摘要：[目的]探究增加種植密度對川中丘陵區(qū)春玉米籽粒灌漿和脫水特性的影響，旨在為解析四川盆地春玉米密植高產(chǎn)宜機(jī)收機(jī)制提供理論依據(jù)。[方法]于2017和2018年兩年，在川中丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)大縣中江縣開展田間試驗(yàn)，以全國耐密品種鄭單958(ZD958)和西南耐密宜機(jī)收品種仲玉3號(ZY3)為試驗(yàn)材料，2017年設(shè)置5.25、6.00、6.75、7.50、8.25萬株·hm-25個(gè)密度處理，2018年設(shè)置4.50、6.00、7.50、9.00萬株·hm-24個(gè)密度處理，測定籽粒灌漿和含水量動(dòng)態(tài)變化，以評價(jià)增加種植密度對兩種耐密春玉米的籽粒灌漿和脫水特性的影響。[結(jié)果](1)籽粒平均灌漿速率和收獲期百粒干物質(zhì)量均隨種植密度的增加呈降低變化趨勢，密度每增加0.75萬株•hm-2，ZD958和ZY3籽粒灌漿速率分別平均減少1.66%和3.36%，百粒質(zhì)量分別平均減少1.66%和3.32%;密植效應(yīng)對玉米籽粒灌漿中后期的干物質(zhì)積累影響較大。

　　(2)ZD958和ZY3從吐絲到生理成熟時(shí)所需有效積溫分別為1133和1074.7℃，到收獲期所需有效積溫分別為1316和1279.5℃,均表現(xiàn)為ZD958>ZY3。(3)兩品種生理成熟時(shí)籽粒含水量均在30%以上;達(dá)到適宜機(jī)收條件的籽粒含水量28%和25%時(shí)所需有效積溫因密度增加而增加，密度每增加0.75萬株•hm-2，ZD958平均增加26.98和35.95℃，ZY3平均增加5.35和19.65℃;ZY3總脫水速率較ZD958大，到達(dá)適宜機(jī)收的時(shí)間較ZD958短。(4)收獲期百粒質(zhì)量、籽�？偯撍�速率、生理成熟后籽粒脫水速率均與有效積溫呈顯著或者極顯著正相關(guān)，而生理成熟期和收獲期籽粒含水量與有效積溫呈極顯著負(fù)相關(guān)。[結(jié)論]種植密度增加會(huì)導(dǎo)致玉米籽粒灌漿性能及脫水速率降低，品種間密度效應(yīng)存在差異，適宜密植可獲高產(chǎn)，ZD958為6.75萬株•hm-2時(shí)籽粒灌漿性能最好，產(chǎn)量最高為10419.00kg·hm-2，ZY3為6.00萬株•hm-2時(shí)籽粒灌漿性能最好，產(chǎn)量為9861kg·hm-2，6.75萬株•hm-2時(shí)產(chǎn)量最高為10949.45kg·hm-2;ZY3與ZD958相比，籽粒灌漿及脫水速率受密度影響小，到達(dá)生理成熟及適宜機(jī)收條件所需灌漿期有效積溫低，總脫水速率快，更適合作為川中丘陵區(qū)密植宜機(jī)收品種推廣。

　　關(guān)鍵詞：春玉米;種植密度;籽粒灌漿特性;籽粒脫水特性;有效積溫

　　玉米種植論文投稿刊物：玉米科學(xué)(雙月刊)創(chuàng)刊于1992年，是由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院主辦的我國惟一的玉米專業(yè)學(xué)術(shù)期刊，在國內(nèi)外玉米界具有較大影響。主要報(bào)道：遺傳育種、品種資源、耕作栽培、生理生化、生物工程、土壤肥料、專家論壇、國內(nèi)外玉米科研動(dòng)態(tài)、新品種信息等方面的內(nèi)容，適合科研、教學(xué)、生產(chǎn)及管理方面的人員。

