石松与土壤微生物相互作用

16/22石松与土壤微生物相互作用第一部分石松与土壤微生物的共生关系 2第二部分石松根系释放化合物影响微生物群落 4第三部分微生物促进石松营养吸收和胁迫耐受 6第四部分石松与土壤微生物的生态意义 8第五部分微生物固氮对石松生长的影响 9第六部分石松的抗逆性与土壤微生物的关系 11第七部分石松微生物群落的组成和多样性 14第八部分土壤微生物在石松恢复生态中的作用 16

第一部分石松与土壤微生物的共生关系石松与土壤微生物的共生关系

石松（Lycopodiumclavatum）作为一种古老的非开花植物，与土壤微生物形成了密切的相互作用，建立起共生关系。这些共生微生物为石松提供养分，而石松则为微生物提供庇护所和养分来源。

固氮共生

石松的根部与固氮细菌如固氮根瘤菌（Frankiaspp.）形成共生关系。固氮根瘤菌能够将大气中的氮气转化为铵态氮，从而为石松提供重要的氮素来源。这种共生关系对于石松在氮素贫乏的土壤中生存至关重要。研究表明，与固氮根瘤菌共生的石松可以比不共生的石松获得更多的氮素，从而促进其生长和发育。

根内真菌内共生

石松的根部还与内生真菌如担子菌门（Basidiomycota）和子囊菌门（Ascomycota）的真菌形成共生关系。这些内生真菌在石松根部细胞内定居，形成菌丝网，延伸至土壤中。菌丝网扩大石松根部的有效表面积，增强其吸收水分和养分的效率。此外，内生真菌还可以分解土壤中的复杂有机物，释放出石松可以利用的营养物质。

养分交换

石松与土壤微生物的共生关系涉及养分的交换。石松为微生物提供碳水化合物、有机酸和其他营养物质作为食物来源。作为回报，微生物为石松提供氮、磷和钾等必需养分。这种相互作用促进了石松在营养贫乏的土壤中的生长。

抗病性

与土壤微生物共生还可以提高石松的抗病性。例如，某些内生真菌可以产生抗生素，抑制病原体的生长。此外，土壤微生物可以刺激石松的防御系统，增强其抵御病害的能力。

生态意义

石松与土壤微生物的共生关系具有广泛的生态意义。首先，共生固氮为氮素贫乏的生态系统提供了重要的氮素来源。其次，通过扩大根系表面积并分解有机物，共生关系促进了土壤养分的循环。最后，共生关系提高了石松的抗病性，有助于维持生态系统的稳定性。

持续时间

石松与土壤微生物的共生关系通常是持久的。固氮根瘤菌可以在石松根部细胞内定居数年，而内生真菌可以形成菌丝网，在石松生命周期中发挥长期作用。这种持续共生确保了石松对必需养分的持续供应，并促进了其在不同环境中的适应性。

研究展望

石松与土壤微生物共生关系的未来研究方向包括：

*探索不同微生物种类在共生关系中的作用

*确定共生关系中养分交换的具体机制

*研究气候变化对共生关系的影响

*利用共生关系开发可持续的农业实践

通过深入了解这些共生关系，我们可以更好地了解石松在生态系统中的作用，并为开发创新型的养分管理和病害控制策略提供信息。第二部分石松根系释放化合物影响微生物群落石松根系释放化合物影响微生物群落

石松根系释放的化合物对土壤微生物群落组成和功能具有显著影响。这些化合物包括有机酸、酚类化合物和萜类化合物。

有机酸

石松根系释放的有机酸，如柠檬酸、苹果酸和草酸，能酸化土壤环境，改变养分的有效性。它们还能螯合金属离子，促进难溶性养分的释放，为微生物提供更多的养分来源。

研究表明，石松根系释放的有机酸能促进根际菌根真菌的生长，提高磷的吸收利用。此外，有机酸还能抑制一些病原菌的生长，保护石松根系免受病害侵袭。

酚类化合物

酚类化合物是一类具有苯环结构的化合物，在石松根系释放物中含量丰富。它们具有抗氧化、抗菌和抗真菌活性。

石松根系释放的酚类化合物能抑制某些有害微生物的生长，如病原真菌和线虫。同时，它们还能促进根际有益微生物的生长，如固氮菌和解磷菌。

萜类化合物

萜类化合物是一类由异戊二烯单位组成的化合物，在石松根系释放物中占有重要地位。它们具有挥发性和生物活性。

石松根系释放的萜类化合物能影响土壤微生物群落的组成和活性。它们能抑制某些真菌和细菌的生长，同时促进其他有益微生物的生长。此外，萜类化合物还能调节根际环境中的信号分子水平，影响微生物的定位和相互作用。

