葡萄均衡营养肥对鲜食葡萄品质的影响

Effect of Grape Balanced Nutrition Fertilizer on Quality of Table Grape

于海森 Haisen YU , 石琳 Lin SHI , 柯忻 Xin KE , 董继先 Jixian DONG , 王宇 Yu WANG , 刘玉萍 Yuping LIU , 郭志刚 Zhigang GUO , 高鹏钊 Pengzhao GAO , 李冬莲 Donglian LI

1 中国长城葡萄酒有限公司/农业农村部酿酒葡萄加工重点实验室河北张家口 075400 China Great Wall Wine Co., Ltd./Key Laboratory of Wine Grape Processing, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhangjiakou, Hebei 075400, China 2 怀来县葡萄酒局河北张家口 075400 Huailai County Wine Bureau, Zhangjiakou, Hebei 075400, China 3 北京水木沃土生物科技有限公司北京 100000 Beijing Shuimu WoTu Biotechnology Co., Ltd., Beijing 100000, China 4 浙江清华长三角研究院浙江嘉兴 314006 Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua, Jiaxing, Zhejiang 314006, China

Author notes:

Correspondence to: 郭志刚(1958—)，男，博士，主要研究方向为植物营养学；guozhig@mail.tsinghua.edu.cn

{ label (or @symbol) needed for fn[@id='fn1'] } 于海森、石琳、柯忻对本文的贡献率相同，并列为第一作者

摘要：

为了实施精准施肥，减少氮、磷、钾肥的施用量，提高葡萄树对养分的吸收利用率以及葡萄的品质和产量，以“金手指”和“龙眼”2个葡萄品种为试验对象进行了施肥对比试验，以探讨葡萄均衡营养肥的施用效果。试验结果表明：葡萄均衡营养肥在大幅降低氮、磷、钾肥施用量的情况下，可不同程度地提高葡萄的单果质量、果穗质量和产量，葡萄的可溶性固形物、可溶性总糖、有机酸、VC、总酚、黄酮、氨基酸等含量也有不同程度的提高。葡萄均衡营养肥不仅达到了减肥增效的目的，而且可以大幅改善葡萄品质。

关键词：

鲜食葡萄; 均衡营养肥; 减氮减磷; 减肥增效; 品质;

Abstract：

In order to implement precise fertilization, reduce application amount of nitrogen, phosphorus, potassium, and increase the nutrient absorption and utilization rate of grapevines as well as the quality and yield of grape, two grape varieties, "Golden Finger" and "Longyan", are used as test subjects, a comparative experiment is carried out to explore the effect of grape balanced nutrition fertilizer. The experimental results show that the single fruit weight, panicle weight and yield of grape can be improved to varying degrees under the condition of greatly reducing the application amount of nitrogen, phosphorus and potassium. The contents of soluble solids, soluble total sugars, organic acids, VC, total phenols, flavonoids, amino acids, etc. of grape fruits also increase to varying degrees. Grape balanced nutrition fertilizer not only achieves the effect of reducing fertilizer and increasing efficiency, but also can greatly improve grape quality.

Keyword：

table grape; balanced nutrition fertilizer; reducing nitrogen and phosphorus; reducing fertilizer and increasing efficiency; quality;

葡萄被誉为“世界水果明珠”，是世界上栽培最普遍的水果之一。我国是盛产葡萄和出口葡萄的大国，种植面积和产量均居世界前列。葡萄在我国果树种植中具有不可替代的地位，与香蕉、柑橘、苹果、梨、桃并称为六大水果^[1]。据原国家农业部统计，截止至2015年底，中国葡萄栽培面积达799 000 hm²，产量13 669 kt。我国所栽培的葡萄主要以鲜食葡萄为主，鲜食葡萄占我国葡萄总产量的80%以上，是世界上最大的鲜食葡萄生产国^[2]。

怀来县隶属河北省，东邻北京，独特的区域性小气候和多样性的地形地貌以及多类型的沙质土壤十分适宜葡萄的生长。怀来县有上千年的葡萄种植历史，所产“白牛奶”、“龙眼”葡萄闻名遐迩，暖泉的“龙眼”葡萄为历代宫廷贡品和国宴佳品。目前，全县葡萄种植面积达25.1万亩(1亩＝667 m²，下同)，除鲜食葡萄之外，还拥有长城桑干、中法、容辰、紫晶、贵族等37家葡萄酒加工企业，葡萄酒年产销量达70 kt，葡萄产业已成为怀来县的支柱产业。

