1 LA DEMANDA DE TECNOLOGIA AHORRADORA DE AGUA EN

1 LA DEMANDA DE TECNOLOGIA AHORRADORA DE AGUA EN

/$'(0$1'$'(7(&12/2*,$$+255$'25$'($*8$(1/$
$*5,&8/785$'(5(*$'Ë2
Esteban Fernández Vázquez1
Carlos Arias Sampedro2
5HVXPHQ
Este trabajo analiza la voluntad de pago por una tecnología ahorradora de agua de los
agricultores en una comunidad de regantes. El modelo teórico muestra que la voluntad
de pago por una tecnología ahorradora de agua depende del precio del agua, de las
elasticidad precio de la demanda de agua y del grado de ahorro de agua que permite la
tecnología que se valora. Desde un punto de vista empírico, la voluntad de pago puede
medirse como la diferencia entre márgenes brutos con tecnologías que permitan
diferentes ahorros de agua.
3DODEUDVFODYHWHFQRORJtDDKRUURGHDJXDUHJDGtR
-(/4&
$EVWUDFW
This paper analyzes the willingness to pay for water-saving technologies. The
theoretical model shows that the willingness to pay for this technology depends on
water prices, price-elasticity of water demand and water needs of each technology. In
the empirical portion of the paper, the willingness to pay for water-saving technologies
is measured as differences in gross margin between technologies that need different
amounts of water for unit of production.
.H\ZRUGVWHFKQRORJ\ZDWHUVDYLQJVLUULJDWLRQ
-(/4&
1
Departamento de Economía Aplicada. Universidad de Oviedo. Avda del Cristo sn. 33071 Oviedo. email: [email protected]
$XWRUSDUDFRUUHVSRQGHQFLD. Departamento de Economía. Universidad de León. Campus de
Vegazana. 24071 Leon. e-mail: [email protected]
2
1
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5HVXPHQ
Este trabajo analiza la voluntad de pago por una tecnología ahorradora de agua de los
agricultores en una comunidad de regantes. El modelo teórico muestra que la voluntad
de pago por una tecnología ahorradora de agua depende del precio del agua, de las
elasticidad precio de la demanda de agua y del grado de ahorro de agua que permite la
tecnología que se valora. Desde un punto de vista empírico, la voluntad de pago puede
medirse como la diferencia entre márgenes brutos con tecnologías que permitan
diferentes ahorros de agua.
3DODEUDVFODYHWHFQRORJtDDKRUURGHDJXDUHJDGtR
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This paper analyzes the willingness to pay for water-saving technologies. The
theoretical model shows that the willingness to pay for this technology depends on
water prices, price-elasticity of water demand and water needs of each technology. In
the empirical portion of the paper, the willingness to pay for water-saving technologies
is measured as differences in gross margin between technologies that need different
amounts of water for unit of production.
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-(/4&
2
,QWURGXFFLyQ
El crecimiento económico y la preocupación por cuestiones ambientales ha
convertido al agua en un recurso escaso cuya administración está sujeta a numerosas
controversias. Algunas estimaciones apuntan a que la agricultura de regadío consume
aproximadamente el 80% del agua disponible en España. Por lo tanto, no es extraño que
esta actividad se convierta en el centro de atención cuando se habla de reducir el
consumo de agua o en términos más generales del uso racional del agua (Naredo y
López-Calvo, 1994).
Sin embargo, existe una razón adicional que hace que el regadío aparezca como
una actividad en que el agua no se usa del modo más eficiente. En muchas ocasiones, el
pago que los agricultores hacen por el agua no guarda relación con la cantidad
consumida ni ésta es medida con precisión. Este modo de administración presenta
características que pueden conducir a un uso poco eficiente de este recurso escaso.
El agua podría ser usada de modo más eficiente si los agricultores pagasen una
cantidad positiva por cada unidad de agua que usan. Sin embargo, ésta es una propuesta
polémica ya que supone aumentar los costes de producción en sectores cuya
rentabilidad se considera muy baja. Por lo tanto, el aumento del precio del agua puede
conducir a abandono de cultivos y tierras con las evidentes consecuencias para la
producción, la renta y el empleo de las zonas geográficas donde se sitúan los regadíos.
