朱嬋瓔,王讓會(huì)
(南京信息工程大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 南京210044)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,溫室氣體的濃度明顯增加,導(dǎo)致全球氣候變暖,為了控制這種局面,專家們提出了低碳發(fā)展經(jīng)濟(jì)、低碳生活等理念,碳排放等問(wèn)題日趨成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外生態(tài)學(xué)研究的新的熱點(diǎn)領(lǐng)域.國(guó)內(nèi)許多學(xué)者應(yīng)用了不同的方法計(jì)算了中國(guó)碳排放量及其變化特征[1-5]、而更多的學(xué)者則將能源消費(fèi)的問(wèn)題與碳排放結(jié)合研究[6-11].近年來(lái)許多國(guó)家的研究都表明由家庭消費(fèi)帶來(lái)的能源消費(fèi)及溫室氣體排放比例越來(lái)越不容忽視[12-15].總體來(lái)說(shuō),在大多數(shù)學(xué)者的研究?jī)?nèi)容中,具體分析各行業(yè)的碳排放特征居多,而對(duì)于各能源的具體排放變化則分析較少.本研究基于能源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),分析了江蘇省能源消費(fèi)碳排放的特征,其中在時(shí)間序列上具體分析各行業(yè)的碳排放特征以及時(shí)間序列上各能源的碳排放特征.
1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 本研究涉及到的能源主要為一次消費(fèi)能源,包括原煤、焦炭、汽油、柴油、煤油、天然氣等.?dāng)?shù)據(jù)主要來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》、《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》以及《IPCC溫室氣體評(píng)估報(bào)告之各能源排放系數(shù)》[16].
1.2 研究方法 能源消費(fèi)碳排放量采用:
其中,C為碳排放總量,104t;Ei為能源i消費(fèi)量,按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì),104tce;Qi為能源i碳排放系數(shù),(104t)/(104tce);i為能源種類,取8類(表1).
表1 各能源碳排放系數(shù)
2.1 江蘇省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)分析 從表2可以看出,隨著近幾年來(lái)江蘇省經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,2002-2010年主要的能源消費(fèi)以煤炭、原油、焦炭為主,其次是柴油、汽油、燃料油、煤油和天然氣.煤炭是鋼鐵、水泥及其他工業(yè)、制造業(yè)生產(chǎn)的重要燃料,所以在總能源消費(fèi)中占主導(dǎo)地位,其能源消費(fèi)總量從2002年的96.09Mtce到2010年的25.77Mtce,增長(zhǎng)了2.7倍,年平均增長(zhǎng)率為14.8%,其中2005年能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)最快,高達(dá)26%,這說(shuō)明,社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是以能源消費(fèi)為前提的,自2002年金融危機(jī)以后,隨著各個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)情況的逐漸好轉(zhuǎn)以及受國(guó)內(nèi)各種宏觀調(diào)控政策的影響,一大批高耗能設(shè)施與高耗能工業(yè)項(xiàng)目集中上位,從而使得能源消費(fèi)量隨時(shí)間序列逐漸增加.
表2 2002-2010年主要能源消費(fèi)情況
其中時(shí)間序列上面各能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化很大.從表2可以看出,雖然各能源都有逐年增加,但是在主要的能源消費(fèi)中,煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重從2002年的72%下降到2010年的64%,2006年以前煤炭消費(fèi)量平均約占總能源消費(fèi)量的70.5%,而到2010年其平均比重減少為66.7%,原油消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重從2002年的21%下降到2010年的17%,而焦炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重從2002年的4%上升到2010年的10%,這說(shuō)明,自2002年江蘇省的高爐煉鐵、機(jī)械鑄造、電石生產(chǎn)、加工鐵合金、化肥化工制氣和高科技高附加值產(chǎn)業(yè)等正逐步發(fā)展起來(lái).而次要的能源消費(fèi)(除了天然氣)所占的比重都有所下降,其中值得一提的是天然氣消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重從2002年的0.1%上升到2010年的3%,這主要源于國(guó)家實(shí)施的“西氣東輸”計(jì)劃,此計(jì)劃對(duì)于調(diào)整我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)環(huán)境狀況改善具有重大意義.研究表明[17],天然氣平均能源利用效率比煤炭高30%,120億m3天然氣相當(dāng)于9Mtce,每年可以減少大氣污物排放量二氧化硫13.5萬(wàn)t、氮氧化物15.3萬(wàn)t、粉塵27萬(wàn)t.
