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第十二届全国菌根学术研讨会

作者：胡君利吴福勇吴胜春林先贵黄铭洪中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京 210008 香港浸会大学生物学系裘槎环科所香港九龙城中国科学院南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京 210 香港浸会大学生物学系裘槎环科所香港九龙城中国科学院南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京 210008 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京 210008 香港浸会大学生物学系裘槎环科所香港九龙城

土壤重金属污染是由于人类活动导致土壤中某一或某些金属元素因过量沉积而引起含量过高的现象,这对农产品的安全生产和消费者的身体健康造成了潜在风险.本研究主要针对珠江三角洲地区菜地Cd 污染展开风险评估及其控制技术探索,以期为中...

土壤重金属污染是由于人类活动导致土壤中某一或某些金属元素因过量沉积而引起含量过高的现象,这对农产品的安全生产和消费者的身体健康造成了潜在风险.本研究主要针对珠江三角洲地区菜地Cd 污染展开风险评估及其控制技术探索,以期为中轻度Cd 污染农田土壤的治理提供理论依据和技术支撑.

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耕作方式对潮土碳氮磷转化相关微生物学性状的影响

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应用与环境生物学报 2013年第5期19卷 868-872页

作者：王俊华胡君利林先贵朱安宁戴珏王军涛李晶中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室/南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 南京中科院跨克科技有限责任公司南京210008

为了从土壤微生物学角度评价华北潮土在不同耕作方式下的肥力与质量,利用中国科学院封丘农业生态实验站玉米-小麦轮作免耕定位试验平台,研究了不同耕作方式(翻耕、免耕、玉米季免耕-小麦季翻耕)对土壤碳、氮、磷含量及相关微生物学性状... 详细信息

为了从土壤微生物学角度评价华北潮土在不同耕作方式下的肥力与质量,利用中国科学院封丘农业生态实验站玉米-小麦轮作免耕定位试验平台,研究了不同耕作方式(翻耕、免耕、玉米季免耕-小麦季翻耕)对土壤碳、氮、磷含量及相关微生物学性状的影响.结果显示,与翻耕相比,3年持续免耕或仅玉米季免耕对土壤pH、全氮、全磷、矿质氮和速效磷以及微生物生物量(碳、氮、磷)、基础呼吸强度和微生物代谢熵等均没有产生显著影响,但持续免耕处理土壤有机碳含量、关键酶活性(脱氢酶、转化酶、脲酶与碱性磷酸酶)以及微生物代谢活性等均显著升高(P<0.05),而玉米单季免耕处理除脲酶活性没有变化外,其余5个指标也均趋于升高.结果表明,免耕种植模式在保育土壤微生物代谢活性和促进土壤养分转化等方面起着重要作用,而玉米单季免耕处理次之.

关键词：免耕土壤有机碳微生物生物量土壤酶土壤呼吸微生物代谢熵

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不同种植年限番茄大棚土壤理化性质的演变——以山东海阳地区为例

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土壤 2013年第3期45卷 477-482页

作者：万欣董元华王辉李建刚宋丽芬土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京210008 中国农业大学(烟台)理工学院山东烟台264670

为了解山东省海阳地区蔬菜大棚土壤理化性质变化情况,测定了该地区150个不同种植年限(1～17年)番茄大棚土样的理化指标。结果得出,随着种植年限的增加,土壤体积质量(容重)逐渐降低但在种植11年后略微增加。土壤pH在17年间降低了25%,酸... 详细信息

为了解山东省海阳地区蔬菜大棚土壤理化性质变化情况,测定了该地区150个不同种植年限(1～17年)番茄大棚土样的理化指标。结果得出,随着种植年限的增加,土壤体积质量(容重)逐渐降低但在种植11年后略微增加。土壤pH在17年间降低了25%,酸化程度日益严重。土壤有机碳含量在种植1～10年间增加了86.8%,但在之后的7年降低了69.7%。全氮的含量在种植1～9年间升高了1.41倍,但在之后的8年降低了52.3%。土壤碱解氮含量在种植1～8年间增加了79.5%,而在之后的9年降低了41.8%。土壤速效磷含量在种植1～9年增加了38.6倍,在之后8年又降低了68.9%。土壤速效钾含量在种植1～9年间增加了4.4倍,但在之后的8年间降低了77.7%。

