设施农业科学与工程专业毕业论文31965doc.docx
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设施农业科学与工程专业毕业论文31965doc
园艺林学学院（设施农业科学与工程）
课程结业论文
论文题目：
设施内的环境因素及其调控措施
专业：
设施农业科学与工程
摘要............................................................1
2.1温室光照环境及其调节控制....................................4
2.1.1温室光照环境特点................................................4
2.1.2温室光照环境的调控措施..........................................5
2.2温室温度环境及其调控方式....................................8
2.2.1温室温度环境特点.................................................8
2.2.2温室温度环境的调控措施...........................................8
2.3温室湿度环境及其调控方式...............................................................10
2.3.1温室土壤湿度的特点及调控措施....................................11
2.3.1.1温室土壤湿度的特点
2.3.1.2温室土壤湿度的调控措施
2.3.2温室空气湿度环境的特点及调控....................................11
2.3.2.1温室空气湿度的特点
2.3.2.2温室空气湿度的调控措施
2.4温室气体环境及其调控的方式.................................13
2.4.1温室气体环境特点...............................................13
2.4.2温室气体环境的调控措施..........................................15
2.5.温室土壤环境及其调控方式................................................................16
2.5.1温室土壤环境特点................................................18
2.5.2温室土壤环境的调控措施..........................................18
参考文献.......................................................21
摘要
随着经济的飞速发展，技术含量低、附加值低的农产品市场竞争力日趋减弱。
面对日益激烈的竞争，改变农业粗放型的增长方式，走农业工业化、技术化和现代化的发展道路已成为提高农业核心竞争力之必然选择。
农业生产在很大程度上依赖于自然环境，为了摆脱水、光、气等诸多自然因素的影响和制约，发展设施农业不失为是一种有效途径。
设施栽培是在一定的空间范围内进行的，因此生产者对环境的干预、控制和调节能力与影响，比露地栽培要大得多。
管理的重点，是根据作物遗传特性和生物特性对环境的要求，通过人为地调节控制，尽可能使作物与环境间协调、统一、平衡，人工创造出作物生育所需的最佳的综合环境条件，从而实现蔬菜、水果、花卉等作物设施栽培的优质、高产、高效。
因此，设施内的环境因素及其调控方式，是中国设施作物生产中亟待解决的关键问题。
