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人工种子
1、人工种子的概念
植物人工种子概念有狭义和广义之分。
狭义的概念是指植物离体培养中产生的胚状体（包括体细胞胚和性细胞胚），包裹在含有养分和具有保护功能的物质中，并在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。
但由于技术原因以及花粉胚状体等性细胞胚有遗传分离或单倍体不育等不足，所以目前主要应用的是体细胞胚。
胚状体是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，在一定条件下，其可以通过胚胎发育程序形成植株。
自然界中仅在少数植物中偶尔发现有天然形成的胚状体。
胚状体在其发育早期与不定芽十分相似，但胚状体具有明显的极性，可以分化出茎端和根端，同时它的维管束与其母体的维管束系统不是紧紧相连，所以，较易从母体脱离。
广义而言，人工种子是在胚状体或一块组织（顶芽、腋芽）、一个器官（小鳞茎等）之外加上必要的营养成分（人工胚乳）后，用具有一定通透性而无毒的材料将其包裹起来，形成的与天然种子相似的颗粒体。
甚至不经包裹，作适当处理后直接播种发芽的体细胞胚，混在胶体物质中，用流质播种法直接播种的体细胞胚等也属于此类。
但由于植物的种子有胚乳型与无胚乳型之分，对于无胚乳型植物的健壮胚体不需要加入人工胚乳也能在有菌条件下发芽，而有胚乳型植物的体细胞胚的生长需要附加人工胚乳，且其人工种子发芽成苗显著低于前者。
2、人工种子的基本制作流程
人工种子的制作主要包括胚状体的诱导、包裹制作与发芽试验。
以海藻酸钠包裹细胞胚制作人工种子的研究可分为：愈伤组织诱导→体细胞胚诱导→体细胞胚的同步化→体细胞胚的分选→体细胞胚的包裹（相当于种子的胚乳或子叶）→包裹外膜→人工种子的贮藏→发芽成苗试验→检查体细胞变异程度及农艺研究。
人工种子（artificial seeds）的研制。
1、人工种子：即人为制造的种子，它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素以及其他成分的人工胶囊。
人工种子又称合成种子或体细胞种子，任何一种繁殖体，无论是在涂膜胶囊中包裹的，裸露的或经过干燥的，只要能够发育成完整的植株，均可称之为人工种子。
根据包被的需要程度可分为三类：第一类是裸露的或休眠的繁殖体，如可以适当干燥的体细胞胚(如鸭毛草的体细胞胚)，休眠的微鳞茎和微块茎等，它们在不加包被的情况下也具有较高的成株率；第二类为人工种皮包被的繁殖体，一些体细胞胚，原球茎等虽不能过度干燥，但只需人工种皮包被即可维持良好的发芽状态，如胡萝卜体细胞胚；第三类是水凝胶包埋再包被人工种皮的繁殖体，大多数体细胞胚，不定芽，茎尖等均需要先包埋在半液态凝胶中，再经人工种皮包裹才能避免失水，从而维持良好的发芽能力。
与试管苗技术和自然有性繁殖种子相比,人工种子具有以下突出的，甚至是不可取代的优点：其一，在无性繁殖植物中，有可能建立一种高效快速的繁殖方法，它既能保持原有品种的种性，又可以使之具有实生苗的复壮效应；其二，可以对优异杂种种子不通过有性制种而快速获得大量种子，特别是对于那些制种困难的植物更具有重要的实用意义；其三，对于一些不能正常产生种子的特殊植物材料如三倍体，非整倍体，基因工程植物等，有可能通过人工种子在短期内加大繁殖应；其四，与田间制种相比，可以节省制种用地，且不受季节限制，可以实现工厂化生产，同时还避免了种子携带病原菌的危险；其五，与利用试管苗相比，可以避免移栽困难，且可以实现机械化操作，同时还便于储藏和运输。
2、人工种子的构成及特点：（1）人工种皮：包裹在人工种子最外层的胶质化合物薄膜，具有进行气体交换、防止营养物的渗漏、抗机械压力。
（2）人工胚乳：人工配制的保证胚状体营养物质。
（3）胚状体：胚状体是由组织培养产生的具有胚芽、胚根和类似天然种子胚的结构，具有萌发长成植株的能力。
