CN115843680A - 一种莴笋杂交授粉方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种莴笋杂交授粉方法及其装置，包括以下步骤：步骤1、剪去母本花序的花瓣并暴露出花药管；步骤2、去除母本花序的中间区域的小花；步骤3、将花药管从柱头上提出，完成对小花的去雄；步骤4、用清水反复对去雄的小花进行冲洗直至无乳液及破损花器残留，然后吹干水分；步骤5、将目标父本的花药涂抹于已去雄的母本柱头上完成授粉；步骤6、授粉后，待花序着生出白色伞状冠毛、花序苞叶呈黄棕色时即可采收得到杂交种子。本发明通过去除花序中间区域小花，能有效的提高去雄的效率，同时能够使其去雄更为彻底，提高“真”杂交结实率；并且本发明中的方法实现了85％的杂交结实率。
Description
技术领域
本发明涉及杂交育种技术领域，具体涉及一种莴笋杂交授粉方法及其装置。
背景技术
莴笋是我国西南地区广泛种植的一种蔬菜作物，其经济、食用价值较高。根据调查发现，我国目前绝大部分的莴笋品种选育采用的是自然变异选择育种的方式，莴笋作为高度自交结实的作物，存在自然杂交率极低，创制新品种困难大，选择少，方向性不确定的因素。
基于此，通过人工授粉可提高杂交的结实率。在人工杂交过程中，首先是去掉母本的花瓣，然后将花瓣中尚未散开的雄蕊去除(去雄)，然后再将父本散开的花粉轻轻地涂抹到母本的柱头上，这样就完成了整个杂交授粉过程。
但是由于莴笋花的花序由多个小花组成，每个小花里面都有全套的生殖器官；目前传统的去雄手法在不对小花进行任何处理(即，剪去花瓣)的前提下直接对莴笋上所有的小花进行去雄，这种去雄手法存在去雄不干净、杂交后代率低以及去雄所需时间较长的问题。
基于此，亟需一种具有去雄快、去雄干净且杂交后代率高莴笋杂交方法。发明内容
为了解决现有莴笋现有传统的去雄手法存在去雄不干净、杂交后代率低以及去雄所需时间较长的问题，不利于创制新品种，，本发明的目的之一是提供一种莴笋杂交授粉方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种莴笋杂交授粉方法，包括以下步骤：
步骤1、剪去母本花序的花瓣并暴露出花药管；
步骤2、去除母本花序的中间区域的小花；
步骤3、将花药管从柱头上提出，完成对小花的去雄；
步骤4、用清水反复对去雄的小花进行冲洗直至无乳液及破损花器残留，然后吹干水分；
步骤5、将目标父本的花药涂抹于已去雄的母本柱头上完成授粉；
步骤6、授粉后，待花序着生出白色伞状冠毛、花序苞叶呈黄棕色时即可采收得到杂交种子。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步地，步骤1中的母本为当日开放且未散粉的花序。
进一步地，步骤1中剪去花瓣伸出部分的1/3～1/2并让花药管顶端与花瓣的剪口齐平，且花药管未破损。
进一步地，步骤3中提出的花药管具有完整的形态。
进一步地，步骤5中授粉时，母本花瓣开展平整，花柱伸出，柱头呈“Y”形开张；父本为柱头伸出花药管，花柱及柱头上可见黄色小颗粒花药。
本发明的目的之二是提供一种用于莴笋杂交授粉装置，包括：
支撑板，位于支撑板上的连接件，与连接件均连接且位于支撑板两侧的收集单元和切割单元，收集单元和切割单元通过连接件连通，切割单元用于去除花序中间区域小花；以及与收集单元连接且用于去除剩余小花花药管的去雄件；
收集单元包括与连接件连接且位于支撑板一侧的收集腔，位于收集腔外顶壁上且与收集腔连通的真空泵，去雄件与收集腔连接；
切割单元包括与连接件连接且位于支撑板另一侧的罩筒，以及设置于罩筒内部的切割件，罩筒与收集腔连通。
进一步地，连接件包括分别设置于支撑板两侧的第一连接筒和第二连接筒，贯穿支撑板设置且将第一连接筒和第二连接筒连通的通孔；其中，第一连接筒与收集腔螺纹连接，第二连接筒与罩筒螺纹连接。
