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子育てと研究のEristalis テナックスハナアブの長期メンテナンス

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Summary

手順の全体的な目標は、確立、維持および研究の設定でEristalis テナックスの捕虜の人口を更新することです。

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Nicholas, S., Thyselius, M., Holden, M., Nordström, K. Rearing and Long-Term Maintenance of Eristalis tenax Hoverflies for Research Studies. J. Vis. Exp. (135), e57711, doi:10.3791/57711 (2018).

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Abstract

世界的な推定 6000 種、ハナアブが飼いならされたミツバチに授粉を代替として生態学的重要です。しかし、彼らはまた管理されたラボ設定でモーション ビジョンと飛行力学を研究する有用な科学的なモデルです。幼虫は、有機的に汚染された水の開発、微生物免疫における投資を調査するための有用なモデルです。大規模商業繁殖農業のため既に行われている間、科学的研究のため捕虜の集団を維持するための標準プロトコルはありません。これは、期間が、一貫性のある、安定した、他の研究目的のために必要ですので、年間を通じて、堅牢な人口を提供するために失敗するピーク受粉中出力質量に焦点を当てて商業繁殖プログラムとして重要です。したがって、確立、維持および飼育下研究人口を更新する方法が必要です。ここでは、栄養と住宅の要件に加えての人工冬眠サイクル、 Eristalis テナックスの長期的維持のための利用について述べる。これらのメソッドを使用して、我々 は健康とE. テナックス以前のレポートと比較しての飼育個体の寿命を増加している大幅。我々 はさらに小規模な飼育方法と利回りを最適化および人口統計を操作するためのオプションについて説明します。

Introduction

ハナアブなどの飛行挙動1、モーション ビジョン2、受粉効率3,4,のメカニズムの科学的な質問の範囲を調査するための有用なモデルとして浮上しています。5,6と微生物免疫7。しかし、ショウジョウバエ8などいくつかの他の双翅目モデルではなくラボは科学研究に使用するハナアブの飼育のための標準化されたプロトコルがないです。確かに、現在の文献では、 Eristalis テナックスハナアブを繁殖させるための方法について説明します、たとえこれらの多くは作物の受粉、生分解性の有機性廃棄物、または解剖学的研究のハナアブの大量培養の開発9,10,11します。 したがって、人口の遺伝的フィットネスを維持しながら健康的な堅牢なハナアブの一貫した供給を提供する容易なプロトコルの必要性に対処しません。

ミツバチとマルハナバチ、ハナアブ、最も重要な野生、ジェネラ リスト送グループ12,13の 1 つであります。約 6000 ハナアブ種世界14,15、スウェーデン16 75 属よりも 300 種とインド17,18,1969 属の 300 以上の種があります。たとえば、農学上重要なマーマレード ハナアブEpisyrphus balteatusとドローンのハエは、我々 はここに焦点を当てるEristalis テナックスにあるヨーロッパ、アメリカ、アジアの6,16 17,18,19,20,21,22,23,24,25。ハナアブは年間を通しても 1 日を通して均等にアクティブではありません。確かに、季節や日も光強度の変動の時間だけでなく、温度、湿度、風速、影響ハナアブ26,27の活動パターン。フィールドに、地中海気候11年の任意の時間でEristalisを見つけることができますが、冬のアクティブなハナアブの数字が低く。逆に冷たい温帯気候でEristalisは冬の間休止状態し、フィールドを 10 月頃から 3 月28で積極的に動作しているが見つからない。

ハナアブを自由に飛んでは、フィールドに網で収集できます。確かに、温帯気候で、彼らは最大の豊かさでに発見されます、半ば、昼前に穏やかな秋26,27中夏の終わりで、晴れの日。また、第二にE. テナックス幼虫を成熟または 3 齢を識別しヒープ肥料などの有機物を腐敗または有機的汚染された小川10,11から収穫することができます。確かに、公開のラボは、 E. テナックスの飼育技術はすべてに基づいて有機的に汚染された水、植生や糞便問題9,10,29,のいくつかのフォームを介していずれかの幼虫を上げる30,31,32,33。 しかし、幼虫コレクション シーズンによって制限されます、秋11のスタートを春の終わりからツールでのみ実行可能なコレクションです。さらに、幼虫の豊かさは、周囲温度の変化は産卵と幼虫の発育率9,28回数に影響を与えるローカル気象パターンに影響されます。