本文拟对设施内影响植物生长的五个基本环境因素（光照、温度、湿度、气体、土壤）展开论述，其中包括环境因素的特点及其影响方式并从实际出发对其调控措施展开总结和评述。
关键词：
设施栽培环境制约调控方式优质
第1章绪论
1.1课题的提出
制定作物设施栽培的环境调节调控标准和栽培技术规范，必须研究以下几个问题：
1.2研究的目的及意义
1.2.1研究的目的
1.了解湿度、气体、土壤是作物生长发育必不可少的5个环境因子，每个环境因子对各种作物生育都有直接地影响，作物与环境因子之间存在着定性和定量的关系。
2.摸清各个环境因子的分布规律，对设施内不同作物或同一作物不同生育阶段有何影响，为确立环境调控的理论和基本方法、改进保护设施、建立标准环境等提供科学依据。
3. 通过环境调控与栽培管理技术措施，使园艺作物与设施的小气候环境达到最和谐、最完美的统一。
使各个环境因子尽量满足某种作物的某一生育阶段，对光、温、湿、气、土的要求。
1.2.2研究的意义
摸清农业设施内的环境特征，了解光照、温度、湿度、气体、土壤是作物生长发育必不可少的5个环境因子。
只有做好温室环境因素的调控工作，作物才能与环境越和谐统一，其生长发育也越加健壮，必然高产、优质、高效。
第2章温室内影响植物生长的环境因素及其调控方式
2.1、温室光照环境及其调节控制
植物的生命活动，都与光照密不可分，因为其赖以生存的物质基础，是通过光合作用制造出来的。
正如人们所说的“万物生长靠太阳”，它精辟地阐明了光照对作物生长发育的重要性。
目前我国农业设施的类型中，塑料拱棚和日光温室是最主要的，约占设施栽培总面积的90%或更多。
日光温室是以日光为惟一光源与热源的，所以光环境对设施农业生产的重要性是处在首位的。
2.1.1温室光照环境特点
温室内的光照环境不同于露地，由于是人工建造的保护设施，里面的光照条件受建筑方位、设施结构，透光屋面大小、形状，覆盖材料特性、干洁程度等多种因素的影响。
1.光照强度 温室内的光照强度，一般均比自然光弱，这是因为自然光是透过透明屋面覆盖材料才能进入温室内，这个过程中会由于覆盖材料吸收、反射、覆盖材料内面结露的水珠折射、吸收等而降低透光率。
尤其在寒冷的冬、春季节或阴雪天，透光率只有自然光的50%～70%，如果透明覆盖材料不清洁，使用时间长而染尘、老化等因素，使透光率甚至不足自然光强的50%。
2.光照时数 温室内的光照时数，是指受光时间的长短，因设施类型而异。
塑料大棚和大型连栋温室，因全面透光，无外覆盖，设施内的光照时数与露地基本相同。
但单屋面温室内的光照时数一般比露地要短，因为在寒冷季节为了防寒保温，覆盖的蒲席、草苫揭盖时间直接影响设施内受光时数。
在寒冷的冬季或早春，一般在日出后才揭苫，而在日落前或刚刚日落就需盖上，1天内作物受光时间不过7～8小时，远远不能满足园艺作物对日照时数的需求。
3.光质 温室内光组成（光质）也与自然光不同，主要与透明覆盖材料的性质、成分有关。
以塑料薄膜为覆盖材料的温室，透过的光质就与薄膜的成分、颜色等有直接关系。
玻璃温室与硬质塑料板材的特性，也影响设施内的光质。
露地栽培太阳光直接照在作物上，光的成分一致，不存在光质差异。
4.光分布 露地栽培作物在自然光下分布是均匀的，园艺设施内则不然。
受围护结构与骨架、立柱的遮光影响，温室内不同位置的光分布是有差异的。
例如，单屋面温室的后屋面及东、西、北三面有墙，都是不透光部分，在其附近或下部往往会有遮荫。
朝南的透明屋面下，光照明显优于北部。
据测定，温室栽培床的前、中、后排黄瓜产量有很大的差异，前排光照条件好，产量最高，中排次之，后排最低，反映了光照分布不均匀。
温室内不同部位的地面，距屋面的远近不同，光照条件也不同。
这种光分布的不均匀性，使得作物的生长也不一致。
2.1.2温室光照环境的调控措施
温室内栽培对光照条件的要求：
一是光照充足；二是光照分布均匀。
从我国目前的国情出发，主要还依靠增强或减弱农业设施内的自然光照，适当进行补光，而发达国家补光已成为重要手段。
