关于清华大学能源环境经济研究所 : 清华大学能源环境经济研究所 (Institute of Energy, Environment and Economy, Tsinghua University) 创建于 1980 年, 是清华大学校级跨学科研究机构, 致力于创造发展和传播建立可持续能源体系和应

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1 中国节能政策的节水效果评价清华大学能源环境经济研究所国际自然资源保护协会

2 关于清华大学能源环境经济研究所 : 清华大学能源环境经济研究所 (Institute of Energy, Environment and Economy, Tsinghua University) 创建于 1980 年, 是清华大学校级跨学科研究机构, 致力于创造发展和传播建立可持续能源体系和应对气候变化所需的先进知识理念和方法学, 为中国和世界向可持续能源系统过渡有效应对气候变化和实现低碳发展提供综合解答, 是中国高校中最早开展能源与应对气候变化系统分析的研究单位关于国际自然资源保护协会 : 国际自然资源保护协会 (Natural Resources Defense Council, 简称 NRDC) 是最具成效的非营利环境保护组织之一自 1970 年成立以来,NRDC 通过法律和科学研究, 在 130 万会员和网上行动者的大力支持下, 为守护我们的地球, 保障人类和万物生灵共同的健康生存环境而不懈努力 NRDC 的员工由 400 余名环境律师科学家和政策研究专家组成, 现已在纽约华盛顿芝加哥洛杉矶旧金山蒙大拿州和中国北京建立了常设办公室作者 : 清华大学能源环境经济研究所 : 顾阿伦, 滕飞, 王宇国际自然资源保护协会 : 刘明明致谢本报告由清华大学能源环境经济研究所的顾阿伦滕飞王宇与国际自然资源保护协会的刘明明共同撰写顾阿伦副教授主要从事能源系统模型气候变化政策研究以及水泥部门的技术评价研究 ; 滕飞副教授从事气候变化政策的研究工作多年, 是中国政府在 NAMAs 和三可方面的主要支持专家之一 ; 王宇博士主要从事电力部门的能源技术评价与气候变化战略研究 ; 刘明明博士主要从事能效政策研究工作本项目由国际自然资源保护协会 (NRDC) 资助, 并得到 NRDC 不同项目专家的大力支持, 特别感谢杨富强博士 Christina Swanson 博士以及 Mona Yew 和钱京京女士对本项目的指导和建议报告根据清华大学何建坤教授和 NRDC 杨富强博士提出的建议进行了修改和完善环保部环境规划院的刘兰翠和中国水利水电科学研究院水资源研究所的褚俊英对报告进行审阅并提供审稿意见清华大学的何建坤教授国家应对气候变化战略研究和国际合作中心的刘强丁丁, 环保部的於俊杰以及发改委能源研究所的朱松丽出席报告终审会并提供意见和建议 NRDC 的李玉琦 Hyoungmi Kim 对报告提出修改建议 1

3 长期以来, 中国在制订国家宏观能源规划和政策中, 较少考虑其对水资源的影响而有关水资源的规划和政策的制定也经常忽略其对能源消耗以及温室气体排放的影响, 导致两者的规划和管理缺乏协同性和有效性在此背景下, 国际自然资源保护协会 (NRDC) 与清华大学能源环境经济研究所共同开展了中国节能政策的节水效果评价课题的研究该报告从能源与水资源之间的关系和协同效果入手, 通过投入产出模型, 分析能源与水资源管理之间的相互关系, 在此基础上评价了十一五工业节能政策中的节水效果, 并对十二五期间所实施节能政策的节水效果进行了预估 1 研究背景能源和水资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础, 是经济社会发展的重要推动力中国能源消耗总量大增长快中国人均淡水资源只有世界平均占有量的四分之一, 即用全球 7% 的水资源养活了全球 21% 的人口中国能源和水资源的空间分布不均, 导致主要经济发达地区缺乏能源与水资源的有效供应水资源和能源资源短缺已经成为影响中国经济发展生态环境改善和生活质量提高的重要制约因素能源消耗与水消耗的关系是紧密相关的一方面能源在开采到终端利用的整个过程中会消耗大量的水资源 ; 另一方面, 水资源的管理, 如各类水利工程的实施, 包括用水供应和节水设施, 都需要能源提供动力中国政府高度重视能源和水资源问题从十一五开始将降低能源强度作为强制性目标, 十二五将控制温室气体排放纳入了国民经济和社会发展规划, 并向国际社会做出公开承诺 : 到 2020 年中国单位国内生产总值二氧化碳排放量比 2005 年下降 40% 至 45%, 同时也确定了单位工业增加值用水量农业灌溉用水有效利用系数等水资源管理目标十二五时期除了继续强化能源强度和碳强度目标之外, 为了贯彻落实好中央水利工作会议和中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定的要求, 中国还提出了实行最严格水资源管理制度节能与节水成为十二五期间的重要任务这些均体现了中国政府积极推进生态文明建设, 高效地发挥能源和水资源对中国经济社会发展的重要作用 2 3

