种子的影响与硫酸锌启动营养浓缩和生化指纹苦瓜

文摘

锌是植物生长的必需元素和发展起着重要的作用在不同的代谢与营养浓缩过程。治疗与硫酸锌也是经济。苦瓜经济是一个重要的药用植物报道一系列制药和药理性质。在这项研究中,nutripriming与硫酸锌(0.1%,0.2%,和0.3%的解决方案)m . charantia种子更好地优化剂量。基于返青,0.3%硫酸锌被选为决赛现场试验与随机完全区组设计(RCBD)和五个复制。提高发芽率、活力、总可溶性糖、叶绿素a、chlorophyll-b,总叶绿素含量和过氧化物酶活动观察不定地在树叶,果实,皮。其他营养成分显示维护处理的果实植物表明治疗不造成营养损失。抗菌活性的叶子(的最低抑制浓度)金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌呈正相关,芥子酸、香草酸、肉桂酸、syringic酸、绿原酸、苯甲酸、阿魏酸。它已经从这个研究得出的结论,与硫酸锌可以提高幼苗建立种子启动,光合色素,和稳定的营养价值。因此,锌从硫酸锌启动已经证明是一个有益的肥料m . charantia植物的生长、产量和营养食品的潜力。

1。介绍

种子启动是一种有前途的技术,传授积极的影响植物生长,产量和新陈代谢。播前种子治疗范围从hydropriming,化学和生物物理的(1]。改善种子在田间性能已经观察到在应对这些启动代理而言,提高萌发率,代谢池,和抗压能力,在所有halopriming被农民相对容易管理实践比其他策略(2,3]。

锌是微量营养素和植物生理学的贡献。它参与调节不同酶的主要和次要代谢尤其是光合作用和荷尔蒙相关的监管。多年来,植物科学家和农民一直致力于补锌。主要的重点一直在生根培养基上添加锌盐(4]。在最近的文献,聚焦于不同的锌纳米颗粒(5]。根补充需要大量化学物质,因此变得昂贵,non-friendly环境。纳米粒子需要昂贵的植物生长之前一系列的技术工作。因此,种子启动与锌盐可能是一个更好的选择是经济和环保。

苦瓜(苦瓜)上帝赐予营养素和抗氧化剂。因此,提取m . charantia已报告与降低II型糖尿病患者的血糖水平。苦瓜改善代谢问题,并积极对葡萄糖代谢的影响。因为抗氧化剂浓度高、苦瓜提取物能够抑制癌细胞的生长,抗氧化剂保护细胞免受自由基造成的破坏,环境毒素,和营养不良。一个和ß胡萝卜素、玉米黄质和叶黄素的抗氧化剂存在大量的苦瓜(6]。丰富的数量的维生素A也发生在这些抗氧化剂,保护身体免受自由基,防止早衰和其他问题(7- - - - - -9]。我们的研究小组曾探讨了抗菌的潜力m . charantia叶提取物对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌磁的影响下启动(8]。这是推测,硫酸锌可以调节种子启动中小学代谢m . charantia因此改善植物的营养价值在抗菌方面,抗氧化剂,antiglycation潜力。

2。材料和方法

当地的种族的种子m . charantia收集从阿尤布农业研究所(AARI),费萨尔巴德,巴基斯坦。种子植物分类学的识别和确认的部门,政府学院大学费萨尔巴德,巴基斯坦。

2.1。预试验

实验室实验计划筛选更好的ZnSO剂量₄.7H₂O (Sigma-Aldrich、分析品位,纯度> 99%)作为启动代理。m . charantia种子(约。30 g)受到播前种子治疗与硫酸锌(hydro-primed未装填的,0.1%,0.2%,和0.3%解决方案)为12小时。种子完全浸泡在解决方案。种子被播种在土壤填充玻璃壶,五个复制,完全随机设计。的基础上选择了幼苗建立的新鲜和干重和种子发芽率。

