洪泽湖湿地生态修复关键技术集成与工程示范.docx

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洪泽湖湿地生态修复关键技术集成与工程示范

项目受理编号:

科技惠民计划项目实施方案

项目实施方案名称:

洪泽湖湿地生态修复

关键技术集成与示范

项目牵头承担单位:

泗洪洪泽湖生态资源开发有限公司

基层科技主管部门:

联系人:

联系电话:

省级科技主管部门:

江苏省科技厅

联系人:

联系电话:

科技部、财政部编制

填写说明

1.项目实施方案由基层组织单位组织,由项目牵头承担单位会同其他承担单位具体编写。

2.编写提纲

(1)本区域存在的相关民生问题是指,本项目实施覆盖范围内,通过项目实施所要改善的民生问题;科技需求是指成熟、先进科技成果应用的需求。

(2)项目目标应明确具体;主要任务应明确清晰;考核指标应可量化、可考核。

(3)成果应用示范实施范围是指成果应用示范的实施点或区域,应阐述选取的理由及工作基础。

成果应用示范工作任务应阐述所采用的先进科技成果来源、示范措施及其预期效果,应有具体的量化指标。

(4)项目经费筹措方案。

经费构成及来源应具体明确,并提供相应的证明材料。

(5)项目组织管理。

①管理机制应明确项目实施领导小组及各成员权利与责任;各层级项目组织机构构成,以及各自权利与任务;②实施机制应明确项目牵头承担单位与其他承担单位、科技成果提供方、资金接受方与使用方之间的利益关系;③项目经费管理应阐明项目单独建立台账、经费使用管理等措施;④公众参与机制应提出社会宣传、公众参与、舆论监督等措施;⑤项目实施成果推广措施应描述项目实施成果应用示范成功后,在本地区推广应用的具体措施。

(6)基层组织单位项目可行性论证意见,应对项目所选取科技成果的先进性、成熟性、适宜性、可行性等方面做出评价;对项目管理机制、实施机制是否符合实际做出评价;应附论证专家签字表复印件。

省级组织单位项目评审论证意见,应对项目方案的典型性、代表性、可推广性以及所设计项目管理规范性等方面做出评价,应附评审专家签字表复印件。

(7)有关附件包括科技成果应用协议书等资质证明性材料。

5.文本格式要求。

(1)项目实施方案应按规范用语表达,涉及到外文缩写要注明全称。

(2)本项目实施方案文本采用A4幅面纸,4号宋体字打印,标题用4号黑体字打印。

(3)电子文件保存格式请选用.doc形式。

项目信息表

项目名称洪泽湖湿地生态修复关键技术集成与工程示范

项目编号

所属领域□人口健康V生态环境□公共安全□城镇发展□其他

项目牵头承担单位信息

单位名称

泗洪洪泽湖生态资源开发有限公司

组织机构代码

67762350-9

通讯地址

江苏省泗洪县建设南路42号

邮政编码223900

单位法人

姓名

身份证件号码

项目负责人

姓名

职务/职称

董事长

办公电话

移动电话

电子信箱

传真

项目联系人

姓名

职务/职称

办公电

移动电话

电子邮箱

传真

项目其他

承担单位

中国科学院南京地理与湖泊研究所

主要目标

主要任务

考核指标

(300字以内)

针对洪泽湖湿地生态系统退化问题,该项目拟通过生态修复技术引进与集

成,在退围(网)还湿和退(鱼)塘还湿区开展工程示范,恢复湿地生态系统结构与功能。

主要任务包括:

(1)引进湿地生态修复技术,包括底质改造与生境修复、水生植被群落修复与构建、清水态食物网构建技术等;

(2)技术集成

与工程示范。

主要考核指标:

(1)拆除退围还湿区水下围埂10km,并实施底

质改造与生境修复;

(2)构建退围还湿示范区100公顷,挺水植物覆盖度>10%,

浮叶与沉水植物覆盖度>50%;年平均总氮<1.5mg/L,总磷<100卩g/L叶绿素a<15卩g/L(3)构建退塘还湿示范区20公顷,沉水植物覆盖度>60%;年平

