CN102180709B - 一种生防性生物有机肥及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生防性生物有机肥的生产方法，该菌剂由生防性枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HL259、胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus Krassilnikov)、生防性链霉菌(Streptomyces sp.)YL04菌种单独发酵，用吸附介质吸附后按4-5∶2.5-3.5∶1-2的质量比例混合，然后用水解渣与复合微生物菌剂混合得到生物有机肥。本发明的生防性生物有机肥能显著提高生物肥料的肥效，对作物的病害有明显的防治效果，大大减少了病苗率，同时能比较全面的提供作物生长所需的养分，提高作物产量。

Description

一种生防性生物有机肥及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种生物有机肥，以及该生物有机肥的生产方法，具体地说，涉及一种具有生防效果的生物有机肥，以及该肥料的生产方法。

背景技术

农作物的虫害、病害始终是影响其产量的重要因素，病虫害的发生使得农作物严重减产，甚至绝收，因此，对病虫害的有效控制非常重要。长期以来我国农业以化学农药、化学杀菌剂为主来防治病虫害，近20年来，化学农药的施用为保障我国农业的安全生产发挥了重要的作用，但由此导致农业耕作的防调性和集约型降低，长期过分依赖于化学肥料和农药，造成大量不可再生能源的浪费，农田土质变坏，肥力下降，农作物产品残留、品质降低以及食品和环境污染的问题日益突出。目前我国单位面积化肥使用量是美国和世界平均水平的1.6倍(近年的资料表明，氮肥的使用数量已达世界平均水平的3.8倍)，全年总用量为1.4亿吨(折养分4240万吨)，最近10年我国化肥总产量增加了90.7％，而粮食总产量仅增加了9.1％，氮素化肥的损失率高达70％，这就意味着每年损失在1000亿元以上和大量的能源被浪费而造成环境严重污染。不合理施肥引起地下水硝酸盐污染，导致农副产品的品质和产量下降，北京市菠菜硝酸盐含量高达2358mg/Kg，萝卜2177mg/Kg，上海、广州蔬菜亚硝酸盐超标2-8倍，山东临沂根茎叶蔬菜中亚硝酸盐竟然超标12倍，青岛市对25中蔬菜进行抽检，硝酸盐的检出率为100％，超标84％。

在减少化学农药使用量的同时，开发出生物农药或具有生防特性的微生物菌肥已经成为一种国际化的趋势。国内外相关专家在研发中发现很多微生物及其代谢产物兼有生防和营养的双重功能，或将分别具有营养和生防的微生物菌剂复配后具有明显的防同防病和促长等作用，这即为具有生防特性的微生物菌肥的开发提供了思路和借鉴。国际上报道的应用于土传病害的生防因子很多，包括真菌、细菌、病毒噬菌体和防线菌等，其中部分产品用于商品化生产，且在病虫害综合防治和农业可持续发展中发挥着越来越重要的作用。目前开发具有生防效果的微生物菌肥需要解决的技术难题主要有以下几点：

1、有机载体的选择：微生物的生存条件受有机质，C/N比，含水量等一系列条件的限制，目前国内技术主要利用草炭或腐植酸作为有机载体，能满足微生物生存的条件，保证微生物的活菌数量，但草炭和腐植酸属于矿物质，受国家资源的限制，大量开采会破坏生态，而且施在土壤中很难溶解，其中的有机质和腐植酸很难被作物利用，影响肥效，同时草炭和腐植酸的价格也逐年上涨，产品的生产成本也在逐年提高；

2、对多种土壤中具有生防作用的土壤有益微生物的资源进行调查，探讨其有效性，对能够有效繁殖而且具有强生防作用的微生物进行分离、筛选和鉴定，使其具有光谱性和强抗病性，并解决其分离复壮和培养技术；

3、筛选的生物菌剂对病原真菌具有较高活性，且剂型适宜。由于保护地蔬菜土传病害由多种病原真菌复合侵染所致，要求筛选的生防菌剂防治谱相对较宽，在寄主根际定植能力、对不同环境的适应性较强，剂型适宜，保证稳定的防病效果。