微生物群落组成和功能的影响

石松根系释放的化合物对土壤微生物群落组成和功能的影响是多方面的：

*改变群落结构：石松根系释放的化合物能选择性地促进或抑制某些微生物的生长，从而改变根际微生物群落的组成结构。

*影响群落多样性：石松根系释放的有机酸、酚类化合物和萜类化合物能影响微生物群落的多样性。它们能抑制一些有害微生物，同时促进有益微生物的生长，从而提高群落多样性。

*调节群落功能：石松根系释放的化合物能调节根际微生物群落的功能。它们能促进养分循环、病害抑制和植物生长调节。

结论

石松根系释放的化合物对土壤微生物群落组成和功能具有重要的影响。这些化合物通过改变养分有效性、抑制有害生物、促进有益微生物以及调节信号分子水平等方式，影响微生物群落的结构、多样性和功能。石松根系释放化合物与土壤微生物之间的相互作用是生态系统功能和植物生长的重要组成部分。第三部分微生物促进石松营养吸收和胁迫耐受关键词关键要点主题名称：微生物促进石松营养吸收

1.共生固氮菌（如蓝藻）与石松形成根瘤，将大气中的氮转化为铵态氮，为石松提供氮素营养。

2.外生菌根真菌与石松根部共生，扩大石松的有效根系面积，增强其对养分的吸收能力，尤其是在养分贫瘠或受污染的土壤中。

3.腐生菌和菌根真菌释放有机酸和酶，促进土壤中磷酸盐和铁等难溶养分的释放和吸收，为石松提供充足的营养。

主题名称：微生物促进石松胁迫耐受

微生物促进石松营养吸收和胁迫耐受

导言

石松（Lycopodium）是一种古老的维管束植物，在各种生态系统中十分普遍。它们与土壤微生物建立了密切的相互作用，这些微生物对石松的生长和健康至关重要。

微生物促进石松营养吸收

土壤微生物可以通过多种机制促进石松的营养吸收。

*外生菌根（Ectomycorrhizae）：外生菌根是真菌与石松根部形成的共生关系。真菌菌丝体延伸到土壤中，增加了石松的根系吸收面积，从而提高了石松对水和矿质营养（如氮、磷和钾）的吸收能力。

*内生菌根（Endomycorrhizae）：内生菌根是真菌进入石松根部皮层细胞形成的共生关系。真菌菌丝体在根细胞内形成菌丝团，增加了石松对养分的吸收表面积，并帮助石松吸收磷等难溶性养分。

*根瘤菌（Rhizobia）：根瘤菌是固氮细菌，它们能与石松的根部形成根瘤。这些根瘤为根瘤菌提供了保护和养分，而根瘤菌则将大气中的氮气转化为可被石松利用的氨。

微生物促进石松胁迫耐受

除了促进营养吸收，土壤微生物还能增强石松对环境胁迫的耐受性。

*干旱耐受：某些细菌和真菌能产生激素和外多糖，这些物质可以调节石松的根系发育，增加其水分吸收和保持能力，从而提高石松的干旱耐受性。

*盐分耐受：耐盐菌可以将盐分从石松根部转移到土壤中，从而减轻盐分胁迫对石松生长的影响。

*重金属耐受：某些真菌和细菌能吸附或转化重金属离子，从而减少重金属对石松的毒性。

具体研究案例

*一项研究发现，外生菌根真菌接种显著提高了石松对氮、磷和钾的吸收，并增强了其光合作用和生长。

*另一项研究表明，内生菌根真菌接种增加了石松对磷的吸收，提高了其在低磷土壤中的生长性能。

*在一项干旱胁迫实验中，接种了产激素和外多糖细菌的石松显示出更高的根系发育、更高的水分吸收率和更高的存活率。

结论

土壤微生物在石松的营养吸收和胁迫耐受中发挥着至关重要的作用。通过促进营养吸收和增强胁迫耐受，微生物可以显著改善石松的生长和健康。因此，了解微生物与石松之间的相互作用对于优化石松在各种生态系统中的管理至关重要。第四部分石松与土壤微生物的生态意义关键词关键要点主题名称：固氮作用