均总氮<1.0mg/L,总磷<50卩g/L叶绿素a<10卩g/L透明度>80cm。

项目背景

洪泽湖是我国第四大淡水湖泊,湖面辽阔,资源丰富,历史悠久,既是淮河流域大型水库、航运枢纽,又是渔业、特产品、禽畜产品的生产基地,素有“日出斗金”的美誉。

洪泽湖湿地由过水性湿地、淹水性湿地和开阔水域组成,担负着防洪、蓄水、水质净化、为鱼类和野生动物提供栖息地、为人类提供娱乐场所以及维持生物多样性的使命。

同时,洪泽湖对维持区域气候和水量平衡也起着重要的作用,由于位于南水北调东线,对调水工程水质有重要的影响。

因此,洪泽湖湿地不仅是洪泽湖沿岸人民赖以生存的家园,也是维持区域生态安全和社会经济发展的重要区域。

近几十年来,由于人类活动的影响,如围湖造塘开展水产养殖和湖泊围网养殖等,导致水生植被面积下降、渔业资源破坏严重、鸟类等多样性下降、水体富营养化严重、外来种扩张、湿地生态系统功能逐步退化,严重影响当地居民的用水安全和水产品的多样性与品质。

洪泽湖湿地生态系统的退化已经引起地方政府和中央的高度重视。

2001年11月经江苏省人民政府批准,以原杨毛嘴湿地县级自然保护区、城头林场鸟类县级自然保护区和下草湾标准地层剖面县级自然保护区为基础,建立了江苏泗洪洪泽湖湿地省级自然保护区,面积23453公顷,2002年勘界时根据保护需要扩大到49365公顷。

2006年经国务院批准成立国家级自然保护区(图1)。

0.150n

0.125-

sblg

0oc-

图1江苏省泗洪洪泽湖湿地国家自然保护区功能分区

已慷夏区域—未修复叵域

自然保护区成立之后,在泗洪县委县政府的领导下,各级部门通力合作,在一系列保护措施实施之后洪泽湖湿地的生态环境已经得到极大改善。

保护区范围内原有用于渔业养殖的岸带坑塘9400亩,滩

地和水域围网养殖32.4万亩,大部分围网养殖区分布于保护区的核心区内,极大地阻碍保护区功能的发挥。

自2006年江苏泗洪洪泽湖湿地国家级自然保护区成立以来,积极推进退塘还湿和退围还湿工作,已撤掉坑塘4600亩,拆除围网5.4万亩。

但渔业养殖后的水体,遗留下大量围埂和暗堤,阻断水体交流,造成生境破碎化、水体污染严重、原生水生植被遭到破坏、为外来物种水花生的生长提供便利条件,导致水花生泛滥成灾,导致鱼类和鸟类生境质量低,区域内的生物多样性与功能难以自然恢复,退塘还湿

和退围还湿工作难以进一步推动,成为制约洪泽湖地区生态环境和经济发展的瓶颈,同时威胁到南水北调工程的水质。

在泗洪县委县政府的领导下,泗洪洪泽湖生态资源开发有限公司联合中国科学院南京地理与湖泊研究所根据科技部、财政部《科技惠民计划管理办法(试行)》和江苏省科技厅、财政厅《江苏省科技惠民计划实施方案》,制定“洪泽湖湿地生态修复技术集成与示范”项目实施方案,针对退塘还湿和退围还湿区生态系统结构与功能退化问题,通过引进相关技术与成果,开展底质与生境修复、水生植被恢复与重建、食物网结构恢复与构建等示范工程,为逐步构建健康稳定的湿地生态系统、恢复洪泽湖湿地的水质净化功能与鸟类、鱼类栖息环境提供支撑,促进当地经济和社会的可持续发展,保障南水北调工程的水质。

一、本项目针对的相关民生问题及其科技需求湿地是指土壤水分充分饱和、能保证湿地特有植物生长的区域,湿地和湖泊是一个统一体,大面积湿地的深水区通常被看作是一个具有很大沿岸带的湖泊。

洪泽湖湿地由过水性湿地、淹水性湿地和开阔水域组成的湿地湖泊统一体,是淮河中游河床的一个部分,在汛期成为泄洪通道,水位冬夏差异大,过水和淹水面积随水位发生变化,导致湿地和开阔水域的面积发生季节变化。

