IPCC国家温室气体清单指南精细化的主要内容和启示
朱松丽1, 蔡博峰2, 朱建华3, 高庆先4, 张称意5, 于胜民6, 方双喜7, 潘学标8
1 国家发展和改革委员会能源研究所,北京100038
2 环境保护部环境规划院气候变化与环境政策研究中心,北京 100012
3 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,北京 100091
4 中国环境科学研究院,北京 100012
5 中国气象局国家气候中心,北京100081
6 国家应对气候变化战略研究和国际合作中心, 北京 100038
7 中国气象局气象探测中心, 北京 100081
8 中国农业大学,北京100193

作者简介:朱松丽,女,副研究员,zhusongli@eri.org.cn

摘要

作为IPCC新一轮气候变化综合评估的组成部分,IPCC国家温室气体清单指南进入了正式的精细化阶段,将在2019年形成最终成果,与现有的《IPCC2006指南》合并使用,为“适用于所有缔约方的”《巴黎协定》的实施奠定基础。精细化工作分为提供新方法、更新已有内容、补充/澄清已有内容等三大类,共有107个“精细化点”,涵盖通用方法论、能源活动、工业过程、农业林业和其他土地利用、废弃物等各个领域和部门。中国共有12名专家参与此次工作。建议中国科研工作者尽快以英文著述的形式发表相关成果,提高中国文献的引用率;鉴于中国已具备根据最新指南要求编制清单的能力,建议未来国家温室气体清单的编制尽可能全面转向《IPCC2006指南》及其增补和精细化内容。

关键词: IPCC; 国家温室气体清单; 指南; 精细化
The main content and insights of 2019 refinements to IPCC 2006 Guidelines
ZHU Song-Li1, CAI Bo-Feng2, ZHU Jian-Hua3, GAO Qing-Xian4, ZHANG Cheng-Yi5, YU Sheng-Min6, FANG Shuang-Xi7, PAN Xue-Biao8
1 Energy Research Institute, National Development and Reform Commission, Beijing 100038, China
2 Center for Climate Change and Environmental Policy, Chinese Academy for Environmental Planning, Beijing 100012, China
3 Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China
4 Chinese Research Academy for Environmental Sciences, Beijing 100012, China
5 National Climate Center, China Meteorological Administration, Beijing 100081, China
6 National Center for Climate Strategy and International Cooperation, Beijing 100038, China
7 Meteorological Observation Centre, China Meteorological Administration, Beijing 100081, China
8 China Agricultural University, Beijing 100193, China
Abstract

As one of the components of IPCC new research cycle, refinements to existing IPCC 2006 Guidelines for national GHG inventory has been initiated formally. The outcomes which would be used in conjunction with IPCC 2006 Guidelines, will be approved and published in 2019, facilitating the implantations of Paris Agreement which is applicable to all. There are three types of refinements, update, elaboration or new guidance, covering all volumes, namely, General part, Energy activities, Industrial process, AFOLU and Waste. Twelve experts from China are involved in. Recommend Chinese researchers publish the relevant research outs in qualified journals in English as soon as possible in order to improve the quotation rate of China’ research. Since China has own the capacity to follow the latest guidelines, this paper also recommends the national inventory team shift to IPCC 2006 Guidelines and its refinements completely in future GHG inventory compiling.

Key words: IPCC; National GHG inventory; Guidelines; Refinements
引 言

IPCC第五次评估报告(AR5)在2013— 2014年正式发布之后, 第六次评估报告(AR6)的筹备工作随即展开。到2017年年中, AR6的写作大纲已经在2017年5月的亚德斯亚贝巴会议上初步通过, 将在2017年9月的IPCC全会上考虑通过, 随后进行主要作者召集和召开作者会议, 正式开展研究和报告的编写工作。为了配合2023年开展的第一次全球盘点工作, IPCC 将于AR6周期(2022年结束)完成含3个工作组报告、综合报告、3个特别报告[1]以及一个国家清单方法学报告的编写。稍晚于1.5℃特别报告[2], 2017年6月, IPCC正式启动了国家清单方法学报告的编写。该方法学报告, 定名为《2006 IPCC国家温室气体清单指南的2019精细化》(以下称《IPCC2019精细化》), 将在2019年完成编写, 正式发布。