进一步地，切割件包括位于罩筒内且与罩筒内侧壁连接的连接板，位于连接板上的电机，与电机输出轴连接且带有空腔的转杆，转杆朝远离电机的方向延伸，转杆的延伸端与罩筒大端口位于同一水平面上；套设在转杆上且远离电机的切刀，与空腔内侧壁通过轴承连接的定位杆，定位杆朝远离电机的方向延伸并伸出空腔，以及设置在定位杆延伸端上的尖端，尖端凸出罩筒大端口所在水平面。
进一步地，去雄件包括与收集腔连接的导管，连接在导管远离收集腔一端上且用于吸住花药管的吸嘴。
进一步地，装置还包括设置在收集腔外顶壁上且与电机和真空泵连接的开关，以及设置于收集腔外侧壁上设有相对收集腔外侧壁凸出的把手。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中通过对花瓣进行修剪使其花药管暴露，易于去雄，同时也便于本发明装置中的吸嘴吸住花药管，提高去雄的速率以及去雄的干净程度；另外，本发明中同时选择性的去除花序中间区域的小花，不仅能有效的提高去雄的效率，同时能够使其去雄更为彻底，提高“真”杂交结实率；并且通过两次重复结果发现，该种方法实现了85％的杂交结实率；此外，在本发明中，当去除其他15％的单株后，剩下的单株自交繁殖后代并收获F2代种子，F2种植群体中植株的园艺性状将会严重分离，再通过定向选择最终得到全新的目标品种。
2、本发明中先剪去母本花序的花瓣并暴露出花药管，然后再去除母本花序的中间区域的小花，如此避免对要去除小花的花瓣造成损伤，进而降低去雄的困难程度，在一定程度上提高去雄的效率以及去雄的干净程度。
3、本发明中利用切割单元将花序中间区域的小花去除，避免了花序中间区域小花去雄困难易于自交结实的问题；另外，本发明中同时利用真空泵降低收集腔的压力，便于对切割后的小花进行收集，在一定程度上避免了小花中的花粉外泄；最后再利用与收集腔连接的吸嘴对暴露的花药管进行吸附，实现对花序中剩余小花的去雄；即，本发明从不同的方向来提高去雄的速率以及去雄的干净程度，在一定程度上提高杂交的结实率。
附图说明
图1为本发明中莴笋杂交授粉装置的结构示意图；
图2为本发明中莴笋杂交装置A部分的放大结构示意图；
附图标记说明：
100-支撑板，200-连接件，210-第一连接筒，220-第二连接筒，230-通孔，240-连接环，300-收集单元，310-收集腔，320-真空泵，400-切割单元，410-罩筒，420-切割件，421-连接板，422-电机，423-空腔，424-转杆，425-切刀，426-定位杆，427-尖端，500-去雄件，510-导管，520-吸嘴，530-穿孔，600-开关，700-把手。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的中的一种莴笋杂交授粉方法及其装置进行描述。
然而，本申请可按照许多不同的形式示例并且不应被解释为限于在此阐述的具体实施例，更确切地说，提供这些实施例的目的是使得本申请将是彻底的和完整的，并且将要把本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。
本发明第一方面的实施例提供一种莴笋杂交授粉方法，包括以下步骤：
步骤1、剪去母本花序的花瓣并暴露出花药管；
步骤2、去除母本花序的中间区域的小花；
步骤3、将花药管从柱头上提出，完成对小花的去雄。
步骤4、用清水反复对去雄的小花进行冲洗直至无乳液及破损花器残留，然后吹干水分。
步骤5、将目标父本的花药涂抹于已去雄的母本柱头上完成授粉。
步骤6、授粉后，待花序着生出白色伞状冠毛、花序苞叶呈黄棕色时即可采收得到杂交种子。
本发明通过改良人工授粉操作，增加杂交结实率，提高杂交有效性，扩大差异性群体数量，为创制新品种提供先决条件；并且经过重复结果发现，本发明中方法实现了85％的杂交结实率。
在本实施例中，步骤1中选用当日开放且未散粉的花序作为母本，具体为花冠伸出，花瓣呈筒形直立，未开张；此外，步骤2中去除的小花是连同小花的花柱和子房一起去掉，并且步骤2中的中间区域的小花主要是指位于花序中间一圈的小花。
