Resumen
La presente investigación tuvo como
objetivo “Determinar la
biodiversidad vegetal herbácea asociada al cultivo de arroz en el Humedal Abras
de Mantequilla”, para tener un registro de las especies presentes, especies
dominantes, similitud y/o disimilitud entre localidades y otros parámetro
biológico de interés, para la investigación en base a la altitud sobre el nivel
del mar, el humedad se dividió en tres sectores (sector alto, medio y bajo), de
cada sector de tomaron tres recintos y en cada recinto 10 muestras de 1 m2
cada una, el muestreo fue sistemático a 25 m entre sitios de muestreo,
para evaluar la biodiversidad se utilizó los índices de Margalef, Shannon-Wiener, Simpson, también se calculó la equidad
usando el índice de Pielou y la similitud entre localidades con el Índice de
Sørensen para datos cuantitativos. En total de recolectaron 8084 especímenes,
registrándose la mayor presencia en la parte baja (4783), Carex remota L con 816 especímenes fue la especie
dominante, el sector alto registra la mayor cantidad de especies (41). La
riqueza de especies según el Índice de Margalef para los sectores alto y medio son alta con valores de 5,58 y 6,05
respectivamente, la similitud entre localidades fue baja, al comparar la data
entre el sector alto vs sector medio fue 0,16 %; entre los sectores alto vs
bajo 0,06 %, mientras entre los sectores medio vs bajo 0,11 %, por lo que se
concluye que los tres sectores son florísticamente disimiles o diferentes.
Palabras clave: Biodiversidad, arvenses, arroz, humedal.
Abstract
The present investigation had as objective
to determine the herbaceous plant biodiversity associated with the cultivation
of rice in the Abras de Mantequilla Wetland, to have a record of the species
present, dominant species, similarity and / or dissimilarity between locations
and other biological parameters of interest, for the investigation based on the
altitude above sea level, the humidity was divided into three sectors (high,
medium and low sector), from each sector three enclosures were taken and in each
enclosure 10 samples of 1 m2 each, the sampling was systematic at 25 m between
sampling sites, to evaluate the biodiversity the Margalef, Shannon-Wiener,
Simpson indices were used, equity was also calculated using the Pielou index
and the similarity between locations with the Sørensen Index for quantitative
data. A total of 8,084 specimens were collected, with the highest presence
being recorded in the lower part (4,783), Carex remota L with 816 specimens was
the dominant species, the high sector recorded the highest number of species
(41). The species richness according to the Margalef Index for the high and
middle sectors is high with values of 5.58 and 6.05 respectively, the
similarity between localities was low, when comparing the data between the high
sector vs. the middle sector it was 0.16%; between the high vs. low sectors
0.06%, while between the middle vs. low sectors 0.11%, so it is concluded that
the three sectors are floristically dissimilar or different.
Keywords: Biodiversity, weeds, rice, wetland
Introducción
La biodiversidad se refiere a la
variabilidad entre organismos vivos de cualquier tipo y origen, incluyendo
ecosistemas terrestres, marinos y otros sistemas acuáticos, así como los
complejos ecológicos de los cuales forman parte (Sarandón, 2020).
La biodiversidad proporciona servicios
esenciales como la polinización, el control de plagas, la fertilidad del suelo
y la regulación del clima, estos servicios son cruciales para mantener la
productividad de los sistemas agrícolas (Ramirez Suarez, López Chousa, Flores
Acosta, Sánchez Cárdenas, & Rodriguez Morejon, 2024) .
Los sistemas productivos que integran una
mayor diversidad de especies tienden a ser más resilientes frente a cambios
ambientales y perturbaciones, presencia de plagas y enfermedades (Belén Friedenberger, De Matos, & Gelabert, 2022).
