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關(guān)于原核生物的形態(tài)構(gòu)造和功能第1頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三2二、微生物學(xué)的知識(shí)體系微生物學(xué)生態(tài)與多樣性感染與免疫遺傳基因表達(dá)調(diào)控基因工程分類形態(tài)結(jié)構(gòu)營(yíng)養(yǎng)代謝生長(zhǎng)繁殖系統(tǒng)發(fā)育發(fā)酵工業(yè)食品藥物生物制品環(huán)保第2頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三3
第一章原核生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能
第一節(jié)細(xì)菌第二節(jié)放線菌第三節(jié)藍(lán)細(xì)菌第四節(jié)支原體、立克次氏體和衣原體第3頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三4原核生物即廣義的細(xì)菌,指一大類細(xì)胞核無核膜包裹,只存在稱作核區(qū)(nuclearregion)的裸露DNA的原始單細(xì)胞生物。(真細(xì)菌、古生菌)根據(jù)外表特征分為6大類——三菌三體細(xì)菌(狹義的)放線菌藍(lán)細(xì)菌支原體立克次氏體衣原體第4頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三第一節(jié)細(xì)菌(Bacteria)是一類細(xì)胞細(xì)短(直徑0.5um、長(zhǎng)度0.5-5um)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、胞壁堅(jiān)韌、多以二分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核生物。分布作用有害、有益
第5頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三6一、細(xì)菌的形態(tài)構(gòu)造及其功能(一)形態(tài)和染色細(xì)菌的三種基本形態(tài)細(xì)菌的大小細(xì)菌染色法
(二)構(gòu)造1、細(xì)菌細(xì)胞的一般構(gòu)造2、細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造第6頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三細(xì)菌的三種基本形態(tài)——球狀、桿狀及螺旋狀數(shù)量:桿菌最為常見,球菌其次,螺旋菌較少。第7頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三球菌(Coccus)根據(jù)分裂的方向及分裂后的排列方式分為:?jiǎn)吻蚓p球菌鏈球菌四聯(lián)球菌八疊球菌葡萄球菌第8頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三單球菌分裂后的細(xì)胞分散而單獨(dú)存在的球菌.如尿素微球菌(Micrococcusureae)第9頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三雙球菌分裂后兩個(gè)球菌成對(duì)排列的為雙球菌.
如肺炎雙球菌(Diplococcuspneumoniae)第10頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三鏈球菌分裂是沿一個(gè)平面進(jìn)行,分裂后細(xì)胞排列成鏈狀.如乳鏈球菌(Streptococcuslactis)第11頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三四聯(lián)球菌分裂是沿兩個(gè)相垂直的平面進(jìn)行,分裂,分裂后每四個(gè)細(xì)胞在一起呈田字形.
如四聯(lián)微球菌(Micrococcustetragenus)第12頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三八疊球菌按三個(gè)互相垂直的平面進(jìn)行分裂后,每八個(gè)球菌在一起成立方體形.
如藤黃八疊球菌(Sarcinaureae)第13頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三葡萄球菌分裂面不規(guī)則,多個(gè)球菌聚在一起,像一串串葡萄。如金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)第14頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三桿菌(Bacillus)桿菌的形態(tài):短桿狀、長(zhǎng)桿狀、棒桿狀、梭狀桿狀、月亮狀、竹節(jié)狀等;桿菌是細(xì)菌中種類最多的類型第15頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三大腸桿菌E.coli.
