甘蓝型油菜籽粒产量和品质性状对氮肥用量的响应

高建芹 浦惠明 龙卫华 胡茂龙 张洁夫 陈松 戚存扣

摘要：为探索甘蓝型油菜籽粒产量和品质性状对氮肥用量的响应，以宁杂1818和秦优10号为试验材料，设O kg/hm2（ NO）、120 kg/hm2（ N120）、240 kg/hm2（ N240）和360 kg/hm2（ N360）4个氮肥水平处理，于2014-2016年度在南京市、扬州市和泰州市进行大田试验。结果表明，油菜籽粒产量、产油量、含油率和蛋白质含量对氮肥用量的响应均达到极显著水平，油酸和芥酸含量的响应较小，多不饱和脂肪酸和硫苷含量的响应因品种、试点和年度的不同均有明显差异，部分试点达到显著水平。籽粒产量和产油量对施氮量的响应符合一元二次方程。研究结果还表明籽粒产量、产油量和蛋白质含量与施氮量呈极显著正相关，多不饱和脂肪酸含量与施氮量呈显著正相关，含油率与施氮量呈极显著负相关，硫苷含量与施氮量呈显著负相关。试验中发现每增施120 kg/hm2氮肥，3个施氮处理的籽粒增产效率依次为81.11%、34.12%和-2.24%，籽粒增产效率随施氮量增加逐渐下降，品種间表现一致。在南京、扬州和泰州试点，每1 kg氮肥供给平均可增收菜籽11.94 kg、11.35 kg和12.36 kg，最适施氮量宁杂1818分别为300 - 310 kg/hm2、300- 320 kg/hm2和270 - 300 kg/hm2，秦优10号分别为315 - 335 kg/hm2、295 - 315 kg/hm2，300 - 310 kg/hm2，最适施氮量下不仅产量高而且品质优。

关键词：甘蓝型油菜;产量;品质;氮肥用量

中图分类号：S565.405

文献标识码：A

文章编号： 1000-4440（2019）03-0602-10

油菜是中国具有传统优势的重要油料作物，种植面积超过7.00 x10 hm2。长江流域冬油菜区年均总产量约占全国的85%，是中国最大的油菜主产区，其种植面积和总产量占世界1/4以上，也是世界上规模最大的油菜生产区[1-3]。油菜是需氮量较大的作物，有研究结果表明化肥施用量的增加与油菜产量的增长呈正相关[4-5]。充足的氮素供应可有效促进油菜光合作用[6]，增加植株干物质累积和氮素吸收，增加分枝和角果数从而提高籽粒产量，是油菜高产稳产的重要保证[7-10]。芥酸含量、油酸含量、含油率、硫苷及蛋白质含量是油菜最重要的品质性状。油菜单产和品质的提高首先依赖于优质新品种的选育与推广，其次是栽培技术的改进以及施肥量的调节[11-12]。在栽培因子中，养分供应是最直接且易控制的环境因子，氮肥的施用对油菜的生长发育及其产量品质具有重要影响[4，7，13-14]。施氮可明显提高蛋白质含量，降低优质油菜含油率[15-18]，但对芥酸、油酸等脂肪酸组分及硫苷含量的影响结论不一。另外油菜施氮效应因作物品种、土壤肥力、环境条件等的不同也有很大差异[12]。因此在油菜新品种推广过程中，开展新品种在不同地区的适宜施氮量及其对产量品质的影响研究非常重要。宁杂1818是江苏省农业科学院选育的品种间杂交油菜新品种，2015年列为国家主推品种，高油高产、优质、抗逆性强，其饼粕是动物饲料的优质蛋白质来源。本试验以宁杂1818和秦优10号为材料，探讨其在油菜主产区产量及品质对氮肥用量的响应，了解籽粒产量、含油率、蛋白质含量、硫苷含量及油脂构成的变化情况，明确油菜施氮量与籽粒产量品质的关系，为油菜生产中合理施用氮肥、改善籽粒品质以及为优质杂交油菜的高产优质栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 油菜品种