2.1.1。发芽率

孵化的出现比例估计7月底^th天的孵化测试指定的过程Ijaz et al。10]。 在哪里是最后出现种子和数量吗种子播种的总数。

2.1.2。平均发芽时间

平均增长时间(本)天计算如下: 在哪里天的种子发芽了吗和从一开始就是天数计算的发芽试验。

2.1.3。活力指数测量

幼苗活力计算遵循Vashisth和纳11]。

同样,每个植物的叶子数是手动计算的植物中的每一行字段和平均计算。十个植物被用于这些特征的估计。拍摄长度计算使用卷尺的小舌从地面上大部分的植物叶子的花盆,然后每个工厂/射击计算的平均长度。在收割的时候(7^th天),植物连根拔起形式土地和根长度记录的帮助下规模和平均计算。计算总鲜重/植物通过添加每个工厂的拍摄和根鲜重。单株植物shade-dried和总干重计算基于根干重和射击。

2.2。最后的现场试验

与选定的剂量(3% ZnSO决赛现场试验₄)计划与随机完全区组设计(RCBD)和三个复制和两个丰收(营养阶段和最终成熟阶段)。Hydroprimed种子被用作控制。2.5到3.5米之间保持的距离行有两个工厂之间的差距90 to120厘米。实验是在两个连续的进行现场自然条件下生长季节。提交的数据是基于两个实验的平均水平。

2.2.1。光合色素

光合色素测定方法后布哈里et al。8]。新鲜的叶子(0.5 g)在80%丙酮杵和臼。滤液10毫升和吸光度是在645 nm,使用分光光度计663 nm和480 nm。估计量的叶绿素a、b和总是由以下公式: 在哪里卷使用的丙酮和吗是叶子的重量。

2.2.2。抗菌活性

使用水、丙酮和甲醇作为溶剂,提取三个新鲜的叶子样本(每个提取0.1 g)准备。然后,抗菌活动是衡量肉汤微量稀释法(12]。简单,采用托盘首先准备使用2-6-fold稀释的样本提取体积肉汤。新的吸管用于每个后续稀释步骤。提取被分发到塑料采用托盘。的细菌培养金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌是生长在适当的生长介质准备培养液和0.01毫升的暂停接种仔细到肉汤。细菌增长保持约5×105 CFU /毫升(或5×104 CFU /在采用方法)。使用增长方法,培养液的标准化是15分钟内准备的。标准化的培养液接种是在15分钟内的每个好采用托盘使用一个注射器设备交付一个体积不超过10%的体积。菌落计数的接种体悬浮液是紧随其后的是孵化35岁±2°C 16到20 h在一个环境空气孵化器。最后,叶提取物的最低浓度,采用完全抑制细菌增长井检测表达最低抑制浓度(MIC)。

2.2.3。过氧化氢酶活性

过氧化氢酶活性化验后布哈里描述的方法等。8和沙玛13与一些细微的修改。简单地说,0.5克m . charantia样品(每个叶、皮和水果)和均质1.5毫升的1米磷酸盐缓冲剂(pH值7.0)通过研磨pre-chilled灰浆。匀浆离心机在15000 rpm 15分钟40°C和上层清液用于过氧化氢酶活性分析。过氧化氢(H₂O₂)和磷酸盐缓冲剂(3.0毫升)被在一个试管,其次是快速增加40μL酶的提取和混合彻底。所需的时间的吸光度下降0.05个单位被记录在240 nm分光光度计(美国Genesys 10)。一个酶单位计算所需的酶,降低吸光度在240 nm 0.05个单位。

2.2.4。过氧化物酶活性

POD是由布哈里的方法等。8)和Bhargavi et al。14使用20米)米愈创木酚和H₂O₂作为衬底。短暂,0.5克植物原料提取3毫升的0.1米磷酸盐缓冲剂的pH.7.0磨pre-chiller灰浆。匀浆然后离心机在18000 rpm 15分钟在5°C。2 - 4小时内上层清液用作酶源,存储在冰直到进行了分析。3毫升的缓冲溶液,0.05毫升愈创木酚溶液,0.1毫升酶提取和0.03毫升过氧化氢(H₂O₂)解决方案是用移液器吸取试管。混合物是动摇和放置在分光光度计。所需的时间混合物的吸光度增加0.1(Δt) 430海里被记录,用于计算。

