植物组织培养苗的工厂化生产.docx
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植物组织培养苗的工厂化生产
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植物组织培养苗的工厂化生产
试管苗工厂化生产研究进展
前言………………………………………………………2
一.工厂化育苗的历史与发展现状……………………2
（一）国外工厂化育苗的历史与发展现状………………………2
（二）国内工厂化育苗的历史与发展现状………………………4
二工厂化生产的主要设备和设施……………………6
三.工厂化生产技术……………………………………7
四．组培苗工厂化生产的工艺流程……………………8
五.工厂化生产的机构设置与各部门岗位职责…………………………………………………………9
六．组培工厂设计中几项重要技术参数………………10
七．生产规模与生产计划………………………………10
八．组培苗的生产成本与经济效益…………………11
九．附录…………………………………………………11
前言
在植物组织培养过程中，根据所培养的植物种类、生产规模，选择合适的器材、设施是十分必要的，只有这样才能确保整个操作过程的顺利进行。
在器材、设施的选择上，不要贪大求洋，应该在其是否实用上多下功夫。
在研究型的组织培养操作中，往往对器材、设施的要求较高；而在生产型的组织培养中，则对器材、设施的要求却较为粗放，因此管理者必须根据实际情况来进行培养器材、设施的遴选。
在植物组织培养的过程中，从外植体的采收到试管苗的定植都必须要在特定的环境中进行，例如，培养基的配制要在专用的器材、设施中进行；外植体的接种要在专用的器材、设施中进行。
应该根据植物组织培养不同阶段的需要，选择不同的器材、设施。
只有从降低投入、提高工效、节约劳力等诸方面加以考虑，才能降低培养成本、提高培养效率。
正文
一.工厂化育苗的历史与发展现状
（一）国外工厂化育苗的历史与发展现状:
从20世纪60年代开始，发达国家的农业已经大规模实现机械化生产，美国Speedling公司的创始人之一GeorgeTodd首先推出了使用发泡聚苯材料制作的穴盘，并将其应用到花椰菜的育苗上。
与此同时，美国康奈尔大学的JimBoodley和RaySheldrake教授首次提出用泥、蛭石作为育苗基质，为穴盘育苗的大规模工厂化生产进一步拓宽了思路，并提供了优良、稳定的育苗基质，其后将其成功应用于蔬菜、花卉的种苗生产，目前穴盘育苗技术已经普及世界各地。
这种育苗技术的核心是以泥炭、蛭石、珍珠岩等轻基质作育苗基质，用穴盘作育苗容器，采用机械化精量播种，实现一次成苗的育苗方式。
由于在育苗过程中每一株幼苗根系都各自分离，移栽时只要将种苗穴盘脱出即可达到分离的目的。
幼苗的根系完整，提高了移栽后的成活率，而且将育苗过程进行程序化设计，将其分为基质混合和填充、播种、基质覆盖、洒水和移栽等若干工序，为机械化流水作业提供了可能，提高了种苗生产效率。
穴盘育苗在美国等发达国家已形成一个新的种苗生产行业，它的出现带动了温室制造业、穴盘制造、基质加工业、精密播种设备等一批相关产业的技术进步。
如果以穴盘育苗为例纵观国外工厂化育苗的发展历程，国外的工厂化育苗具有以下特点：
1.穴盘育苗的市场需求量和供应量大穴盘育苗在欧美等农业现代化程度比较高的国家推广普及较为迅速。
商品苗生产量居于第一位的是美国，其次是意大利、法国、西班牙、荷兰，进入20世纪90年代以后，澳大利亚、日本、韩国、以色列等国家穴盘育苗也形成了一定的规模。
