考研资料农业生态学复习提纲.docx
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考研资料农业生态学复习提纲
农业生态学复习资料
第一章绪论
1、生态学、系统、生态系统、农业生态系统
生态学（ecology）是研究生物与其周围环境之间相互关系的科学。
其中环境包括非生物环境与生物环境，
研究对象随研究层次水平而变化。
系统：
系统论创始人贝塔朗菲：
相互联系的诸要素的联合体。
钱学森：
由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。
生态系统：
生物与生物之间以及生物与生存环境之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。
在一定空间内的生物与非生物环境相互作用形成的系统（简单定义）。
农业生态系统：
以农业生物为主要组分，受人类调控、以农业生产为主要目标的生态系统。
农业生态系统受自然规律和社会经济规律共同制约。
2、生态学和生态系统的首次提出者
1866年德国学者H.Haeckel（海克尔）提出生态学一词，并定义为：
“研究有机体与环境条件相互关系的科学”。
1935年英植物生态学家坦斯尼（Tansley）第一次提出生态系统概念
3、五大生态危机
人口危机、粮食危机、能源危机、资源危机、环境危机。
4、生态学有那些分支科学
按研究对象的生物组织水平可分为：
个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、景观生态学、区域生态学、全球生态学
按生物分类类群划分：
普通生态学、动物生态学、植物生态学、微生物生态学
还有更具体的生物类群，如昆虫生态学、鱼类生态学、鸟类生态学、兽类生态学、人类生态学
按生物栖息场所划分：
陆地生态学包括：
森林生态学、草原生态学、沙漠生态学
水域生态学包括：
海洋生态学、淡水生态学
更具体的划分有：
热带生态学、湿地生态学、山地生态学
按应用领域划分：
农田生态学、农业生态学、渔业生态学、家畜生态学、森林生态学、草地生态学、污染生态学、自然资源生态学、城市生态学、生态经济学、恢复生态学、生态工程学、景观生态学、人类生态学、生态伦理学
按研究方法划分：
野外生态学、实验生态学、理论生态学
5、农业生态学的基本概念
农业生态学（agroecology）是运用生态学和系统论的原理与方法，把农业生物与其自然和社会环境作为一个整体，研究其中的相互关系、协同演变、调节控制和持续发展规律的科学。
6、生态学、农业生态学研究的对象；农业生态学的理论基础和方法基础
生态学：
研究对象随研究层次水平而变化。
农业生态学的研究对象主要是农业生态系统（agroecosystem）。
生态学原理是农业生态学研究的理论基础，系统论是其方法基础。
7、系统的特点
（1）结构的有序性；
（2）结构的整体性；（3）功能的整合性；（4）功能的离散性
系统的构成必须具备三个条件：
有两个以上的组分、组分之间有密切联系、共同完成一定的功能。
系统有不同的层次，各组分可称为元素，各元素又自成系统，即子系统，而系统本身又是一个更大的子系统，且系统各组分功能之和不等于系统的整体功能或效应。
8、生态系统的特点
1）组分上：
无生命和有生命；
2）空间结构上：
具有明显的地域性、动态性；
3）时间变化上：
简单到复杂，低级到高级；
4）内部功能上：
组分间不断进行能量转换与物质循环，使系统处于一种动态平衡状态；
5）外部关系上：
开放系统，物质能量交换。
9、农业生态系统的特点
1组分上：
生物组分以人工驯化和培育的农业生物为主；人类——大型消费者，同时是管理者、调控者，环境组分包括自然环境和人工环境；
2．结构上：
系统的组分及其量比关系、空间分布等都受到人类的调控，使农业生态系统满足人类社会的需要；
3外部关系上：
输入：
增加了大量的人工输入，如肥料、农药、薄膜、农业机械、人力、信息等
输出：
农产品的大量输出，水土流失等；
4．功能上：
系统开放程度高，自身稳定性减弱；
5．调控上：