4、进行生防菌株和营养促生型菌株的混合发酵或单独发酵后的合理复配，以确保不同菌株间无拮抗作用，充分发挥复配菌肥的多功能作用。

5、生防生物有机肥的生产工艺及其配套技术的研究，参照国内外主要标准指标，确定最佳混合发酵或单独发酵工艺参数及产品性能检测指标。

发明内容

因此，提供一种廉价的、资源利用率高、环保的集可溶性、生防性于一体的生物有机肥的生产方法，该生防性生物有机肥质量符合《生物有机肥》农业标准(NY884-2004)。

本发明的技术方案是，一种生防性生物有机肥的生产方法，包括菌剂的制备，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)氨基酸水解渣的处理：将大块水解渣敲碎成粉末或小颗粒，与粉状石灰按比例混合，粉碎，将混合料堆放让其充分反应，使其pH达到5.0-8.0；

(2)复合微生物菌剂的制备：将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HL259，胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus Krassilnikov)，生防性链霉菌(Streptomyces sp.)YL04菌种单独发酵后用吸附介质吸附，再按照4.5-5∶3-3.5∶1.5-2的比例混合，粉碎；

(3)生物有机肥的制备：将步骤(1)得到的水解渣和步骤(2)得到的微生物菌剂混合，搅拌均匀后粉碎，得到粉状生物有机肥；所述复合微生物菌剂占成品生物有机肥的质量比为4-6％。

优选的是，上述复合微生物菌剂的有效活菌数量达2.0×10⁸个/克以上。复合微生物菌剂的含水量保持在30％以内。

上述生防性枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HL259由中国农业大学农学与生物技术学院植物病理系课题组提供，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(简称CGMCC，北京市朝阳区北辰西路1号院，中国科学院微生物研究所)，保藏编号为CGMCC No.1451，其具体性状参见专利200510104872.3；上述生防性链霉菌(Streptomyces sp.)YL04，属于放线菌目(Actinomycete)链霉菌属(Streptomyces)也由中国农业大学农学与生物技术学院植物病理系课题组提供，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCCNo.2884，其具体性状参见专利申请200910080902.X，公开日为2009年9月9日。

在上述步骤(1)中所述的水解渣来源于味精厂、赖氨酸厂等氨基酸的生产过程。经过处理后的水解渣的基本性状如下：

表1：处理后水解渣(粉状)的基本性状

根据客户对肥料的养分的不同需求，也可在生防性生物有机肥中添加不同含量的大量元素肥料。在步骤(3)中可以添加氮肥、磷肥、钾肥中的一种或一种以上。其中N的主要原料有：尿素、硫酸铵；P₂O₅的主要原料有：磷酸一铵、磷酸二铵、过磷酸钙和钙镁磷；K₂O的主要原料有：氯化钾和硫酸钾等。也可以单独加入或者在氮磷钾添加的基础上添加中微量元素：镁用硫酸镁、钙用硝酸钙、锰用硫酸锰、锌用硫酸锌、硼用硼砂、铜用硫酸铜、铁用硫酸亚铁等。

进一步地，如表1所示，处理后水解渣的有机质含量已经达到30-32，符合《生物有机肥》行业标准(NY884-2004)中有机质含量≥25％的要求，如果想生产更高有机质含量的生物有机肥，可以在生产过程中加入有机质原料，以提高产品中有机质的含量，具体配方按照有机质原料的含量和产品的技术指标含量计算获得，常用的高品质有机质原料有：草炭、腐植酸等，也可以处于成本考虑，选择其他有机质原料。

在上述步骤(1)中所述的水解渣与石灰混合的比例为最终使水解渣的pH达到5.5-8.5，石灰的一般加入量为按照水解渣∶石灰＝4-5∶0.5-1的质量比例进行混合。水解渣与石灰堆放反应的时间也没有特别限定，使其反应充分，温度降到常温即可，优选的反应时间是8-20小时。