　　玉米是我國第一大糧食作物。玉米密植高產(chǎn)宜機(jī)械化收獲是未來發(fā)展關(guān)鍵[1-2]。提高種植密度是增加玉米產(chǎn)量的重要措施，但種植密度增加會(huì)顯著影響籽粒灌漿及脫水進(jìn)程[3-4]，進(jìn)而影響玉米產(chǎn)量及收獲性能。前人研究表明玉米灌漿和脫水特性受品種遺傳特性和外部環(huán)境條件的影響[5-7]，灌漿期低溫寡照可能通過減緩植株新陳代謝速率，降低玉米籽粒庫強(qiáng)度、阻止可溶性糖轉(zhuǎn)化為淀粉，降低籽粒灌漿速率從而影響到庫的充實(shí)，而玉米種植密度的不斷增加，使生育后期個(gè)體植株對光、水、肥的競爭加劇，影響玉米籽粒灌漿速率[8-12]。籽粒生長發(fā)育過程中的含水量主要受籽粒灌漿速率及脫水速率影響，而籽粒灌漿速率的加快有助于脫水速率的提高,二者呈正相關(guān)[11]。

　　玉米籽粒脫水總體分為兩個(gè)階段，以籽粒生理成熟時(shí)期為結(jié)點(diǎn)，生理成熟前顯著受源庫關(guān)系調(diào)控，為發(fā)育失水，生理成熟后主要受環(huán)境因素影響，為物理脫水[13];生理成熟前、后籽粒脫水速率在品種間存在顯著差異。王振華等[14]對黑龍江省38個(gè)玉米自交系的研究發(fā)現(xiàn)，中晚熟材料生理成熟期籽粒含水率為23%~35%，中早熟材料生理成熟期籽粒含水率為28%~35%。衛(wèi)勇強(qiáng)[15]研究表明，不同品種在籽粒黑層出現(xiàn)前、后脫水速率均有顯著差異，且黑層出現(xiàn)前的差異更大，生理成熟后籽粒脫水快慢與灌漿期長短成反比。Brooking等[16]研究證明，玉米收獲時(shí)籽粒含水量的差異由灌漿速率、生理成熟時(shí)籽粒含水量和生理成熟后籽粒脫水速率共同決定，且隨著種植密度的增加收獲期籽粒含水量呈增加趨勢[17]。而相關(guān)研究表明，收獲期籽粒含水量一般在30%~40%，難以滿足機(jī)收條件，建議籽粒含水量降至25%或28%以下[18-20]。四川盆地丘陵區(qū)是全國春玉米主產(chǎn)區(qū)，但面臨耐密抗倒品種缺乏，早期干旱后期高溫多濕的氣候不利因素，以及玉米生產(chǎn)基本無機(jī)械化的困境，近年來通過篩選或選用耐密抗倒品種，增加種植密度，采用機(jī)械化生產(chǎn)等措施來提前玉米的產(chǎn)量及生產(chǎn)效益，但迄今還缺乏相關(guān)研究。以往針對不同熟期玉米品種籽粒灌漿及脫水特性的研究大多集中在北方。

　　因此，研究不同玉米品種的密植效應(yīng)，明確玉米灌漿及脫水特性，對于探討玉米的生態(tài)適應(yīng)性、耐密抗倒機(jī)制，挖掘川中丘陵區(qū)玉米密植高產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)玉米密植高產(chǎn)宜機(jī)收具有重要意義。

　　1材料與方法

　　1.1供試玉米品種選擇

　　在全國有廣泛適種性的耐密品種鄭單958(ZD958)和在西南生態(tài)區(qū)推廣應(yīng)用的耐密宜機(jī)收品種仲玉3號(ZY3)為供試玉米品種。ZD958由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育，ZY3由四川省南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院仲衍種業(yè)股份有限公司選育。

　　1.2試驗(yàn)地概況

　　試驗(yàn)地點(diǎn)位于四川省德陽市中江縣輯慶鎮(zhèn)文堂村5組(104°39'7"E，30°57'50"N)，海拔高度為435.1m。試驗(yàn)地土壤為紫色土，耕層土壤(0~20cm)質(zhì)地為粉質(zhì)重壤土，pH7.02、有機(jī)質(zhì)19.64mgkg-1、堿解氮125.85mgkg-1、有效磷(Olsen-P)15.5mgkg-1、速效鉀75.46mgkg-1。