La literatura económica sobre regadío ha investigado los efectos de un aumento
del precio del agua sobre la cantidad demandada de agua, los cultivos, la producción y
el empleo. La magnitud de estos efectos depende críticamente de la existencia de
tecnologías ahorradoras de agua y del coste de éstas (Sumpsi, 1997; Sumpsi et al.,
1998). En otras palabras, cuando sube el precio del agua los efectos sobre la producción
agraria son menos negativos cuando existen posibilidades de mantener la producción sin
subidas sustanciales de costes mediante un proceso de sustitución de agua por capital.
En estudios previos (Sumpsi et al., 1998; Berbel et al., 1999) la tecnología
ahorradora de agua se considera exógena al modelo. Es decir, la tecnología existe y se
adopta cuando es beneficiosa pero no se cuestiona su procedencia ni la relación de su
existencia con las condiciones del sector. En el presente trabajo se da un paso para
3
lograr que la tecnología ahorradora de agua sea explicada por un proceso asociado a la
decisión sobre cultivos y uso del agua. En concreto, se analizarán la voluntad de pago
de los agricultores de regadío por tecnologías ahorradoras de agua como una función del
precio del agua.
El artículo tiene la siguiente estructura. Los aspecto teóricos de la demanda de
tecnología ahorradora de agua se estudian en la sección 2. Por su parte, la sección 3
presenta la metodología empleada y la sección 4 los resultados obtenidos. El artículo
finaliza con algunas conclusiones en la sección 5.
0RGHORWHyULFR
El análisis de la adopción de tecnología ahorradora de agua ha sido estudiado con
anterioridad en los trabajos, entre otros, de Caswell y Zilberman (1985,1986). La
tecnología de producción se puede representar mediante la siguiente función de
producción:
 x 
y = f

1− α 
donde y es el output, x el agua utilizada y α un coeficiente de ahorro de agua que
caracteriza a una determinada tecnología. La función de producción f es creciente (f’>0)
a una tasa decreciente (f’’<0) para asegurar la existencia de una solución única al
problema de maximización de beneficio.
El uso de agua puede modelizarse como el resultado de maximizar el beneficio.
Es decir,
  x 

max x  pf 
 − wx 
 1− α 

donde, p y w son respectivamente el precio del output y del agua.
La función de beneficio puede escribirse como:
4
Π
( p, w ) = max {pf ( x ) − w x }
*
*
*
*
x*
x
y w * = ( 1 − α) w
1− α
donde x * =
Es decir, en este modelo el ahorro de agua se puede equiparar analíticamente a
una bajada del precio de la misma. La aplicación del lema de Hotelling permite obtener
la oferta de output y la demanda de input como:
(
)
y p, w * =
(
∂ Π
( p, w )
*
∂ p
)
x * p, w * = −
( p, w )
∂ Π
*
∂ w*
El beneficio obtenido en esta actividad es función del grado de ahorro de agua
(α) que permite la tecnología. La voluntad de pago por un incremento unitario en el
grado de ahorro de agua puede medirse como el incremento de beneficio asociado a ese
cambio. Es decir, mediante la siguiente derivada:
( p, w )
∂ Π
*
=
∂ α
∂ Π
( p, w )
∂ w*
*
∂ w*
= x *w
∂ α
La expresión anterior indica la existencia de una voluntad de pago no negativa
por las mejoras técnicas ahorradoras de agua medidas por el coeficiente α. Esta
voluntad de pago es no decreciente en α, como indica la siguiente derivada:
∂
∂ 

( p, w )
*
∂
∂




=w
*
∂ x* ∂ w*
2 ∂ x
=
−
w
∂ w* ∂
∂ w*
La expresión anterior es no negativa ya que la derivada del input (x) con
respecto a su precio es no positiva. Esta condición se deriva de la convexidad de la
función de beneficio (Silberberg, 2000). En el caso en el que la curva de demanda de
agua se vuelva perfectamente inelástica esa expresión se hace igual a cero. Por lo tanto,
la valoración marginal del ahorro de agua (α) es constante en los tramos perfectamente
inelásticos de la función de demanda de agua.
