数量较对照都有所降低，FB处理除在生长期真菌数量低于对照外，细菌和放线菌的数量均和对照相近。

图3 不同时期土壤微生物数量变化

Figure 3 Changes of soil microbial quantity and pH in different periods

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各处理土壤的酸碱度变化如图3-D所示，与对照相比，各处理对两个时期土壤pH值的影响均无显著变化，且其降低幅度均在0.5~1.25，由于该地区土壤属于弱碱性，因此各处理均能在一定程度上改善土壤的弱碱性。

2.7 基于主成分分析施用不同肥料对果实品质影响的综合评价

果实的表观指标包括单果质量、硬度和果形指数。各施用处理的单果质量、硬度和果形指数的品质指标如表5所示。从统计结果来看，不同施用配比处理对单果质量影响从大到小排序为：CK> FB > RF，FB处理对于果实质量增加具有极佳的效果，低于CK 4.62%，两者不存在显著差异。其次，各处理对果实硬度与果形指数的影响不存在显著差异。

表5 施用不同肥料化对果实品质的影响

Table 5 Effects of different fertilizer application on fruit quality of waste branches

处理

Treatment

单果质量/g

Fruit weight

硬度/(kg·cm-2)

Fruit hardness

果形指数

Fruit shape index

可溶性固形物/%

Soluble solid

matter

可滴定酸/%

Titratable acid

淀粉指数

Starch

Index

CK241.87±17.91 a9.85±0.32 a0.94±0.056 a12.67±0.53 a0.34±0.035 b6RF198.24±31.49 b9.90±0.49 a0.86±0.025 a10.30±0.98 b0.92±0.031 a3.67FB231.20±14.68 a9.90±0.48 a0.89±0.096 a13.53±0.29 a0.59±0.091 b5.33

Different lowercase letters indicate significant differences after the same column of data（P<0.05）.

在此基础上第一、二主成分方差贡献率依次为81.355%、18.645%，累计方差贡献率100.00%，符合分析要求。

综合得分（F）等于每个主成分得分与对应贡献率乘积之和，即F=F1×81.355%+F2×18.645%。如表6所示，花牛苹果果实施用不同肥料的综合得分分别为、0.496 （CK）、0.467（FB）和-0.964（RF）。因此，施用不同堆肥施用对花牛果实品质的影响排名依次为：CK>FB > RF，但FB与CK处理对果实品质的影响差异不显著，FB仅次于CK处理。

表6 施用不同肥料花牛果实品质综合得分及排名

Table 6 Comprehensive score and ranking of fruit quality of Huaniu under different proportions

处理

Treatment

主成分得分

Principal component score

综合得分（F）

Comprehensive score

综合得分排名（R）

Comprehensive score ranking

PC1(F1)PC2(F2)CK0.358 641.097 590.496 4171RF-1.129 86- 0.238 21-0.963 613FB0.771 23-0.859 390.467 2012

PC1，PC2 respectively indicate：principal component 1，principal component 2.

通过表7显示，第一主成分（PC1）综合了Fw、Ld、Fsi、Ta和SI这5个指标的信息，第二主成分（PC2）综合了Dt和Fh指标的信息。

表7 主成分分析方差解释

Table 7 Total variance explained

指标

Index

载荷 LoadPC1PC2苹果质量 Fw0.9030.430果实纵径 Ld0.9950.095果实横径 Td-0.744-0.668果形指数 Fsi0.9660.258果实硬度 Fh-0.7180.696可溶性固形物 Ssm0.873-0.488可滴定酸 Ta-0.9710.238淀粉指数 SI0.997-0.073特征根Eiges values6.5081.492

方差贡献率/%

Proportion of variance

81.35518.645

累计方差贡献率/%

Cumulative variance

81.355100.00

PC1，PC2 respectively indicate：principal component 1，principal component 2.

3 讨论

枝叶的开发利用对苹果树生长发育的影响和作用各有差异，枝叶中含有植物生长所需的各种元素及生长调节物质［15］。本试验中FB对树体发育的各项指标与CK不存在显著性差异，其肥效仅次于沃润德复合有机肥。其中FB处理对叶绿素含量影响不存在显著差异可能与树体的缓冲作用有关系［16］。此外，各处理对叶片磷含量的影响存在显著差异，这可能是微生物对元素的利用及施用废枝堆肥腐解的不充分有关系，土壤微生物的活动为植株生长提供了较高的磷元素，用于植物器官磷的供应［17］。其次，不同肥料对叶片氮和枝条氮影响的差异不显著，原因可能是生长期的枝条氮元素发生迁移情况，可能也是叶片中氮含量随着其生长氮元素逐渐被稀释［18］。最后，各处理枝条中的钾含量不存在显著性差异，可能是枝条钾贮存呈输出状态供应叶片和果实；也可能是肥料化施用肥效的释放不够［19］。

废弃枝条本身含有纤维素、半纤维素、木质素等物质，均可作为有机碳来源。将枝叶肥料化与传统的成品有机肥料相比，当把废弃枝叶碎屑作为养分来源时，其含有的大量木质素会导致施入的废枝碎屑腐解缓慢，使其难以在短期内被微生物完全降解，因此，相当一部分的枝条碎屑在土壤中依然处于腐解过程，枝条堆肥施入会给土壤微生物提供大量的营养物质，届时土壤中的微生物活动会变强，且随着土壤微生物的活跃，当土壤中微生物的功能和结构得到改善时，就可以起到抑制病虫害发生的效果，从而维持土壤微生物生态平衡并提高土壤肥力，此外，对于枝叶携带较多病原微生物，前期已经做了很多研究，杜朋朋［19］和史昊［20］研究发现将枝叶碎屑施用并不会造成病害问题，施入的菌剂中含有的解淀粉芽孢杆菌等菌株能够显著抑制苹果腐烂分生孢子的萌发。本试验在采收期时各处理有机质较生长期整体下降，此时FB处理的有机质含量最高，原因可能是施入堆肥中的枝条有机质分解速度平缓，肥效缓慢释放，效力持久，这与汪晓谦等［22］将梨树枝条堆肥施入对土壤养分的作用效果相似。此外，CK在两个时期钾含量均高于其余处理，并存在显著差异，原因可能与堆肥本身修剪枝条中钾含量的多少及枝条堆肥的腐解情况有关。

果园废弃物利用的最终价值直接体现在果实品质上，在果园生产中，优等果和特等果的价格要高出普通果30%~60%，甚至在现代化生产的矮化栽培模式中，为保证大部分果实都能够有充足的养分供应，常见到除花除果等增加优等果比例的措施。本试验中，FB处理下，单果质量、可溶性固形物、可滴定酸和淀粉指数均与CK不存在显著差异。试验结果中果实可滴定酸含量与淀粉指数呈不相关性，是由于其成熟过程中可滴定酸含量变化不明显所致。处理之间果实硬度和果形指数不存在显著差异，有学者研究表明其更多的可能与果树品种及相关基因的表达有关，部分外源物质添加可能并不会对其造成影响［23］。关于FB与RF对于果实品质的影响并没有在当年表现出来，可能是堆肥的施入对当年养分供应的差异不明显。

4 结论

本试验通过对苹果废弃枝条不同肥料化处理后还田，以沃润德生物有机肥为对照比较苹果废弃枝条直接还田和添加2%菌剂的粉碎枝叶发酵堆肥后还田对果园土壤及果树发育的影响。所得结论如下，RF处理施用效果低于对照，而FB处理与对照效果接近，即可用添加2%菌剂的粉碎枝叶发酵堆肥后代替沃润德复合有机肥。

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