人工种子的研究现状和发展前景白雪11021295411级种工二班引言种子不仅是植物种续代繁衍之本，而且也是人类衣食之源。
春种一粒粟，秋收万颗籽。
”农业上传统的种植方式，大多是用种子播种来进行作物的繁殖与栽培。
植物人工种子的制作，是在植物组织培养基础上发展起来的一项生物技术。
“细胞工程技术的开展，为作物的育种与繁殖提供了不少新的技术手段。
在离体培养条件下，植物学家们已可使植物的一个芽、一小块茎、一小块叶甚至一个细胞再生成为小植株；在实验室里，一年四季可生产出成千上万的试管植物来。
植物人工种子作为一项新兴的生物技术，为农业生产展示了诱人的前景，已引起世界各国的重视。
尽管尚未进入应用阶段。
但目前植物人工种子技术发展迅速，在不久的将来定能发挥出其潜在的优势。
一．人工种子的概念植物人工种子（plant artificial seed）概念最早由Murashige （1978）提出，它是指利用细胞的全能性，将植物离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织（芽、愈伤组织、胚状体等）包埋在含有营养物质具有保护功能的外壳内形成的在适宜条件下能够能够发育成完整植株的小颗粒。
天然的植物种子是由种皮、胚、胚乳三部分组成。
种皮是由珠被受精后发育而来，常具有多层细胞：外部为厚壁细胞，内部几层为薄壁细胞，排列紧密，有极强的保护作用机械力量。
胚乳由受精极核发育来，含有大量养料，为胚发育提供营养。
胚由受精卵（合子）发育而来，由胚芽、胚轴、胚根、子叶组成，将来发育成新的植株。
完整的人工种子包括：人工种皮、人工胚乳胚状体（体细胞胚）3 部分。
有的人工种皮是指海藻酸钠与氯化钙络合形成的包在胚状体等材料外的藻酸钙层，它具有一定的硬度，有保护功能。
有的人工种子在海藻酸钠胶囊外又包一层高分子化合物（Elvax4260 或聚丙烯酸酯），种皮就是指这层高分子化合物外膜。
人工种皮上没有种脐、种孔等结构。
人工胚乳常是人工配制的能供胚良好生长的培养基。
植物人工种子技术摘要：植物人工种子是指将植物离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织,包埋在含有营养物质和具有保护功能的外壳内,形成的在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。
完整的人工种子包括3部分:胚状体、人工胚乳、人工种皮。
植物人工种子技术主要包括体细胞胚的诱导与同步化、包埋方法、人工种皮制备、干化、贮藏及防腐等。
人工种子具有可工厂化大规模制备、贮藏和迅速推广优良种质资源等优点,应用前景十分广阔。
Abstract: artificial plant seed is refers to the plants cultured in vitro produced somatic embryos or can develop into a complete plant meristems, embedding in the presence of nutrients and has a protective casing, formed under suitable conditions to germination seed particle. The complete artificial seed consists of 3 parts: the embryo like body, the artificial endosperm, the artificial seed coat. Plant artificial seed technology mainly includes the induction and synchronization of somatic embryos, embedding methods, preparation, drying, storage and preservation, and so on. Artificial seeds can be used in large-scale production, storage and rapid extension of excellent germplasm resources and so on, the application prospect is very broad.