したがって、季節や地元の天気予報イベントに関係なく実験を年間に行うことができるように飼育幼虫や卵室のハナアブの健全な株式を維持するために戦略が必要です。重要なは、ここで説明する手法は、野生交配雌のみからハナアブを繁殖させます。これはフランクスキによる研究として重要です。10 、ことがわかった研究所の遺伝的多様性ハナアブの人口を飼育、もともと 120 成熟した幼虫から設立が急速に失われました。彼らは商業作物受粉目的に使用されるコロニーの補充、または完全に再確立、野外採集個体それぞれの春10これらの必要性の遺伝的多様性を維持するためにことを示唆します。

ビジョン、または求愛や交尾で使用される他の感覚で作業する場合、再植民地を確立することによって、または野外採集個体、植民地を定期的に補充することで遺伝的多様性を維持することをこうしてお勧めします。これは性選択に影響を与える人口の遺伝的浮動は重要です。確かに、野生では、男性のハナアブの識別し適切な仲間を傍受し同様に34彼らの領土を防御することによって権利を交配するため他の男性と競う必要があります。このプロセスにより、最高のビジョンと空間的注意と男性の交配で最も成功する可能性が高い、したがってこれらの特徴が次世代に伝わる。これらの継続的なプロセスの結果の効果を一部、ハナアブ35,36の視覚経路で性的二の存在によって発揮します。捕われの身で、男性はフィールドのように交尾する同じ障害を持っていない: まず、女性はすぐに利用できる、小型で限られたエンクロージャが他の交尾のアクセスを阻止するために行動する領土行動の効果を否定する第二に競争力のある男性。ショウジョウバエ、性選択の実験的除去が全体的なボディサイズ、精巣サイズと精子生産37, 男性の削減率の減少と捕獲下人口の有意な効果が示されています。求愛行動38。したがって、捕虜の繁殖プログラム、性選択の考慮せずその後実施された視覚的および動作試験の両方に大きな影響があります。

我々 はここで健全なハナアブの一貫した供給を提供するシンプルでコスト効果の高いソリューションをについて説明します。プロトコルは柔軟な再スタートおよび/または高級、研究の要求に応じて簡単です。

Protocol

1. 捕虜を確立するE. テナックスコロニー

  1. 成熟した幼虫 (ステップ 1.2) のコレクションを介してコロニーを確立または自由飛行ハナアブ (ステップ 1.3) のコレクション。
  2. 成熟した幼虫のコレクション
    1. 2 番目を収集し、第三齢幼虫牛農場で肥料ピットから。
      注: 成熟した幼虫は、蛹になる暗い乾燥した環境を積極的に求めていると、渡り鳥の段階の開始時に検索する最も簡単です。これは湿った糞尿が、ピットは大量のわらを含む乾燥地域に近い肥料の境界線の近くになりがち。スウェーデンのウプサラ近郊の農場で牛からアクセス許可の下を集めました。
    2. ステップ 3.2 のとおり牛の糞尿で成熟した幼虫をリア.
  3. 野生のハナアブのコレクション
    1. 植物園や公園から通常のフィールドに網で野生ハナアブを収集開花植物の豊かさがあります。
      注: [アクセス許可のいずれか 3 つのアデレード植物園などの様々 な植物園とウプサラ、スウェーデン各地の公園、マイゴンガ、南オーストラリア州で酪農を含むいくつかの場所から集めました。
    2. ハウス フィールドは、ステップ 2 で説明したようにハナアブを収集しました。

