摘要：在碳排放交易背景下，中國碳排放效率的趨勢變動成為政府重點關注的目標，科學考察我國碳排放效率水平，分析碳交易試點啟動對低碳發(fā)展是否具有促進作用具有重要的理論價值和明確的現實意義。
基于投入產出的生產函數思想，本文利用三階段DEA模型對碳交易市場建立前后的中國碳排放效率進行評價并排序，并利用收斂性原理對中國各省區(qū)碳排放效率的差異進行分析。研究結果顯示：①碳交易市場啟動對碳排放效率有一定的提升作用，中國碳交易試點地區(qū)碳排放效率排名均保持不變或有所上升。②從全國平均水平來看，中國各省區(qū)碳排放效率較低是由于純技術效率引起的，技術效率應用程度還處于中低端狀態(tài)，改善空間很大。③從全國整體效果來看，廣東省一直處于生產前沿面上，碳排放效率最高，而寧夏、青海和陜西省穩(wěn)居后三名。④中國碳排放效率水平還存在一定的改進空間，而在純技術效率水平上需要改進的空間更大。⑤碳交易試點建立前，中國各省區(qū)的碳排放效率差距在逐漸縮小，試點交易市場建立后，差距逐漸增大。⑥城市化程度會拉大省區(qū)之間的碳排放效率差距，不利于碳排放效率的收斂。
本文研究結論顯示，我國需要堅持完善全國碳交易市場，借鑒試點經驗，加強內部監(jiān)管，形成嚴格有效的交易制度;不斷調整地區(qū)間的差距，加強合作，由發(fā)達地區(qū)帶動落后地區(qū)，促進全國統(tǒng)籌發(fā)展;優(yōu)化產業(yè)結構，促進低碳綠色發(fā)展機制，擴大清潔能源的使用范圍。
2001年IPCC發(fā)布的第三次氣候變化評估報告稱，全球氣候變暖已經成為重要的國際政治問題。建立一個綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展的經濟體系以應對全球氣候變化成為世界各國面臨的重要任務。隨著人口和經濟的持續(xù)快速增長，中國過去幾十年消耗了大量的能源，由此產生的二氧化碳排放及一系列環(huán)境問題已經引起了世界范圍的關注。據國際能源機構(IEA)公布的數據顯示，2007年中國二氧化碳排放量為62億t，超過美國成為世界上碳排放最多的國家。2011年，中國一次能源消費總量超過美國，2013年中國二氧化碳排放量已經占全球的28.0%。同時，中國碳排放量還在快速增加，基準情況下，中國碳排放量將于2020年達到全球的三分之一。面對這一嚴峻的現實，中國政府將降低碳排放、發(fā)展低碳經濟作為國家戰(zhàn)略，并向全世界作出鄭重承諾，2020年碳排放強度在2005年的基礎上降低40%~45%，2030年單位國內生產總值的二氧化碳排放量在2005年的基礎上下降60%~65%。要實現中國宏偉的減排目標絕非易事：一方面，中國的經濟轉型和產業(yè)結構升級步入關鍵時期，新舊動能順利轉換尚需時日，以資源特別是能源為主要驅動力的經濟發(fā)展模式短期內難以根本改變;另一方面，區(qū)域間發(fā)展不均衡的問題依然突出，中國不同省區(qū)的經濟社會發(fā)展水平和自然環(huán)境條件各異，減排責任、能力、需求等也存在很大區(qū)別，不僅導致區(qū)域碳排放效率與全國碳排放效率不一致，而且意味著各省區(qū)實現降低碳排放目標時間的差異化。利用市場機制能夠有效降低減排成本，中國政府在2017年12月19日宣布啟動全國統(tǒng)一的碳排放交易體系，以降低能源消耗強度，提高二氧化碳效率。