步骤1中剪去花瓣伸出部分的1/3～1/2并让花药管顶端与花瓣的剪口齐平，且花药管未破损。优选的，剪去花瓣已伸出部分的1/2左右，暴露出花药管，并且剪去部分花瓣、暴露出花药管的标准为花药管顶端基本与剪口一致且花药管未破损。
步骤3中对小花进行彻底去雄的标准为：去除的雄蕊应当保持形态完整，若非形态完整则表示存在雄蕊残留，应当将该朵小花去除；另外，去雄时，主要是将花药管从柱头上提出并且提出的花药管具有完整的形态。
步骤5中授粉时，母本花瓣开展平整，花柱伸出，柱头呈“Y”形开张；父本为柱头伸出花药管，花柱及柱头上可见黄色小颗粒花药。
步骤6中，授粉完成后5-7天即可观察到子房膨大，15-20天花序着生出白色伞状冠毛、花序苞叶呈黄棕色时即可采收。采收时，将标记有同一父本的花序依次采摘，晾干水分后进行脱粒，收获F1种子；其中F1种子单个花序约8-10粒。
此外，本申请中进一步通过下述的方式来观察种子的杂交后代结实率，具体为：
首先，采用低温打破休眠的F1种子，随机分成两份，每份100粒，单粒播种常规管理。
然后，将苗龄25天左右，5～6片真叶的F1幼苗悉数定植于田间，定植后15天、25天、35天、55天分别观察并统计杂交结实后代。
本发明第二方面的实施例提供一种用于第一方面实施例中莴笋杂交授粉方法的装置，如图1-2示意，本发明的实施例中的用于莴笋杂交去雄的装置包括支撑板100、连接件200、收集单元300、切割单元400以及去雄件500；具体地，连接件200位于支撑板100上，收集单元300和切割单元400位于支撑板100的两侧并均与连接件200连接，并且收集单元300和切割单元400通过连接件200连通，切割单元400用于去除花序中间区域的小花；去雄件500与收集单元300连接且用于去除花序剩余小花的花药管。
具体地，如图1-2示意，本实施例中的收集单元300包括收集腔310和真空泵320；其中，收集腔310与连接件200连接且位于支撑板100一侧，真空泵320位于收集腔310外顶壁上且与收集腔310连通，去雄件500与收集腔310连接；在本实施例中，真空泵320的进气口与收集腔310连接，并且本实施例中的真空泵320优选微型真空泵，例如型号为：QW370A的真空泵。在本实施例中，通过真空泵320让收集腔310的压力小于大气压的压力，从而便于将切割的小花进行收集，同时也便于去雄件500吸附住花序中剩余小花的花药管，实现对小花去雄。
如图1-2示意，本实施例中的切割单元400包括罩筒410和切割件420，罩筒410与连接件200连接且位于支撑板100另一侧，切割件420设置于罩筒410内部，罩筒410与收集腔310连通。
在本实施例中，收集腔310在真空泵320的作用下，导致收集腔310中的压力低于外界的压力；因此，切割单元400切割的小花依次经切割单元400和连接件200被回到收集腔310中，如此即可便于对切割小花的收集，同时也避免被切割的小花中的花粉逃逸与花序中剩余的小花发生自交而结实；此外，与收集腔310连接的去雄件500在收集腔310与外界压力的差距下可吸住花序剩余小花的花药管，最后通过将整个去雄装置提起并远离莴笋花，去雄件500在远离莴笋花的过程中将花药管从柱头上取下，完成对莴笋花的去雄，并且该方式还可避免花粉泄露。
根据图1-2示意，连接件200包括第一连接筒210、第二连接筒220和通孔230；具体地，第一连接筒210和第二连接筒220位于支撑板100两侧，通孔230贯穿支撑板100设置且将第一连接筒210和第二连接筒220连通，其中，第一连接筒210与收集腔310螺纹连接，第二连接筒220与罩筒410螺纹连接(附图中未出螺纹)。在本实施例中，收集腔310和罩筒410通过通孔230连通，被切割的小花经罩筒410和通孔230后进入到收集腔310并被收集。另外，通过螺纹连接，一方面便于收集腔310和罩筒410进行卸载，同时也便于对收集腔310中收集的小花进行清理。如图1-2示意，本实施例中罩筒410的小端口与第二连接筒220螺纹连接；本实施例中的连接件200还包括位于罩筒410外侧壁上且靠近罩筒410小端口处的连接环240，罩筒410通过连接环240与第二连接筒220螺纹连接。
