海洋生态安全与海洋经济高质量发展协同演化及交互响应.pdf

经 济 实 证统计与决策2023年第21期总第633期0引言海洋作为高质量发展的战略要地，人海和谐、合作共赢是海洋经济高质量发展的应有之义；海洋生态安全作为习近平生态文明思想的重要组成部分，是促进人与海洋长期和谐共处，实现海洋经济全面、协调、可持续发展的基本保障，二者均已上升为国家战略1，且具有相辅相成的关系。为此，探究海洋生态安全、海洋经济高质量发展之间的耦合协调机制，考察其互动关系和演化特点，对于缓和海洋经济-生态矛盾、加快推进“陆海统筹”、建设“海洋强国”意义重大。海洋生态安全与海洋经济高质量发展交互关系的研究还在探索阶段，国外学者并未提出“高质量发展”概念，而是聚焦“蓝色经济增长”“可持续发展”，研究多集中于海洋生态-经济系统关系及协调路径的选择层面。关系研究方面，由环境库兹涅茨曲线（EKC）引申出来的经济-生态耦合关系研究在海洋方面被广泛应用2。之后陆续有学者通过定量和定性的方式考察全球海洋活动与生态环境、社会经济发展之间的交互关系及关联作用3。协调路径选择方面，通过进行海洋生态经济评估、建立蓝色经济增长模型（EBM）并提出科学的综合管理方法,寻求海洋经济和环境保护之间的平衡4。我国学者主要从流域、陆域、海洋等视角探讨生态系统和经济系统的相互关系及协调程度。涉及综合评价、生态足迹、能值分析、BP神经网络、系统动力学等定量评价方法与模型5,6。研究领域涵盖林业、农业、旅游业、渔业，聚焦人口、资源、社会发展等热点问题7。现有海洋领域相关研究主要集中在以下两个方面：一是通过构建模型测算海洋生态-经济系统耦合协调程度8，二是实证检验海洋两系统间的相互作用关系9。国内外在此领域的研究成果较为丰富，但存在一些不足：生态安全和经济高质量发展两者之间的耦合关系研究较为匮乏；复合系统指标体系的构建局限于狭义的生态环境保护、经济增速、经济总量等层面，缺少对生态安全及高质量发展内涵和内在要求的考量；符合我国国情的海洋层面相关研究欠缺。基于此，本文构建海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调评价指标体系，以20092020年11个沿海省份的面板数据为样本，结合ArcGIS 10.8可视化分析，从时间、空间维度研究两个子系统的协同演化趋势，最后借助PVAR模型动态考察两个子系统发展的交互响应趋势。1研究方法与数据来源1.1指标体系构建兼顾两大系统的个性、共性和关联性指标，以海洋生态安全内涵为切入点，厘清海洋生态安全问题的外在压力、内生动力及其因果逻辑，参考相关学者的设定8，10，构建以压力-状态-响应（Press-State-Response）模型为框架的海洋生态安全评价指标系统，该模型不含难以界定的模糊指标因素，在海洋生态安全评估方面适用性较强11；参照国家高质量发展战略目标及任务、要求，结合相关研究12，将经济发展、创新驱动、绿色循环、民生改善、陆海协调五大维度纳入海洋经济高质量发展指标系统。最终构建涵盖8个一级指标和44个二级指标的海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调评价指标体系（见下页表1）。海洋生态安全与海洋经济高质量发展协同演化及交互响应倪冉a，关洪军a，b（山东财经大学a.管理科学与工程学院；b.海洋经济与管理研究院，济南 250014）摘要：文章梳理了海洋生态安全和海洋经济高质量发展耦合机理，分析了20092020年中国沿海11个省份海洋生态安全和海洋经济高质量发展耦合协调的时空演变特征，构建了PVAR模型并模拟了其动态交互关系。结果表明：研究期内海洋生态安全指数高于海洋经济高质量发展指数，两者发展水平较低且均呈波动上升态势，径向空间分异明显；海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度整体呈上升态势，处于拮抗和磨合阶段，无协调阶段；两个子系统存在自我增强机制和双向促进关系，但长效互动机制及双向推动力不足。关键词：海洋生态安全；海洋经济高质量发展；耦合协调度；PVAR模型；交互响应中图分类号：F124；F062.2文献标识码：A文章编号：1002-6487（2023）21-0127-05基金项目：国家社会科学基金重大项目（19ZDA080）作者简介：倪冉（1988），女，山东济宁人，博士研究生，研究方向：海洋经济与管理。