试验油菜品种为宁杂1818（ N21818）和秦优10号（ QYlO）。宁杂1818系江苏省农业科学院选育的甘蓝型半冬性化学诱导雄性不育系杂交品种，籽粒含油量45. 54%，芥酸含量0.50%，饼粕硫苷含量23. 44μmol/g。秦优10号系陕西省咸阳市农业科学研究所育成的甘蓝型油菜细胞质雄性不育三系杂交种，籽粒含油量42.76%，芥酸含量0.24%，硫苷含量28.56 μmol/g。

1.2 试验设计

试验于2014 - 2016年度分别在江苏省油菜主产区南京、扬州和泰州进行。试点土壤质地分别为壤砂土（南京溧水）、白粉土（扬州江都）和潮壤土（泰州姜堰）。南京点旱地前茬为绿豆，扬州和泰州试点前茬为水稻。3个试点试验地0-20 cm耕层土壤理化性状检测结果见表1。采用育苗移栽方式，于当年9月下旬播种，10月下旬至11月上旬移栽，移栽密度为1 hm120 000株。

依照江苏省油菜主产区施肥习惯，按高、中、低施肥水平设置4个处理，重复3次，随机区组排列。4个处理为不施氮肥对照（ NO），施纯氮120 kg/hm（N120）、240 kg/hm（ N240）、360 kg/hm（ N360）.各处理小区长20 m，宽3.35 m，面积为67 m2。肥料品种包括尿素（含氮46%）、过磷酸钙（含P20512%）、氯化钾（含K20 60%）、硼砂（含硼10.8%）。肥料施用量为硼砂15 kg/hm，过磷酸钙1080kg/hm，氯化钾250 kg/hm。氮肥的基肥与追肥比为5.5：4.5，钾肥的基肥与追肥比为7：3，追肥为氮、钾肥混合，分别于油菜苗期、越冬期和薹期进行追肥。磷肥和硼肥全部用作基肥，施肥采用沟条施方式。田间管理与当地生产保持一致。

1.3 测定项目与方法

按多点采样法采集各试点试验地0-20 cm耕作层基础土壤样品，自然风干，磨细后过80目筛，测定pH值以及有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量[19]。油菜收获测产时，每个小区取50g种子样品用于品质性状检测。

脂肪酸组成分析参照GB /T17377-2008气相色谱法[20]。含油量测定参照GB/T 14488. 1- 2008残余法[21]。硫代葡萄糖苷含量测定参照NY/T1582-2007高效液相色谱法[22]。蛋白质含量测定参照GB/T 14489.2-2008凯氏定氮法[23]。

1.4 数据处理

用SAS软件进行方差分析和Duncan's多重比较，采用Excel 2010绘制图表。

2 结果与分析

2.1 油菜籽粒产量和产油量对氮肥用量的响应

2.1.1 籽粒产量对施氮量的响应 由图1可知，籽粒产量随着施氮量的增加呈先增后减趋势，试点间和品种间产量均有差异，但趋势表现一致。方差分析结果（表2）表明，施氮量、试点、品种、年度及施氮量×年度、品种×年度和施氮量×试点×年度互作的籽粒产量方差达到极显著水平，施氮量×地点和试点×年度互作籽粒产量的方差达到显著水平。2年3点NO、N120、N240和N360处理的籽粒平均产量分别为1 519.34 kg/hm2、2 751.69 kg/hm2、3 668.44kg/hm2和3 579.86 kg/hm2，N120、N240和N360處理比不施氮（ NO）对照分别增产81.11%、141.15%和135.62%。宁杂1818平均籽粒产量NO处理为1 552.39 kg/hm， N120为2 844. 79 kg/hm， N120比NO增产83.25%; N240处理平均产量为3 807. 74 kg/hm，比N120处理增加33. 85%：N360处理平均产量为3 695. 61 kg/hm2，比N240处理减产2.94%。秦优10号与宁杂1818表现一致，增产效率略有差异。表明在0-240 kg/hm2施氮水平，籽粒产量对氮肥施用量有较强的正相关响应。当施氮量大于240 kg/hm时，籽粒产量对施氮量的响应能力下降，氮肥增产效应明显下降;与N240处理相比，2014-2015年泰州点N360处理降幅达到显著水平。施氮处理间产量变异系数为34. 88%，试点间为2.20%，品种间为4.04%。氮肥用量对产量的影响远大于品种和试点。进一步分析发现，籽粒产量对施氮量的响应符合一元二次曲线方程，种植地点间拟合的一元二次方程的决定系数（ R2）宁杂1818为0.990 9-0.999 1**，秦优10号为0.991 8 - 0.993 8**，经检验