关键词:植物人工种子;胚状体;人工种皮;应用前景一、植物人工种子的定义植物人工种子(Plant artificial seed)概念最早由Murashige(1978)提出,是指将植物离体培养中产生的体细胞胚或能发育成完整植株的分生组织(芽、愈伤组织、胚状体等)包埋在含有营养物质和具有保护功能的外壳内形成的在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。
植物人工种子的概况一、人工种子的研究发现及概念植物人工种子技术是从植物离体培养技术的基础上发展起来的一门新型的技术。
欧洲把它列入“尤里卡”计划，美国已研制出了胡萝卜、芹菜、莴苣等植物的人工种子，我国将其列为高新技术项目（863计划）组织攻关。
人工种子的概念是由Murashige在1978年提出的。
1977年，Murashige在国际园艺作物组织培养讨论会上提出了高速度、大规模生产繁殖胚状体的设想，次年首次报道了人工种子的概念。
1981年，Lawrence研究了芹菜、莴苣体细胞胚的包埋技术后，就有了许多人工种子的报道。
最初，人工种子主要是指包含在含有养分和具有保护功能的物质中形成可在适宜条件下萌发出苗的体细胞颗粒，其中的营养成分和附加物质被称为人工胚乳，具有保护功能的物质被称为人工种皮。
1987年，Bapat等成功的采用桑树试管苗腋芽制作非体细胞胚的人工种子,使人工种子的概念得到进一步的扩展。
1995年陈德富等提出的比较完整的人工种子的概念, 指离体培养下的植物材料，通过繁殖获得大量的高质量的成熟胚状体，把这些胚状体外面包上有机化合物作为保护胚状体及提供营养的“胚乳”和“种皮”，从而创造出与真种子类似的结构。
所以，人工种子主要由3部分组成:一是胚状体(分生组织),它相当于天然种子的胚,是有生命的物质结构;二是供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳;三是具有保护作用的“人工种皮”,它应象天然种皮一样能在适宜条件下维持胚状体正常的生长发育,这就要求它必须具备透透气、固定成型、耐机械冲击且不损坏的特性。
二、研究人工种子的意义种子不仅是植物传种续代之本,而且也是人类的衣食之源。
人工种子不仅能象天然种子一样可以贮存、运输、播种、萌发和长成正常植株,而且还有许多独特的优点:1)使在自然条件下不易结实或种子昂贵的材料得以繁殖和保存。
2) 繁殖速度快。
天然种子在农业生产上受季节限制,而体胚可常年在实验室获得,并可以用生物反应器大规模生产,已有研究表明用1个体积为12 L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制作1 000万粒人工种子,可供种植几百平方千米地,这样也就节约了大量留种地。
1.1人工种子农业生产中使用的天然种子，一般都是由种被、胚乳和胚1三部分构成。
种皮通常在种子的外层起保护作用；胚乳含有大量的营养物质，是种苗萌发生长不可缺少的营养来源；胚由胚芽、胚轴、胚根和子叶构成，将来发成植株。
近年来，人工种子的研究是世界性的热点，受到各国的广泛重视，被认为是农业技术上的一次革命，并已取得一定成绩,我国也将人工种子的研究列入高科技发展计划。
它的研究成果将对农业生产起促进作用。
目前，芹菜、苜蓿、胡萝卜等植物都巳成功地诱导出胚状体，并用海藻酸钠等包裹，制作出人工种子，在培养基甚至无菌土中都可部分萌发，长成幼苗，近年来，已获得在农业上具有经济价值的植物的胚状体150种以上。
人工种子又称人造种子，除包裹的是芽、腋芽外、人工种子的核心是胚状体。