第16頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三肺結(jié)核分支桿菌第17頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三沙門氏桿菌第18頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三炭疽熱桿菌第19頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三螺旋菌(Spirilla)弧菌(vibrio)螺菌(spirillum)螺旋體(spirochaeta)第20頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三Unusuallyshapedbacteria第21頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三細(xì)菌的大小測(cè)量方法:測(cè)微尺長(zhǎng)度單位:微米(um)表示方法:球菌:直徑(微米)
桿菌:寬X長(zhǎng)(微米)
螺菌:寬X長(zhǎng)(微米)第22頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三最大細(xì)菌——Thiomargarita
namibiensis(納米比亞嗜硫珠菌)0.32-1.00mm第23頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三最小細(xì)菌——nanobacteria(納米細(xì)菌)50nm(或0.05um)第24頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三細(xì)菌染色法微生物染色方法一般分為:單染色法、復(fù)染色法。單染色法:用一種染料使微生物染色,但不能鑒別微生物。復(fù)染色法:是用兩種或兩種以上染料,有協(xié)助鑒別微生物的作用。故亦稱鑒別染色法。常用的復(fù)染色法有:革蘭氏染色法;抗酸性染色法;特殊染色法(鑒別細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu):如芽胞、鞭毛、莢膜、細(xì)胞核等)。第25頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三(二)構(gòu)造第26頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三1、細(xì)菌細(xì)胞的一般構(gòu)造——細(xì)胞壁(cellwall)基本成份-肽聚糖革蘭陽性菌特有成份-磷壁酸革蘭陰性菌特有成份-外膜第27頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三(1)G+細(xì)菌的細(xì)胞壁肽聚糖占90%磷壁酸占10%第28頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三G+細(xì)菌肽聚糖(peptidoglycan)肽聚糖又稱粘肽,是真細(xì)菌細(xì)胞壁特有的成分。由雙糖單位、四肽側(cè)鏈、肽橋(或肽鍵)組成。第29頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三磷壁酸(teichoicacid)是G+菌細(xì)胞壁的特有成分,分壁磷壁酸和膜磷壁酸。磷壁酸是G+菌重要的表面抗原;膜磷壁酸可以粘附宿主細(xì)胞,與細(xì)菌的致病性有關(guān)。
第30頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三(2)G-細(xì)菌的細(xì)胞壁肽聚糖(peptidoglycan)占5-20%外膜(outermembrane):脂多糖、磷脂、外膜蛋白。第31頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三G-細(xì)菌肽聚糖(peptidoglycan)由雙糖單位、四肽側(cè)鏈、肽鍵組成。大腸桿菌E.coli第32頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三與G+細(xì)菌肽聚糖的區(qū)別
1、四肽尾的第三位氨基酸被m-DAP代替;2、無特殊肽橋,肽尾間通過肽鍵直接相連;3、交聯(lián)結(jié)構(gòu)較為疏松。第33頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三第34頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三青霉素及溶菌酶的作用部位第35頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三36外膜脂多糖、磷脂、外膜蛋白。第36頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三脂多糖(lipopolysaccharideLPS)位于磷脂外側(cè),是G-菌的內(nèi)毒素,由內(nèi)向外依次由類脂A、核心多糖和O-特異側(cè)鏈組成。
類脂A:內(nèi)毒素的毒性成分;核心多糖:構(gòu)成G-菌的屬特異性抗原;O-特異側(cè)鏈:構(gòu)成G-菌的菌體抗原,也稱為O抗原.第37頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三38磷脂與細(xì)胞膜化學(xué)組成類似,與物質(zhì)交換有關(guān)。
第38頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三外膜蛋白脂蛋白:孔蛋白:第39頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三G-
細(xì)菌與G+細(xì)菌一系列生物學(xué)特性的比較
第40頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)比較細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)革藍(lán)氏陽性菌革藍(lán)氏陰性菌厚度厚,15—50nm薄,10—15nm肽聚糖含量多,占胞壁干重30-95%少,占胞壁干重5-20%左右脂類含量一般無(<2%)多,約20%磷壁酸有無外膜無有脂蛋白無有脂多糖無有
第41頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三42古生菌(Archaea)的細(xì)胞壁(略)包括產(chǎn)甲烷菌以及大多數(shù)嗜極菌如極端嗜鹽菌、極端嗜熱菌等古生菌的細(xì)胞壁中不含肽聚糖,由假肽聚糖、糖蛋白、蛋白質(zhì)組成假肽聚糖:產(chǎn)甲烷桿菌第42頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三43細(xì)胞壁——革蘭氏染色結(jié)晶紫初染碘液媒染乙醇脫色番紅復(fù)染第43頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三抗酸性染色法檢查抗酸細(xì)菌(如結(jié)核桿菌、麻風(fēng)桿菌、分支桿菌等)的一種特殊染色法。常用的是先以濃石炭酸復(fù)紅加溫初染,隨即以鹽酸酒精或硫酸水脫色,最后用美藍(lán)液復(fù)染。如屬于抗酸細(xì)菌,呈紅色,因菌體有抗御酸類脫色的特性,故能保持初染的紅色。如屬于一般細(xì)菌,則呈藍(lán)色,因菌體無抗酸能力,初染的紅色被酸類所脫去,故被復(fù)染成藍(lán)色。第44頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三抗酸性染色原理分支桿菌的細(xì)胞壁有特殊的脂類物質(zhì)——分枝菌酸,分支菌酸厚且呈蠟質(zhì),可以抵御酸性酒精的脫色作用。第45頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三缺壁細(xì)菌