均达到极显著水平（表3）。对方程求极值，南京点宁杂1818获得最高籽粒产量（3 931.04 kg/hm）的施氮量为305.28 kg/hm，秦优10号获得最高籽粒产量（3 638.71 kg/hm）的施氮量为331. 05kg/hm2。扬州点宁杂1818和秦优10号在施氮量分别为318. 32 kg/hm2和315.44 kg/hm时，获得最高籽粒产量，分别为3 676.88 kg/hm和3 514.94kg/hm。泰州点宁杂1818和秦优10号分别在施氮量为296.61 kg/hm和305.63 kg/hm时，获得最高籽粒产量3 802.39 kg/hm2和3 636.38 kg/hm。由此可知，不同试点和品种间的适宜施氮量是不同的。以获得最高籽粒产量时施氮量为临界值，每增施1kg氮肥，南京点、扬州点和泰州点宁杂1818平均增产分别为12.88 kg、11.55 kg和12.82 kg，秦优10号分别为10.99 kg，11.14 kg和11.90 kg。进一步说明，不同品种对氮肥用量的响应是不同的，同一品种在不同试点的氮肥响应也是不同的，生产上应依据试点环境和品种需肥特性确定氮肥用量。

2.1.2 产油量对施氮量的响应 产油量兼顾了品种的含油率和籽粒产量，已作为优良品种的重要性状指标。试验结果表明，在NO、N120、N240和N360处理下，产油量随施氮量的增加呈先增后降趋势，地点、品种和年度间表现一致（图2）。施氮量、试点、品种、年度及施氮量×年度、施氮量×地点、品种×年度和施氮量×试点×年度互作的产油量方差达到极显著水平，施氮量×品种互作的产油量的方差达到显著水平。NO、N120、N240和N360处理2年3个试点平均产油量分别为680.55 kg/hm、1 227. 15kg/hm、1 609. 26 kg/hm和1 538. 32 kg/hm。N120、N240和N360处理比不施氮对照分别增产80.32%、136.46%和126.00%。与不施氮对照相比，每增施120 kg/hm2氮，南京点产油量增产效率依次为103.54%、31.67%和-1.94%，扬州点增产效率依次为68.64%、33. 72%和-5.37%，泰州点增产效率依次为72. 13%、28. 22%和-6.00%。即在本试验条件下，各试点氮肥增油效益随施氮量增加明显下降，尤其当施氮量为360 kg/hm2时，氮肥增油效益为负，处理间差异达到显著水平。年度间、试点间表现一致。不施氮对照试点间产油量变异系数为9.43%：N120、N240和N360处理试点间产油量变异系数分别为3.67%、1.95%和3.75%，明显低于不施氮对照。施氮处理间产油量变异系数为33.45%，试点间为2.09%，品种间为8.54%。氮肥用量对产油量的影响远大于品种和试点。

2年3个试点产油量对施氮量的响应符合一元二次方程（表3），宁杂1818和秦优10号各试点拟合方程的决定系数（R）分别为0.986 2- 0.996 8**和0.983 0 - 0.998 4**，均达到极显著水平。南京点宁杂1818和秦优10号分别在施氮量为303. 54 kg/hm2和318. 74 kg/hm时获得最高产油量1 610. 55 kg/hm2和1 516. 08 kg/hm，扬州点宁杂1818和秦优10号分别在施氮量为302. 34 kg/hm2和295.57 kg/hm2时获得最高产油量1 558.3 kg/hm2和1 201. 89 kg/hm2，泰州点宁杂1818和秦优10号分别在施氮量为271. 18kg/hm2和300. 84 kg/hm2时获得最高产油量1 630. 95kg/hm和1 232. 69 kg/hm2.

