城市土地集約利用度與城市化水平協(xié)調(diào)發(fā)展研究

樓婧+龔健

摘要：以武漢城市圈為例，建立城市土地集約利用及城市化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用全局主成分分析法評(píng)價(jià)2005～2014年土地集約利用度與城市化水平，運(yùn)用系統(tǒng)相對(duì)狀態(tài)發(fā)展模型測(cè)算兩者之間的協(xié)調(diào)度，并對(duì)其進(jìn)行時(shí)空維度上的差異分析。協(xié)調(diào)度測(cè)算結(jié)果顯示，2008年以后圈內(nèi)各市多處于協(xié)調(diào)階段；從時(shí)間軸上看，武漢、黃石、孝感、潛江市的土地集約利用與城市化水平協(xié)調(diào)度總體趨于逐年增強(qiáng)，但在空間格局上各市呈現(xiàn)不規(guī)則變化態(tài)勢(shì)，不具有明顯的空間聚集特征。

關(guān)鍵詞：土地集約利用；城市化水平；協(xié)調(diào)度；武漢城市圈

中圖分類號(hào)：F299.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）21-4169-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.21.042

Research on the Coordination Coefficient of the Intensiveness of Urban Land Use and Urbanization——A Case of Wuhan Urban Agglomeration

LOU Jing，GONG Jian

（College of Public Administration， China University of Geosciences，Wuhan 430074，China）

Abstract： Taking Wuhan Urban Agglomeration as an example，set up evaluation systems of the urban land intensive use and urbanization level. The global principal component analysis（GPCA） and the model of systems relative state development degree has adopted. GPCA is used to evaluate urban land intensive use and urbanization level from 2005 to 2014. And the model of systems relative state development degree is used to measure the coordination degree between the two，finally analyze the change characteristics in the time and space dimensions. The results declare that the cities in Wuhan Urban Agglomeration whose most period after 2008 is in coordination stage. Looking from the time axis， the coordination coefficient of the intensiveness of urban land use and urbanization in Wuhan，Huangshi，Xiaogan，Qianjiang generally tends to increase year by year. However，its obvious that cities coordination coefficient trend an irregular change and is without obvious characteristics of spatial clusters.

Key words： land intensive use；urbanization level；coordination coefficient；Wuhan Urban Agglomeration

中國(guó)城市化發(fā)展迅速，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，土地供求矛盾日益緊張，對(duì)城市空間的內(nèi)涵式發(fā)展和集約化利用提出了更高的要求，合理有效地處理城市土地集約利用與城市化之間的關(guān)系是社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和迫切任務(wù)[1，2]。近年來(lái)，土地集約利用問(wèn)題受到了各界的廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者站在不同角度對(duì)土地集約利用問(wèn)題進(jìn)行分析，并取得了顯著成果。林堅(jiān)等[3]、洪增林等[4]對(duì)城市土地集約利用的理論及評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了研究；研究者對(duì)城市土地集約利用的基本問(wèn)題及研究進(jìn)展進(jìn)行了研討[5-7]，運(yùn)用遙感、模糊數(shù)學(xué)等手段對(duì)土地集約利用進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)[8-10]，對(duì)城市土地集約利用與城市化的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了實(shí)證研究[11，12]。

在建設(shè)新型城鎮(zhèn)化的背景下，應(yīng)當(dāng)正確處理城市化水平與土地集約利用兩者之間的關(guān)系，這不僅關(guān)系到中國(guó)土地集約利用與城市化問(wèn)題能否如期實(shí)現(xiàn)，而且關(guān)系到中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，但當(dāng)前的研究主要以城市或開(kāi)發(fā)區(qū)土地集約利用為中心展開(kāi)，而從系統(tǒng)角度對(duì)城市土地集約利用與城市化兩者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系及時(shí)空變化特征的深入研究較少，且多采用單一的橫向空間對(duì)比方法，而不是加入時(shí)間軸的立體綜合分析方法[12-15]。因此，本研究以武漢城市圈為例，采用時(shí)序全局主成分分析方法，研究圈內(nèi)城市土地集約利用與城市化水平的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r。