近年来，随着部分葡萄园的老化，生产者为了提高单产，比较注重施肥，但重化肥轻有机肥、重氮轻磷少钾现象普遍，因不注重均衡施肥而导致葡萄产量下降、品质变差；此外，连年促产种植、过量使用化肥和农药，造成土壤环境不断恶化。经对全县56个不同地点的土样进行检测，土壤有机质质量分数最低仅为0.25%，大部分地块在1.00%以下，说明土壤有机质严重不足；pH最低为8.10，个别地块达到了9.15，说明土壤碱化和盐渍化现象严重，这将影响肥料的吸收利用^[3]，从而影响葡萄的品质和产量。

为了减少施肥量(减氮减磷)，做到科学精准施肥、改良土壤酸碱度、改善土壤理化性质、提高葡萄根系对养分的吸收利用率、提升葡萄品质和产量，对鲜食葡萄进行了肥料对比试验，以期筛选出适合怀来县葡萄栽培的肥料配方。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验1在怀来海科生态农业专业合作社的大棚内进行，供试品种为“金手指”，树龄2年，试验田和对照田面积各为0.5亩；试验2在长城桑干葡萄酒庄的露天种植园进行，供试品种为“龙眼”，树龄30年，试验田和对照田面积各为8.0亩。

供试的葡萄均衡营养肥由浙江清华长三角研究院现代农业工程技术研究所设计研制，由北京水木沃土生物科技有限公司配制并提供。供试的尿素和磷酸二铵均为市面上销售的肥料。

1.2 试验设计

葡萄均衡营养肥是根据葡萄一年生长发育对氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁等营养元素的需求量以及不同土壤理化性质、气候环境等参数而综合设计的葡萄专用配方肥(N-P₂O₅-K₂O＝8.8-2.9-18.9)，其具有用量少、养分吸收率高、营养均衡全面的特点，能很好地维持葡萄营养生长与生殖生长的平衡。试验设定葡萄均衡营养肥的施用量为600.0 kg/hm²，其N、P₂O₅、K₂O施用总量为183.6 kg/hm²，试验1和试验2的葡萄均衡营养肥处理均以此量施用。试验1的对照区(CK1)施用腐熟鸡牛粪30 t/hm²、尿素450.0 kg/hm²、磷酸二铵900.0 kg/hm²，因鸡牛粪中w(N)、w(P₂O₅)和w(K₂O)分别约为1.0%、0.8%和0.5%，假定其中的30%可以释放出来，则CK1所施用的N、P₂O₅、K₂O总量约为1 140.0 kg/hm²。试验2的对照区(CK2)施用牛羊粪发酵物75 t/hm²，因牛羊粪中w(N)、w(P₂O₅)和w(K₂O)分别约为0.6%、0.4%和0.3%，假设其释放率约为30%，则CK2所施用的N、P₂O₅、K₂O总量约为292.5 kg/hm²。

葡萄均衡营养肥在葡萄萌芽期施用，施用量300.0 kg/hm²，其施用方式为在距离葡萄树0.5~1.0 m处拉深约为20 cm的浅沟，将葡萄均衡营养肥均匀地撒施在沟内并覆土掩盖，之后浇水；在果实快速肥大期追施葡萄均衡营养肥300.0 kg/hm²，施用方式相同。对照区按照葡萄园以往常规施肥方法进行施肥。葡萄蔓的修剪是在果穗上端留10~12片叶摘心，之后不留侧枝，其余栽培管理措施与常规管理相同。

1.3 样品采集和预处理

1.3.1 土壤样品采集

施肥前和采收葡萄之后(10月上旬)分别取试验地块深30~50 cm处的土样进行土壤养分检测分析，每个处理取3份土样，为施肥效果提供科学依据。取样时应避开施肥沟和根系，以免对检测分析结果产生影响。土样取回后自然风干，挑出根系、石子等杂物，然后磨碎样品过筛，标记后分开存放。