1 IPCC国家清单指南增补方法论报告编写背景

《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)要求所有缔约方, 在其能力允许范围内, 采用缔约方大会议定的可比方法, 定期编制并提交《蒙特利尔议定书》未予管制的所有温室气体人为源排放量和汇吸收量的国家清单, 为此IPCC出版了系列技术指南, 为各缔约方提交准确、透明、可比、一致和完整的国家清单提供方法论。第一版是1995年的《IPCC国家温室气体清单指南》, 脱胎于经济合作组织(OECD)国家的清单编制经验。由于缺乏对发展中国家清单编制情况的考虑, 该指南很快就被1996年通过、1997年出版的《IPCC国家温室气体清单(1996年修订版)》取代(以下简称《IPCC1996指南》)。随后一段时间, 考虑到各国在应用《IPCC1996指南》过程中进行了大量实践, 积累的经验和好的做法值得总结, IPCC在2000年组织出版了《IPCC2000国家温室气体清单优良做法指南和不确定性管理》(以下简称《IPCC优良做法指南》), 在2003年出版了《IPCC土地利用、土地利用变化和林业清单编制优良做法指南》(简称《IPCC_LULUCF优良做法指南》), 对关键排放源确定、方法选择决策树、质量控制和保证(QA/QC)、不确定性分析等交叉性问题进行了总结。在很长一段时间里, 这三册方法论都是缔约方编制国家清单的“ 法定” 指南。

但多册指南的存在也为清单编制机构造成不便。2004年起IPCC开始对已有指南进行全面整合工作, 最终在2006年出版了《IPCC2006年国家温室气体清单指南》(以下简称《IPCC2006指南》), 在理论上全面替代了之前的3本指南[3]— — 当然, 在法律上, 直到2015年气候公约附件一缔约方才被要求全面使用新指南[4], 而《IPCC1996指南》以及《IPCC优良做法指南》目前依然是非附件一国家的“ 法定” 指南。2006年之后, IPCC又陆续出版了两个增补件《对2006IPCC国家温室气体清单指南的2013增补:湿地》(以下简称《湿地增补指南》)[5]和《源自京都议定书的方法和优良做法2013修订增补指南》(简称《KP_LULUCF优良做法增补指南》)。这些增补内容与《IPCC2006指南》联合使用(见图1)。

图1 IPCC国家温室气体清单指南系列产品Fig. 1 IPCC products for national inventory development(① IPCC2019精细化内容将在2019年缔约方大会上通过之后正式使用。)

2013年以后, 对《IPCC2006指南》进行全面更新和修订的呼声又渐渐响起, 背后有两个原因:一是2006年以来新的生产工艺和技术不断出现, 带来新的排放特征, 需要在国家清单编制中有所体现, 以美国非常规油气开采技术发展最为明显; 二是2011年德班会议授权启动特别工作组谈判, 对2020年后适用于所有缔约方的“ 议定书” “ 其他法律文件” 或“ 经同意的具有法律效力的成果” 进行磋商, 最晚于2015年完成谈判并于2020年开始实施。为配合拟议的全球统一协定, IPCC有意在2020年前出版一份综合的、能全面反映最新进展并且适用于所有缔约方的“ 统一” 清单方法学指南。为此IPCC TFI组织了一系列专家论证会议(图2)。

图2 针对《IPCC2019精细化》的系列会议和决定Fig. 2 Meetings and decisions for 2019 refinements to IPCC guidelines

2014年IPCC国家温室气体清单特别工作组(TFI)在加拿大渥太华召开专家会议, 希望与会者从各个角度对现有指南产品进行回顾和评价, 识别需要加强/改善/增补的工作环节, 并明确范围方法, 以指导TFI下一步工作, 同时提出其他加强TFI产品功能的方法。大多数与会者表明目前的核心产品(《IPCC2006指南》)在方法方面基本能够满足要求; 在进行修订之前, 需要制定评价标准, 从重要性和科学进展等方面系统评价修订的必要性和可行性。2014年指南已经出版过相应增补, 马上进行再次修订的必要性也不是很充分。与会者提出了“ 滚动评价” (rolling assessment)的概念, 以专家研讨会的形式对选定领域进行评价。会议结论表明清单方法学指南没有必要进行全面修订, 只需要在慎重评价的基础上对部分环节进行更新和增补。