自然调控、农民直接调控与社会经济间接调控。
第二章农业的基本生态关系
1、生物与环境之间的关系包括哪些？
什么是生态因子，请举例
生物与环境之间的关系：
制约、适应、影响
生态因子：
指自然环境中对生物生存起作用的各种因子，如光照、温度、水分、CO2、O2、土壤PH值、土壤酸碱度等。
生态因子分类：
气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子
2.最小因子定律和耐受性定律的含义是什么？
⑴Liebig最小因子定律（Lawofminimum）：
植物的生长取决于数量最不足的那一种营养元素。
这种元素不但直接限制植物生长，同时也会限制其他因子的效应。
应用条件：
*仅在物质和能量的输入与输出处于平衡状态时才能应用
*注意生态因子间的补偿作用
⑵Blackman限制因子定律（Lawoflimitingfactors）：
生态因子的最大状态对植物生长具有限制性作用。
⑶Shelford耐性定律（Lawoftolerance）：
任何一个生态因子在数量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时，会使该种生物衰退或死亡。
生物对每种生态因子都有一个耐性范围，即有一个生物学上限与下限。
在此范围内生物才能正常生长与存活，在上限与下限之间的范围称为生态幅或生态价。
3.什么叫生活型、生态型、生境，举例说明
生活型（lifeform）：
不同种的生物长期生活在相同环境条件下会发生耐性范围的趋同适应，形成形态、生理和生态特性相似的生物类群。
如乔木、灌木、草本、水生与旱生植物等；鲸、海豚、海豹、海狮；蝙蝠和鸟类。
生态型（ecotype）：
同种生物长期生活在不同环境条件下会发生耐性范围的趋异适应，形成形态、生理和生态特性不同的基因型类群。
气候生态型：
光照生态型：
早稻与晚稻
温度生态型：
籼稻与粳稻
南方：
短日照生态型
北方：
长日照生态型
土壤生态型：
土壤水分：
水稻和陆稻
土壤重金属：
细弱剪股颖、羊茅、
生物生态型：
病虫害：
抗病与感病
植物群落：
稗与稗草
生态型的研究意义：
为选种、育种、引种等提供理论与实践依据；生态型进化是物种进化的基础，对研究生物的生态适应机制与物种进化有重要意义
4.生境、生态位
生境（栖息地）：
在环境条件制约下，具有特定生态特性的生物种和生物群落，只能在特定的小区域中生存，此小区域称该生物或群落的生境。
简单地讲，就是生物生长的具体地段的综合环境。
生态位（niche）：
生物完成其正常生活周期所表现出的对特定生态因子的综合适应位置，在时间、空间上的位置及其与相关物种之间的功能关系，亦即一个物种在生态系统中地位与角色。
同一生境中每一个物种都有一个特定生态位。
在研究物种进化、竞争、资源利用等方面有理论价值
5.结合生态位理论，阐述高斯竞争排斥原理
草履虫实验：
单独培养：
大草履虫与双小核草履虫种群增长均呈Logistic型；亲缘关系近的两种共存培养：
双小核草履虫生长快于大草履虫，大草履虫完全被排斥而灭绝；亲缘关系较远的两种共存培养：
双小核草履虫与袋状草履虫密度都降低但能稳定共存，但领域、食物分离，即生态位分化。
高斯竞争排斥原理：
具有相同生态位的不同物种，在同一生境中不能长期共存；两个物种的生态位越相似，竞争越激烈，生态位越分离，竞争越趋于缓和。
影响竞争的因素：
生态位或亲缘关系：
生态位相近或部分重叠，亲缘关系近的物种，其生活史和取食习性相似，为争夺相同或相似的食物、栖息地，必然产生激烈的竞争；
资源条件：
当成为限制因子时影响竞争；
环境条件：
影响竞争的结果（在稳定环境条件下构成竞争双方的一方将取代另一方在变化的环境条件下，双方可能达到平衡共存）；
竞争排斥理论的意义：
1、建立农田复合群体时，注意物种的选择与搭配（生态位差异，空闲生态位），以减少不利竞争作用，充分发挥物种间的有利互补作用2、高矮胖瘦肥瘠深浅阴阳3、马铃薯间作玉米
6.种群的内禀增长率和环境容量
种群（population）：
在某一特定时间内占据某一特定空间的同种生物个体的集合，具有独特的性质、结构和功能。