1.改进温室结构、提高透光率
（1）选择好适宜的建筑场地及合理的建筑方位 确定的原则是根据设施生产的季节，当地的自然环境，如地理纬度、海拔高度、主要风向、周边环境（有否建筑物、有否水面、地面平整与否等）。
（2）设计合理的屋面坡度和长度 单屋面温室主要设计好后屋面仰角，前屋面与地面交角，后坡长度，既保证透光率高也兼顾保温好。
连接屋面温室屋面角要保证尽量多进光，还要防风、防雨（雪）使排雨（雪）水顺畅。
（3）合理的透明屋面形状 对塑料温室而言，尽量采用拱圆形屋面采光效果好。
（4）骨架材料 在确保温室结构牢固的前提下尽量少用材、用细材，以减少遮荫挡光。
（5）选用透光率高的透明覆盖材料 我国以塑料薄膜为主，应选用防雾滴且持效期长、耐候性强、耐老化性强等优质多功能薄膜，漫反射节能膜、防尘膜、光转换膜。
大型连栋温室，有条件的可选用PC板材。
2.加强温室管理措施
（1）保持透明屋面干洁。
使塑料薄膜温室屋面的外表面少染尘，经常清扫以增加透光，内表面应通过放风等措施减少结露（水珠凝结），防止光的折射，提高透光率。
（2）在保温前提下，保温覆盖材料尽可能早揭迟盖，增加光照时间。
在阴雨雪天，也应揭开不透明的覆盖物，在确保防寒保温的前提下时间越长越好，以增加散射光的透光率。
（3）适当稀植，合理安排种植行向。
目的是为减少作物间的遮荫，密度不可过大，否则作物在设施内会因高温、弱光发生徒长，作物行向以南北行向较好，没有死阴影。
若是东西行向，则行距要加大，尤其是北方单屋面温室更应注意行向。
（4）加强植株管理。
对黄瓜、番茄等高秧作物及时整枝打杈，及时吊蔓或插架。
进入盛产期时还应及时将下部老叶摘除，以防止上下叶片相互遮荫。
（5）选用耐弱光的品种。
3.人工补光
人工补充光照的目的：
（1）满足作物光周期的需要。
当黑夜过长而影响作物生育时，应进行补充光照。
另外，为了抑制或促进花芽分化，调节开花期，也需要补充光照。
这种补充光照要求的光照强度较低，称为低强度补光。
（2）作为光合作用的能源。
补充自然光的不足。
据研究，当温室内床面上光照日总量小于100瓦/m2时，或光照时数不足4.5小时/天时，就应进行人工补光。
由于人工补光成本较高，国内生产上很少采用，主要用于育种、引种、育苗。
4.遮光
遮光主要有两个目的：
（1）满足作物光周期的需要；
（2）降低温室内的温度。
一般遮光20%～40%能使室内温度下降2～4℃。
初夏中午前后，光照过强，温度过高，超过作物光饱和点，对生育有影响时应进行遮光；在育苗过程中移栽后为了促进缓苗，通常也需要进行遮光。
遮光材料要求有一定的透光率，较高的反射率和较低的吸收率。
遮光方法有如下几种：
①覆盖各种遮荫物，如遮阳网、无纺布、苇帘、竹帘等；②玻璃面涂白；可遮光50%～55%，降低室温3.5～5.0℃；③屋面流水，可遮光25%，遮光对夏季炎热地区的蔬菜栽培，以及花卉栽培尤为重要。
2.2、温室温度环境及其调节控制
温度是影响作物生长发育的最重要的环境因子，它影响着植物体内一切生理变化，是植物生命活动最基本的要素。
与其他环境因子比较，温度是温室栽培中相对容易调节控制的环境因子。
2.2.1温室温度环境特点
1.室内温度明显高于露地。
2.室内温度分布不均匀。
2.2.2温室温度环境的调控措施
温室内温度调控要求达到能维持适宜于作物生育的设定温度，温度的空间分布均匀，时间变化平缓。
其调控措施主要包括保温、加温和降温三个方面。
1.保温
温室内散热有3种途径：
一是经过覆盖材料的围护结构传热；二是通过缝隙漏风的换气传热；三是与土壤热交换的地中传热。
3种传热量分别占总散热量的70%～80%，10%～20%和10%以下。
各种散热作用的结果，使单层不加温温室和塑料大棚的保温能力比较小。
即使气密性很高的设施，其夜间气温最多也只比外界气温高2～3℃。
在有风的晴夜，有时还会出现室内气温反而低于外界气温的逆温现象。