5
Finalmente, es interesante analizar como afecta a la voluntad de pago el cambio
en el precio del agua. Es decir conocer el signo de la siguiente derivada:
(
)
 ∂ Π p, w *
∂ 
∂ α

∂ w
donde, ε x = −


=
1
x ( 1 − ε x)
1− α
w ∂ x
es la elasticidad de la demanda de agua.
x ∂ w
La subida de precio del agua tiene un efecto ambiguo sobre la voluntad de pago por
la mejora técnica. En concreto, tiene un efecto positivo si la demanda de agua es
inelástica (εx<1) y un efecto negativo si la demanda de agua es elástica (εx >1).
0HWRGRORJtD
La ausencia de datos sobre consumos de agua, precios del agua y precios de otros
factores hace que, con frecuencia, el análisis econométrico de la demanda de agua sea
inviable. La simulación por programación matemática (Sumpsi, 1997; Sumpsi et al.,
1998; Berbel et al. 1999) constituye una metodología alternativa cuyas necesidades de
datos son mucho menores.
En esta aproximación las decisiones de los agricultores, considerando el problema al
nivel de una comunidad de regantes, se modelizan como el resultado de maximizar el
margen bruto de explotación de la comunidad dadas un conjunto de cultivos y unas
posibilidades tecnológicas definidas por unos coeficientes de uso de agua. Es decir, se
modeliza como un problema de maximización restringida donde la función objetivo
tiene la siguiente expresión:
n
MB = ∑ [p i ri − ( c i + wq )i ]S i
(1)
i =1
donde, 0% es el margen bruto de explotación de la comunidad de regantes; 6L es el
porcentaje de superficie ( % ) dedicado en una comunidad a la actividad de cultivo i; UL
es el rendimiento físico (Kg. / ha.) de la actividad i; SL es el precio de mercado del
cultivo i (ptas. / Kg.); Fi es el conjunto de costes variables, exceptuando el derivado del
6
consumo de agua, que supone dedicar un 1% de la superficie total a la actividad i (ptas./
ha.); TL son las necesidades de agua de la actividad i (m3 / ha.); y Z es el precio del m3
de agua de riego. La variable de decisión para los integrantes de la comunidad va ser la
superficie de cada actividad de cultivo y tomarán su decisión maximizando el margen
bruto de explotación. Los rendimientos de los diferentes cultivos y los coeficientes de
necesidades de agua de cada cultivo se determinan mediante las oportunas encuestas a
los agricultores.
La función objetivo está sometida a una serie de restricciones tanto de carácter físico
(por ejemplo, la suma de todas las 6L tiene que ser menor o igual que 100), como
provenientes de limitaciones impuestas por la PAC, por el mercado o por la sucesión de
actividades de cultivo. El modelo de programación lineal se describe detalladamente en
el trabajo de Berbel et al. (1999).
El programa permite simular las decisiones de los agricultores ante cambios en los
parámetros que definen el problema. Por ejemplo, es posible determinar las cantidades
de agua que se consumirían con diferentes precios del agua manteniendo el resto del
programa inalterado. Para ello se simulan distintos valores del precio del agua (Z) y se
obtiene la distribución porcentual de la superficie entre las distintas actividades de
cultivo (6L) que maximizan el margen bruto de la comunidad de regantes. Teniendo en
cuenta que cada actividad requiere de cierto volumen de agua de riego por hectárea
cultivada, se obtiene de forma inmediata la cantidad de agua de riego consumida en
total. Básicamente, esta es la aproximación que se sigue para determinar la demanda de
agua con esta metodología.
Un enfoque dinámico de las decisiones de los agricultores podría considerar que la
situación de escasez de agua y presiones para la subida de precio pueden incrementar el
interés de investigar, desarrollar y difundir tecnologías ahorradoras de agua. En este
contexto es interesante saber cuál es la voluntad de pago de los agricultores por esa
tecnología ahorradora de agua.
