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文档简介

19/22生物炭在农业土壤中的作用第一部分生物炭促进土壤养分循环 2第二部分改良土壤结构和水分保持能力 4第三部分提高土壤有机质含量 7第四部分减少温室气体排放 10第五部分抑制植物病害 13第六部分增强微生物活性 14第七部分促进作物根系发育 17第八部分提高土壤重金属稳定性 19

第一部分生物炭促进土壤养分循环关键词关键要点生物炭促进土壤养分吸附与释放

1.生物炭具有高孔隙率和比表面积,可以吸附土壤中的养分离子,如铵离子、硝酸盐离子、磷酸盐离子等。

2.生物炭吸附的养分可以防止养分流失,提高土壤养分利用效率。

3.生物炭吸附的养分可以通过离子交换、扩散等方式缓慢释放到土壤中,为植物生长提供持续养分供应。

生物炭改善土壤微生物活性

1.生物炭为土壤微生物提供了适宜的栖息地,促进微生物多样性。

2.生物炭可以吸附和缓释抗生素等物质,抑制有害微生物的生长。

3.生物炭的存在促进了土壤微生物的有机质分解和养分释放,改善了土壤养分循环。

生物炭影响土壤酸化

1.生物炭具有碱性,可以中和土壤酸度,提高土壤pH值。

2.生物炭吸附了土壤中的氢离子,减少了土壤酸度的累积。

3.生物炭改善了土壤通气和排水,促进了根系生长和养分吸收,缓解了根系对酸性的敏感性。

生物炭影响土壤养分淋失

1.生物炭吸附了土壤中的养分离子,减少了养分淋失的风险。

2.生物炭改善了土壤团聚体结构,提高了土壤保水保肥能力,减少养分淋失。

3.生物炭促进了土壤微生物的硝化反硝化作用,稳定了土壤氮素供应,降低了氮素淋失风险。

生物炭促进土壤养分平衡

1.生物炭吸附和释放养分的能力可以平衡土壤中不同养分元素之间的比例,满足植物对养分的需求。

2.生物炭改善了土壤养分循环,促进了土壤微生物活动,提高了土壤养分供应的稳定性。

3.生物炭的使用可以减少化肥施用量,降低养分过剩造成的环境问题。

生物炭促进土壤健康可持续

1.生物炭改善了土壤养分配比、提高了土壤微生物活性,促进了土壤健康和植物生长。

2.生物炭减少了化肥施用量,降低了环境污染,促进了农业可持续发展。

3.生物炭作为一种碳汇材料,可以减缓气候变化,对环境保护具有重要意义。生物炭促进土壤养分循环

1.增强养分吸附和保持

*生物炭具有发达的孔隙结构和高比表面积,可为阳离子(如钙、镁、钾和氨)提供丰富的吸附位点。

*表面官能团(如羧基和羟基)赋予生物炭负电荷,有助于吸引带正电荷的养分。

*这种吸附作用有助于减少养分流失、提高养分利用率。

2.改善土壤结构,促进养分运输

*生物炭可以通过改善土壤团聚体结构,增加土壤孔隙度,从而促进养分在土壤中的运输和扩散。

*团聚体稳定性提高,可减少养分淋溶和侵蚀。

*孔隙度增加,有利于根系生长,促进养分吸收。

3.调节土壤pH值,影响养分有效性

*生物炭的pH值通常呈碱性,可中和土壤酸性,提高土壤pH值。

*pH值升高可增加某些养分(如磷和钼)的有效性,增强作物对这些养分的吸收。

4.促进微生物活动,加快养分转化

*生物炭为土壤微生物提供了丰富的栖息地和营养来源。

*微生物分解生物炭,释放养分,促进了养分循环。

*例如,生物炭可以刺激固氮菌的活性,增加土壤氮含量。

5.减少养分拮抗作用,提高养分利用效率

*生物炭可以吸附某些阳离子(如铝和铁),降低其在土壤溶液中的浓度。

*这些阳离子可以与其他养分(如磷)结合,降低养分有效性和作物利用率。

*生物炭吸附这些阳离子,减弱了拮抗作用,提高了养分利用效率。

数据支持

*研究表明,在土壤中施用生物炭可以:

*将土壤阳离子交换容量(CEC)提高10%至30%。

*减少氮素淋溶损失高达50%。

*增加磷素有效性高达20%。

*促进土壤微生物群落多样性,提高养分转化速率。

结论

生物炭通过多种机制促进土壤养分循环,包括增强养分吸附和保持、改善土壤结构、调节pH值、促进微生物活动以及减少养分拮抗作用。这些作用有助于提高土壤肥力、减少养分流失,从而提高作物产量和土壤健康。第二部分改良土壤结构和水分保持能力关键词关键要点土壤结构改善

1.生物炭的孔隙结构和疏松特性有助于改善土壤团聚体形成,增强土壤稳定性,降低土壤侵蚀风险。

2.生物炭可以增加土壤孔隙度和渗透性,促进根系生长和养分吸收,提高作物产量。

3.生物炭改变土壤质地,使粘性土壤更加疏松,砂性土壤更具保水性,优化总体土壤结构。

水分保持能力提高

1.生物炭具有极高的孔隙度和表面积,可吸收和储存大量水分,缓解作物水分胁迫。

2.生物炭的吸水能力有助于保持土壤湿度,延长植物可用水分的供应时间,尤其是在干旱条件下。

3.生物炭的疏水表面可防止水分蒸发,降低土壤水分流失,提高水分利用效率。生物炭对土壤结构和水分保持能力的改善

生物炭是一种固态碳质材料,通过热解或气化有机材料获得。它被广泛应用于农业土壤中,以改善其理化性质和促进植物生长。其中,生物炭对土壤结构和水分保持能力的改善尤为显著。

改善土壤结构

*增加土壤孔隙度:生物炭具有高比表面积和多孔结构,可以增加土壤的孔隙度和渗透性。研究表明,添加生物炭可以使土壤的总孔隙率增加高达50%。

*改善土壤团聚体稳定性:生物炭可以促进土壤团聚体的形成并改善其稳定性。团聚体是土壤中聚集在一起的土壤颗粒,其稳定性对于维持土壤结构和防止侵蚀至关重要。生物炭的微孔和表面官能团可以吸附土壤颗粒,形成稳定的团聚体。

*减少土壤压实:生物炭可以抵抗机械压实,从而改善土壤的通气性和排水性。这对于重型土壤或频繁耕作的土壤尤其重要。

提高水分保持能力

*增加土壤水分含量:生物炭具有很强的吸水能力,可以显著提高土壤的保水能力。研究表明,添加生物炭可以使土壤的水分含量增加高达30%。

*改善土壤水分分布:生物炭可以均匀分布土壤的水分,减少水淹和干旱的发生。它可以通过吸收多余的水分,防止水涝,并通过缓慢释放水分,防止干旱。

*提高土壤水分利用效率:生物炭可以提高土壤水分利用效率,使植物更容易吸收水分。这对于干旱地区或低水分土壤条件下的植物生长非常重要。

机制

生物炭对土壤结构和水分保持能力的改善主要是通过以下机制实现的:

*物理吸附:生物炭的多孔结构可以吸附土壤颗粒和水分。

*化学吸附:生物炭的表面官能团可以与土壤颗粒和水分分子发生化学键合。

*团聚体形成:生物炭可以促进土壤团聚体的形成,而团聚体有利于水分的储存和流动。

*能量屏障:生物炭的疏水性可以阻碍土壤水分的蒸发和渗漏。

应用

生物炭对土壤结构和水分保持能力的改善使其在农业生产中具有广泛的应用,包括:

*改善重型土壤的排水性

*提高砂质土壤的保水能力

*减少土壤侵蚀

*促进干旱地区作物的生长

*缓解水涝对植物生长的影响

结论

生物炭是一种有价值的土壤改良剂,可以通过改善土壤结构和水分保持能力,促进植物生长和提高农业生产力。其独特的理化性质使其成为解决土壤健康和水分管理问题的有效工具。第三部分提高土壤有机质含量关键词关键要点土壤有机质含量