关键词：施肥大棚理化性质变化趋势

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尖孢镰刀菌NPS6基因敲除和敲除菌作为植物疫苗的初步研究

尖孢镰刀菌NPS6基因敲除和敲除菌作为植物疫苗的初步研究

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第十六次全国环境微生物学学术研讨会

作者：彭双叶旭红王一明林先贵中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京 210008 南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京 210008 中国科学院大学北京 100049 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京 210008 南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京 210008

由致病性尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)侵染引起的植物枯萎病是一种世界性的土传真菌病害.病菌从根部危害植物,引起维管束病害,造成植株枯死,在植株的全生育期均可发生,对作物生产造成了巨大的经济损失.本研究以尖孢镰刀菌非核糖体多...

由致病性尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)侵染引起的植物枯萎病是一种世界性的土传真菌病害.病菌从根部危害植物,引起维管束病害,造成植株枯死,在植株的全生育期均可发生,对作物生产造成了巨大的经济损失.本研究以尖孢镰刀菌非核糖体多肽合成酶(NPSs)家族NPS6基因作为研究切入点,初步探索该基因在尖孢镰刀菌中的致病机理和功能.首先获取了尖孢镰刀菌NPS6基因全长;根据其核苷酸序列设计敲除引物,构建敲除盒,然后通过连接入敲除载体及转化获得了敲除突变株;在此基础上,对敲除突变株进行了生理生化特征分析、毒力检测、侵染实验;采用尖孢镰刀菌筛选培养基稀释涂布平板法,研究了土壤环境温度、含水量和pH值对敲除突变株在土壤中存活的影响.并将敲除突变株接种到植物根际,测定敲除突变株诱导的植物叶片中防御酶活性的变化.本研究的主要结果总结如下：1、运用比较基因组学的方法,筛选出可能的致病基因——NPS6基因作为目的基因.经过克隆测序,得到尖孢镰刀菌黄瓜专化型(FOC) NPS6基因序列(FOCNPS6)的DNA全长6271 bp,与禾谷镰刀菌NPS6基因的核苷酸相似性为91％.2、运用敲除载体pUCATPH构建敲除盒,采用限制酶介导的转化(REMI)方法,经PCR及抗生素检测,成功构建了尖孢镰刀菌黄瓜专化型NPS6基因的敲除突变株(△FOC-NPS6).3、对△FOC-NPS6进行生理生化特性分析,结果表明：野生型和突变株的平板菌落直径存在一定差异,但是并不显著,NPS6基因的敲除对FOC的分生孢子产量无影响,用扫描电镜观察菌丝形态,发现FOC的菌丝均匀饱满,而△FOC-NPS6菌丝呈皱褶状、不均匀,表面凹陷皱缩明显.H2O2和KO2对FOC和△FOC-NPS6均有抑制,但是对△FOC-NPS6的抑制作用更强.NPS6基因的敲除可以使△FOC-NPS6对铁元素减少的敏感性增强,但是对铁元素的增加不敏感.伤根实验表明△FOC-NPS6的病情指数比FOC下降了37.5％;伤叶和伤胚根实验也均证明了NPS6基因的敲除使菌株的毒力减弱.4、此外,NPS6基因敲除突变株△FOC-NPS6在土壤中的耐旱性,碱耐受性提高,表明△FOC-NPS6菌株能够在土壤中存活,而且适应干旱和碱性土壤环境的能力增强.将△FOC-NPS6接种至黄瓜幼苗根际土壤中,与不接种相比植株叶片中的苯丙氨酸解氨酶(PAL),超氧化物歧化酶(SOD)和多酚氧化酶(PPO)活性均有所提高.本研究确定了尖孢镰刀菌NPS6基因是致病基因,初步探讨了尖孢镰刀菌NPS6基因的功能作用,为从基因水平上加快开发新一代高效、低毒、安全、环境友好型的植物疫苗提供了分子依据,同时也为尖孢镰刀菌植物疫苗候选株的选择提供了理论依据.

