CN109486714B - 一种鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株及其应用。所述分离株保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC),保藏地址为中国北京,保藏编号为CGMCC No.16049,保藏日期为2018.07.02,分类命名为鸡伤寒沙门氏菌SalmonellaGallinarum。该菌株对不同年龄鸡均为弱毒,无致病性,可作为预防禽伤寒沙门氏菌感染和预防家禽(鸡)感染性疾病的菌株载体。本发明为评估沙门氏菌弱毒疫苗株的毒力及作为家禽(鸡)活疫苗的菌株载体的潜力提供了数据参考。
Description
发明领域
本发明涉及针对禽伤寒沙门氏菌感染的禽类细菌弱毒活疫苗候选株的研究。本发明进一步提供了用于预防家禽伤寒沙门氏菌病的方法,且有望为预防禽伤寒沙门氏菌的有效活疫苗的研制提供候选菌株载体。
背景技术
我国是家禽养殖大国,在我国,家禽养殖方式多种多样,集约化养殖和庭院式养殖并存。在我国,鸡群沙门氏菌感染的临床分离率最高达98.7%,这不得不引起人们的高度重视。沙门氏菌在禽类中的传播机制较复杂,可以通过水平传播,如污染的环境、饲料、饮水等消化道多种途径、眼结膜及交配等途径,还可以通过带菌种蛋垂直传播。沙门氏菌是一种食源性病原菌,部分血清型沙门氏菌的感染还威胁到人类的健康。
禽类沙门氏菌感染相关的沙门氏菌病主要有鸡白痢、禽副伤寒、禽伤寒。禽伤寒沙门氏菌(Salmonella Gallinarum)主要感染鸡、鸭、鹅、鹌鹑、野鸡等禽类,危害3月龄以上的成年鸡,而雏鸡感染后的发病症状与鸡白痢相似。急性多表现为肝、脾和肾红肿,亚急性主要表现为肝肿大,呈棕绿色,脾肿大1~2倍,心包积水或有纤维素性渗出。该病是鸡育雏率低的一个主要原因,若控制不好,常继发多种感染包括大肠杆菌病而出现大量死亡。预防策略主要是切断传播途径,搞好鸡场净化工作,加强卫生消毒,防止孵化感染;出壳雏鸡开食时常用恩诺沙星、氧氟沙星、环丙沙星、新霉素、氯霉素等多种抗菌药物混合饮水或饲料,鉴于鸡群抗生素的大量和长期使用、蓄积、耐药性产生和体外药敏试验结果和体内条件不一致等,鸡群沙门氏菌感染始终难以控制。研究者长期以来都在寻找预防禽伤寒沙门氏菌感染鸡群的有效方法。预防和控制沙门菌感染有多种措施,其中疫苗是目前预防该传染病最有效的方法之一。
禽类常通过接种减毒活疫苗来刺激细胞和体液免疫应答,使机体获得抵抗相应野生病原菌感染攻击的能力。与其他形式的疫苗相比,减毒活疫苗可以作为疫苗载体结合异种抗原,介导针对其他微生物的免疫保护。减毒沙门氏菌作为疫苗载体不仅能传递多种不同的抗原诱导免疫应答,而且能在一定程度上预防沙门氏菌属多种病原体的感染。减毒活疫苗作为载体具有明显的优势:机体对病原体的先天免疫应答和适应性免疫反应的激活可以增强减毒活细菌诱导针对目标抗原的特异性免疫应答。此外,减毒沙门氏菌是异源抗原免疫的优良载体,大规模接种也相对便宜。减毒沙门氏菌作为疫苗载体可以作为天然佐剂,刺激细胞促炎介质的分泌;而口服沙门氏菌疫苗可以模拟沙门氏菌感染过程,将异源抗原直接递送至抗原提呈细胞。常用的减毒沙门菌有减毒禽伤寒沙门菌、减毒猪霍乱沙门菌和减毒鼠伤寒沙门氏菌,其中减毒禽伤寒沙门氏菌SG9R已有临床使用,其局限在于对一月龄内鸡有一定的致病性。
发明内容
本发明目的在于提供一株鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株,通过毒力评估,该菌株有潜在开发成细菌弱毒活疫苗载体的可能性。
本发明的另一个目的是公开适用于口服免疫和便于鸡群规模使用的禽伤寒沙门氏菌疫苗,禽伤寒沙门氏菌疫苗包括前述的分离株。该活疫苗毒力弱,并且对不同日龄鸡群均不具有致病性。