2 ハナアブの住宅と長期のメンテナンス

  1. グループ 20 以下のビニール袋を 30 cm × 45 cm のケージ飼育昆虫ハナアブの家 (25 cm × 25 cm × 25 cm) より大きいグループのため。
  2. 広告自由、いくつかの湿った脱脂綿の上に置かれた蜂花粉と 2-3 mL 蜂蜜の 10-20 粒の形でを水し、食糧を提供します。
    注: ビニール袋に住宅、重要だ、綿球湿ったが、過度に飽和ではなく、袋の中の水のすべての蓄積は生存率に悪影響することができます。逆に、昆虫飼育ケージ内に住宅、メッシュ面は、重要な蒸発が発生します。コットン ボールしたがって浅いコンテナーに配置する必要があり、完全に飽和状態になります。
    1. 室温で 6 時間を供給するハナアブを残します。
    2. 8-10 ° C で冷蔵庫の中に、自分の住宅に食料と水とハナアブを置き、完全な暗闇の中で保持します。
      注: 暗闇の中で 8-10 ° C でハナアブを格納するハナアブ活性と代謝率の減少と、休止状態の状態を入力するが発生します。
  3. ごとに 3-4 日間は、冷蔵庫、したがって人工冬眠を壊すと、両方の栄養とする手入れをすることを許可からハナアブを削除します。
    1. 新しいビニール袋または生鮮食品および水ときれいな虫かごにハナアブを転送します。この転送は小さい数のハエ、または多数の走光性を利用しても、手動で実行できます。
    2. 走光性を利用して、きれいな虫かごを古いものに参加、エスケープせず 2 つの間を自由に移動する、ハナアブの開口部があることを確認します。不透明な生地で古い虫かごをカバーします。ハナアブは光に向かって、きれいな虫かごに移動します。
  4. フィードし、6 時間室温で新郎にハナアブを許可します。
  5. ハナアブ、食料や完全な暗闇の中で 8-10 ° C で冷蔵庫の中に、自分の住宅に水を返します。これは別段、ハナアブの人工冬眠です。
  6. 捕らわれの身の間健康とハナアブの長寿を保証するごとに 3-4 日間、休止状態の周期的な破壊を続けます。

3 E. テナックスの研究所飼育

  1. 後部の成熟した幼虫は牛農場 (ステップ 3.2) から収集または妊娠野生つかまえられた女性 (ステップ 3.3) の卵をまたリアします。
  2. 牛の農場から成熟した幼虫の飼育研究所
    1. 牛の糞尿で 30 L バケツの畜産農家から採取した幼虫を配置します。
    2. 大きな箱や袋 (50-60 L の最小ボリューム) 内の成熟した幼虫を含む、バケツを置き、20-30 リットル バケツの縁の高さまで木の削りくずを配置します。
      注: これは 3rd令幼虫は木の削りくずをクロールし、蛹にことができます。
    3. 幼虫も、新興のハナアブが脱出できるようにボックスや袋、上にドレープすることができます天井から二重層状蚊帳をハングします。
      注: セットアップを囲む任意のエスケープの幼虫は、はまりこのテープに蛹と念のため、両面粘着テープを使用できます。彼らが行う場合は、羽化前に蛹を削除します。
    4. 幼虫と蛹室内温度 (21.5 ± 2.5 ° C) で、営業時間中に間接太陽光と室内灯のいずれかへの露出または暗い光: 12 h の 12 h: 明暗サイクルで維持します。
      注: 24 h ライトへの露出は生存率に悪影響することができます。仔牛農場蛹化時から収集されたコレクションの時に自分の成熟度に応じてコレクション後 1-20 日から変わります。
    5. 食べ物や水の掛かる蚊内予想羽化日の前に、(ステップ 2.2 で準備) エンクロージャを net し、2-3 日毎に交換を提供します。羽化蛹化後 7-10 日が発生します。
    6. 新興住宅のステップ 2 で説明したようにそれらを配置する前に室温で 6 時間を供給するハナアブを許可します。
  3. 妊娠野生キャッチ女性から生まれた卵の所飼育
    1. 卵、ハナアブ住宅住宅 (ステップ 2) を変更する前と冷蔵庫へそれらを戻す前に確認してください。妊娠女性が野生のつかまえ産卵は、両方の 8-10 ° c と室温でに発生します。
      1. 100 mm × 20 mm シャーレ水道水 70 mL を含む卵を置き、孵化が発生すると、通常は産卵後 2-3 日まで室温で維持します。
    2. 場所には、新鮮なウサギの糞 1 L と 1 L の水道水を含む 2.3 L バケツで幼虫が孵化しました。
      1. 2-3 日毎のスラリーを確認し、3rdの幼虫が出てくる前にスラリーがに乾燥しませんように、必要に応じて追加の水道水を追加します。
    3. 兎糞便スラリー、大きいボックス (最小容積 30 L) 内で幼虫を含む、バケットの位置 20 L の木の削りくずを含みます。木の削りくずは、バケツの縁の高さを確認します。
      注: これは 3rd令幼虫は木の削りくずをクロールし、蛹にことができます。
      1. 幼虫も、新興のハナアブが脱出できるようにボックスに二重層状蚊帳を置きます。
    4. 幼虫と蛹室内温度 (21.5 ± 2.5 ° C) で、営業時間中に間接太陽光と室内灯のいずれかへの露出または暗い光: 12 h の 12 h: 明暗サイクルで維持します。
      注: 24 h ライトへの露出は生存率に悪影響することができます。
    5. 15-20 日後に蛹化を期待してください。蛹を収集し、虫かご、eclose そこにハナアブを可能にします。
    6. 羽化予定日の前に (手順 2.2 で準備)、食料や水を提供 - 羽化、蛹化の後の 6-10 日が発生して 2-3 日毎を置き換えます。
    7. ステップ 2 で説明している住宅にそれらを配置する前に室温で 6 時間を供給するハナアブを新興を許可します。
      注: 両方の幼虫の蛹化と蛹の羽化を延期できる記憶域で 8-10 ° c. で暗闇の中でこの目的のためには、兎糞便液および木の削りくずで蛹に幼虫を格納します。