人工种子是细胞工程中最年轻的一项新兴技术。
最初是由英国科学家于1978年提出的。
他认为利用体细胞胚发生的特征，把它包埋在胶囊中，可以形成具有种子的性能并直接在田间播种。
这一设想引起人们极大的兴趣。
人工种子技术确实有着诱人的前景：第一，它同微繁殖技术一样，培养条件可以人为控制，免遭大自然灾害性气候的不利因素，且具有省地省工可直接在田间播种等优点。
第二，在人工种子制作中，可加入营养物质、植物生长调节剂、固氮菌、杀虫剂等，这是微繁殖难以达到的。
第三，用于制作人工种子的体细胞胚，可利用生物反应器大规模培养，大大提高了效率。
第四，一些难以得到天然种子的珍稀植物或脱毒苗、基因工程植株，均可利用人工种子技术加速用于生产。
人工种子具有以下优点：1)繁殖速度快。
一个体积12Ｌ的发酵罐，20几天生产的胡萝卜体细胞胚可制做1000万粒人工种子，可供几十公顷土地种植之用。
2)能够固定杂种优势，使F1代杂交种多代利用，使优良的单株能快速繁殖成无性系品种，从而大大缩短育种年限，在一定程度上取代了天然种子，起到节省种源的作用。
3)在制作过程中可以适量加入必要的生长调节物质、有益的微生物或农药等，可以人为地影响和控制植物的生长发育并增加其抗逆性。
人工种子的基本原理人工种子是一种新型的植物繁殖技术，它是将植物种子和营养剂、保护剂、杀虫剂等混合在一起，通过喷涂或包覆等方式制成的一种复合材料，具有保护种子、促进发芽和生长的作用。
本文将从人工种子的基本原理、制备方法、应用前景等方面进行探讨。
一、人工种子的基本原理人工种子的制备原理是将种子与营养剂、保护剂、杀虫剂等混合在一起，通过包覆或喷涂等方式制成一种复合材料。
其中，营养剂是为了提供种子发芽所需的养分，保护剂是为了保护种子免受外界环境的影响，杀虫剂是为了防止种子被害虫侵害。
人工种子的制备过程中，需要考虑到种子和材料之间的相容性问题，以及材料的质量和比例等因素，以确保人工种子的制备质量和效果。
二、人工种子的制备方法人工种子的制备方法主要有喷涂法、包覆法和凝胶法三种。
1. 喷涂法喷涂法是将种子和材料混合后，通过喷雾器将混合物均匀地喷涂在种子表面上，使其形成一层薄膜，从而达到保护种子和促进发芽的作用。
2. 包覆法包覆法是将种子和材料混合后，通过滚筒或喷涂等方式将混合物包覆在种子表面上，形成一个保护层，从而达到保护种子和促进发芽的作用。
3. 凝胶法凝胶法是将种子和材料混合后，加入一定量的凝胶剂，使其形成一种凝胶状物质，然后将其包覆在种子表面上，从而达到保护种子和促进发芽的作用。
三、人工种子的应用前景人工种子具有保护种子、促进发芽和生长的作用，已经被广泛应用于植物繁殖、农业生产和环境修复等领域。
特别是在干旱、荒漠化和土地退化等环境中，人工种子的应用具有重要的意义。
未来，随着科技的不断发展和人们对环境保护的重视，人工种子的应用前景将更加广阔。
同时，人工种子的制备技术也将不断提升，使其更加适用于不同的植物和环境条件。
总之，人工种子是一种新型的植物繁殖技术，具有保护种子、促进发芽和生长的作用。
其制备方法有喷涂法、包覆法和凝胶法等，应用前景广阔，将在未来的环境修复和农业生产中发挥越来越重要的作用。
学知报/2010年/1月/5日/第A03版教学论坛植物人工种子的漫谈四川省江油中学张鸿燕摘要：概括了植物人工种子的优点、制作程序。
当前研究的热点及存在的问题.展望了发展前景。
关键词：人工种子，体细胞胚，种子是植物的纺织器官，一些重要的经济作物，如玉米、小麦、水稻、大都、花生、描画等，其繁殖都离不开种子，但是由于培育良种需要大面积的种子田，同时还要受季节和气候的限制，所以，长期以来，种子短缺这个问题一直成为农业发展的制约因素，于是，随着植物组织培养技术的发展，“人工种子(artificial seed)”便应运而生了。
1、人工种子的概念、组成所谓“人工种子”，最外面有一层有机质的薄膜包裹，以保护水分免于丧失及防止外部的物理力量冲击}中闻含有培养物(胚状体等)所需的营养成份和某些植物生长调节物质等，以作为胚状体萌发时的能量和刺激因素；最内则是被包埋的胚状体或芽等。