1.生物炭作为稳定的碳源,可以显著提升土壤中有机质的含量。通过增加有机质含量,生物炭可以提高土壤肥力、保水能力和团粒结构。

2.生物炭中的多孔结构可以吸附和储存土壤中的水分和养分,为作物提供持续的养分供应。

3.生物炭的应用可以促进土壤中微生物的活性,增强土壤的生物多样性和功能。

土壤物理性质

1.生物炭可以通过改善土壤团粒结构和孔隙度来提升土壤的保水能力和通透性。

2.生物炭的加入可以降低土壤容重,提高土壤透气性,从而促进作物根系发育和养分吸收。

3.生物炭的应用可以缓冲土壤pH值,并减少酸性土壤对作物生长的不利影响。

土壤养分循环

1.生物炭具有较强的吸附能力,可以吸附土壤中的养分,防止养分淋失流失。

2.生物炭可以提供缓释养分来源,通过缓慢释放养分,满足作物持续的养分需求。

3.生物炭的应用可以促进土壤中微生物活性,增强土壤养分转化和循环过程。

作物生长和产量

1.生物炭的应用可以促进作物根系发育,增加养分吸收面积,从而提高作物的产量。

2.生物炭可以缓解土壤病害和虫害,减少农药和化肥的使用,提升作物健康度。

3.生物炭的应用可以改善作物品质,提高作物的商品价值和营养含量。提高土壤有机质含量

生物炭作为一种稳定的碳库,可以显著提高土壤有机质含量,从而改善土壤肥力并促进植物生长。当生物炭与土壤混合时,它会与土壤颗粒结合形成稳定的有机-无机复合物,从而增加土壤有机碳含量。研究表明,在农业土壤中施用生物炭后,土壤有机质含量可以提高10%至50%,而且这种提高可以持续数年。

生物炭通过多种机制来提高土壤有机质含量:

*促进有机质的形成:生物炭提供了大量活性表面积和孔隙结构,为微生物的定殖和生长提供了理想的环境。这些微生物从生物炭和土壤有机物中分解有机物质,产生新的有机质,从而增加土壤有机碳含量。

*保护有机质免遭分解:生物炭具有高度稳定的特性,可以保护土壤有机质免遭微生物分解。生物炭的碳化结构使其不易被微生物分解,并且它与土壤无机成分的相互作用进一步提高了其稳定性。因此,生物炭可以作为土壤有机质的持久储存库,延长其在土壤中停留的时间。

*增加碳输入:施用生物炭本身就是增加土壤碳输入的一种直接方式。生物炭富含碳,可在土壤中作为长期碳库。随着时间的推移,生物炭会缓慢分解,向土壤释放碳,从而维持土壤有机质水平。

提高土壤有机质含量的益处:

提高土壤有机质含量对农业土壤有许多益处,包括:

*改善土壤结构:有机质充当土壤粘合剂,通过将土壤颗粒聚集在一起形成团粒结构来改善土壤结构。这可以提高土壤孔隙度和透气性,改善根系发育和植物生长。

*增加土壤养分供应:有机质是许多植物必需养分的来源。通过分解,有机质释放氮、磷、钾和其他养分到土壤中,从而增加土壤养分供应并提高植物对养分的获取能力。

*增强土壤保水能力:有机质具有很强的保水能力,可以增加土壤的保水能力,减少水分流失。这对于提高干旱条件下的作物生产力至关重要。

*缓冲土壤酸碱度:有机质具有缓冲能力,可以调节土壤pH值,使其保持在适合植物生长的范围内。

*抑制土壤病害:研究表明,某些类型的生物炭具有抑制土壤病害的能力。生物炭可以吸附病原体并改变土壤微生物群落结构,从而减少病害发生。

结论:

生物炭在农业土壤中的施用可以显著提高土壤有机质含量,从而改善土壤肥力和植物生长。通过促进有机质的形成、保护有机质免遭分解和增加碳输入,生物炭可以作为土壤有机质的持久储存库,为提高土壤肥力提供长期效益。第四部分减少温室气体排放关键词关键要点生物炭对氧化亚氮排放的影响

