Morfofisiologia da alface em canteiros econômicos no segundo ano de cultivo
com diferentes lâminas de água de irrigação
Lettuce morphophysiology in economic beds in the second year of cultivation
with different irrigation water depths
DOI:10.34117/bjdv6n4-048
Recebimento dos originais: 01/03/2020 Aceitação para publicação: 03/04/2020
Pedro Alves dos Santos
Graduando em Tecnologia em Agroecologia pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba, Sousa/PB
E-mail: pedroallves159@gmail.com
Francisco de Sales Oliveira Filho
Doutor em Agronomia/Fitotecnia pela Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró/RN E-mail: francisco.filho@ifpb.edu.br
Carlos Alberto Lins Cassimiro
Tecnólogo em Agroecologia pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba Instituto Nacional do Semiárido, Campina Grande/PB
E-mail: carlos.cassimiro@insa.gov.br
Maria Rita de Sousa Araújo
Graduanda em Tecnologia em Agroecologia pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba, Sousa/PB
E-mail: mraraujo@gmail.com
Wanderson Dias Sarmento
Graduando em Tecnologia em Agroecologia pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba, Sousa/PB
E-mail: wandersonsarmento02@gmail.com
João Jones da Silva
Mestre em Sistemas Agroindustriais pela Universidade Federal de Campina Grande, Pombal/PB E-mail: j_jones_silva@hotmail.com
Edinaldo Barbosa Pereira Júnior
Doutor em Agronomia/Fitotecnia pela Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró/RN E-mail: ednaldo.pereira@ifpb.edu.br
Eliezer da Cunha Siqueira
Doutor em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande/PB
E-mail: eliezer.siqueira@ifpb.edu.br
RESUMO
Objetivou-se estabelecer o volume de água e a frequência de irrigação ideal em canteiros econômicos, para o cultivo de alface crespa, cv. Elba. O estudo correspondeu a dois experimentos conduzidos em
épocas distintas, no ano de 2019, utilizando-se o delineamento em blocos casualizados, cujos tratamentos para o primeiro experimento constaram de cinco lâminas de irrigação, estabelecidas em fração da evapotranspiração de referência (25%, 50%, 75%, 100% e 125%) e para o segundo experimento, o estudo baseou-se na aplicação da média do volume de água considerado ótimo na primeira etapa de 2019 (72% da ETo), em turnos de rega fixo, correspondentes a irrigação diária, a cada dois dias, a cada três dias, a cada quatro dias e a cada cinco dias, ambos em quatro repetições. As variáveis avaliadas em ambos os experimentos, aos 35 dias após o transplantio, constaram de produção total, número de folhas, área foliar, matéria seca total, conteúdo relativo de água, danos nas membranas celulares e eficiência do uso da água. Com base nos resultados, ficou evidenciado uma produção de alface de 0,326 kg 1, equivalente a 90% do máximo observado de 0,362 kg planta-1 em função de uma lâmina de água correspondente a 72% da ETo. Verificou-se, ainda, uma tendência linear de aumento da turgidez celular ao nível de 0,12% para cada unidade percentual acrescentada na Eto e uma tendência de diminuição da eficiência do uso da água de 14,19% para cada dia sem que se fosse realizada a irrigação.
Palavras-chave: Lactuca sativa, Irrigação subterrânea, Tecnologia social ABSTRACT
The aim was to establish the ideal water volume and frequency of irrigation in economic beds, for the cultivation of curly lettuce, cv. Elba. The study corresponded to two experiments conducted at different times, in 2019, using a randomized block design, whose treatments for the first experiment consisted of five irrigation depths, established in reference evapotranspiration fraction (25%, 50 %, 75%, 100% and 125%) and for the second experiment, the study was based on the application of the average water volume considered optimal in the first stage of 2019 (72% of ETo), in fixed irrigation shifts, corresponding to daily irrigation, every two days, every three days, every four days and every five days, both in four repetitions. The variables evaluated in both experiments, at 35 days after transplanting, consisted of total production, number of leaves, leaf area, total dry matter, relative water content, damage to cell membranes and water use efficiency. Based on the results, a lettuce production of 0.326 kg plant-1 was evidenced, equivalent to 90% of the observed maximum of 0.362 kg plant-1 due to a water depth corresponding to 72% of ETo. There was also a linear trend of increasing cell turgidity at the level of 0.12% for each percentage unit added to Eto and a trend of decreasing water use efficiency of 14.19% for each day without irrigation was carried out.