2.2 各年碳排放總量分析 由公式1及表1和表2可得出江蘇省各年碳排放總量變化趨勢(shì)(圖1),隨著江蘇省社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,碳排放增長(zhǎng)與工業(yè)化和城市化進(jìn)程中的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的演變密不可分.從圖中可以看出,從2002-2010年各年碳排放總量總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì),年均增長(zhǎng)12.5%.其中2005年碳排放量為2002年的2.1倍,增加趨勢(shì)明顯.自2006以來(lái),江蘇省碳排放總量增加趨勢(shì)有所緩和,主要是因?yàn)樵诖似陂g,國(guó)家“十一五”規(guī)劃的實(shí)施,政府采取了一系列有力措施,淘汰落后產(chǎn)能、實(shí)施重點(diǎn)節(jié)能工程等,不斷提高能源利用效率,降低能耗強(qiáng)度,演進(jìn)了能源結(jié)構(gòu),從而使得碳排放總量上升速度有所下降.
圖1 2002-2010年碳排放總量變化特征
2.3 碳排放量與碳排放強(qiáng)度及國(guó)民生產(chǎn)總值的關(guān)系 碳排放強(qiáng)度是指單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)產(chǎn)生的碳排放量,即碳排放量與GDP的比值[17].根據(jù)2002-2010年碳排放總量及各年全省生產(chǎn)總值可以計(jì)算出:
碳排放總量增加是由于能源消費(fèi)量的增加所致,由表3可以看出,碳排放總量與GDP都隨著時(shí)間序列呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì),2002年以來(lái)能源消費(fèi)碳排放總量增長(zhǎng)顯著,但能源消費(fèi)碳排放總量增長(zhǎng)速率12.5%小于GDP的增長(zhǎng)速率18.6%,這一現(xiàn)象特別表現(xiàn)在2005年以后,衡量單位GDP碳排放量的指標(biāo)(即碳排放強(qiáng)度)在2005年之前變化緩慢,而之后由于能源消費(fèi)碳排放總量增長(zhǎng)速率7.5%,遠(yuǎn)小于GDP的增長(zhǎng)速率17.6%,從而導(dǎo)致各年碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)以年均5.2%幅度的下降趨勢(shì),這主要是由于相關(guān)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和能源利用率提高所引起的.就一個(gè)地區(qū)的發(fā)展歷程而言,碳排放強(qiáng)度可以反映其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)對(duì)減緩氣候變化的貢獻(xiàn),碳排放強(qiáng)度下降率可反映能源利用和相應(yīng)碳排放的經(jīng)濟(jì)效益提高程度[18].何建坤等[17]認(rèn)為,碳排放強(qiáng)度的下降率大于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)率時(shí)才能實(shí)現(xiàn)碳的絕對(duì)減排,經(jīng)比較可知江蘇省經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí),還未實(shí)現(xiàn)CO2絕對(duì)減排.
表3 2002-2010年碳排放總量、碳排放強(qiáng)度及GDP的變化
2.4 2002-2010年第一產(chǎn)業(yè)各能源消費(fèi)碳排放特征 江蘇省第一產(chǎn)業(yè)主要的碳排放來(lái)自原煤和柴油的消費(fèi),其中柴油的碳排放量由2002年的50.83萬(wàn)t增長(zhǎng)到2010年的1.45Mt,年均增長(zhǎng)率為98%,在第一產(chǎn)業(yè)中碳排放量所占的比重較大;而原煤的碳排放量2002-2004年減少了21%,2004-2006年又有了約同幅度的增加與減少,2006年后其碳排放量則保持在約47.67萬(wàn)t,一直到2010年才回落到38.29萬(wàn)t,總體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì);其次是汽油的消費(fèi),其碳排放量2006年之前一直呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),年均增長(zhǎng)率為13.4%,之后出現(xiàn)波動(dòng)式增長(zhǎng)的特征,到2010年增長(zhǎng)到10.21萬(wàn)t左右;煤油的碳排放量相對(duì)較少,整體呈現(xiàn)波動(dòng)式減少的特征.