4 2 中国水资源及利用具有以下一些特点 : (1) 中国的水资源总量丰富, 但是人均水资源占有量低且分布不均在全球范围内, 中国属于轻度缺水国家, 用全球 7% 的水资源养活了占全球 21% 的人口中国水资源空间分布十分不均匀, 华北地区人口占全国的三分之一, 而水资源只占全国的 6%; 西南地区人口占全国的五分之一, 但是水资源占有量达 46% 中国东部地区的供水量最多, 西部次之, 中部地区的供水量最少节约水资源和跨地区调配水资源是核心问题中国水资源利用现状 (3) 地区耗水量与其经济结构和产业结构相关从各省市 GDP 用水量与总人口之间的关系可以看出, 经济比较发达人口比较密集的地区其 GDP 总量较高, 同时其用水量也较高 : 东部地区人口密集, 经济发展水平较高, 其用水比重约占全国的 44%; 西部地区经济发展水平最低, 但因农业耗水比重较高, 其耗水量也相对偏高, 占全国的 33%; 中部地区人口密度较高, 但是经济发展水平一般, 其用水比重约为 23% 以山东为例( 见图 1), 山东省总人口及人均 GDP 总量均处于国内前列, 但用水量低于广东和江苏省, 主要原因是山东省的工业用水比重低于广东和江苏省, 而其渔业比较发达, 产业增加值高于传统的农业, 因此尽管其用水量不高, 但人均 GDP 水平较高图 1 分省市用水量人口及人均 GDP 的比较 (2) 农业部门一直是中国用水大户年间农业年均用水占比 64.4%, 远高于工业的 22.5% 和生活用水的 11.8% 工业和生活用水增长势头较快, 年均增速分别为 2.2% 和 2.6%, 高于全国总用水量年均 0.8% 的增速从用途来看, 农业用水量比重最大的是西部地区, 2010 年达到 74%, 中部次之, 东部最小 ; 反之, 工业和生活用水量比重最大的是东部地区, 达到 29% 和 14.6%, 中部次之, 西部最小 ; 生态方面, 西部比重最大, 东部次之, 中部最小注 : 气泡的大小表示各地的人均 GDP(2010) 4 5