Keywords: Lactuca sativa, Underground irrigation, Social technology
1 INTRODUÇÃO
O Semiárido nordestino com o seu complexo de fatores de ordem geográfica, política, econômica e ambiental, associado as desigualdades na distribuição e de apropriação de recursos hídrico, é fortemente atingido pela a seca (CASSIMIRO et al., 2019), sendo este um fenômeno propositalmente divulgado como puramente natural, com ocorrência tão somente nas regiões que compõem o polígono das secas, no nordeste brasileiro. Conforme Oliveira Filho et al. (2018) é justamente nesse cenário de escassez hídrica, onde é notória a dificuldade de se estabelecer sistemas de produção agrícolas familiares sustentáveis, que torna-se imprescindível o desenvolvimento de estratégias tecnológicas que possibilitem uma convivência mais digna e menos penosa com seca.
As inter-relações antropogênicas nos mais diversos ambientes do semiárido despertou, desde sempre, a sabedoria popular nas suas mais diversas formas de expressão possíveis e sobretudo no
desenvolvimento de tecnologias endógenas, capazes de permitir uma convivência harmoniosa e sustentável, seja na agricultura, na cultura, na política, na economia e sobretudo na forma de enxergar a natureza na sua mais alta complexidade. Nesse contexto, as tecnologias sociais, seu papel e sua função, têm sido alvo de diálogos e debates, numa perspectiva de convivência com o semiárido, uma vez que conforme Dagnino (2007) se coloca como um meio de enfrentamento ao modelo linear da Ciência e Tecnologia, implicando num processo efetivo e participativo dos beneficiários na perspectiva de construção social da tecnologia.
Das inúmeras tecnologias sociais já desenvolvidas no berço das comunidades rurais, sobretudo no que diz respeito a produção de alimentos destaca-se os “Canteiros Econômicos” em água, o qual se constitui em uma tecnologia social que visa atenuar o uso ineficiente de água para as produções de hortaliças, evitando perda por infiltração ao condicionar uma impermeabilização do terreno plantado, além da irrigação ser realizada de forma sub superficial, o que, por sua vez, reduz as perdas por evaporação (CASSIMIRO et al., 2019). Embora considerada uma alternativa viável para produção de alimentos, em condições de baixa disponibilidade hídrica, algumas limitações são vislumbradas no tocante ao manejo da água, nos canteiros econômicos, o que potencializa o desenvolvimento de pesquisas sistematizadas a fim de levantar informações precisas e possíveis de serem replicadas para as mais diversas situações de uso desta tecnologia.
Assim, se houver um uso eficiente dos recursos hídricos para produção agrícola, via um sistema de irrigação de baixo custo, ocorrerá instantaneamente uma melhoria na vida dos agricultores, pois se pretende proporcionar a autossuficiência desse grupo de trabalhadores, diante das intempéries climáticas e sociais da região do sertão nordestino, neste sentido, é consenso que segundo Valeriano et al. (2016) a irrigação é uma técnica fundamental para os cultivos, entretanto, o manejo inadequado do sistema de irrigação e da cultura pode inviabilizar o processo de produção.
Diante do exposto, esta proposta objetiva dar continuidade ao estudo sobre o efeito, ao longo do tempo, do manejo de irrigação para produção de hortaliças em canteiros econômicos, a fim de possibilitar aos usuários desta tecnologia social, uma maior eficiência na utilização de água, a qual por muitas vezes constitui-se um fator limitante para produção de alimentos, em regiões de clima semiárido.