　　1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

　　田間試驗(yàn)于2017、2018年共進(jìn)行兩年。試驗(yàn)因素是種植密度，2017年設(shè)置5.25、6.00、6.75、7.50、8.25萬株·hm-25個(gè)密度處理，2018年設(shè)置4.50、6.00、7.50、9.00萬株·hm-24個(gè)密度處理。品種與密度兩因素完全組合，每處理重復(fù)3次，小區(qū)田間隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積5.6×5=28m2，玉米寬窄行種植，寬行90cm，窄行50cm，小區(qū)內(nèi)共4個(gè)雙行玉米帶幅，種植密度由穴距調(diào)節(jié)。分別于2017年4月1日、2018年4月1日進(jìn)行播種，每穴播5粒，于四葉期定苗，每穴留2苗。播前基施純氮72kg·hm-2、P2O5100kg·hm-2、K2O100kg·hm-2，再于六葉期追施純氮72kg·hm-2，12葉期追施純氮96kg·hm-2。中耕除草、病蟲害防治及其他田間管理均同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。

　　1.4測定項(xiàng)目與方法

　　1.4.1生育時(shí)期調(diào)查及有效積溫計(jì)算

　　播種后及時(shí)觀察并記錄各處理吐絲期、生理成熟期時(shí)間。吐絲期以吐絲長1cm左右，吐絲株比例占到80%的當(dāng)天為吐絲期;生理成熟期以果穗中下部籽粒乳線消失，黑層出現(xiàn)日期為準(zhǔn);生產(chǎn)上常在生理成熟后一周左右進(jìn)行收獲，收獲當(dāng)天記為收獲期。有效積溫的計(jì)算方法是，從吐絲期開始，到以后的第i天的累積有效積溫T=∑[(Tmax+Tmin)/2-10]其中，Tmax和Tmin為第i天的最高和最低氣溫(10℃

　　1.4.2籽粒干物質(zhì)量

　　自吐絲期授粉后每隔7d取樣1次，直至收獲，每次取樣時(shí)，選取長勢均勻、有代表性的果穗2穗，剝?nèi)∮衩兹�部有效籽粒，稱鮮重，在105℃烘箱中殺青30min后，80℃烘干至質(zhì)量恒定，稱干物質(zhì)量，隨機(jī)選取100粒玉米稱百粒質(zhì)量，重復(fù)3次測定，算平均值。

　　以吐絲期授粉后天數(shù)(t)為自變量，每隔7d測得的百粒質(zhì)量為因變量(W)，參照朱慶森等[21]的方法，利用Richards方程W=A(1+Be-Ct)-1/D模擬籽粒灌漿過程。籽粒灌漿速率曲線：F=ACBe-Ct/(1+Be-Ct)(D+1)/D。式中：W為粒質(zhì)量(g);A為最終粒質(zhì)量(g);t為授

　　粉后天數(shù)(d);B、C、D為回歸方程所確定的參數(shù)。其中，A為終極生長量;B為初值參數(shù);C為生長速率參數(shù);D為形狀參數(shù)。平均灌漿速率(g·℃-1)=生理成熟期百粒干重/灌漿期有效積溫

　　1.4.3籽粒含水量

　　玉米授粉后12d之前籽粒含水率在80%~90%[22]，因此，將授粉初期的籽粒含水率固定為90%，根據(jù)上述動(dòng)態(tài)取樣中的籽粒鮮質(zhì)量和干質(zhì)量，計(jì)算籽粒含水量及平均脫水速率。計(jì)算公式如下：籽粒含水量=(鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)/鮮質(zhì)量×100%;生理成熟前籽粒平均脫水速率(%·℃-1)=(授粉初期籽粒含水量-生理成熟時(shí)的籽粒含水量)/吐絲-生理成熟期有效積溫;生理成熟后籽粒平均脫水速率(%·℃-1)=(生理成熟時(shí)的籽粒含水量-收獲時(shí)籽粒含水量)/生理成熟期-收獲期有效積溫;總脫水速率(%·℃-1)=(授粉初期籽粒含水量-收獲時(shí)籽粒含水量)/吐絲-收獲期有效積溫。