（1）减少通风换气量
（2）多层覆盖保温 可采用过大棚内套小棚、小棚外套中棚、大棚两侧加草苫，以及固定式双层大棚、大棚内加活动式的保温幕等多层覆盖方法，都有较明显的保温效果。
（3）适当减低温室的高度，缩小夜间保护设施的散热面积，有利提高设施内昼夜的气温和地温。
（4）增加温室的透光率，使用透光率高的玻璃或薄膜，正确选择保护设施方位和屋面坡度，尽量减少建材的阴影，经常保持覆盖材料干洁。
2.加温
加温措施主要有：
（1）炉灶煤火加温；
（2）锅炉水暖加温
我国传统的单屋面温室，大多采用炉灶煤火加温，近年来也有采用锅炉水暖加温或地热水暖加温的。
大型连栋温室和花卉温室，则多采用集中供暖方式的水暖加温，也有部分采用热水或蒸汽转换成热风的采暖方式。
塑料大棚大多没有加温设备，少部分试用热风炉短期加温，对提早上市提高产量和产值有明显效果。
用液化石油气经燃烧炉的辐射加温方式，对大棚防御低温冻害也有显著效果。
3.降温
（1）遮光降温法 遮光20%～30%时，室温相应可降低4～6℃。
在与温室大棚屋顶部相距 40厘米左右处张挂遮光幕，对温室降温很有效。
遮光幕的质地以温度辐射率越小越好。
考虑塑料制品的耐候性，一般塑料遮阳网都做成黑色或墨绿色，也有的做成银灰色。
室内用的白色无纺布保温幕透光率70%左右，也可兼做遮光幕用，可降低棚温2～3℃。
（2）屋面流水降温法 流水层可吸收投射到屋面的太阳辐射的8%左右，并能用水吸热来冷却屋面，室温可降低3～4℃。
采用此方法时需考虑安装费和清除玻璃表面的水垢污染的问题。
水质硬的地区需对水质做软化处理再用。
（3）喷雾降温法 使空气先经过水的蒸发冷却降温后再送入室内，达到降温的目的。
①细雾降温法 在室内高处喷以直径小于0.05毫米的浮游性细雾，用强制通风气流使细雾蒸发达到全室降温，喷雾适当时室内可均匀降温。
②屋顶喷雾法 在整个屋顶外面不断喷雾湿润，使屋面下冷却了的空气向下对流。
（4）强制通风 大型连栋温室因其容积大，需强制通风降温。
2.3温室湿度环境及调节控制
温室内的湿度环境，包含空气湿度和土壤湿度两个方面。
水是农业的命脉，也是植物体的主要组成成分，一般作物的含水量高达80%～95%，因此湿度环境的重要性更为突出。
2.3.1温室土壤湿度的特点及调控
2.3.1.1.温室土壤湿度的特点
由于温室土壤耕作层不能依靠降雨来补充水分，故土壤湿度只能由灌水量、土壤毛细管上升水量、土壤蒸发量以及作物蒸腾量的大小来决定。
2.3.1.2温室土壤湿度的调控措施
土壤湿度的调控应当依据作物种类及生育期的需水量、体内水分状况以及土壤湿度状况而定。
目前我国设施栽培的土壤湿度调控仍然依靠传统经验，主要凭人的观察感觉，调控技术的差异很大。
随着设施园艺向现代化、工厂化方向发展，要求采用机械化自动化灌溉设备，根据作物各生育期需水量和土壤水分张力进行土壤湿度调控。
温室灌溉一方面既要掌握灌溉期，另一方面也要掌握灌溉量，使之达到节约用水和高效利用的目的。
温室灌溉方式一般宜采用喷灌、滴灌，简易的也可采用浇灌、喷壶洒水等措施。
2.3.2温室空气湿度的特点及调控
2.3.2.1.温室空气湿度的特点
室内由于温室是密闭环境，室内空气湿度主要受土壤水分的蒸发和植物体内水分的蒸腾影响。
温室内作物由于生长势强，代谢旺盛，作物叶面积指数高，通过蒸腾坐呀释放出大量水蒸汽，在密闭情况下水蒸气很快达到饱和，空气相对湿度比露地栽培要高得多。
高湿，是温室湿度环境的突出特点。
特别是室内夜间随着气温的下降相对湿度逐渐增大，往往能达到饱和状态。
蔬菜是我国设施栽培面积最大的作物，多数蔬菜光合作用适宜的空气相对湿度为60%～85%，低于40%或高于90%时，光合作用会受到阻碍，从而使生长发育受到不良影响。
2.3.2.2温室空气湿度的调控措施
（1）通风换气 设施内造成高湿原因是密闭所致。
为了防止室温过高或湿度过大，在不加温的设施里进行通风，其降湿效果显著。