2 MATERIAL E MÉTODOS
O estudo correspondeu a dois experimentos os quais foram conduzidos em épocas distintas, no ano de 2019, utilizando-se o delineamento em blocos casualizados, cujos tratamentos para o primeiro experimento constaram de cinco lâminas de irrigação, estabelecidas em fração da evapotranspiração de referência (25%, 50%, 75%, 100% e 125% da evapotranspiração potencial -
ETo), calculada a partir da equação de Penman-Monteith (Equação 01), em quatro repetições e para o segundo experimento, o estudo baseou-se na aplicação da média do volume de água considerado ótimo na primeira etapa de 2018 e de 2019 (69,4% da ETo), em turnos de rega fixo, correspondente a irrigação diária (T1), a cada dois dias (T2), a cada três dias (T3), a cada quatro dias (T4) e a cada cinco dias (T5), também em quatro repetições.
Em que,
ETo - evapotranspiração de referência (mm dia-1); Rn - saldo de radiação à superfície da
cultura (MJ m-2 d-1); G - densidade do fluxo de calor do solo (MJ m-2 d-1); T - temperatura do ar a 2
m de altura (°C); u2 - velocidade de vento a 2 m de altura (m s-1); es - pressão de vapor de saturação
(kPa); ea - pressão parcial de vapor (kPa); ∆ - declividade da curva de pressão de vapor de saturação (kPa °C-1), e γ - coeficiente psicrométrico (kPa °C-1).
A unidade experimental foi composta por um canteiro com 1m de largura, 2m de comprimento e 0,25m de profundidade, onde as plantas de alface foram plantadas em um espaçamento de 0,30m x 0,30m, totalizando 21 plantas por parcela, sendo a área útil composta por 05 plantas.
Para a aplicação da água, nas duas etapas, em todos os tratamentos utilizou-se uma proveta de 2000 mL, calculando-se o volume a ser aplicado de acordo com a área do canteiro econômico e a evapotranspiração observada diariamente.
Os canteiros econômicos possuíram as seguintes características estruturais: impermeabilização com concreto a 40 cm de profundidade, um sistema de irrigação subsuperficial, composto por 2 canos de 25mm, perfurados com um diâmetro de 3mm a cada 0,20m, no sentido longitudinal do canteiro, cobertos com telhas de cerâmica e, também, possuíam uma área de carga de água, com canos de 50mm, em uma das suas extremidades. O preparo do substrato consistiu de uma mistura de areia, solo e adubo orgânico (esterco de gado curtido) na proporção de 3:2:1, respectivamente, que foi colocado no canteiro logo após a sua impermeabilização.
Antes do início do primeiro experimento de 2019 foi retirada uma amostra do substrato de cada parcela experimental para a caracterização química no Laboratório de Análises de Solos, Água e Planta do IFPB, Campus Sousa, Unidade São Gonçalo, antes de cada um dos dois ciclos de cultivo, cujas análises encontram-se em andamento (Tabela 1).
Tabela 1. Análise química do substrato em canteiros econômicos antes do primeiro experimento de 2019, para cada parcela experimental.
O plantio, para os dois experimentos, foi realizado a partir de mudas de alface do grupo crespa cv. Elba, que foram produzidas em bandejas de polietileno contendo 180 células, as quais foram desbastadas, deixando-se uma planta por célula aos 12 dias após a emergência e transplantas para o canteiro econômico quando possuíam entre 3 e 4 folhas definitivas.
As variáveis avaliadas, aos 35 dias após o transplantio (DAT), para os dois experimentos, foram produção total, produtividade, número de folhas, área foliar a partir do método dos discos, proposto por (FERNANDES, 2000), massa de matéria seca total, dano de membrana de acordo com Shanahan et al., (1990), conteúdo relativo de água (CATSKY et al., 2007) e eficiência do uso da água.
Os dados amostrados foram submetidos à análise de variância com a realização do teste F e consequentemente a análise de regressão a 5 e 1% de probabilidade, utilizando-se o programa estatístico Sistema para Análise de Variância - SISVAR (FERREIRA, 2008).
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
No período de 23 de julho a 12 de agosto de 2019, correspondente a aplicação dos diferentes volumes de água, foram registradas as condições de umidade relativa (UR) do ar e temperatura no interior da área experimental, onde pôde-se constatar uma UR mínima média de 29,4 e máxima de 82,5% e, uma temperatura variável entre a média máxima de 32,8 e mínima 20,2°C (Figura 1A). Para o período de 01 a 21 de outubro de 2019, referente ao segundo experimento, onde avaliou-se os diferentes turnos de rega, foram registradas as condições de umidade relativa (UR) do ar e temperatura no interior da área experimental, onde pôde-se constatar uma UR mínima média de 19,8 e máxima de 67,3% e, uma temperatura variável entre a média máxima de 36,7 e mínima 22,6°C (Figura 1B).