土壤养分采用JN-QYF型全项目土壤肥料养分检测仪测定，各项指标测定方法均采用该仪器配套的快速检测方法包。

1.3.2 果实样品采集

用于品质测定分析的葡萄果实样品在9月上旬采摘，在试验区域内随机选择10棵葡萄树，每棵葡萄树取1个果穗，装袋标记后带回实验室测定基本品质指标。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 生长期考察植株性状

施肥后1个月，在各处理区、对照区随机选3个点，每个点选定1株大小相近的植株，考测叶色、叶大小、叶厚、果穗数、果穗长、小果数等。

1.4.2 成熟期考察果实性状

在各处理区、对照区随机选3个点，每个点剪摘1个果穗，考测果穗长和宽、果穗质量、松紧度、果粒直径和横径、单果质量、无效果(青小果)、病果粒、含糖量、亩产，检测果汁糖度、酸度等。

1.4.3 果实品质指标

在成熟期采果，采摘的果实去杂、清洗，选取成熟度一致、大小均一、外表无差别的果实置于冰箱中在4 ℃下保存，用于后续试验。VC含量测定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，有机酸含量测定采用酸碱中和滴定法，氨基酸含量测定采用茚三酮法，黄酮含量测定采用三氯化铝法，可溶性总糖含量测定采用蒽酮比色法，可溶性固形物含量采用LB32T型手持糖度计测定，总酚含量测定采用Folin-酚法，儿茶素含量测定采用液相色谱法，具体试验方法参考《植物生理学实验指导》^[4]和《植物生理生化分析方法》^[5]。

1.5 数据分析处理

采用Excel 2007进行数据处理，采用SPSS统计分析软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 葡萄均衡营养肥对葡萄果实发育的影响

经现场观察发现：施用葡萄均衡营养肥的不同品种的葡萄树叶色浓绿，叶片肥厚，叶面油腻有韧度，葡萄藤蔓较粗壮，果穗大小适中，果粒饱满，果穗紧凑，果粉较厚，果粒大小均一；对照施肥处理的葡萄树叶片稍薄，叶质较脆，果穗和果粒稍小，果穗较松，果粉较薄，果粒大小不均匀。

如表 1所示，施用葡萄均衡营养肥的“金手指”葡萄的果穗紧实，转色均匀，小果少，不掉果，果肉胶质感强，有香气，可溶性固形物含量较高，果穗和果粒较大，果粒质量显著重于CK1处理。经测定，试验1的实际产量为700 kg/亩，较CK1处理的600 kg/亩增产16.7%。

表 1

葡萄均衡营养肥对“金手指”葡萄果实发育的影响

处理	果穗			果粒
处理	小果/(个·穗^-1)	外观	紧实度	纵径/cm	横径/cm	单果质量/g	w(可溶性固形物)/%	口感
CK1	17.3	果穗松散，易掉果	较松散	25.40±2.8 b	17.53±1.6 a	4.83±1.1 b	13.5	果肉较软，易出汁，酸度高
试验1	4.3	果穗紧实，转色均匀，果粒大小均一，不掉果	紧实	27.96±0.8 a	18.48±0.7 a	5.68±0.4 a	16.0	果肉胶质感强，甜感高，有香气
注：p＜0.05，下同

如表 2所示，施用葡萄均衡营养肥的“龙眼”葡萄的果穗紧实，转色均匀，小果少，果肉胶质感强，特色香味较浓，其果粒大小和可溶性固形物含量与CK2处理相比没有显著性差异，但是其果穗较大。经测定，试验2的实际产量为1 157 kg/亩，与CK2处理的1 034 kg/亩相比增产11.9%。

表 2

葡萄均衡营养肥对“龙眼”葡萄果实发育的影响

处理	果穗			果粒
处理	小果/(个·穗^-1)	外观	松紧度	纵径/cm	横径/cm	单果质量/g	w(可溶性固形物)/%	口感
CK2	10.2	转色较均匀，易掉果	较紧实	22.40±1.3 a	21.24±1.4 a	6.42±1.2 a	15.08±2.4 a	酸性较强，香味淡
试验2	3.4	转色均匀，果粒大小均一	紧实	22.48±0.8 a	22.22±1.1 a	6.76±0.8 a	14.60±2.1 a	果肉胶质感强，香味浓

