가로수의 이식방법에 따른 수목 활착 평가 - 재배방법별 팥배나무의 광화학적 반응 해석 - Evaluation of Street Tree Rootage by Transplanting Methods - Photochemical Response Analysis of Different Cultivation for Sorbus alnifolia -원문보기
본 연구는 가로 수목의 조기 활착으로 도로로부터 발생하는 탄소를 효과적으로 저감할 수 있는 방안을 모색하고자 컨테이너(용기) 수목의 이식 효율성을 검증하였다. 컨테이너에서 재배된 수목은 이식 활착성을 높이고, 부적기 이식 제한을 극복할 수 있어 도로와 같은 변형된 토양환경에 적합하다. 가로수로서 가치가 높은 팥배나무를 대상으로 컨테이너에서 재배된 수목과 노지에서 재배된 수목을 각기 멀칭 및 제초처리하여 수목의 건전도를 비교하였다. 연구의 방법으로서 엽록소 형광 반응 분석을 이용한 팥배나무의 식재 방법별 광화학 반응 해석을 통해 건전성 평가하였다. 팥배나무의 식재 방법은 노지 멀칭, 컨테이너 제초 및 컨테이너 멀칭 재배로 구분하여 재배하였다. 연구의 결과로서 노지 멀칭 팥배나무에서 최대 형광량(P)이 가장 낮았으며, O-J 전이 과정 중 형광량이 증가하며, 광계 II 전자전달 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 광계 II에서 광계 I까지의 전자전달 에너지 플럭스(RE1o/RC, RE1o/CS) 또한, 노지 멀칭 재배에서 20% 이상 감소하였다. 이와 같은 연구 결과는 도로와 같이 성토 및 절토로 인하여 수목 생장 여건이 불리한 상황에서 수목의 이식 후 조기 활착을 검증한 결과 컨테이너에서 재배된 수목이 노지에서 재배된 수목보다 활착이 빠르고, 수목 건전도가 높은 것으로 평가할 수 있다. 또한 식재 방법도 식재 후 제초에 의한 방법보다 멀칭 처리한 수목이 건전도가 높은 것으로 판단되었다. 도로와 같이 지속적으로 식재 후 관리가 어려운 여건에서는 주기적인 제초 처리보다는 이식 초기에 멀칭처리하는 것이 관리의 용이성 도모하며, 수목 건전도를 높일 수 있다.
본 연구는 가로 수목의 조기 활착으로 도로로부터 발생하는 탄소를 효과적으로 저감할 수 있는 방안을 모색하고자 컨테이너(용기) 수목의 이식 효율성을 검증하였다. 컨테이너에서 재배된 수목은 이식 활착성을 높이고, 부적기 이식 제한을 극복할 수 있어 도로와 같은 변형된 토양환경에 적합하다. 가로수로서 가치가 높은 팥배나무를 대상으로 컨테이너에서 재배된 수목과 노지에서 재배된 수목을 각기 멀칭 및 제초처리하여 수목의 건전도를 비교하였다. 연구의 방법으로서 엽록소 형광 반응 분석을 이용한 팥배나무의 식재 방법별 광화학 반응 해석을 통해 건전성 평가하였다. 팥배나무의 식재 방법은 노지 멀칭, 컨테이너 제초 및 컨테이너 멀칭 재배로 구분하여 재배하였다. 연구의 결과로서 노지 멀칭 팥배나무에서 최대 형광량(P)이 가장 낮았으며, O-J 전이 과정 중 형광량이 증가하며, 광계 II 전자전달 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 광계 II에서 광계 I까지의 전자전달 에너지 플럭스(RE1o/RC, RE1o/CS) 또한, 노지 멀칭 재배에서 20% 이상 감소하였다. 이와 같은 연구 결과는 도로와 같이 성토 및 절토로 인하여 수목 생장 여건이 불리한 상황에서 수목의 이식 후 조기 활착을 검증한 결과 컨테이너에서 재배된 수목이 노지에서 재배된 수목보다 활착이 빠르고, 수목 건전도가 높은 것으로 평가할 수 있다. 또한 식재 방법도 식재 후 제초에 의한 방법보다 멀칭 처리한 수목이 건전도가 높은 것으로 판단되었다. 도로와 같이 지속적으로 식재 후 관리가 어려운 여건에서는 주기적인 제초 처리보다는 이식 초기에 멀칭처리하는 것이 관리의 용이성 도모하며, 수목 건전도를 높일 수 있다.