5 3 能源消耗与水消耗的关系图 2 主要部门的能源消耗, 新鲜用水量与工业总产值的比较 (2010 年 ) 工业总产值 ( 亿元 ) 能源消耗与水资源消耗之间的关系不仅存在整个社会发展中, 在工业部门, 尤其是电力部门, 存在着最为密切的关系 6 (1) 能源消耗与水资源消耗的关系紧密相关一方面, 在能源开采转换加工利用的整个链条上都会消耗大量的水资源 ; 另一方面, 水资源的开发调配输送利用和回收处理等各环节消耗能源根据中国十二五规划的经济发展目标和节能目标进行测算,2015 年中国能源消费总量应控制在 40 亿吨标准煤, 相应的用水量则为 6215 亿立方米水利部发布的节水型社会建设十二五规划中预计全国用水总量应控制在 6350 亿立方米以内, 因此以实现十二五能源总量控制目标, 有助于完成节水目标 (2) 工业部门是中国主要的耗能大户, 也是主要的用水大户 2010 年工业约占能源消耗总量的 71%, 耗水总量的 24% 中国工业耗水前 5 位的部门依次为电力热力的生产和供应业黑色金属冶炼及压延加工业化学原料及化学制品制造业石油加工 / 炼焦 / 核燃料加工业造纸及纸制品业, 如果加上传统用水大户纺织业, 则 6 个重点耗水行业的能源消耗量约占整个工业的比重为 60%, 新鲜取水量约占工业行业的比重为 80%, 而其工业总产值约占整个工业产值的 40%, 是典型的高耗能和高耗水的双高行业新鲜用水量 ( 亿吨 ) 注 : 气泡大小表示该行业的能源消耗量 (3) 电力行业是中国工业的主要耗能耗水大户 2009 年火电装机容量占全国总装机容量比重为 74.6%, 用水量约占整个工业用水总量的 40%, 约占全国用水量的 9.35% 随着国家节能减排政策在电力行业的实施, 火力发电单位发电量的耗水量从 2000 年的 4.03 千克 / 千瓦时下降到 2008 年的 2.78 千克 / 千瓦时, 下降约 30% 但是与发达国家相比还是存在一定的差距 ( 美国平均水平 1.78 千克 / 千瓦时 ) 预计未来 10 年中国电力供应仍然以燃煤电厂为主, 会继续消耗大量的水资源根据报告中模型测算, 预计到 2015 年火力发电的耗水量将达到 903 亿立方米, 比 2009 年增加约 60% 因此确保水资源供应对中国未来电力发展至关重要 (4) 若将各种发电技术的耗水指标进行对比, 结果显示风力发电技术是缺水地区首选的技术, 其耗水量远远低于燃煤发电技术与燃煤发电相比, 燃气发电耗水量明显地少许多由此可见, 如果中国电力向燃气发电和风电技术转移, 则可在实现节能减排的同时, 带来可观的节水效果 7

6 4 十一五期间节能政策的节水效果评价 5 个部门通过节能产生的直接节水量对工业节水的贡献率为 43% 图 3 五大重点耗能行业节能实现的节水效果 58.7 亿立方米通过从不同角度全社会五大重点耗能行业火电行业分析节能带来的直接节水和间接节水效果, 结果显示, 十一五期间的节能政策取得了很好的节水效果, 尤其是火电行业效果明显 (1) 十一五期间通过节能降耗等重要政策举措基本实现了能 (3) 节能政策带来的节水效果在部门之间存在较大差异, 不同部源强度降低 20% 的目标, 节水效果的协同效应也很显著十一五门节能会产生不同的节水效果如建材行业, 在实现较大节能量的同期间全社会实现的节能量为 6.08 亿吨标准煤 ( 约占 2010 全部能源消耗时也产生了较大的节水效果, 说明该部门产品生产过程中除了耗费大的 19%), 应用本研究取得的直接耗水系数和间接耗水系数 1, 测算出量的能源外, 同时也消耗较多的水资源, 即该行业的水资源消耗链较十一五期间节能政策实现直接节水 248 亿立方米, 占 2010 年用水总长十一五期间, 建材行业实现节能 0.56 亿吨标准煤, 占其 2010 年量比为 4.13%; 实现间接节水量 589 亿立方米, 占用水总量的 9.78% 用能量的 20.45%; 同时实现直接节水量亿立方米, 占其 2010 年用水量的 58.9%; 实现上下游行业节水 58.7% (2) 根据报告中的方法学, 得到分部门的节能和节水量估计值结果显示, 十一五期间工业节能取得了很好的节水效果本研究 (4) 火电行业节能减排的节水效果明显十一五期间电力测算了五大重点耗能行业 2, 其 2010 年能源消费量占工业能源消费量的行业节能减排力度很大, 上大压小关停小火电机组的力度空前, 59% 十一五期间这五个高耗能行业节能 1.44 亿吨标准煤 3, 约占其电源结构和布局得到进一步优化, 供电煤耗进一步下降 2010 年平均行业能源消耗量的 9.2% 通过测算, 五大重点耗能行业的节能措施, 实供电煤耗较 2005 年下降 37 克 / 千瓦时, 达到 333 克 / 千瓦时, 提前完成现直接节约用水 58.7 亿立方米, 占 2010 年直接用水量的 6%; 节约上下游了十一五 355 克 / 千瓦时的目标, 位居世界先进水平根据测算, 产业用水 139 亿立方米, 占用水量的 5.5%; 单位节能带来的直接节水效果十一五期间电力行业实现节能量 0.88 亿吨标准煤, 占其 2010 年用能为 40.2 立方米 / 标准煤, 上下游节水效果为 95 立方米 / 标准煤与节水型量的 39%; 实现直接节水亿立方米, 带动上下游行业节水亿社会建设十一五规划中工业节水 134 亿立方米的预期目标相比, 这立方米, 二者分别约占部门 2010 年用水量的 18.9% 和 44.9% 通过电力间接耗水系数, 表示全生命周期的耗水强度, 通常间接耗水系数要高于直接耗水系数五大重点高耗能行业包括 : 黑色金属冶炼石化建材有色金属以及轻工业重点行业五大重点高耗能行业的节能量分别按照各个行业单位产品的能源强度进行测算行节能实现的直接节水量, 可满足北京市三年的用水需求 4 1 北京市 2010 年用水总量约为 35 亿立方米 9

