苜蓿根瘤菌 [Nodule Bacteria of Alfalfa] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　《苜蓿根瘤菌》係統介紹瞭著者對苜蓿根瘤菌的最新研究成果及進展，內容包括苜蓿根瘤菌概述、苜蓿內生根瘤菌及其特性、苜蓿內生根瘤菌分布、熒光標記苜蓿根瘤菌的侵染與運移、苜蓿根瘤菌促進生長能力及高效菌株篩選、苜蓿根瘤菌溶磷能力及增效錶達、植物源抑菌劑及抑雜菌型苜蓿根瘤菌劑、荒漠灌溉區間歇性乾旱對苜蓿根瘤菌固氮的影響、根瘤菌對苜蓿幼苗抗鹽能力的影響等，《苜蓿根瘤菌》既考慮瞭內容的係統性，又注重前瞻性，兼顧苜蓿根瘤菌基礎研究與應用研究的未來發展。

目錄

前言
第一章 苜蓿根瘤菌概述
第一節 苜蓿根瘤菌研究曆史
第二節 苜蓿根瘤菌研究現狀
一、苜蓿根瘤菌資源調查
二、苜蓿根瘤菌應用
三、苜蓿根瘤菌劑
四、苜蓿種子丸衣化接種根瘤菌
五、根瘤菌固氮及其影響因子
六、苜蓿根瘤菌分類
七、根瘤菌固氮測定
八、根瘤菌篩選
九、根瘤菌鑒定與檢測
第三節 苜蓿根瘤菌有效性
第四節 苜蓿根瘤菌溶磷和分泌生長素能力
一、溶磷能力
二、分泌生長素能力
第五節 內生根瘤菌
一、植物內生菌研究進展
二、內生根瘤菌
三、內生菌研究存在的問題

第二章 苜蓿內生根瘤菌及其特性
第一節 苜蓿種子內生根瘤菌特徵及菌體活性
一、苜蓿內生根瘤菌的分離純化
二、苜蓿種子內生根瘤菌數量及菌落特徵
三、低溫處理對苜蓿種子內生根瘤菌活性的影響
第二節 苜蓿種子內生根瘤菌生長適應性及促進生長能力
一、種子內生根瘤菌篩選
二、苜蓿種子內生根瘤菌生長適應性
三、內生根瘤菌溶磷能力
四、內生根瘤菌分泌生長素能力
五、內生根瘤菌促進生長效應
六、討論
七、結論

第三章 苜蓿內生根瘤菌的分布
第一節 根瘤菌在苜蓿植株體內的分布動態
一、不同生育時期植株地下各部位的根瘤菌數量
二、不同生育時期植株地上各部位的根瘤菌數量
三、授粉前後花器各部位根瘤菌的分布和數量變化
第二節 根瘤菌在苜蓿莢果內的分布及運移動態
一、苜蓿不同生育時期子房壁（莢果皮）內的根瘤菌數量
二、苜蓿種子（胚珠）不同發育階段的根瘤菌數量
三、苜蓿不同生育時期種子（胚珠）和子房壁（莢果皮）內根瘤菌數量分布變化
四、不同發育時期種子（胚珠）中根瘤菌的優勢度
第三節 根瘤菌在苜蓿芽苗及種子各部位數量與優勢度
一、不同苜蓿品種種子各部位根瘤菌數量及分布比例
二、不同苜蓿品種種子各部位根瘤菌在內生菌群落中的優勢度
三、種子部位及其種子浸齣液中根瘤菌的數量
四、種子不同發育階段根瘤菌的數量變化
五、苜蓿芽苗內的根瘤菌分布及數量
六、討論
七、結論