Trees, cultivated in containers, are appropriate in soil deformation such as road sites with cutting and filling. This study tested the effectiveness of trees produced in containers for early rootage in street tree transplantation. For the study, Korean Mountain Ashes(Sorbus alnifolia) were used for...
Trees, cultivated in containers, are appropriate in soil deformation such as road sites with cutting and filling. This study tested the effectiveness of trees produced in containers for early rootage in street tree transplantation. For the study, Korean Mountain Ashes(Sorbus alnifolia) were used for experimental groups. The groups were categorized into three categories: trees cultivated in containers with mulching treatment(group A), trees cultivated outdoors with mulching treatment (group B), and trees cultivated in containers with weeding treatment(group C). Each group consisted of ten trees of the same size and transplanted to the experimental site. In order to compare each group's rootage, the study was carried out with the chlorophyll fluorescence method by the analysis of photochemical reaction. As a result of the study, group B had the lowest the maximum fluorescence amount(P). The amount of fluorescence increased by OJ transition of the process, and appeared to reduce the photosystem II electron transport efficiency. In photosystem II, electron transfer energy flux through photosystem I(RE1o/RC, RE1o/CS) was also reduced by more than 20% in group B. These results may imply that transplantation of container-cultivated trees with mulching treatment provides the most rapid rootage among the groups. The weeding treatment is also more effective than mulching treatment for rapid rootage of street trees.
Trees, cultivated in containers, are appropriate in soil deformation such as road sites with cutting and filling. This study tested the effectiveness of trees produced in containers for early rootage in street tree transplantation. For the study, Korean Mountain Ashes(Sorbus alnifolia) were used for experimental groups. The groups were categorized into three categories: trees cultivated in containers with mulching treatment(group A), trees cultivated outdoors with mulching treatment (group B), and trees cultivated in containers with weeding treatment(group C). Each group consisted of ten trees of the same size and transplanted to the experimental site. In order to compare each group's rootage, the study was carried out with the chlorophyll fluorescence method by the analysis of photochemical reaction. As a result of the study, group B had the lowest the maximum fluorescence amount(P). The amount of fluorescence increased by OJ transition of the process, and appeared to reduce the photosystem II electron transport efficiency. In photosystem II, electron transfer energy flux through photosystem I(RE1o/RC, RE1o/CS) was also reduced by more than 20% in group B. These results may imply that transplantation of container-cultivated trees with mulching treatment provides the most rapid rootage among the groups. The weeding treatment is also more effective than mulching treatment for rapid rootage of street trees.
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문제 정의
본 연구는 가로 수목이 조기 활착으로 도로로부터 발생하는 탄소를 효과적으로 저감할 수 있는 방안을 모색하고자 컨테이너(용기) 수목의 이식의 효율성을 검증하였다. 컨테이너에서 재배된 수목은 이식 활착성을 높이고, 부적기 이식 제한을 극복할 수 있어 도로와 같은 변형된 토양환경에 적합하다.
본 연구는 가로 수목이 조기 활착하여 도로로부터 발생하는 탄소를 효과적으로 저감할 수 있는 방안을 모색하고자 컨테이너(용기) 수목의 이식의 효율성을 검증하는데 목적이 있다. 컨테이너 수목 재배 기술은 근권(根圈)을 컨테이너로 제한하여 근량(根量)을 높여 이식 활착성을 높이고, 부적기 이식 제한을 극복하여 조경공사를 할 수 있도록 수목을 생산하는 방법이다 (Lee and Kim, 1992).
연구의 방법으로서 엽록소 형광 반응 분석을 이용한 팥배나무의 식재 방법별 광화학 반응 해석 및 건전성 평가를 위해 수행되었다.
제안 방법
컨테이너에서 재배된 수목은 이식 활착성을 높이고, 부적기 이식 제한을 극복할 수 있어 도로와 같은 변형된 토양환경에 적합하다. 가로 수로서 가치가 높은 팥배나무를 대상으로 컨테이너에서 재배 된 수목과 노지에서 재배된 수목을 각기 멀칭 및 제초처리하여 수목의 건전도를 비교하였다. 연구의 방법으로서 엽록소 형광 반응 분석을 이용한 팥배나무의 식재 방법별 광화학 반응 해석 및 건전성 평가를 위해 수행되었다.