另外，根据图1-2示意，第一连接筒210的内径小于第二连接筒220的内径。如此设置，在收集腔310中压力的不变的情况下，在一定程度上能够增大第一连接筒210横截面上单位面积的吸附力，进而利于将切割后的小花吸入到收集腔310中。
如图1-2示意，本实施例中的切割件420包括连接板421、电机422、空腔423、转杆424和切刀425。具体地，连接板421位于罩筒410内且与罩筒410内侧壁连接，电机422位于连接板421上，转杆424带有空腔423并且其穿过连接板421与电机422的输出轴连接，并且转杆424朝远离电机422的方向延伸，转杆424的延伸端还与罩筒410大端口位于同一水平面上，转杆424与连接板421之间通过轴承连接(附图中未示出)；切刀425套设在转杆424上且远离电机422。在本实施例中，通过罩筒410将花序中间区域的小花围住，启动电机后，电机422驱动转杆424转动，从而带动切刀425转动，从而对位于罩筒410中的小花进行切割，切割后的小花在收集腔310与罩筒410之间的压差的作用下经罩筒410小端口和通孔230进入到收集腔310中。
另外，为了避免切割时罩筒410发生位移，切割到其它区域的小花，如图1-2示意，本实施例中的切割件420还包括定位杆426和尖端427。具体地，定位杆426位于空腔423中并与空腔423内侧壁通过轴承连接，并且定位杆426朝远离电机422的方向延伸并伸出空腔423；尖端427设置在定位杆426的延伸端上，并且尖端427凸出罩筒410大端口所在水平面。在本实施例中，通过将定位杆426上的尖端427插入莴笋花的中心处，从而避免切刀425在切割花序中间区域小花时罩筒410发生位移，从而避免切割到中心区域以外的小花。
如图1-2示意，本实施例中的去雄件500包括导管510和吸嘴520；具体地，导管510与收集腔310连接，吸嘴520连接在导管510远离收集腔310一端上且用于吸住花药管。在本实施例中，利用收集腔310与外界的压强差，通过将吸嘴520伸入花序剩余的小花中，从而吸住小花的花药管，然后在人工的作用下让去雄装置远离莴笋花，吸嘴520在去雄装置远离莴笋花时对花药管产生一个拉力，吸嘴520从而将花药管从柱头上提出，实现对小花的去雄，即完成对莴笋花的去雄。
另外，本实施例中的去雄件500为多个，其数量可根据实际情况设计。
此外，为了避免去雄件500中的导管510随意摆动，支撑板100上设有用于导管510穿过的穿孔530。
另外，本实施例中的用于莴笋杂交去雄的装置还包括设置在收集腔310外顶壁上且与电机422和真空泵320连接的开关600(附图中未示出开关与电机以及真空泵之间的连接关系)；收集腔310外侧壁上设有相对收集腔310外侧壁凸出的把手700。
实施例
实施例1：
一种莴笋杂交授粉方法，包括以下步骤：
步骤1、选用当日开放且未散粉的花序作为母本，剪去母本花序的花瓣并暴露出花药管，具体剪去花瓣已伸出部分的1/2左右并暴露出花药管，并且剪去部分花瓣、暴露出花药管的标准为花药管顶端基本与剪口一致且花药管未破损；
步骤2、将尖端插入到母本花序的中间区域，启动电机，从而带动切刀转动，去除母本的花序中间区域的小花，并且去除的小花被收集在收集腔中；然后用吸嘴吸住暴露出的花药管1/3-1/2处；
步骤3、让莴笋杂交授粉装置做远离母本花序的运动，从而将花药管从柱头上提出，完成对小花的去雄；并且去除的雄蕊应当保持形态完整，若非形态完整则表示存在雄蕊残留，应当将该朵小花去除；
步骤4、用清水反复对去雄的小花进行冲洗直至无乳液及破损花器残留，然后吹干水分；
步骤5、将目标父本的花药涂抹于已去雄的母本柱头上完成授粉，授粉时，母本花瓣开展平整，花柱伸出，柱头呈“Y”形开张；父本为柱头伸出花药管，花柱及柱头上可见黄色小颗粒花药。