As condições climáticas para o primeiro experimento foram diferentes daquelas observadas no segundo ciclo, o que se deu pelo fato de ambos os cultivos terem sido realizados em meses distintos do mesmo ano. No geral, para o primeiro ciclo de 2019, constatou-se uma condição de umidade e
temperatura dentro da faixa ideal para o cultivo da alface, o que contribuiu para o aspecto visual atrativo além de um crescimento e desenvolvimento adequado do cultivo (Figura 1).
Figura 1. Temperatura e umidade na área experimental registradas diariamente por um período de 21 dias de cultivo de alface, cv. Elba, do grupo Crespa, nos meses de julho a agosto (A) e outubro (B) de 2019.
No primeiro experimento constatou-se um aumento crescente da evapotranspiração potencial (Eto), cujo valor inicial da mesma foi de 3 mm e o final, 21 dias após a primeira avaliação, foi de 7,61 mm, portanto um incremento diário de 0,144 mm (Figura 2A). Para o segundo ciclo observou-se uma tendência quadrática de comportamento da Eto, cujo valor máximo de 8,54 mm foi obobservou-servado aos 11 dias após o início da aplicação dos tratamentos, decrescendo, a partir deste ponto, até alcançar os 5,03mm aos 21 dias (Figura 2B).
As maiores taxas de evapotranspiração potencial no segundo ciclo de 2019 em comparação com o primeiro ciclo deste mesmo ano se deram em função das condições climáticas mas severas neste período (Figura 2), em especial a temperatura e a umidade, que são parâmetros que compõem o modelo matemático para determinação da ETo, com proporcionalidade direta. A temperatura e a umidade máxima no segundo ciclo foi 11,89 e 18,4% respectivamente superior ao segundo ciclo, valores estes que, em conjunto com as demais variáveis utilizadas no cálculo da ETo elevaram em 24,4% a evapotranspiração potencial de referência.
Figura 2. Evapotranspiração potencial (Eto) registrada diariamente por um período de vinte e um dias de cultivo de alface, cv. Elba, do grupo Crespa, nos meses de julho a agosto em função de lâminas de água (A) e no mês de outubro
em função de períodos de irrigação (B), 2019
As lâminas de irrigação aplicadas no primeiro estudo foram de 190,47; 220,94; 251,41; 281,88 e 312,35 mm nos tratamentos T1, T2, T3, T4 e T5, respectivamente. Para o segundo experimento, a quantidade de água aplicada foi de 178,53 mm.
A produção de alface foi melhorada em função do incremento no volume de água via sistema de irrigação subterrânea, cujo a produção de 0,326 kg planta-1, equivalente a 90% do máximo
observado de 0,362 kg planta-1, foi atingido em função de uma lâmina de água correspondente a 72% da ETo (Figura 3A1). As frequências de irrigação estudas no segundo experimento tenderam a diminuir a produção e a produtividade de alface com a ampliação dos dias sem irrigação, onde constatou-se uma redução na produção de 13,7 g planta-1 e na produtividade de 2.197,9 kg ha-1, por dia, sem que tenha sido feito a irrigação (Figura 3A2 e B2).
Esse ganho de produção e produtividade em função do manejo de irrigação com aplicação de volumes de água cuja ETo foi numericamente menor do que os 100% da lâmina de referência evidencia o importante papel da tecnologia social “canteiro econômico” na irrigação de hortaliças, o que corrobora com o estudo desenvolvido por Cassimiro et al. (2019), os quais em estudo similar obtiveram uma economia de água de 50% para o cultivo de alface crespa cv. Cristrina. Contudo, o decréscimo verificado em função das lâminas de irrigação acima dos pontos máximos estimados para o primeiro e segundo experimento foi semelhante ao observado no experimento de Lima Júnior et al. (2010), que atribuíram tal resposta ao excesso de umidade em torno do sistema radicular da planta, dificultando o aeração e provocando, assim, anomalias de origem fisiológica.