광화학 반응 분석은 OJIP 분석과 동일한 잎을 대상으로 Photochemical Reflectance Index(PRI) 및 SPAD를 측정하였다. Flantpen(FRI 200, PSⅠ)을 이용하여 측정 후의 방법에 의해 분석하였고, 엽색도(Chlorophyll meter)는SPAD 502(MINOLTA)를 이용해 측정하였다.
, 2013). 따라서 본 연구는 연구대상 실험수목을 대상으로 1초 이내의 짧은 시간동안 측정 된 엽록소 형광반응을 이용하여, PSⅡ 및 PSⅠ의 양자수득률 및 전자전달 효율을 분석하여 광화학적 생리지표 분석을 통한 이식 수목의 건전도를 평가하였다.
멀칭 처리는 깊이 10cm의 수목 반경 60cm로 유기물 부엽토를 포설하였으며, 제초 처리는 식재 후 1개월 간격으로 수목 수변의 잡초를 제거하였다.
여름철 강우 지속기간 중 두 시기에 걸쳐(7월 22일, 8월 13일) 엽록소 형광반응(OJIP) 분석을 측정하였으며, 7월 22일의 O-J 및 J-I 전이는 컨테이너 멀칭 처리구에서 가장 높았고, 컨테이너 제초 처리구와 노지 멀칭 처리구 순으로 낮아졌다(Figure 1a 참조). 반면, 최대 형광량(P)은 컨테이너 제초 처리구에서 가장 높게 나타났다.
연구의 방법으로서 컨테이너에서 재배된 수목과 노지에서 재배된 동일수종을 이식방법에 따라 수목의 건전도를 평가하였다. 수목의 이식 후 건전도를 평가하는 방법으로 광합성 효율을 분석하기 위해 비파괴적 분석방법인 엽록소 형광분석(Calatayud et al.
7년생으로 컨테이너에서 2년간 재배된 3m 내외의 수고와 근원직경 5cm 내외의 팥배 나무 20그루와 동일한 생산지의 노지에서 재배된 동일 규격의 팥배 10그루를 구입하여 2014년 4월 13일에 경기도 소재 대학 부속농장에 동일한 토양조건에서 이식하고, 3그룹으로 나누어서 처리구를 만들었다. 처리구는 컨테이너재배 제초처리구 팥 배나무 10주, 노지재배 멀칭처리구 팥배나무 10주, 컨테이너재 배 멀칭처리구 팥배나무 10주로 구분하여 재배하였다.
연구의 방법으로서 엽록소 형광 반응 분석을 이용한 팥배나무의 식재 방법별 광화학 반응 해석 및 건전성 평가를 위해 수행되었다. 팥배나무의 식재 방법은 노지 멀칭, 컨테이너 제초 및 컨테이너 멀칭 재배로 구분하여 재배하였다. 식재 방법별 엽록소 형광 반응(OJIP)를 분석한 결과, 노지 멀칭 팥배나무에서 최대 형광량(P)이 가장 낮았으며, O-J 전이 과정 중 형광량이 증가하며, 광계 II 전자전달 효율이 감소하는 것으로 나타났다.
대상 데이터
이러 한 장·단점을 활용 및 극복할 수 있도록 컨테이너에서 재배된 팥배나무를 연구의 재료로 선정하였다. 7년생으로 컨테이너에서 2년간 재배된 3m 내외의 수고와 근원직경 5cm 내외의 팥배 나무 20그루와 동일한 생산지의 노지에서 재배된 동일 규격의 팥배 10그루를 구입하여 2014년 4월 13일에 경기도 소재 대학 부속농장에 동일한 토양조건에서 이식하고, 3그룹으로 나누어서 처리구를 만들었다. 처리구는 컨테이너재배 제초처리구 팥 배나무 10주, 노지재배 멀칭처리구 팥배나무 10주, 컨테이너재 배 멀칭처리구 팥배나무 10주로 구분하여 재배하였다.