表4 2002-2010年第一產(chǎn)業(yè)各能源消費(fèi)碳排放數(shù)據(jù) 104t
2.5 2002-2010年第二產(chǎn)業(yè)各能源消費(fèi)碳排放特征
2.5.1 工業(yè)中各能源消費(fèi)碳排放特征 工業(yè)生產(chǎn)部門能源消耗的持續(xù)增長(zhǎng)是我國(guó)能源消耗總量增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因子.原煤、焦炭在我省工業(yè)能源消費(fèi)中所占比重最大,是工業(yè)部門中熱和動(dòng)力、鋼鐵、水泥及其他工業(yè)和制造業(yè)生產(chǎn)的重要燃料.工業(yè)中各能源結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,所以各能源碳排量的大小差異甚大.原煤的碳排放量最大,在2008年之前年均以9.66%的速度增加,之后略有回落,2010年原煤的碳排放量與2007年持平,這主要是由于部分行業(yè)技術(shù)改進(jìn)的結(jié)果,如三峽工程建成后,電力的原煤消費(fèi)減少,其中一部分由水利發(fā)電所代替;焦炭的碳排放量排在次席,從2002年的3.89Mt增長(zhǎng)到2010年的22.76Mt,年均增長(zhǎng)30.8%,這主要源于鋼鐵、機(jī)械等重工業(yè)的產(chǎn)量有明顯增加;洗精煤的碳排放量總體呈上升趨勢(shì),2010年比2002年總體增加了17.63%;而其他洗煤的碳排量自2005以后逐漸減少趨于25萬(wàn)t左右.
燃料油和柴油的碳排放量排高于原油和汽油的碳排放量,燃料油的碳排放量2004年之后由1.5 Mt減少到2010年的65萬(wàn)t;柴油2004年的排放量比2002年的增加了1.52%,到2007年底一直維持在72萬(wàn)t左右,而之后其排放量出現(xiàn)波動(dòng)式減少的特征.在汽油、原油、煤油碳排放中,汽油2003年的排放量比2002年增長(zhǎng)了29.8%,而自2003年之后則一直維持在26萬(wàn)t左右浮動(dòng)變化;原油由2002年14.48萬(wàn)t減少到2010年的5.97萬(wàn)t,減少了大約1/2.43;煤油的碳排放也呈平穩(wěn)小幅度變化趨勢(shì),到2010年底上述兩者的碳排放量都有所減少.
隨著能源結(jié)構(gòu)的演變,工業(yè)中各種氣體能源的碳排放量也有不同程度的變化,其中其他煤氣在所有氣體能源碳排放中的比重最大,并且以年均5.73%的速度增加,但到2010年由于能源結(jié)構(gòu)的變換,被其他能源所代替,其消費(fèi)量突然減少,從而導(dǎo)致其他煤氣的碳排放量也急劇減少;其次是煉廠干氣和液化石油氣,煉廠干氣這幾年的碳排放量呈波動(dòng)增加趨勢(shì);液化石油氣的碳排放量總體呈現(xiàn)減少的特征;天然氣碳排放量自2004年之后以年均85.33%的速度增長(zhǎng),增長(zhǎng)速度最快,這正好反映了江蘇省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)里天然氣、煉廠干氣這類優(yōu)質(zhì)能源逐漸受到青睞的狀況,也證實(shí)了江蘇省優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)政策的有效性.
表5 2002-2010年工業(yè)各能源消費(fèi)碳排放數(shù)據(jù) 104t
2.5.2 建筑業(yè)中各能源消費(fèi)碳排放特征 在建筑業(yè)中柴油的碳排放量所占比重最大,特別是2005年后隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平顯著提高,購(gòu)房的人越來(lái)越多,促進(jìn)了建筑業(yè)的發(fā)展,使得柴油的碳排放增長(zhǎng)明顯,由2005年的5.9萬(wàn)t增長(zhǎng)至2010年的22.57萬(wàn)t,年均增長(zhǎng)了33.34%;而原油碳排放量近幾年增長(zhǎng)速度比較緩慢;汽油及其他能源的碳排放量在建筑業(yè)中稍有所減少,這可能是由于先進(jìn)技術(shù)以及器械的引進(jìn),提高了能源的利用效率.