2.2 葡萄均衡营养肥对鲜食葡萄品质的影响

从表 3可以看出：施用葡萄均衡营养肥的“金手指”葡萄果实中的可溶性固形物、可溶性总糖和有机酸含量均显著高于CK1处理；施用葡萄均衡营养肥的葡萄果实中的干物质和VC含量虽然高于CK1处理，但没有达到显著性差异；二种施肥处理的葡萄果实中的黄酮和氨基酸含量没有显著性差异。

表 3

不同施肥处理对“金手指”葡萄果实品质指标的影响

处理	w(可溶性固形物)/%	w(干物质)/%	100 g果肉中VC质量/mg	w(有机酸)/%	可溶性总糖/(mg·g^-1)	黄酮/(mg·g^-1)	w(氨基酸)/%
CK1	13.57±0.6 b	15.01±1.5 a	16.15±0.1 a	3.95±0.1 b	119.44±15.4 b	1.04±0.1 a	4.44±0.1 a
试验1	15.00±0.4 a	15.46±0.2 a	16.24±0.1 a	4.51±0.3 a	145.83±11.3 a	0.90±0.1 a	4.36±0.1 a

如表 4所示：“金手指”葡萄果实中的总儿茶素质量浓度相对较高，表明该品种的涩感较强；从2个施肥处理来看，葡萄果实中的总儿茶素质量浓度相差不大，但是CK1处理的葡萄果实中的表没食子儿茶素(EGC)的质量浓度较高，由于EGC的阈值较小，所以CK1处理的葡萄果实涩感较强；虽然CK1处理的葡萄果实中没有检测到儿茶素(C)，但因C的阈值较高，所以对苦涩感的影响较小；2个施肥处理的葡萄果实中，其余种类的儿茶素质量浓度没有显著差异；由于施用葡萄均衡营养肥的葡萄果实中可溶性固形物、可溶性总糖和有机酸含量均显著高于CK1处理，所以其葡萄果实的口感较CK1处理有较大改善。

表 4

不同施肥处理对“金手指”葡萄果实儿茶素质量浓度的影响 μg/mL

处理	总儿茶素	没食子儿茶素	表没食子儿茶素	儿茶素	表没食子儿茶素没食子酸酯	没食子儿茶素没食子酸酯	表儿茶素没食子酸酯	儿茶素没食子酸酯
CK1	317.65	62.68	231.75	0.00	2.86	2.54	2.80	15.02
试验1	324.02	84.10	168.34	40.72	2.74	5.52	2.04	20.56

从表 5可以看出：施用葡萄均衡营养肥的“龙眼”葡萄果实中的有机酸、黄酮和氨基酸含量显著高于CK2处理；2个施肥处理的葡萄果实中可溶性固形物、VC和可溶性总糖含量差异不显著。

表 5

不同施肥处理对“龙眼”葡萄果实品质指标的影响

处理	w(可溶性固形物)/%	100 g果肉中VC质量/mg	w(有机酸)/%	可溶性总糖/(mg·g^-1)	黄酮/(mg·g^-1)	w(氨基酸)/%
CK2	14.67±0.3 a	14.78±0.2 a	4.69±0.3 b	137.05±13.4 a	6.84±0.1 b	3.96±0.01 b
试验2	14.27±0.3 a	14..80±0.4 a	8.19±0.3 a	137.78±11.9 a	7.84±0.2 a	5.16±0.02 a

不同施肥处理对“龙眼”葡萄果实儿茶素质量浓度的影响如表 6所示。检测结果表明：“龙眼”葡萄果实中的总儿茶素质量浓度较低，2个施肥处理的总儿茶素质量浓度无显著差异；除CK2处理的葡萄果实中C质量浓度略高于葡萄均衡营养肥处理之外，其余儿茶素的质量浓度无显著差异。

表 6

不同施肥处理对“龙眼”葡萄果实儿茶素质量浓度的影响 μg/mL

处理	总儿茶素	儿茶素	表儿茶素	表没食子儿茶素没食子酸酯	表儿茶素没食子酸酯	儿茶素没食子酸酯
CK2	14.47	9.44	2.80	0.60	0.63	1.00
试验2	14.66	6.53	3.74	1.20	1.82	1.37