南水北调东线工程实施后,水位比较恒定,湿地和开阔水域的面积也较稳定。

洪泽湖年出湖径流量平均为3.42X010m3,年均蓄水量约3.1X09m3。

保护区内原有生物资源十分丰富,其中植物74科168属223种,鸟类146种,鱼类52种,两栖动物7种,爬行动物14种,哺乳动物15种,浮游生物91种,底栖动物75种,其中有多种我国特有和国家保护动植物。

自20世纪80年代来,洪泽湖湿地大片被用于围网和坑塘养殖,围网拆除后还遗留下大量围埂和暗堤,阻断水体交流,造成生境破碎化;且水体污染严重,水生植物群落结构及多样性遭到破坏,外来植物扩张,鱼类和鸟类生境质量下降,湿地生态系统功能逐步退化,严重影响洪泽湖湿地的水质净化功能,进而影响整个湖泊的水质和生态系统安全,给沿湖居民的用水安全与水产品质量带来隐患,严重制约当地的社会发展,难以保障南水北调工程的水质。

据调查,我国大部分湖泊的水产养殖过量,成为影响湖泊生态系统的主要人类活动之一。

自2007年起,全国范围内开始控制湖泊围网和周边坑塘养殖的规模,很多湖泊和水库开始逐步实施退渔还湖计划,至2013年,全国拆除渔业养殖面积超过百万亩。

退渔还湖后的水体都存在生态系统退化和难以自然恢复的问题。

因此,本项目的实施,还将为全国退渔还湖区域的生态修复起到重要的示范作用。

1.项目针对的相关民生问题

(1)洪泽湖退渔还湿区水质净化作用丧失,影响周边居民用水和南水北调水质安全

湿地被称为“地球之肾”,对水质净化作用显著。

湿地中起水质净化作用的关键是植物,植物通过拦截营养盐、改善底质环境、吸收同化水体及沉积物中的营养盐等途径,净化流经湿地的水质。

湿地还是鱼类、鸟类、微生物等其它生物生长繁殖的重要生境。

20世纪80年代之前,洪泽湖原有水生植物550km2,占洪泽湖面积的34.44%,其中挺水植物210.3km2,浮叶植物83.5km2,沉水植物256.2km2。

大量的水生植被有效地拦截了入湖水源带来的污染,水质绝大部分时间维持在地表水国家I-H类水标准。

然而自80年代末开始,围湖造塘和围网养殖面积迅速扩大,养殖区内水生植被遭到严重破坏,该区湿地对入湖河流的水质净化功能基本丧失。

渔业养殖产生的污染也被河流带入洪泽湖,每日入湖污水量约108万m3,每年为4亿m3左右,致使洪泽湖水质逐年恶化,至2013年,洪泽湖湿地大部分水域的水质已经超出地表水IV标准(表1),处于富营养化状态,已不符合国家有关水源地的水质标准,严重影响周边居民的用水安全。

同时,洪泽湖位于南水北调东线,其水质净化功能直接影响调水水质。

表1退渔还湿区水质指标

TN(mg/L)

TP(mg/L)

透明度(cm)

pH

溶解氧

(mg/L)

chia

(口g/L)

CODMn

(mg/L)

退网还湿区

1.96702

0.15814

35

7.86

6.03

89.05

7.04

退塘还湿区

1.15944

0.09516

50

8.99

9.11

4.93

6.45

国标V类水标准

2

0.4

6〜9

15

(2)洪泽湖退渔还湿区渔业资源失衡,影响传统渔业发展和水产品

多样性与品质下降

洪泽湖水体富营养化的加剧,导致浮游植物生物量增加,富营养化种类优势度提高,甚至出现藻类水华,威胁土著鱼类等其他水生生物的生存,影响传统渔业的发展;此外,长期大面积的围网养殖使鱼类排泄物与残饵增加,系统中物质和能量大大提高,这不仅改变了湿地系统的水动力条件,还导致底泥处于还原状态,富氧能力下降,营养盐释放增加,局部水体水质恶化,影响了鱼类栖息环境;渔民的渔业活动增加了沉水植物的打捞强度,以前的水草茂盛区,变成了敞水区域,鱼类生境遭到极大破坏,尤其对产卵场的破坏是致命的;过度捕捞导致鱼类种群中低年龄的个体比例增加,个体小型化趋势明显。