（通讯作者）关洪军（1970），男，山东滨州人，教授，博士生导师，研究方向：海洋经济高质量发展。DOI:10.13546/ki.tjyjc.2023.21.023127经 济 实 证统计与决策2023年第21期总第633期1.2数据来源与处理1.2.1数据来源本文采用20092020年中国沿海11个省份（不含港澳台）的面板数据进行研究。所需数据主要来源于历年中国海洋统计年鉴 中国海洋经济统计公报 中国环境统计年鉴 中国海洋生态环境状况公报 中国能源统计年鉴 以及沿海各省份统计年鉴。部分指标以上述数据为基础计算获得，缺失数据采用多重插补法和趋势外推法进行估计处理。1.2.2数据处理为消除指标之间不同量纲和数量级的约束，采用极差法对海洋生态安全和海洋经济高质量发展各指标Xij进行处理。采用区间层次分析法（IAHP）和熵权法组合赋权的方式确定综合权重W=Wi+(1-)Wj，参考相关研究13，取0.5。进而测算海洋生态安 全、海 洋 经 济 高 质 量 发 展 综 合 指 数Ui=j=1mWjYij。1.3研究方法1.3.1耦合协调度模型耦合协调度模型能够描述多个系统间作用关系、影响程度及协调发展水平，反映系统间复杂、综合的聚合本质，模型计算过程如下：R=(C)T（1）T=U1+U2（2）C=U1U2()(U1+U2)/22k（3）其中，R为海洋生态安全与海洋经济高质量发展的耦合协调度，取值区间为0,1，R值越大，耦合协调性越好；C为耦合度；T为系统间综合协调指数；、为待定系数且+=1，鉴于海洋生态安全与海洋经济高质量发展相辅相成，同等重要，故取=0.5。由于本文构建了两个子系统构成的耦合协调度模型，因此调节系数k取值为2。引入相对发展度模型以揭示复合系统间的发展优劣情况。用两个子系统综合指数之比界定相对发展度=U1/U2。综合耦合协调度及相对发展度的计算结果，参考相关研究14，将海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调发展阶段及类型进行划分，见表2。1.3.2面板向量自回归（PVAR）模型PVAR模型可以避免VAR模型可能导致的内生性和异方差问题，可用于模拟海洋生态安全和经济高质量发展之间较为复杂的交互关系。模型表达式为：Yit=0+j=1kjYit-j+vi+i+it（4）表1海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调评价指标体系目标层海洋生态安全海洋经济高质量发展一级指标压力系统状态系统响应系统经济发展创新驱动绿色循环民生改善陆海协调二级指标单位海洋生产总值废水排放量单位海洋生产总值废气排放量沿海地带化肥施用量沿海地区风暴潮直接经济损失近海岸人均涉海湿地保护区面积海水养殖面积近岸海域一、二类水质海域面积占比海洋科技人员占涉海就业人员的比重海洋自然保护区面积工业污染治理项目完成投资额近岸海域海水观测站数量海洋专业硕士研究生专业点数海洋专业本、专科毕业生人数海洋生产总值沿海港口货物吞吐量海洋产业增加值海洋第二产业与第三产业比值海洋第三产业占比实际利用外商投资额进出口总额滨海旅游外汇收入海洋科研经费投入强度海洋科技R&D人员海洋研究与开发机构R&D课题人均海洋科技专利授权数人均发表海洋科技论文数海洋劳动生产率单位海洋生产总值耗能（以标准煤计算）单位GOP污水直排入海量沿海工业固体废弃物综合利用量沿海工业用水重复利用率环境保护治理经费占GDP的比重养老保险参保比例每万人拥有医疗机构床位数涉海就业人员开设海洋专业高等学校（机构）数人均教育财政支出居民人均可支配收入居民人均消费总额城乡居民收入比沿海地区海洋生产总值占全国海洋生产总值的比重海洋产业增加值占海洋生产总值的比重单位岸线海洋生产总值海洋生产总值占地区GDP的比重单位万吨/亿元亿标立方米/亿元万吨亿元千公顷/万人千公顷%平方千米亿元个个人亿元万吨亿元%万美元亿美元亿美元%人个件/万人篇/万人万元/人吨标准煤/万元万吨/亿元万吨%张/万人万人个万元/人元/人元/人%亿元/公里%权重0.14710.06010.07360.03000.03710.01750.04540.09580.03270.06790.07450.18340.13