以美国为例，最早开始专业种苗生产的公司是Speedling、Kube—Pak、Pinter和Blackmore4家公司，其中Speedling公司发明的泡沫穴盘大量应用于蔬菜种苗生产，Blackmore公司发明了硬塑胶原料穴盘，大量应用于花卉与蔬菜种苗生产。
穴盘育苗的规模增长迅速，1979年，美国的花坛花卉穴盘苗生产量约为50万株，而到了1994年，北美地区（美国和加拿大）花坛花卉穴盘苗的生产，已经超过40亿株。
到90年代末期，北美地区超过90％的花坛花卉均采用穴盘苗生产，加上蔬菜、盆栽植物、切花、宿根花卉、组培材料和树苗，每年的穴盘种苗生产量已经超过250亿株。
随着种苗产业的发展，育苗公司的生产规模迅速扩大，90年代初，穴盘苗生产规模最大的是SpeedlingTransplanting和GreenHeartFarms公司，包括花卉在内的商品苗年产量都在5亿～6亿株。
现在这两个育苗公司商品苗年产量都扩增了1倍。
产量突破了10亿株（其中蔬菜苗产量占80%以上）。
除上述世界上最大的两个育苗公司外，其他公司如GrowerTransplanting、PlantelNursery、GoldenFields、SantafeNursery、NativadadNursery、CravenTransplant等商品苗产量都达到2亿~8亿株，西欧国家育苗场商品苗数量虽然比不上美国，但荷兰的VanDeBekerom、BeekehKamp以及意大利的Restyra等育苗公司年产商品苗数量也达到了2亿株以上。
穴盘育苗的发展，改变了蔬菜传统生产方式和种植制度，如美国移栽蔬菜面积大幅度上升。
早在20世纪60～70年代，美国蔬菜作物95%以上是采用直播，出苗后再采用人工或机械间苗，对种子价格比较昂贵的或苗期生长特别缓慢的蔬菜则采用木箱沙培育苗，然后裸根移栽。
穴盘育苗问世以来，蔬菜育苗移栽面积迅速增加，目前美国100%的芹菜、鲜食番茄、抱子甘蓝，90%的青椒，75%的花椰菜、青花菜，70%的冬春生菜，30%的甘蓝、加工番茄，都采用了穴盘育苗移栽。
虽然购买商品苗费用比露地直播成本加大20%，但采用移栽苗，种植密度有保证，产量可增加20%，更主要的是移栽比直播作物长势整齐，有利于机械化收获。
因此，工厂化穴盘育苗方式的出现推动了美国现代蔬菜种植方式的革命。
2.宜地育苗，分散供苗，种苗生产专业化程度高美国等发达国家注重农业的规模化经营，实施规模化经营的前提是建立起一整套社会化服务体系。
而蔬菜商品苗的专业化生产恰恰适应了现代化大农业发展的需要。
如美国加利福尼亚州是美国蔬菜主要生产基地，加利福尼亚州蔬菜，特别是鲜食蔬菜产量大约占美国市场总量的1/2。
同样，加利福尼亚州蔬菜商品苗的产量约占全美国市场总需求量的2/3。
1995年全美国生产经营规模2400hm2以上的蔬菜农场共44个，其中20个在加利福尼亚州，同样年产商品苗亿株以上的育苗场共有25家，而13家在加利福尼亚州。
因此，种苗生产都是由大型的种苗生产公司来进行，从事蔬菜种植的农场主不必自己育苗，而是委托专业种苗公司生产，种苗采用集中生产、分散供应的方式进行，形成了完整的种苗生产和供应的社会化服务体系，而这是采取传统的营养土块等育苗方式所无法实现的。
3.机械化程度高，技术管理规范工厂化育苗采用精量播种，从基质混拌、装盘、压穴到播种、覆盖、喷水等一整套作业在一条作业线上完成，并实现了自动控制。
日常运行时生产线上配4名作业管理人员，生产线前端1人，负责把苗盘码放在传送带上；生产线中间操作人员负责监督检测精量播种机的作业质量；生产线末端人员负责把播种完毕的苗盘码放到叉车板上或拖车上；另外1人则负责检查料箱基质和运送苗盘。
生产线运行速度为700~1000盘/h，为保证机械性能处于良好运行状态，每个育苗场均配备对机械和电十分熟悉的检修工1~2名，机械性能好，播种精度高，1穴1粒准确率可保持在98%左右，成苗率80%~95%。
