JP2021122216A - アブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット、及びこのプライマーセットを用いたアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌の検査方法 - Google Patents
アブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット、及びこのプライマーセットを用いたアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌の検査方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】アブラナ科植物における黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット及び、該プライマーを利用したアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌の判定方法の提供。【解決手段】特定の配列を有するプライマーセットを用いた、アブラナ科植物黒腐病の病原であるXanthomonas campestris pv. campestrisと、斑点細菌病の病原であるXanthomonas campestris pv. raphaniを、識別して検出することができるプライマーセット。【選択図】図1
Description
本発明は、アブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセットと、このプライマーを利用したアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌の判定方法に関する。
アブラナ科植物は、キャベツ、芽キャベツ、大根、白菜、ブロッコリー、カリフラワー、チンゲンサイ、ケール、コールラビ、カラシナ、ルタバガ、カブ、パクチョイなどの食用作物を含み、世界中で広く栽培されている。
アブラナ科植物の病害である黒腐病は、Xanthomonas campestris pv. campestris(以下、Xccとも表す)、斑点細菌病はXanthomonas campestris pv. raphani(以下、Xcrとも表す)が病原である。Xcc、Xcrは、いずれも種子伝染するのに加え、病徴に類似する点が多く、分離した細菌を肉眼で識別することは困難である。Xcc、Xcrは、アブラナ科植物に対する病勢や宿主範囲、他の植物への感染性に違いがある。そのため、これらの発生が疑われた場合には、病原細菌の種類を正確かつ迅速に検出、診断することが求められている。
また、種苗を他国に輸出するに際して、輸出相手国の求める病原細菌に対する検疫や検査証明が必要であるが、アブラナ科植物種子の輸出拡大のためにも、アブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌の判定方法が求められている。
アブラナ科植物の病害である黒腐病は、Xanthomonas campestris pv. campestris(以下、Xccとも表す)、斑点細菌病はXanthomonas campestris pv. raphani(以下、Xcrとも表す)が病原である。Xcc、Xcrは、いずれも種子伝染するのに加え、病徴に類似する点が多く、分離した細菌を肉眼で識別することは困難である。Xcc、Xcrは、アブラナ科植物に対する病勢や宿主範囲、他の植物への感染性に違いがある。そのため、これらの発生が疑われた場合には、病原細菌の種類を正確かつ迅速に検出、診断することが求められている。
また、種苗を他国に輸出するに際して、輸出相手国の求める病原細菌に対する検疫や検査証明が必要であるが、アブラナ科植物種子の輸出拡大のためにも、アブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌の判定方法が求められている。
病原細菌の判定方法として、PCR法が広く用いられている。例えば、非特許文献1、2には、Xanthomonas属細菌のDNAを特異的に増幅するプライマーが記載されているが、これらは、XccとXcrを区別することはできない。また、非特許文献3には、XcrのDNAを特異的に増幅するプライマーが記載されているが、これは、XccのDNAを増幅することはできない。
T.Berg, et al. "PCR-based detection of Xanthomonas campestris pathovars in Brassica seed" Plant Pathology,2005,54,416-427.
Young Jin Park, et al. "Sensitive and specific detection of Xanthomonas campestris pv. campestris by PCR using species-specific primers based on hrpF gene sequences", Microbiologival Reserch,2004,159,419-423.
Mehede Hassan Rubel, et al. "Development of a PCR test for detection of Xanthomonas campestris pv.raphani" Australasian Plant Pathology,2019,48,179-182.