上述菌剂的制备中，菌种发酵后的菌液用的吸附介质为本领域常用的介质，如草炭、稻壳粉等。吸附比例为使混合菌剂的活菌数最终达到5.0×10⁸个/克以上。

优选的是，步骤(2)和步骤3中所述粉碎要求为细度达到40-100目，最佳为60-80目。

根据国家农用微生物菌剂标准(GB 20287-2006)的要求对生防性复合微生物菌剂进行检测，标准要求有效活菌数≥2×10⁷个/克，杂菌率≤10％，霉菌杂菌数≤3×10⁶个/g，pH值为5.5-8.5。

表2：采用不同配方生产的生防性复合微生物菌剂的技术指标

根据《生物有机肥》行业标准(NY884-2004)的要求和检测方法对产品进行检测，标准要求合格产品中有效活菌数≥2×107个/克，有机质≥25％，杂菌率≤30％，pH值为5.5-8.5，经过大量的不同试验证明，重金属含量没有超过农业部生物肥料行业标准无害化指标。

表3：采用不同配方生产生物有机肥的技术指标

上述的个/克是指每克固体中含有微生物的个数；％是指每百份质量的固体中加入和含有目标物的质量分数。

本发明的枯草芽孢杆菌HL259，研制成的活菌数量大于2亿/克，对于蔬菜猝倒病、立枯病和根腐病具有良好的防治效果，防治率达到70-90％。

链霉菌YL04对所有供试植物病原真菌都有不同程度的抑制作用，其中对苹果腐烂病菌的活性最高，抑制率达89.7％；对瓜果腐霉的抑制率达73.18％；对小麦立枯丝核菌、小麦全蚀病菌、番茄灰霉和稻瘟菌的抑制率将近60％；但对所有供试植物病原细菌都没有活性，说明YL04具有较广谱的抗真菌活性。通过试验研究其对植物幼苗和植株生长的影响，结果表明，该菌对3种作物安全，均无致病性，且有促进生长的作用。

将上述筛选出来的两种生防菌株与胶质芽孢杆菌配合后，生产出一种复合微生物菌剂，该微生物菌剂参照国内外主要标准指标，通过优化配比，充分发挥复配菌肥的多功能作用，相互之间无拮抗作用，使有效活菌数达到最大，利用该复合微生物菌剂生产的生物有机肥既能向农作物供肥，又可向作物根际土壤引植有益微生物优势群体，有效防止作物土传病害的发生，达到肥田壮苗、促生防病及优质高产的目的。

味精生产过程中的发酵产物水解渣(水解滤饼)由于其酸性强而无法有效利用造成大量积压，随水流失或弃于土壤会造成水质土壤酸化而造成污染，国家严禁排放，一个年产8万吨的味精车间一个月的水解渣的产量可达到1000吨，如河南省莲花味精股份有限公司年产味精30万吨，年产水解渣近4万吨。全国有100多家味精生产企业，所以水解渣的产出量很大，堆放和处理是长期困扰生产企业的难题。但经过检测，水解渣除酸性强外，其中含有大量的有机质、氨基酸、腐植酸和中微量元素，是生产有机肥料非常好的原料。

作为一种优良的生物有机肥的原料，可以在水解渣中加入上述复合微生物菌剂，生产得到具有生防效果的生物有机肥；也可以把上述复合微生物菌剂添加其他有机肥原料中，生产得到其他的生物有机肥。

生产氨基酸过程中产生的水解渣中含有大量的有机质、氨基酸、腐殖酸和氮磷钾养分、碳水化合物以及微量元素，这些营养物质可提供微生物生长所需养分，用水解渣作为生物有机肥的载体不但不会影响生物有机肥中的活菌存活，而且施用后在适宜的土壤温度和水分下可促进肥料中有益微生物在土壤中的生长繁殖，比使用草炭作为原材料生产的生物有机肥活菌繁殖速度提高近一倍。由于水解渣是利用小麦、玉米作为原料生产氨基酸的副产品，含有的各种营养、促进作物生长的良好效果。所以他们在增加肥效的同时，也能提高作物的产量和品质。将本发明的复合微生物菌剂添加入氨基酸有机肥中，生产出来的生防性生物有机肥不仅具有普通生物有机肥增加肥效、提高作物的产量和品质的功效，也兼具了防病抗病的农药的作用，降低了农民对的投入，也减少了对环境的污染。