2.3 葡萄均衡营养肥对土壤养分的影响

如表 7所示：在海科生态农业专业合作社大棚施肥以后，CK1和试验1处理的土壤pH均有下降趋势，可溶性盐浓度(EC值)显著升高，表明有剩余的营养物质在土壤中积累；施肥前后试验处理的土壤中N含量、K₂O含量和有效Mg²⁺含量没有显著性差异，P₂O₅含量有所下降，有效Ca²⁺含量和有机质含量显著下降，S⁶⁺含量显著增加；CK1处理的N、P₂O₅、K₂O使用量虽然很大，但并没有在土壤中显示出积累，表明过多的营养物质可能随浇水而发生流失；所施用的葡萄均衡营养肥虽然其中的N、P₂O₅、K₂O含量较低，但是基本可以满足“金手指”葡萄生长发育的需求，只需适量提高磷和钙的比例，其效果将会更好，试验结果为葡萄均衡营养肥的配方调整提供了理论参数。

表 7

海科生态农业专业合作社大棚施肥前后土壤养分分析结果

项目	pH	EC值/ (μS·cm^-1)	N/ (g·kg^-1)	P₂O₅/ (mg·kg^-1)	K₂O/ (mg·kg^-1)	有效Ca²⁺/ (g·kg^-1)	有效Mg²⁺/ (g·kg^-1)	S⁶⁺/ (mg·kg^-1)	有机质/ (g·kg^-1)
春季本底	8.51±0.1 a	153.17±8.9 c	0.83±0.1 a	78.43±9.9 a	143.03±6.0 a	1.91±0.1 a	0.88±0.2 a	33.96±1.6 b	21.58±1.0 a
CK1 (秋后)	8.06±0.1 c	299.1±0.1 a	0.78±0.1 a	44.31±3.8 c	137.53±18.1 a	0.59±0.1 c	0.49±0.1 b	46.24±6.1 a	6.82±0.4 c
试验1 (秋后)	8.25±0.1 b	190.67±27.7 b	0.85±0.1 a	58.21±4.0 b	167.97±28.9 a	1.00±0.2 b	0.75±0.1 a	58.39±6.4 a	9.96±0.7 b

如表 8所示：长城桑干葡萄酒庄的露天种植园施用葡萄均衡营养肥前后土壤的pH没有改变，EC值有所下降，表明所施营养物质被充分利用；施用葡萄均衡营养肥前后土壤中的N含量没有变化，P₂O₅含量有所下降，K₂O含量没有显著性差异，有效Ca²⁺含量、有效Mg²⁺含量和有机质含量显著下降，S⁶⁺含量显著增加。试验结果与在海科生态农业专业合作社大棚的试验结果基本一致，表明葡萄均衡营养肥应该适当提高磷和钙的比例。

表 8

长城桑干葡萄酒庄的露天种植园施肥前后土壤养分分析结果

项目	pH	EC值/ (μS·cm^-1)	N/ (g·kg^-1)	P₂O₅/ (mg·kg^-1)	K₂O/ (mg·kg^-1)	有效Ca²⁺/ (g·kg^-1)	有效Mg²⁺/ (g·kg^-1)	S⁶⁺/ (mg·kg^-1)	有机质/ (g·kg^-1)
春季本底	8.53±0.1 a	154.70±10.1 a	1.03±0.1 a	95.54±5.6 a	112.63±11.4 a	1.53±0.2 a	0.87±0.2 a	19.62±2.3 b	24.51±2.3 a
试验2 (秋后)	8.68±0.1 a	79.07±17.8 b	1.03±0.1 a	41.94±7.0 b	113.80±7.2 a	0.70±0.1 b	0.40±0.1 b	46.77±6.5 a	11.44±0.8 b

3 讨论与分析

果实品质是影响葡萄种植经济效益的重要因素，是葡萄学科永恒的研究课题。优质高效的栽培技术可以改善树体生长，提高果实品质；合理施肥是葡萄优质高产的营养保证，科学合理的施肥不仅能够改善葡萄的品质、提高产量，而且能提高果园的土壤肥力和经济效益^[6-7]。大量研究表明，科学施肥是葡萄树体正常生长及生产优质果实的基础，但是葡萄生长所需要的氮、磷、钾、钙、镁、硫等营养元素并不是独立发挥作用，而是通过各种元素的科学组合，综合调控葡萄的光合作用、物质转化与代谢，最终体现在果穗和果粒大小、果皮着色、各种营养成分含量、产量和品质等方面。