步骤6、授粉完成后5-7天即可观察到子房膨大，15-20天花序着生出白色伞状冠毛、花序苞叶呈黄棕色时即可采收。采收时，将标记有同一父本的花序依次采摘，晾干水分后进行脱粒，收获F1种子；其中F1种子单个花序约8-10粒。
步骤7、采用低温打破休眠的F1种子，并随机分成两份，每份100粒，单粒播种常规管理。
步骤8、将苗龄25天左右，5～6片真叶的F1幼苗悉数定植于田间，定植后15天、25天、35天、55天分别观察并统计杂交结实后代。
对比例1
本实例中与实施例1中的不同之处在于，采用传统的去雄方法，具体为：步骤1中小花的花瓣不修剪，步骤2中的花序中间区域小花不去除，去雄过程中不采用上述中的莴笋杂交去雄的装置。
测试分析
1、不同去雄方法去雄便捷程度的测定
去雄时间：2022-04-15至2022-04-20
去雄地点：四川德阳广汉科研示范园区
去雄便捷程度测定：第一日上午选取当日要开放花序20朵，随机分成两组，每组10朵，第一组采用实施例1中的方法进行去雄、另一组采用对比例1中的方法进行去雄，分别计时完成去雄的时间，次日再进行重复操作一次。
表1.不同去雄方法所需时间
| 去雄方法 | 去雄数量 | 完成1/2时间 | 完成时间 | 平均单个时间 |
| 实施例1 | 10 | 5min | 10min | 1min |
| 对比例1 | 10 | 35min | 75min | 7.5min |
2、不同去雄方法去雄干净程度的测定
测定时间：2022-04-15至2022-04-20
测定地点：四川德阳广汉科研示范园区
测定方式：剥检观察花药及花器残留情况
去雄干净程度的测定：对实施例1和对比例1所完成去雄的花序进行剥检观察，剥检顺序与去雄顺序一致，两次剥检数量汇总结果见表2。
表2.不同去雄方法去雄干净程度的测定
3：不同操作方法结实数量、结实率的测定
测定时间：2022-05-09
测定地点：四川德阳广汉科研示范园区
测定方式：将实施例1和对比例1完成授粉的黄熟种子，晾干水分后依照操作方式分类，随机各取20个花序进行种子脱粒并计数，统计结果见表3。
表3.不同操作方法结实数量、结实率的测定
| 花序数量 | 种子总粒数 | 平均粒数 | 结实率(％) | |
| 实施例1 | 20 | 187 | 9.35 | 46.8 |
| 对比例1 | 20 | 143 | 7.15 | 35.8 |
4：杂交结实后代的测定
播种时间：2022-07-14
播种地点：四川德阳广汉科研示范园区
种子类型：WS-7008×WS-6010产生的F1种子
定植时间：2022-08-05
测定方式：将实施例1和对比例1完成授粉后收获的F1种子各取200粒，低温打破休眠后随机各分为两组进行单粒播种，与定植后15、25、35、55天分别对叶色、叶形、耐抽性、皮色、株型与亲本部分或全部异常的单株进行观察并统计汇总，汇总结果见表4，测试时需要重复一次。
表4.杂交结实后代的测定
从表1、表2可以看出，通过采用本发明中的去雄方法更为便捷可有效的提高去雄的效率，同时能提高去雄的干净程度(即去雄更为彻底)，从而有效提高杂交结实率。
从表3可以看出，通过采用本发明中的操作方法可提高杂交种子结实率。
从表4可以看出，采用本发明中的操作方法其F1真杂交率高于传统操作方法30％；并且通过采用本发明中的去雄方法经过对其后代的植物性状的观察得出，F1中表现出的杂交后代率约为85％，即实现了新品种的创制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种莴笋杂交授粉方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、剪去母本花序的花瓣并暴露出花药管；
步骤2、去除母本花序的中间区域的小花；
步骤3、将花药管从柱头上提出，完成对小花的去雄；
步骤4、用清水反复对去雄的小花进行冲洗直至无乳液及破损花器残留，然后吹干水分；