本发明的又一个目的是公开鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株在制备禽伤寒沙门氏菌活疫苗中的应用。
一种鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株,所述分离株保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC),保藏地址为中国北京,保藏编号为CGMCC No.16049,保藏日期为2018.07.02,分类命名为鸡伤寒沙门氏菌Salmonella Gallinarum。
所述的分离株具有与标准减毒沙门氏菌SG9R株相似的形态、培养和生化鉴定
特征。
所述的分离株能在LB或XLD培养基中培养,培养方法如下:从保存的菌种中挑取少量划线于LB或XLD培养基的固体平板,培养温度为37℃,其中在LB琼脂平板中,37℃培养后可形成微黄色圆形菌落;在XLD琼脂平板中,37℃培养后可形成粉色圆形菌落;之后将菌落接入摇瓶中,180r/min摇瓶培养至OD600为1时获得该菌株的新鲜菌液。
禽伤寒沙门氏菌活疫苗由平衡盐溶液和鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株组成,适合于在组织和细胞培养基中使用。所述的活疫苗通过口服免疫方式免疫动物(鸡)。
本发明按照国家标准方法(GB 4789.4-2010)从临床上分离得到一株鸡源禽伤寒沙门氏菌,利用生化试验、血清型特异性PCR检测、SPF雏鸡的感染性试验(1d、5d和15d三个日龄大小)对该分离株进行测试,确认该菌属于弱毒鸡伤寒沙门菌,命名为SG01,且该菌株有潜在开发成细菌弱毒活疫苗载体的可能性。在动物致病性试验中,本发明所涉及菌株对1日龄、5日龄、15日龄雏鸡均不造成致病,临床剖检未发现明显病变,病理组织切片也均正常,鸡群未出现死亡,预示该菌株为弱毒株,且从生长曲线与标准减毒鸡伤寒沙门氏菌SG9R进行对比,该菌株生长速度稍低于SG9R,机体中的定植能力也较SG9R弱一些。
附图说明
图1分离株SG01的PCR鉴定图;
图2SG9R、SG01、U20的生长曲线测定;
图3细菌分离PCR扩增结果(M:DL2000DNA Marker;1:鸡伤寒沙门氏菌标准对照株;2:鸡白痢沙门氏菌标准对照株;3-5:SG9R组肝脏、脾脏、血液分离产物;6-8:SG01组肝脏、脾脏、血液分离产物);
图4 5日龄雏鸡接种菌株后的石蜡切片组织图;
图5细菌分离鉴定PCR扩增结果(M:DL2000DNA Marker;1:鸡伤寒沙门氏菌标准对照株;2:鸡白痢沙门氏菌标准对照株;3-5:SG9R组肝脏、脾脏、血液分离产物;6-8:SG01组肝脏、脾脏、血液分离产物);
图6 15日龄雏鸡接种测试菌株后的石蜡切片组织图;
本发明的鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株,保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(China General Microbiological Culture Collection Center,CGMCC),保藏地址为中国北京,保藏编号为CGMCC No.16049,保藏日期为2018.07.02,分类命名为鸡伤寒沙门氏菌Salmonella Gallinarum。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例旨在对本发明进行举例描述,而非以任何形式对本发明进行限制。
实施例1:沙门氏菌菌株SG01的分离和检测鉴定