2013年6月18日，中國首個碳排放權交易平臺在深圳啟動，標志著中國碳交易市場建設邁出了關鍵性一步。此后，北京、天津、上海、廣東、湖北、重慶等省市先后啟動了碳排放權交易試點。經過一年多的發(fā)展，各試點省市的碳交易市場規(guī)則逐步完善。2017年12月19日，全國碳排放交易體系正式啟動。此前，國家發(fā)改委印發(fā)了《全國碳排放權交易市場建設方案(發(fā)電行業(yè))》。首批納入碳交易的企業(yè)1 700余家，排放總量超過30億t二氧化碳當量。按照設定的時間表，2017-2020年為試運行和完善階段，2020年以后為全面實施階段。在碳排放交易市場建立以及一系列低碳減排目標提出的背景下，走中國特色綠色低碳減排發(fā)展的道路已經是中國政府重要的戰(zhàn)略目標之一。而如何對低碳目標進行科學公平合理的評定，如何確保在經濟增長的前提下，早日實現節(jié)能減排目標，對深化中國碳排放交易研究、構建合理的碳排放交易體系具有重要的理論意義和現實意義。碳排放效率作為綠色低碳經濟發(fā)展的關鍵指標，能準確利用投入產出關系反應經濟增長與二氧化碳排放的關系，全面評定各地區(qū)用更少的碳排放換取更高的經濟增長的能力。
l 文獻綜述
歐盟的碳排放交易系統(tǒng)(EU-ETS)是目前世界上最有效的交易系統(tǒng)，它的發(fā)展主要分為三個階段：第一階段(2005-2007年)，覆蓋電力、石油、鋼鐵、水泥、玻璃、紙張等行業(yè);第二階段(2008-2012年)加入了航空業(yè);第三階段(2013-2020年)列入鋁和有機化學，這標志著幾乎所有的行業(yè)均被EU-ETS涵蓋。在我國，碳排放權交易市場建立主要學習和參照歐盟碳交易市場的經驗，在試點階段，采取了與歐盟類似的碳交易運作模式。2017年12月19日，中國正式啟動全國碳排放交易體系，第一階段將涉及石化、化工、建材、鋼鐵、有色、造紙、電力和航空等8個行業(yè)重點排放企業(yè)，即耗能達到1萬t標準煤及其以上的企業(yè)。初步統(tǒng)計，中國有7 000多家企業(yè)符合標準，占全國碳排放總量的一半以上，其交易規(guī)模將會超過歐盟碳排放交易體系。
國內外有關碳排放效率的研究主要利用數據包絡分析(DEA)模型、隨機前沿模型、topsis、CGE模型等方法。Wang QW等建立了幾種基于環(huán)境生產技術的效率模型，將不良產出納入效率評估框架，結果表明，中國的環(huán)境和經濟效益總體偏低，不同地區(qū)存在較大差異。Zhao Y等提出了一個徑向隨機DEA模型擴展為非徑向的方法，測量能源使用和二氧化碳排放效率，通過對2010年數據的分析，結果表明，二氧化碳排放效率在不同的區(qū)域有顯著影響。Zhao X G等在有效市場理論和公平博弈模型的基礎上，對中國四個具有代表性城市的碳排放市場進行單位根檢驗和運行檢驗。結果表明，中國的碳交易市場只取得了低效率，隨著市場規(guī)模的擴大，交易量的增加，碳交易市場將從低效率狀態(tài)收斂到弱效率狀態(tài)，中國的碳交易市場逐漸顯現出恢復市場效率的跡象。Lin B Q等建立了一個考慮統(tǒng)計噪聲的Malmquist指數參數方法，采用固定效應面板隨機前沿模型來處理區(qū)域異質性，分析2000-2010年中國30個省份的碳排放績效。結果顯示，東部地區(qū)表現最好，其次是中部地區(qū)，西部地區(qū)的碳排放績效最差。Duman Y S等利用參數雙曲線距離函數來調查1990-2011年歐盟成員國和候選國家小組的環(huán)境技術效率。結果表明，與新成員和候選國家相比，歐盟15國在降低二氧化碳排放量的同時，增加國內生產總值和減少能源使用方面具有更大的潛力，歐盟成員國和候選國之間存在環(huán)境技術效率趨同。
相天東運用三階段DEA模型對中國30個省區(qū)2000-2014年的碳排放效率和全要素生產率進行分析。結果表明，30個省區(qū)市綜合技術效率偏低，西部的綜合技術效率最高，東部的純技術效率最高，東、中、西部技術進步依次遞減。王婷婷提出生態(tài)一博弈交叉數據包絡分析(ECO-GCDEA)模型，對低碳約束下的中國省際能源效率進行測算和排序，發(fā)現中東部地區(qū)能源效率較好，而西部地區(qū)能源利用效率與環(huán)境發(fā)展協調程度較差。馮東等選取了京津冀區(qū)域的13個城市為研究對象，利用非期望產出的SBM模型對2005-2014年的二氧化碳排放效率進行測算。