1 研究思路與研究方法

1.1 研究思路

首先，分別構(gòu)建城市土地集約利用與城市化水平的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用時(shí)序全局主成分分析分別計(jì)算2005～2014年武漢城市圈9個(gè)城市的土地集約利用度與城市化水平評(píng)價(jià)值，再引入系統(tǒng)相對(duì)狀態(tài)發(fā)展模型，對(duì)二者的協(xié)調(diào)度進(jìn)行測(cè)算，并從時(shí)間和空間維度進(jìn)行特征分析。圖1為城市土地集約利用和城市化水平協(xié)調(diào)度研究路線。endprint

1.2 研究方法

1.2.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 為科學(xué)合理地衡量城市土地集約利用度和城市化水平，需在科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性、全面性等原則的指導(dǎo)下構(gòu)建城市土地集約利用評(píng)價(jià)與城市化水平評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系[12]。本研究在廣泛查閱相關(guān)資料、分析總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等各方面篩選出對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建如表1、表2所示的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.2.2 城市土地集約利用度與城市化水平系數(shù)測(cè)算 利用SPSS 18.0軟件，采用時(shí)序全局主成分分析法，計(jì)算城市土地集約利用度系數(shù)與城市化水平系數(shù)。時(shí)序全局主成分分析法是在經(jīng)典的主成分分析法的基礎(chǔ)上加上時(shí)間序列，經(jīng)典主成分分析法研究的只是由樣本和樣本指標(biāo)所組成的截面數(shù)據(jù)，實(shí)際上隨著時(shí)間的推移，會(huì)產(chǎn)生大量以時(shí)間順序排列的截面數(shù)據(jù)表序列，且這些數(shù)據(jù)表具有完全相同的樣本點(diǎn)和同名的變量指標(biāo)，全局主成分分析法就是將這些不同時(shí)點(diǎn)的截面數(shù)據(jù)表整合成一個(gè)統(tǒng)一的按時(shí)間縱向展開(kāi)的全局?jǐn)?shù)據(jù)表，然后對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)表進(jìn)行經(jīng)典主成分分析的方法[16-18]。

全局主成分分析主要計(jì)算步驟[19]：

1）數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化：先將坐標(biāo)原點(diǎn)移到數(shù)據(jù)中心，并進(jìn)行壓縮變換以減小因量綱不同、自身變異或數(shù)值相差較大所產(chǎn)生的誤差。

x′ij=（xij-■j）/Sj，i=1，2，…，n；j=1，2，…，p （1）

其中，■j=■∑xij；sj2=■∑（xij-■j）2

2）計(jì)算X矩陣的協(xié)方差矩陣R。

3）求R的前m個(gè)特征值λ1≥λ2≥λ3≥…≥λm，對(duì)應(yīng)的特征向量u1，u2，…，um，它們標(biāo)準(zhǔn)正交。u1，u2，…，um稱為主軸。

4）由于X是中心化的，則第h主成分：

Fh=X′uk （2）

因此，得到因子模型X′=Ap×mF′m×n+Dp×pU。其中，A為因素載荷矩陣，若殘差Dp×pU的影響很小可忽略不計(jì)，則數(shù)學(xué)模型為X′=AP×mF′m×n，且式（2）滿足條件：

E（F）=0，Var（F）=Im （3）

E（U）=0；Cov（F，U）=0 （4）

1.2.3 協(xié)調(diào)度測(cè)算及其劃分——系統(tǒng)相對(duì)狀態(tài)發(fā)展模型 系統(tǒng)相對(duì)狀態(tài)發(fā)展模型最先是在衡量生態(tài)環(huán)境與城市化的相對(duì)狀況方面被廣泛應(yīng)用，后被一些專家學(xué)者引入城市土地集約利用與城市化協(xié)調(diào)度的測(cè)算中，本研究借助此模型來(lái)分析武漢城市圈的土地集約利用與城市化間的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r[11，12]，且協(xié)調(diào)度測(cè)算值越高，2個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)狀況越好，反之越差[20]。

R=exp[-（G-α×F）2/S] （5）

式中，G表示城市土地集約利用度，F(xiàn)表示城市化水平系數(shù)，S為G的方差，α指城市化對(duì)城市土地集約利用的回歸系數(shù)，R為協(xié)調(diào)度測(cè)算值。

在系統(tǒng)相對(duì)狀態(tài)的分析中，依據(jù)研究慣例[21，22]，式（5）中的α一般取0.80。表3是基于模糊隸屬度建立的協(xié)調(diào)系數(shù)劃分標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)區(qū)分城市協(xié)調(diào)發(fā)展階段[23]。