實(shí)驗(yàn)室中形成自然界長(zhǎng)期進(jìn)化中形成:支原體自發(fā)缺壁突變:L型細(xì)菌(L-formofbacteria)人工方法去壁徹底除盡:原生質(zhì)體(protoplast)部分去除:球狀體(sphaeroplast)缺壁細(xì)菌
(cellwalldeficientbacteria)第46頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三47細(xì)胞壁的功能維持細(xì)菌的固有外形,保護(hù)細(xì)胞免受滲透壓等外力的損傷;為細(xì)菌的生長(zhǎng)、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需;阻攔大分子有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞;與細(xì)菌的抗原性和對(duì)噬菌體的敏感性密切相關(guān)。第47頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三細(xì)菌細(xì)胞的一般構(gòu)造——細(xì)胞膜(cellmembrane)與真核細(xì)胞膜的不同點(diǎn):不含膽固醇、形成間體。間體(mesosome,或中體):細(xì)菌細(xì)胞膜內(nèi)陷形成的中隔,可增加細(xì)胞膜的表面積,參與細(xì)菌的呼吸、生物合成和細(xì)菌分裂。第48頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三49細(xì)胞膜的功能1、物質(zhì)交換:選擇性通透作用,攝取營(yíng)養(yǎng),排出代謝產(chǎn)物。2、生物合成:細(xì)菌無細(xì)胞器,合成酶位于細(xì)胞膜。粘肽、磷壁酸、磷脂、脂多糖、莢膜、鞭毛等多種菌體成分在細(xì)胞膜上合成。3、呼吸作用:各種呼吸酶,包括細(xì)胞色素、脫氫酶等均在細(xì)胞膜上,相當(dāng)于真核細(xì)胞的線粒體,是細(xì)菌能量代謝的場(chǎng)所。4、協(xié)助鞭毛運(yùn)動(dòng)。第49頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三50細(xì)菌細(xì)胞的一般構(gòu)造——細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物細(xì)胞質(zhì)化學(xué)組成:主要成分是水、蛋白質(zhì)、核酸、脂類,少量糖類和無機(jī)鹽。內(nèi)含物如大量核糖體、胞漿顆粒以及質(zhì)粒。第50頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三51核糖體(ribosome)是分散在細(xì)胞質(zhì)中的顆粒狀結(jié)構(gòu),由核糖體核酸(占60%)和蛋白質(zhì)(占40%)組成。細(xì)菌的核糖體沉降系數(shù)為:70s,由50s大亞基和30s小亞基構(gòu)成。功能:是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的機(jī)構(gòu)。第51頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三胞漿粒狀第52頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三聚-β-羥基丁酸(poly-β-hydroxybutirate,PHB):聚β-羥丁酸顆粒是許多細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)常含有的碳源類儲(chǔ)藏物.PHB不溶于水,易被脂溶性染料(如蘇丹黑)著色。功能:貯存碳源、能源和降低滲透壓。許多好氧菌和光合厭氧菌都含有聚β-羥丁酸顆粒。第53頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三異染顆粒多聚偏磷酸鹽的聚合物功能:貯存磷元素和能量,降低滲透壓。
第54頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三55羧酶體又稱羧化體,是存在于一些自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物。與CO2的固定有關(guān)。第55頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三細(xì)菌細(xì)胞的一般構(gòu)造——核區(qū)(nuclearregion)由裸露的雙股DNA盤繞組成,沒有組蛋白包繞,也沒有核膜包裹,因此叫核質(zhì),或稱為擬核。第56頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì),由雙股環(huán)狀DNA構(gòu)成。重要的常見質(zhì)粒有F質(zhì)粒、R質(zhì)粒等。第57頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造
——糖被(glycocalyx)主要成分:多糖,少數(shù)為多肽(或復(fù)合型)。莢膜微莢膜黏液層菌膠團(tuán)第58頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三莢膜(capsule或macrocapsule)功能:抗吞噬抗不良環(huán)境粘附作用等。第59頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造
—鞭毛鞭毛是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器(長(zhǎng)15-20um,直徑0.01-0.02um),主要成分為蛋白質(zhì),構(gòu)成細(xì)菌的H抗原。著生方式:第60頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三第61頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三62鞭毛的構(gòu)造——(以E.coli為例)
鞭毛的結(jié)構(gòu):
鞭毛絲鞭毛鞭毛鉤基體第62頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三第63頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三64鞭毛的觀察電鏡特殊鞭毛染色,在光學(xué)顯微鏡下觀察半固體穿刺培養(yǎng)懸滴法觀察從固體培養(yǎng)基上的菌落形態(tài)判斷菌落形狀大,薄且不規(guī)則,邊緣極不平整,可能有鞭毛。菌落十分圓滑,邊緣平整且相對(duì)較厚,可能沒有鞭毛。第64頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三“栓菌”試驗(yàn)——“旋轉(zhuǎn)論”的證明第65頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造