La metodología descrita anteriormente para el cálculo de la demanda de agua
puede ser usada para calcular esta voluntad de pago. El programa de optimización da
como resultado no sólo las cantidades de inputs óptimas, sino también el margen bruto
7
que se obtiene tomando esa decisión óptima. Para cada nivel de precio de agua,
calculamos el margen bruto con las actuales tecnologías y los comparamos con el valor
bruto que obtendría un agente maximizador si apareciesen tecnologías alternativas que
permitiesen ahorrar respectivamente de un 10 a un 50% del agua necesaria. La
diferencia entre los márgenes brutos de la tecnología actual y de la tecnología
ahorradora de agua mide la cantidad máxima que un agricultor estaría dispuesto a pagar
por esa tecnología. Es decir, su voluntad de pago por esa tecnología. Estas voluntades
de pago permite trazar curvas de demanda para las tecnologías ahorradoras de agua
considerando diferentes niveles del precio del agua.
Para ello, introducimos en el programa un parámetro α que refleja el porcentaje
de ahorro de agua que se plantea como posible escenario. Así podremos obtener el
margen bruto de explotación que percibiría la comunidad de regantes ante esta nueva
situación y compararlo con el que percibirían en la situación original. La diferencia
entre ambos márgenes determinaría la valoración económica que una comunidad
otorgaría a una tecnología que le permitiese ahorrar un α% de agua en sus actividades
de cultivo y, por tanto, el precio máximo que estarían dispuestas a pagar por ella.
Básicamente, esta aproximación implica usar la siguiente función objetivo:
n
MB = ∑ [p i ri − ( c i + wa )i ]S i
(2)
i =1
donde DL= (100-α)TL; esto es, se modifican los coeficientes técnicos de necesidades de
agua de los cultivos mediante su multiplicación por un parámetro α cuyo valor estará
comprendido entre 0 y 100 y que refleja el porcentaje de ahorro del recurso que una
potencial tecnología de riego podría conseguir. Modelizar los posibles ahorros de agua
de esta forma implica introducir un supuesto simplificador, puesto que se supone que
esta tecnología conseguiría reducir las necesidades de agua de cada cultivo en una
misma proporción. Al mismo tiempo, las restricciones del programa seguirían siendo las
mismas. La disposición a pagar por parte de la comunidad de regantes por la adopción
de la nueva tecnología de riego puede calcularse como la diferencia entre (1) y (2)
evaluados en el óptimo.
8
5HVXOWDGRV
Mediante la aplicación de este método se trata de comprobar de manera empírica las
conclusiones expuestas en el apartado 2 acerca los efectos sobre la disposición a pagar
que tendría la adopción de tecnologías ahorradoras de agua. Básicamente se había
determinado que existirá una disposición de pago positiva y no decreciente a medida
que se incrementa el valor del parámetro α. Por otro lado se concluía que el efecto del
precio del agua de riego (Z) sobre la disposición a pagar por tecnologías ahorradoras del
recurso era incierto y dependía del valor de la elasticidad precio. Para contrastar la
validez de estas conclusiones se ha estudiado el comportamiento en la comunidad de
regantes de Fuente Palmera. Los datos usados aparecen publicados en Berbel et al.
(1999).
En primer lugar y mediante el proceso descrito en el apartado anterior se han
estimado curvas de demanda de agua de riego usando los datos y la metodología
propuesta por Berbel et al. (1999). Aunque no es el objetivo último del estudio, esta
estimación es importante debido al papel que juega la elasticidad precio de la demanda
de agua de riego a la hora de determinar los efectos sobre la valoración de potenciales
tecnologías de los cambios en el precio del recurso. En el gráfico 1 se muestra la curva
obtenida para la comunidad de Fuente Palmera.
*UiILFR&XUYDGHGHPDQGDGHDJXDGHULHJR
)XHQWH3DOPHUD
50
45
40
3UHFLRSWDVP
35
30
25
20
15
10
5
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
&RQVXPRGHDJXDGHULHJRPLOHVGHP
18000
20000
9
En el gráfico se puede apreciar la existencia de varios tramos diferenciados en esta
curva de demanda. En un primer tramo de la curva hasta que el precio alcanza el precio
de 6 ptas./m3 los regantes mantienen la asignación inicial de cultivos que harían en caso
de un precio nulo del agua. Entre un precio de 6 y 25 ptas./m3 la curva presenta un
tramo elástico donde los regantes van moviéndose desde cultivos más intensivos en
usos de agua hacia otras actividades de cultivo que requieren un menor uso del recurso.