2 實(shí)證研究

2.1 研究區(qū)概況

武漢城市圈，又稱“1+8”城市圈，是指以武漢為中心，覆蓋周邊黃石、鄂州、孝感、黃岡、咸寧、仙桃、潛江、天門這8個(gè)城市所組成的城市群，地處湖北省東部，位于東經(jīng)112°30′-116°07′，北緯29°05′-31°51′。

2014年武漢城市圈土地面積約58 051.9 km2，占全省面積的31.2%；常住人口為3 087.1萬(wàn)，占全省比重為53.1%；生產(chǎn)總值為17 265億元，占全省的59.8%，城鎮(zhèn)化水平為59.9%。

由2014年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，面積不到湖北省1/3的武漢城市圈，集中了全省一半以上的人口、近六成的GDP總量，是中國(guó)中部地區(qū)最大的經(jīng)濟(jì)聯(lián)合體，也是中部崛起的重要戰(zhàn)略支點(diǎn)，同時(shí)還被評(píng)為“全國(guó)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)”。本研究以武漢城市圈為例，具有較好的典型性。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2005～2014年的《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》、武漢城市圈各縣市的統(tǒng)計(jì)年鑒、國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)以及中國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3 結(jié)果與分析

2.3.1 城市土地集約利用度與城市化水平特征分析

1）城市土地集約利用度與城市化水平的時(shí)間變化。由表4和圖2可知，2005～2014年武漢城市圈內(nèi)各市土地集約利用水平總體呈上升態(tài)勢(shì)。其中，武漢市土地利用集約度最高，其他城市相比武漢市差距較大，且從2005年到2014年各市之間差距不斷拉大。到2014年的城市土地集約利用水平為武漢>天門>仙桃>鄂州>潛江>黃石>孝感>咸寧>黃岡。據(jù)了解，自2006年起，國(guó)土資源部啟動(dòng)了開(kāi)發(fā)區(qū)土地集約利用評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研制工作，2007年組織開(kāi)展了開(kāi)發(fā)區(qū)土地集約利用評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的專題調(diào)研、需求分析和編制起草工作，并于2010年發(fā)布了《開(kāi)發(fā)區(qū)土地集約利用評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)》（TD/T1030-2010），期間，“國(guó)土資源部大調(diào)查”項(xiàng)目開(kāi)展了“開(kāi)發(fā)區(qū)土地集約利用潛力評(píng)價(jià)”研究的試點(diǎn)工作，這些都為中國(guó)城市土地集約利用評(píng)價(jià)的理論探討和實(shí)證研究起到了帶動(dòng)和促進(jìn)作用[24]。到2014年，就湖北省而言，已先后部署完成了四輪開(kāi)發(fā)區(qū)土地集約利用評(píng)價(jià)及成果更新工作，且開(kāi)展工作的開(kāi)發(fā)區(qū)多達(dá)112家，其中大部分坐落在武漢城市圈，與此同時(shí)，城市建設(shè)用地節(jié)約集約利用評(píng)價(jià)也在湖北省進(jìn)行著，這使得武漢城市圈各市的土地集約利用度也隨之升高。

由表4和圖3可知，城市化水平總體呈現(xiàn)上升狀態(tài)，這與武漢城市圈各市以中心城區(qū)為龍頭推進(jìn)市域城鎮(zhèn)化工作取得重大進(jìn)展相關(guān)。同樣地，武漢市城市化水平最高，其余幾市城市化水平較相近，與武漢存在一定差距。武漢市處于武漢城市圈的核心地位，其人口、經(jīng)濟(jì)、生活水平等方面都遠(yuǎn)超周邊城市，城市化水平處于領(lǐng)先地位；近年來(lái)黃石市委、市政府全力建設(shè)鄂東特大城市，大力建設(shè)環(huán)大冶湖新區(qū)，推進(jìn)新型工業(yè)化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；鄂州市把城市和農(nóng)村作為一個(gè)有機(jī)整體一體推進(jìn)，促進(jìn)城鄉(xiāng)空間融合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；孝感市按照“全域孝感”的要求，把全市作為一個(gè)整體進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，這些都為其各自的城市化發(fā)展提供了新引擎。黃岡、咸寧市作為全省經(jīng)濟(jì)格局中的后發(fā)板塊，在2011年以后也取得了重要突破。另外，仙桃、潛江、天門市在發(fā)揮著連接武漢、襄陽(yáng)、宜昌市“金三角”交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也在穩(wěn)中求進(jìn)。endprint