一般采用自然通风，从调节风口大小、时间和位置，达到降低室内湿度的目的，但通风量不易掌握，而且室内降湿不均匀。
在有条件时，可采用强制通风，可由风机功率和通风时间计算出通风量，而且便于控制。
（2）加温除湿 是有效措施之一。
湿度的控制既要考虑作物的同化作用，又要注意病害发生和消长的临界湿度。
保持叶片表面不结露，就可有效控制病害的发生和发展。
（3）覆盖地膜 覆盖地膜即可减少由于地表蒸发所导致的空气相对湿度升高。
据试验，覆膜前夜间空气湿度高达95%～100%，而覆膜后，则下降到75%～80%。
（4）科学灌水 采用滴灌或地中灌溉，根据作物需要来补充水分，同时灌水应在晴天的上午进行，或采取膜下灌溉等等。
（5）加湿 大型温室在高温季节也会遇到高温、干燥、空气湿度过低的问题，就要采取加湿的措施。
主要有：
喷雾加湿、湿帘加湿等措施，在加湿的同时也可降温。
2.4、温室气体环境特点及其调控
温室内的气体条件不如光照和温度条件那样直观地影响着园艺作物的生育，往往被人们所忽视。
但随着设施内光照和温度条件的不断完善，室内的气体成分和空气流动状况对园艺作物生育的影响逐渐引起人们的重视。
温室内空气流动不但对温、湿度有调节作用，并且能够及时排出有害气体，同时补充CO2对增强作物光合作用，促进生育有重要意义。
因此，为了提高作物的产量和品质，必须对设施环境中的气体成分及其浓度进行调控。
2.4.1温室气体环境特点
由于温室内是一个封闭环境，空气流动性差，其气体构成与露地也有较大差异：
1.氧气 在不与外界进行气体交换的情况下，温室内白天氧气含量较高，光合作用弱；而夜间氧气含量较少，影响植物正常的呼吸作用。
2.二氧化碳 CO2是绿色植物进行光合作用的原料，因此是作物声明活动必不可少的。
一般露地大气中CO2含量约为0.03%，这个浓度并不能满足作物进行光合作用的需要。
而温室内CO2浓度一般白天比露地更低，严重制约光合作用效率，而夜间CO2含量较高，也会影响到植物正常的呼吸作用。
若能增加空气中的CO2浓度，将会大大促进光合作用，从而大幅度提高产量，称为“气体施肥”。
露地栽培难以进行气体施肥，而设施栽培因为空间有限，可以形成封闭状态，进行气体施肥并不困难。
3.有害气体 温室内由于空气流动性差，有毒有害气体成分的浓度较高。
主要成分有：
（1）氨气 氨气是设施内肥料分解的产物，其危害主要是由气孔进入体内而产生的碱性损害。
氨气的产生主要是施用未经腐熟的人粪尿、畜禽粪、饼肥等有机肥（特别是未经发酵的鸡粪），遇高温时分解发生。
追施化肥不当也能引起氨气危害，如在设施内应该禁用碳铵、氨水等。
氨气呈阳离子状态（NH4+）时被土壤吸附，可被作物根系吸收利用，但当它以气体从叶片气孔进入植物时，就会发生危害。
当设施内空气中氨气浓度达到0.005‰（5毫升/立方米）时，就会不同程度地危害作物。
其危害症状是：
叶片呈水浸状，颜色变淡，逐步变白或褐，继而枯死。
一般发生在施肥后几天。
番茄、黄瓜对氨气反应敏感。
（2）二氧化氮（NO2） 二氧化氮是施用过量的铵态氮而引起的。
施入土壤中的铵态氮，在亚硝化细菌和硝化细菌作用下，要经历一个铵态氮→亚硝态氮→硝态氮的过程。
在土壤酸化条件下，亚硝化细菌活动受抑，亚硝态氮不能转化为硝态氮，亚硝态酸积累而散发出二氧化氮。
施入铵态氮越多，散发二氧化氮越多。
当空气中二氧化氮浓度达0.002‰（2毫升/立方米）时可危害植株。
危害症状是：
叶面上出现白斑，以后褪绿，浓度高时叶片叶脉也变白枯死。
番茄、黄瓜、莴苣等对二氧化氮敏感。
（3）二氧化硫（SO2） 二氧化硫又称亚硫酸气体，是由燃烧含硫量高的煤炭或施用大量的肥料而产生的，如未经腐熟的粪便及饼肥等在分解过程中，也释放出多量的二氧化硫。
二氧化硫对作物的危害主要是由于二氧化硫遇水（或湿度高）时生产亚硫酸，亚硫酸是弱酸，能直接破坏作物的叶绿体，轻者组织失绿白化，重者组织灼伤，脱水，萎蔫枯死。