490.04970.02060.03520.01450.02980.02510.03320.02840.04960.02550.04780.04630.03750.04330.01520.01000.04160.00910.01230.06000.05110.03720.04960.04550.03470.02130.01400.02530.00800.04920.0295属性-+-+-+-+-+表2海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调发展阶段及类型耦合协调度0R0.50.5R0.70.7R1相对发展度00.80.81.21.200.80.81.21.200.80.81.21.2类型耦合协调发展特征生态安全滞后于高质量发展，二者高度拮抗，系统趋于衰退生态安全同步于高质量发展，二者低度拮抗，系统趋于优化生态安全超前于高质量发展，二者高度拮抗，系统趋于衰退生态安全滞后于高质量发展，二者低度磨合，系统趋于衰退生态安全同步于高质量发展，二者高度磨合，系统趋于优化生态安全超前于高质量发展，二者低度磨合，系统趋于衰退生态安全滞后于高质量发展，二者低度协调，系统趋于衰退生态安全同步于高质量发展，二者高度协调，系统趋于优化生态安全超前于高质量发展，二者低度协调，系统趋于衰退耦合协调发展阶段拮抗磨合协调128经 济 实 证统计与决策2023年第21期总第633期其中，i和t分别表示地区和时间，被解释变量Yit包括海洋生态安全（ES）和海洋经济高质量发展（HQ），Yit-j表示j阶滞后项，0为截距项，j为待估滞后项的系数，vi为地区的固定效应，i为每一时期特定冲击的时间效应，it是服从独立同分布的误差项。2结果分析2.1海洋生态安全与海洋经济高质量发展水平时空格局经上述计算步骤测算20092020年我国沿海11个省份海洋生态安全、海洋经济高质量发展指数。为方便分析，本文将整个研究期分为 20092011 年、20122014年、20152017年、20182020年四个阶段。2.1.1海洋生态安全水平分析时序变化方面，全国海洋生态安全指数在研究期内稳步提升（见图1），整体水平不高。20092011年、20122014年均小幅度先升后降，海洋生态安全指数从2009年的0.2738缓慢增长到2014年的0.2800。此阶段海洋经济快速发展，生态安全意识淡薄、开发粗放等因素导致近岸海域海洋灾害、海水污染等生态安全压力指标较为显著。“十三五”规划将海洋生态安全的重要性和紧迫性提到了前所未有的战略高度，海洋生态安全指数自2015年起基本呈现持续平稳上升态势。生态安全指数高质量发展指数耦合协调度0.60000.50000.40000.30000.20000.10000200920102011201220132014201520162017201820192020图1 海洋生态安全与海洋经济高质量发展指数及耦合协调度时序变化从空间格局来看，研究期内我国海洋生态安全水平径向空间分异明显，整体水平呈阶梯状上升，空间差异逐步缩小（见图2）。初期局部水平差异较大，北部沿海地区各省份在 20122014 年生态安全指数就遍历四个等级，20182020年，空间差异逐步缩小。处于中高水平的省份占沿海省份总数的45.5%，且多分布于东部、南部沿海地区。山东、江苏属于海洋生态安全指数高值区；海南、天津、广西排名后三位的次数最多，这与其自身的海洋生态环境承载力较差及生态安全建设力度不大有关。2.1.2海洋经济高质量发展水平分析从时序变化来看，2009年以来，海洋经济的发展更注重效率、结构、稳定性及福利分配，海洋经济高质量发展指数总体上呈现波动上升态势（见图1）。“十二五”时期，海洋经济处于持续高速增长到增长速度放慢的过渡期，海洋经济增长所释放的红利带动高质量发展水平缓慢提升。20132016 年海洋经济增速放缓甚至出现负增长。20172019年，在高质量建设海洋强国的战略推动下，指数持续增长至0.2760，2020年受新冠肺炎疫情的影响稍有回落。空间层面上，研究期内多数地区海洋经济高质量发展水平呈平稳发展态势，两极分化逐步缩小（图略）。大部分省份稳定于中等及中高水平区间，少数呈上升趋势，福建则有先升后降趋势。