2）城市土地集約利用度與城市化水平的空間差異。運(yùn)用ArcGIS軟件對(duì)2014年武漢城市圈9個(gè)城市土地集約利用及城市化水平評(píng)價(jià)值進(jìn)行等級(jí)劃分，得出武漢城市圈土地集約利用與城市化水平的空間分布特征。由圖4可知，2014年城市土地集約利用度以及城市化水平存在一定地域差異，大致表現(xiàn)為武漢市的土地集約利用水平和城市化水平都很高；黃石、鄂州、仙桃、潛江市的土地集約利用水平次之，孝感、黃岡、咸寧市的土地集約利用度較低；黃石和黃岡市的城市化水平較高，其余的城市化水平較低。通過(guò)比較可初步推測(cè)，武漢、黃石、孝感、咸寧市的城市土地集約利用與城市化發(fā)展步調(diào)較一致，協(xié)調(diào)度較其他五市要高。

2.3.2 協(xié)調(diào)度的時(shí)空變化分析

1）協(xié)調(diào)度的時(shí)間變化分析。以城市土地集約利用以及城市化水平評(píng)價(jià)值為基礎(chǔ)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理，借助系統(tǒng)相對(duì)狀態(tài)發(fā)展模型進(jìn)行城市土地集約利用與城市化的協(xié)調(diào)度分析（圖5）?？偟膩?lái)說(shuō)，從2005年到2014年，整體呈波動(dòng)狀態(tài)，沒(méi)有明顯規(guī)律；2008～2014年武漢城市圈城市土地集約利用相對(duì)城市化水平的協(xié)調(diào)系數(shù)多處于協(xié)調(diào)階段。具體來(lái)看，各市之間差異較大，除咸寧市外都在2006、2007年出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，之后武漢、黃石、孝感市逐年上升，鄂州、黃岡、仙桃市先升后降，咸寧、天門市總體呈下降趨勢(shì)。2006～2007年武漢城市圈各市的協(xié)調(diào)度均較低，但從2007～2008年，整個(gè)武漢城市圈發(fā)展呈上升趨勢(shì)，可能是由于2007年底獲批“全國(guó)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)”之后，武漢城市圈以園區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)為依托，以大企業(yè)為龍頭，以中小企業(yè)配套為支撐，產(chǎn)業(yè)一體化取得了較大成效。但之后由于交通基礎(chǔ)設(shè)施、區(qū)域市場(chǎng)、社會(huì)事業(yè)一體化等的滯后問(wèn)題，導(dǎo)致咸寧、天門等市又有所回落。

為提高時(shí)間變化分析的有效性，本研究進(jìn)一步利用Spearman秩相關(guān)分析對(duì)協(xié)調(diào)度進(jìn)行定量時(shí)序演化評(píng)價(jià)。分析結(jié)果表明，基于5%水平，臨界值W為0.564條件下，城市土地集約利用相對(duì)城市化的協(xié)調(diào)關(guān)系是顯著的。說(shuō)明協(xié)調(diào)度與城市土地集約利用度有一定的對(duì)應(yīng)性，城市土地集約利用與城市化水平只有保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系才能更好地促進(jìn)城市土地集約化利用。土地集約利用與城市化發(fā)展也是相輔相成、相互促進(jìn)的，通過(guò)內(nèi)涵式的集約經(jīng)營(yíng)管理模式，充分提高和發(fā)揮土地的使用效益和集聚效應(yīng)來(lái)推動(dòng)城市化的進(jìn)程。

2）協(xié)調(diào)度的空間演化特征。以表4為基礎(chǔ)，按表3進(jìn)行分類，在ArcGIS中對(duì)其進(jìn)行空間顯示，能夠清晰地表現(xiàn)出武漢城市圈城市土地集約利用相對(duì)城市化的協(xié)調(diào)度水平的空間分布及其變化特征。選取2005、2008、2011、2014年4個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)作武漢城市圈的協(xié)調(diào)度空間分布圖進(jìn)行分析。