将雏鸡(源自江苏无锡马山养禽集团蛋鸡场一养禽场2和4栋健康鸡群,赵静(联系电话18852727750)于2016年10月18日采集360日龄蛋鸡10只全身组织器官沙门氏菌检测和实验室留样,放于超净台内,用酒精对鸡体表面消毒,无菌取出鸡的肝脏、脾脏、肠道等组织,放置于无菌培养皿中,剪碎组织同时研磨,称重后将匀浆液吸入无菌试管中待用。称取缓冲蛋白胨水(BPW)高压灭菌分装后将采集的组织样品加入BPW中37℃过夜培养。吸取培养液1mL接种于***盐胱氨酸增菌液(SC)中进行选择性培养。用接种环吸取增菌液,划线接种于木糖赖氨酸脱氧胆盐(XLD)平板上,放置于37℃培养箱过夜培养,挑选可疑菌落。
挑选可疑菌落后于三糖铁培养基中斜面划线,再于底层穿刺,置于37℃培养箱静置培养48小时。同时挑取单个可疑菌落接种于赖氨酸、靛基质、尿素、***(KCN)、甘露醇、卫矛醇、ONPG、山梨醇生化微量反应管中,24小时内观察生化反应结果(见表2)。
取分离菌株的单菌落接种LB培养基,37℃过夜培养,于洁净玻片上滴10μL沙门氏菌诊断血清,观察其是否能产生血清凝集反应,判断其血清型。将菌液与血清混匀上下晃动玻片,2min内呈现明显凝集者为阳性,呈均匀混浊者为阴性。分别用沙门氏菌O抗原血清多价、沙门氏菌单因子血清,沙门氏菌Vi血清和H血清进行鉴定。同时以生理盐水、标准减毒疫苗株SG9R菌株作为对照。
利用已报道的3对引物fimW[1]、SGP、SG[2]对分离株进行血清型鉴定,其中,fimW为沙门菌种属特异性引物;SGP为鸡白痢、鸡伤寒沙门菌的公共引物;而SG为鸡伤寒沙门菌特异性引物,同时设置鸡白痢、鸡伤寒沙门氏菌阳性对照,引物序列见表1,序列从上至下依次为SEQ ID No.1-6。
三糖铁试验结果为斜面产碱呈红色,底部产酸呈黄色,产生黑色硫化氢。同时结合微量生化管试验可初步判断该分离株为禽沙门氏菌。
表1分离株血清型鉴定的PCR扩增引物
表2分离株的主要生化特征
注:“-”表示阴性;“+”表示阳性
分离株SG01和标准减毒疫苗株SG9R菌株均与沙门氏菌O因子检测血清,包括多价A-I、多价1(A,B,D,E,L)、多价2(C,F,G,H)、单因子O1、O9、O12,沙门氏菌H因子检测血清以及沙门氏菌Vi因子检测血清均不凝集。
以fimW Up/Lo[1]为引物经PCR扩增。图1结果显示,分离株、鸡伤寒和鸡白痢阳性对照均可扩增出约477bp相应的片段,进一步确定该分离株属于沙门氏菌。以SGP Up/Lo为引物经PCR扩增,结果显示,分离株、鸡伤寒和鸡白痢阳性对照均可扩增出约252bp大小的片段,进一步确定该分离株属于鸡白痢或者鸡伤寒沙门氏菌。以SG Up/Lo为引物经PCR扩增,结果显示,分离株、鸡伤寒阳性对照均可扩增出约174bp大小的片段,鸡白痢不能扩增出相应的片段,确定分离株属于鸡伤寒沙门氏菌。
实施例2:沙门氏菌菌株SG01的生物特性研究
将标准减毒禽伤寒沙门菌SG9R、分离株SG01和强毒禽伤寒沙门菌U20菌株单菌落接种于液体LB中37℃过夜震荡培养,次日吸取菌液涂抹于麦康凯、木糖赖氨酸脱氧胆盐(XLD)、胆硫乳琼脂(DHL)平板和SC培养液中进行培养特性比较。同时将三种菌株进行血清型比较;蔗糖、乳糖、葡萄糖、棉子糖、麦芽糖、甘露醇、靛基质、甘露糖、枸橼酸、卫矛醇、鸟氨酸、赖氨酸、***、硫化氢、尿素、ONPG、MR试验、V-P试验、半固体琼脂、侧金盏花、硝酸盐还原等微量生化反应比较以及三种菌株的生长曲线比较。
由表3中三种菌株的培养特性比较发现分离株SG01能在XLD和SC增菌液中生长,在麦康凯和XLD培养基中不能生长,SG9R也能在XLD和SC增菌液中生长,在麦康凯和XLD培养基中不能生长,强毒参考株禽伤寒沙门菌U20在XLD、DHL、麦康凯培养基及SC增菌液中均能生长。
表3三种菌株培养特性比较