7 5 十二五期间节能政策的节水效果预估 (4) 十二五期间预计节能 6.7 亿吨标准煤, 可产生直接节水量亿立方米, 上下游产业的间接节水量为亿立方米, 分别占 2015 年全国用水量 6350 亿立方米的控制目标的 2.69% 和 6.76% 五个重点耗能行业预计节能 1.46 亿吨标准煤, 会直接节水亿立方米, 上下游产业的间接节水量为亿立方米, 分别约占 5 部门 2015 年耗水总量的 3.53% 和 3.14%, 由于耗水系数的降低, 十二五预计的节水占比低于十一五期间的水平通过建立的动态投入产出模型, 结合十二五期间行业节能量的预测, 可以预测出十二五期间节能政策的节水效果如下所示 : (1) 在十二五国民经济和社会发展规划中, 与 2010 年相比, 单位国内生产总值的能源消耗下降 16% 左右, 单位工业增加值用水量降低 30% 工业节能与节水是十二五期间的重点任务十一五十二五直接节水上下游节水直接节水上下游节水 5 部门节能的节水效果小计整体节能的节水效果直接节水占比上下游节水占比直接节水占比上下游节水占比 5 部门节能的节水效果小计 6.00% 5.47% 3.53% 3.14% 整体节能的节水效果 4.13% 9.78% 2.69% 6.76% (2) 水利部发布的节水型社会建设十二五规划中预计 2015 年全国用水总量控制在 6350 亿立方米根据中国十二五规划的经济发展目标和节能目标进行测算, 若 2015 年中国能源消费总量控制在 40 亿吨标准煤, 则相应的用水量达到 6215 亿立方米, 略低于 6350 亿立方米用水总量控制目标 (3) 国家发改委 2012 年 3 月份发布的煤炭工业发展十二五规划中提到合理控制煤炭消费总量, 2015 年煤炭消费总量宜控制在 39 亿吨左右照此煤耗总量测算, 十二五末工业用水量将达到 1550 亿立方米, 约占全国规划用水量的 24% 尽管其工业用水总量增加, 但是占总用水量的比重基本与十一五末持平这些限制方案一方面对能源消耗增长过快的趋势产生了抑制作用, 同时也改善用水紧张的局面, 有助于推进整个社会经济的可持续发展 10 11