結果表明，京津冀城市整體碳排放效率出現下降的趨勢，只有北京、秦皇島兩個城市排放效率相對有效。周健運用OWA算子賦權方法結合TOPSOS評估對中國2003-2008年的省級碳排放經濟效率進行評價。結果表明：東部發(fā)達地區(qū)的碳排放經濟效率普遍高于中西部地區(qū)。張金燦等運用隨機前沿方法對中國30個省區(qū)2000-2011年的碳排放效率進行分析。結果表明，中國碳排放效率還比較低，在2000-2007年效率不斷升高，而2008年后有所下降。崔瑋等運用結合Bootstrap技術的Malmquist指數方法測算了武漢城市圈土地利用空間關聯的碳排放效率及其技術進步和技術效率。發(fā)現碳排放效率在2010年前呈上升趨勢，之后出現下降。瞿小松等利用動態(tài)CGE模型對全球溫室氣體減排效果進行分析，并比較了不同交易模式下的全球減排效率。分析結果表明，碳交易市場規(guī)模越大，全球減排成本越低。周杰琦等基于2000-2013年中國省際面板數據，構建聯立方程模型探討FDI、環(huán)境管制對碳排放效率的作用機制與影響效應。
綜上所述，國內外學者在碳排放效率上的研究較多，為該領域的后續(xù)發(fā)展奠定了基礎。目前國內外關于在特定時期下碳排放效率的研究文獻較少，大多數學者在研究碳排放效率問題時，都只是測算各地區(qū)碳排放效率，并將各地區(qū)之間進行比較分析。本文引入碳交易試點建立前后這兩個特定時期對碳排放效率進行分析，重點通過各試點省區(qū)效率的比較，判斷在碳交易市場建立的環(huán)境下，中國省區(qū)碳排放效率的趨勢和差異，豐富這一領域的研究成果。另外，本文在借鑒以往研究引用和現實可得條件的變量基礎上，新增代表碳交易市場形成的指標碳交易量，并將其引用至條件收斂的變量中，以期本文構建的指標體系能夠更好地表現出在碳交易試點建立的背景下，對碳排放效率的影響程度。
2 碳排放效率測算的模型構建
2.1 碳排放效率的指標體系
本文選取全國除臺灣、西藏、香港、澳門以外的30個省、市、自治區(qū)的2006-2016年的相關數據。根據中國七個碳排放交易試點的建立時間，將2006-2013年劃分為碳排放交易市場建立前，2014-2016年為碳排放交易試點建立后的年份，由于深圳市部分數據的缺失，將深圳市合并到廣東省進行計算。所有數據均來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》。
2.1.1 投入產出變量
本文選取GDP為產出變量，為了消除價格變動的影響，各省區(qū)生產總值利用平減指數轉換成2006年不變價格。投入變量為資本存量、勞動力和碳排放總量。其中資本存量使用單豪杰的原始數據，由于其數據只到2006年，2006-2016年的數據根據其方法進行推衍;勞動投入量為各省區(qū)市年末總就業(yè)人數。
本文利用《2006年IPCC指南》的建議，利用各地區(qū)使用的能源礦物燃料排放量來計算各地區(qū)的碳排放量。根據《2006年IPCC指南》中的規(guī)定，碳排放量計算公式如式(1)：
式(1)中，C為碳排放量，單位為t;i為第i種能源，根據《IPCC指南(2006)》將能源劃分為八種常見的種類，分別為原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油和天然氣;Ei為第i種能源的消費量，單位為t或m3，數據來源于各年度《中國能源統(tǒng)計年鑒》;NVCi為i第種能源的平均低位發(fā)熱量，單位為TJ/tce;CCi為第i種能源的碳含量，單位為t/TJ;COFi為第i種能源的碳氧化因子，根據《IPCC指南》排放因子是源于100%氧化的假設，因此此值通常取1;44/12表示C02與碳的分子量之比，即碳轉化成C02的轉化系數，以上數據來源自《IPCC指南(2006)》。