过度捕捞不仅降低了湖泊生态系统食物链的长度,还在一定程度上影响了鱼类特别是生殖周期较长的大中型鱼类的繁育能力,也严重地影响了经济价值较高的肉食性经济鱼类的种群与产量,使湖泊的渔业资

源遭受到严重的破坏,经济鱼类产量下降,水产品丧失多样性。

同时,由于富营养化的影响,水产品的质量也下降。

洪泽湖历史记录的鱼类有效种78种,其中鲤科鱼类最多,共47

种,占56.6%(表2)。

2008年渔业资源调查仅检测出鱼类33种,虾类2种。

洪泽湖渔获物中的鲤、鲫、翘嘴鲌等年龄组成正向低龄化发

展,如1960年代渔获物中的鲤、鲫以3-4龄为主,1990年代以后则以2龄以下为主;翘嘴鲌1960年代以3龄个体为主,1990年代以后则以2年龄个体为主。

洪泽湖渔获物中鱼类重量百分比也在发生变

化,小型鱼类如鲚、银鱼等比例显著上升,到2008年达到总渔获物的近50%。

优势鱼类平均体重多数为平均体重50克以下的小型鱼类。

总之,洪泽湖湿地系统鱼类资源结构发生改变,定居性鱼类种群量减少,而且种群正向低龄化、小型化发展,传统渔业发展态势不容乐观。

表2洪泽湖渔获物中各种鱼类所占重量百分比

年代

总捕捞量

(吨)

四大家鱼

银鱼

杂鱼

1960

7500

18

13

8

10

1

1

48

1980

10000

5

14

1

4

3

23

3

47

2008

23000

3

20

0.5

11.5

1

31

17

16

退渔还湿后从事围网养殖的渔民部分依赖于天然渔业,因此传统优质鱼类种群的恢复直接关系到渔民的生存和经济收入的提高,这也是关系到后期围网拆除能否顺利和持续进行的关键问题之一。

(3)洪泽湖退渔还湿区生境和生物多样性受损严重,影响旅游资源

的开发

历史资料显示:

洪泽湖有辽阔的湖面,形成万顷碧波,南来北往的运输船队,川流不息,左右穿梭的渔船,极有观赏价值。

洪泽湖水生资源丰富,湖内有鱼类近百种,以螃蟹,鲤、鲫、鳙、青、草、鲢等为主;洪泽湖的水生植物非常著名,芦苇几乎遍布全湖,繁茂处连船只也难以航行,莲藕、芡实、菱角在历史上即素享盛名,曾有“鸡头、菱角半年粮”的说法;洪泽湖湿地曾是东亚-澳大利亚迁徙路线上鸟类重要的越冬地和停歇地,拥有丰富的鸟类资源。

1998年调查显示洪泽湖湿地共有鸟类15目44科194种(占江苏省鸟类种类总数的3.3%),其中留鸟43种,侯鸟100种(41种为夏侯鸟,59种为冬侯鸟),旅鸟51种。