本発明は、PCRによりアブラナ科植物黒腐病の病原であるXanthomonas campestris pv. campestrisと、斑点細菌病の病原であるXanthomonas campestris pv. raphaniを、識別して検出することができるプライマーセットを提供することを課題とする。
本発明の課題を解決するための手段は以下の通りである。
1.配列番号1、2に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号3、4に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号5、6に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、
を含むことを特徴とするアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット。
2.配列番号1に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号3に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号5に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、
を含むことを特徴とするアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット。
3.配列番号2に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号4に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号6に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、
を含むことを特徴とするアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット。
4.1.〜3.のいずれかに記載のプライマーセットを用いたPCR法であることを特徴とする、アブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌感染の検査方法。
5.前記PCR法が、2.に記載のプライマーセットを用いて1stPCRを行った後に、3.に記載のプライマーセットを用いて2ndPCRを行うnested PCR法であることを特徴とする、4.に記載の検査方法。
1.配列番号1、2に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号3、4に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号5、6に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、
を含むことを特徴とするアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット。
2.配列番号1に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号3に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号5に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、
を含むことを特徴とするアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット。
3.配列番号2に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号4に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号6に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、
を含むことを特徴とするアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット。
4.1.〜3.のいずれかに記載のプライマーセットを用いたPCR法であることを特徴とする、アブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌感染の検査方法。
5.前記PCR法が、2.に記載のプライマーセットを用いて1stPCRを行った後に、3.に記載のプライマーセットを用いて2ndPCRを行うnested PCR法であることを特徴とする、4.に記載の検査方法。
本発明のプライマーセットを用いたPCRにより、XccとXcrを検出することができ、さらに、多重PCRによりXccとXcrを識別して検出することもできる。本発明のプライマーセットを組み合わせてnested PCRを行うことにより、検出感度を高めることができる。
多くのXanthomonas属細菌は、約11.5kbpのセルロース合成に関係すると推測される遺伝子領域を有するが、Xccは、この遺伝子領域の一部が欠落している。図1に、XccとXcr、及び近縁細菌について、この欠落部分とその近傍の遺伝子配列と、本発明のプライマー設計位置を示す。
本発明は、XccとXcrに共通する配列から共通フォワードプライマー、欠落部分を挟むようにXcc用リバースプライマー、Xccでは欠落している部分からXcr用リバースプライマーを設計したものである。
表1に、本発明のプライマーの実施態様例の塩基配列を示す。なお、本発明のプライマーは、これらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を有するプライマーを含む。以下、配列番号nの塩基配列、及びこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を有するプライマーについて、単に「プライマーn」とも表す。