2.1.2環(huán)境變量的選擇
環(huán)境變量主要包括對碳排放效率有顯著影響但又不在主觀可控范圍內的因素。影響碳排放效率的因素眾多，參考已有的研究，結合本文研究的重點，主要考慮各省的工業(yè)化程度、城市化程度、技術進步和能源消費強度等四個因素，并在條件收斂模型中引入碳交易量指標。
(1)工業(yè)化程度。碳排放效率與產業(yè)結構有著密不可分的關系，產業(yè)結構影響能源消費總量和碳排放強度，地區(qū)產業(yè)結構的優(yōu)化重組升級對低碳經濟發(fā)展效率有著重要的影響。本文采用第二產業(yè)占GDP的比重代表工業(yè)化程度。
(2)城市化程度。隨著社會經濟的發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，農村人口的城市化也給能源消費結構帶來了巨大的改變，進而也影響了碳排放量。因此，城市化程度也是影響碳排放效率的重要因素，本文采用城鎮(zhèn)人口占比代表城市化程度。
(3)技術進步。技術進步可以提高資源的利用效率，技術創(chuàng)新能力是淘汰落后產能，促進能源清潔利用和清潔能源發(fā)展的必然選擇，在一定的產出水平上會減少能源消費量，減少碳排放量，碳排放效率必然會相對提高。本文采取R&D經費支出占GDP的比例來表示技術進步。
(4)能源消費強度。能源消費強度即單位GDP的能源消費量，是衡量能源利用效率的指標。能源強度的降低意味著能源利用效率的提高，也代表著碳排放效率的提高。
(5)碳交易量。碳交易量是衡量碳交易市場規(guī)模大小的重要指標，也是市場發(fā)揮作用大小的體現。
2.2 碳排放效率評價方法——三階段DEA模型
三階段DEA模型是由Fried等提出的一種能夠更好地評估DMU(decision making unit，決策單元)效率的方法。模型最大的特點是能夠將非經營的因素(外部環(huán)境因素與隨機因素)對效率的影響剔除，使得所評估出來的效率值能更真實地反映決策單元的內部管理水平。該方法已經在農業(yè)生產、金融業(yè)、房地產等許多行業(yè)領域廣泛應用。
第一階段：傳統(tǒng)的DEA模型(BCC模型)。
對某一決策單元，其效率可以由如下的對偶形式BCC模型求得：
了所有因素。根據公式(5)調整得到的剔除環(huán)境變量和隨機因素后的碳排放效率值，結果如表3所示。
(1)如表3所示，從全國平均水平來看，交易市場建立前后總體的純技術效率低于純規(guī)模效率的幅度更大，進一步說明，中國各省區(qū)碳排放效率較低是由于純技術效率引起的，技術效率應用程度還處于中低端狀態(tài)，改善空間很大。處在生產前沿面上的只有廣東省，其地處沿海地帶，經濟快速發(fā)展，并且在其省內有廣東、深圳兩個碳交易試點，碳排放權成交量也居于全國領先水平。寧夏、青海和陜西省穩(wěn)居后三名，這些省區(qū)經濟水平較為落后，區(qū)域內豐富的化石能源資源，決定了這些地區(qū)主要經濟支撐力量為高能耗、低產出的工業(yè)產業(yè)，必然導致碳排放效率處于全國低端行列。
(2)從中國碳排放權交易試點的整體情況來看，碳排放交易市場建立后，所有試點省區(qū)排名保持不變或有所上升。北京市從第7名上升至第3名，上海市從第6名上升至第5名，這兩個地區(qū)純技術效率水平都已經達到生產前沿，管理和技術等因素表現良好，碳交易市場建立后純規(guī)模效率方面有所改善，但還存在一定問題，說明需要在產業(yè)規(guī)模的優(yōu)化配置上繼續(xù)提升。重慶市從第22名上升到第21名，其純規(guī)模效率較高，但交易市場建立前后的純技術效率僅為0.204、0.256，在管理效率方面還有很大的提升空間。重慶市效率排名在全國平均水平上較為靠后，這是由于重慶工業(yè)基礎雄厚，是全國重工業(yè)生產基地，第二產業(yè)增加值在50%左右浮動，雖然建立了碳排放交易市場，成交量也是七個試點中最少的。