除苗盘码放和补苗需手工作业外，日常管理喷水、喷肥、打药均实现机械化或自动化。
大型育苗公司设备周年运行，精量播种生产线经常工作14h，两班倒作业。
因作物种类和育苗季节不同，每茬作物苗龄30~60d不等，平均育苗茬次5~6茬，年人均育苗量600万~800万株。
现代化育苗场设施先进，技术含量高，专业育苗公司都聘用一批素质好、技术全面、经验丰富的专家负责管理，指挥日常生产和市场运营，同时建立起了相应的规范化操作管理制度。
例如，播种前检测种子活力和萌发率，发芽率低于85％的种子不能作精量播种使用；苗期不间断地检查基质理化性质、基质EC和pH；确立精确的营养液配制浓度与养分配比，喷水系统水分均匀度；建立育苗温室和催芽车间环境控制管理标准；病虫害防治；确立壮苗标准；商品苗贮运技术等。
正是由于育苗工厂有可靠的机械和人员技术保障，才能实现种苗的规模化和标准化生产。
（二）国内工厂化育苗的历史及发展趋势
我国在20世纪80年代中期将穴盘育苗技术正式引进，北京蔬菜研究中心陈殿奎研究员等承担技术设备引进和消化吸收的研究工作，并在京郊花乡建起了我国第一座穴盘育苗生产场，于1987年正式投产。
该育苗场从美国引进的设备主要是穴盘育苗的精量播种生产线，种子丸粒化加工设备，以及72孔和128孔的PS吸塑苗盘。
育苗的主要基质是从吉林省舒兰县调入，蛭石是河北省灵寿县加工生产，育苗所用N、P、K肥料是市场上商品肥复配，育苗温室则是自行设计的四周有围墙的塑料大棚，采用暖气加温，育苗温室内配有育苗床架和行走式喷水车。
花乡育苗场自1987年投入运行后，商品苗产量稳步上升，质量不断提高。
1990-1993年商品苗销售量稳定在800万株/年，并经常出现供不应求的局面。
春茬主要培育的蔬菜苗是为保护地提供番茄、甜（辣）椒、茄子3种茄果类菜苗及露地花椰菜、甘蓝苗，瓜类作物黄瓜、苦瓜育苗数量不多，只有10万~20万株/年；夏播苗则以芹菜苗为主，夏播苗数量占全年20%左右。
花乡育苗场的成功运作使我国蔬菜育苗首次实现了专业化，供苗实现了商品化，生产过程实现了机械化。
从花乡育苗场10年来（1987-1996年）的生产运行情况来看，我国穴盘育苗成本高于美国、韩国，分析其主要原因有4点：
①生产规模小，设备设施不能充分利用，没能实现满负荷运行。
例如，花乡育苗场引进的精量播种生产线，每年工作时数约160h；而美国GreenHeartFarms（绿心育苗公司）属同一型号的精量播种机，年工作时数不少于2400h。
同样就温室设施而言，美国的育苗场每年育5~6茬苗，而花乡育苗场只有茬。
②劳动生产率低下。
与美国育苗公司相比较，那里平均每个员工（包括管理人员）商品苗产出量达600万~800万株/年，花乡育苗场人均商品苗产出量为20万~25万株/年。
③能耗燃料成本占育苗成本比例高。
按20世纪90年代末煤的价格250元/t计算，北京地区育苗温室采用集中供暖，冬春季育苗平均每667m2出苗量25万株，耗煤30t，折燃料费7500元，即燃料费成本达到每100株元。
④花乡育苗场运转时育苗盘国产化问题尚未解决，仍然依赖进口，国内现使用的吸塑苗盘基本是从美国和韩国进口，质量为180g的吸塑PS苗盘国内售价每100个580元，由于附加进口海关税、增值税等费用，国内苗盘定价较国外高40%左右。
如果以每个苗盘平均使用次，即苗盘成本为每100株苗元。
尽管花乡育苗场与国外育苗工厂相比存在诸多问题，但让人们看到了现代育苗的发展方向，特别是穴盘育苗商品性好和幼苗质量高的特点符合现代农业的发展需求，“八五”、“九五”和“十五”期间都将工厂化育苗作为国家攻关重点项目进行研究。