步骤5、将目标父本的花药涂抹于已去雄的母本柱头上完成授粉；
步骤6、授粉后，待花序着生出白色伞状冠毛、花序苞叶呈黄棕色时即可采收得到杂交种子。
2.根据权利要求1所述的莴笋杂交授粉方法，其特征在于，所述步骤1中的母本为当日开放且未散粉的花序。
3.根据权利要求1所述的莴笋杂交授粉方法，其特征在于，所述步骤1中剪去花瓣伸出部分的1/3～1/2并让花药管顶端与花瓣的剪口齐平，且花药管未破损。
4.根据权利要求1所述的莴笋杂交授粉方法，其特征在于，所述步骤3中提出的花药管具有完整的形态。
5.根据权利要求1所述的莴笋杂交授粉方法，其特征在于，所述步骤5中授粉时，母本花瓣开展平整，花柱伸出，柱头呈“Y”形开张；父本为柱头伸出花药管，花柱及柱头上可见黄色小颗粒花药。
6.一种用于权利要求1～5任一项所述莴笋杂交授粉方法的装置，其特征在于，包括：
支撑板(100)，位于所述支撑板(100)上的连接件(200)，与所述连接件(200)均连接且位于所述支撑板(100)两侧的收集单元(300)和切割单元(400)，所述收集单元(300)和切割单元(400)通过连接件(200)连通，所述切割单元(400)用于去除花序中间区域小花；以及与所述收集单元(300)连接且用于去除剩余小花花药管的去雄件(500)；
所述收集单元(300)包括与所述连接件(200)连接且位于所述支撑板(100)一侧的收集腔(310)，位于所述收集腔(310)外顶壁上且与所述收集腔(310)连通的真空泵(320)，所述去雄件(500)与所述收集腔(310)连接；
所述切割单元(400)包括与所述连接件(200)连接且位于所述支撑板(100)另一侧的罩筒(410)，以及设置于所述罩筒(410)内部的切割件(420)，所述罩筒(410)与所述收集腔(310)连通。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述连接件(200)包括分别设置于所述支撑板(100)两侧的第一连接筒(210)和第二连接筒(220)，贯穿所述支撑板(100)设置且将第一连接筒(210)和第二连接筒(220)连通的通孔(230)；其中，所述第一连接筒(210)与所述收集腔(310)螺纹连接，所述第二连接筒(220)与所述罩筒(410)螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述切割件(420)包括位于所述罩筒(410)内且与罩筒(410)内侧壁连接的连接板(421)，位于所述连接板(421)上的电机(422)，与所述电机(422)输出轴连接且带有空腔(423)的转杆(424)，所述转杆(424)朝远离电机(422)的方向延伸，所述转杆(424)的延伸端与所述罩筒(410)大端口位于同一水平面上；套设在所述转杆(424)上且远离所述电机(422)的切刀(425)，与所述空腔(423)内侧壁通过轴承连接的定位杆(426)，所述定位杆(426)朝远离电机(422)的方向延伸并伸出所述空腔(423)，以及设置在所述定位杆(426)延伸端上的尖端(427)，所述尖端(427)凸出所述罩筒(410)大端口所在水平面。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述去雄件(500)包括与所述收集腔(310)连接的导管(510)，连接在所述导管(510)远离收集腔(310)一端上且用于吸住花药管的吸嘴(520)。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括设置在所述收集腔(310)外顶壁上且与所述电机(422)和真空泵(320)连接的开关(600)，以及设置于所述收集腔(310)外侧壁上设有相对所述收集腔(310)外侧壁凸出的把手(700)。
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