内禀增长率（rm）又称为生物潜能或生殖潜能，即种群在不受空间、食物的限制，并排除了天敌、疾病、其他种群的生物危害、干扰，处于最佳的温度、湿度等环境条件下，且具有最适密度和稳定年龄分布时表现出的最大增殖速度。
环境阻力：
内禀增长率（rm）与一定环境条件下的实际增长率（r）之间的差值，可看作是环境对种群增殖阻力的量度，称为环境阻力f。
环境容纳量：
种群在一定环境中所能稳定达到的最大数量（或最大密度），为该环境条件对该种群的环境容纳量，常用K表示。
K值大小取决于环境和种群遗传特性。
Logistic（逻辑斯蒂）或S型曲线方程：
Logistic增长方程的重要意义：
1、它是许多相互作用种群增长模型的基础
•2、是渔业、林业、农业等领域中确定最大持续产量的主要模型
•3、模型中两个参数r、K已经成为生物进化对策理论中的重要概念。
7.农业生态系统中不同生物种之间的关系有那些？
举例说明
中性作用
负相互作用：
竞争、偏害作用、捕食作用、寄生作用；
正相互作用：
偏利作用、原始协作、互利共生。
种群间的相互作用（甲、乙两物种）
作用类型甲乙相互作用的一般特征
中性作用00两个种群彼此都不受影响
竞争直接干涉型--两个种群直接相互抑制
资源利用型--资源缺乏进,双方受抑制
偏害作用-0种群甲受抑制，种群乙不受影响
捕食作用+-捕食者得利，被捕食者受抑制
寄生作用+-种甲寄生者有利,种乙寄主受抑制
偏利作用+0甲共栖者得利,乙宿主不受影响
原始协作++都有利,但不发生依赖关系
互利共生++都有利，
8.简述r对策和K对策生物的主要特征，及其在农业生产中的应用
生活史对策：
生物在生存斗争中为适应环境而采用的不同进化对策，表现在体型大小、生理功能、繁殖方式、迁移方式、寿命长短等方面，也称生态对策（bionomicstrategies）。
生活史对策的基本类型：
生物按其栖息环境和进化对策分为r—对策型和k—对策型两种。
属于K选择类的生物的特点：
个体较大，寿命较长，存活率高，要求稳定的栖息生境，不具较大扩散能力，具有较强的竞争能力，
其种群密度较稳定，常保持在K水平，自平衡时间长，容易灭绝。
如乔木、大型肉食动物。
属于r选择类的生物的特点：
个体较小，寿命较短，存活率低，增殖率r高，适应多变的栖息环境，具有较大的扩散能力，其种群密度出现大起大落的波动，自平衡时间短，灭绝危险小。
如昆虫、细菌、杂草及一年生短命植物。
两种生态对策在农业生产中的应用：
重视保护K-对策生物：
一般数量较稳定，一旦受危害造成种群数量下降、恢复较困难。
农业生态系统r—K对策类型者的合理配置：
利用r-生物加速系统的物质循环，减少损失，增加次级产品的输出；利用K-生物稳定农业生态环境。
9.描述一个群落的结构需要从哪些方面进行，以及怎样描述群落的结构？
生物群落：
在相同时间聚集在同一地段上的各种生物种群的集合。
群落的结构包括水平结构、垂直结构和时间结构。
群落的水平结构是指群落中各物种在水平空间方向上的配置状况，主要特征是斑块状镶嵌，即不均匀分布，原因是生态环境（地形、土壤、水分等）异质性、种间关系及人类的影响。
生态意义：
保护野生动物、海涂养殖、城郊农业、提高作物产量（高要窄、矮要宽）等。
群落的垂直结构包括两个方面：
不同类型群落在海拔高度不同的生境上的垂直分布，同一群落中不同类型物种在垂直空间方向上的分层配置，即成层性，最基本的外貌特征，自然植物群落的成层性比较典型，如森林群落一般可分为五个层次：
地下层、林底层、草木层、灌木层、乔木层；不仅表现在地上，也表现在地下。
生态意义：
提高群落资源利用率和生产力，物种互为补充地利用不同高度层的生态因子；提高群落抵抗不良环境的能力，增强群落的稳定性。
群落的时间结构包括两个方面：
一是自然环境因素的时间节律所引起的群落各物种在时间结构上相应的周期性变化，即不同季节和不同年份的有序变化。
生态意义：
农业生产在利用资源方面要互相补充，充分利用；二是：
群落演替。
群落多样性（diversity）：
群落中物种的多样化和变异性，是群落生物组成结构的重要指标。