（4）乙烯和氯气 大棚内乙烯和氯气的来源主要是使用有毒的农用塑料薄膜或塑料管。
因为这些塑料制品选用的增塑剂、稳定剂不当，在阳光暴晒或高温下可挥发出如乙烯、氯气等有毒气体，危害作物生长。
受害作物叶绿体解体变黄，重者叶缘或叶脉间变白枯死。
2.4.2温室气体环境的调控措施
1.CO2浓度的调控
（1）CO2施肥方法：
方法很多，可因地制宜地采用。
目前温室内CO2施肥方法主要有：
①化学反应法 采用碳酸盐或碳酸氢盐和强酸反应产生CO2，我国目前应用此方法最多。
现在国内浙江、山东有几个厂家生产的CO2气体发生器都是利用化学反应法产生CO2气体，已在生产上有较大面积的应用。
②燃烧法 燃烧物质可以是煤和焦炭（来源容易，但产生的CO2浓度不易控制，在燃烧过程中常有CO和SO2有害气体伴随产生）、白煤油（每升完全燃烧可产生 2.5kg的CO2，其成本较高，我国目前生产上难以推广应用）、天然气或液化石油气（燃烧后产生的CO2气体，通过管道输入到设施内，成本也较高）等。
③施用成品CO2 可以是液态CO2（为酒精工业的副产品，经压缩装在钢瓶内，可直接在设施内释放，容易控制用量，肥源较多。
）或固态CO2（即干冰，放在容器内，任其自身的扩散，可起到施肥的效果，但成本较高，适合于小面积试验用）。
（2）CO2施用时期（P50）
2.预防有害气体
（1）合理施肥①施用完全腐熟的有机肥；②不施用挥发性强的肥料（如碳酸氢铵、氨水）；③施肥要做到基肥为主，追肥为辅；④追肥要做到“少量多餐”，要穴施、深施；⑤施肥后要覆土、浇水，并进行通风换气。
（2）每天应根据天气情况，及时通风换气，排除有害气体。
（3）选用优质农膜 选用厂家信誉好、质量优的农膜、地膜进行设施栽培。
（4）安全燃烧 加温炉体和烟道要设计合理，保密性好。
应选用含硫量低的优质燃料进行加温。
（5）加强田间管理 经常检查田间，及时发现植株出现中毒症状并立即找出病因，采取针对性措施，同时加强中耕、施肥工作，促进受害植株恢复生长。
2.5温室土壤环境特点及其调控
土壤是作物赖以生存的基础，作物生长发育所需要的养分和水分，都需从土壤中获得，所以温室内的土壤营养状况直接关系作物的产量和品质，是十分重要的环境条件。
2.5.1温室土壤环境特点
温室内温度高，空气湿度大，气体流动性差，光照较弱，而作物种植茬次多，生长期长，故年施肥量大，根系残留量也较多，因而与露地土壤相比，温室土壤易产生土壤盐渍化、酸化及连作障碍，影响温室作物的生长发育。
1.土壤盐渍化 土壤盐渍化是指土壤中由于盐类的聚集而引起土壤溶液浓度的提高，这些盐类随土壤蒸发而上升到土壤表面，从而在土壤表面聚集的现象。
土壤盐渍化是设施栽培种的一种十分普遍现象，其危害极大，不仅会直接影响作物根系的生长，而且通过影响水分、矿质元素的吸收、干扰植物体内正常生理代谢而间接地影响作物生长发育。
土壤盐渍化现象发生主要有两个原因：
第一，设施内温度较高，土壤蒸发量大，盐分随水分的蒸发而上升到土壤表面；同时，由于大棚长期覆盖薄膜，灌水量又少，加上土壤没有受到雨水的直接冲淋，于是，这些上升到土壤表面（或耕作层内）的盐分也就难以流失。
第二，大棚内作物的生长发育速度较快，为了满足作物生长发育对营养的要求，需要大量施肥，但由于土壤类型、土壤质地、土壤肥力以及作物生长发育对营养元素吸收的多样性、复杂性，很难掌握其适宜的肥料种类和数量，所以常常出现过量施肥的情况，没有被吸收利用的肥料残留在土壤中，时间一长就大量累积。
土壤盐渍化随着设施利用时间的延长而提高。
肥料的成分对土壤中盐分的浓度影响较大。
氯化钾、硝酸钾、硫酸铵等肥料易溶解于水，且不易被土壤吸附，从而使土壤溶液的浓度提高；过磷酸钙等不溶于水，但容易被土壤吸附，故对土壤溶液浓度影响不大。
2.土壤酸化 由于化学肥料的大量施用，特别是氮肥的大量施用，使得土壤酸度增加。
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