天津市排名保持在第27名不變，處于全國較低水平，其勞動力和城市化率水平和北京、上海等較為接近，但能源消費強度、第二產業(yè)占比很高，GDP和技術進步水平又不足，因此在引入環(huán)境變量調整后的差異較大。湖北省也從第12名上升至第11名。雖然這些試點地區(qū)排名前進幅度較小，但從交易前后的整體排名情況看，省區(qū)排名變動情況都不大，因此，在碳交易市場建立前后穩(wěn)定的全國局面來看，碳交易市場對碳排放效率的提升具有一定的促進作用。
(3)通過表2和表3的比較來看，剔除了外部環(huán)境和隨機因素的影響，交易市場建立前后的效率均值分別由(0.749,0.647)下降到(0.369,0.408)，說明外部環(huán)境因素對碳排放效率有顯著影響。分地區(qū)來看，天津市、上海市、福建省、重慶市等省區(qū)效率排名下降明顯，說明這些地區(qū)在第一階段效率較高和它們地區(qū)有利的外部環(huán)境密切相關。河北省、山西省、內蒙古、山東省、河南省等省區(qū)效率排名有明顯提升，相對而言，這些地區(qū)的外部環(huán)境對碳排放效率有不利影響，并不是它們的內部管理水平較低。
4 各地區(qū)碳排放效率收斂性分析
4.1 碳排放效率的收斂
根據式(6)、式(7)可以計算得出2006-2016年中國碳排放效率的變異系數，結果如表4所示。
從表4的結果可以看出，中國各省區(qū)碳排放效率的變異系數呈現先上升再下降再上升的趨勢。因此，2006-2016年這11年期間，中國碳排放效率斂散性大致可以分為三個階段。第一階段，2006-2008年，全國省區(qū)碳排放效率的差距逐漸擴大。在這個階段，2006年國務院發(fā)布了加強節(jié)能工作的決定，制定了促進節(jié)能減排的一系列政策措施，各省區(qū)開始相繼實施，由于開始的時間以及政策原因不同，碳排放效率的差距開始逐漸擴大。第二階段，2009-2012年，各省區(qū)之間加強合作互助，因地制宜，逐漸促進全國趨同發(fā)展。第三階段，2013-2016年，各省區(qū)斂散性趨于小幅度上升的平穩(wěn)狀態(tài)。在這個階段，中國碳排放交易試點陸續(xù)啟動，對試點區(qū)和非試點區(qū)的排放效率也會產生一定的影響。
4.2 碳排放效率的絕對β收斂
根據式(8)建立碳排放效率回歸方程，基于a收斂結果和碳交易試點市場建立的時間，本文選取兩種時間節(jié)點進行分析。第一種是上節(jié)所描述的三個階段，三個基本年份：2006年、2009年和2013年，終點年分別為2008年、2012年和2016年。第二種的兩個階段分別代表碳交易市場建立前和建立后，兩個基本年份：2006年和2014年，終點年分別為2013年和2016年。根據回歸結果顯示，基于上節(jié)a收斂結果分出的三個階段，雖然在2006-2008年、2009-2012年這兩個階段中，回歸系數都小于0，但是都不顯著，因此不能認為存在絕對β收斂。而最后一個階段2003-2016年，回歸系數大于0，當然也不可能存在絕對β收斂?；谔冀灰资袌鼋⑶昂笏殖龅膬蓚€階段，在交易市場建立前的2006-2013年回歸系數為-0018，且在5%的顯著性水平下顯著，因此認為在這個期間內存在絕對β收斂。這可能是由于中國政府開始重視節(jié)能減排，協調區(qū)域之間統(tǒng)籌發(fā)展的功效。而在交易市場建立后，回歸系數大于0，不存在絕對β收斂。
4.3 碳排放效率的條件收斂
根據式(10)碳排放效率的條件收斂模型，并基于以往研究和現實情況，本文選取各省工業(yè)化程度、城市化程度、技術進步和能源消費強度加入收斂模型，并在2014-2016年度碳交易市場建立后的時期加入碳交易量的變量，結果如表5所示。