群落多样性由物种的丰富度与均匀度构成，丰富度（richness）：
指一个群落中物种数目的多寡，均匀度（evenness）：
指一个群落中全部物种个体数目的分配状况，即反映分配的均匀程度。
群落多样性对群落生产力的积极作用。
生态位多样化，更有效利用资源。
群落稳定性（stability）：
包括两个不同的特征方面：
抵抗力（resistance）:
指群落在受到干扰时维持物种相互结合及各物种数量关系的能力；恢复力（resilience）：
指群落受干扰后恢复到原来平衡状态的能力。
群落的稳定性有一定限度，而非无限。
群落多样性是影响稳定性的一个重要因素，多样性有利于提高稳定性：
较丰富的物种和物种个体的均匀分布较复杂的种间关系较长而交错的食物链和食物网
较多的能量流动与物质循环路径较强大的反馈系统，可减少群落的波动。
描述群落的结构主要要描述群落的水平结构、垂直结构、时间结构、群落多样性、稳定性以及群落成员组成与类型的划分。
10.群落演替特点?
怎样利用群落演替原理为农业生产服务？
群落的演替（succession）：
指生物群落的种类组成及其环境随时间发生有序变化的现象。
主要标志：
物种组成上质的变化。
依据演替发生的最初场所性质，分为原初演替与次生演替。
原初演替：
指在从未有过生物的裸地上开始形成的演替演替进程慢。
次生演替：
指在原有群落被破坏后的地面上进行的演替，如撂荒、火烧后的森林地，演替进程快。
特点与趋势：
由低级到高级、由简单到复杂的不可逆过程。
演替过程中：
最早出现的物种是先锋物种，中期出现的物种是过度物种或演替物种，最后出现的稳定的成熟群落是顶级物种与群落。
群落演替趋势表现在以下方面：
1）群落中生物种类随演替而变换。
2）群落总生物量随演替而增多，同时自养者和异养者的呼吸消耗也不断增加，因而群落的净生产量，在演替的前期较多，后期较少甚至等于零，但生物现存量以顶极期为最高。
3）随群落演替可溶性物质如糖、氨基酸等不断聚集，并产生各种代谢产物，如抗生素，维生素等，这些物质对生态系统的发展和生物种间关系具有一定的调节作用。
4）营养物质N、P、K、Ca等的物质循环的封闭程度随演替而增大，使生态系统保持养分的能力增强。
5）由于物种的多样性、物质循环的封闭性和各种化学物质调节作用的加强，使群落的稳定性随演替而提高。
群落演替原理农业利用：
初级演替相与成熟演替相结合起来（草本与木本）；模仿自然顶级群落；利用和仿照自然演替过程建造农业生态系统，环境恶劣地方先锋植物的引入。
种群的结构包括年龄组成和性比。
11.生物多样性含义及生物多样性的层次性，生物多样性计算公式
生物多样性（biodiversity）：
生物的多样化或变异性以及物种生境的生态复杂性。
包括3个主要层次：
基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
生物多样性的价值：
直接使用价值、间接使用价值、潜在使用价值。
生物多样性计算公式：
①辛普生指数（Simpsionindex）：
（0≤D≤1-1/S）
式中：
D为辛普生多样性指数，Pi为群体中物种i个体所占的比例，S为种类数目。
②香农-威纳指数：
信息论中熵的公式是表示信息的紊乱和不确定程度的，信息量越大，不确定性也越大。
种的多样性高，随机取样时种的个体出现的紊乱和不确定性越高，可理解为信息量越大。
其计算公式为：
式中S为物种数目，Pi为属于种i的个体在全部个体中的比例，H为物种的多样性指数。
公式中对数的底可取2，e和10，但单位不同，分别为nit，bit和dit。
香农-威纳指数包含两个因素：
其一是种类数目，即丰富度（richness）；其二是种类中个体分配上的均匀性（evenness）。
种类数目越多，多样性越大；同样，种类之间个体分配的均匀性增加也会使多样性提高。
12.景观、景观生态学，景观要素包括哪些？
景观是景观生态学的研究对象，是人类活动的场所，是许多生态过程发生和发展的载体。
狭义的景观是指一般在几平方千米到数百平方千米范围内，由不同类型的生态系统以某种空间组织方式组成的异质性地理空间单元。