第四章 熒光標記根瘤菌的侵染與運移
第一節 熒光標記根瘤菌的構建及優質菌株篩選
一、試驗方案
二、熒光標記根瘤菌接閤子的篩選
三、熒光標記根瘤菌的遺傳穩定性
四、熒光標記根瘤菌的篩選
五、LaCl3溶液對苜蓿根瘤菌固氮酶活性的影響
六、LaCl3、IAA、植物體液及EPS對熒光標記根瘤菌生長和增殖的影響
第二節 標記根瘤菌對苜蓿芽苗侵染及體內運移
一、切根處理對標記根瘤菌在芽苗體內運移的影響
二、外源物質對根瘤菌在芽苗體內運移的影響
三、浸根處理下標記根瘤菌在芽苗各部位微環境中的數量優勢度
第三節 標記根瘤菌對苜蓿幼苗侵染、體內運移、定殖及影響因素
一、接種方式對幼苗體內根瘤菌運移的影響
二、溫度對熒光標記根瘤菌在苜蓿幼苗體內運移的影響
三、外源物質對根瘤菌在幼苗體內運移的影響
四、營養對熒光標記根瘤菌侵染苜蓿幼苗及體內運移的影響
五、熒光標記根瘤菌浸根接種及根係內運移
第四節 熒光標記根瘤菌對田間植株侵染、體內運移及影響因素
一、接種方式對田間植株體內標記根瘤菌運移的影響
二、外源物質對標記根瘤菌在田間植株體內運移的影響
三、標記根瘤菌在田間植株各組織內生菌中的比例
四、討論
五、結論

第五章 苜蓿根瘤菌促進生長能力及高效菌株篩選
第一節 苜蓿根瘤菌的調查、分離及迴接鑒定
一、根瘤菌的調查
二、根瘤菌的分離與純化
三、根瘤菌迴接
四、調查結果
五、根瘤菌分離與迴接篩選
六、根瘤菌的培養特性
七、討論
八、小結
第二節 苜蓿根瘤菌結瘤能力影響因子
一、研究方法
二、苜蓿根瘤菌有效性差異分析
三、苜蓿根瘤菌有效性管理目標及影響因子的權重分析
四、討論
五、小結
第三節 苜蓿根瘤菌固氮能力及高效菌株篩選
一、材料與方法
二、苜蓿根瘤菌株對固氮量及其氮分布、植株全氮量和生物量的影響
三、土壤理化因子對苜蓿根瘤菌株固氮能力影響的多元逐步迴歸與通徑分析
四、根瘤菌株固氮能力綜閤分析
五、討論
六、小結
第四節 苜蓿根瘤菌溶磷及分泌生長素能力
一、材料與方法
二、苜蓿根瘤菌溶磷能力
三、苜蓿根瘤菌分泌生長素能力
四、苜蓿根瘤菌溶磷和分泌生長素能力綜閤分析
五、討論
六、小結
第五節 苜蓿根瘤菌株抗逆能力及抗逆性菌株篩選
一、供試菌株采樣地土壤概況
二、材料與方法
三、苜蓿根瘤菌株耐鹽性
四、苜蓿根瘤菌株耐酸堿性
五、苜蓿根瘤菌株耐熱耐寒能力
六、土壤理化因子對苜蓿根瘤菌抗逆能力影響的多元逐步迴歸分析與通徑分析
七、苜蓿根瘤菌株抗逆能力綜閤分析
八、討論
九、小結
第六節 復閤功能菌株篩選
第七節 苜蓿根瘤菌多功能促進生長問題討論

第六章 苜蓿根瘤菌溶磷能力增效錶達
第一節 解磷根瘤菌的分離篩選
一、解磷根瘤菌的分離純化
二、解磷根瘤菌株的形態學鑒定和生理生化特性
三、接種解磷根瘤菌的植株根瘤數量、根瘤鮮重及固氮酶活性
四、根瘤菌溶解無機磷能力
第二節 溶磷根瘤菌誘變與溶磷能力增效錶達
一、試驗方案
二、微波照射強度對L-5和RS-1菌株誘變效應和緻死率的影響
三、L-5高效解磷突變株的解磷能力
四、RS-1高效溶磷突變株分泌吲哚乙酸（IAA）的能力
五、高效突變株的遺傳穩定性
六、優良突變株與原始菌株促進生長能力的比較
七、突變株係菌株純培養物及迴接根瘤的固氮酶活性
第三節 解磷根瘤菌高效突變株對植物的促進生長效應
一、試驗方案
二、低磷條件下接種解磷根瘤菌的牧草植株生長量
三、低磷條件下接種解磷根瘤菌的牧草植株生物量
四、低磷條件下接種解磷根瘤菌的牧草植株含磷量
五、低磷條件下接種解磷根瘤菌的牧草植株結瘤固氮能力
六、低磷條件下接種解磷根瘤菌和普通根瘤菌的苜蓿生長量比較
七、低磷條件下接種解磷根瘤菌和普通根瘤菌後苜蓿植株不同組織器官生物量比較
八、低磷條件下接種解磷根瘤菌和普通根瘤菌後苜蓿植株含磷量比較
九、低磷條件下接種解磷根瘤菌和普通根瘤菌後苜蓿結瘤固氮能力比較
十、討論
十一、結論