加入外部環(huán)境控制變量之后，基于a收斂劃分的三個階段中，2006-2008年，工業(yè)化程度即第二產業(yè)占比的系數為負，說明這個階段內國內各地區(qū)工業(yè)化程度的結構分布是有利于各省區(qū)碳排放效率收斂性的。而城市化程度和能源消費強度會拉大省區(qū)之間的差距，不利于碳排放效率的收斂。2009-2012年在5%的顯著性水平下存在條件β收斂，表明在這個期間內，各省區(qū)碳排放效率有縮小的趨勢。2013-2016年仍然不存在條件β收斂。
表5回歸結果所示，在加入控制變量后，2006-2013年即碳交易市場建立前全國碳排放效率存在條件β收斂。而2014-2016年碳交易市場試點建立后全國碳排放效率不存在條件β收斂，各省之間的差距進一步擴大。其中，碳交易量系數雖然為負，但并不顯著，說明此期間七個試點地區(qū)的碳交易量并不能促進全國省區(qū)碳排放效率差異的縮小。因此，中國政府在制定相應節(jié)能減排的政策時，應該注重各省區(qū)排放效率差異問題，切忌只顧部分省區(qū)的利益而忽略自然資源稟賦較差、經濟發(fā)展落后的地區(qū)。
5 結論建議
本文基于三階段DEA模型對中國碳交易試點建立前后的碳排放效率進行分析，結果顯示：各試點在碳排放交易市場建立后，碳排放效率排名均保持不變或有所上升。處在生產前沿面上的只有廣東省，其他省區(qū)的技術效率和規(guī)模效率都有不同程度的改進空間;寧夏、青海和陜西省穩(wěn)居后三名。中國的碳排放效率水平無論在技術層面上還是規(guī)模層面都存在一定缺陷，而技術層面有著更大的提升空間，在碳排放的內部管理控制等方面應該引起相關政府部門的重視。本文還對碳排放效率進行了收斂性分析，結果顯示，在碳交易試點建立前，省區(qū)存在條件收斂，而在建立后則不存在收斂現象。其中城市化程度會拉大省區(qū)之間的差距，不利于碳排放效率的收斂。在試點建立前的期間內，主要是2009-2012年對條件收斂的貢獻程度比較大。碳交易量對收斂性的影響并不顯著，這有可能是只有試點省區(qū)數據因素影響，在全國交易系統(tǒng)啟動后可以做進一步分析。
通過以上的研究分析，本文提出以下幾點建議：
第一，不斷探索完善全國碳交易市場。目前，中國全國碳交易市場已經正式啟動，結合各試點省區(qū)的表現來看，試點區(qū)碳排放效率有所提升，但提升效果還不夠好。因此，應該借鑒試點地區(qū)的經驗教訓，以點帶面，進一步完善交易機制、約束機制和分配機制。
第二，不斷加強完善碳排放內部控制管理。通過純技術效率的結果可知，目前碳交易效率較低主要是內部控制管理引起的。因此，中央以及各地區(qū)政府應該借鑒國內外高效管理經驗，注意加強內部監(jiān)管措施，建立嚴格有效的內部監(jiān)管、審批制度，不斷完善內部管理，提高碳排放效率。
第三，不斷調整縮小地區(qū)間排放差距。根據本文碳排放效率收斂性的結果，發(fā)現雖然在2013年前地區(qū)間碳排放差異開始逐漸縮小，但近幾年來差距又開始逐漸擴大。因此，今后應充分利用碳交易全國市場啟動時機，進一步加強區(qū)域之間相互合作與相互扶持，由發(fā)達地區(qū)提供資金和先進技術，在落后地區(qū)開展清潔綠色環(huán)保的經濟產業(yè)，促進全國協調統(tǒng)籌發(fā)展。
第四，不斷優(yōu)化完善地區(qū)產業(yè)結構。在引入環(huán)境變量調整投入產出變量時可知，第二產業(yè)占比的增加會抑制碳排放效率的提升。因此，必須盡快優(yōu)化地區(qū)產業(yè)結構，促進地區(qū)經濟的低碳綠色發(fā)展。合理控制能源消費和碳排放總量，調整優(yōu)化地區(qū)產業(yè)結構，高效利用清潔能源，減少煤炭消耗，因地制宜發(fā)展太陽能、風能等清潔能源，抑制高排放產業(yè)的過快發(fā)展，做好生態(tài)保護工作。
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