La pérdida generalizada de biodiversidad en
los paisajes y ecosistemas agrarios es una preocupación a nivel global, esta
pérdida se relaciona con la intensificación de las prácticas agrícolas, el uso
inadecuado de agroquímicos y la fragmentación de hábitats naturales (Mena,
y otros, 2024). La intensificación de la producción y la simplificación del
sistema, hacen que las funciones de la biodiversidad se pierdan progresivamente
(Mamabolo, Makwela, & Tsilo, 2020). Las plantas arvenses son una forma
especial de vegetación altamente exitosa en ambientes agrícolas, son
poblaciones vegetales que crecen en ambientes perturbados por el hombre sin
haber sido sembradas. Desde un punto de vista ecológico las arvenses pueden
ubicarse dentro de las pioneras de la sucesión secundaria. En el agroecosistema
el impacto más crítico de las arvenses es el efecto negativo sobre las plantas
cultivadas ejercido a través de la competencia por recursos limitados y las
alelopatías, trastornos en la recolección y el acondicionamiento de los granos
y la disminución de la calidad del forraje constituyen perjuicios adicionales
en muchos sistemas (Blanco- Valdes, 2016).
Las plantas arvenses son fuertes
competidoras en los cultivos, pero también constituyen un componente importante
de los agroecosistemas por los beneficios que aportan a este como ayudar a
disminuir la erosión de los suelos y aportar materia orgánica, por lo que es
relevante conocer aspectos de su ecología (Guzmán-Mendoza, Hernández-Hernández,
Salas-Ariza, & Nuñez-Palenius, 2022). En Ecuador el humedal “Abras de
Mantequilla” es reconocido por ser sitio Ramsar desde el 14 de marzo del año
2000, condición que implica la protección de la biodiversidad existente bajo
las normas y directrices de la convención RAMSAR, misma que busca fomentar el desarrollo
del territorio por sus condiciones ecológicas, botánicas, zoológicas,
limnológicas e hidrológicas (Ministerio de Turismo, 2021). Al revisar la información sobre
la diversidad de arvenses en sistemas Agroproductivos en el humedal Abras de
Mantequilla se encontró poca información, razón está que impulso a realizar la
presente investigación, que tuvo como objetivo “Determinar la biodiversidad
vegetal herbácea asociada al cultivo de arroz en el Humedal Abras de
Mantequilla” y así tener un registro de las especies presentes, especies
dominantes, similitud y/o disimilitud entre localidades y otros parámetro
biológico de interés.
Materiales y métodos
La investigación se llevó a cabo en el humedal de Abras de
Mantequilla, ubicado a 10 km de la cabecera cantonal del cantón Vinces- Provincia
de Los Ríos. Ocupa un área de 22 500 hectáreas, tiene una altitud entre 20 a 60
m.s.n.m, la temperatura promedio anual es de 25 0C y la humedad
relativa del 82 % y precipitación promedio anual de 1 260 mm. Dentro de este
sitio RAMSAR se puede encontrar cultivos de ciclo corto y perenne.
Figura 1. Ubicación Geográfica del Humedad Abras de Mantequilla
Sistema Productivo
El cultivo de arroz es uno de los principales sistemas productivos
en el humedal ``Abras de Mantequilla`` para la identificación de las arvenses
asociadas a este cultivo, se siguió un enfoque sistemático lo que permitió
comprender la diversidad y características del área de estudio.
Sitios de muestreo
Para evaluar la biodiversidad florística, en el humedal Abras de
Mantequilla, este se dividió en tres sectores (sector alto, medio y bajo)
considerando los distintos niveles altitudinales que posee, en cada sector se
monitoreo tres localidades (Tabla 1). En cada localidad se tomaron 10 muestra
de 1 m2, el muestreo se realizó de forma sistemática a una distancia
de 25 m entre cada punto de muestreo, la forma de recorrer el terreno fue
variable en función de la disposición del cultivo, en cada sitio de muestreo se
colecto el total de plantas presentes, las cuales fueron colocadas en fundas de
papel para evitar la deshidratación, para posteriormente ser llevadas al Centro
de Apoyo Vinces de la Universidad de Guayaquil para su identificación, en el
proceso de identificación se utilizó las claves taxonómicas propuestas por John
Ray (1982) así como también aplicaciones digitales especializadas.