目前，我国葡萄栽培过程中的施肥存在很多问题，主要是重氮磷轻钾或只施用有机肥，没有根据葡萄对各种营养成分的需求进行科学精准施肥，因此，尽管施肥量很大、施肥种类多，但并没有实现既提高葡萄产量又改善葡萄品质的目的。在上述试验中，葡萄均衡营养肥的N、P₂O₅、K₂O施用总量为183.6 kg/hm²，CK1和CK2的N、P₂O₅、K₂O施用总量分别约为1 140.0 kg/hm²和292.5 kg/hm²。从试验结果可知，CK1的N和P₂O₅施用量大幅超过葡萄树的需求，而K₂O的施用量却严重不足，CK2虽然施用了大量的有机肥，但是其K₂O施用量同样不足，因此造成了N和P₂O₅过量而K₂O不足的不均衡。钾离子是多种酶类，特别是糖代谢途径中酶类的活化剂，钾肥可提高蔗糖合成酶(SS)与蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性，促进糖分积累，提高葡萄果实的糖含量和产量^[8]；在坐果期和着色初期若钾肥充足，还能提高葡萄果实的硬度和花青素含量^[9]，而钾肥不足会影响葡萄的产量和品质。葡萄均衡营养肥含有氮、磷、钾、钙、镁、硫、氯、铁等多种元素，从土壤分析结果来看，虽然磷和钙的用量稍显不足，但是可以从土壤中所贮存的磷和钙得到补充。从节肥情况来看，葡萄均衡营养肥与CK1相比，氮、磷、钾节约了83.9%，与CK2相比节约了37.2%，节肥效果非常明显。从葡萄品质来看，可溶性总糖是构成葡萄风味的主要成分^[10]，有机酸也是影响果实风味品质的重要因素之一，优质鲜食葡萄的浓郁风味主要由高糖、中酸构成^[11]，而果实中的维生素、氨基酸和黄酮类化合物的含量是体现果实营养价值的主要组成成分。葡萄均衡营养肥对于不同品种的葡萄均能不同程度地提高其可溶性固形物、可溶性总糖、有机酸、黄酮或氨基酸的含量，因此对改善葡萄的品质和风味起到了明显的作用。儿茶素是重要的多酚类物质^[12-13]，其对葡萄果实的色泽、收敛性、口感、风味以及抗氧化能力影响较大。从分析结果得知，“金手指”葡萄果实含有的儿茶素比“龙眼”葡萄果实多，因此其口感涩味更浓，而“龙眼”葡萄果实的酸味更浓。根据试验检测结果，施用葡萄均衡营养肥虽然对葡萄果实的儿茶素含量没有显著影响，但现场品尝的口感却更加香甜，这可能与可溶性糖以及其他未检测的萜烯类化合物的含量有关。

“民以食为天”、“病从口入”等金句是祖先留给我们的宝贵经验，只有食用健康的食品才能够实现人体健康。以上的研究结果表明，与目前的常规施肥相比，施用葡萄均衡营养肥可以大幅减少氮、磷、钾的施用量，不仅可以节约肥料成本和人工成本，而且可以生产出高产、高品质的葡萄产品。

4 结语

通过试验可得出如下结论：①施用葡萄均衡营养肥可以大幅减少氮、磷、钾的施用量，与对照的施肥方案相比，其N、P₂O₅、K₂O施用总量可减少37.2%~83.9%，且葡萄树长势旺盛、叶片肥厚、叶色浓绿、无缺肥现象；②施用葡萄均衡营养肥可不同程度地提高葡萄的单果质量、果穗质量及产量，增产幅度在11.9%~16.7%；③施用葡萄均衡营养肥的葡萄果穗紧实，转色均匀，小果少，果肉胶质感强，有香味，口感好；④施用葡萄均衡营养肥可以改善葡萄品质，不同程度地提高果实中的可溶性固形物、可溶性总糖、有机酸、黄酮或氨基酸的含量。

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