본 연구에서는 가로수로서 우수한 기능을 가지고 있는 팥배 나무를 연구의 재료로 선정하였다. 팥배나무(Sorbus alnifolia) 는 우리나라 전역 산지에서 자생하는 관상가치가 높은 낙엽활 엽교목으로서 군집성 및 내음성이 강하고, 내한성에도 강하여 건조한 척박지에서 잘 자란다(Lee et al.
이러 한 장·단점을 활용 및 극복할 수 있도록 컨테이너에서 재배된 팥배나무를 연구의 재료로 선정하였다.
데이터처리
Flantpen(FRI 200, PSⅠ)을 이용하여 측정 후의 방법에 의해 분석하였고, 엽색도(Chlorophyll meter)는SPAD 502(MINOLTA)를 이용해 측정하였다. 통계분석 통계분석은 SAS 프로그램 (9.02 version)을 이용해 t-test 및 ANOVA 분석을 하였다.
이론/모형
광화학 반응 분석은 OJIP 분석과 동일한 잎을 대상으로 Photochemical Reflectance Index(PRI) 및 SPAD를 측정하였다. Flantpen(FRI 200, PSⅠ)을 이용하여 측정 후의 방법에 의해 분석하였고, 엽색도(Chlorophyll meter)는SPAD 502(MINOLTA)를 이용해 측정하였다. 통계분석 통계분석은 SAS 프로그램 (9.
엽록소 형광반응(OJIP) 분석은 Leaf Clip을 이용하여 30분 간 암처리 후 Fluorepen(FP 100, PSⅠ)을 이용하여 각각 9 반복 측정하였으며, 측정된 데이터는 Stirbet and Govindjee (2011) 의 방법에 의해 분석하였다(Table 1 참조).
성능/효과
식물의 건전성을 나타내는 PI ABS는 광계Ⅱ내에 흡수된 광자의 전자수용체 환원 정도를 알 수 있고 PI TOTAL ABS는 PSⅠ의 최종 전자수용체의 환원정도를 나타내는 지표(Stirbet and Govindjee, 2011)로서 모든 처리구에서 8월 13일 감소 경향을 보였다(Table 3 참조). 8월 13일 식물의 건전성 평가 결과, 노지 멀칭 처리구에서 가장 크게 감소했고, PI ABS, PI TOTAL ABS 및 DF TOTAL ABS 각각 1.56, 0.86, －0.13으로 나타났다. 이는 계속된 강우에 수분 스트레스를 받아 식물의 에너지 효율이 크게 감소한 것으로 생각되었다.
3333px;">-)는 비교적 원활히 유지되었으나, PSⅠ전자수용체까지의 전자전달 시 효율이 감소하여 RE1o/RC, RE1o/CS 가 감소한 결과를 보였다. JIP-test 결과, 모든 처리구에서 광합성 과정 중 전자 전달로 인한 환원된 광계Ⅱ 반응중심(RC/ABS) 의 감소로 인한 광합성 효율 감소로 나타났다. 따라서 처리구의 식물 모두 지속된 강우에 의한 식물의 광합성 능력이 감소하며, 과습에 의한 피해가 예상되었다.
식재 방법별 엽록소 형광 반응(OJIP)를 분석한 결과, 노지 멀칭 팥배나무에서 최대 형광량(P)이 가장 낮았으며, O-J 전이 과정 중 형광량이 증가하며, 광계 II 전자전달 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 광계 II에서 광계 I까지의 전자전달 에너지 플럭스(RE1o/RC, RE1o/CS) 또한, 노지 멀칭 재배에 서 20% 이상 감소하였다.
광계Ⅰ 전자수용체까지의 전자전달 Energy flux 또한 컨테이너 제초 처리구에서 가장 높았다. 8월 13일 광화학 Energy flux 또한 컨테이너 제초 처리구에서 가장 높았고, 노지 멀칭 처리구에서 가장 낮았다(Figure 2c, d 참조).
광계Ⅱ에서의 전자전달Energy flux(QA→QA-)는 비교적 원활히 유지되었으나, PSⅠ전자수용체까지의 전자전달 시 효율이 감소하여 RE1o/RC, RE1o/CS 가 감소한 결과를 보였다.