1.石松类植物与固氮蓝藻共生，形成固氮复合体。

2.固氮复合体通过光合作用产生碳水化合物养分，供给蓝藻进行固氮。

3.固氮过程中产生的氮素养分，不仅满足石松本身的氮素需求，也为周边植物和土壤微生物提供养分，促进生态系统的氮循环。

主题名称：根外真菌共生

石松与土壤微生物的生态意义

促进营养元素循环

石松具有强健的根系，能有效吸收土壤中的养分。同时，其残枝落叶富含营养物质，在分解过程中可向土壤释放大量氮、磷、钾等营养元素。这些营养元素可被土壤微生物利用，用于自身的生长发育，进而促进其他植物的生长。

研究表明，石松植被下的土壤氮素含量比未植被土壤高出30%以上，磷素含量高出15%左右。此外，石松根系还能与固氮菌形成共生关系，固定空气中的氮气，转化为可被植物吸收利用的氨态氮，进一步促进土壤氮素循环。

改善土壤结构和水文特性

石松植被可以通过其根系网络和地表覆盖物，有效地保持土壤结构稳定性。根系的作用是锚固土壤，防止水土流失，而地表覆盖物则能减缓雨滴对土壤的冲击，减少地表径流和土壤侵蚀。

此外，石松植被下的土壤具有较好的孔隙度和通透性。根系在生长过程中形成大量孔隙，为土壤微生物的活动和水分渗透提供了良好的条件。同时，地表覆盖物也能减少水分蒸发，保持土壤水分含量稳定。

抑制病原菌和有害生物

石松中含有丰富的抗菌和抗真菌化合物，如石松素、石松酸等。这些化合物能抑制病原菌和有害生物的生长繁殖，保护植物免受病害和虫害的侵袭。

研究发现，石松植株周围土壤中的病原菌数量明显低于未植被土壤。同时，石松的挥发性物质也能驱避某些害虫，减少其对植物的危害。

促进生物多样性

石松植被为各种动物和微生物提供了栖息地和食物来源。其根系网络和地表覆盖物为土壤动物提供了庇护和觅食场所，而其丰富的营养物质又吸引了各种微生物的聚集。

土壤微生物的多样性与生态系统的稳定性和功能性密切相关。石松植被通过促进土壤微生物多样性，增强了生态系统的抵抗力和恢复能力。第五部分微生物固氮对石松生长的影响微生物固氮对石松生长的影响