8 6 研究发现要点 7 政策建议本研究的结论要点如下 : 基于上述研究, 我们提出以下几点政策建议 : (1) 能源和水的关系是紧密相关的目前国家制定宏观能源和水资源利用政策时, 并没有考虑到二者之间的协同效应关系中国节能与节水的政策目标执行措施以及制度保障之间的协调尚处于摸索阶段本文的分析显示, 中国节能政策的实施附带着很好的节水效果, 但在制订国家的宏观能源政策中, 没有考虑其对水资源的影响而有关水资源政策的制定也没有考虑到对能源消耗以及温室气体排放的影响尽管十二五期间设定了能源强度和用水强度的约束性目标, 但是二者目标的制定过程没有考虑它们之间的紧密关联 (2) 从节能及节水的相关效果分析看出, 国务院应加强对两项工作关联性的领导, 从政策制定的源头上保证节能节水工作实现协同管理和实施虽然节能节水领域各自涉及到政策战略标准技术经济手段等, 对各自的工作重点和计划比较明确但从总体政策协调上, 节水与节能的具有很强的协同效应, 但目前缺乏深入的了解和分析, 缺乏统筹管理和协作实施 (1) 深入了解节能和节水之间的内在联系与规律, 加强中国节能节水政策目标制定上的协调预计未来 20 年之内, 随着中国城镇化工业化进程的加快, 中国能源和水资源消耗还会继续增长中国能源和水资源面临供应安全的挑战, 节能 - 节水是中国资源节约和生态环境保护的核心内容节能政策的实施有助于实现节水, 反之亦然用水总量目标的实现则有利于能源和煤炭总量控制目标的设定, 需要进一步加强政策目标制定中的相互协调 (2) 合理制定行业规划, 提升节能 - 节水政策制定的协同实施由于缺乏清晰的系统节能 - 节水内在关联的理论和方法支持, 使得节能 - 节水的协同效果并没有统筹地体现在各自的政策和规划制定中, 尤其是中国工业行业, 具有很大的节能节水潜力合理制定煤炭电力等行业发展规划, 设定煤炭消耗总量控制和非化石能源发展等目标, 有助于推进节能减排, 优化能源结构, 同时带来可观的节水效果, 不断提升中国节能 - 节水政策的协同关系 12 (3) 在重点行业设定用能用水标准相关法律法规以及重点节能节水技术推广目录等多种措施与手段, 发挥节能节水的协同效果积极推动在重点耗能耗水企业中统一计量能源和水消耗量, 对行业的产值能耗和产值水耗进行标定, 以便在行业内部推广节能节水目录, 13

9 加强技术指导对企业在能源和水开发利用的全过程实施严格的环保政策示范建立自愿节能 - 节水制度, 对于完成承诺的表现突出的企业给予政府表彰和经济奖励适当在设立行业企业节能目标的同时, 参考节水效果设定节水目标, 反之亦然, 充分发挥节能节水的协同效果 (4) 充分发挥现有的管理制度, 加强节能节水管理机构实施协同管理的能力中国目前对节能和节水管理均拥有比较完备的组织管理机构, 在国家规划部门和各主管部门具有较强的管理和执行能力, 其中工信部住建部分别对工业部门建筑部门节能和节水具体执行工作, 而财政部则需要为各领域节能节水工作的开展提供财政支持由此可见, 中国具备对节能节水实施协同管理的基础, 未来应在各部门制定具体政策时更注重提高节能节水的协同管理能力, 从而获得更大的经济社会和环境效益而财政部可通过分拨财政专项资金税收减免优惠等方式支持各部门实施协同管理的实现及协同技术的研究与开发, 加大对成熟的节能 - 节水技术的推广的支持力度, 强化节能 - 节水政策的实施能力名词解释水资源总量是指当地降水形成的地表和地下产水总量, 即地表产流量与降水入渗补给地下水量之和供水量是指各种水源为用水户提供的包括输水损失在内的毛水量之和, 按受水区分地表水源地下水源和其他水源用水量是指各类用水户取用的包括输水损失在内的毛水量之和, 按农业工业生活三大类用户统计耗水量用水消耗量指在输水用水过程中, 通过蒸腾土壤吸收产品带走, 居民和牲畜饮用等各种形式消耗掉, 而不能回归到地表水体或地下含水层的水量火力发电的用水量是包括厂区和厂前区各系统生产生活所使用的新鲜水和复用水量, 不包括厂外生活区用水量火力发电的耗水量是指全厂实际从水源总取水量, 包括厂区和厂前区生产生活耗水量, 不包括厂外生活区耗水量, 当火力发电厂冷却系统有排水返还水源 ( 例如采用直流混流或混合供水系统 ) 时, 全厂实际总耗水量应等于从水源的实际总取水量中扣除返还水源的实际排水量后的实际总净取水量 14 数据定义 (1) 水利部门对于用水量和耗水量的统计定义 : 用水量, 一个企业的引水量减去排水量 ; 耗水量, 为工农业所供水量中耗于蒸散发而逸失于大气和构成产品成分的部分水量, 或者是, 输水用水过程中消耗掉, 而不能回归到地表水体或地下含水层的水量 (2) 环境部门的统计定义是 ( 以火电行业为例 ): 用水量, 正常情况下设计循环水量串用水量和回收利用的水量, 可以重复计算 ; 耗水量, 全厂实际从水源总 15