其中属国家一类重点保护的有4种;二类重点保护的26种。

列入中、日候鸟保护协定的有105种;列入中、澳候鸟保护协定的有24种。

该区域越冬物种以鸭科鸟类为主,包括豆雁、绿头鸭、绿翅鸭、斑嘴鸭等。

繁殖鸟类主要为鹭类,包括小白鹭、池鹭、牛背鹭等。

此外,一类重点保护的珍禽大鸨在我国最大的越冬栖息地就是洪泽湖湿地。

大面积的围网养殖引起洪泽湖湿地生态系统功能逐渐退化,水生植被面积下降,生境单一化。

渔业养殖活动破坏和分割了鸟类栖息地,引起越冬水鸟觅食地的大面积丧失和食物资源的匮乏,造成水鸟种群数量的急剧减少。

同时,湖泊富营养化导致藻类大量繁殖,部分藻类还能分泌毒素经由食物链传递,在湿地鸟类体内富集,给鸟类造成长期的危害。

频繁的人类活动也威胁鸟类的生物多样性和生态安全。

湿地生态系统功能地退化导致多数迁徙鸟类成为过客,只停不留。

2003年,湿地鸟类数量减少了48种;其中国家二级重点保护鸟类从26种减少至12种。

洪泽湖湿地国家自然保护区退渔还湿后部分渔民就业于与湿地有关的旅游业。

湿地生物多样性直接影响旅游业的发展,提高包括鸟类、鱼类和水生植物的多样性可有效促进旅游业的发展,从而提供更多的就业机会,提高当地居民的收入和生活水平。

2.上述民生问题的科技需求

(1)退渔还湿区底质修复与改造技术

渔塘和围网养殖造成湿地生态系统破碎化,降低生境质量。

目前洪泽湖围网养殖区共有围埂和水下坝总长度达到1698km。

底质类型

和植被组成等环境条件往往是影响鱼类分布和群落组成的关键因子,鱼类产卵、繁殖、摄食或育成所必须依赖的水域或底质环境称为鱼类关键生境。

其次,由于人工筑坝和围网,隔断了与洪泽湖自然水体的物质和能量的交换,形成鱼塘独立分布的格局,缺乏连续大面积水面的生境,水位单一,降低了鸟类的食物可利用度,不利于吸引雁鸭类、鸻鹬类等鸟类的栖息。

针对退渔后的水体进行生态修复工作首先要拆围除埂,构造浅滩区(0-0.3米)、浅水区(0.3-2米)及深水区(2-4米),这样既能保证各类型水生植物的生存空间,又能为鱼类提供充足的饵料生物与栖息、越冬以及产卵场所等;第二是设计多种类型的底质环境来满足不同生活习性鱼类的要求,比如在一定区域铺设一些砾石,在一些区域铺设一定面积的沙土,或者投放鱼礁等,为鱼类和鸟类提供多样的产卵基质。

(2)退渔还湿区挺水植物群落修复与构建技术挺水植物主要分布在滩涂、过水性和浅淹水性区域。

不仅对拦截陆源污染起重要作用,还为一些鱼类、鸟类和其它湿地动物提供栖息环境。

洪泽湖湿地原有挺水植物210.3k時,占湿地总面积的13.17%。

而大规模的渔业养殖、围堤和暗坝的大规模建设,导致挺水植物呈现片断化和斑块化分布,土著挺水植被遭到大量破坏,外来入侵植物如水花生分布面积迅速扩大。

历史上,洪泽湖湿地挺水植物主要为芦苇、蒲草、菰、水葱、荆三棱、水蓼、荻和莲。

挺水植物群落修复与构建需相关技术的支撑,选择本土植物,根据水质净化和湿地特有动物生境的需要,在不同的底质条件下配置不同的挺水植物群落结构,保证物种多样性,提高和逐渐恢复洪泽湖湿地生态系统的水质净化功能,同时为湿地特有动物提供觅食和繁殖场所。

(3)退渔还湿区浮叶和沉水植物群落修复与构建技术浮叶和沉水植物作为湿地生态系统的重要组成部分和初级生产

者,对湿地生态系统的物质和能量循环起重要作用。

浮叶和沉水植物通过抑制沉积物再悬浮和促进悬浮物沉降速率、吸收水体营养盐、抑制沉积物营养盐释放、提高沉积物营养盐滞留能力、抑制藻类生长等途径,降低水体浊度,在维持水体清澈过程中发挥重要作用。