Una vez superado ese precio se van limitando las posibilidades de ahorrar agua
mediante el cambio de cultivos, hasta que se llega a un precio de 45 ptas./m3 para el que
se abandonan los cultivos de regadío.
Este resultado viene determinado por un escenario en el que se aplican las
tecnologías de riego disponibles actualmente y, por tanto, podría variar si se plantease la
posibilidad de adoptar tecnologías ahorradoras del recurso. En el gráfico 2 se
representan las curvas de demanda para tres posibles valores del parámetro α (0%, 20%
y 50%).
*UiILFR&XUYDGHGHPDQGDGHDJXDGHULHJR
)XHQWH3DOPHUD
100
90
80
3UHFLRSWDVP
70
60
sin ahorro
ahorro 20%
ahorro 50%
50
40
30
20
10
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
&RQVXPRGHDJXDGHULHJRPLOHVGHP
10
Se puede apreciar así como variaría la forma de las curvas de demanda al
introducir dos escenarios hipotéticos con tecnologías de riego que redujesen las
necesidades de agua de todos los cultivos en un 20 y un 50%. El resultado es lógico
pues la expresión de la curva de demanda de un input depende de la tecnología de
producción empleada.
Mediante la aplicación del proceso descrito en el apartado 3 es posible estimar la
disposición a pagar por parte de una comunidad de regantes ante potenciales tecnologías
que rebajen las necesidades de agua por superficie cultivada. Para ello se han simulado
los márgenes brutos de explotación de las comunidades con diferentes valores del
parámetro α y para distintos precios del agua de riego. Un resumen de los resultados
obtenidos se muestra a continuación.
3RUFHQWDMHDKRUUR
3UHFLRDJXDSWVP α α α α α 9DORUDFLyQ
9DORUDFLyQ
9DORUDFLyQ
9DORUDFLyQ
9DORUDFLyQ
4067,3
6429,1
8572,2
2830,9
217,6
8134,7
12858,3
17144,3
9849,5
4557,1
12202,0
19287,4
25716,5
22003,3
9235,8
16269,4
29073,8
34288,7
34861,5
13954,1
20336,7
41073,7
42860,8
47719,8
20906,1
(Datos en miles de ptas.)
Como era de esperar, se observa que para un precio del agua dado, la valoración
de una posible tecnología ahorradora de agua va incrementándose a medida que crece el
valor de α, esto es, a medida que se consigue reducir en un mayor porcentaje las
necesidades de agua de los cultivos. Por otra parte también se observa el efecto ambiguo
que supone un incremento en el precio del agua: un precio más alto del recurso puede
implicar una mayor o menor disposición a pagar por la tecnología.
Este resultado puede resultar contraintuitivo ya que parece lógico que cuanto
más cara resulte el agua de riego más valiosas serán las tecnologías que reduzcan las
necesidades de su uso. Sin embargo, en escenarios con precios del agua altos
predominarán cultivos poco intensivos en el uso del recurso que aunque representan
unos menores rendimientos son más rentables en este caso. Si una tecnología de riego
consiguiese reducir en un porcentaje como α, las necesidades de agua de los cultivos,
ese porcentaje tiene que ser lo suficientemente grande como para posibilitar el cambio
de cultivos poco exigentes en riego por otros que lo sean más. En caso contrario no será
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posible realizar ese salto de un tipo de cultivos a otro. Por lo tanto, la valoración de esa
tecnología vendrá dada solamente por el ahorro en costes de agua para la situación con
cultivos poco exigentes en agua pero no se reflejará en ella el incremento del margen
bruto que supondría dedicarse a actividades más intensivas en regadío. En definitiva,
para saber cuál será el efecto de una subida en el precio del recurso sobre la disposición
a pagar debemos conocer el tramo de la curva de demanda de agua de riego en el que
nos encontramos, y por tanto el valor de la elasticidad precio, como se había anticipado
en el apartado 2.
Esta idea se ilustra en el gráfico 3, donde se representan para la comunidad de
regantes de Fuente Palmera las valoraciones marginales de los % de ahorro simulados
(hasta un máximo del 50%) en diversos escenarios de precios.