南部沿海地区海洋经济高质量发展水平空间差异较大，其中海南、广西在四个阶段内高质量发展指数均排名后两位，而广东、福建海洋经济高质量发展水平相对较高。究其原因，海南和广西在海洋经济总量、海洋产业结构、科技及创新方面较为落后，不利于海洋经济高质量发展。山东、广东、上海则属于高值区。2.2海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度时空演化分析2.2.1时序演化特征研究期内我国海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度波动上升（见图1）。20092012年从0.4555提升至 0.4919，2013 年耦合协调度达到阶段性峰值（0.5002）后进入震荡提升期（20132016 年）。20172020年海洋产业结构陆续优化升级，两个子系统的耦合协调度稳步提升至0.5279。结合相对发展度对耦合协调阶段进一步划分（见下页表3），我国海洋两系统耦合协调类型经历II的震荡过渡后稳定在，海洋生态安全一直同步或超前于海洋经济高质量发展，二者处于拮抗或磨合阶段，系统趋于优化。2.2.2空间分异特征省域层面，研究期内所有省份海洋生态安全与海洋经济高质量发展的耦合协调关系均处于拮抗或者磨合阶段，无协调阶段（见下页表3）。2009年，耦合协调发展类型有II、III、三种，7个省份处于拮抗阶段，且多位于北部及东南沿海地区；山东、江苏、上海、广东处于磨合阶段。海洋生态安全同步于海洋经济高质量发展的省份占省份总数图例无数据00.1134低水平0.11340.2540 中等水平0.25400.3248 中高水平0.32480.4703 高水平审图号：GS（2020）4619号自然资源部 监制图例无数据00.1332低水平0.13320.2650 中等水平0.26500.3964 中高水平0.39640.4935 高水平审图号：GS（2020）4619号自然资源部 监制0400KMN0400KMN南海诸岛南海诸岛（a）20092011年（b）20122014年图例无数据00.1134低水平0.11340.2540 中等水平0.25400.3248 中高水平0.32480.4703 高水平审图号：GS（2020）4619号自然资源部 监制图例无数据00.1332低水平0.13320.2650 中等水平0.26500.3964 中高水平0.39640.4935 高水平审图号：GS（2020）4619号自然资源部 监制0400KMN0400KMN南海诸岛南海诸岛（c）20152017年（d）20182020年图2 20092020年中国沿海地区海洋生态安全水平空间格局注：基于自然资源部标准地图服务系统下载的标准地图制作，底图无修改。129经 济 实 证统计与决策2023年第21期总第633期的72.73%。2014年，耦合协调发展类型遍历至，生态安全超前、同步、滞后于经济高质量发展的比例为6：3：2。值得注意的是，海洋生态安全滞后的两个省份均为直辖市（天津、上海），一方面其辖区面积小，人口密度大，生态压力增加；另一方面，这两个省份经济实力雄厚，技术创新型产业及服务业蓬勃发展。2020年耦合协调类型有、III、四种，7个地区达到磨合阶段；相对发展等级呈现明显的区域集聚特征，江苏及其北部沿海地区（除天津外）海洋生态安全超前于海洋经济高质量发展，上海及其南部地区（除海南外）表现为同步，且比例大致相当。说明20142020年大多数沿海地区两系统呈现较好的耦合协调态势，虽然处于磨合期，但在一定程度上能够互相促进、稳步发展。2.3海洋生态安全与海洋经济高质量发展交互响应关系2.3.1单位根检验及滞后阶数确定为了避免面板数据因存在单位根而造成“伪回归”现象，采用LLC、IPS、Fisher-ADF及Fisher-PP四种检验方法对各变量进行单位根检验以确保数据的平稳性，结果显示海洋生态安全（ES）和海洋经济高质量发展（HQ）均在1%的显著性水平上拒绝原假设（见表4），即二者均为平稳序列。在此基础上采用AIC、BIC和HQIC信息准则确定模型的最优滞后阶数为1，因此构建一阶PVAR模型来研究海洋生态安全和海洋经济高质量发展互动机制。2.3.2PVAR模型的GMM估计稳健性及Granger因果关系检验结果显示该PVAR模型稳健，海洋生态安全与海洋经济高质量发展之间存在双向的因果关系，对滞后1期的PVAR模型进行GMM估计，结果见表5。