浮叶和沉水植被在水-泥之间形成一个生物界面,为微生物、附着生物和浮游与底栖动物提供生存空间,为鱼类和鸟类提供了丰富的食物资源和繁殖场所。

湿地生态系统中浮叶和沉水植被群落衰退之后,湿地的水质净化功能和原有的动物生境也随之丧失。

浮叶植物和沉水植物同样是鸟类重要食物来源,尤其是沉水植物。

此外,它们还是鱼类和鸟类重要的栖息地。

洪泽湖湿地原有浮叶植物83.5km2,其中主要以菱、金银莲花和荇菜为主;该区原有沉水植物256.2km2,主要以马来眼子菜、黑藻、苦草、菹草、金鱼藻和狸藻为主。

在围网养殖发展过程中,浮叶和沉水植被群落结构遭到严重破坏,造成此类植物保有量迅速下降,外来植物水花生大面积扩张,直接或间接地影响水体水质和生物多样性。

因此,修复和构建洪泽湖湿地浮叶和沉水植被是恢复湿地功能的重要环节。

浮叶和沉水植物群落恢复工程需要满足水质净化、抑制沉积物再悬浮、为鱼类和鸟类提供食物与繁殖基质等功能。

据此,浮叶植物和沉水植物群落构建与恢复急需包括植物种类选择、群落空间配置等技术支撑。

(4)退渔还湿区清水态食物网恢复和构建技术

退渔区,尤其是退塘还湿区部分水体营养盐含量高、富营养化严重,这与食物网结构不合理关系密切。

要恢复退塘还湿区清水态生态系统,除了沉水植被恢复外,还应构建底栖滤食性动物群落结构和恢复肉食性鱼类群落结构等食物网构建技术,修复和构建清水态食物网结构,提高系统对浮游植物的控制能力,从而增强生态系统的自我恢复与稳定能力,提高生态系统的服务功能,改善人民的生活环境与质量,为当地的生态文明建设保驾护航。

3.所需技术与应用情况

本项目拟主要采用中国科学院南京地理与湖泊研究所有关湖泊与湿地的生态修复系列技术对洪泽湖退化湿地进行生态修复。

中国科学院南京地理与湖泊研究所在浅水湖泊与湿地生态修复方面开展了大量研究,形成的相关成熟技术包括:

底质(沉积物)修复技术;挺水植物、浮叶植物和沉水植物群落恢复与构建技术;清水态水生态系统食物网恢复与构建技术以及生态系统管理技术等,获得多项国家专利。

表3中国科学院南京地理与湖泊研究所有关湖泊与湿地生态修复专利

专利名称

专利类别

专利号

授权日期

修复富营养化湖泊水体水生生

发明专利]

ZL2.9

2006/08/30

态系统的方法]

种植蓖齿眼子菜恢复水生植被

发明专利

ZL2.1

2006/08/30

的方法

沉水植物硬底打孔栽种技术

发明专利

ZL2.4

2010/12/22

在富营养浅水湖泊中恢复水生植被的方法

发明专利

ZL2.4

2006/12/13

种植莕菜属植物恢复湿地水生

发明专利]

ZL2.5

2010/12/08

植被的方法

一种利用牧食动物去除沉水植物表面上的附着生物的方法

发明专利

ZL2.5

2009/8/19

一种萝卜螺的生态控制方法

发明专利

ZL2.X

2010/10/13

一种生态护岸的构建方法

发明专利]

ZL2.6

2012/01/25

主要技术在不同地区得到了工程规模的应用并取得良好效果,例

如无锡五里湖生态修复工程、惠州西湖水生态系统构建与管理工程示范、泰州溱湖国家湿地公园的生态修复等(图2,图3,图4)。

以太湖五里湖生态系统修复为例,修复技术实施后,水质实现了根本好转:

总磷(图5)和叶绿素a浓度(图6)小于50卩g•和10卩g-1,总氮(图7)浓度小于1.0mg-L"1,悬浮物浓度大幅下降(图8),年均透明度达到100cm以上(图9),大部分时候清澈见底。

实现了生态系统的根本转变,鱼类、底栖动物、浮游动物和水生植物等多样性大幅提咼。

0.150-1

图2太湖五里湖生态修复前(左)与修复后(右)

O125-

□ioa-

aosa-

•-己修赛区域~■一未修童区域

 

 

图3泰州溱湖生态修复前(左)与修复后(右)

5-600mJ.

已修复区域—未幢复区域

0.Q5O-

0025-

•-已修复区域

0U5-

0,150

0.125

0,100

0075-

图4惠州西湖未修复区(桥左)和修复区(桥右)对比

 

图5太湖五里湖未修复和已修复区总磷(TP)比较

60-已修規区域

一■-未纏复区域

图6太湖五里湖未修复和已修复区叶绿素a(Chl.a)比较

 

已悔复区域-■*未修复(E域

2.0

00

图7太湖五里湖未修复和已修复区总氮(TN)比较

 

OJO75-

-

0.100-

已燼宣区域—未修复且域

3/BE)X」

0.150-

a

0125-

图8太湖五里湖未修复和已修复区悬浮物(SS)比较

 

 

0ISC-

0J25“

9

O.1O€-

OJQ75-

O.OSC-

3CTE出

-•-己強复区域

-未修复区域

OD25-

 

图9太湖五里湖未修复和已修复区透明度(SD)比较

4.牵头单位介绍

泗洪洪泽湖生态资源开发有限公司由泗洪县宏源资产管理有限

公司(

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