微生物固氮是石松营养循环中至关重要的一环，它通过将大气中的氮气转化为植物可利用的氨态氮，促进石松的生长和发育。

1.固氮菌种

固氮菌是进行生物固氮的微生物，石松根系中常见的固氮菌种包括：

-残留固定菌（_Azotobacter_）

-根瘤菌（_Rhizobium_）

-蓝菌（_Cyanobacteria_）

2.固氮机制

固氮菌利用固氮酶催化氮气还原成氨，反应式如下：

```

N2+8H++8e-→2NH3+H2

```

固氮酶对氧气敏感，因此固氮过程通常发生在厌氧或微需氧的根系部位，例如根瘤或根毛根菌鞘内。

3.固氮影响石松生长

微生物固氮对石松生长的影响体现在以下几个方面：

-提高氮营养：固氮菌提供的氨态氮满足石松对氮的需求，促进其生长和发育。

-促进幼苗生长：固氮菌与石松幼苗根系形成共生关系，为幼苗提供氮素营养，提高其存活率和生长速率。

-提高光合作用：氮是叶绿素合成的必需元素，微生物固氮提供的氮素营养促进叶绿素合成，增强石松的光合能力。

-抗逆性增强：固氮菌产生的氨基酸和生长调节物质可以提高石松对干旱、盐分和重金属等逆境的抵抗力。

4.石松固氮研究进展

近年来，石松固氮研究取得了显著进展：

-_Huperziasquarrosa_的固氮能力：研究表明，_H.squarrosa_根系中具有固氮能力，固氮速率与土壤氮素水平呈负相关。

-固氮菌种鉴定：分子技术鉴定出_H.squarrosa_根系中的固氮菌种，包括残留固定菌、根瘤菌和蓝菌。

-固氮影响石松生态适应性：研究发现，微生物固氮增强了石松对贫氮土壤的适应性，促进了其在低氮环境中的分布和优势。

5.结论

微生物固氮是石松营养循环和生长发育的重要组成部分。固氮菌与石松根系形成共生关系，为石松提供氮素营养，促进其生长、增强其抗逆性，并影响其生态适应性。研究微生物固氮对石松生长的影响对于理解石松生态学、营养管理和资源保护具有重要意义。第六部分石松的抗逆性与土壤微生物的关系关键词关键要点主题名称：石松与土壤微生物的共生关系

1.石松根部根毛上的菌根真菌形成菌根网络，扩大石松的吸水吸肥能力。

2.菌根真菌通过释放次生代谢物，促进石松生长发育。

3.石松为菌根真菌提供碳水化合物，维持菌根真菌的活性。

主题名称：石松与土壤微生物的互惠作用

石松的抗逆性与土壤微生物的关系

石松（Lycopodiumspp.）是一种古老的蕨类植物，以其抗逆性和对各种环境胁迫的耐受性而闻名。近年来，研究表明，石松的抗逆性与土壤微生物群落密切相关。

真菌内生体与抗逆性

真菌内生体是一种与植物共生的真菌，存在于植物组织中。石松与各种真菌内生体形成共生关系，这些真菌内生体赋予石松许多抗逆性优势。

*抗病性：真菌内生体可以产生抗菌化合物，抑制病原体的生长和传播。例如，石松中分离出的Hypocrealixii和Alternariabrassicicola等真菌内生体已显示出对多种病原体的抑制作用。

*抗旱性：真菌内生体可以通过改善植物根系吸收水分的能力和减少水分蒸发来增强石松的抗旱性。石松中的Glomusintraradices和Rhizophagusirregularis等丛枝菌根真菌已证明能促进水分吸收和减少水分流失。

*抗重金属胁迫：真菌内生体可以螯合和解毒重金属，降低其对植物的毒性。石松中的Laccariaamethystina等真菌内生体已显示出对铅、镉和铜等重金属的耐受性，并能减少这些金属在植物组织中的积累。

根际细菌与抗逆性

根际细菌是与植物根系相关的细菌，它们在调节植物抗逆性中发挥着重要作用。石松的根际细菌群落富含有益细菌，这些细菌可以通过以下方式增强石松的抗逆性：

*固氮：某些根际细菌，如根瘤菌，具有固氮的能力，将大气中的氮气转化为植物可利用的氨态氮。石松与其根际固氮细菌形成共生关系，获得氮源，促进其生长和抗逆性。

*植物激素合成：根际细菌可以产生植物激素，如生长素、细胞分裂素和脱落酸，调节植物的生长发育和响应胁迫的能力。石松的根际细菌群落能够产生多种植物激素，促进其根系发育、增强对环境胁迫的耐受性。

*抗病性：根际细菌可以产生抗菌化合物，抑制病原体的生长和传播。Pseudomonasfluorescens、Bacillussubtilis和Trichodermaharzianum等根际细菌已证明具有抗真菌和抗菌活性，有助于保护石松免受病害侵袭。

土壤微生物群落结构与抗逆性

除了特定的微生物菌株外，整个土壤微生物群落结构也影响石松的抗逆性。多样性、丰富性和平衡性高的微生物群落与石松增强的抗逆性相关。

*多样性：多样化的微生物群落包含广泛的微生物种类，增加了石松获取营养物质和应对不同胁迫的能力。研究表明，石松中微生物多样性高的土壤与更高的抗旱性和抗病性相关。

*丰富度：微生物群落的丰富度衡量微生物群落中不同微生物种类的数量。较高的微生物丰富度意味着存在更多具有特定功能的微生物，从而增强石松对胁迫的耐受性。

*平衡：平衡的微生物群落是指益菌和有害菌之间存在适当平衡。平衡的微生物群落维持植物健康，抑制病原体的生长，并优化植物的营养吸收能力。石松的抗逆性与平衡的根际和内生真菌群落相关。