表6 2002-2010年建筑業(yè)各能源消費(fèi)碳排放數(shù)據(jù) 104t
2.6 2002-2010年第三產(chǎn)業(yè)各能源消費(fèi)碳排放特征
2.6.1 批發(fā)和零售貿(mào)易及餐飲業(yè)中各能源消費(fèi)碳排放特征 在批發(fā)和零售貿(mào)易及餐飲業(yè)中原煤的碳排放比重最大,2004年后由于此行業(yè)迅猛發(fā)展,大大增加了能源利用,造成碳排放量急劇增加,導(dǎo)致2005年碳排放量達(dá)到最高的42.33萬(wàn)t,并帶來(lái)了一定的負(fù)效應(yīng),為達(dá)到節(jié)能減排的目的,提高能源利用率,采用優(yōu)質(zhì)能源代替之后,原煤的碳排放在2010年回落到18.90萬(wàn)t,但仍然遠(yuǎn)高于其他能源的碳排放量;柴油的碳排放量呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì),到2010年減少到0.37萬(wàn)t,與2002年相比減少了1/21.2;汽油碳排放量總體呈現(xiàn)波動(dòng)式減少的特征;煤油的碳排放量隨著時(shí)間序列的變化呈現(xiàn)出急速減少的特征,由2002年的1.15萬(wàn)t減少到2003年的0.09萬(wàn)t,減少了1/12.7,2003年之后其碳排量減少速度有所減緩.在氣體能源中,液化石油氣作為新型燃料,由于其熱值高、無(wú)煙塵、無(wú)炭渣,操作使用方便,已廣泛地進(jìn)入人們的生活領(lǐng)域,所以自2006年以后其消費(fèi)量迅速增加,從而導(dǎo)致其碳排放量也急劇增加,到了2010年由于能源結(jié)構(gòu)的改變,又比2009年能源碳排放減少了50%,總體來(lái)說(shuō),液化石油氣的碳排量要高于天然氣的3至5倍.
表7 2002-2010年批發(fā)和零售貿(mào)易及餐飲業(yè)各能源消費(fèi)碳排放數(shù)據(jù) 104t
2.6.2 交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)中各能源消費(fèi)碳排放特征 交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)中,汽油和柴油是主要碳排放源,這兩種能源的碳排放量一直呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),到2010年兩者的碳排放量都達(dá)到了2.2Mt以上,與2002年相比分別增加了2.1、3.2倍;原煤、燃料油和煤油的碳排放量近幾年都未超出40萬(wàn)t,原煤碳排放量分兩個(gè)階段變化,2002-2005年呈現(xiàn)出波動(dòng)式增加的趨勢(shì),2005-2010年則呈現(xiàn)出以年均減少率為6.9%的速度緩慢減少的特征;燃料油碳排放量總體呈現(xiàn)出波動(dòng)式增加的特征,2003-2005年先以42.8%的速度增長(zhǎng)到13.98萬(wàn)t,之后以16%的速度增長(zhǎng)到2005年的16.21萬(wàn)t,在2006年其碳排放量急劇減少,自2007年之后又以20.6%的速度增長(zhǎng);煤油的碳排放量一直呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì),2003年碳排放量4.95萬(wàn)t,比2002年增長(zhǎng)了246.5倍,之后則以年均增長(zhǎng)率為22.8%的速度持續(xù)增加.在氣體能源方面,天然氣和液化石油氣的碳排放量自2007年之后迅猛增長(zhǎng),這說(shuō)明自“十一五”規(guī)劃以后,為了更好地保護(hù)環(huán)境,節(jié)能減排,碳排放量少的新能源、優(yōu)質(zhì)能源正在逐漸為人們所利用,慢慢代替了傳統(tǒng)的能源利用.
表8 2002-2010年交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)各能源消費(fèi)碳排放數(shù)據(jù) 104t
2.7 2002-2010年生活消費(fèi)中各能源消費(fèi)碳排放特征 生活消費(fèi)中原煤和汽油的碳排放比重最大,近幾年中原煤碳排放量主要呈現(xiàn)減少趨勢(shì);由于2006年之后人民生活水平有所提高,為了出行方便對(duì)私家車的購(gòu)買需求也大大增加,汽油以年均23.5%呈現(xiàn)大幅度增加的特征;在氣體能源方面,液化石油氣的碳排放比重最大,年均碳排放量約為69.67萬(wàn)t,遠(yuǎn)高于其他氣體能源;天然氣的排放量也由于傳統(tǒng)能源逐漸被新型能源所代替及能源結(jié)構(gòu)的改變而大大增加,到2010年其排放量高于2003年約48.5倍,這說(shuō)明以天然氣代替煤,用于采暖,發(fā)電等,是緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例,減少環(huán)境污染等的有效途徑.