2.2 油菜籽品质对氮肥用量的响应

2.2.1 脂肪酸组分对氮肥用量的响应 籽粒油酸、多不饱和脂肪酸（亚油酸与亚麻酸之和）和芥酸含量因施氮量、种植地点和年度的不同有明显差异，各试点施氮量对油菜籽粒脂肪酸组成的影响见表4。方差分析结果（表2）表明，品种、施氮量×试点及施氮量×品种互作对油酸和芥酸含量的影响达到显著水平，品种对多不饱和脂肪酸含量的影响达到极显著水平，年度、施氮量×试点和施氮量×品种互作对多不饱和脂肪酸含量的影响达到显著水平。NO、N120、N240和N360处理宁杂1818油酸含量依次为66.62%、66.09%、65.79%和65.69%，秦优10号依次为63. 67%、63.20%、62.89%和62.78%，处理间差异不显著。每增施1 kg氮肥，油酸含量降低0.01% -0.07%。2年度南京、扬州和泰州点宁杂1818油酸含量分别下降1.14%、1.09%和1.15%，秦优10号油酸含量分别下降0.97%、1.15%和0.70%，试点间下降幅度有差异。NO - N360处理2年3点宁杂1818芥酸含量为0.43%-0.56%（平均值为0.50%），秦优10号为0.43% -0.52%（平均值为0.47%），氮处理间差异未达到显著水平，品种间表现一致。多不饱和脂肪酸含量随施氮量的增加呈增加趋势。2年泰州点、2014年扬州点和2015年南京点氮处理间宁杂1818多不饱和脂肪酸含量差异达到显著水平，2014年3个试点和2015年扬州点秦优10号的多不饱和脂肪酸含量差异达到显著水平。施氮处理间芥酸、油酸和多不饱和脂肪酸含量的变异系数依次为2.07%、0.63%和1.60%，试点间依次为4.03%、0.90%和2.36%，品种间依次为4. 40%、3.19%和7.27%。脂肪酸组分受品种特性的影响较大，其次是试点，施氮量影响较小。

2.2.2 硫苷含量、含油率和蛋白质含量对施氮量的响应菜籽饼粕硫苷含量因施氮量、种植地点、品种和年度的不同均有明显差异（表5）。方差分析结果表明，品种、施氮量×试点、施氮量×年度、试点×年度及施氮量×试点×品种×年度互作对硫苷含量的影响达到显著水平（表2）。随着施氮量的增加，硫苷含量呈下降趋势。NO、N120、N240和N360处理2年3点宁杂1818 2年平均硫苷含量依次为22. 58μmol/g、22. 10 μmol/g、21. 68μmol/g和21. 38μcmol/g，秦优10号平均硫苷含量依次为26. 04μmol/g、25. 35 μmol/g、24.52μmol/g和23. 86μmol/g，每增施1 kg氮，硫甙含量平均降低0.04 -0. 09μmol/g。南京、扬州和泰州点宁杂1818 2年平均硫苷含量依次为21. 32μmol/g、22. 56 μmol/g和21. 80μmol/g，秦优10号2年平均硫苷含量依次为25. 09 μmol/g、25. 35 μmol/g和24. 27 μmol/g，试点间硫苷含量差异均未达到显著水平。施氮处理间硫苷含量变异系数为2. 72%，试点间为1.89%，品种间为8.84%。品种间硫苷含量差异较大，施氮处理间和试点间含量差异均较小。说明油菜的硫苷含量主要由品种特性决定，受施氮處理和试点的影响较小。

2年3个试点的试验结果表明，随施氮量增加，籽粒含油率下降，处理间达到极显著水平。品种、试点和年度间表现一致（表5）。方差分析结果显示，施氮量、品种和年度因素对籽粒含油率的影响均达到极显著水平，试点、施氮量×试点互作对含油率的影响达到显著水平（表2）。NO、N120、N240和N360处理2年3个试点宁杂1818籽粒含油率分别为46. 97%、45. 90%、44. 80%和43. 98%，施氮处理比不施氮对照分别下降2. 28%、4.62%和6.370-/0;秦优10号籽粒含油率分别为44.05%、43. 20%、42.12%和41. 00%，施氮处理比不施氮对照分别下降1. 93%、4.38%和6. 92%。施氮量越大，含油率下降幅度越大。每增施1 kg氮，含油率平均下降0.11% -0.14%。南京、扬州和泰州试点2年试验结果表明，与不施氮对照相比，N360处理的宁杂1818含油率分别下降3.91、2.21、2. 36个百分点，秦优10号分别下降4.20、3.34、2.17个百分点。含油率对施氮量的响应，在不同试点间、品种间和年度间表现一致，均为极显著负相关。南京、扬州和泰州点宁杂1818 2年度平均含油率分别为45.74%、45.20%和45.03%，秦优10号分别为43.01%、42.47%和42.30%，南京点略高于扬州和泰州点。施氮处理间籽粒含油率变异系数为2.98%，试点间为0. 84%，品种间为4.53%。说明油菜的含油率主要由品种特性决定，施氮处理次之，试点的影响最小。