A tendência de redução linear tanto da produção quanto da produtividade no segundo experimento em função dos turnos de regas estudados (Figura 03A2 e B2) pode ser explicada pelas condições climáticas mais severas neste período quando comparado com o primeiro experimento, o que, consequentemente, elevou a taxa de ETo e favoreceu a aceleração da redução de água no solo
comprometendo a absorção de água e de nutrientes pela cultura e consequentemente o seu crescimento.
Figura 3. Produção (A) e produtividade (B) de alface, cv. Elba, do grupo Crespa, nos meses de julho a agosto em função de lâminas de água (A1 e B1) e no mês de outubro em função de períodos de irrigação (A2 e B2), 2019
O número de folhas não foi influenciado significativamente (p>0,05) pelas lâminas de água de irrigação (Figura 04A1) mas observou-se uma tendência de diminuição desta variável com a ampliação dos dias sem irrigação, onde o maior NF, correspondente a 23,5 foi observado em função do tratamento referente as irrigações realizadas diariamente e o menor NF de 22,25, verificado em função da irrigação realizada a cada cindo dias (Figura 04A2).
Foi constatado uma tendência de elevação da área foliar (p<0,01) com o aumento da lâmina de água, onde para cada unidade percentual de água acrescentada em função da ETo verificou-se um incremento de 2 cm2 na AF (Figura 4B1). No entanto, houve uma diminuição na área foliar 73 cm2 por dia sem realização da irrigação, no segundo ciclo de cultivo (Figura 4B2).
O acréscimo na área foliar em plantas submetidas ao manejo de irrigação com os maiores volumes de água (Figura 4B1) está relacionado a maior hidratação do tecido foliar (Figura 12A1) e consequente uma diminuição no déficit de saturação hídrica o que favoreceu a turgidez das células deste tecido e manteve o metabolismo vegetal em equilíbrio. Repostas contrárias foram observadas em plantas submetidas a menor frequência de irrigação (Figura 4B2) o que pode ter relação direta com a desidratação e degradação de estruturas celulares a membrana plasmática. A área foliar é um dos mais importantes para caracterizar o crescimento das plantas, tendo em vista que as folhas é o
sitio de realização da fotossíntese, estando diretamente relacionado com os ganhos de produtividade (OLIVEIRA et al., 2009), como foi devidamente comprovado no presente estudo (Figura 4B1).
Figura 4. Número de folhas (A) e área foliar (B), cv. Elba, do grupo Crespa, nos meses de julho a agosto em função de lâminas de água (A1 e B1) e no mês de outubro em função de períodos de irrigação (A2 e B2), 2019
O acúmulo de matéria seca nas plantas de alface tenderam a aumentar linearmente com a elevação da lâmina de água, onde para cada unidade percentual de água acrescentada em função da Eto verificou-se um incremento de 0,087 g planta-1 (Figura 5A). Para o segundo experimento, não houve alteração na matéria seca, sendo a média estimada para todos os tratamentos de 2,58 g planta -1. Corroborando com o primeiro experimento, Magalhães et al. (2015) também observaram um efeito
linear crescente das lâminas de irrigação sobre a massa seca total da planta, assim como Cassimiro et al. (2019) que em estudo similar ao presente não obteve resultados satisfatórios de acúmulo de biomassa quando aplicada uma lâmina de 25% da Eto, sendo este volume de água, segundo os mesmos autores, insuficientes para que a cultura do alface expresse o seu máximo potencial de crescimento.
Figura 5. Matéria seca total de plantas de alface, cv. Elba, do grupo Crespa, nos meses de julho a agosto em função de lâminas de água (A) e no mês de outubro em função de períodos de irrigação (B), 2019
Ficou constatado que o conteúdo relativo de água e os danos das membranas em células de tecido foliar foram significativamente impactados (p<0,01) pelos diferentes tratamentos, tanto no primeiro como no segundo experimento (Figura 6), onde verificou-se uma tendência linear de aumento da turgidez celular ao nível de 0,12% para cada unidade percentual acrescentada na ETo (Figura 6A) e uma tendência de diminuição da turgidez celular de 6,5% em para cada dia sem que se fosse realizada a irrigação (Figura 6B).