第七章 植物源抑菌劑及抑雜菌型苜蓿根瘤菌劑
第一節 植物源類抑菌劑的抑菌效果
一、主要農用抑菌劑類型及應用現狀
二、苦參堿和除蟲菊素對空氣和土壤源雜菌的抑製效果
第二節 苦參堿抑菌劑及添加苦參堿根瘤菌劑對苜蓿生長的影響
一、苦參堿溶液浸種對苜蓿種子萌發的影響
二、高效耐受苦參堿根瘤菌株篩選
三、苦參堿抑菌型根瘤菌劑對苜蓿植株生長的影響
第三節 苦參堿根瘤菌劑製備及抑雜菌效果驗證
一、微生物菌劑研究現狀
二、根瘤菌劑的種類、劑型及應用現狀
三、根瘤菌競爭結瘤機理及高效結瘤根瘤菌篩選
四、苦參堿根瘤菌劑的製備及抑雜菌效果
五、討論
六、結論

第八章 間歇性乾旱對苜蓿根瘤菌固氮的影響
第一節 間歇性乾旱條件下苜蓿根瘤的形成特點
一、間歇性乾旱處理對苜蓿根瘤菌結瘤能力的影響
二、間歇性乾旱對苜蓿根係根瘤分布的影響
第二節 間歇性乾旱條件下苜蓿根瘤菌固氮效率及促生效果
一、間歇性乾旱處理對苜蓿根瘤菌固氮酶活性的影響
二、間歇性乾旱處理對苜蓿根瘤性狀指標的影響
三、間歇性乾旱處理對接種根瘤菌苜蓿性狀指標的影響
第三節 間歇性乾旱條件下接種根瘤菌苜蓿草地土壤養分動態
一、種植苜蓿對土壤養分變化的影響
二、苜蓿草地接種根瘤菌後土壤養分變化
三、間歇性乾旱對接種根瘤菌苜蓿草地土壤養分變化的影響
四、討論
五、結論

第九章 根瘤菌與一氧化氮共處理對苜蓿幼苗抗鹽生理的影響
第一節 鹽脅迫下根瘤菌與外源NO共處理對苜蓿結瘤固氮和生物量的影響
第二節 鹽脅迫下根瘤菌與外源NO共處理對苜蓿抗鹽生理的影響
一、鹽脅迫下根瘤菌與外源NO共處理對苜蓿葉綠素含量的影響
二、鹽脅迫下根瘤菌與外源NO共處理對苜蓿葉片滲透調節物質含量的影響
三、鹽脅迫下根瘤菌與外源NO共處理對苜蓿葉片澱粉含量和蔗糖磷酸閤成酶活性的影響
四、鹽脅迫下根瘤菌與外源NO共處理對苜蓿植株氧化損傷的影響
第三節 鹽脅迫下根瘤菌與外源NO共處理對苜蓿植株離子分配的影響
一、不同器官中K+、Na+、Ca2+和Mg2+含量的變化
二、不同器官中Na+/K+、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+值的變化
第四節 鹽脅迫下NO添加對苜蓿和根瘤各生理指標間相關性的影響
一、討論
二、結論
參考文獻
彩圖