Tabla1: Coordenadas geográficas por localidad,
en el muestreo de arvenses asociadas al cultivo de arroz en el humedal Abras de
Mantequilla.
|
Localidades
|
Coordenadas geográficas
|
|
Sector alto
|
|
San Antonio
|
Latitud -1,517085
|
|
Longitud -79,7102437
|
|
Altitud de 22,99 m.s.n.m.
|
|
El Delirio
|
Latitud -1,4439571
|
|
Longitud -79,6195807
|
|
Altitud de 19,97 m.s.n.m.
|
|
Bosque de San Antonio
|
Latitud -1,4369046
|
|
Longitud -79,6228104
|
|
Altitud de 35,34 m.s.n.m
|
|
Sector medio
|
|
El Recuerdo
|
Latitud -1,4912564
|
|
Longitud -79,6826242
|
|
Altitud de 33,93 m.s.n.m
|
|
El Abanico
|
Latitud -1,46009871
|
|
Longitud -79,6562938
|
|
Altitud de 43,53 m.s.n.m
|
|
San Rafael
|
Latitud -1,5069824
|
|
Longitud -79,7004408
|
|
Altitud de 35,34 m.s.n.m
|
|
Sector bajo
|
|
El Rosario
|
Latitud -1,5171871
|
|
Longitud -79,7101596
|
|
Altitud de 22,99 m.s.n.m.
|
|
San Javier
|
Latitud -1,5244875
|
|
Longitud -79,7078501
|
|
Altitud de 28,9 m.s.n.m
|
|
Puente Malembo
|
Latitud -1,535939
|
|
Longitud -79,7195394
|
|
Altitud de 22,63 m.s.n.m
|
Fuente: Elaboración de los autores
Análisis
estadístico
Para analizar
los datos de las diferentes especies encontradas he identificadas y conocer la
diversidad y abundancia de arvenses en el sistema productivo seleccionado, se
empleó Microsoft® Excel® versión 2019 MSO (versión 2406 compilación
16.0.17726.20078) de 64 bits.
Determinar la biodiversidad
La diversidad de especies vegetales se
determina para conocer la riqueza de especies de plantas que hay en un
ecosistema, región o país. Esto es importante para la conservación de la
biodiversidad, que es fundamental para el bienestar de la humanidad y el
planeta.
Para determinar la diversidad de arvenses
asociadas en el cultivo de arroz en el humedal ``Abras de Mantequilla`` se
utilizando índices de diversidad alfa como él:
Índice de Margalef (D); 
,
Donde:
S= número total de especies de la muestra
N= número total de individuos de la muestra.
Índice de Shannon (H') 
Donde (H’) es el índice de Shannon-Wiener
S= es el número total de especies
Pi= representa la proporción de individuos
de la especie (i) con respecto al total de individuos en la comunidad,
Ln= es la función logaritmo natural (base 10)
Índice de Simpson(D) 
Donde D= índice de dominancia
𝑝i =
proporción de individuos de la especie, respecto al número total de individuos
n= Número de
individuos de especie
N= Número
total de individuos de todas las especies. También se calculó la equidad,
utilizando el Índice de Pielou (J ').
Para
determinar la similitud florística, se elaboraron matrices de incidencia con
datos binarios de presencia-ausencia por localidad
Índice de Sørensen para datos cuantitativos 
,
Donde:
aN = número
total de individuos en el sitio A
bN = número total de individuos en el sitio B
pN
= sumatoria de abundancia más baja de
cada una de las especies compartidas entre ambos sitios.
Resultados y discusión
Diversidad y abundancia de arvenses en
arroz
La diversidad y abundancia de
especies de plantas arvenses presentes en el cultivo de arroz en los tres sectores
evaluados (alto, medio y bajo) se aprecian en la tabla 2, el sector medio
registra la mayor abundancia con 2 010 individuos y mayor diversidad con 47
especies agrupadas en 20 familias. Carex remota L. de la familia Cyperaceae con 816 especímenes fue la especie
dominante; en la parte
alta del humedal la abundancia registrada fue de 1 292 individuos, agrupados en
41 especies y 20 familias, siendo la especie dominante Cyperus iría con 315 especímenes y la familia Poaceae
con 14 especies identificadas la de mayor riqueza. Para el sector bajo, la abundancia fue de 4 783
especímenes agrupadas en 28 especies y 17 familias, la especie dominante fue Pulicaria dysenterica de la familia Asteráceae con 2 427
especímenes.
Estos
resultados son inferiores a los reportados por (Vivas Solórzano, 2021) quien
evaluó la “Diversidad de especies arvenses en los islotes presentes en el río
Quevedo, a fines de la época seca del
año 2019” donde identificó 4 168 individuos agrupados en 87 especies y 36
familias.