Para os danos nas membranas, observou-se uma diminuição linear (p<0,01) a medida que se aumentou o volume de água na irrigação, saindo de 10,54% em função da lamina de 25% da ETo e atingindo os 7,52% para a maior lamina aplicada (125%), portanto um aumento de danos da ordem de 28.65% (Figura 6B1).
A tendência de redução nos danos em membranas observada em células de tecidos foliares de plantas submetidas a um maior volume de água (Figura 6) vai de encontro aos resultados da literatura, o que segundo Carvalho et al. (2010) ocorrem principalmente em função das limitações na fotossíntese imposta pelo déficit hídrico. Para Oliveira Filho (2019) a maior fluidez e a diminuição na regulação da entrada e saída de substâncias intracelulares é uma consequência inevitável, contudo variável com o grau de severidade do agente estressor (estresse hídrico), o que pode culminar em danos celulares irreversíveis, devido a despolarização das moléculas fosfolipídicas, constituintes das membranas, e consequente desidratação do protoplasma.
Conforme Peloso et al. (2017) a exposição a deficiência de água geralmente leva a um desbalanço entre a absorção e o aproveitamento da energia luminosa nos cloroplastos e pode causar um expressivo aumento na produção de espécies reativas de oxigênio, as quais estão associadas a diversos danos celulares, tais como a oxidação de lipídeos, proteínas e ácidos nucléicos, os quais, em condição severa de estresse, podem causar a morte do tecido vegetal (TAIZ; ZEIGER, 2013).
Figura 6. Conteúdo relativo de água (A) e danos em membranas (B) celulares de folhas de alface, cv. Elba, do grupo Crespa, nos meses de julho a agosto em função de lâminas de água (A1 e B1) e no mês de outubro em função de
períodos de irrigação (A2 e B2), 2019
O maior valor para EUA de 233,34 kg ha-1 mm-1 foi estimado para um manejo correspondente a 84,1% da ETo, decrescendo a partir deste ponto até atingir os 187,99 kg ha-1 mm-1 no manejo correspondente a lâmina de 125% da ETo (Figura 7A). Para o segundo experimento, constatou-se uma tendência de declínio linear da EUA em função da diminuição da frequência de irrigação, onde uma redução na EUA da ordem de 37,16% foi verificada entre o manejo de irrigação diário e o realizado de cinco em cinco dias (Figura 7B).
Os resultados encontrados para a variável EUA divergiram de Valeriano et al. (2016), os quais perceberam que a variável EUA foi linearmente decrescente com aumento das lâminas de irrigação. O tratamento que obteve maior eficiência foi aquele de lâmina de irrigação que correspondeu a 60% da ETc, convertendo assim aproximadamente 1,8 g para cada mm. À medida que os dias sem irrigação aumentaram, concomitantemente ocorreu a diminuição na eficiência no uso da água. Ainda pode-se observar que 80,35% das variações ocorridas em função dos turnos de rega aplicadas, são explicadas pela regressão linear (Figura 7B).
Figura 7. Eficiência do uso da água em plantas de alface, cv. Elba, do grupo Crespa, nos meses de julho a agosto em função de lâminas de água (A) e no mês de outubro em função de períodos de irrigação (B), 2019.
4 CONCLUSÕES
1. A máxima produtividade comercial, 34.663 kg ha-1, foi obtida com a aplicação da lâmina de 171,57 mm, correspondente ao fator de reposição de 91% da ETo;
2. O turno de rega de 2 dias é considerado ideal para o cultivo de alface em canteiros econômicos;
3. A maior eficiência no uso da água (130,69 kg ha-1 mm-1) ocorreu com a aplicação da lâmina de irrigação de 236,7 mm, correspondente ao fator de reposição de água de 84%.
4. Os canteiros econômicos representam ganhos significativos em economia de água e recursos financeiros em comparação com outros sistemas de irrigação convencional sendo recomendado para pequenas propriedades rurais agroecológicas.
AGRADECIMENTOS
Ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba, Campus Sousa, pelo recurso disponibilizado, via Chamada Interconecta 01/2019, para o custeio de bolsas de iniciação científica e compra de materiais de consumo, que permitiram o desenvolvimento do projeto.
REFERÊNCIAS
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