通过这几部分的组合，以人为方法创造出一种和天然种子相类似的结构。
农业生产中使用的天然种子，一般都是由种皮、胚乳和胚三部分构成。
种皮通常在种子的外层起保护作用；胚乳含有大量的营养物质，是种苗萌芽生长不可缺少的营养来源；胚由胚芽、胚轴、胚根和子叶构成，将来生长成植株。
随着农业生物技术的发展，人们制造出了代替天然种子的人工种子。
通过组织培养技术，把植物组织的细胞培养成在形态及生理上与天然种子胚相似的胚状体，也叫作体细胞胚。
这种体细胞胚也有叶、根、茎分生组织的结构。
科学家把体细胞胚包埋在胶囊内形成球状结构，使其具备种子技能。
所以，人工种子是人工制造的代替天然种子的一种种子。
完整的人工种子包括三大部分：体胚、人工胚乳、人工种皮。
Redenbaugh等(1987b)将人工种子生产的候选植物分为两大类：一类是技术基础强的植物，这类植物已有建立好的体细胞胚发生系统；另一类是商业基础强的植物。
早期的植物人工种子研究一半仅限于前者，如胡萝卜、苜蓿和芹菜等模式植物，都是利用包埋体细胞胚来制作人工种子，但世纪上这些耨这五十几乎没有必要用人工种子作为繁殖手段。
真正有意义的是那些有较高经济价值的作物。
Kamada(1985)指出，若从经济角度出发，多年生或无性繁殖植物首先具有人工种子应用的千里，但是，这类植物一般难以得到高质量胚状体，价值其体细胞胚存在无性系编译、幼苗期较长一集苗转化率较低等缺点，使人工种子技术自爱一些重要经济植物和珍稀濒危植物中的应用受到限制。
2、人工种子的发展人工种子的发展取决于植物组织和细胞培养技术的发展。
19世纪上半叶，Schleiclen和Schwann提出了细胞学说，给生物科学的发展以极大的推动。
1958年，Stward和Reinert分别在胡萝卜的组织培育中首次观察到胚状体的发生。
正是在细胞理论的基础上，人们试图应用无菌培养的方法培养植物的离体部分，如组织或单细胞，使其能够增殖，进而分化形成新个体，并研究它们生长、发育、分化规律和控制这些过程的条件及因素，通过长时间的反复研究和时间，植物组织和细胞培养技术逐渐发展起来。
植物人工种子技术就是在植物组织培养的基础上发展起来的。
1977年Murashige在国际园艺植物学术会议上首次提出了研究人工种子的设想，即利用植物组织培养具有体细胞胚发生的特点。
把胚状体包裹在胶囊内形成球状结构，使其具有种子的机能井可播种于大田。
1981年Kitto等用聚氧乙稀(Polyoxythylene)包裹胡萝卜胚状体，首次制成了人工种子。
1985年Kamada提出了新的看法，认为包裹着一个能发育成植株的培养物，含有营养成分的胶囊均可称为人工种子，从而把人工种子培养物的概念扩充到胚状体、不定芽、腋芽、小鳞茎等。
1984年Redenbaugh等首次筛选了透水性好的海藻酸钠作为胚状体和不定芽的包埋剂。
80年代末，人们开始采用胚类似物为材料进行人工种子的研究。
所谓胚类似物，是指芽、短枝、愈伤组织、花粉胚等。
陈德富等还将芽茎段、原球茎、粒状组织、试管苗等也归入芽一类中。
柯善强等报道以试管短枝为材料制作直杆桉人工种子，根诱导率高达96%，而芽萌发率则达100%；黄美娟(1991)分别以烟草腋芽、芽球为材料进行了烟草、花叶芋人工种子的研究；汤绍虎等以腋芽为材料进行了蕹菜及甘薯人工种子的研究，移栽存活率达100%；郑卫红和倪德祥研究了水稻不定芽人工种子；倪德祥和邓志龙报道紫参和安祖花不定芽人工种子萌发率分别达92% 和11%，继而杨光孝和李元鑫实现了安祖花不定芽人工种子直播成株；邢小黑等报道以不定芽为材料制作的水稻杂种人工种子发芽率最高可达60%，最低也有15%。
3、人工种子的制作用于制作人工种子的体细胞胚应有如下特征：1、形态上应与天然合子胚相似，并具有能萌发成完整的根、茎、叶的幼苗的能力；2、体细胞胚产生健壮植株从表现型和基因型上应与亲本相同；3、耐干燥并能长期保存；4、对内部胚和芽没有毒性。