Representative Results

( 1にまとめた) 視覚と行動の研究のための健全な人口を維持する 3 ウェイ戦略を開発しました。私たちのメソッドは、野生 (手順 1、 1) からハナアブのコレクションを開始します。私たちの研究室でハナアブを収容昆虫ケージまたはビニール袋、人工冬眠サイクル (ステップ 2、 1) の下で大幅に延長彼らの寿命。増加数の子孫は野生交配雌 ( 1の手順 3) から飼育することができます。

我々 は、時間の集中的な努力は、野生のハナアブの膨大な数を引く、たとえ環境の条件は有利なを発見しました。対照的に、私たちの 0.03 m3で最大 700 幼虫採集と農場ソース (ステップ 1、 1) 野生のハナアブの多数にはるかに効率的な方法は、牛の糞尿ピットから収穫成熟した幼虫の飼育成功肥料。さらに、キャプチャされた妊娠女性の後部卵に私たちの技術が成功 (ステップ 3、 1) ことが分かった。女性は秋の間に地中海性気候 (アデレード) でキャプチャされ、冬を施した 24 クラスター 19 女性から 20 週間の期間で、卵のいくつかのバッチ。これらの卵のバッチの 10 はすべての肥沃なされ、幼虫の孵化をもたらした水の中に置かれました。幼虫の 3 つのグループがこのポイントを超えて撮影し、兎糞便スラリーに配置、34 163 ± の結果でハナアブ、観測されたジェンダー バイアスなし ( 2) に登場 (平均 ± SD、N = 3)。

これらの飼育研究室ハナアブの健康は、キャプチャ フィールド個人に比べて女性のハナアブの自発運動と重量の比較によって決定されました。一般的な運動は、39を前述のように運動の活動の監視システム (LAMS) を使用して評価されました。重量 ( 3A) またはアクティビティ ( 3B) に有意差は認められなかった飼育実習と野生のつかまえられたハナアブの私たちの人工冬眠下で飼育下で 4 ヶ月サイクルの後.E. テナックスは人工冬眠のサイクルを使用せず実験室で維持されたとき、2.5-3 か月 (73 ± 5 女性のため 7 日間) と 79 ± 11 男性のため 4 日間の寿命と寿命が大幅に低下を見た。ハナアブが人工冬眠で保たれたとき彼らは 12 ヶ月以上住むことができます。

さらに、長期維持、説明した手法の効果はさらに飼育ラボ ハナアブの男女ともに時間をかけて重量の比較によって評価されました。一貫して重量を量る女性よりも男性の同等 (二元, N = 12, 4p < 0.0001) で、男女の 4 ヶ月の期間にわたって体重の大幅な増加を見ました。