本発明の第一のプライマーセットは、プライマー1、2、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号3、4に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号5、6に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、を含むことを特徴とする。
配列番号3、4に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号5、6に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、を含むことを特徴とする。
第一のプライマーセットを用いたPCR法により、共通フォワードプライマーとXcc用リバースプライマーからはXccの遺伝子由来の増幅断片のみが、共通フォワードプライマーとXcr用リバースプライマーからはXcrの遺伝子由来の増幅断片のみが得られる。すなわち、本発明の第一のプライマーセットを用いたPCR法により、Xcc、Xcrを検出することができ、さらに、その増幅断片の塩基対数により、XccとXcrとを識別することができる。
共通フォワードプライマーとしてプライマー1を用いた場合は、Xcc用リバースプライマーとしてプライマー3、Xcr用リバースプライマーとしてプライマー5を用いることが好ましい。また、共通フォワードプライマーとしてプライマー2を用いた場合は、Xcc用リバースプライマーとしてプライマー4、Xcr用リバースプライマーとしてプライマー6を用いることが好ましい。
本発明の第二のプライマーセットは、プライマー1を共通フォワードプライマー、プライマー3をXcc用リバースプライマー、プライマー5をXcr用リバースプライマー、として含む。
本発明の第三のプライマーセットは、プライマー2を共通フォワードプライマー、プライマー4をXcc用リバースプライマー、プライマー6をXcr用リバースプライマー、として含む。
第二、第三のプライマーセットは、それぞれ単独でも使用することができる。しかし、第三のプライマーセットが増幅する塩基配列は、第二のプライマーセットで増幅される塩基配列に含まれているため、第二のプライマーセットを用いて1stPCRを行った後に、第三のプライマーセットを用いて2ndPCRを行うnested PCRを行うことができる。nested PCRにより、より検出感度を高めることができる。
本発明の第三のプライマーセットは、プライマー2を共通フォワードプライマー、プライマー4をXcc用リバースプライマー、プライマー6をXcr用リバースプライマー、として含む。
第二、第三のプライマーセットは、それぞれ単独でも使用することができる。しかし、第三のプライマーセットが増幅する塩基配列は、第二のプライマーセットで増幅される塩基配列に含まれているため、第二のプライマーセットを用いて1stPCRを行った後に、第三のプライマーセットを用いて2ndPCRを行うnested PCRを行うことができる。nested PCRにより、より検出感度を高めることができる。
本発明のプライマーセットを用いたPCR法は特に限定されず、多重PCR法、定量的リアルタイムPCR法、バイオPCR法、MPN−PCR法、競合的PCR法等のいずれであってもよい。また、使用する装置、薬剤、温度、ステップ数等は、求める塩基配列を増幅できるものであればよく、特に制限されない。
・プライマー
Xcc MAFF301176株及びXcr MAFF106181株の全ゲノム解析を行い、得られたゲノム配列をMauve(version 2.4.0)を用いてアライメントを行い、Xccで約11.5kbの欠落がある遺伝子領域を見出した。この欠落領域を挟むXccの2kbの塩基配列及び欠落の無いXcrの15kbの塩基配列を抽出した。ApE(version 2.0.53)を用いてXccの2kbの塩基配列から鎖長18−25bp、Tm値55−60℃、GC含量45−60%の条件でプライマーを予測し、この中から実際の配列を見比べて変更を加えて、それぞれ配列番号1〜4に記載の塩基配列を有するプライマー1’、プライマー2’、プライマー3’及びプライマー4’を選抜した。次にXcrの15kbの塩基配列において、プライマー1’から1.5kb以内の領域に同様にプライマーを予測し、実際の配列を見比べながらXcrの配列の方が長く、両者の増幅断片長が重ならない配列として、それぞれ配列番号5、6に記載の塩基配列を有するプライマー5’及びプライマー6’を選抜した。プライマー1’、3’、5’の組み合わせをプライマーセットA、プライマー2’、4’、6’の組み合わせをプライマーセットBとした。
Xcc MAFF301176株及びXcr MAFF106181株の全ゲノム解析を行い、得られたゲノム配列をMauve(version 2.4.0)を用いてアライメントを行い、Xccで約11.5kbの欠落がある遺伝子領域を見出した。この欠落領域を挟むXccの2kbの塩基配列及び欠落の無いXcrの15kbの塩基配列を抽出した。ApE(version 2.0.53)を用いてXccの2kbの塩基配列から鎖長18−25bp、Tm値55−60℃、GC含量45−60%の条件でプライマーを予測し、この中から実際の配列を見比べて変更を加えて、それぞれ配列番号1〜4に記載の塩基配列を有するプライマー1’、プライマー2’、プライマー3’及びプライマー4’を選抜した。次にXcrの15kbの塩基配列において、プライマー1’から1.5kb以内の領域に同様にプライマーを予測し、実際の配列を見比べながらXcrの配列の方が長く、両者の増幅断片長が重ならない配列として、それぞれ配列番号5、6に記載の塩基配列を有するプライマー5’及びプライマー6’を選抜した。プライマー1’、3’、5’の組み合わせをプライマーセットA、プライマー2’、4’、6’の組み合わせをプライマーセットBとした。