Las
familias con mayor porcentaje de diversidad de especies fueron Poaceae (14,94 %),
Asteráceae (11,49 %) y Cyperaceae (11,49 %). Las especies con mayor presencia
en las unidades de muestreo fueron Ludwigia octovalvis (Onagraceae), Muntingia
calabura (Muntingiaceae) y Mollugo verticillata (Molluginaceae). Mientras que, las más abundantes
fueron Setaria sp. (Poaceae) con 747 individuos y Asplenium sp.
(Aspleniaceae) con 497 individuos.
Por su parte (Bautista González , Castellanos González , & Montañez, 2022) evaluaron la diversidad de la flora arvense presente en parcelas de pequeños
agricultores, previstas para policultivos en cinco municipios de Boyacá, estos
investigadores reportan la presencia de 109 especies de arvenses,
ubicadas en 93 géneros y 38 familias botánicas, siendo las más
representativas Poaceae con 18 especies, Asteraceae con 15 especies y
Fabaceae con nueve. Las familias Amarantaceae; Apiaceae; Lamiaceae; Oxalidaceae;
Poligonaceae y Solanaceae estuvieron representadas por cuatro especies.
En el humedal ``Abras de
Mantequilla``, se observa una variación en abundancia y riqueza de especies
entre los tres sectores estudiados, en el sector bajo se mostró una mayor
abundancia, al comparar con el estudio de (Vivas Solórzano, 2021) quien reporta
una mayor riqueza de especies con relación al número de individuos, mientras (Álvarez
puente, 2000), no reporta especies dominantes, pero
si obtuvo una diversidad significativa.
La familia Poaceae resulto
dominante en dos de los sectores evaluados del humedal ``Abras de Mantequilla``,
lo que resalta la importancia de esta familia con más de 820 géneros y cerca de 12 100 especies
descritas (Stevens, P. F, 2001).
Análisis
de las arvenses asociadas al cultivo de arroz en el humedal Abras de
Mantequilla utilizando índices de diversidad biológica.
Índice
riqueza de Margalef (d)
Sirve
para determina la biodiversidad de una comunidad con base en la distribución
numérica de los individuos de las diferentes especies, en función del número
total de individuos existentes en la muestra analizada. En la recopilación de datos sobre diversidad de arvenses en los tres
sectores evaluados (alto, medio y bajo), se encontró diferencias en la riqueza,
los sectores alto y medio registraron riqueza alta con valores de 5,58 y 6,05
respectivamente, en el sector bajo la riqueza fue media con 3,19 (Figura 4).
Los valores obtenidos son
superiores a los reportados por (Manzanilla Quijada et al., 2020) para el
sur de Nuevo León, quienes realizaron una investigación sobre la diversidad,
estructura y composición florística de bosques templados en cuatro sitios de
muestreo, los valores obtenidos fueron Sector 1 con un índice de 0,704; sector
2 con 0,60; sector 3 de 1,07 y para el sector 4 el valor fue 1,20.
(Cuello-Salinas & Galvis-Rueda,
2020) investigaron la
“Diversidad y composición de plantas vasculares en humedales del páramo
rabanal, Boyacá- Colombia” registrando una riqueza alta en la parcela P2 de
5,40 y P1 de 4,94, en tanto en las parcelas P15 y P22 con 1,31 y 1,42 siendo
una riqueza baja, estos resultados son similares a los registrados para el
humedal ``Abras de Mantequilla``.
Índice de Shannon-Wiener (H ¨)
Este índice considera no sólo el
número de especies sino su representación (cuantos individuos por especie). Requiere
que todas las especies estén representadas en la muestra y es muy susceptible a
la abundancia, la mayor limitante es que no contempla la distribución de las
especies en el espacio. Para los tres sectores evaluados numéricamente la
diversidad es diferente, en el sector alto se registró un promedio de 2,64;
para el sector medio 2,26 y para el sector bajo 1,74. De acuerdo a la
interpretación de estos valores para los tres sectores se concluye que existe
una diversidad media los valores están entre el rango (1,36 -3,5) (Figura 4).
(Ramirez S, Hoyos C, & Plaza T, 2015) evaluaron la fitosociología de malezas asociadas al cultivo de
arroz en tres zonas arroceras del departamento del Tolima, Colombia, Según el índice de Shannon-Wiener, las tres zonas
arroceras evaluadas presentaron baja diversidad de especies; la zona Meseta
poseía una diversidad de especies mayor, con un valor de 2,7; seguida de la
zona Norte con 2,6 y la zona Centro con 2,3.