表5PVAR模型GMM估计结果变量L1.h_ESL1.h_HQES系数0.712（12.82）*0.019（2.01）*HQ系数1.242（2.1）*0.861（15.06）*注：括号内为t值。海洋生态安全与海洋经济高质量发展滞后1期对各自当期的影响均为正向影响，系数分别为0.712和0.861，且都在1%的水平上显著，表明海洋两大系统均具有自我发展的惯性累进性和路径依赖性。海洋生态安全与海洋经济高质量发展之间存在双向滞后影响。海洋生态安全滞后1期对当期海洋经济高质量发展的影响以及海洋经济高质量发展滞后1期对当期海洋生态安全的影响均为正向促进作用，且都在 10%的水平上显著。这表明海洋两大系统之间存在互相促进的关系，但两者相互促进机制并不十分显著，加之地区间发展水平差异较大，使得从整体来看海洋经济高质量发展模式未能充分带动海洋生态安全水平提升，而海洋资源环境等生态压力及局限同样限制了其对经济发展的促进效果。2.3.3脉冲响应函数分析运用Stata 15.0对海洋生态安全与海洋经济高质量发展进行脉冲响应分析，以充分描述两大系统长期的动态冲击作用与交互响应趋势。本文通过蒙特卡洛（Monte-Car-lo）模拟1000次探求未来10期的脉冲响应关系（见图3）。脉冲响应程度0.080.060.040.020（a）IRF of ES to ES0246810滞后期数/年脉冲响应程度0.040.020-0.02（b）IRF of ES to HQ0246810滞后期数/年脉冲响应程度0.200.100-0.10（d）IRF of HQ to HQ0246810滞后期数/年脉冲响应程度0.200.100-0.10（c）IRF of HQ to ES0246810滞后期数/年注：横轴为响应滞后期数，纵轴为响应方向和强弱程度，实线表示冲击效应，虚线表示95%的置信区间。图3 脉冲响应分析结果（1）由图3（a）和图3（d）可知，沿海各省份海洋生态安全（ES）和海洋经济高质量发展（HQ）受到自身一个标准差的冲击时均呈现显著的正向响应，这种正向影响在初期最大，而后迅速下降。海洋生态安全对自身促进作用到第3期后便不再显著，但仍具有正向促进趋势，这种趋势到滞后6期后趋于稳定并逐渐消退，说明当期海洋生态安全水平的提升短期内会对自身发展带来显著的正向推进效果，但这种机制会逐渐减弱。相比之下，海洋经济高质量发展对自身的正向冲击效果在初期表现更强，在未来10期内仍具有正向促进趋势。以上结果表明，海洋生态安全和海洋经济高质量发展两大系统均表现出不同程度的自我增强机制和路径依赖特征，长期来看这种机制将逐步减弱。表3全国及沿海各省份海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度及协调类型2009年2014年2020年R类型R类型R类型全国1.30210.45551.32410.49191.20010.5279天津0.82870.42620.47250.45150.50420.4694河北1.08160.40681.64470.40681.50650.4488辽宁1.84600.45141.19450.51961.35090.5279山东1.19450.57761.49870.62501.37520.6741江苏0.95430.52451.53720.56711.26150.6178上海1.03580.55670.78980.59130.88690.6245浙江1.39500.4351.13390.47851.18380.5314福建1.45360.42771.49990.48061.19580.5167广东1.11060.55030.80310.60440.89760.6440广西1.13110.36112.13640.36431.75390.3684海南1.11040.29331.85490.32181.59120.3844注：为了更好地体现所有年份耦合协调度及其协调发展阶段的动态演化趋势，选取2009年、2014年、2020年（首末及中间年份）的计算结果进行研究。