表4表示三种菌株的血清型比较,U20与A-I、多价1、O1、O9、O12发生凝集,SG9R、SG01与以下血清型均不凝集,结果表明分离株SG01和SG9R的血清型检测结果一致。
表4三种菌株血清型比较
注:“-”表示阴性结果,不发生凝集反应。“+”表示阳性结果,发生凝集反应。
表5表示三种菌株的生化特性比较,研究发现三株实验菌株生化实验均一致,更进一步表明该分离菌株属于鸡伤寒沙门氏菌。
表5三种菌株的生化特性比较
强致病性鸡伤寒沙门氏菌U20、减毒鸡伤寒沙门氏菌SG9R和分离减毒鸡沙门氏菌SG01生长曲线测定结果如图2所示,并用SPSS 17.0中非参数检验方法对三种菌株的迟缓期、对数期、稳定期的生长曲线进行对比,发现野生致病菌U20生长速度要高于SG9R,分离减毒株SG01生长速度最慢,且与其他两株差异显著(P<0.05)。
实施例3:沙门氏菌菌株SG01对1日龄雏鸡感染性试验
将40羽一日龄的SPF雏鸡随机分成5组,每组8羽,将分离菌株分别以1×107cfu、1×108cfu、1×109cfu、1×1010cfu接种,另设PBS对照组,接种剂量均为0.2mL/羽肌肉注射,每组隔离饲养,无抗生素饲料饲喂,仔细观察一周,每天观察所有试验鸡的腹泻症状和其它临床症状(如跛行、眼分泌物)。观察其死亡率情况和应激反应,一周后剖检观察器官病变情况,记录各组接种鸡的健康情况。
一周试验结果发现分离株实验组鸡群并未出现死亡,且饲养过程中鸡群状态良好,未出现不良反应,剖检结果如下表6,初步判断该分离株为弱毒沙门氏菌株。
表6分离菌株SG01的致病性结果
实施例4:沙门氏菌菌株SG01对5日龄雏鸡的安全性测试
将45羽5日龄非免疫SPF鸡平均随机分成3组,即SG9R组、分离弱毒株SG01组、强毒参考株鸡伤寒沙门氏菌U20对照组。每组15羽以1×1010cfu接种(0.2mL/羽),接种前12h进行断食,4h进行断水,口服免疫前半小时服用0.3mL 5%碳酸氢钠溶液以中和胃酸。各组隔离饲养于隔离器中,无抗性饲料饲喂,连续观察3个星期,记录各组免疫鸡的健康情况和应激反应情况。同时每组鸡于免疫前进行称重并记录(初体重),免疫后每周进行称重,连续三周(U20组由于接种后三周内陆续出现死亡,不进行数据统计)。SG9R组和SG01组自接种后每组每周随机抽取5羽鸡,无菌采集血液、脾脏和肝脏进行细菌分离,采集的血液按照1:10的比例加入BPW中,采集的脾脏和肝脏,置于无菌培养皿中,用无菌剪刀剪取部分组织后充分研磨并称重,按照1:10比例加入BPW中,培养液37℃摇床过夜培养后,分别吸取1mL菌液加入SC培养基中,过夜培养后吸取菌液涂抹于普通平板上,于37℃烘箱静置培养。免疫后7天、14天、21天采集各组鸡的盲肠、肝脏、肾脏、脾脏进行病理切片观察病理组织变化。
5日龄雏鸡在接种SG9R和SG01菌株前进行初体重统计,并在接种后每周称取体重,连续三周(U20组由于接种后三周内陆续出现死亡,不进行结果统计)。通过SPSS17.0软件中独立样本T检验分析法进行平均值对比,如表7对比发现各组接种时的初重和接种后每周平均体重均无显著性差异,与对照组鸡相比无差异。
表7 SG9R和SG01接种5日龄雏鸡每周平均体重比较(g)
注:a:两组之间平均体重无显著性差异(P>0.05);b:接种前初体重;c:接种后一周体重;d:接种后二周体重;e:接种后三周体重
5日龄雏鸡在接种SG9R和SG01后,每周随机抽取5羽鸡无菌分离脾脏、肝脏和血液中的细菌(U20组由于三周内陆续出现死亡,不进行结果统计),分离结果如下表8。在接种一周后两组鸡均能分离出相应的细菌,而在接种二周后仅有SG9R组能分离出SG9R活菌,SG01在肝脏、脾脏和血液中并未分离到相应的细菌,接种三周后两组鸡群均不能在肝脏、脾脏和血液中分离到相应细菌,PCR鉴定分离菌如图3所示。