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微生物在有机废弃物资源化及其风险控制中的应用

微生物在有机废弃物资源化及其风险控制中的应用

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第十六次全国环境微生物学学术研讨会

作者：林先贵王一明中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京 210008 南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京 210008

我国每年产生数以亿吨计的有机废弃物，如何处理这些废弃物，控制其生态风险是当前环境领域的一大热点.本课题组从有机废弃物的物料特性和生物风险出发，通过粪源性病原调查(源头解析)、促腐功能微生物筛选、配套快速堆肥发酵系统研制(... 详细信息

我国每年产生数以亿吨计的有机废弃物，如何处理这些废弃物，控制其生态风险是当前环境领域的一大热点.本课题组从有机废弃物的物料特性和生物风险出发，通过粪源性病原调查(源头解析)、促腐功能微生物筛选、配套快速堆肥发酵系统研制(过程控制)和粪肥还田后环境影响评价(末端评估)，对微生物在有机废弃物资源化及其风险控制中的应用和机理进行了较为系统的研究，取得如下结果：(一)采集江苏省13个地市和全国部分集约化养殖场畜禽粪及有机肥厂的发酵堆肥和成品217份，进行了典型粪源性病原菌(粪大肠菌群、大肠菌群、沙门氏菌)和抗生素抗性菌的分析，结果新鲜粪便中粪大肠菌群数量菌和大肠菌群含量都较高，最高达分别4.52×1o11 MPN·g-1和9.23×1o11 MPN·g-1;沙门氏菌量最高为3.23×108 MPN·g-1.有机肥成品及半成品中有一定数量的粪大肠菌群、大肠菌群和沙门氏菌的检出.对其中20个样品进行的分析，结果四环素抗性细菌检出率100％，数量为2.37×105～7.57×1o8 CFU·g-1.表明集约化养殖场的畜禽粪中若不进行标准化的规范处理，必将存在较大的生物风险;(二)针对畜禽粪和秸秆类等有机废弃物中以蛋白类纤维类物质为主，分别筛选了耐高温/嗜高温的蛋白酶高产菌、纤维素分解菌;筛选到能于60℃生长，产酶量高于4000 U/ml以上的高活性菌株有10株，高于10000U/ml的菌株有2株，其中枯草芽孢杆菌BY25产酶量达14767 U/ml(比活力10766U/mg)，通过离子交换和分子筛层析偶联，纯化分离了其蛋白酶的高活性组分，结合四连杆飞行时间质谱(Q-TOF2)分析，确认为一种纤溶酶;筛选到能于55℃生长的纤维素强分解菌，可在7天内有效分解水稻秸秆和小麦秸秆，分解率(秸秆失重率)＞50％，且对植物无毒害;(三)研发了新型堆肥化发酵系统，包括转筒式连续发酵设备和立式发酵塔，配合以蛋白酶高产菌、纤维素分解菌为主体的促腐菌剂，可在24小时内实现畜禽粪的无害化，卫生学无害化指标达到GB8172要求;(4)以对畜禽粪便、秸秆等作为有机肥还田后的环境效应进行了研究.对于抗生素抗性菌(以四环素抗性菌为例)而言，无论四环素抗性菌的数量还是抗性菌占可培养细菌总数的比例，施用畜禽粪便等腐熟后制备的有机肥处理都是低于新鲜粪处理，但都显著高于化肥对照处理.对于温室气体排放而言，采用堆肥化处理后可以较新鲜粪肥显著降低其施用于土壤后的稻季甲烷和氧化亚氮排放(分别削减70.7～76.0％和72.5～87.5％).

关键词：微生物有机废弃物资源化促腐环境风险

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全球气候变化对水稻土中两类关键功能微生物的影响

全球气候变化对水稻土中两类关键功能微生物的影响

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第十六次全国环境微生物学学术研讨会

作者：冯有智林先贵贾仲君朱建国中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京 210008 南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京 210008

全球气候正在发生变化,并给陆地生态系统带来巨大影响。土壤微生物是陆地生态系统地下部分物质和能量的驱动者,其响应是全面揭示全球气候变化对陆地生态系统影响不可或缺的组成部分。水稻土被公认为是研究土壤微生物的典型模式环境,其... 详细信息