Figure 1
1:フロー図のアウトラインの健全な捕虜の人口の維持のための方法E. テナックス.(1) ここに記載されている手順から始まりますか成熟した幼虫牛糞 (ステップ 1.2) からまたは自由に飛行ハナアブ (ステップ 1.3) のコレクション。(2)、ハナアブに入って昆虫ケージまたはビニール袋、番号に依存します。8-10 ° C は壊れていてすべての 3-4 日で人工冬眠サイクルで保持されます。(3) 収集の幼虫は、その牛糞 (ステップ 3.2) に保持されます。演習中に産んだ卵は、兎糞便スラリー (ステップ 3.3) に配置されます。成熟に達すると、3rdの幼虫はさなぎになるところ周囲の鋸の塵にクロールします。羽化が 6-10 日後に発生する、このハナアブが住宅 (ステップ 2) に配置されます。このファイルをダウンロードするここをクリックしてください

Figure 2
2:  数と性比の E. テナックス正常に個々 の卵から飼育E. テナックス蛹から、この数は、卵の 3 つのバッチから開発データを当研究室のレイアウト。卵は、野生で捕獲された女性によって築かれました。データは、ハエのセックスに色分けされています。率に有意差はありません。

Figure 3
3:  研究室の人口健康の評価の飼育し、フィールドが長期飼育後女性ハナアブを収集します。(A)飼育実験室とフィールドの間の重量の比較が人工冬眠 (N = 12) 下で飼育下で 4 ヶ月後女性ハナアブをキャプチャします。育てられたの(B)活動レベルとフィールド、人工冬眠で捕われの身で 4 ヵ月後女性ハナアブをキャプチャしました。ハナアブの自発運動は、運動中に赤外線ビームを壊すそれらによって自発活動システムで測定しました。以前は、我々 は 6.7 時間自発活動モニター システム39完全 2 日目、一日の中で活動を平均として (Nフィールド キャッチNラボ飼育9 = = 12)。各箱型図の中央のマークは、中央を示していますボックス 75th百分位数に 25thのデータ、およびひげの端はデータの最大値を最小値から拡張します。

Figure 4
4:  ラボの重量に及ぼす長期的メンテナンスの比較飼育どちらの性別のハナアブ。データは、人工冬眠で捕われの身で保持時間の関数としてハナアブ重量を表示します。すべてハナアブが私たちのラボ (各データ ポイントで N = 12) と t 中に産んだ卵から飼育した = 0 は蛹の孵化の時間、捕われの身で時間は動物の年齢と同じです。各箱型図の中央のマークは、中央を示していますボックス 75th百分位数に 25thのデータ、およびひげの端はデータの最大値を最小値から拡張します。

Discussion

当社の技術 ( 1) を使用してハナアブ研究室で 1 年以上の期間保持され正常に捕われの身の39の 7 ヶ月後行動実験に使用します。確かに、だが直感的より自然な環境で、ハナアブを維持する場合でも 12 h ライト: 12 下 h 暗い条件で、部屋の温度、大幅に減少余命 2-3 カ月。E. テナックス年間の我々 の人工冬眠のサイクルでは以前よりも大幅に長く維持する (77 日33、4 ヶ月9、18 週間30) 別のプロトコルを使用して試行します。この増加の寿命に影響を与える主な要因は 8-10 ° c. で人工冬眠の使用である可能性が高い休止状態を壊す周期、すべての 3-4 日 (ステップ 2、 1)、我々 によりハナアブ フィードし、自己を育てる、栄養状態と健康、ハナアブの重量 (観察された増加によって証明されるよう維持の両方に4)、( 3とを参照してください39) 捕われの身で長期間後も自発運動に変化なし。確かに、人工冬眠で不成功な試みの文学のレポートは金型9の存在と死亡率の増加につながる、休止状態のサイクルを壊さない。

さらに、食糧源として花粉の規定として文学の中でいくつかの論争があります。いくつかの論文は、蜂の花粉は十分で、産卵のために特別ではなく、乾燥や確かに新鮮な花粉の規定のみが適切な9,29状態します。我々 の調査結果を示す、水と蜂蜜の蜂の花粉を補完する、わかります長寿と捕われの身、男女 ( 4) や産卵で起こっているに見られる体重増加での長い期間の後にも、産卵捕われの身の39の 5 ヶ月以上後の女性。この長寿の増加によりすべてのライフ ステージでハナアブの挙動を調べることができます。