目前，工厂化育苗所需的精量播种机、行走式洒水车、移动式苗床、育苗穴盘、育苗生产流水线都已经实现国产化生产，在育苗基质配方、育苗环境控制上也进行了大量的研究，并已经应用于育苗实际，专业化的育苗工厂在我国已屡见不鲜。
1998年以来，国内建起的穴盘苗成规模化生产企业有50~60家，工厂化育苗在我国有广阔的市场前景。
根据估算，我国每年蔬菜生产的育苗量大约需要4000亿株，因此是一个巨大的种苗市场，而且我国的花卉市场方兴未艾，草花生产已经普遍采用穴盘育苗，果树无病毒苗和林木育苗普遍采用了容器育苗，棉花和烟草的工厂化育苗已经在国内得到了普及和推广。
美国Speedling（维生）公司在国内已经设立了十几个育苗场，国内的专业种苗公司数量也在不断增长，相信未来我国的工厂化育苗将会得到更大的发展。
但目前我国工厂化育苗的技术水平和生产规模与国外相比还有较大差距，今后我国工厂化育苗产业的发展应注意以下问题：
1．关于育苗工厂的规模化经营问题由于工厂化育苗需要一定的育苗设施和装备，育苗工厂的一次性投入较大，而且生产过程中采用基质和穴盘等消耗品增加了育苗成本，因此，工厂化育苗的育苗成本较传统的育苗成本高，而降低成本的有效途径就是扩大育苗工厂的生产规模，实现规模经营。
目前存在的普遍问题是我国农户经营规模小，传统的一家一户分散育苗仍占主导，商品化供苗还有一段路要走，也致使国内育苗工厂的育苗数量偏少，除美国Speedling（维生）公司在中国建立的育苗场经营规模较大外，育苗量超过3000万株/年的工厂很少。
而没有规模就没有育苗效益，只有育苗达到一定的规模，单株育苗的公摊成本才会降低（如育苗设施折旧费、采暖费等），现在很多地方的育苗工厂没有发挥应有的效益，主要是规模经营不够造成的。
因此，在我国育苗需求量较大的地区要集中力量扶持壮大几家大型的育苗企业，才会促进我国工厂化育苗产业的持续发展。
2．关于育苗工厂的产品定位问题如何对培育的幼苗进行合理定价，即可实现赢利，又能让生产基地或农户满意一直是困扰育苗工厂经营者的重要问题。
以蔬菜生产为例，采用常规的品种进行育苗可能不会有利润，原因是常规品种种子廉价，农户可能自己育苗。
随着我国设施蔬菜和出口创汇蔬菜的迅速发展，从国外进口的种子逐渐增加，而进口种子价格高，农户自己育苗有很大风险，而工厂化育苗由于有较好的设施和丰富的育苗经验，可以保证育苗成功，在这种情况下，农户就愿意委托育苗工厂育苗。
另外一种情况是一些技术含量高的育苗可以获得较好的回报，如西甜瓜生产普遍采用嫁接育苗，而很多农户由于没有掌握这一技术或自己育苗成本很高（如冬季需要加温设施等），也会委托育苗工厂育苗，因此对育苗工厂的经营种类进行合理定位非常关键。
3．工厂化育苗的标准化需要进一步加强尽管国内近年来工厂化育苗的单项技术上取得了很多突破，但总体而言，我国工厂化育苗的标准化程度需要进一步加强。
育苗涉及种子精选与处理、基质配方、精量播种、育苗精准环境控制、水肥调控、病虫害防治、种苗的贮藏与运输等诸多环节，如果某一个环节控制不当，都会导致育苗失败。
需要根据不同作物种类和不同地区的生态气候特点，制定相应的工厂化育苗操作规范，提高种苗生产的标准化水平。
4．工厂化育苗设施和配套装备开发需要加强目前国内比较大型的育苗工厂都是采用从国外进口的精量播种流水生产线，尽管质量好，但价格高昂；国内研发的播种机尽管价格低，但又存在精度差的问题，而且开发的设备不配套，设备的故障率较高。
加强对工厂化育苗关键设备特别是精密播种机的开发将是今后我国工厂化育苗设施开发的重点，此外尽快开发出与工厂化育苗相配套的田间移栽设施亦是今后需要重点解决的问题。
二工厂化生产的主要设备和设施
三.工厂化生产技术
品种选育和母株培养：
广泛收集和引进目标植物建立种质资源圃，选择市场潜力大、特性典型、纯度高、生长健壮、无病虫害的植物作为母株进行生产。
离体快繁组培基本苗：