全球气候正在发生变化,并给陆地生态系统带来巨大影响。土壤微生物是陆地生态系统地下部分物质和能量的驱动者,其响应是全面揭示全球气候变化对陆地生态系统影响不可或缺的组成部分。水稻土被公认为是研究土壤微生物的典型模式环境,其特点之一是厌氧环境,厌氧微生物起到发挥着主要生态功能。本研究基于中国FACE-CO2和FACE-O3平台,以两种典型厌氧微生物,紫色光合细菌(Purple phototrophie bacteria,PPB)和产甲烷古菌(Methanogenie archaea)为研究对象,系统研究了水稻土中PPB的功能,以及大气二氧化碳浓度升高和大气臭氧浓度升高对该两种厌氧微生物多样性的影响。我们创建了一套传统可培养和分子生物学相结合的研究方法,并引入稳定同位素探针(Stable isotope probing,SIP)和高通量基因测序(Pyrosequencing)等现代分析手段;结合改进的可培养技术、DNA指纹图谱和DNASIP,我们揭示了水稻土中PPB的功能;利用分子生物学技术和高通量基因测序技术揭示了大气二氧化碳浓度升高和大气臭氧浓度升高对PPB和产甲烷古菌多样性的影响。研究发现,水稻土中的PPB利用有机酸代谢生长,并且驱动着,自下而上的微生物食物网络(图1)。通过此物质和能量的传递,水稻土土壤肥力将得以更好的保持;结合可培养技术和分子生物学方法,研究发现大气二氧化碳浓度升高增加了水稻土中PPB的丰度和丰富度(图2);与之相反,大气臭氧浓度升高下,因PPB代谢能力的下降(图3)而导致其丰度、占比和丰富度的降低(图4);高通量基因测序发现,水稻土中优势的产甲烷古菌为乙酸型的鬃毛甲烷菌(Methansaeta,32％)(图5),大气臭氧浓度升高通过抑制水稻向土壤中碳源的输入从而减少了产甲烷古菌的数量和产甲烷活性(图6),改变了其群落结构(图7),最终会影响到稻田甲烷排放量。通过PPB和产甲烷古菌驱动的微生物食物网络,全球气候变化的影响将会转移给多个微生物营养层。该研究不仅为全面理解微生物驱动下的稻田土壤养分循环过程及其调控机制提供了重要科学依据,也有助于我们更好的了解全球气候变化对稻田生态系统的影响。

关键词：全球气候变化紫色光养微生物微生物食物网络 DNA稳定同位素探针

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漆酶介导的土壤多环芳烃(PAHs)降解研究及工程菌构建初探

漆酶介导的土壤多环芳烃(PAHs)降解研究及工程菌构建初探

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第十六次全国环境微生物学学术研讨会

作者：曾军林先贵李烜桢吴宇澄张晶中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京 210008 中国科学院南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京210008

苯并[a]芘等高环PAHs具有极低的水溶性和高致癌性,是土壤PAHs修复中的重点与难点;漆酶能够快速转化包括苯并[a]芘在内的某些PAHs,凸显出广阔应用前景。纯漆酶在土壤中应用成本较高且容易失活,因此不利于推广应用,而寻找廉价可行的替代方...

苯并[a]芘等高环PAHs具有极低的水溶性和高致癌性,是土壤PAHs修复中的重点与难点;漆酶能够快速转化包括苯并[a]芘在内的某些PAHs,凸显出广阔应用前景。纯漆酶在土壤中应用成本较高且容易失活,因此不利于推广应用,而寻找廉价可行的替代方案,是成功应用漆酶作为修复剂的关键所在。蘑菇栽培基质提供给土壤中木质素降解酶产生菌良好的生长微环境,刺激其生长并提高漆酶活力,从而实现土壤PAHs的降解。结果表明(图1),蘑菇栽培基质的应用显著提高土壤PAHs的降解效果,且降解率最高的三种PAtHs种类与漆酶降解底物相吻合,分别为苯并[a]芘、苯并[a]葸和蒽;同时,降解过程中土壤真菌、细菌及PAHs降解菌在数量和群落结构上均发生显著变化。本研究确证了蘑菇栽培基质可作为一种较好的漆酶廉价替代剂进行土壤PAHs修复。

关键词：

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土壤微生物群落对多环芳烃污染土壤生物修复过程的响应

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环境科学 2012年第8期33卷 2825-2831页

作者：张晶林先贵刘魏魏尹睿中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京210008 南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法,研究了土壤微生物群落多样性对生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的响应.结果表明,细菌群落的Shannon-Weaver指数修复前为3.17,修复后为3.24～3.45,... 详细信息