*UiILFR9DORUDFLyQPDUJLQDOGHDKRUURVGHDJXD
)XHQWH3DOPHUD
8000,0
7000,0
9DORUDFLyQPDUJLQDO
PLOHVGHSWDV
6000,0
5000,0
Precio agua = 2
Precio agua = 15
Precio agua = 20
Precio agua = 30
Precio agua = 50
4000,0
3000,0
2000,0
1000,0
0,0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
GHDKRUUR
En este gráfico se sintetizan las ideas expresadas antes y formalizadas en el
apartado 2. Se puede observar como para un precio del agua muy bajo (2 ptas./m3) los
cambios experimentados por la disposición a pagar por tecnologías ahorradoras de agua
son constantes ante aumentos sucesivos del porcentaje de ahorro simulado. Esto es
12
debido a que con ese precio la distribución de cultivos estará orientada hacia los más
intensivos en agua, por lo que no existen posibilidades de mejorar los beneficios
mediante una reasignación de las superficies. Así, aumentos en el porcentaje de
reducción de las necesidades de agua suponen cambios constantes en la disposición a
pagar igual al valor de la caída del gasto en consumo de agua de riego.
Algo similar ocurre para precios altos (50 ptas./m3) para los que los aumentos en
la valoración no son crecientes hasta que el porcentaje de ahorro se hacen tan grande
(alrededor del 50%) que permite la sustitución de cultivos de secano por otros más
intensivos en agua de riego. Se puede observar que para valores de α muy pequeños la
valoración marginal es nula debido a que en ese escenario no se consume agua de riego
por lo que pequeños ahorros no implican aumento alguno de los márgenes de
explotación. En escenarios de precios intermedios se percibe la existencia de cambios
en la GLVSRVLFLyQPDUJLQDOGHSDJR dependiendo del valor de la elasticidad precio de la
demanda de agua, que se ve influida por el valor del parámetro α.
&RQFOXVLRQHV
El objetivo de este estudio es analizar la disposición de los regantes a pagar por
tecnologías que redujesen los requerimientos de agua de riego para sus cultivos. La
valoración económica de estas tecnologías se hace depender básicamente de los
cambios que experimentan dos parámetros: el precio del recurso y el porcentaje de
ahorro logrado en las necesidades de agua. Se ha comprobado la existencia de una
disposición de pago positiva y creciente a medida que se incrementa el parámetro que
refleja el porcentaje de ahorro, y como aumentos en el precio del recurso tienen un
resultado ambiguo que depende de la elasticidad precio de la demanda de agua de riego.
Cabe señalar que este análisis puede extenderse a cualquier innovación tecnológica que
suponga una disminución de las necesidades de agua de los cultivos. De este modo, no
sólo sería aplicable a futuras técnicas de riego sino que puede ser un instrumento válido,
por ejemplo, para estudiar la valoración que harían los regantes de introducir cultivos
transgénicos que necesitasen un volumen de agua menor por unidad.
Por otra parte, debe advertirse el efecto que tiene sobre el consumo la adopción
de tecnologías que posibiliten emplear un menor volumen de agua por hectárea
cultivada. Si lo que se persigue en un contexto de escasez del recurso es reducir su
consumo en el regadío, impulsar políticas que favorezcan el cambio tecnológico
13
resultará efectivo solamente bajo determinadas condiciones de precios del agua de
riego, obteniéndose el efecto contrario, esto es, un aumento del consumo, si los precios
del agua toman determinados valores (ver gráfico 2 para un precio de 10 ptas./m3).
Finalmente, no debe pasar desapercibido el papel que juega el parámetro de ahorro
α en el análisis. Nótese que su valor simplemente modifica la estimación del coeficiente
técnico que mide las necesidades de agua por hectárea cultivada para cada actividad y
por tanto al darle valores distintos de 0 lo que se hace no es más que llegar a una
estimación distinta para estos coeficientes. Este hecho no es una simple cuestión de
matiz, sino que resalta la importancia de disponer de buenas estimaciones para los
coeficientes técnicos de cada cultivo, pues una ligera desviación en sus valores puede
llevar a grandes diferencias en cuestiones como la elasticidad precio de la demanda de
agua de riego.
5HIHUHQFLDVELEOLRJUDItFDV
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15