基于会议结论, 从2015年1月30日到2月27日, TFI首先组织了网上调查工作, 向相关工作者广泛征集《2006年清单指南》的修订意向, 共征集到243位专家的987条意见。TFI办公室对这些意见进行了初步归类和整理, 并分别于2015年6月29日到7月1日和7月13— 16日在瑞士日内瓦和巴西圣保罗举行专家会议, 对问卷所反映的修订环节进行讨论, 识别出能够达到“ 方法论” 高度的内容。两次专家会议虽然没有结束全部讨论, 但都提出了建设性的增补表单[6, 7]

2016年4月25— 29日, IPCC TFI在澳大利亚伍伦贡召开最后一次专家会议, 对上年度会议遗留问题以及之前没有讨论过的交叉性问题进行了进一步和总结性讨论, 提出了初步的精细化列表名单[8, 9]。2016年8月29— 31日增补大纲确定会议(scoping meeting)在白俄罗斯明斯克市举行, 会议通过了工作大纲(TOR)、工作计划和写作大纲(TOC)[10]。2016年10月IPCC第44次(IPCC-44)全会通过了最终决定, 授权TFI组织方法学指南精细化的编写, 终稿提交至2019年的全会上供讨论。同年11月到2017年2月, TFI征集作者, 精细化编写工作正式开始。

2 方法学指南精细化的主要内容

根据IPCC-44决定[11], 此次精细化的最终产品将是一个“ 单一” 的方法论报告, 包括概论和5个分卷内容, 总体框架与《IPCC2006指南》保持一致; 最终产出的方法论报告不是原有指南的修订版, 而将与《IPCC2006指南》合并使用。精细化类型分为3类:一是更新, 对现有的表格、节或章进行修改但不改变基本方法, 提供新的缺省排放因子是“ 更新” 最直接的例证, 更新的内容将替代原有内容; 二是补充/澄清(Elaboration), 即根据新的科学进展或认识对现有指南进行内容上的补充和更详细的解释, 补充的内容将与原有内容合并使用; 三是提供新的指南, 对原有指南中缺失的内容进行添加, 属于全新的内容, 例如为原有指南中没有覆盖的排放源提供方法指导。

2.1 总体精细化内容和时间安排

根据历次会议专家讨论和问卷调查, 最终确定的指南精细化点共有107个, 在各个章节之间的分配见表1。一方面, 可以看到, 精细化点最多的章节出现在不确定性最大的“ 农业、林业和其他土地利用(AFOLU)” ; 而由于方法较为成熟且不确定性相对小, 能源部门的精细化点最少。另一方面, 这些精细化点的可比性又不是那么强, 一些精细化点只是简单地更新一个排放因子, 而一些需要完整地编写一个新的章节。精细化工作的时间安排列在表2

表1 《IPCC2019精细化》的精细化点在各卷的分配 Table 1 Refinement issues for IPCC 2019 refinements and their distribution among volumes
表2 《IPCC2019精细化》工作时间安排 Table 2 Timelines for IPCC 2019 refinements
2.2 通用卷(针对交叉性问题)精细化主要内容

《IPCC2006指南》中的通用卷共有8章, 其中前7个章节都出现了需要进行精细化的环节。主要内容包括建立一个运作良好的国家体系、帮助发展中国家确立国家排放因子、利用基于设施的数据、理顺原有指南中的一些定义、提供更科学的不确定性估算方法等。部分修订内容针对原有指南不同分册中出现混淆的概念, 部分特别针对发展中国家的需求, 部分针对多年以来清单专家评审发现的普遍问题(例如时间序列的一致性问题), 也有些问题针对越来越广泛的数据来源。

2.3 能源卷

5个精细化点中有4个特别针对逃逸排放。煤炭系统中, 需要增补煤炭地质勘探钻孔后的温室气体逃逸排放核算方法、井工及露天煤矿开采过程的CO2逃逸排放因子, 新增废弃露天煤矿的温室气体逃逸排放核算方法; 油气系统中, 需要对目前的缺省排放因子进行修订; 此外, 需要新增对“ 其他燃料加工转换” 环节(例如木炭生产、煤制油、煤制气)逃逸排放的核算方法。