( Mascorro-de Loera, Sosa-Ramírez, Luna-Ruíz, Perales-Segovia, &
Florencia- Cabrera, 2024)
Evaluaron las arvenses en cultivos de maíz de
temporal en tres provincias biogeográficas del estado de Aguascalientes, México
Sierra Madre Occidental (SMO), Altiplano Sur (AS)
y Costa del Pacífico (CP). La provincia SMO presentó la mayor diversidad
promedio H’ = 1,898 ± 0,25), seguida por AS con 1,601 ± 0,37 y en
último lugar CP 1,548 ± 0,30.
En el sector alto donde la
diversidad fue 2,64 y el sector medio 2,26 muestran mayor diversidad en
relación al sector bajo, siendo estos resultados similares a los reportados por
(Ramirez S, Hoyos C, & Plaza T, 2015) y superiores a los de ( Mascorro-de Loera, Sosa-Ramírez, Luna-Ruíz, Perales-Segovia, &
Florencia- Cabrera, 2024).
Estos resultados indican que el humedal ``Abras de
Mantequilla`` mantiene una diversidad florística significativa, aunque hay
diferencias importantes entre los sectores evaluados, lo cual se puede atribuir
a las actividades antrópicas.
Índice de dominancia de Simpson
Los valores para el índice de
Simpson van de 0 a 1, valores cercanos a 1 expresan una comunidad alta en
diversidad, los valores cercanos a cero indican una dominancia de pocas
especies. En el humedal ``Abras de Mantequilla`` en los tres sectores evaluados
(alto, medio y bajo), se obtuvo diferencias en la diversidad usando este índice,
en el sector alto la diversidad fue alta con 0,89 con una dominancia baja, para
el sector medio el valor fue 0,79 indica una diversidad alta con dominancia
baja, mientras para el sector bajo el valor obtenido fue 0,71 entendiéndose
como una diversidad media y dominancia media (Figura 4).
Al comparar estos resultados con
los reportados por
(Ramirez S, Hoyos C, & Plaza T, 2015) quienes en
tres zonas arroceras del departamento del Tolima, Colombia reportan, el
valor más bajo para el índice de dominancia de Simpson (0,09) lo que indicó que
la comunidad de arvenses, tiene baja probabilidad de estar dominada por pocas
especies; por tanto, era más diverso.
( Mascorro-de Loera,
Sosa-Ramírez, Luna-Ruíz, Perales-Segovia, & Florencia- Cabrera, 2024) Evaluaron las arvenses en cultivos de maíz en tres provincias
biogeográficas del estado de Aguascalientes, México Sierra Madre Occidental (SMO), Altiplano
Sur (AS) y Costa del Pacífico (CP). La provincia SMO presentó la mayor
diversidad promedio DSi = 0,804 ± 0,05, seguida por AS
con (D Si = 0,743 ± 0,08) y en último
lugar CP (DSi = 0,714 ± 0,097).
Estas diferencias en relación con
diversidad y dominancia entre los estudios comparados pueden estar relacionadas
a las condiciones ambientales, a las características propias de cada
ecosistema. La alta diversidad de arvenses encontrada en el humedal ``Abras de
Mantequilla`` especialmente en los sectores alto y medio, da a entender que
este ecosistema alberga una comunidad vegetal diversa, equilibrada y con un
buen estado de conservación.
Índice de Pielou(J)
Indica la
proporción de diversidad observada en relación con la máxima diversidad que se
podría esperar, al determinar la diversidad en el humedal Abras de Mantequilla
para tres sitios de monitoreo usando el índice de Pielou, se determinó una
diversidad media, siendo ligeramente heterogéneo en abundancia, los valores
para los tres sectores alto, medio y bajo fueron 0,49; 0,41 y 0,36
respectivamente (Figura 4).
Los resultados encontrados en el humedal
Abras de Mantequilla para arvenses asociadas al cultivo de arroz presento una
diversidad media, ligeramente heterogénea en abundancia, similar al estudio de (Moreno-Preciado
et al., 2021), pero inferiores a los de (Jiménez-Romero
et al., 2020) quien obtuvo mayor homogeneidad en
especies.