广义的景观则没有地域空间范围的原则性限定，包括从微观到宏观不同空间尺度上，由不同类型的生态系统组成的异质性地理空间单元。
景观是一个生态学系统；景观是具有一定自然和文化特征的地域空间实体；景观是异质生态系统的镶嵌体；景观是人类活动和生存的基本空间。
景观生态学是研究在一个由许多不同生态系统所组成的区域内（即景观）不同类型生态系统的空间格局及其相互作用过程的综合性学科。
景观要素有三种类型：
斑块（patch）、廊道（走廊）（corridor）、基质（matrix）
基质的特点：
1相对面积比景观中的其他要素大；2在景观中连接度最高；3在景观动态中起最重要的作用。
13.景观生态学研究对象与研究内容
景观生态学的研究对象是景观。
景观生态学研究内容包括4个方面：
景观结构、景观功能、.景观变化、景观管理。
14、岛屿生物地理学理论对自然保护区的设置方式有启发吗？
岛屿生物地理学理论是研究物种生存过程的时空耦合理论，既涉及物种的空间分布，又涉及物种的迁移、扩散、存活及动态平衡，它的最大贡献就是把生境斑块的空间特征与物种数量联系在一起，为此后许多生态学概念和理论的发展奠定了基础。
其最直接的应用价值则是为生物保护的自然保护区设计提供了原则性指导，并为景观生态学的发展奠定了理论基础，通过与其他相关理论的结合为景观综合规划设计提供理论依据。
例如在建立保护区的时候，必须保证足够大的保护区面积，区域形状也不可以过于狭窄，保护区区域不应当分离，而应当联合，这样才能在保护物种多样性方面起到作用。
15、景观生态学的基本理论包括哪些？
农业生产中作物如何发挥边缘效应？
景观生态学的理论基础是整体论（holism）和系统论（systemtheory），但对景观生态学理论体系的认识却并不完全一致，一般说来，至少包含以下几个方面：
岛屿生物地理学理论、等级理论与尺度效应、自组织理论、边缘效应与生态交错带。
边缘是指两个不同的生态系统相交而形成的狭窄地区。
边缘效应或边际效应（edgeeffect）是指斑块边缘部分由于受两侧生态系统的共同影响和交互作用而表现出与斑块内部不同的生态学特征和功能的现象。
许多研究表明，生态交错带或边际带通常具有较高生物多样性和初级生产力，物质循环和能量流动速率更快，生态过程更活跃。
需要稳定而相对单一环境资源条件的内部物种，往往集中匀在斑块内部，而另一些需要多种环境资源条件或适应多变环境的物种，主要集中在边际带，则称为边缘物种（edgespecies）。
一般而言，内部物种更容易受生境退化和破碎化而灭绝的威胁。
因此，斑块大小变化的一个重要生态效应就是导致内部生境的变化。
边际带的宽度和边际效应的大小与斑块的大小和相邻斑块本底的特征及其差异程度密切相关。
由于边际效应，生态系统光合作用效率以及养分循环和收支平衡特点，都会受到斑块大小及有关结构特征的影响。
斑块边缘常常是风蚀或水土流失的起始程度严重之处。
一般而言，斑块越小，越易受到外围环境或本底中各种干扰创响。
而这些影响的大小不仅与斑块的面积有关，同时也与斑块的形状及其边界特征有关。
农业生产中作物如何发挥边缘效应：
间作、套种，多层配置、多种共生的立体种植，轮作（克服连作障碍，利用时间边缘效应）等。
第三章农业生态系统的结构
1、生态系统结构
生态系统的结构:
生态系统组分在时间、空间上的配置及组分间的能物流顺序关系。
生态系统的结构包括：
生物组分的物种结构、空间结构（水平结构与垂直结构）、时间结构、营养结构。
•物种结构：
生物种群组成及它们之间的量比关系
•空间结构：
生物群落在空间上的垂直和水平格局变化
•时间结构：
生态区域内各生物种群生活周期在时间分配上形成的格局
•营养结构：
生态系统中生物间构成的食物链和食物网结构
2、食物链
食物链（Foodchain）：
生态系统的生物成员间通过取食与被取食的关系而联系起来的链状结构。
是生态系统营养结构的基本单元，是物质循环、能量流动及信息传递的主要渠道。
营养级：
食物链上的每一个食性环节。
3、食物链类型
按照生物与生物之间的关系可将食物链分为捕食食物链、腐食食物链（碎食食物链）、和寄生食物链。
...