本发明利用味精生产过程中产生的氨基酸水解渣处理后，接种含有生防菌株的复合微生物菌剂的办法生产生物有机肥。本发明研制的生防性复合微生物菌剂质量符合国家农用微生物菌剂的要求(GB 20287-2006)，生产出的生防性生物有机肥产品完全符合《生物有机肥》农业标准(NY884-2004)，有效解决生防性生物有机肥目前面临的技术问题，弥补现有技术中的不足，提供一种廉价的、资源利用率高、环保的、兼具农药效果的可溶性生物有机肥的生产方法，同时使生产味精过程中产生的氨基酸水解渣达到资源化处置和有效利用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、安全、环保，本技术直接将谷氨酸生产过程中产生的水解渣转化成氨基酸有机肥，消除了排放污染又因获得产品而有很好的经济效益，治理彻底、排污为零，废液资源化，工程无废水排放，由二次蒸气所产生的冷凝水可充分回用而不外排，保护了生态环境。

2、可溶解，肥效快：用氨基酸水解渣生产的生物有机肥，其中含有大量的氨基酸、可溶性小分子有机质、微量元素，氨基酸可以为植物的各个器官直接吸收，产品中的有益微生物可以从氨基酸有机肥中获得很多营养，在土壤中快速繁殖，产品施用后短期内即可观察到明显效果。

3、以农业生态平衡为基础，通过生防菌和固氮、解磷、解钾菌有效复合，代替部分化学农药和肥料，防治作物病虫害，促进作物生长，达到生物肥料的肥效和生物农药的药效的结合。

4、生防性生物肥料施用后兼有防病和肥效功效，可提高作物抗病性，以及对肥料的吸收和利用率，保持作物生长健壮，反过来也能促进生防菌的繁殖提高作物抗病能力，并有助于形成良好的农业生态体系。

5、在减少化肥用量的同时能减少农药用量，降低农药残留与污染，对于可持续农业和绿色食品生产的发展及人民生活质量的提高具有重要作用。

附图说明

图1是氨基酸水解渣的制造工艺流程图。

图2是生防性复合微生物菌剂的制备流程图。

图3是粉状生防性生物有机肥的制备流程图。

具体实施方式

一、用氨基酸水解渣生产生物有机肥

实施例1-1

1、复合微生物菌剂的制备：将生防性枯草芽孢杆菌HL259，胶质芽孢杆菌，生防性链霉菌YL04三种菌种单独发酵后的菌液用草炭按菌液∶草炭＝1∶4的比例进行吸附，吸附后固体粉状菌剂按照5∶3∶2的比例混合，混合后复合菌剂的有效活菌数量达5.5×10⁸个/克以上，水分保持在30％以内。

2、取样。氨基酸生产过程中产生的水解渣，取自河南莲花味精股份有限责任公司；

3、pH调理：将大块水解渣敲碎成粉末或小颗粒，与粉状石灰按水解渣∶石灰＝4∶1混合，用链条粉碎机粉碎后堆放8-12小时，让其充分反应；

4、倒翻：用铲车或人工翻堆，让反应后的物料温度冷却达到常温；

5、粉碎：对冷却到常温的水解渣进行测定，基本性质见表4，重金属含量远远低于生物有机肥的行业标准(见表1)，没有进行测定；

表4：处理后水解渣的基本性状

6、配料。在搅拌机中加入缓慢加入粉状水解渣，以及按重量比6％的比例加入制备好的复合微生物菌剂。

7、混合。搅拌机搅拌3-5分钟，使料充分混合均匀。

8、粉碎。通过粉碎机使物料的细度达到60-80目。

9、包装、计量、入库。

实施例1-2

除了下述工艺外，其他如同实施例1-1，制得用氨基酸水解渣生产的生防性生物有机肥。

水解渣与粉状石灰的混合比例是水解渣∶石灰＝5∶1。

将生防性枯草芽孢杆菌HL259，胶质芽孢杆菌，生防性链霉菌YL04每个菌种单独发酵后的菌液用草炭按菌液∶草炭＝1∶3的比例进行吸附，吸附后固体粉状单一菌剂后混合，混合比例为5∶3.5∶1.5，混合后复合菌剂的有效活菌数量达5.7×10⁸个/克以上，水分保持在22-25％。