2.2.5。总可溶性蛋白

总可溶性蛋白质,布拉德福德的方法14)与一些修改之后被布哈里et al。8]。简单地说,0.5克m . charantia样品均质与1.5毫升的1米磷酸盐缓冲剂的pH值7.0磨pre-chiller灰浆。匀浆离心机在12000 rpm 15分钟40°C和上层清液用于总可溶性蛋白的决心。分光光度计使用前热身。首先,布拉德福德试剂制备治疗0.1 g的Coomassie蓝色染料的50毫升乙醇和100毫升的磷酸。总量是1000毫升,混合物是仔细过滤。然后,0.1毫升的提取和在室温下放置15分钟适当的反应。用分光光度计测量波长595 nm (Jenway, 6700;热费希尔科学;美国)。牛血清白蛋白作为标准,计算了使用标准曲线。

2.2.6款。总游离氨基酸

总游离氨基酸测定后诺里et al。15与前面描述的一些修改布哈里et al。8]。简单地说,0.5克m . charantia样品均质与1.5毫升的1米磷酸盐缓冲剂(pH值7.0)通过研磨pre-chiller灰浆。匀浆离心机在12000 rpm 15分钟40°C和上层清液用于总游离氨基酸分析。提取(1毫升)摄于试管和10%嘧啶溶液和1毫升2%茚三酮溶液(解决方案是由溶解2 g茚三酮在水100毫升dist.)被添加。包含混合的试管加热在100°C水浴中30分钟然后混合物(即。,2.7毫升)转移到一个10毫升容量瓶。最终混合物的体积是10毫升蒸馏水。溶液的光密度测量在570 nm的帮助下一个分光光度计(Jenway 6700;热费希尔科学;美国)。计算结果都是采用标准曲线与脯氨酸的准备。

2.2.7。可溶性总糖

总可溶性糖是由定义的方法布哈里et al。8和范·汉德尔16]。简单地说,0.5克m . charantia样品(每个叶、皮和水果)和均质1.5毫升的1米磷酸盐缓冲剂(pH值7)通过研磨pre-chilled灰浆。匀浆离心机在15000 rpm 15分钟40°C和上层清液用于可溶性糖总量分析。提取(100μL)是在试管和900年拍摄的μL的dist。H₂O是补充道。之后,3毫升的蒽酮试剂添加和试管中孵化瓶在120 rpm为5分钟,然后设置在95°C水浴10分钟。反应混合物冷却,吸光度是在625海里。样品中可溶性糖的数量计算使用葡萄糖标准曲线由策划浓度的标准X设在与吸光度的Y设在。

2.2.8。总酚含量

总酚类含量测定据Ustaomer et al。17使用Folin-Ciocalteu试剂方法)。进行了稀释,以确保200年1毫升Folin-Ciocalteu试剂氧化μL水中和和2毫升7.5%碳酸钠(w / v)。最后,这本书是由7毫升蒸馏水。由此产生的蓝色的吸光度测量在765 nm分光光度计1厘米细胞孵化后2小时在室温下在黑暗中。没食子酸作为一个标准的校准曲线。

2.2.9。总类黄酮含量

总类黄酮含量测定比色测定(18与一些细微的修改。稀释样本(1毫升)从上面添加到10毫升容量瓶包含4毫升蒸馏水随后立即添加0.6毫升的5%纳米₂间变性大细胞淋巴瘤引起0.5毫升的10%₃5分钟后,2毫升的1米氢氧化钠后1分钟。此外,每个反应瓶然后立刻稀释2.4毫升蒸馏水和混合。吸光度的粉红色的解决方案是指出在510海里。槲皮素(μg / g)被用作标准校准曲线。

2.2.10。Antiglycation活动

1 g的样本,1.5毫升甲醇(50%)添加和离心机在1500转10分钟。antiglycation的上层清液用于分析活动。晚期糖化终产物(年龄)的形成是由吸光度特征评估(19]。简单地说,150年的反应混合物μLD葡萄糖,150μL牛血清白蛋白(BSA在1毫升磷酸钠缓冲区,pH值7.2),和150年μL样品在室温下培养7天。吸光度测量使用分光光度计波长440纳米。反应混合物而不D葡萄糖作为一片空白。测量在重复执行。

. 2.2.11。计算50%抑制浓度(IC50%)

的集成电路₅₀值是一个定量测量和用于显示需要一个特定的抑制性物质的多少在体外抑制特定生物学过程或组件的50%。%抑制计算使用以下方程:

2.2.12。通过高效液相色谱法定量分析酚醛的概要文件

高效液相色谱法做了调查的个人酚醛概要文件之后,侯赛因等报告的过程。20.)用细微的修改之前所描述的布哈里et al。8]。叶子和果实样品(即。,每1克)m . charantia被保存在液氮和0.5 g的每个样本和均质1.5毫升的高效液相色谱三年级萃取溶剂组合(80:20 v / v乙醇:H₂啊,70:25:0.5 v / v / v甲醇:H₂O: HCl, 50: 50 v / v二甲亚砜(DMSO):甲醇)。冻干匀浆是离心机在18000 rpm 15分钟在4°C和上层清液用于高效液相色谱分析。瓦里安高效液相色谱使用ODS (C₁₈)反相柱用于识别中酚酸提取物。分开不同的酚酸,两个溶剂(即。,solvent 1, acetonitrile (70): methanol (30) and solvent 2, 0.5% glacial acetic acid) were used as mobile phase with a constant flow rate of 1 mL/min in gradient mode. Microsyringe was used to inject the sample in the column and volume of sample injected was 20 μl .检测进行了275海里。识别的酚酸是由关联它们的相对保留时间与标准色谱混合物。测量单个化合物的数量根据峰面积测量。

2.3。统计分析

MS Excel用于图形演示的数据。所有决定都是完全随机设计。不同因素之间的显著差异的存在与否是用方差分析(方差分析)。方法比较与最小显著差(LSD) 0.05的水平的意义。整体互动的因素是使用电脑软件检查意义CoStat组(6.4)。

3所示。结果

3.1。预试验

3.1.1。最终出现率的百分比

这是发现的最后出现百分率m . charantia种子处理0.3%的硫酸锌溶液有更高比例的出现为解决方案相比,0.1%和0.2%(图1(一))。此外,它也被发现,对照组hydropriming最终出现率较高(即。22%)比未灌注的(18%)。因此,之间的正相关,最终出现率为观察硫酸锌处理和水处理植物和最终出现率的百分比硫酸锌的种子处理m . charantia是重要的( )与未经处理的样品。

3.1.2。出现指数

发现0.3%的硫酸锌溶液具有较高的出现指数与对照组比较(图1 (b)),以便出现指数硫酸锌治疗m . charantia种子是重要的( )与未经处理的样品。

3.1.3。活力指数I和II

硫酸锌的活力指数I和II治疗m . charantia种子是重要的( )与未经处理的样品(数字1 (c)和1 (d))。

3.2。增长的属性

3.2.1之上。根的长度和长度

统计分析植物根的长度和拍摄长度显示显著影响的治疗根据方差分析数据( )。在植物处理锌、根长度比未经处理的植物(图尚未受到影响2(一个)),而拍摄长度zinc-treated植物是改善与控制植物(图2 (b))。

3.2.2。根鲜重和鲜重

根鲜重表示无意义的结果( )治疗的植物(图2 (c))而拍摄鲜重显示高度显著影响的治疗根据方差分析数据( )。植物锌处理显示更高的拍摄新鲜植物生物量比控制(图2 (d))。

3.2.3。叶片鲜重和叶面积

叶片鲜重的结果统计分析显示治疗根据方差数据的高度显著的影响( )。植物对锌有叶片鲜重控制植物(图相比大大增加2 (e)),而叶面积统计分析代表non-significance ( )治疗(图2 (f))。

3.2.4。鲜花和水果的重量

统计分析的水果重量表示无意义的效果( )治疗(图2 (g));而许多鲜花表示高度显著影响的治疗根据方差数据( )。花的数量是增加了植物对锌比未经处理的植物(图2 (h))。

提出的三个复制的数据。值都提到意味着(±SD)。治疗有显著差异( )提到“一个”和“b”。

3.2.5。萌发%年龄

发芽率的统计分析显示显著的影响( )治疗的硫酸锌处理植物表现出较高的发芽率(55.76±5.72)相比,控制植物(26.67±5.77)。

3.3。现场试验

3.3.1。总可溶性糖和蛋白质

可溶性糖总量的统计分析结果表示无意义的效果( )治疗的叶子(表1)和水果(表2)。然而,有一个皮下降(表2)。蛋白质在叶子的治疗有很大的影响根据方差数据( )。植物对锌降低了蛋白质叶子相比(表来控制植物1)而在水果它显示显著增加,在皮与微不足道的差异(表2)。