1.生物炭通过吸附和催化还原过程减少土壤中氧化亚氮(N2O)排放。

2.生物炭孔隙结构和表面性质影响其对N2O排放的抑制作用。

3.在厌氧条件下,生物炭可以促进反硝化作用,从而减少N2O排放。

生物炭对甲烷排放的影响

1.生物炭可以抑制甲烷(CH4)产生的甲烷生成菌活动。

2.生物炭的疏水性和孔隙结构阻碍了甲烷向大气中的逸散。

3.生物炭可以促进厌氧氧化甲烷(AOM)的微生物活动,从而减少CH4排放。

生物炭与一氧化二氮排放的关系

1.生物炭通常通过减少土壤硝化作用抑制一氧化二氮(N2O)排放。

2.在某些情况下,生物炭可能会增加N2O排放,特别是当土壤条件有利于反硝化作用时。

3.生物炭的性质和土壤环境之间的相互作用决定了其对N2O排放的影响。

生物炭对土壤碳封存的促进作用

1.生物炭具有高度稳定的碳结构,可以长期储存土壤碳。

2.生物炭通过物理和化学机制保护土壤有机质免受分解,延长其在土壤中的停留时间。

3.生物炭的使用可以抵消农业活动中产生的二氧化碳(CO2)排放,有助于减缓气候变化。

生物炭对土壤微生物群的影响

1.生物炭对土壤微生物群的组成和活动具有复杂的影响。

2.生物炭可以为有益微生物提供栖息地和营养来源,促进微生物多样性。

3.生物炭的性质和与微生物的相互作用决定了其对土壤健康和养分周期的影响。

生物炭在碳审计中的应用

1.生物炭可以作为碳汇纳入碳审计,为减缓气候变化提供可验证的减排潜力。

2.生物炭在碳循环中的作用可以帮助企业和政府衡量和报告其温室气体排放。

3.生物炭的使用可以促进可持续的农业实践,同时减少碳足迹。生物炭在农业土壤中的作用:减少温室气体排放

温室气体排放概况

农业活动是温室气体排放的主要来源之一,占全球人造温室气体排放的约10-12%。这些排放主要来自于牲畜饲养、化肥生产和使用、土壤管理不当以及农田残留物燃烧。

生物炭的减排机制

生物炭是一种富含碳的有机物,通过热解有机原料制成。当将生物炭应用于农业土壤时,它可以有效地减少温室气体排放,主要通过以下机制:

1.碳封存

生物炭具有非常稳定的化学结构,可以长期(数百年至数千年)储存碳。当生物炭与土壤混合时,它可以将大气中的二氧化碳固定下来并将其存储在土壤中。这有助于减少大气中的二氧化碳浓度,从而减轻气候变化。

2.减少氧化

生物炭可以抑制土壤有机质的分解,从而减少氧化过程产生的温室气体,如二氧化碳和一氧化二氮。生物炭的孔隙结构和高表面积为微生物提供了理想的栖息地,微生物可以帮助稳定土壤有机质并减少温室气体排放。

3.提高土壤肥力

生物炭具有提高土壤肥力的作用,包括改善土壤结构、增加养分持有能力和提高微生物活动。通过提高土壤肥力,生物炭可以减少使用化肥的需要。化肥生产和使用是温室气体排放的主要来源之一,特别是合成氮肥的生产。

温室气体减排量

生物炭对温室气体的减排潜力很大。研究表明,生物炭应用可以减少高达50%的二氧化碳当量排放。以下是一些研究结果:

*在一项持续12年的研究中,将生物炭应用于澳大利亚的农田减少了36%的二氧化碳排放。

*在另一项研究中,将生物炭应用于巴西的甘蔗田减少了40%的二氧化碳当量排放。

*在全球范围内,估计生物炭的应用可以每年减少高达1.2亿吨的二氧化碳当量排放。

其他优点

除了减轻气候变化外,生物炭在农业土壤中的应用还有其他优点,包括:

*提高土壤水分保持能力

*改善土壤结构

*减少营养流失

*增加作物产量

*抑制病虫害

结论

生物炭在农业土壤中是一种有前途的减缓气候变化的工具。通过碳封存、减少氧化和提高土壤肥力,生物炭可以显着减少温室气体排放。结合其他减排措施,例如提高农业效率和采用可再生能源,生物炭可以帮助农业部门为全球减排目标做出重大贡献。第五部分抑制植物病害关键词关键要点【生物炭抑制植物病害的机制】:

1.生物炭的物理结构阻碍了病原体的移动和传播。

2.生物炭中富含的有机物质释放抗菌化合物,抑制病原体生长。

3.生物炭改变土壤pH值和养分平衡,创造不利于病原体生长的环境。

【生物炭对真菌病害的影响】:

生物炭在抑制植物病害中的作用

生物炭是一种通过热解过程将有机材料转化为富碳物质的产品。它具有独特的理化性质,使其在农业土壤中具有多种有益的影响,包括抑制植物病害。

生物炭抑制作物病害的机制

*吸附病原体:生物炭的表面积大,具有大量的孔隙和官能团,可以吸附病原体,如细菌、真菌和病毒。这种吸附作用可以减少病原体在土壤中可用的数量,从而降低感染风险。

*改变土壤微生物群:生物炭可以改变土壤微生物群落结构和组成。它促进有益微生物的生长,如根际细菌和真菌,这些微生物可以与病原体竞争养分和空间,从而抑制病害发生。

*提高土壤养分可用性:生物炭可以提高土壤养分(如氮、磷和钾)的可用性。适宜的养分供应可以增强植物的健康和抗性,使其不易感染病害。

*改善土壤物理性质:生物炭可以改善土壤的物理性质,如团聚体结构、孔隙度和保水能力。这些改善可以促进根系发育和养分吸收,增强植物对病害的耐受性。

研究证据

多项研究证实了生物炭对植物病害的抑制作用。例如:

*一项研究发现,在草莓田中施用生物炭可减少(90%)白粉病的严重程度。

*另一项研究表明,在玉米田中施用生物炭可抑制(40-60%)丝黑穗病的发生。

*一项长期研究表明,在土壤中施用生物炭可以显着降低(60-70%)作物病害的整体发生率。

结论

生物炭在抑制植物病害方面具有巨大的潜力。通过吸附病原体、改变土壤微生物群、提高土壤养分可用性和改善土壤物理性质,生物炭可以帮助减少作物损失,提高农业生产力。第六部分增强微生物活性关键词关键要点生物炭对土壤微生物的影响

1.生物炭为土壤微生物提供庇护所和栖息地,保护它们免受环境压力的影响,如极端温度和pH值变化,提高土壤微生物多样性和活力。

2.生物炭的孔隙结构和高表面积增加其吸附能力,为微生物固着和形成生物膜提供基质,促进微生物之间的相互作用和协同效应。

3.生物炭可以改变土壤水分和养分动态,改善微生物的生存条件,促进分解和养分矿化过程,为植物生长提供必要的营养。

生物炭与根际微生物的相互作用

1.生物炭的存在改变土壤的化学和物理特性,促进根际微生物定植和活动,增强根际微环境中营养元素的转化和吸收利用。

2.生物炭可以通过吸附根系分泌物和调节根系微生物活性,调节植物对胁迫因子的耐受性和抗病性,增强作物生长和健康。

3.根际微生物与生物炭的相互作用可以促进植物生长激素的产生,促进根系发育,增强作物对养分的吸收利用效率。生物炭对农业土壤微生物活性的影响

引言

生物炭是一种富含碳的材料,由生物质在缺氧条件下热解生成。近年来,生物炭作为土壤改良剂因其对土壤生物活性、肥力和其他性质的潜在益处而备受关注。

生物炭对微生物活性的积极作用

生物炭通过多种机制促进土壤微生物活性,包括:

*增加表面积:生物炭具有高比表面积和多孔结构,为微生物提供了更多的附着点。

*改变土壤pH值:生物炭具有碱性,可提高酸性土壤的pH值,从而创造更适宜微生物生长的环境。

*提供养分:生物炭富含碳、氮和磷等养分,可以补充土壤,为微生物提供养分。

*改善水分保持能力:生物炭的孔隙结构可以吸附水分,从而改善土壤水分保持能力,为微生物创造更稳定的环境。

微生物活性的具体增强机制

生物炭对微生物活性的促进作用已在多种研究中得到证实。例如:

*一项研究发现,添加生物炭到土壤中显着增加了细菌和真菌的生物量和活性。

*另一项研究表明,生物炭的存在促进了细菌群落的组成和多样性,提高了土壤中的固氮能力。

*在一项果园土壤的研究中,发现生物炭施用增加了土壤中根系附着的细菌数量和活性,从而增强了养分的吸收。

对土壤生态系统的益处

微生物活性的增强对土壤生态系统具有多重益处,包括:

*改善养分循环:微生物是土壤养分循环的关键参与者,分解有机质并释放出可供植物利用的养分。生物炭通过增强微生物活性促进养分循环,提高土壤肥力。

*提高抗病性:某些微生物种类具有抑制病原菌和增强植物抗病性的能力。生物炭通过促进这些有益微生物的活性,可以提高土壤和作物的抗病性。

*增强土壤结构:微生物粘合剂的产生和根系生物量增加有助于改善土壤结构,提高土壤渗水性和抗侵蚀性。

结论

生物炭向农业土壤的添加可以显著增强微生物活性,从而带来多种益处,包括改善养分循环、提高抗病性和增强土壤结构。了解生物炭对土壤微生物活性的作用对于优化土壤管理实践以可持续地提高作物产量和土壤健康至关重要。第七部分促进作物根系发育关键词关键要点促进根系生长

1.生物炭可以通过增加土壤孔隙度和透气性,改善根系呼吸和气体交换,促进根系深入生长。

2.生物炭中富含多孔结构,可为根际微生物提供栖息地,促进根际微生物群落的形成,从而促进根系发育和吸收营养。

3.生物炭中的有机物质和养分可被根系直接吸收或通过微生物分解后释放,促进根系生长和养分吸收。

增强根系抗病性

1.生物炭中的多孔结构可以吸附病原菌和毒素,减少病害侵害,增强根系抗病性。

2.生物炭可以改变土壤微环境,促进有益微生物的生长,抑制有害微生物的活动,从而增强根系抗病性。

3.生物炭中的有机物质和养分可以增强根系的生理活性,提高其抗病能力。

提高根系养分吸收

1.生物炭中的有机质和养分可以通过根系直接吸收或通过微生物分解后释放,提高根系养分吸收效率。

2.生物炭可以改善土壤团聚体结构,增加土壤有机质含量,提高土壤养分供应能力,从而促进根系养分吸收。

3.生物炭中的多孔结构可以吸附离子养分,减少养分淋失,增加根系养分吸收有效性。生物炭促进作物根系发育

生物炭通过改变土壤性质并提供养分和微生物,对作物根系发育产生积极影响。

养分吸附和供应

*阳离子交换容量(CEC)增加:生物炭具有高CEC,可以吸附并保留土壤中的阳离子(如钙、镁、钾),防止它们流失。这为作物根系提供了持续的养分供应。

*磷酸盐吸附和释放:生物炭具有吸附磷酸盐的能力。吸附的磷酸盐可以缓慢释放,为作物根系提供可利用的磷。

*微量元素提供:生物炭中含有丰富的微量元素,如铁、锌、锰和铜。这些微量元素对于作物根系生长和功能至关重要。

土壤性质改善

*孔隙率和透气性增加:生物炭具有多孔结构,可以增加土壤的孔隙率和透气性。这改善了根系的透气环境,促进根系生长和发育。

*水分保持力增强:生物炭具有较强的保水能力。它可以吸收和保留土壤中的水分,防止土壤干旱。这对于在干旱条件下作物的根系生长和存活至关重要。

*土壤pH值调节:生物炭具有缓冲pH值的能力。它可以中和土壤中的酸性或碱性,为根系发育创造适宜的pH环境。

微生物学影响

*有益微生物增殖:生物炭为有益微生物提供了栖息地和食物来源。它促进了有益微生物,如固氮菌、解磷菌和真菌的生长和活性。

*根系-微生物互作:生物炭促进根系与有益微生物之间的互作。它增强了根系对水分和养分的吸收能力,同时也有助于根系免受病原体的侵害。

试验数据

*一项在玉米田进行的研究发现,生物炭处理增加了玉米根系的长度和根系重量。

*在水稻田中,生物炭增加了水稻根系的密度和根系总长度。

*在一项温室试验中,生物炭处理促进了大豆根系的生长和分枝,导致生物量增加。

结论

生物炭通过改变土壤性质并提供养分和微生物,对作物根系发育产生积极影响。它提高了根系对水分和养分的吸收能力,促进了根系生长和健康发育。这些改善反过来又促进了作物的生长、产量和抗逆性。第八部分提高土壤重金属稳定性关键词关键要点【生物炭对土壤重金属稳定性的影响】:

1.生物炭具有较高的表面积和孔隙率,可以吸附重金属离子,降低其在土壤中的活性。

2.生物炭表面的官能团,如羧基和酚羟基,可以与重金属离子形成

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