能源部门的增补内容看上去很少, 不意味着工作强度也小。例如煤炭勘探钻孔和露天矿废弃后的温室气体逃逸排放在确定核算方法和排放因子方面需要做大量的文献查找和阅读工作。油气系统逃逸排放, 看上去只有一个精细化点, 实际上TFI为这个问题特别在2013年8月召开了一个专家研讨会, 探讨非常规油气开发技术所带来的新的排放特征[12], 来自美国、加拿大、欧盟和澳大利亚的专家进行了专题发言。油气系统逃逸排放的排放源分布极其分散, 监测的难度大、成本高, 此外其排放量在各国排放清单中的比例偏小(在加拿大、美国这样的油气生产大国, 其排放比例在2%~7%之间, 欧盟不到2%; 很多国家甚至没有油气生产系统; 全球比例不超过5%), 因此除美国、加拿大之外的国家很少在这方面倾注太多努力。目前指南中的缺省排放因子基本都来自美、加两国。近年来, 一方面, 由于指南中的缺省排放因子过于简单和笼统, 各方对修正这些因子并鼓励各国自行确定符合本国国情排放因子的呼声很高; 另一方面, 油气系统生产系统发生了重大变革, 以水力压裂为主的新技术取得突破, 大量注入的液体及其返排水带来新的排放环节; 以页岩气/油为代表的非常规油气的产量快速攀升, 其完井和修井过程与常规油气大为不同, 带来新的排放特征, 而这些均未在指南中有所体现。此次增补将区分油气系统的不同环节(开采、生产、加工、炼制、运输、分配和终端消费), 新增基于技术分类的缺省排放因子。

关于化石燃料燃烧氧化率的问题曾经在2015年的日内瓦专家会议上进行过激烈辩论。在《IPCC2006指南》中, 化石燃料燃烧的缺省氧化率统一设定为100%(而在《IPCC1996指南》中的缺省值为98%), 部分专家认为煤炭的碳氧化率缺省值设定为100%, 高估了其氧化程度, 中国、前苏联国家以及其他发展中国家的测试资料都说明煤炭在小型锅(窑)炉上的碳氧化率可能远低于100%, 因此应该予以修订。其他发达国家专家表示反对, 认为如果有测试资料支撑, 国家清单完全可以使用这些本国排放因子而不必引用IPCC缺省数据; 这些数据完全可以纳入IPCC的排放因子数据库(EFDB)中, 而不必纳入指南本身; 如果没有测试材料支撑, 出于保守原则, 还应该使用默认的100%。在最终的会议文件中, 氧化率问题依然在推荐增补的表单中, 优先程度为“ 中” [6]。但在明斯克会议中, 这个问题被删除。

从这个问题上可以看出IPCC的“ 潜规则” :如果认为某个缺省数据明显偏小或是增加一个原来没有的排放环节, 那么对它们的修订讨论就会非常顺利, 很容易提升至“ 方法论报告” 的高度; 但如果认为某个缺省数据明显偏大, 那么相关讨论就会非常困难, 想“ 撼动” 这个数据难度较大。反映出IPCC清单估算“ 宁大勿小” 的保守性原则。

2.4 工业过程卷

工业过程和产品共有11个精细化点。专家组要为氢、氧化铝、稀土元素、纺织行业和防水电子电路板行业提供新的核算方法。其中氢生产过程可能与合成氨相似, 但考虑近些年氢生产的发展及其未来趋势, IPCC考虑将其作为单独行业建立排放核算方法学; 氧化铝生产过程中可能会伴随多种碳酸盐的分解, 从而伴随CO2排放, 同时也存在一些工艺使用CO2, 从而一定程度上减少了部分CO2排放。由于还没有充足的文献提供有效的排放因子, 因而难以准确计量稀土元素、纺织行业和防水电子电路板这3个行业的温室气体排放量, 目前尚无法判断这3个行业是否是关键排放源, 后续将根据作者研究做出是否需要单独建立方法学的最终判断。更新和补充环节集中在硝酸、含氟气体、钢铁/冶金焦、铝、半导体生产过程以及消耗臭氧层物质氟化替代物排放。

2.5 AFOLU卷

表1所示, 44个精细化点中, 有11个新方法论、23个需要更新的内容及10个需要进一步澄清的内容, 其中多个精细化点既需要更新又需要补充/澄清或是需要提出新的指南。