由圖6可知，2005～2014年武漢城市圈城市土地集約利用與城市化的協(xié)調(diào)度在空間格局上呈現(xiàn)出不規(guī)則變化態(tài)勢(shì)。2005年，武漢、仙桃、天門市處于滯后階段，黃岡、咸寧、孝感、黃石、鄂州、潛江市處于協(xié)調(diào)階段；到2008年，9個(gè)城市均處于協(xié)調(diào)發(fā)展階段；2011年，天門市處于中度滯后，其余各市處于協(xié)調(diào)階段；2014年，天門市下跌到高度滯后，黃岡、仙桃市也降至中度滯后，其余各市依舊處于協(xié)調(diào)發(fā)展階段。

以協(xié)調(diào)度計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，運(yùn)用ArcGIS軟件計(jì)算2005～2014年協(xié)調(diào)度的全局空間自相關(guān)指數(shù)Moran's I，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可以看出，全局空間自相關(guān)指數(shù)Moran's I總體上呈先上升后下降的趨勢(shì)。除2012年Moran's大于0外，其余都為負(fù)，說(shuō)明武漢城市圈城市土地集約利用與城市化發(fā)展的協(xié)調(diào)度不具有明顯的空間聚集特征。為判斷局部對(duì)象的空間布局，進(jìn)行武漢城市圈局部地域空間探究的局部Moran's I指數(shù)分析。結(jié)果表明，研究地域與臨近地域的協(xié)調(diào)度無(wú)關(guān)聯(lián)，表現(xiàn)為武漢一城獨(dú)大，沒(méi)有帶動(dòng)整個(gè)城市圈的土地集約利用與城市化水平協(xié)調(diào)發(fā)展。說(shuō)明武漢城市圈各市之間發(fā)展的聯(lián)動(dòng)性不足，城市與周邊城市之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)不夠，沒(méi)有充分發(fā)揮圈域城市間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、聯(lián)動(dòng)促進(jìn)的潛力。

3 結(jié)論與討論

在構(gòu)建城市土地集約利用與城市化水平評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，分析了武漢城市圈內(nèi)城市土地集約利用與城市化水平發(fā)展的時(shí)間和空間特征，并運(yùn)用系統(tǒng)相對(duì)狀態(tài)發(fā)展模型對(duì)2005～2014年武漢城市圈9個(gè)城市的土地集約利用與城市化水平協(xié)調(diào)度進(jìn)行了時(shí)空分析，有助于人們了解兩者的發(fā)展進(jìn)程與相互關(guān)系，為湖北省土地利用管理提供參考，以促進(jìn)武漢城市圈內(nèi)城市和諧健康發(fā)展。

3.1 基本結(jié)論

1）2005～2014年武漢城市圈的城市土地集約利用度與城市化水平呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中武漢市最高，其他城市較武漢差距較大。

2）2005～2014年武漢城市圈的城市土地集約利用與城市化發(fā)展協(xié)調(diào)度結(jié)果表明，2008年以后武漢城市圈各市大多處于協(xié)調(diào)階段（高度協(xié)調(diào)、中度協(xié)調(diào)、基本協(xié)調(diào)）。城市土地集約利用與城市化水平之間彼此作用，相互促進(jìn)，兩者只有保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系，才能促進(jìn)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展。

3）2005～2014年武漢城市圈的城市土地集約利用與城市化發(fā)展協(xié)調(diào)度在空間格局上呈不規(guī)則變化趨勢(shì)，不具有明顯的空間聚集效應(yīng)。武漢城市圈內(nèi)各市之間發(fā)展的聯(lián)動(dòng)性不足，沒(méi)有充分發(fā)揮相互促進(jìn)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)與資源共享的作用。

3.2 幾點(diǎn)建議

1）中國(guó)人多地少的尖銳矛盾決定了在城市化進(jìn)程中，必須堅(jiān)持走集約發(fā)展的道路，保持兩者相互促進(jìn)、協(xié)調(diào)發(fā)展。

2）加強(qiáng)圈內(nèi)聯(lián)系，打破區(qū)域封閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展。在強(qiáng)化武漢龍頭帶動(dòng)作用的同時(shí)，其余各地結(jié)合城市特色，明確城市發(fā)展重點(diǎn)，打造優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，以形成圈域內(nèi)合理的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

3）加強(qiáng)交通一體化建設(shè)，以促進(jìn)城市之間的合作與交流，引導(dǎo)核心城市將一部分城市功能和產(chǎn)業(yè)分散到近郊、遠(yuǎn)郊以及周邊城市，推進(jìn)武漢城市圈的綜合協(xié)調(diào)發(fā)展。

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