　　1.5數(shù)據(jù)處理

　　用SPSS22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，用Origin9.0軟件對籽粒干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)進(jìn)行擬合，用Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和作圖。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1種植密度對春玉米籽粒灌漿特性的影響

　　2.1.1籽粒干物質(zhì)積累及灌漿動(dòng)態(tài)(2017)，兩參試品種在各密度下籽粒干量均隨授粉后天數(shù)呈“慢-快-慢”的“S”型動(dòng)態(tài)曲線變化。依據(jù)柯福來[23]的方法，灌漿期分為粒質(zhì)量漸增期(灌漿前期)、粒質(zhì)量快增期(灌漿中期)和粒質(zhì)量緩增期(灌漿后期)。吐絲后7~14d兩品種各密度處理的籽粒干物質(zhì)增長緩慢，且密度處理間無明顯差距，此階段營養(yǎng)物質(zhì)主要用來增加胚乳細(xì)胞及穗粒數(shù)。14~49d兩品種各處理的干物質(zhì)量積累進(jìn)入快增期，且均在吐絲35d左右各密度處理間差異增大，表明種植密度對玉米籽粒灌漿中后期的干物質(zhì)積累影響較大;這可能是由于此時(shí)期是粒質(zhì)量形成的重要時(shí)期，充足的日輻射通過促進(jìn)植株光合作用增加營養(yǎng)體的碳、氮向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量，而隨著種植密度的增加植株群體光合利用率逐漸降低，單株葉片光合能力下降，進(jìn)而影響籽粒灌漿。

　　49d后干物質(zhì)積累趨于平緩，灌漿基本結(jié)束。收獲期百粒干物質(zhì)量ZD958、ZY3分別為26.29g、23.01g，ZD958較ZY3高14.25%。整個(gè)灌漿期，兩品種百粒質(zhì)量均隨種植密度的增高而降低，其中ZD958受密度增加的影響大于ZY3。由圖2可知，不同品種各密度處理下籽粒灌漿速率曲線變化趨勢一致，都呈單峰曲線，吐絲后3~4周期間灌漿速率隨生育進(jìn)程增大較快，在吐絲后25~28d到達(dá)最高峰值，然后迅速下降，至吐絲后45~49d出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，隨后逐漸平緩變化直至趨于0，灌漿基本結(jié)束。灌漿速率在密度處理間有明顯差異，總體規(guī)律是籽粒灌漿速率隨種植密度增加而降低，兩品種表現(xiàn)基本一致。

　　2.1.2收獲期籽粒百粒干重及籽粒平均灌漿速率

　　玉米收獲期籽粒百粒質(zhì)量在年份間、品種間、種植密度間均有顯著性差異(P<0.01)。從春玉米吐絲到收獲期的有效積溫，在兩年間相差較小，ZD958和ZY3分別只相差1.3和32.6℃;在兩品種間均表現(xiàn)為ZD958(平均1315.35℃)稍大于ZY3(平均1292.1℃)，ZD958比ZY3高23.25℃。籽粒平均灌漿速率、收獲期籽粒百粒質(zhì)量兩年均表現(xiàn)出ZD958比ZY3高：籽粒平均灌漿速率兩年平均ZD958為0.0200g•℃-1，ZY3為0.0176g•℃-1，ZD958平均比ZY3高13.6%;收獲期籽粒百粒質(zhì)量兩年平均ZD958為26.30g，ZY3為22.81g，ZD958平均比ZY3高15.3%。兩品種的籽粒平均灌漿速率、收獲期籽粒百粒質(zhì)量兩年均隨種植密度的增加而逐漸減小。