上記各菌の菌液(106〜7cfu/ml程度)5μlをPCRチューブに入れ、ミクスチャー15μl(表5)を加え、プライマーセットAを用い、多重PCRを95℃3分−(95℃30秒−62℃20秒−72℃30秒)×30サイクル−72℃5分で行った。
・増幅の確認
得られた試料を1.5%アガロースゲルで電気泳動した。770bp程度(MAFF301176で766bp)の増幅断片が得られればXcc、1090bp程度(MAFF106181で1085bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図2に示す。
得られた試料を1.5%アガロースゲルで電気泳動した。770bp程度(MAFF301176で766bp)の増幅断片が得られればXcc、1090bp程度(MAFF106181で1085bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図2に示す。
本発明であるプライマーセットAにより、Xcc(レーン1〜15)、Xcr(レーン16〜24)を検出することができ、近縁細菌(レーン25〜36)、その他の植物病原細菌(レーン37〜47)は検出されなかった。また、XccとXcrがともに存在していても、いずれか一方のみではなく、両者を区別して検出することができた(レーン48)。
DMSOを含まないミクスチャーを用い、プライマーセットBを用い、95℃3分−(95℃30秒−63℃15秒−72℃15秒)×30サイクル−72℃5分とした以外は、実施例1と同様にしてPCRを行った。
・増幅の確認
得られた試料を3%アガロースゲルで電気泳動した。250bp程度(MAFF301176で244bp)の増幅断片が得られればXcc、360bp程度(MAFF106181で358bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図3に示す。
本発明であるプライマーセットBにより、Xcc(レーン1〜15)、Xcr(レーン16〜24)を検出することができ、近縁細菌(レーン25〜36)、その他の植物病原細菌(レーン37〜47)は検出されなかった。また、XccとXcrがともに存在していても、いずれか一方のみではなく、両者を区別して検出することができた(レーン48)。
得られた試料を3%アガロースゲルで電気泳動した。250bp程度(MAFF301176で244bp)の増幅断片が得られればXcc、360bp程度(MAFF106181で358bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図3に示す。
本発明であるプライマーセットBにより、Xcc(レーン1〜15)、Xcr(レーン16〜24)を検出することができ、近縁細菌(レーン25〜36)、その他の植物病原細菌(レーン37〜47)は検出されなかった。また、XccとXcrがともに存在していても、いずれか一方のみではなく、両者を区別して検出することができた(レーン48)。
ダイコン種子100粒に対してXcc汚染種子1粒、Xcr汚染種子1粒、及び両汚染種子を1粒ずつ含むサンプルを調製した。汚染種子は減圧接種によって作製したものを使用した。また対照として汚染粒を含まないサンプルも調製した。
それぞれ滅菌蒸留水3.5mlを加えて室温で振とうし、2.5時間後に上清を1ml回収し、NucleoSpin Tissue(MACHEREY−NAGEL社)を用いてメーカーの指示書に従いDNAの抽出を行った。精製したDNA5μlを鋳型とし、プライマーセットAを用い、実施例1と同様にしてPCRを行った。ただし、Taq polymeraseは増幅性の高いもの(本試験ではTaKaRa Ex Taq(タカラバイオ社))とし、添付のマグネシウムを含むバッファーを用いた。
それぞれ滅菌蒸留水3.5mlを加えて室温で振とうし、2.5時間後に上清を1ml回収し、NucleoSpin Tissue(MACHEREY−NAGEL社)を用いてメーカーの指示書に従いDNAの抽出を行った。精製したDNA5μlを鋳型とし、プライマーセットAを用い、実施例1と同様にしてPCRを行った。ただし、Taq polymeraseは増幅性の高いもの(本試験ではTaKaRa Ex Taq(タカラバイオ社))とし、添付のマグネシウムを含むバッファーを用いた。
・増幅の確認
得られた試料を1.5%アガロースゲルで電気泳動した。770bp程度(MAFF301176で766bp)の増幅断片が得られればXcc、1090bp程度(MAFF106181で1085bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図4に示す。
得られた試料を1.5%アガロースゲルで電気泳動した。770bp程度(MAFF301176で766bp)の増幅断片が得られればXcc、1090bp程度(MAFF106181で1085bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図4に示す。
本発明であるプライマーセットAにより、汚染種子を浸漬した液中からXcc(レーン1)、Xcr(レーン5)が存在することを確認でき、また、XccとXcrの両者を区別して検出することができた(レーン7、8)。レーン2〜4、6は、明確なシグナルが確認できなかったが、これは汚染種子に付着した菌体量が少なかったためであると推測される。
上記で調製した上清を選択培地に50μlずつ塗布、27℃で培養し、3日後に集落形成を確認することで種子浸漬液中にXccおよび/またはXcrがどの程度存在するかを確認する試験を行ったところ、実施例3のPCR条件では、培地上に20個程度の集落が形成される菌濃度であれば、検出可能であった。