依据IPCC第44次全会决定, AFOLU卷精细化的内容主要集中在6个方面:生物量估算方法、土地类型的表述、矿质土壤碳储量变化估算方法、管理土地的氧化亚氮(N2O)排放、家畜的甲烷(CH4)排放与粪便管理的排放、水淹地的排放。新增的生物量估算方法, 分别采用异速生长方程来估算生物量, 以及采用遥感数据获取生物量密度地图来估算生物量。其中异速生长方程法在《IPCC2006指南》中有所涉及, 且归类于第三层级(Tier3)的方法。由于近年来许多异速生长方程不断被开发出来, 在这次修订工作中需要提供一个清晰的指南, 以指导清单编制者如何使用这些方程。而采用遥感数据获取生物量密度地图来估算生物量的方法, 属于全新的方法指南, 且在之前的几次专家会议上并没有明确。在增补该方法时, 要求作者们更多地考虑时间序列一致性问题、已有和将来技术的优点与局限性、国家的特殊性以及用户使用需求。土地类型的表述新指南, 将主要介绍如何整合遥感数据、地面数据及辅助数据, 生成时间序列的土地利用和土地利用变化数据。该指南同属于需要更新、澄清和新增补指南的内容。

土壤碳的估算方法, 是此次增补内容最多的, 共计8个方面的新方法指南。在通用方法部分, 针对现有的矿质土壤缺省值法, 将新开发活动水平数据需求较少的第二层级(Tier2)方法; 针对6类土地利用类型(林地、农地、草地、湿地、居住用地和其他土地)将分别就“ 一直为某类土地的土地” 和“ 转化为某类土地的土地” 的矿质土壤提供新的Tier2方法。

畜牧业更新内容包括了排放因子缺省值和部分方法学的更新。其中方法学的更新主要涉及畜禽养殖系统和粪便管理一致性描述、反刍动物排放因子更新、粪便管理CH4排放估算方法、沼气生产过程中非CO2排放方法, 以及土地类型的一致性表述方法。而排放因子缺省值的更新涵盖了全部6种土地的利用类型、各主要温室气体排放源/吸收汇以及木质林产品碳库、CO2以及非CO2温室气体等。

补充/澄清的内容涵盖除草地之外的所有土地利用类型以及土壤碳、粪便管理等环节。

水淹地的温室气体排放与吸收的估算, 是这次精细化的全新内容。水淹地包含了水库、堰塘、水产养殖池等人为产生的新水体或人为扩大了的水体。从全球的排放量以及减排的潜力看, 水库仍是水淹地的主要部分。此次精细化依照清单方法学惯例, 将水淹地分成其他土地转出为水淹地、水淹地保持为水淹地两个部分; 并在充分参阅科学文献的基础上, 编写出此两类水淹地人类活动所引起的温室气体排放与吸收估算的方法学指南。

2.6 废弃物卷

在废弃物领域有4个新指南补充, 分别是在废弃物组分分析中增加淤泥中的氮含量、生物需氧量(BOD)或化学耗氧量(COD)的有关信息; 在固体废弃物填埋章节中增加有关通风填埋处理的一阶衰减方法(FOD); 在废弃物处理N2O排放一节中增加污水净化系统的排放因子; 增加工业废水处理N2O的排放。

水处理部分是此次修订的重点领域, 有2项新增、14项更新和8项补充/澄清。随着废水处理技术的突飞猛进, 有关废水处理的参数和排放因子有了较大的变化, 原指南中的推荐值已经不能满足现实的需要, 也反映不了实际的情况。对“ 废弃物的产生、成分和资料管理” 章节的更新集中在对缺省排放因子的更新、区域划分要求的进一步明确以及城市生活垃圾(MSW)的产生量、垃圾成分和资料管理等情况进行更新。“ 固体废弃物填埋” 章节重点关注不同垃圾成分的可降解有机碳比例(DOCf)这一参数以及这一参数的不确定性; “ 废弃物焚烧和露天燃烧” 章节需要更新城市生活垃圾焚烧处理的氧化因子, 对新的焚烧处理技术(气化、热解和等离子技术)的CH4和N2O排放因子进行补充与澄清。