配料：在搅拌机中加入缓慢加入粉状水解渣，以及按重量比5％的比例加入制备好的复合微生物菌剂。

实施例1-3

除了下述工艺外，其他如同实施例1-1，制得用氨基酸水解渣生产的生防性生物有机肥。

水解渣与粉状石灰的混合比例是水解渣∶石灰＝4.5∶1。

将生防性枯草芽孢杆菌HL259，胶质芽孢杆菌，生防性链霉菌YL04每个菌种单独发酵后的菌液用草炭按菌液∶草炭＝1∶3的比例进行吸附，吸附后固体粉状单一菌剂后混合，混合比例为4.5∶3.5∶2，混合后复合菌剂的有效活菌数量达5.7×10⁸个/克以上，水分保持在22-25％。

配料：在搅拌机中加入缓慢加入粉状水解渣，以及按重量比4％的比例加入制备好的复合微生物菌剂。

比较例1用氨基酸水解渣生产无生防效果的生物有机肥

除了下述工艺外，其他如同实施例1-1

复合微生物菌剂的制备：将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilagimosus krassilm)单独发酵生产，发酵后的菌液用80目稻壳粉按菌液∶稻壳粉＝1∶4的比例吸附，将三种吸附后的单一菌剂按照1∶1∶1的比例混合粉碎，使混合后三菌种的活菌总数达到4.8×10⁸个/克个/克以上，水分保持在30％以内。

配料：在搅拌机中加入缓慢加入粉状水解渣，以及按重量比6％的比例加入制备好的复合微生物菌剂。

比较例2用草炭生产生防性生物有机肥

除了下述工艺外，其他如同实施例1-1，制得用草炭生产的生物有机肥。

1、取样。草炭来自于山西临汾，基本性状见表5：

表5：草炭的基本性状

2、配料。在搅拌机中加入缓慢加入粉状水解渣，以及按重量比5％的比例加入制备好的复合微生物菌剂。

产品质量检验

产品检验按照农业部行业标准(NY884-2004)的方法进行，用氨基酸水解渣有机肥作为有机原料，用含有生防菌的粉状复合微生物菌剂生产粉状生物有机肥，与氨基酸水解渣作为有机原料添加不含有生防菌的复合微生物菌剂、草炭为原料添加含有生防菌的复合微生物菌剂生防的肥料，同时保存10天后进行检测，结果见表6：

表6：不同原料生产的生物有机肥产品质量检测结果

抑菌率使用生长速率法进行测定：

先将生防性微生物肥料以无菌水稀释后加入50℃左右的PDA灭菌培养基中，摇匀后制成培养基，加入5.5cm灭菌培养皿，冷却凝固，用打孔器(直径5mm)制取菌饼备用。

把靶标菌均匀涂于制好的培养基平板上，2h后用直径5mm的打孔器在平板上均匀打3个孔，将制好的生防性微生物肥料制成菌饼移植于靶标菌培养基平板上，重复3次，25℃恒温培养，根据不同供试菌的生长情况，培养不同天数后，用游标卡尺测量菌落直径(以十字交叉法测定)，由菌落直径平均值(mm)计算抑菌率。

抑制率的计算公式：

从检测结果可以看出：用水解渣生产的生物有机肥达到了农业部行业标准(NY884-2004)有效活菌数≥2×10⁷个/克，有机质≥25％的质量标准，但使用草炭产生的生物有机肥的有效活菌数明显低于水解渣生产的生物有机肥的22％-45％，说明以草炭作为原料生产的生物有机肥不利于生防菌株的生存，且杂菌率显著高于氨基酸水解渣生产的生物有机肥。用水解渣生产的生物有机肥，添加生防菌后抑菌率是不添加生防菌的微生物肥料的4.2-6倍，抑菌效果十分明显。