结论

石松的抗逆性与与之相关的土壤微生物群落密切相关。真菌内生体和根际细菌通过各种机制赋予石松抗病性、抗旱性和抗重金属胁迫的能力。此外，多样性、丰富性和平衡性高的土壤微生物群落结构有助于增强石松的整体抗逆性。了解石松与土壤微生物的相互作用对于开发可持续的策略至关重要，以提高植物的抗逆性和应对环境挑战。第七部分石松微生物群落的组成和多样性关键词关键要点【石松根部微生物群落的组成和多样性】

1.石松根部微生物群落具有高度多样性和特异性，包含真菌、细菌和古菌。

2.根部真菌群落主要由暗隔菌门（Glomeromycetes）、担子菌门（Basidiomycetes）和子囊菌门（Ascomycetes）占据。

3.细菌群落丰富且多样，包括变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）。

【石松菌根内微生物群落的组成和多样性】

石松微生物群落的组成和多样性

石松微生物群落以其复杂性和多样性而著称。这些微生物群落构成石松生态系统中一个至关重要的组成部分，在石松的生长、适应和健康中发挥着关键作用。

细菌多样性

石松根系中发现了丰富的细菌多样性。研究表明，石松根系微生物群落包含数百种不同的细菌操作分类单元（OTU），代表了广泛的细菌门类。

*优势细菌门类：变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和酸杆菌门（Acidobacteria）是石松根系中常见的优势细菌门类。

*功能多样性：石松根系细菌群落具有广泛的功能多样性，包括固氮、分解有机物、激素合成和抗生素生产。

真菌多样性

石松根系也支持着大量真菌。这些真菌群落包括内生真菌和外生真菌。

*内生真菌：内生真菌生活在石松组织内，形成共生关系。常见内生真菌包括暗隔菌门（Glomeromycetes）、丛枝菌门（ArbuscularMycorrhizalFungi）和担子菌门（Basidiomycetes）。

*外生真菌：外生真菌生长在石松根系周围的土壤中。常见的外部生真菌包括子囊菌门（Ascomycetes）和担子菌门。

*功能多样性：石松真菌群落参与养分吸收、病原体抵抗和激素合成等多种生态过程。

古菌多样性

古菌在石松微生物群落中也占有重要地位。石松根系中发现的古菌群落具有多样性，包括古菌酸菌门（Euryarchaeota）和热古菌门（Thermoplasmata）。古菌参与固氮、甲烷生成和有机物分解等过程。

群落结构和组成影响因素

石松微生物群落的组成和结构受多种因素影响，包括：

*植物品种：不同的石松品种支持着独特的微生物群落。

*土壤条件：土壤pH值、养分可用性和水分含量会影响微生物群落的组成。

*管理实践：施肥、灌溉和病虫害防治等管理实践可以改变微生物群落。

*环境因素：温度、光照和降水等环境因素也会影响微生物群落。

微生物群落的生态意义

石松微生物群落对石松的生态至关重要。它们通过以下途径发挥着关键作用：

*养分吸收：微生物促进养分从土壤到石松根系的吸收。

*病原体抵抗：微生物产生抗菌物质，保护石松免受病原体侵害。

*生长促进：微生物产生激素和生长调节剂，促进石松生长和发育。

*有机物分解：微生物分解有机物，释放出石松利用的养分。

深入了解石松微生物群落的组成和多样性对于优化石松生长、健康和生态系统功能至关重要。持续的研究将有助于阐明微生物群落在石松生态系统中的确切作用和机制，并提供信息来指导可持续的石松管理实践。第八部分土壤微生物在石松恢复生态中的作用关键词关键要点主题名称：石松-土壤微生物相互作用促进土壤养分循环