フィールドに、女性ハナアブは季節休止状態前に受精、生殖休眠、精子の保存場所および低開発、卵母細胞をまで春28のまま。典型的な女性は、60 日間293000 産卵できるこれらの卵の飼育はそのための私たちの捕虜の人口増加に迅速かつ効率的な方法。ただし、休止状態の期間の後の卵の開発につながる要因の私達の現在の理解は限られています。温度、湿度、光量、栄養状態はすべて生殖休眠28,40の制御の役割をプレーするように提案されています。などの実験操作は、産卵のタイミングと速度の大きい統治をもたらすかもしれない。

同様に、我々 が正常に遅延幼虫の開発だけでなく、蛹、羽化 8-10 ° C で 2 週間、暗闇の中で記憶域によって生存率が大幅に長くなる可能性があります。確かに、蛹の温度が 10 ° C に 25 ° C から落とされたとき 37 日間の蛹期間増加したと報告ヒール30捕虜の人口の人口統計の大きい操作のこれらの戦略を採用し、卵の生産および/または蛹の開発を遅らせることになります。

大規模降伏よりも私たちの要件の多くの大きい重要性の供給の時間的一貫性ですが、これは温室で受粉など、他の用途により重要かもしれません。兎糞便で私たちの技術を使用するとき私たちから得たこと 163 ± 34 このハナアブ卵 (N = 3) の各クラッチがわかった。我々 はこれらが大幅9 幼虫の生育に影響を与えるとして関与している、いずれかの減少の過密と食品の競争によってまたは、温度を調整することによってこの収量を増やすことができるかもしれないことを考えると典型的な女性は産むまで 200 卵40 ,31,40,41。ただし、表示メディアの基礎が大きく収量32に影響を及ぼすことはありません。さらに、他の脊椎動物の29,30,31,42からの排泄物にではなく兎糞便は比較的臭気無料で、通常の実験室の条件の下に保持するコロニー追加の換気をしなくて。だけでなく、酵母などのサプリメントはメディアで幼虫の密度を減少または栄養の追加、利回り31,32,を完全に最適化するためにおそらく十分です 20-25 ° C の一定した温度を維持します。40

自由に飛んでハナアブ、または遺伝的に多様な捕虜の人口を維持の十分な数を収集するための実用性は両方の実用的で、小規模な研究プロジェクトのための制限時間します。したがって、野生の交配雌の仔を飼育し、収穫成熟幼虫7供給を補完は、研究の場で大腸菌テナックスの通年利用の最も実用的なオプションをできます。これらのメソッドは両方大人ハナアブの寿命を確保するため必要があるし、によって置かれたすべての卵を飼育でコレクションが発生することができます季節によって限られる、妊娠女性を捕獲しました。

Disclosures

著者が明らかに何もありません。

Acknowledgments

私たちの研究室での研究活動は現在オーストラリア研究会議 (ARC、DP170100008、DP180100144)、米国空軍科学研究局 (AFOSR、FA9550-15-1-0188) Stiftelsen オルレ Engkvist Byggmästare によって資金を供給 (2016/348)。我々 は過去のハナアブ株、Cederholms Lantbruk と C M & T L グリーン、牛糞やハナアブの農場へのアクセスのための息子の開発に貢献している研究室のメンバーに感謝、アデレードとコレクションのウプサラ植物園などにより、継続的なサポート。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Bee Pollen Forest Super Foods any brand of bee pollen is suitable
Honey Bramwells any brand of liquid honey is suitable
Rabbit Faeces can be substituted with cow or pig manure made into a slurry
BugDome Australia Entomological Supplies EM42222
Plastic Bags Woolworths Homebrand
Mosquito netting Clas Ohlson 34-1113
Cotton Balls Woolworths Select
Fridge Hisense fridge needs to maintain a stable 8-10°C 
Buckets (2-3L)
Large plastic tubs (30L)
Wood shavings Pollards Sawdust Supplies MaxiFlake (75) 
Bag clips IKEA Bevara 303.391.70
Petri Dish (100mm x 20mm) Corning 430167

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References

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