精彩書摘

　　《苜蓿根瘤菌》：
　　第一章 苜蓿根瘤菌概述
　　根瘤菌（Rhizobium）與豆科植物的共生固氮作用在改善土壤肥力、提高作物産量、改善生態環境方麵有著重要的意義和作用。近百年來，國內外學者在根瘤菌的生態學、生理學、遺傳學、分子生物學及其農業田間應用方麵進行瞭大量的研究，並獲得瞭一係列的研究成果。20世紀70年代以來，根瘤菌的研究重點在遺傳學和分子生物學方麵。目前，有關根瘤菌的研究有兩大重點。
　　一是根瘤菌基因組與共生植物基因組之間相互作用，導緻根瘤的發生、功能産生與持續、共生植物對根瘤形成調節等分子對話機製問題。從已有的研究來看，根瘤菌參與分子對話這一過程的基因較多，其中許多基因的功能和作用還沒有完全被人們所認識，還有許多共生基因有待陸續進行分離和鑒定。
　　二是高效根瘤菌的篩選與應用（寜國贊等，1999），這是20世紀末以來根瘤菌研究的熱點。隨著人類環境意識和農業高效栽培關鍵技術開發應用意識的增強，生物肥料的作用越來越受到各國政府和市場的重視。當代生物技術的發展也為高效根瘤菌的篩選與應用研究提供瞭良好的理論依據和技術手段。
　　苜蓿（Medicago sativa L.）是豆科植物中最為重要的栽培牧草，苜蓿根瘤菌的研究與豆科植物根瘤菌研究同步。隨著苜蓿種植規模的增大，種植條件和種植環境也發生著巨大的變化，種植的垂直分布、水平分布區域不斷擴大，寒、旱、鹽、堿、病、蟲等脅迫環境越來越復雜，王素英（2002a）、王衛衛（2002）等報道苜蓿根瘤菌的分布與采集地點的生態環境相關，苜蓿根瘤的大小、顔色和固氮酶活性也明顯與采集地點的生態環境和植物的生長階段相關。研究篩選適閤不同生態環境的苜蓿高效固氮根瘤菌株是解決當前苜蓿高效生産的關鍵技術之一。
　　苜蓿根瘤菌的研究主要在以下幾個方麵。
　　（1）苜蓿根瘤菌結瘤與固氮機理的研究
　　根瘤菌與苜蓿結瘤固氮，具有高度的寄主專一性。當固氮調控基因與寄主植物分泌的誘導物類黃酮化閤物luteolin（木犀草素）反應結閤後，結瘤基因纔能錶達，結瘤基因的錶達産物能夠閤成一種稱為結瘤因子的物質，它能誘導植物根毛發生一係列的形態和生理方麵的變化，最終導緻根瘤的形成（靖元孝，1997）。與固氮有關的基因涉及根瘤菌基因和宿主基因，根瘤菌基因有結瘤基因（nodD、nodAB-CIJ和hsn基因）、根瘤菌細胞錶麵結構基因（exs、lps和ndv基因）和固氮基因（nif和fix基因）；宿主基因主要是結瘤素基因（enod和nod基因）。根瘤菌結瘤基因錶達後誘導産生結瘤因子。在根瘤發育過程中，這些基因在根瘤菌與植物之間進行著信息交換，並且具有不同的錶達水平。結瘤因子和植物激素對它們進行調節（馮瑞華，2000）。
　　（2）苜蓿根瘤菌資源調查、分類與生態多樣性研究
　　隨著根瘤菌資源調查的深入和分子生物學技術在根瘤菌分類領域的應用，在分類研究方麵發展瞭以“互接種族”為主要依據的傳統分類嚮綜閤分類，尤其是以遺傳信息分析為主要依據的係統發育分類的轉變。我國學者自 1980 年以來一直緻力於這方麵的研究，在廣泛調查根瘤菌資源的基礎上，對來源於不同宿主、不同生境的菌株進行瞭生態特性、形態特徵、酶反應特性、遺傳特性等方麵的詳細記載，並對其進行瞭係統的分類（郭先武，1999；謝鞦宏等，1997）。
　　（3）影響苜蓿-根瘤菌共生固氮效率的主要因素及其作用的研究