3.3.2。酚和类黄酮含量

植物酚类和类黄酮含量叶揭示了重要的治疗根据方差分析的结果数据( )。植物与硫酸锌处理这些次生代谢物(表中逐渐减少1)。

3.3.3。自由氨基酸

自由氨基酸显示无意义的治疗根据方差分析的结果数据( )。植物对硫酸锌有逐渐增加的自由氨基酸果皮(表2),而对其他两个部分(表是无意义的1)。

3.3.4。光合色素

植物叶绿素a和chlorophyll-b统计分析和总叶绿素在树叶表示显著影响( )治疗他们的水平相比增加控制植物(表1)。

提出的三个复制的数据。值都提到意味着(±SD)。治疗方法有显著性差异( )提到“一个”和“b”。

3.3.5。Antiglycation

硫酸锌处理的种子m . charantia对antiglycation水平没有影响的水果。

3.3.6。酚醛概要

冻干样品(叶、水果)m . charantia显示显著区别硫酸锌处理和未经处理的植物(即。由方差分析)。在树叶,槲皮素和肉桂酸的浓度减少硫酸锌治疗后(图3)。在水果,槲皮素的浓度下降硫酸锌处理后而咖啡酸的浓度和syringic酸被发现是8.64 ppm, 3.77 ppm,分别和酚醛树脂都不检测控制m . charantia植物(图4)。水果酚醛树脂(表3)与代谢能表现出显著相关性(时生理上有用的能量获得蛋白质、脂肪、或碳水化合物是异化)、过氧化物酶和自由氨基酸,而他们用营养参数显示无意义的关联。酚的标准的高效液相色谱图所示。S1。

3.3.7。抗菌活性

在营养生长阶段,摘要叶提取物表现出更好的活动在甲醇提取丙酮和水。硫酸锌治疗改善每个萃取对抗菌活性铜绿假单胞菌但只有在甲醇提取金黄色葡萄球菌(图5)。过氧化物酶两种细菌物种表现出正相关性,芥子酸、香草酸、香豆酸、syringic酸、绿原酸、苯甲酸、阿魏酸(表3)。两种细菌物种显示无意义的关联与过氧化氢酶、叶绿素a、chlorophyll-b,总叶绿素含量、蛋白质、可溶性糖、氨基酸、类胡萝卜素、花青素、类黄酮、槲皮素(表3)。

结果水果酚醛树脂与营养参数间的相关性m . charantia给出了在表4。阿魏酸和香豆酸锌对水果的m . charantia显示直接相关代谢能、过氧化物酶和自由氨基酸,而过氧化氢酶间接相关,可溶性糖和蛋白质。苯甲酸、槲皮素、酚酸过氧化氢酶和可溶性糖直接相关和间接相关代谢能(即。,生理上有用的能量获得蛋白质,脂肪,碳水化合物是异化)、过氧化物酶、蛋白质和氨基酸。芥子酸和肉桂酸代谢能直接相关,过氧化物酶,蛋白质,氨基酸,他们间接与过氧化氢酶和可溶性糖。

4所示。讨论

锌的形式启动halopriming [21和纳米粒子5)据报道与积极的结果在许多作物包括小麦(22)和玉米(23]。目前,硫酸锌启动显示其潜在影响生长和新陈代谢m . charantia。

在这项研究中,最终出现的比例增加,出现指数、活力指数I和II,拍摄长度、鲜重,叶片鲜重、观察和花的数量。这些发现符合Rouhi et al。24]。锌诱导生长改良、收益率和幼苗建立能合理的锌的作用与植物激素代谢相关酶的活动。锌的效率增长中扮演着关键角色监管结构组件和代数余子式25]。Mallikarjuna et al。26]给分子证据直接相关的锌与调节乙烯可用性的植物,生长素、赤霉素和细胞分裂素等生长调节剂因此暗示作用,植物的生长和发育所描述当前的结果。