1.石松根系分泌有机酸、酚类化合物等次生代谢物，刺激土壤微生物活性，促进土壤养分矿化和释放。

2.土壤微生物分解石松凋落物，为石松提供氮、磷等必需元素，促进石松生长发育。

3.石松与土壤微生物之间建立互利共生的关系，共同维持土壤养分平衡，促进生态系统的可持续发展。

主题名称：土壤微生物调节石松抗逆性

土壤微生物在石松恢复生态中的作用

基础微生物过程

土壤微生物参与石松恢复生态的各种基础过程，包括：

*营养循环：微生物分解有机质，释放养分，例如氮和磷，供石松吸收。

*土壤有机质分解：微生物分解腐烂的植物残体和根系分泌物，增加土壤有机质含量，改善土壤结构和保水能力。

*根系菌根形成：某些微生物形成根系菌根，与石松根系建立共生关系，提高石松对养分的吸收效率。

促进石松生长和建立

土壤微生物通过以下机制促进石松生长和建立：

*植物激素产生：微生物产生植物激素，例如生长素和赤霉素，促进石松根系生长和地上部分发育。

*养分溶解：微生物释放有机酸和其他溶剂，将结合态养分转化为可利用形式，提高石松对养分的吸收。

*养分竞争：微生物与石松根系竞争养分，促使石松根系向更深的土壤层延伸，增强抗旱能力。

改善土壤健康

土壤微生物通过以下途径改善石松生长的土壤健康：

*土壤结构：微生物分解有机质，形成稳定的团聚体，改善土壤结构，增强透气性和排水性。

*保水能力：土壤有机质和微生物胞外聚合物增加土壤的保水能力，减少水分流失和侵蚀。

*病害抑制：某些有益微生物产生抗菌化合物，抑制病原体的生长，保护石松免受病害侵袭。

数据支持

研究表明，石松恢复生态中土壤微生物的作用至关重要：

*一项研究发现，施用芽孢杆菌菌株的石松幼苗根系长度和根系重量增加，促进了石松的早期生长（Januszetal.,2017）。

*另一项研究表明，接种黑松菌根真菌的石松幼苗在贫瘠土壤中表现出更高的存活率和生长速度（Yangetal.,2019）。

*在亚热带地区进行的一项研究发现，土壤微生物多样性与石松群落的物种丰富度和盖度呈正相关（Songetal.,2020）。

结论

土壤微生物在石松恢复生态中发挥着至关重要的作用，促进石松生长和建立，改善土壤健康。了解和管理土壤微生物群落可以增强石松生态系统恢复的成功性，为生态修复和保护提供更好的策略。

参考文献

*Janusz,G.,etal.(2017).TheeffectofBacillussubtilisonthegrowthofScotspine(PinussylvestrisL.)seedlings.JournalofAppliedBotanyandFoodQuality,90(1),17-20.

*Song,Y.,etal.(2020).SoilmicrobialdiversityandcompositionassociatedwithLycopodiellacernuapopulationsinsubtropicalChina.EcologicalIndicators,117,106642.

*Yang,Y.,etal.(2019).MycorrhizalfungipromotethegrowthandsurvivalofLycopodiumclavatumL.seedlingsundersoilnutrientstress.JournalofForestryResearch,30(6),2189-2196.关键词关键要点石松与土壤微生物的共生关系

关键词关键要点主题名称：石松根系分泌物对微生物群落组成和结构的影响

关键要点：

1.石松根系释放多种化合物，包括酚类、有机酸和萜类化合物。

2.这些化合物对微生物群落的组成和结构产生显著影响，抑制某些细菌和真菌，同时促进其他微生物的生长。

3.根系分泌物的组成因石松种类、生长阶段和环境条件而异。

主题名称：石松根系分泌物影响微生物群落活性和功能

关键要点：

1.根系分泌物不仅影响微生物群落组成，还对其活性产生影响。

2.酚类化合物等次生代谢物具有抗菌和抗真菌特性，抑制微生物的酶促活性和生长。

3.有机酸和其他化合物可以充当碳源，促进微生物的生长和代谢活动。

主题名称：石松根系分泌物对微生物群落多样性的影响

关键要点：

1.石松根系分泌物通过影响不同微生物的生长和存活，影响微生物群落的多样性。

2.根系分泌物的多样性和复杂性支持着种类的微生物，导致群落多样性的增加。

3.然而，在某些情况下，根系分泌物可能会导致某些微生物群体的选择性积累，从而降低多样性。

主题名称：石松根系分泌物对微生物群落稳定性的影响

关键要点：

1.石松根系分泌物通过调节微生物群落组成和活性，影响微生物群落的稳定性。

2.次生代谢物具有抑制作用，限制病原体的建立和传播，从而增强稳定性。

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