　　苜蓿-根瘤菌共生體係的固氮作用是一個由雙方有關基因共同參與、協同作用並自主調節的復雜過程，影響和決定根瘤菌共生固氮效率的因素來自土壤生態環境、宿主植物和根瘤菌3個方麵，主要有土壤、宿主植物、四碳二羧酸轉移酶基因dct、固氮酶正調節基因 nifA、吸氫酶基因 hup、共生質粒（基因）、缺陷型迴復突變等因素。要充分發揮根瘤菌的共生固氮在農業生産實踐中的經濟價值和生態效益，必須綜閤考慮土壤肥力、作物特性和氣候等環境條件，纔能實現高産優質的目標（闞鳳玲和陳文新，2002）。
　　（4）苜蓿根瘤菌的寄主專一性和遺傳多樣性研究
　　閻愛民和陳立新（2000）報道，長期以來，一直認為根瘤菌分類與寄主密切相關，從某一寄主分離的根瘤菌應該屬於一個根瘤菌株，但研究結果顯示生態條件的差異使分離的根瘤菌錶現齣多樣性，生態環境的特殊性使得該環境中與豆科植物共生的根瘤菌也錶現特異，環境條件對根瘤菌分類地位的影響大於寄主專一性的影響（馬曉彤等，2003）。這一結論對開發利用抗逆性苜蓿根瘤菌株有重要意義。
　　（5）苜蓿高效固氮根瘤菌的篩選研究
　　苜蓿高效固氮菌株篩選已有規範化的選擇程序和選擇指標。綜閤考慮菌株性能、寄主植物、環境條件，選擇適應特殊寄主和環境條件的特異菌株，或適應多寄主和多種環境條件的廣譜菌株。所篩選的菌株必須滿足下列條件：具有高效固氮能力，能與相應宿主迅速形成有效根瘤，在各種田間條件下具有迅速有效的結瘤能力，具有較強的與土壤中土著根瘤菌的競爭能力，具有在無宿主條件下較強的存活能力，具有在載體基質中的生長能力，具有在載體裏和種子上的存活能力，具有對酸堿和化肥、農藥的耐受能力，具有相對的遺傳穩定性。
　　苜蓿根瘤菌固氮研究正處於快速發展階段，雖然取得瞭很大的成績，其作用越來越顯著，但在下列研究方麵還略顯不足。
　　1）苜蓿是我國北方地區人工草地最主要的優良豆科牧草，苜蓿具有和根瘤菌共生固氮的能力是其錶現優異的基本因素，在開展苜蓿優質高産栽培技術的研究方麵，對苜蓿的栽培、育種、加工儲藏等技術研究較多，但對苜蓿根瘤菌的研究相對較少且不夠深入。
　　2）大量研究證明，一定的根瘤菌株與一定的苜蓿品種結閤，纔能産生較高的固氮作用。因此，在根瘤菌與苜蓿品種共生固氮體係的構建上，應進行更深入的探討：①通過苜蓿育種，培育苜蓿-根瘤菌高效固氮組閤，發揮較強的固氮能力（曾昭海等，2003）；②篩選光閤作用較強的高光效苜蓿品種和根係發育能力強的苜蓿品種，提高碳源和能量供應，提高根係生活強度和擴展能力，為提高占瘤率奠定基礎（馬其東等，1999；李風蘭等，1998；遊誌鵬等，1998）；③大力挖掘現有根瘤菌資源，篩選固氮效率較高的根瘤菌。同時利用現代生物技術手段，構建高效固氮工程菌。
　　隨著草業的發展，用於改良草地的苜蓿品種將不斷增加，對根瘤菌資源的品種更新也將提齣新的要求。因此，不僅要長期有效地保護已有的菌種資源，深入研究各類菌種的特性，篩選各類寄主植物與根瘤菌種共生固氮的優良組閤，而且要繼續從不斷變化著的自然界分離篩選新的根瘤菌種，以不斷滿足共生固氮研究和苜蓿根瘤菌接種劑生産對菌種資源的需要。
　　3）根瘤菌與苜蓿植物的結瘤和固氮過程是一個比較復雜的過程，它不僅涉及根瘤菌自身的遺傳背景和植物的遺傳背景，而且涉及根瘤菌與環境變異因子之間的相互調節和相互作用。雖然人們已經初步瞭解瞭結瘤固氮過程中結瘤基因的錶達調控和環境因子的影響作用，但瞭解得十分有限，特彆是對環境中多個因子協同影響機理的瞭解更少。因此還有必要深入地研究結瘤固氮過程中的環境因子作用機理。
　　4）開闢苜蓿根瘤菌解磷和分泌生長激素研究的探索。關於解磷和分泌生長激素微生物的研究已有一段時間，但發展甚慢。對苜蓿根瘤菌解磷和分泌生長激素能力的研究，將會開闢豆科植物根瘤菌研究的新領域，對經濟建設和生態建設將會做齣巨大的貢獻。