试验例：

西瓜田间试验效果

试验处理：

A：亩施用草炭生产的生防性的生物有机肥基质120kg；

B：亩施用草炭生产的生防性生物有机肥120kg；

C：亩施用氨基酸水解渣生产的生防性生物有机肥基质120kg；

D：亩施用氨基酸水解渣生产的生防性生物有机肥120kg。

肥料有效活菌数≥2×10⁷/克，有机质≥25％；基质是将迪尔乐生物有机肥灭菌。小区面积20m²，设3次重复，随机区组排列。所有试验处理均作基肥，后期施肥及管理及习惯施肥相同。用新复极差法检验显著性。

表7：不同处理对西瓜农艺性状的影响

从表7可以看出：用氨基酸水解渣生产的生物有机肥比用草炭生产的生物有机肥的西瓜主蔓长增加16-23cm，生理节位增加4.5-5.5cm，结瓜数增加0.13-0.1个/株，单瓜重增加0.44-0.65kg，说明氨基酸水解渣生产的生物有机肥能够比较全面的提供西瓜生长所需的养分，明显提高单瓜重量，使西瓜的植株健壮，叶片增多，使营养生长和生殖生长更趋合理。施用肥料和施用基质相比施肥处理的西瓜蔓长、生理节位和单瓜重都高于基质，这说明生物肥中的有益微生物在土壤中有很强的活性，具有明显的肥效作用。

表8：不同处理对西瓜猝倒防病的抑制效果

本试验是在北京郊区猝倒病发生比较严重的几个瓜菜保护地进行的防治试验，施用氨基酸水解渣生产的生物肥料的出苗率、病苗率、防治效果和增产幅度比施用草炭生产的生物肥料分别高出23.57％，41.27％，67.3％和18.45％，说明氨基酸水解渣生产的生物有机肥能够显著降低西瓜猝倒防病的发病率，显著增加西瓜的出苗率，降低病苗率，从而达到增产的目的；施用草炭生产的肥料和基质相比，肥料的出苗率、防治效果和增产幅度高于施用基质，但是增加的幅度不明显，效果不显著，说明生防菌在草炭中的作用不是很明显；施用氨基酸水解渣基质和肥料相比，肥料的出苗率、病苗率、防治效果和增产幅度均高于施用基质，说明生防菌在土壤中有很强的活性，对西瓜猝倒防病有显著的抑制效果。

从以上试验效果可以看出：用氨基酸水解渣生产的生防性生物有机肥能显著提高生物肥料的肥效，对作物的病害有明显的防治效果，大大减少了病苗率，增产增收的同时，能够比较全面的提供西瓜生长所需的养分，明显提高单瓜重量，使西瓜的植株健壮，叶片增多，使营养生长和生殖生长更趋合理，另一方面还可起到废物利用、减少资源浪费、保护环境、节约矿产资源、减少化肥用量、降低农民负担、提高农产品品质的作用。

Claims (5)

1.一种生防性生物有机肥的生产方法，包括菌剂的制备，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）氨基酸水解渣的处理：将大块水解渣敲碎成粉末或小颗粒，与粉状石灰按比例混合，粉碎，将混合料堆放让其充分反应，使其pH达到5.0-8.0；

（2）复合微生物菌剂的制备：将枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）HL259，胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus Krassilnikov），生防性链霉菌（Streptomycesso．）YL04菌种单独发酵后用吸附介质吸附，再按照4.5-5:3-3.5:1.5-2的比例混合，粉碎；所述复合微生物菌剂的有效活菌数量达2.0×10⁸个/克以上；

（3）生物有机肥的制备：将步骤（1）得到的水解渣和步骤（2）得到的微生物菌剂混合，搅拌均匀后粉碎，得到粉状生物有机肥；所述复合微生物菌剂占成品生物有机肥的质量比为4-6%。

2.根据权利要求1所述生防性生物有机肥的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中添加微量元素肥料。

3.根据权利要求1或2所述生防性生物有机肥的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）添加氮肥、磷肥、钾肥中的一种或一种以上。

4.根据权利要求1所述生防性生物有机肥的生产方法，其特征在于：所述石灰按照水解渣：石灰＝4-5：0.5-1的质量比例加入。

5.根据权利要求1所述生防性生物有机肥的生产方法，其特征在于：所述复合微生物菌剂的含水量保持在30%以内。

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