　　2017年密度從5.25萬株•hm-2增加到8.25萬株•hm-2，ZD958籽粒平均灌漿速率從0.0205降至0.0192g•℃-1，降低幅度為6.34%，收獲期籽粒百粒干物質(zhì)量從26.97降至25.26g，降幅為6.34%;ZY3籽粒平均灌漿速率從0.0188降至0.0166g•℃-1，降低幅度為11.70%，收獲期籽粒百粒干物質(zhì)量從24.12降至21.18g，降幅為12.19%。2018年密度從4.5萬株•hm-2增加到9.0萬株•hm-2，ZD958籽粒平均灌漿速率從0.0210降至0.0186g•℃-1，降低幅度為11.43%，收獲期籽粒百粒量從27.6降至24.41g，降幅為11.56%;ZY3籽粒平均灌漿速率從0.0174降至0.0168g•℃-1，降低幅度為3.45%，收獲期籽粒百粒質(zhì)量從23.11降至22.27g，降幅為3.63%。

　　密度每增加0.75萬株•hm-2，籽粒平均灌漿速率ZD958和ZY3分別平均降低3.63×10-4g•℃-1和3.25×10-4g•℃-1，籽粒百粒質(zhì)量ZD958和ZY3分別平均降低0.4796g和0.4375g。

　　3討論

　　前人研究表明，玉米灌漿速率決定了灌漿時(shí)期的籽粒干物重積累量。隨著種植密度的增加，不同熟期玉米品種平均灌漿速率減小，生理成熟期百粒干物質(zhì)量降低[24-25]，主要因?yàn)榉N植密度增加，個(gè)體間養(yǎng)分競爭加劇，同時(shí)過高密植導(dǎo)致葉片互相遮擋，影響個(gè)體光合產(chǎn)物形成，降低籽粒灌漿速率，減少干物質(zhì)積累量。本試驗(yàn)在川中丘陵區(qū)的研究結(jié)果與前人在其他生態(tài)區(qū)的研究結(jié)果基本一致，在玉米整個(gè)灌漿進(jìn)程中，籽粒干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)出隨著密度的增加呈降低趨勢，且在灌漿中后期密度效應(yīng)影響較大。

　　密度每增加0.75萬株·hm-2，籽粒平均灌漿速率ZD958和ZY3分別平均降低3.63×10-4g•℃-1和3.25×10-4g•℃-1，籽粒百粒干重ZD958和ZY3分別平均降低0.4796g和0.4375g。雖然籽粒百粒干物質(zhì)量隨密度而降低，但隨著密度增加，穗數(shù)、粒數(shù)大為增加，總籽粒產(chǎn)量在一定密度范圍內(nèi)是隨著密度增加而增加的，到某一密度時(shí)產(chǎn)量達(dá)最高值，然后隨密度增加籽粒產(chǎn)量又開始下降。本研究中，兩年結(jié)果匯總表明，ZD958在6.75萬株·hm-2時(shí)籽粒灌漿性能最好，產(chǎn)量最大為10419.00kg·hm-2，ZY3在6.00萬株·hm-2，籽粒灌漿性能最好，在6.75萬株·hm-2，產(chǎn)量最大為10949.45kg·hm-2。

　　說明玉米密植在一定范圍內(nèi)有增產(chǎn)效果，超出范圍，單株玉米籽粒灌漿性能顯著下降，進(jìn)而影響玉米群體產(chǎn)量，且不同品種平均灌漿速率對種植密度敏感性不同。2017年，ZD958生理成熟期、收獲期籽粒含水量分別平均為33.33%、29.95%，ZY3分別平均為33.40%、30.72%;2018年，ZD958生理成熟期、收獲期籽粒含水量分別平均為29.93%、26.56%，ZY3分別平均為29.61%、25.59%�？梢娚�理成熟期、收獲期的籽粒含水量在兩品種間相差較小，而年度間相差較大;兩品種生理成熟期籽粒含水量2017、2018年分別為33.37%、29.77%，收獲期籽粒含水量2017、2018年分別為30.34%、26.08%，2017年收獲期籽粒含水量(>28%)不適于機(jī)收，2018年基本達(dá)到機(jī)收要求(<28%);玉米機(jī)械化收獲是當(dāng)前我國的研究熱點(diǎn)。收獲時(shí)籽粒含水量是影響粒收質(zhì)量的關(guān)鍵因素[2,13,26]，也是玉米機(jī)械粒收推廣所面臨的難題之一。