3 中国专家的参与

中国共有12名专家参加了此次精细化工作, 其中概论卷1名、能源卷2名、工业过程卷1名、AFOLU卷7名, 废弃物卷1名。中国参与IPCC国家清单指南工作的作者呈现快速增加的趋势。在《IPCC1996指南》编写过程中, 几乎无中国专家参与; 在《IPCC2006指南》编写过程中, 有2名专家参与; 在《湿地增补指南》和《KP_LULUCF优良做法增补指南》编写过程中, 有18名专家以编审、主要作者召集人、主要作者的身份参与编写。

4 对中国的启示

经过3年系统周密、循序渐进的讨论和工作安排, IPCC国家清单指南的新一轮修订工作正式开展。IPCC工作强调科学性, 而清单指南不可能一蹴而就, 存在不足之处在所难免, 修订工作也会持续下去, 因此中国专家和政府应给予积极支持和深度参与。一方面通过直接参与讨论和写作进程, 客观平衡地反映目前的科学进展和发展中国家国情, 另一方面也可以通过各有两次的专家和政府审评提出建设性意见和建议。

中国已经向联合国气候公约正式提交了两次国家信息通报和一次双年更新报, 在国家清单编制方面积累了丰富的经验; 同时, 国内相关学术研究、能力建设和实践活动也扎实地开展了多年, 包括中科院组织的“ 碳专项” 、地区级清单编制、企业级清单报告系统的建立以及低碳试点工作、碳交易试点工作等。在一定程度上, 这些工作所积累的数据和方法可以直接或间接地贡献于此次精细化工作。如, 中国井工煤矿瓦斯等级鉴定标准健全[13, 14], 监测数据齐全可靠而且可公开, 可以为弥补原有指南中CO2逃逸排放因子的缺失提供直接依据; 国家林业局已发布“ 立木生物量模型及碳计量参数” 行业标准, 截至2017年6月已经发布了13个主要树种的相关标准, 未来将陆续有更多树种的标准发布, 这些标准可以为林地生物量碳计量提供更可靠的方法和参数, 降低林地清单的不确定性。由于中国清单报告没有对外发布, 相关书籍也以中文为主, 为了进一步提高中国专家的贡献, 建议相关部门尽快组织专家撰写英文文章对外发表, 增强对清单方法论精细化工作的影响, 包括新的排放因子缺省值的确定。对于水库、人工水产养殖塘等的温室气体排放与吸收, 中国的研究起步较晚, 缺乏长期的连续监测数据, 有必要在此领域加强研究工作, 以摸清底细, 进而探寻增汇减源的途径与技术措施。

由于与UNFCCC进程密切相关, IPCC工作不可避免要受到某些政治影响, 在清单领域主要表现在通过“ 统一” 指南的编制支持全球统一框架的实施。考虑到即使是在统一框架和指南下, 相关规则和方法论也具有一定的灵活性, 给予发展中国家能力建设的时间和机会, 可以从容面对。从能力上看, 中国也具有了紧随最新指南的能力而不必完全拘泥于公约决定。从目前的形势看, 《IPCC1996指南》和《IPCC优良做法指南》已渐渐属于淘汰之列, 相当一部分发展中国家都已经开始使用《IPCC2006指南》及其增补件。在中国系列国家清单中, 各个部门的清单编制虽然都遵从1996年清单和2000年优良做法指南, 但也都参考了2006年清单指南(例如在能源清单中, 部分缺省排放因子来自新指南, 废弃矿井的逃逸排放也计算在内), 因此未来清单编制完全转向新指南并不很困难, 甚至比一些应用旧指南已多年的发达国家更容易一些。而且使用新指南并不意味着所有关键排放源都必须立刻使用国别排放因子— — 很多附件一国家都做不到这一点, 更重要的是提出能力建设需求和完善计划。因此, 为提高国家清单的可比性、透明度、完整性和准确性, 建议在未来国家清单编制过程中, 尽可能全面使用2006年指南, 为2020年后《巴黎协定》的实施奠定基础。同时, 对于没有列入精细化范围但对中国非常重要的技术参数, 例如, 化石燃料的氧化率问题, 尽快公开发表基于已有研究和测试成果的文章和报告, 支撑更能反映中国国情的参数选择。

The authors have declared that no competing interests exist.

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