表4面板单位根检验统计量ESHQLLCStatistic-8.3591*-6.3715*P-value0.00000.0000IPSStatistic-5.9635*-6.1182*P-value0.00000.0000Fisher-ADFStatistic51.2125*54.9321*P-value0.00040.0001Fisher-PPStatistic245.6276*132.1047*P-value0.00000.0000结论平稳平稳注：*、*、*分别表示在 1%、5%、10%的水平上显著，下同。130经 济 实 证统计与决策2023年第21期总第633期（2）由图3（b）可知，海洋经济高质量发展的一个标准差冲击，会对海洋生态安全产生“倒U”型正向促进效果，这种促进效果在第2期达到峰值，随后呈缓慢减弱趋势，且后期显著性不强。说明当前海洋经济高质量发展程度虽能基本满足生态安全短期的建设要求，但作用机制较弱且不具备长期显著的正向带动能力。（3）由图3（c）可知，面对海洋生态安全一个标准差的冲击，沿海11个省份海洋经济高质量发展呈现正向响应，冲击的初期响应效果最强，而后逐渐减弱直至趋近于零，滞后3期后缓慢下降但仍具有促进趋势。海洋生态安全对海洋经济高质量发展显著的支持作用在滞后2期消失，推动效果欠佳。说明海洋生态安全的现代化治理是一个长期过程，目前其对海洋经济高质量发展的资源保障、环境安全、动力补偿等功能难以得到充分发挥。2.3.4方差分解分析本文采用方差分解探讨海洋生态安全与海洋经济高质量发展之间的贡献关系及影响程度。分解结果如表6所示，海洋生态安全与海洋经济高质量发展对其自身的贡献程度要远大于对方，说明两者均存在自我增强机制，但自我贡献率数值随时间的推移呈下降趋势，海洋生态安全对自身贡献率从第 1 期的 97.46%下降为第 10 期的85.11%，海洋经济高质量发展到第10期对自身的正向促进贡献率稳定在90.52%。海洋生态安全与海洋经济高质量发展对彼此的贡献程度均呈现逐年增强的态势，海洋生态安全对海洋经济高质量发展的影响贡献率从初期的0上升到期末的9.48%，海洋经济高质量发展对海洋生态安全的贡献程度更大，期末达到14.89%。表明海洋经济高质量发展的冲击更能解释海洋生态安全的波动，其对生态安全的促进作用也更强。表6基于PVAR模型估计的方差分解结果（单位：%）期数12345678910ESES97.4690.3390.3888.4887.1786.4285.3785.1185.1185.11HQ2.549.679.6211.5212.8313.5814.6314.8914.8914.89HQES06.176.487.537.598.608.659.479.489.48HQ10093.8393.5292.4792.4191.4091.3590.5390.5290.523结论本文构建海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调评价指标体系，以沿海11个省份为研究对象，探究20092020年海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度的时空演化格局与动态交互关系。主要结论如下：（1）研究期内海洋生态安全指数和海洋经济高质量发展指数均波动上升，海洋生态安全指数高于海洋经济高质量发展指数。空间层面，各省份海洋生态安全水平空间差异有缩小的趋势，山东、江苏是海洋生态安全高值区，海南、天津、广西为低值区；广东、上海、山东为海洋经济高质量发展高值区，海南、广西为低值区。（2）海洋生态安全与海洋经济高质量发展耦合协调度从2009年的0.4555增长到2020年的0.5279，耦合协调类型区间为II至，与协调阶段仍有较大差距，省域间耦合协调水平逐渐均衡。空间上，沿海所有省份两系统耦合协调水平均处于拮抗或者磨合阶段，绝大多数省份耦合协调类型向好发展。（3）海洋生态安全系统和海洋经济高质量发展系统都存在自我增强机制及双向促进关系，并且自身及交互影响均逐步减弱，海洋经济高质量发展对自身影响的减弱程度相较于海洋生态安全更为明显。海洋生态安全与海洋经济高质量发展的整体水平较低，且地区间发展差异较大，二者的双向促进机制仅在短期内显著。参考文献：1耿步健,姬全生.习近平关于生态政治的重要论述及其实践J.江苏社会科学,2021,(1).2Chen 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