光合作用与拍摄生物量随提供锌。有限的可用性可能会导致锌对光合作用的结构性破坏,特别是,维管束鞘细胞和叶绿体结构。有关可能负责叶绿素生物合成的抑制基因表达。此外,类囊体结构组织的基因在表达下调,以防锌供应有限,因此锌提供光合作用的指示作用。光合速率的相关性和锌供应符合我们的工作(27]。在这里,我们注意到增强叶绿素a和总叶绿素。光合色素有至关重要的作用在生物代谢从他们的消费者影响植物的新陈代谢。多年来,并且chlorophyll-b比率和总叶绿素含量被认为是作为一个索引的改良植物和他们的消费者28]。有实质性的提高并且chlorophyll-b,和总叶绿素含量硫酸锌影射m . charantia叶子样本。更好的相关光合活动总是发现更好的产量(29日]。

在目前的研究中,虽然水果重量由硫酸锌启动仍然无效,然而积极影响的启动数量的花表示,个别水果重量甚至被相同的可能影响反应总收率提高叶绿素含量。以前,硫酸锌的积极和消极影响种子已报告治疗与治疗剂量和作物物种多样。有人建议,硫酸锌启动可能会改变自由基或离子振荡运动和水平得到提高,光合色素以及一些其他代谢变化30.]。

同样,种子的启动菜豆(l)和锌显著提高了产量(31日]。Ahmad et al。32]讨论了种子启动与小说等合成锌肥料(锌(Arg)₂]和[锌(他的)₂)可能是更合适的选择与商业应用硫酸锌的土壤。种子吸锌是一个负担得起的和可行的方法提高锌量在播种前种子幼苗生长和植物显示增强的好处产量和生物量(33]。Pengel和格雷厄姆(34)表明,当从0.25增加锌含量μ克到0.70μg /种子显著提高根的生长和拍摄,因此可以得出结论,高含量锌在种子可以作为起动器肥料。

以前,在许多研究中,锌的应用证明了其重要性,参照小麦蛋白质含量(35绿豆]和[36),存在剂量依赖的相关性发现锌在粗蛋白的影响。他们观察到,缺锌会影响玉米植株氮代谢。相比之下,Sagardoy et al。37)观察锌的拮抗效应随着氮甜菜(甜菜属l .)水产。在最近的研究中,m . charantia表现出显著增强整个水果植物由zinc-primed种子生长。基于最近的蛋白质组学研究等相关锌蛋白的变化与叶绿素锌的可能作用生产和相关的膜性结构(27]。

植物酚醛树脂的祝福之一草药的消费者。酚醛树脂在人类营养作用和抗压能力,在植物已经在文学杰出的地位。Gąsecka et al。38)发现变量模式的酚醛树脂锌治疗植物。他们指出增强syringic酸、阿魏酸、p-coumaric酸,咖啡酸,t-cinnamic酸、香草酸、柚苷配基。我们的发现部分同意他们在影射植物显示增强syringic酸积累,芥子酸、香草酸、阿魏酸、香豆酸、苯甲酸含量m . charantia叶子。同样,减少一些酚醛塑料(即。、槲皮素和肉桂酸)m . charantia叶表示,锌有一些代谢与phenylpropanoid通路负责upregulation与上述有关的一些基因差别和对这些酚醛树脂。它表明,锌的影响在调制的酚类代谢因物种而异。正相关的酚醛树脂与抗菌活动铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌已确认增强对植物的营养价值。正相关与抗菌活性酚醛树脂是依照以前的文学。随着锌启动显示其潜在的增强酚醛树脂含量,因此它可以与阿方索的发现等。39]科学依据的。

5。结论

产品phenylpropanoid通路与锌底漆的增强m . charantia改进医学重要的酚醛塑料(如syringic酸、芥子酸香草酸、阿魏酸、香豆酸、苯甲酸)。此外,锌对植物被发现有更好的返青,光合色素,因此营养价值稳定,证明这是一个有益的肥料m . charantia植物的生长、产量和营养食品的潜力。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者深表感谢女士Nighat齐亚ud窝,博士学者和研究人员从生物化学部门的政府学院大学费萨尔巴德,巴基斯坦,对她的指导和高等教育委员会伊斯兰堡,巴基斯坦政府,支持和帮助。

补充材料

图S1:高效液相色谱色谱酚醛概要文件的标准。(补充材料)

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