（1）.初代培养材料的处理与培养：
尽管采用小容器进行分散培养，降低污染率。
（2）.组培苗的变异：
注意选择适宜的培养途径（如芽再生型等）。
（3）.预留储备“母瓶”：
置于10-15℃低温下保存，减少变异及污染等的影响。
（4）.生根培养：
将成丛的试管苗分离成单苗，转接到生根培养基上，在培养容器内诱导生根的方法。
.组培苗的移栽驯化：
准备工作：
（1）.选择育苗容器：
一般采用穴盘，带根苗需穴格较大，扦插苗则需穴格较小。
（2）.基质选配：
①.具备良好的物理特性：
保水透气；
②.具备良好的化学特性：
稳定、无毒、PH值及电导率等适宜；
③.物美价廉，便于就地取材。
（3）.基质的种类：
①.有机基质：
泥炭、椰糠、花生壳、木屑等；
②无机基质：
蛭石、珍珠岩、次生云母矿石、河沙、炉渣等。
（4）场地、工具及基质灭菌、装盘：
①场地、工具灭菌：
多采用化学药剂灭菌；
②基质灭菌：
多采用蒸汽灭菌或化学药剂灭菌；
③基质装盘。
（5）营养液的配制：
①营养液的成分：
大量、微量等；
②营养液常用药品的来源：
实验研究需分析纯，规模化生产用化学纯或工业化合物；
③营养液配方；
④植物营养液的配制。
组培苗移栽：
（1）自然适应：
组培苗由试管内条件转入室温，暴漏于空气中，环境落差大，需要逐步适应。
一般要求
（2）起苗、洗苗、分级：
将苗瓶置于水中，用小竹签深入瓶中轻轻将苗带出，尽量不要伤及根和嫩芽，置水中漂洗，将基部培养基全部洗净。
将苗分为有根苗和无根苗两类。
（3）移栽：
拿起苗，用手指在基部上插洞，将苗根部轻轻植入洞内，撒上营养土，将苗盘轻放入苗池中。
无根苗需先蘸生根液再行移植。
若用栽苗机应按规定操作。
组培苗扦插：
将经自然适应的小苗洗净，每叶节切一段，基部向下扦插在沙盘中。
幼苗驯化管理：
光照、温度、水分、通气及病虫等
绿化”炼苗：
（1）.结合灌水施营养液：
一般浓度为%%；
（2）.逐渐加大光照强度和时间。
影响组培苗驯化的因素：
（1）温度；
（2）空气相对湿度；（3）光照条件；（4）炼苗时间；（5）移栽基质。
（6）苗的生理状况
成苗管理：
（1）及时供水
（2）苗床温度（3）施肥
.苗木传递与运输：
、便于运输的育苗方法和苗龄：
（1）裸根苗运输：
注意保湿；
（2）穴盘苗运输：
较好，适宜于小苗运输。
、包装、运输工具与运输适温：
（1）包装：
注意充分利用空间；
（2）运输工具：
最好具有调温、调湿装置；
（3）运输适温：
一般为9-18℃。
、运输前准备：
（1）确定具体启程日期：
（2）种苗包装：
、运输：
注意快速、准时。
.苗木质量检验：
、意义：
保证苗木的质量和种植者的利益，也是制定苗木价格的依据。
、组培苗投师鉴定的指标：
（1）商品性状：
苗龄、农艺性状；
（2）健康状况：
不带病虫；
（3）遗传稳定性：
DNA“指纹”鉴定。
四．组培苗工厂化生产的工艺流程：
五.工厂化生产的机构设置与各部门岗位职责
、管理层：
1、企业法人：
1人2、副总：
1-2人
、生产部：
1、人员配备：
经理1-2人，生产工若干
2、任职条件：
①熟悉植物组培苗生产技术、生产过程及工艺流程，具有较高的专业技术素质；②熟悉组培苗生产的各种设备设施的性能和操作方法，并能熟练使用这些设备设施；③具备一定的组培苗木生产的组织管理能力、协调能力及开拓创新精神。
3、岗位职责：
生产组培苗，改进工艺流程。
注：
岗位职责应明确、具体，便于执行。
、质量检验部：
1、人员配备：
经理1人，质检员若干
2、任职条件：
①具备认真负责的工作态度，全面的专业技术素质；②熟悉植物组培苗生产技术及过程；③精通企业组培产品质量的检测与管理。
3、岗位职责：
进行苗木质量检测与分级，打造企业品牌和信誉。