Cross section(CS)은 최대 형광량을 기반으로 한 단면당 Energy flux를 의미하며, 총 광화학 에너지 플럭스를 나타내는 지표이다. 노지 멀칭 처리구는 컨테이너 제초 처리구와 비슷한 경향을 보였으나, 활성화된 RC(RC/ABS)가 크게 감소하며, 열에 의한 에너지 방출량 즉, DIo/RC와 DIo/CS가 각각 28.8%, 18.5% 증가해 결국 광자의 광화학 반응을 통한 PSⅠ전자수용체까지의 전자전달 효율인 RE1o/RC, RE1o/CS 가 20% 이상 크게 감소했다. 본 연구의 노지 멀칭 처리구의 RC/ABS가 낮은 것은 비활성화된 RC가 더 크다는 것을 의미하는 것으로 Zushi et al.
, 2004; Stribet and Govindjee, 2011). 따라서 본 연구의 노지 제초 처리구의 팥배나무가 스트레스로 인한 O-J 전이 과정 중 형광량 증가가 일어났다고 생각되었다. 또한, 여름철 강우 지속기간 중 식재 처리별 7월 22일 대비 8월 13일의 엽록소 형광반응(OJIP) 비교 분석 결과, 모든 처리구의 각 전이(O-J-I-P) 단계에서 감소했다.
JIP-test 결과, 모든 처리구에서 광합성 과정 중 전자 전달로 인한 환원된 광계Ⅱ 반응중심(RC/ABS) 의 감소로 인한 광합성 효율 감소로 나타났다. 따라서 처리구의 식물 모두 지속된 강우에 의한 식물의 광합성 능력이 감소하며, 과습에 의한 피해가 예상되었다.
3)를 보였다(Figure 3 참조). 따라서, 컨테이너 재배 시 식물의 건전성 및 광이용 효율이 더 높아 생육에 유리할 것으로 생각되었다.
이와 같은 연구 결과는 도로와 같이 성토 및 절토로 인하여 수목 생장 여건이 불리한 상황에서 수목의 이식 후 조기 활착 을 유도하기 위하여 컨테이너에서 재배된 수목이 노지에서 재배된 수목보다 활착이 빠르고 수목 건전도가 높은 것으로 평가 할 수 있다. 또한 식재 방법도 식재 후 제초에 의한 방법보다 멀칭 처리한 수목이 건전도가 높은 것으로 판단되었다. 도로와 같이 지속적으로 식재 후 관리가 어려운 여건에서는 주기적인 제초 처리보다는 이식 초기에 멀칭 처리함이 관리의 용이성을 도모하며, 수목 건전도를 높일 수 있다.
팥배나무의 식재 방법은 노지 멀칭, 컨테이너 제초 및 컨테이너 멀칭 재배로 구분하여 재배하였다. 식재 방법별 엽록소 형광 반응(OJIP)를 분석한 결과, 노지 멀칭 팥배나무에서 최대 형광량(P)이 가장 낮았으며, O-J 전이 과정 중 형광량이 증가하며, 광계 II 전자전달 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 광계 II에서 광계 I까지의 전자전달 에너지 플럭스(RE1o/RC, RE1o/CS) 또한, 노지 멀칭 재배에 서 20% 이상 감소하였다.
안성 지역 기상자료 분석을 통한 재배환경조건 변화를 모니터링한 결과, 2014년 7월과 8월의 누적강수량은 557mm로 고온, 장마철에 강수량이 집중되었으며, 광화학 분석 측정 당시의 식재 처리별 토양 용적 수분함량은 노지 멀칭 처리구에서 29.1% 로 가장 높았고, 컨테이너 제초 처리구와 컨테이너 멀칭 처리 구에서 각각 18.5%와 19.5%로 측정되었다.