表9 2002-2010年生活消費(fèi)各能源消費(fèi)碳排放特征 104t
2.8 各產(chǎn)業(yè)能源碳排放量總體特征對(duì)比 近幾年各產(chǎn)業(yè)在時(shí)間序列上的能源消費(fèi)碳排放特征如2所示,2002-2010年各行業(yè)碳排放總量逐年增加,2005年之前增長(zhǎng)速度較快,年均增長(zhǎng)率為22.9%,其后增長(zhǎng)速度有所下降,年均增長(zhǎng)率為8.7%,到2010年底各行業(yè)碳排放總量達(dá)到220.76Mt,是2002年的2.5倍.其中第一產(chǎn)業(yè)所占總碳排放量比重最小,并且增長(zhǎng)速度緩慢;第二產(chǎn)業(yè)由于具有生產(chǎn)的特殊性,在加工生產(chǎn)的同時(shí)消耗大量的煤炭等能源從而造成其在總碳排放量中比重最大,年均增長(zhǎng)14.9%,由圖可以看出第二產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)碳排放量還會(huì)持續(xù)保持上升趨勢(shì),這是江蘇省達(dá)到節(jié)能低碳所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題;第三產(chǎn)業(yè)和生活消費(fèi)之間總體來(lái)說(shuō)保持水平發(fā)展,年均增長(zhǎng)率分別是2.23%和3.4%.
圖2 各產(chǎn)業(yè)能源碳排放特征
1)隨著江蘇省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步及能源結(jié)構(gòu)的演變,基于江蘇省能源消費(fèi)數(shù)據(jù)的分析,得出2002-2010年江蘇省主要的能源消費(fèi)以煤炭、原油、焦炭為主,而能源消費(fèi)總量和能源消費(fèi)碳排放總量都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),較2002年分別增長(zhǎng)了2.7倍和2.5倍,年增長(zhǎng)率為14.8%和12.5%.
2)在近幾年各產(chǎn)業(yè)空間的碳排放量中,第二產(chǎn)業(yè)的能源消費(fèi)是主要的碳排放來(lái)源,年均增長(zhǎng)率為14.9%,其中,工業(yè)占主導(dǎo)地位,年均碳排放量為51.85Mt;生活消費(fèi)和第三產(chǎn)業(yè)次之,年均增長(zhǎng)率分別是2.23%和3.4%.而在第二產(chǎn)業(yè)中工業(yè)又是重中之重,由于江蘇省近幾年不可避免的要以工業(yè)發(fā)展經(jīng)濟(jì),所以這是節(jié)能減排、低碳發(fā)展經(jīng)濟(jì)所面臨的重大問(wèn)題.在各產(chǎn)業(yè)中,第一產(chǎn)業(yè)碳排放以原煤、柴油為主,第二產(chǎn)業(yè)中原煤是工業(yè)碳排放的主要來(lái)源,年均碳排放量為31.15Mt;柴油是建筑業(yè)的碳排放主體.生活消費(fèi)能源碳排放中,汽油、原煤所占比重最大.而第三產(chǎn)業(yè)中,原煤、柴油仍然是批發(fā)和零售貿(mào)易餐飲業(yè)的碳排放主體,交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)中,柴油和汽油是主要碳排放源.
3)由于只有碳排放強(qiáng)度的下降率大于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)率時(shí)才能實(shí)現(xiàn)碳的絕對(duì)減排,江蘇省能源碳排放總量增長(zhǎng)速率小于GDP的增長(zhǎng)速率,導(dǎo)致各年碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)以年均5.2%幅度的下降趨勢(shì),這主要是由于相關(guān)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和能源利用率提高所引起的,更進(jìn)一步表明在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí),江蘇省還未實(shí)現(xiàn)CO2的絕對(duì)減排.
4)對(duì)于以工業(yè)為主發(fā)展經(jīng)濟(jì)的江蘇省來(lái)說(shuō),原煤、柴油、焦炭、汽油等能源一直占有主導(dǎo)地位,而液化石油氣、天然氣以及其他可再生低碳新能源的利用率很低,導(dǎo)致江蘇省CO2排放持續(xù)增長(zhǎng),由此可知,為了減少對(duì)化石燃料的依賴,達(dá)到環(huán)境保護(hù)與低碳健康發(fā)展、健康生活的目的,要改變現(xiàn)在的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),提高碳排放低的優(yōu)質(zhì)能源與新可再生能源在消費(fèi)總量中的比重.
5)政府部門應(yīng)該完善節(jié)能低碳體制法規(guī),盡量減少高耗能機(jī)械與項(xiàng)目的發(fā)展,對(duì)現(xiàn)有的高耗能企業(yè),加快部門能源向低能耗、高效益方向發(fā)展,減少低質(zhì)能源生產(chǎn)所帶來(lái)的對(duì)環(huán)境的污染程度.引進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)、低耗能產(chǎn)業(yè),帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展并且引導(dǎo)全民低碳節(jié)能.
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