随施氮量增加，油菜籽粒蛋白质含量呈增加趋势，处理间差异达到极显著水平（表5）。方差分析结果显示，施氮量、品种和年度因素对蛋白质含量的影响均达到极显著水平，试点和施氮量×试点互作对蛋白质含量的影响达到显著水平（表2）。NO、N120、N240和N360处理2年3点宁杂1818蛋白质含量分别为23. 84%、24. 40%、25. 26%和25. 48%，施氮处理比不施氮对照分别增加2. 35%、5.96%和6. 88%;秦优10号分别为24. 07%、24. 83%、25.84%和26. 17%，施氮处理比不施氮对照分别增加3.06%、7.35%和8.72%。随施氮量增加，南京、扬州和泰州试点宁杂1818的蛋白质含量依次平均增加1.57%、0.57%和1.49%，秦优10号平均依次增加2.37%、0.73%和1.54%。每增施1kg氮，蛋白质含量平均增加0.03% -0.12%。蛋白质含量对施氮量的响应为极显著正相关，试点、品种和年度间表现一致。施氮处理间籽粒蛋白质含量变异系数为3.43%，试点间为2.42%，不同品种间为1.35%，说明籽粒蛋白质含量受氮肥供给的影响较大，其次是试点，品种自身的影响较小。

2.3 氮肥用量与油菜品质性状的相关性

综合分析2年3试点各产量品质性状对施氮量的响应，结果表明，施氮量与油酸含量负相关，与多不饱和脂肪酸、芥酸含量正相关，均未达到显著水平。施氮量与含油率极显著负相关，与硫苷含量显著负相关，与蛋白质含量极显著正相关，宁杂1818和秦优10号表现一致，显著性程度略有不同（表6）。各品质性状间的相关性分析结果表明，试验品种油酸含量与多不饱和脂肪酸、蛋白质含量显著或极显著负相关，与芥酸含量负相关（其中宁杂1818的相关性达到显著水平），与含油率正相关（其中秦优10号的相关性达到显著水平），与硫苷含量显著正相关。宁杂1818多不饱和脂肪酸含量与芥酸、蛋白质含量显著正相关;秦优10号多不饱和脂肪酸含量与蛋白质含量显著正相关，与芥酸含量的相关性未达到显著水平。多不饱和脂肪酸含量与含油率负相关（其中秦优10号的相关性达到显著水平），与硫苷含量显著负相关。芥酸含量与含油率显著正相关，与蛋白质含量负相关（其中与秦优10的相关性达到显著水平）。含油率与硫苷含量正相关，与蛋白质含量显著负相关。硫苷含量与蛋白质含量极显著负相关。各品质性状间相关性宁杂1818和秦优10表现一致，显著性程度略有差异。

2.4 种植地点对油菜施氮响应能力的影响

不施氮时，南京、扬州和泰州试点的油菜平均籽粒产量分别为1 370.41 kg/hm、1 546.50 kg/hm和1 641.11 kg/hm，南京试点明显低于其他点，这与土壤养分差异趋势是一致的，说明试点的基础地力直接影响基础产量。当施氮量为240 kg/hm2时，南京、扬州和泰州试点产量依次为3 726.75 kg/hm、3 608.08 kg/hm和3 736.49 kg/hm，南京试点产量增加明显，土壤基础地力对籽粒产量的影响减小，说明增施氮肥可以弥补地点间肥力差异。与不施氮对照相比，每增施120 kg/hm氮，南京、扬州和泰州试点宁杂1818平均增产效率分别为44. 49%、35.20%和35. 26%，秦优10号分别为46.11%、34.85%和32. 23%，增产效率南京点最高，扬州和泰州试点相当。试点间不施氮肥对照的油菜产量平均变异系数为9.12%;施氮处理平均为3.40%，明显低于不施氮对照。