Figura 2. Índices
de diversidad de arvenses asociadas al cultivo de arroz, sector Abras de
Mantequilla.
Coeficiente
de similitud entre sectores
Para determinar la similitud o
disimilitud de arvenses asociadas al cultivo de arroz entre los tres sectores evaluados
(alto, medio y bajo) se utilizó el índice de similitud Sørensen para datos
cuantitativo. Al comparar la data entre el sector alto
vs sector medio el coeficiente de similitud fue 0,16 con 11 especies
compartidas; entre los sectores alto vs bajo 0,06 con cinco especies
compartidas; mientras entre los sectores medio vs bajo el coeficiente de
similitud fue 0,11 con siete especies compartidas (Tabla 4); se concluye que
los tres sectores son florísticamente disimiles o diferentes, los valores
obtenidos se ubican en los rangos entre 0-0.33.
(Ramirez S, Hoyos C, & Plaza T, 2015) para tres zonas arroceras del departamento del Tolima, reportan
valores de 0,44, es
decir son medianamente disimiles florísticamente para las tres zonas, por su
parte (Caguana-Muyolema et al.,
2020) realizaron un estudio florístico en el ecosistema páramo de la quebrada
Galgalán, comunidad de Atillo” a tres niveles altitudinales, encontrando similitud
entre los tres rangos altitudinales, al comparar la flora del primer y segundo
nivel muestra una similitud del 0,97 y compartes 17 especies, mientras entre
el tercer y primer nivel presentan una similitud de 0,82 y comparten 16
especies, al comparar el nivel dos vs tres la similitud fue de 0, 78 y
compartieron 14 especies. Siendo estos valores superiores biológicamente a los
reportados en la presente investigación donde no se encontró similitud sino
disimilitud.
La disimilitud encontrada podría
estar relacionada con el uso intensivo y continuo del suelo, presunción que
guarda relación con la argumentación realizada por Concenço et al (2011),
quienes manifiestan que en zonas donde un cultivo se desarrolla de manera
continua o con rotación durante un largo período de tiempo, habrá desconexión o
disimilitud biológica.
Tabla 3. Coeficiente de similitud para arvenses asociadas al
cultivo de arroz en el Humedal Abras de Mantequilla usando Sørensen para datos
cuantitativos.
|
Cultivo de
arroz
|
|
Localidades
|
Sector Alto
|
Sector Medio
|
Sector Bajo
|
|
Sector Alto
|
41
|
0,16
|
0,06
|
|
Sector Medio
|
11
|
47
|
0,11
|
|
Sector Bajo
|
5
|
7
|
28
|
Fuente: Elaboración autores
Conclusiones
La diversidad de arvenses asociadas al cultivo de arroz en
el humedal Abras de Mantequilla es baja, los valores no superan las 47
especies, donde la familia con mayor riqueza es Poaceae con ocho especies en
dos de los tres sectores evaluados.
La diversidad utilizando distintos indicadores es variable,
según Shannon-Wiener, existe
una diversidad media, según la dominancia de Simpson en dos sectores hay
diversidad alta con dominancia baja, según el índice de Pielou existe en
los tres sectores una diversidad media, ligeramente heterogenia en abundancia.
Al comparar los datos de los tres sectores La
similitud entre localidades usando el Coeficiente de similitud
de Sorensen para datos cuantitativos, se concluye que
los tres sectores son florísticamente disimiles o diferentes, los valores
registrados fueron inferiores a 0,33.
Conflicto
de intereses
Los autores del
presente manuscrito declaramos no tener conflicto de intereses
Contribución
de los autores
J. J. Meza Aguilar: Ideas; formulación o evolución de objetivos y metas
generales de investigación; desarrollo o diseño de metodología, revisión
crítica, comentarios o revisión, incluidas las etapas previas a la publicación
I. S. Rodríguez Chilan: realización del proceso de investigación,
específicamente realizando los experimentos y la recopilación de
datos/evidencias. R. C. Medina Litardo: Aplicación de técnicas
estadísticas, matemáticas, computacionales u otras técnicas formales para
analizar o sintetizar datos de estudio.: Redacción: borrador original:
preparación, creación y/o presentación del trabajo publicado, específicamente
redacción del borrador inicial (incluida la traducción sustantiva).
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