、技术开发部：
1、人员配备：
经理1人，技术研发人员若干
2、任职条件：
①具有较全面的专业技术素质和一定的科研及技术攻关能力；②熟悉植物组培苗生产技术及工艺流程；③具备团结协作、技术革新和创新精神。
3、岗位职责：
改进生产技术与工艺流程，引进利用新技术，研发新产品。
、市场营销部：
1、人员配备：
经理1-2人，营销员若干
2、任职条件：
①具有一定的市场营销和销售、管理经验；②具有敏锐的市场洞察力和分析判断能力；③具有较强沟通能力和谈判能力；④具有较强的语言及文字表达能力；⑤具有吃苦耐劳的精神和机智灵活、果断敏捷的工作作风。
3、岗位职责：
确定销售目标，销售产品，实现利润最大化。
、物资供应、后勤保障部：
1、人员配备：
经理1人，采购管理员1-2人
2、任职条件：
①具有一定的管理经验和认真负责的工作态度；②具有吃苦耐劳的精神和服务意识；③熟悉企业生产设备设施的结构与性能；④具备一定的组织、协调能力。
3、岗位职责：
采购、供应企业生产经营必需物资，提供职工生活福利设施。
六．组培工厂设计中几项重要技术参数：
、培养基的需要量：
一般250-300ml的培养瓶每瓶分装培养基40-50ml，平均接种约5个材料，计算时需考虑污染率（如5%）、接种成活率（如85%）、增殖倍数（如4）、有效苗率（如90%）等。
、继代增殖系数与继代周期：
1、增殖系数：
一般控制在3-8之间。
2、继代周期：
一般控制在4-5周或更短的时间内。
、生根诱导：
1、诱导生根的芽苗与继代增殖芽苗的比例：
一般不小于1:
2。
2、生根的诱导时间、生根率和发根数：
诱导时间一般为20-30d，生根率应高于70%，每株发根娄在2-3条以上。
生根诱导的时间不宜过长，不但易引起培养基污染，而且发根的整齐度不一，影响苗生长的整齐度，给集中移栽带来困难。
如果生根率过低则生产成本极高，发根数太少，则降低移栽成活率，对大规模生产均不利。
七．生产规模与生产计划
、试管苗增殖率的估算：
1、试管苗增殖率：
指植物快繁系统中繁殖体的繁殖率，一般以芽、苗或无根嫩茎为单位，对原球茎、胚状体等则以瓶为单位。
2、试管苗增殖率理论值的计算：
Y＝mXn
3、试管苗增殖率实际值的计算：
Y＝mCn＝m（Ne/N0）n=m（/N0）nC：
有效繁殖系数；Ne：
有效苗；N0：
原接种苗数；Nt：
新苗数；Pe：
有效苗率。
、生产计划的制定：
1、生产计划的确定：
①市场需求；②实验室及其生产规模。
2、生产计划的实施：
①繁殖材料的准备：
②合格繁殖材料的快速繁殖：
3.制定生产计划必须注意一下几点：
对各种植物增值率的估算应切合实际。
要有植物组织培养全过程的技术储量（外植体诱导技术、中间繁殖体增值技术、生根技术、炼苗技术）。
要掌握或熟悉各种组培苗的定植时间和生长环节。
要掌握组培苗可能产生的后期效应。
八．组培苗的生产成本与经济效益
、直接生产成本：
包括药品费、人工费、水电费及各种易耗品费用等。
、固定资产折旧：
包括厂房、基本设备等折旧费等，一般折旧率为5%。
、市场营销和经营管理开支：
包括市场调查、经营与管理等费用。
、组培苗的增值：
1、提高生产效率：
2、加强技术研究，优化生产工艺：
3、提高设备设施的利用率：
4、节省能源，降低消耗：
5、培养珍稀名贵植物和无病毒种苗：
6、培养专利品种组培苗：
销售筛盘苗或营养钵体刚刚出瓶的组培苗，由于移栽成活较为困难，常常销售不畅，价格也难以提高。
因此，组培工厂除了直接销售刚出瓶的组培生根苗外，可以扩大移入营养土中的筛盘苗的销售。
九．附录
（一）香蕉试管苗工厂化生产过程的光温环境调控（见附件一）
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