3 讨论

3.1 施氮量对油菜品质性状的影响

与油菜籽粒品质相关的指标主要有脂肪酸组成、含油率、硫苷和蛋白质含量。在本研究中，籽粒的这些品质指标主要由品种特性决定，但施氮处理对其也有明显的影响，其中对含油率和蛋白质含量的影响达到极显著水平，对硫苷和多不饱和脂肪酸含量的影响因年度和地点的不同存在差异，有些年份和地点也达到显著水平，对油酸和芥酸含量的影响施氮处理间差异不显著。增施氮肥，产量增加，油酸和硫苷含量下降，蛋白质含量增加，含油率降低，但产油量增加，籽粒品质仍在优质范围内。Ahmad等认为油菜脂肪酸组成主要由品种特性决定，但在一定程度上受施氮量的影响[24]，这与本研究结果一致。但赵继献等[25]和李志玉等[26]以油研8号、油研9号和中双9号为材料研究发现，与不施氮对照相比施氮处理的油酸含量增加，与本研究结果不同。李志玉等[27]和谭太龙等[28]以中油雜8号和湘油杂8号为材料的研究结果与本研究一致。这可能是由于试验品种的性状不一，试验的生态环境也不同，因而得出的结论有差异。施氮量增加后，籽粒蛋白质含量增加，硫苷含量下降，籽粒品质更优，这可能是由于较多的氮肥供应增加了含氮蛋白质前体的合成，同时因籽粒硫含量的相对减少以及库源的削弱而阻碍了硫苷的合成。

3.2 施氮量与油菜高产保优栽培效果的关系

南京试点土壤为壤砂土，有机质和氮含量较低，pH值为中性。扬州试点土壤为白粉土，有机质和氮含量适中，pH值为弱碱性。泰州试点土壤为潮壤土，有机质和氮含量较高，pH值为弱酸性，土壤肥力较高。南京试点，不施氮时，肥力水平较低，产量较低;施氮量增加后，增产效率明显高于其他试点。说明土壤基础肥力水平越低，氮肥的增产效率越显著，尤其是低水平氮素供给的增产效率更为突出。在试验中还发现，南京试点前茬为旱地，土温较高，秧苗生长发育快，根系比较发达，吸肥能力较强，每角粒数和粒质量均较大，产量较高。扬州试点为“稻一油”轮作，有机质和氮含量较高且质地较轻，冬前发苗快，花芽分化早，单株角果数较多，油菜开花后，由于雨水偏多，光照不足，对开花授粉不利，造成籽粒数偏少，且由于土壤质地轻，保肥能力弱，养分流失较多，引起早衰导致粒数和粒质量下降，高氮供给时，产量明显低于其他试点。泰州试点也为“稻一油”轮作，但肥力水平较高，土壤质地偏黏，冬前土温较低，发苗较慢，对花芽分化有一定的影响，故单株角果数比扬州试点略少，开春升温后，生长旺盛，每角粒数和粒质量较高。因此南京和泰州地区宜早施苗肥，促进菜苗生长，确保壮苗越冬;扬州地区可适当追施花角肥，以防早衰。

3.3 油菜不同种植地点的适宜施氮量

油菜增施氮肥，增产效果明显。由于不同油菜品种基因型不同，氮肥利用效率和籽粒品质性状也不同，且试点环境因子也存在差异，致使不同品种在各试点获得高产的氮肥施用量也不尽相同。产油量是油菜生产的最终收益指标，各试点获得最高产油量的施氮量低于获得最高籽粒产量的施氮量。为保证农民收益，适宜施氮量应以该地区最大产油量时氮肥供给量为参照。在本试验条件下，宁杂1818在南京、扬州和泰州的适宜施氮量分别为300 - 310kg/hm、300 - 320 kg/hm和270-300 kg/hm，秦优10号分别为315 - 335 kg/hm2、295- 315 kg/hm，300 - 310 kg/hm2。宁杂1818和秦优10号同为江苏地区主推品种，生产中应根据目标产量因地、因种施肥，可获得高产且确保品质优良。另外，由于江苏省油菜主产区增施氮肥后增产明显，生产过程中人们为了追求高产而盲目增施氮肥，部分地区氮肥施用量已超过360 kg/hm2，明显超出获得最高产量时的需氮量，不仅导致种植效益下降，而且浪费资源，易造成环境问题，生产中需及时加以引导。

参考文献：

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