　　5）苜蓿根係是根瘤形成的載體，不同種植地齡、不同土壤環境的苜蓿根係直根、側根、毛根比例變化較大，種植年限越短，側根、毛根占有比例越大，且根皮幼嫩，根瘤菌易於侵染，結瘤率高。隨著種植年限的增加，毛根減少，根皮老化，根瘤菌難於侵染，根瘤較少。側根、毛根的多少與幼嫩程度是苜蓿根係占瘤率高低的關鍵，截斷主根、施肥、形成菌根等措施可促進側根、毛根的生長。因此，對側根、毛根形成的誘導因子及其誘導機理的研究應成為當前提高根瘤菌結瘤的重點。高齡苜蓿草地因根瘤減少而帶來的氮素供應缺乏也是苜蓿栽培技術需要解決的關鍵問題。
　　第一節 苜蓿根瘤菌研究曆史
　　1886年，德國植物化學傢Hellriegel和Wilfarth等研究證明豆科植物能固定空氣中的氮，1888年，荷蘭學者Beijerinck從豆科植物根瘤中第一次分離齣固氮細菌純培養物，並命名為根瘤菌（Rhizobium），從此開始瞭根瘤菌與豆科植物共生固氮體係的研究。1895年，Nobbe和Hiltner第一次將根瘤菌接種劑用於實驗室接種生産並在英國和美國申請豆科植物接種劑專利，首次開始進行豆科作物商業根瘤菌劑生産，隨之加拿大（1905 年）、瑞典（1914 年）、澳大利亞（1914 年）開始瞭根瘤菌劑生産，新西蘭、阿根廷、烏拉圭也相繼進行根瘤菌接種劑生産（曾昭海等，2003）。從此，世界各國為瞭適應豆科作物大麵積種植的需要，科學傢們對生物固氮産生瞭濃厚的興趣，並進行瞭大量的研究。經過不斷的探索與實踐，豆科植物固氮已在生産實踐中取得瞭很大的成功，幾乎各國都有商業化的豆科固氮菌肥（姚拓，2002a）。
　　氮素供應不足是我國大規模人工草地建植中普遍存在的問題，依靠化學肥料解決大麵積人工草地缺氮問題是不現實的，也是不經濟的。人工接種根瘤菌是增強豆科飼草共生固氮作用、增加氮素營養和提高飼草産量的有效措施。我國是草原大國，草地生態類型多，不僅有豐富的植物資源、動物資源，而且蘊藏著豐富的微生物資源。寜國贊等（1999）報道，為瞭解決大麵積人工草地對根瘤菌接種劑的需求，農業部從1980年開始連續16年立項支持中國農業科學院土壤肥料研究所、中國農業微生物菌種保藏管理中心（Agricultural Culture Collection of China，ACCC）（以下簡稱微生物菌種中心）進行豆科牧草根瘤菌資源采集、鑒定、保藏、評價及利用研究。16年來，微生物菌種中心為30種豆科飼草篩選齣500多株優良根瘤菌株，通過接種效果試驗、示範之後，許多菌株已在生産中應用。為瞭滿足全國各地播種飼草對接種劑的需求，微生物菌種中心在南方和北方建立瞭接種劑生産廠，並通過連續9年的技術培訓，把飼草種子丸衣化接種根瘤菌技術傳授給全國的種草技術人員，從而使根瘤菌接種技術在我國人工草地栽培中得到廣泛應用。
　　提高苜蓿産量及質量最重要的方法之一是給苜蓿接種高效根瘤菌，該措施可以使共生體從空氣中固氮的總量達200～400kg/hm2，目前美國有80% 的苜蓿在種植之前進行根瘤菌接種，在加拿大和澳大利亞，苜蓿接種根瘤菌技術已經被普遍接受。苜蓿-根瘤菌共生固氮效率涉及寄主植物、根瘤菌和環境間復雜的互作，完全有效的結閤依賴寄主植物相關基因和根瘤菌相關基因的相容性，與苜蓿固氮過程相伴隨的乙炔還原率和其他的性狀受基因控製，且苜蓿乙炔還原率的變異在不同的根瘤菌間差異較大，馬曉彤等（2003）在揭示各種變異成分對總變異的貢獻率時發現，苜蓿品種變異對總變異的貢獻率超過30%，根瘤菌菌

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