実施例3の反応液1μlを鋳型とし、プライマーセットBを用い、水5μlを加えてミクスチャー量を20μlとした以外は実施例2と同様にして、nested PCRを行った。
・増幅の確認
得られた試料を3%アガロースゲルで電気泳動した。250bp程度(MAFF301176で244bp)の増幅断片が得られればXcc、360bp程度(MAFF106181で358bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図5に示す。
得られた試料を3%アガロースゲルで電気泳動した。250bp程度(MAFF301176で244bp)の増幅断片が得られればXcc、360bp程度(MAFF106181で358bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図5に示す。
実施例3の培養試験で、培地上に1個の集落しか形成されなかったレーン6で用いた上清でも、nested PCRにより、Xcrが検出できた。すなわち、nested PCRによって検出感度が高まり、Xcc、Xcrの存在をより高精度に検出することができた。
実施例3で、Xcc、Xcrの両汚染種子を含む種子浸漬液を塗布した培地に生じた集落について、滅菌した爪楊枝の先端に集落を付け、25μlの滅菌蒸留水に菌を懸濁した。このうちの5μlを鋳型として用い、プライマーセットAを用い、実施例1と同様にしてPCRを行った。
・増幅の確認
得られた試料を1.5%アガロースゲルで電気泳動した。770bp程度(MAFF 301176で766bp)の増幅断片が得られればXcc、1090bp程度(MAFF106181で1085bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図6に示す。
得られた試料を1.5%アガロースゲルで電気泳動した。770bp程度(MAFF 301176で766bp)の増幅断片が得られればXcc、1090bp程度(MAFF106181で1085bp)の増幅断片が得られればXcrが存在する。結果を図6に示す。
本発明であるプライマーセットAにより、培地上に混在し、外観からは区別ができない集落から、Xcc、Xcrを識別することができた。
Claims (5)
- 配列番号1、2に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号3、4に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号5、6に記載、またはこれらとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、
を含むことを特徴とするアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット。 - 配列番号1に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号3に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号5に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、
を含むことを特徴とするアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット。 - 配列番号2に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含む共通フォワードプライマー、
配列番号4に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcc用リバースプライマー、
配列番号6に記載、またはこれとミスマッチヌクレオチドが2個以内である塩基配列を含むXcr用リバースプライマー、
を含むことを特徴とするアブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌検出用プライマーセット。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のプライマーセットを用いたPCR法であることを特徴とする、アブラナ科黒腐病菌及び斑点細菌病菌感染の検査方法。
- 前記PCR法が、請求項2に記載のプライマーセットを用いて1stPCRを行った後に、請求項3に記載のプライマーセットを用いて2ndPCRを行うnested PCR法であることを特徴とする、請求項4に記載の検査方法。
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JP2012521189A (ja) * | 2009-02-06 | 2012-09-13 | ベーヨ・ザーデン・ベスローテン・フェンノートシャップ | キサントモナス・カンペストリス病原型カンペストリス耐性アブラナ属植物およびそれらの調製 |
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- 2020-02-04 JP JP2020016947A patent/JP2021122216A/ja active Pending
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
LEU, Y. S. ET AL.: "Multiplex Polymerase Chain Reaction for Simultaneous Detection of Xanthomonas campestris p", PLANT PATHOLOGY BULLETIN, vol. 19, no. 2, JPN6023018709, 2010, pages 137 - 147, ISSN: 0005058327 * |
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