——菌毛(fimbria)和性毛(pilus)普通菌毛是細(xì)菌的黏附結(jié)構(gòu)。性菌毛是細(xì)菌傳遞遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。第66頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三67第67頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造
——芽孢和其他休眠構(gòu)造芽孢(endospore,spore)結(jié)構(gòu):特點(diǎn):芽孢耐熱機(jī)制:滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說;DPA-Ca第68頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三第69頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三70能形成芽孢的細(xì)菌種類在桿菌中能形成芽孢的種類較多,在球菌和螺旋菌中只有少數(shù)菌種可形成芽孢。產(chǎn)生芽孢的幾個(gè)屬:(Bacillus)芽孢桿菌屬(Clostridium)梭狀芽孢桿菌屬(Sporosarcina)芽孢八疊球菌屬第70頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三71細(xì)菌細(xì)胞的特殊構(gòu)造
——伴胞晶體(parasporalcrystal)伴孢晶體蛋白(Parasporalcrystalprotein)又稱d
-內(nèi)毒素,是蘇云金桿菌(Bacillusthuringiensis)在形成芽孢時(shí),形成的一類對(duì)昆蟲具有毒殺作用的小分子蛋白質(zhì)或多肽。晶體蛋白的形狀:主要有菱形、方形、長(zhǎng)方形、橢圓形、不規(guī)則形等。伴孢晶體蛋白在堿性條件下能溶解成原毒素,而原毒素在蛋白酶的作用下可水解成具有殺蟲活性的小分子多肽,是蘇云金桿菌殺蟲的主要活性成分。第71頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三(三)細(xì)菌的繁殖1、裂殖(fission)2、芽殖(budding)第72頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三裂殖(fission)第73頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三芽殖(budding)第74頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三75二、細(xì)菌的群體形態(tài)(一)、在固體培養(yǎng)基上(內(nèi))的群體形態(tài)(二)、在半固體培養(yǎng)基上(內(nèi))的群體形態(tài)(三)、在液體培養(yǎng)基上(內(nèi))的群體形態(tài)第75頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三在固體培養(yǎng)基上(內(nèi))的群體形態(tài)菌落概念:菌落特征是細(xì)菌分類的依據(jù)之一第76頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三菌落和菌苔第77頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三在半固體培養(yǎng)基上(內(nèi))的群體形態(tài)第78頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三在液體培養(yǎng)基上(內(nèi))的群體形態(tài)第79頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三第二節(jié)放線菌(actinomyces)是一類主要呈絲狀生長(zhǎng)和以孢子繁殖的陸生性很強(qiáng)的原核生物(G+)。分布:作用:第80頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三一、放線菌的形態(tài)構(gòu)造
(典型放線菌——鏈霉菌Streptomyces
的形態(tài)構(gòu)造)基內(nèi)菌絲、氣生菌絲、孢子絲。第81頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三82放線菌的代表屬鏈霉菌屬(Streptomyces)
共約1000多種。具有發(fā)育良好的菌絲體,菌絲體有基內(nèi)菌絲、氣生菌絲、和孢子絲之分;孢子絲和孢子的形態(tài)因種而異??股刂饕煞啪€菌產(chǎn)生,而其中90%由鏈霉菌產(chǎn)生。第82頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三第三節(jié)藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria)含有葉綠素a、無鞭毛、進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用的G-大型原核生物。
費(fèi)氏藍(lán)細(xì)菌(Fischerella)魚腥藍(lán)細(xì)菌(Anabaena);
粘桿藍(lán)細(xì)菌(Gloeotheca)皮果藍(lán)細(xì)菌(Dermacarpa)顫藍(lán)細(xì)菌(Oscillatoria)
第83頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三84用途已知藍(lán)細(xì)菌有20多種具固氮作用,故在農(nóng)業(yè)上,尤其是熱帶,已成為保持土壤氮素營(yíng)養(yǎng)水平的主要因素。在水稻田中培養(yǎng)藍(lán)細(xì)菌作為生物氮肥,可以提高土壤的肥力。臨床上它能用于治療肝硬化、貧血、白內(nèi)障、青光眼、胰腺炎等疾病,對(duì)糖尿病、肝炎也有一定療效。作為食品和營(yíng)養(yǎng)品。第84頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三85藍(lán)藻細(xì)胞的基本特征:1)
中心質(zhì):是遺傳物質(zhì)DNA所在的部位,相當(dāng)于細(xì)菌的核區(qū),稱為中心質(zhì)或中央體。藍(lán)藻細(xì)胞模式圖2)光合作用片層是位于細(xì)胞質(zhì)部分的同心環(huán)樣的膜片層結(jié)構(gòu),上面規(guī)則地排列著直徑約35nm的小體,稱藻膽蛋白體。第85頁(yè),講稿共93頁(yè),2023年5月2日,星期三86●藻膽蛋白的作用是將光能傳遞給葉綠素a。●藍(lán)藻不含葉綠素b,所以光合效率比高等植物低。●藍(lán)藻的光合作
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