10 取水量, 当火力发电厂冷却系统有排水返还水源 ( 例如采用直流混流或混合供水系统 ) 时, 全厂实际总耗水量应等于从水源的实际总取水量中扣除返还水源的实际排水量后的实际总净取水量数据统计口径 :(1) 统计年鉴中工业用水指工业企业在生产过程中用于制造加工冷却空调净化洗涤等方面的用水, 按新水取用量计, 不包括企业内部的重复利用水量 (2) 中国环境统计年报对于工业用水量是包括重复利用水量的中国环境统计年报和中国环境年鉴上的数据是按行业分重点调查工作汇总情况, 采用的是把用水工业企业分成重点与非重点, 对重点企业进行检测, 根据检测到的数据对非重点企业进行估算, 从而得到用水量工业用水量 = 工业重复用水量 + 工业用新鲜水量新鲜用水量从水源地引过来的水, 一般是自来水重复用水量在企业内部, 对生产和生活排放的废水直接或经过处理后回收再利用的水量, 不包括企业从城市污水处理厂购买的中水生态用水仅包括部分河湖湿地人工补水和城市环境用水部门增加值完全耗水系数单位部门增加值的完全耗水强度, 表示该部门全生命周期的耗水强度部门增加值直接耗水系数单位部门增加值的直接耗水强度, 表示该部门的直接耗水强度, 通常部门增加值的完全耗水系数要高于其直接耗水系数课题组介绍顾阿伦博士, 清华大学副研究员 2003 年毕业于清华大学公共管理学院获得管理科学与工程博士学位, 同年进入清华大学核能与新能源技术研究院工作自 2003 年以来, 主要从事能源系统模型气候变化政策研究以及水泥部门的技术评价研究 2005 年以来, 在国内外期刊及会议上发表 20 篇文章及论文滕飞博士, 清华大学能源环境经济研究所, 副研究员 2003 年从清华大学毕业, 获得管理学博士学位 2004 至 2005 年在法国国家科学研究中心 (CNRS) 从事博士后研究工作自 2003 年毕业后, 一直从事气候变化政策的研究工作, 尤其是国际气候制度的研究工作自 2007 年起, 一直作为中国政府代表团成员参加减缓相关议题发达国家减缓承诺和发展中国家国内适当减缓行动等议题的国际谈判 973 气候变化重大专项首席科学家参与编写气候变化国家评估报告和应对气候变化国家方案, 是中国应对气候变化白皮书的主笔专家之一王宇博士, 清华大学能源环境经济研究所, 助理研究员 2006 年从中国科学院研究生院毕业, 获得管理科学与工程博士学位主要致力于电力部门的能源技术评价, 气候变化战略研究作为项目负责人和项目骨干参加了国家能源局重点项目, 国家自然科学基金青年基金项目, 科技部创新方法工作专项课题, 环保部对外委托课题公开选聘项目, 及国际合作项目等研究参与编写了气候变化国家评估报告和气候变化绿皮书等报告刘明明博士, 国际自然资源保护协会 (NRDC) 政策分析师 2009 年加入 NRDC 以来, 一直致力于电力需求侧管理工作, 为在中国推动能效作为一种资源而提供有效的解决方案 2007 至 2009 年在清华大学核能与新能源技术研究院从事博士后研究工作在此期间, 她参加了多个与能源环境相关的项目研究, 包括应对气候变化水资源管理等等她具有能源经济分析技术经济分析管理经济学金融分析等方面的知识, 并发表学术论文 10 多篇 16 17

BP 2019 bp.com.cn/energyoutlook2019 BP 2019 BP p.l.c. 2019

BP 2019 bp.com.cn/energyoutlook2019 BP 2019 2019 2040 BP 2040 BP BP 2 BP 2019 2019 BP BP 20 3 BP 2019 BP BPBPBP BP (Bob Dudley) 4 BP 2019 2040 2040 2040 25% 5 BP 2019 2040 6 BP 2019 9 14 15 19 21 23 24

关于清华大学能源环境经济研究所 : 清华大学能源环境经济研究所 (Institute of Energy, Environment and Economy, Tsinghua University) 创建于 1980 年, 是清华大学校级跨学科研究机构, 致力于创造 发展和传播建立可持续能源体系和应

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