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法,研究了土壤微生物群落多样性对生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的响应.结果表明,细菌群落的Shannon-Weaver指数修复前为3.17,修复后为3.24～3.45,多样性整体呈上升趋势,其中以植物-菌根真菌-降解菌处理最高,但各处理间无显著差异(P>0.05).聚类分析结果显示,植物、植物-鼠李糖脂、植物-菌根真菌和植物-菌根真菌-鼠李糖脂这4个处理的群落相似度在90%以上,植物-降解菌处理与这4个处理群落结构最近,此外,植物-降解菌-鼠李糖脂、植物-降解菌-菌根真菌-鼠李糖脂群落相似度在80%以上.通过测序比对,DGGE图谱上优势及特征性条带分别为Bacillus、Pseudomonas、Acidobacteria、Sphingmonas、Rhodopseudomonas、Firmicutes和Methylocytaceae等,可能是与PAHs降解密切相关的种属.生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复污染土壤过程中,在提高PAHs生物有效性基础上,改变了土壤微生物群落结构和丰度,从而可以有效提高PAHs的降解率.

关键词：多环芳烃生物修复微生物群落 PCR-DGGE 生物表面活性剂菌根真菌 PAHs-降解菌

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微量热法在土壤微生物研究中的应用进展

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土壤 2012年第4期44卷 535-540页

作者：冯有智林先贵土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京210008

一切生命过程都伴随着热效应。微量热法可对这些热效应进行精确的跟踪,并表征其过程。微量热法已广泛应用于医药、生化等研究领域,但在土壤微生物研究中却鲜有应用。本文简要介绍微量热法的原理和实验方法,综述其在土壤微生物研究中的... 详细信息

一切生命过程都伴随着热效应。微量热法可对这些热效应进行精确的跟踪,并表征其过程。微量热法已广泛应用于医药、生化等研究领域,但在土壤微生物研究中却鲜有应用。本文简要介绍微量热法的原理和实验方法,综述其在土壤微生物研究中的应用现状并展望其应用前景,以期为土壤微生物研究提供新的思路和技术。

关键词：微量热法土壤微生物:代谢活性

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丛枝菌根真菌与复硝酚钠在番茄育苗中的应用

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应用与环境生物学报 2012年第5期18卷 843-846页

作者：崔向超胡君利林先贵徐江兵戴珏王俊华王一明中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室南京210008 中国科学院大学北京100049

研究了温室盆栽条件下接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌以及添加复硝酚钠稀释液对番茄育苗的影响.结果发现,在灭菌条件下接种AM真菌处理番茄根系AM真菌侵染率自2周起即保持在45%左右,且其地上部生物量在3周后一直显著高于... 详细信息

研究了温室盆栽条件下接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌以及添加复硝酚钠稀释液对番茄育苗的影响.结果发现,在灭菌条件下接种AM真菌处理番茄根系AM真菌侵染率自2周起即保持在45%左右,且其地上部生物量在3周后一直显著高于不接菌对照(P<0.05),在接菌基础上添加1.8%复硝酚钠不同倍数(1×106、5×106和10×106)稀释液对番茄生长具有一定促进作用,其中以稀释5×106倍效果最佳;育苗6周后将对照、接种AM真菌处理以及在接菌基础上添加1.8%复硝酚钠5×106倍稀释液的幼苗各2株分别移栽到未灭菌土壤中,继续培养16周后发现,对照苗被土著AM真菌侵染,但结实率为0;菌根化苗AM真菌侵染率与土壤碱性磷酸酶活性均显著升高(P<0.05),番茄结实率达到50%;添加复硝酚钠稀释液的菌根化苗AM真菌侵染率显著高于普通菌根化苗(P<0.05),且与对照苗相比,土壤pH显著降低、电导率显著升高(P<0.05),番茄结实率达到75%.结果表明,接种AM真菌对番茄育苗具有较好的促进作用,在接菌基础上添加1.8%复硝酚钠5×106倍稀释液对番茄幼苗生长和移栽后结实均具有更好的促进效果,具有推广应用价值.

关键词： AM真菌复硝酚钠番茄育苗结实率土壤碱性磷酸酶

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