(2012)의 결과와 같이 비활성화된 RC가 증가할 때 DIo/RC 또한 증가한다고 보고되었다. 컨테이너 멀칭 처리구 또한 다른 처리구와 비슷한 경향을 보였으며, 광자의 광화학 반응을 통한 PSⅡ RC의 전자전달 효율(ET2o/RC, ET2o/CS)에서 증가경향을 보였다. 광계Ⅱ에서의 전자전달Energy flux(QA→QA
8월 13일 광화학 Energy flux 또한 컨테이너 제초 처리구에서 가장 높았고, 노지 멀칭 처리구에서 가장 낮았다(Figure 2c, d 참조). 컨테이너 제초 처리구는 활성화된 반응중심(RC/ABS)의 감소와 관련해 반응 중 심당 흡수하는 광자(ABS/RC)가 증가했고, 열에 의한 방출량(DIo/RC, DIo/CS) 증가로 인한 에너지 손실 등으로 인해 결국 광자의 광화학 반응을 통한 PSⅡ RC의 전자전달 효율(ET2o/ RC) 및 PSⅠ전자수용체까지의 전자전달 효율(RE1o/RC, RE1o/ CS)이 감소했다. Cross section(CS)은 최대 형광량을 기반으로 한 단면당 Energy flux를 의미하며, 총 광화학 에너지 플럭스를 나타내는 지표이다.
7월 22일의 광화학 Energy flux는 컨테이너 제초 처리구에서 가장 높았고, 노지 멀칭 처리구에서 가장 낮았다(Figure 2ab 참조). 특히, 광계Ⅱ 반응중심당(RC) 열에 의한 에너지 손실 (DIo/RC)의 경우 컨테이너 멀칭 처리구가 가장 높았고, 컨테이너 제초 처리구에서 낮은 것으로 나타나 광화학 반응 효율이 높은 것으로 확인되었다.
후속연구
본 연구의 한계점은 수목의 건전도를 엽록소형광분석을 통한 단일 검증을 실시하여 수목의 활착 및 건전도의 종합적 고찰에 의한 평가가 이루어지지 못하였다. 향후의 연구는 수목활 력도 측정, 탄소저장량 측정 등의 수목의 건전도를 평가하여 이식 후 활착 및 건전도에 대한 종합적 연구가 필요하다.
본 연구의 한계점은 수목의 건전도를 엽록소형광분석을 통한 단일 검증을 실시하여 수목의 활착 및 건전도의 종합적 고찰에 의한 평가가 이루어지지 못하였다. 향후의 연구는 수목활 력도 측정, 탄소저장량 측정 등의 수목의 건전도를 평가하여 이식 후 활착 및 건전도에 대한 종합적 연구가 필요하다.·
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산업의 발달로 인해 어떤 문제를 일으키고 있는가?
산업의 발달 등으로 인해 대기 중에 이산화탄소, 메탄, 오존 등이 증가하게 되었으며, 지표면의 온도를 상승시키는 온실효과 등 다양한 문제점을 일으키고 있다. 이는 전 세계적으로 지구 온난화의 영향으로 기상이변이 속출하고 있으며, 지난 100년간 우리나라의 평균기온은 1.
컨테이너 수목 재배 기술은 무엇인가?
본 연구는 가로 수목이 조기 활착하여 도로로부터 발생하는 탄소를 효과적으로 저감할 수 있는 방안을 모색하고자 컨테이너(용기) 수목의 이식의 효율성을 검증하는데 목적이 있다. 컨테이너 수목 재배 기술은 근권(根圈)을 컨테이너로 제한하여 근량(根量)을 높여 이식 활착성을 높이고, 부적기 이식 제한을 극복하여 조경공사를 할 수 있도록 수목을 생산하는 방법이다 (Lee and Kim, 1992). 또한 균일품질의 수목을 집약적으로 공급될 필요가 있는 도로의 가로수 특성상 컨테이너 방식에 의한 조경수 생산은 이식의 성공률을 높이고, 대량의 균일품질의 수목을 공급할 수 있다는 점에서 널리 활용되고 있다(Kim and Kim, 2001).
도로에서 발생되는 이산화탄소의 저감할 수 있는 방법은 무엇인가?
도로를 통행하는 자동차에서 배출되는 이산화탄소의 저감은 환경오염을 줄이고, 광의적으로는 기후변화 대처에 기여한다. 도로에서 발생되는 이산화탄소를 저감할 수 있는 방법은 도로노선의 횡단 및 종단 구배를 조정하여 과도한 엔진출력으로 인한 이산화탄소 등 배기가스를 줄이는 물리적 방법과 수목을 식재하여 배출된 이산화탄소를 흡수하여 이를 저감할 수 있는 생물학적 방법이 있다.
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