体细胞胚和合子胚一样，都要经历：原培－球形胚－心形胚－鱼雷形胚－子叶期胚等哥哥发育阶段。
一般情况下，高质量胚大多数是成熟胚或接近成熟的胚，此时胚体积较大，内部物质积累也较丰富，结构也较完整。
人工种子研制操作程序大致包括：外植体的选择和消毒；愈伤组织的诱导；体细胞胚的诱导；体细胞胚的同步化；体细胞胚的分选；体细胞胚的包裹；包裹外膜；发芽成苗试验：体细胞胚变异程度与农艺研究。
人工种子的制作主要包括以下几个步骤：1.胚状体培养2.包裹种皮3.发芽试验。
包括以下基本流程：A)遇上组织的诱导：选择合适的外植体诱导产生愈伤组织;B)体细胞胚的诱导：愈伤组织经悬浮培养诱导产生大量的体细胞胚;C)体细胞胚的同步化及筛选：用各种方法处理使培养中的体细胞胚同步化生长，经筛选后得到大小基本一致的胚状体;D)体细胞的包裹：将体细胞胚包裹于含有营养成分的人工胚乳中形成颗粒状的胶囊;E)包裹外膜（人工种子）：以放置水分和营养物质的丧失。
4、研究人工种子的意义人工种子有许多独特的优点：A)人工胚乳中除了含有足够的供胚萌发所需的养分外，还认为的添加了植物生长调节剂、固氮菌、杀虫剂、杀菌剂等，从而改善了幼苗的生长条件；B)它用于迅速、大量的繁殖农作物，例如，仅一只萝卜经培养就可以得到数以百计的人工种子。
C)人工种子不仅能在工厂内机械化生产，而起其体细胞胚还可以用生物反应器大规模生产，所以它比天然种子的生产效率高、成本低；D)人工种子还能克服某些难以形成种子的植物如松、柏、胡桃及一些名贵花卉、蔬菜等在繁殖上的困难；E)人工种子有利于保持优质品种的特性，使之不退化、不变质；F)由于人工种子中的体细胞胚是由无性的体细胞发育而来的，它既有遗传上的稳定性，又不会出现形状的分离，即可用来固定杂种优势、加速；良种繁育，又可克服某些难以形成种子的农作物传种接代的困难。
而且人工种子本质上属于无性繁殖，没有遗传分离，所以在繁殖某些有性繁殖时不稳定的亲本、雄性不育系或难以有性结实的遗传材料方面，这些植物的人工种子还是有利用价值的；G)利用体细胞胚发生途径，可以进行基因转导，作为植物基因工程的桥梁；H)在人工种子的种皮胶囊里加入某些农药可产生“无菌苗”，克服某些农作物由于长期营养繁殖所累积的病毒症；I)人工种子可以多年使用，不受季节的限制，可以随时直接播种而无休眠期。
5、存在的问题人工种子的研究，目前还处于实验室阶段，许多重要植物还不能靠组培，尤其是细胞悬浮培养，来快速产生大量的出苗整齐一致的高质量的体细胞胚或不定芽。
人类对植物离体培养的遗传编译机理了解太少，更不能完全控制编译。
而且还存在诸如对可以又道胚状体的植物优良体细胞胚发生体系的建立，高质量体细胞胚诱导及遗传得稳定性控制，胶囊的自动化生产及人工种子最佳转换条件的选择等需要很好解决的问题。
这些证实涉及人工种子能否与天然种子竞争而用于生产的关键所在。
人工种子内的培养物(如不定芽和胚状体等)都是通过组织或细胞培养后获得的，与天然种子的合子胚相比，在生理生化特性方面有诸多不一致的地方。
人工种子内所含的碳水化合物和蛋白质含量较少，在休眠、耐贮藏、抗干燥和正常发育等方面尚不能完全达到天然种子的性能。
如何进行大量制种和大田播种，实现机械化操作等方面配套技术尚需进一步研究。
由于人工种子是由组织培养产生的，需要一定时间才能很好地适应外界环境，因此人工种子在播种到长成自养植株之前的管理也非常重要，在推广之前必须经过农业试验，并对栽培技术及农艺性状进行研究。
总的来说，人工种子的研究目前仍处于实验阶段。
为了加速人工种子从实验走向商业化生产，尚有许多问题有待于进一步研究，如高质量体细胞胚胚胎发生体系的建立；体细胞胚遗传稳定性的控制；人工种子的机械化生产及贮藏等问题，均是涉及人工种子能否与自然种子竞争的重要问题，可以预料，随着人工种子研究的日益深入，及制作工艺的不断完善，人工种子广泛用于作物育种及良种的快速繁殖，应该是指日可待的。
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