　　李璐璐[27]研究表明籽粒含水率小于28.21%，破碎率可小于8%，基本達(dá)到機(jī)械粒收的破碎率質(zhì)量要求;小于24.78%時(shí)，破碎率可小于5%，收獲質(zhì)量較好。大多研究認(rèn)為，玉米收獲時(shí)籽粒含水量在28%以下可適宜機(jī)收，在25%以下機(jī)收效果更好。在本研究中，由于川中丘陵區(qū)較為特殊的高溫高濕環(huán)境和機(jī)收品種缺乏條件下，2017年玉米收獲時(shí)兩品種籽粒含水量(ZD95829.95%，ZY330.72%)都在28%以上，2018年收獲時(shí)兩品種籽粒含水量(ZD95826.56%，ZY325.59%)均在25%~28%。在川中丘陵區(qū)，選好品種，有一個(gè)好的氣候因素，加上不嚴(yán)重倒伏的情況下，是可以等到籽粒含水量達(dá)28%以下實(shí)行機(jī)收的。因此，本研究以籽粒含水量28%、25%兩個(gè)指標(biāo)作為分析川中丘陵區(qū)春玉米適宜機(jī)械粒收時(shí)期的判定指標(biāo)，基于不同品種各密度條件下籽粒脫水動(dòng)態(tài)建立籽粒含水量預(yù)測模型[28]。ZD958籽粒含水量降到28%、25%時(shí)所需吐絲后有效積溫分別為1300.2~1408.1℃、1400.8~1544.6℃，即分別是吐絲后48~51d、51~57d;ZY3籽粒含水量降到28%、25%時(shí)所需吐絲后有效積溫為1305~1326℃、1405.4℃~1484℃，即分別是吐絲后49~50d、51~55d。

　　在5.25~8.25萬株·hm-2的范圍內(nèi)，密度每增加0.75萬株·hm-2，ZD958所需有效積溫平均增加26.98、35.95℃，ZY平均增加5.35、19.65℃。譚福忠等[29]研究認(rèn)為密度對玉米籽粒生理成熟前含水量及脫水速率影響不顯著，對生理成熟后籽粒含水量及脫水速率影響顯著。隨種植密度增加，不同品種的脫水速率表現(xiàn)不一致[25]。本研究中，不同年份各密度處理?xiàng)l件下籽粒生理成熟前后脫水速率表現(xiàn)出差異，其中，ZD958在9.00萬株·hm-2下生理成熟后脫水速率升高，而ZY3隨密度增加脫水速率逐漸降低，分析其原因可能是兩個(gè)品種的耐密性存在差異，ZD958在高密度條件下植株更易早衰，加快籽粒脫水速率。

　　相關(guān)分析表明，灌漿期有效積溫與收獲期籽粒百粒干重、總脫水速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與生理成熟后籽粒脫水速率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與生理成熟期、收獲期籽粒含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明環(huán)境因素是影響玉米籽粒灌漿及脫水進(jìn)程的重要因素，因此不同品種密植的區(qū)域適應(yīng)性試驗(yàn)研究至關(guān)重要。兩年試驗(yàn)結(jié)果中，ZY3總脫水速率優(yōu)于ZD958，更適宜機(jī)收。川中丘陵區(qū)長期氣候濕潤，日輻射相對較少，不利于植株后期脫水，而與全國對照品種ZD958相比，本地密植宜機(jī)收品種ZY3到達(dá)適宜機(jī)收條件所需灌漿期的有效積溫少，且脫水速率受密度影響小，總脫水速率快，因此ZY3更適合作為川中丘陵區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收品種推廣。種植密度增加會(huì)導(dǎo)致玉米籽粒灌漿性能及脫水速率降低，品種間密度效應(yīng)存在差異;ZY3與ZD958相比，籽粒灌漿及脫水速率受密度影響小，到達(dá)生理成熟及適宜機(jī)收條件所需灌漿期有效積溫低，總脫水速率快，更適合作為川中丘陵區(qū)密植宜機(jī)收品種推廣，且最佳種植密度為6.00~6.75萬株•hm-2，產(chǎn)量最高可達(dá)10949.45kg·hm-2。

　　參考文獻(xiàn)References:

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