表8 SG9R和SG01接种5日龄雏鸡后每周细菌分离率情况(羽)
试验结果发现5日龄的雏鸡在接种U20、SG01、SG9R菌株后,采集盲肠、肝脏、肾脏、脾脏组织器官,制作病理石蜡切片。接种后的三周内,U20组死亡率为40%,SG01和SG9R组的死亡率为0%。各组部分石蜡切片如图4所示,其余石蜡切片结果均与展示结果一致。U20组接种后盲肠出现出血、充血,而SG01和SG9R组盲肠均正常且无明显病变。U20接种后肝脏出现淤血、肝细胞轻度脂肪变性和颗粒性病变,而SG01和SG9R组肝脏均无病变。U20、SG01、SG9R组肾脏病理切片均未见病变。U20组脾脏出现淋巴细胞减少,大量异嗜性粒细胞浸润,而SG01、SG9R组脾脏无任何病变。病理石蜡切片对比发现,SG01和SG9R菌株均不会引起5日龄雏鸡发生组织病理变化,说明该分离株SG01对于5日龄雏鸡减毒。
实施例5:沙门氏菌菌株SG01对15日龄雏鸡的安全性测试
将45羽15日龄非免疫SPF鸡平均随机分成3组,即SG9R组、分离弱毒株SG01组、强毒鸡伤寒沙门氏菌U20对照组。每组15羽以1×1010cfu接种(0.2mL/羽),接种前12h进行断食,4h进行断水,口服免疫前半小时服用0.3mL 5%碳酸氢钠溶液以中和胃酸。各组隔离饲养于隔离器中,无抗性饲料饲喂,连续观察3个星期,记录各组免疫鸡的健康情况和应激反应情况。同时每组鸡于免疫前进行称重并记录(初体重),免疫后每周进行称重,连续三周(U20组由于接种后三周内陆续出现死亡,不进行数据统计)。SG9R组和SG01组自接种后每组每周随机抽取5羽鸡,无菌采集血液、脾脏和肝脏进行细菌分离,采集的血液按照1:10的比例加入BPW中,采集的脾脏和肝脏,置于无菌培养皿中,用无菌剪刀剪取部分组织后充分研磨并称重,按照1:10比例加入BPW中,培养液37℃摇床过夜培养后,分别吸取1mL菌液加入SC培养基中,过夜培养后吸取菌液涂抹于普通平板上,于37℃烘箱静置培养。免疫后7天、14天、21天采集各组鸡的盲肠、肝脏、肾脏、脾脏进行病理切片观察病理组织变化。
15日龄雏鸡在接种SG9R和SG01菌株前进行初体重统计,并在接种后每周称取体重,连续三周(U20组由于接种后三周内陆续出现死亡,不进行结果统计)。通过SPSS17.0软件中独立样本T检验分析法进行平均值对比,具体结果见表9,对比发现各组接种时的初重和接种后每周平均体重均无显著性差异(P>0.05)。
表9 SG9R和SG01接种15日龄雏鸡每周平均体重比较(g)
注:a:两组之间平均体重无显著性差异(P>0.05);b:接种前初体重;c:接种后一周体重;d:接种后二周体重;e:接种后三周体重
15日龄雏鸡在接种SG9R和SG01后,每周随机抽取5羽鸡无菌分离脾脏、肝脏和血液中的细菌(U20组由于三周内陆续出现死亡,不进行结果统计)。分离结果如下表10。在接种一周后两组鸡均能分离出相应的细菌,而在接种二周后仅有SG9R组能分离出SG9R,SG01组肝脏、脾脏和血液中并未分离到相应的细菌,接种三周后两组鸡群均不能在肝脏、脾脏和血液中分离到相应细菌,PCR鉴定分离菌如下图5所示。
表10 SG9R和SG01接种后每周细菌分离率情况(羽)
15日龄的雏鸡接种U20、SG01、SG9R菌株后,采集盲肠、肝脏、肾脏、脾脏组织器官,制作病理石蜡切片。试验发现三周内,U20组的死亡率为47%,而SG01和SG9R组的死亡率为0%。部分石蜡切片如图6所示,其余石蜡切片结果均与展示结果一致。强致病性鸡伤寒沙门氏菌U20接种15日龄SPF鸡后盲肠出现肠黏膜坏死脱落仅残留少量肠腺结构,有大量异嗜性粒细胞浸润,而SG01和SG9R组盲肠均正常无任何病变。U20组肝脏出现颗粒性病变,而SG01和SG9R组肝脏均无病变。U20组脾脏出现淋巴细胞减少,大量异嗜性粒细胞浸润,而SG01、SG9R组脾脏无任何病变。U20、SG01、SG9R组肾脏病理切片均未见病理组织变化。病理石蜡切片对比发现,SG01和SG9R菌株均不会引起15日龄雏鸡发生组织病理变化,说明该分离株SG01对于15日龄雏鸡减毒安全。
注:参考文献:
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以上显示描述了本发明的基本原理、SG01主要特征以及弱毒优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都要求在保护本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
序列表
<110> 扬州大学
<120> 一种鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株及其应用
<140> xhx2018120701
<141> 2018-12-07
<160> 6
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
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<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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aacagtcact ttgagcatgg gtt 23
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<212> DNA
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<400> 2
gagtgacttt gtctgctctt ca 22
<210> 3
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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<210> 4
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<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
gcgccctttt caaaacata 19
Claims (4)
1.一种鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株,其特征是,所述分离株保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心,保藏地址为中国北京,保藏编号为CGMCC No.16049,保藏日期为2018.07.02,分类命名为鸡伤寒沙门氏菌Salmonella Gallinarum。
2.包含权利要求1所述的鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株的禽伤寒沙门氏菌活疫苗。
3.根据权利要求2所述的禽伤寒沙门氏菌活疫苗,其特征是,禽伤寒沙门氏菌活疫苗由平衡盐溶液和鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株组成,适合于在组织和细胞培养基中使用。
4.权利要求1所述的鸡伤寒沙门氏菌弱毒分离株在制备沙门氏菌活疫苗中的应用。
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