4、链加环类型与作用
食物链加环类型：
生产环、增益环、减耗环、复合环、加工环
食物链加环的作用：
提高农业生态系统的稳定性、提高农副产品的利用率和经济效益、提高能量的利用率和转化率。
5、简述生态系统结构多业结合的必要性
多业结合的必要性：
在生态系统内安排各种行业（种植业、养殖业、环保业、旅游业、工业等等）的合理共存，可以有效提高当地自然资源利用率和减少污染、保护生态环境。
例如多数多业结合的养殖场在建设沼气工程过程中，已从单纯追求其能源效益转向了资源的综合利用，把沼气工程的综合利用与环境保护、生态农业生产等多业结合，形成了农业循环经济发展生态模式。
既大大减少粪污对环境的污染，又变废为宝，生物质原料得到最大化利用。
先进的厌氧发酵技术和专业的沼气发电设备，既恰到好处地满足了广大养殖场企业对环保的需求，又最大程度地提高了企业的盈利，达到资源的最大化利用。
6、举例说明生态系统的垂直结构、水平结构、时间结构
垂直结构：
群落分层现象、立体养殖
水平结构：
森林、草原的差异，农田、鱼塘、林地的差异等
时间结构：
繁殖期的异同、间作、轮作、套作、轮养、套养
7、60年代前苏联在东部地区大举开垦荒地，取得了明显的粮食增产效果，但是短短几年前苏联农业又陷入困境，开荒的成果荡然无存，请从生态学角度分析其失败的主要原因。
生态系统的结构缺陷，开荒后种植单一农作物导致导致生态系统的稳定性差，土地利用率低下。
农林复合生态系统指在同一土地单元内将农作物生产与林业或畜牧业生产同时或交替结合起来，使得土地生产力得以提高的持续性土地经营系统。
农林复合生态系统式是一种有效的可持续发展的土地利用和综合生产途径，有助于改善农业生产自然环境条件，也有助于减缓人们对自然资源的破坏程度。
农林复合包含许多生态学原理的应用，在我国得到了广泛的应用。
思考：
1、我国丘陵、岗地资源丰富，请结合生态对策和群落演替原理来说明如何进行开发利用？
1）人多地少，耕地不够，开发丘陵岗地资源
2）破坏原由生态系统，重建新的生态系统，在追求经济效益同时要符合生态学规律
3）系统构建时要注意农林复合；r、K对策生物的结合，高级演替相与初级演替相的结合
4）采取适当的工程措施（梯田、鱼鳞坑、竹节沟）、并结合农艺措施、生物措施，防止水土流失。
2、种群指数增长模型与阻滞生长模型对于农业生产中病虫草害的防治具有什么理论指导意义？
1）害虫（昆虫）往往成指数式增长，做好虫情预测，治理在爆发之前
2）天敌防治病虫害，增大环境阻力
3）前期加强对草治理，优先让大田作物生长，封行之后就可以加大环境阻力，有效控制草害
3、近年来人们大讲生物入侵，请你谈谈你对水花生、大米草蔓延问题的看法。
1）物种引入前要作好生态评价，防止生态危害
2）物种引入后应先在一个可控范围进行种养，进行充分评价、分析，可靠之后才能逐步扩大其范围。
并进行继续跟踪生态分析。
3）加强生物防疫、进出口检验检疫。
4、我国以杨树为主要树种的农田林网在改善生态环境方面取得了巨大成就，但由于病虫害严重而对杨树林造成毁灭性的破坏经常见报道，请从生态学观点分析其原因并阐述你的解决对策？
1）物种单一
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