Assessment of Phytoplankton Viability Along the Salinity Gradient in Seomjin River Estuary, Korea

본 연구는 섬진강 하구역에서 2017년 2월 대조기 만조와 간조, 3월 소조기 간조 동안 염분 구배에 따른 식물플랑크톤 생리활성도를 평가하였다. 또한 2월 대조기 조사에서 나타난 특이적인 pH 변화특성을 파악하기 위해 추가적인 재현실험을 병행하였다. 현장조사 결과에 의하면, 만조와 간조에 수층 혼합에 의한 수직적인 염분의 차이는 미미하였지만, 담수역으로 향할수록 염분이 낮아져 수평적인 염분구배가 뚜렷하였다. 염분과 영양염(질산염+아질산염: R=0.997, p<0.001; 규산염: R=0.979, p<0.001)과의 강한 음의 상관관계를 보였고, 이는 담수 기원의 질소와 규소의 높은 농도의 영양염류가 해수와 혼합되는 과정에서 희석되고 있다는 것을 의미한다. 반면, 인산염농도는 염분이 15 psu를 기점으로 고염분의 유역에서는 상대적으로 높은 농도가 관찰되었고, 이는 수심이 얕은 광양만의 퇴적물이 조석에 의한 수층혼합으로 재부유되어 인산염 재용출로 인해 수층에 일정량 기여하였다는 것을 의미한다. 섬진강 하구역에서 동계 2월과 3월 우점한 식물플랑크톤은 Eucampia zodiacus로 나타났고, 그들은 전체군집의 70% 이상을 차지하였다. 특히, 3월 생물 활성도를 평가한 결과, 염분과 chlorophyll a(R=0.82)뿐만 아니라 active chlorophyll a(R=0.80)과 강한 양의 상관관계를 보였다(p<0.001). 특히 담수의 영향을 강하게 받는 상류 정점에서는 해수종 규조류가 염분충격으로 생리활성을 잃어 최대 75% 사멸율을 기록하였다. 2월 대조기 조사에서는 상대적으로 형광값이 높은 정점에서 pH가 높게 나타났고, 이는 높은 밀도로 우점한 규조류의 광합성 작용으로 CO2가 다량 흡수되어 pH 상승효과를 가져온 것으로 판단되었다. 또한 2월 현장식물플랑크톤 군집을 농축하여 저염분 환경에서 생물농도구배에 따른 pH 변화를 파악한 결과, 염분충격에 의해 사멸한 식물플랑크톤의 영향으로 광합성 활성도의 감소를 가져왔고, 우점 규조류의 사멸로 인해 박테리아가 현저하게 증식하였다. 그 결과 박테리아가 규조류를 생분해하는 과정에서 CO2가 발생하여 pH 의 감소를 유발하였다. 결과적으로 섬진강하구역에서는 염분 구배에 따른 생물의 광합성 활성도의 차이와 생물사멸이 뚜렷하게 관찰되었고, 이는 pH의 증감을 유발하는 중요한 인자로 파악되었다. We evaluated the viability of phytoplankton along the salinity gradient in the flood and ebb tides of spring tide of February and the ebb tide of neap tide of March 2017 in the Seomjin River Estuary. Additional laboratory experiments were also conducted to determine the reason of the pH changes along the salinity gradient using the field natural sample in February. In field, saltwater was well mixed at downstream vertically and the salinity gradient was horizontally appeared toward upstream of freshwater zone. There were strong negative correlations between salinity and nutrient (nitrate+nitrite R=0.99, p<0.001, and silicate R=0.98, p<0.001), implying that those two nutrients of freshwater origin were gradually diluted with mixing the saltwater. On the other hands, relatively high phosphate concentration was kept in the stations of saltwater over 15 psu, indicating that it was caused by resuspended sediments of Gwangyang Bay and downstream by tidal water mixing.Among phytoplankton community structure in winter, Eucampia zodiacus have occupied to be c.a. 70% in the most stations. Based on the field survey results for survivability of phytoplankton by phytoPAM instrument, there was positive correlations between salinity and chlorophyll a (R = 0.82, p <0.001) and, salinity and active chlorophyll a (R=0.80, p<0.001), implying that the dominant marine diatom species may have significantly damaged in low salinity conditions of upstream. Also, maximum mortality rate of phytoplankton caused by low salinity shock was appered to be 75% in the upstream station. In particular, the pH in spring tides of February had tended to increase with high phytoplankton accmulated stations, suggesting that it was related with absorption of CO2 by the photosynthesis of dominant diatom. In laboratory experiments, phytoplankton mass-mortality caused by low salinity shock was also occurred, which is confirmed with reducing the photosynthetic electron transport activity. Following the phytoplankton mass-mortality, bacteria abundance was significantly increased in 24 hours. As a result, the mass-proliferating bacteria can produce the CO2 in the process of biodegradation of diatoms, which can lead to pH decrease. Therefore, marine phytoplankton species was greatly damaged in freshwater mixing area, depending on along the salinity gradient that was considered to be an important role in elevating and reducing of pH in Seomjin River Estuary.22Nkc

Seasonal Variation of Primary Producer Phytoplankton Community in the Vicinity of the Oyster Farming Area between Tongyeong-Saryang Island

The purpose of this study was to investigate the seasonal distribution of phytoplankton as prey for oysters and to characterize the environmental factors controlling their abundance from June 2016 to May 2017, in the northeast coast between Tongyeong and Saryang Island, particularly for the oyster farming area. During the survey period, water temperature changed from 7.54°C in February to 29.5°C in August. The abnormal high temperature persisted during one month in August. Salinity was low due to summer rainfall and typhoon. The lowest level was 30.68 psu in September, and it peaked at 34.24 psu in May. The dissolved oxygen (DO) concentration ranged from 6.0-9.45 mg L-1, and the DO concentration in the surface layer was like that in the bottom layers. The seasonal trends of pH were also like those of DO. The pH ranged from 7.91 to 8.50. Nitrate with nitrite, phosphate, and silicate concentrations ranged from 0.14 μM to 7.66 μM, from 0.01 μM to 4.16 μM, and from 0.27 μM to 20.33 μM, respectively. The concentration of chlorophyll a (Chl. a) ranged from 0.37 μg L-1 to 2.44 μg L-1 in the surface layer. The annual average concentration was 1.26 μg L-1. The annual mean phytoplankton community comprised Bacillariophyta (69%), Dinophyta (17%), and Cryptophyta (10%), respectively. Dinoflagellate Prorocentrum donghaiense in June was the most dominant at 90%. In the summer, diatom Chaetoceros decipiens, Rhizosolenia setigera and Pseudo-nitzschia delicatissima were dominant. These species shifted to diatom Chaetoceros spp. and Crytophyta species in autumn. In the winter, high densities of Skeletonema spp. and Eucampia zodiacus were maintained. Therefore, the researchers thought that the annual mean Chl. a concentration was relatively lower to sustain oyster feeding, implying that the prey organism (i.e., phytoplankton) was greatly controlled by continuous filter feeding behavior of oyster in the vicinity area of the oyster culture farm. 남해안 통영-사량도 동북부의 굴 양식장 주변 해역에서 2016년 6월부터 2017년 5월까지 식물플랑크톤군집의 계절 변동 및 환경특성을 조사하였다. 본 연구는 굴의 먹이생물인 식물플랑크톤의 현존량이 계절적으로 어떻게 분포하고, 그 들의 현존량을 조절하는 환경인자 특성을 규명하고자 하였 다. 조사 기간 동안 수온은 2월 7.54°C에서 8월 29.5°C로 변 화하였고, 하계에 고수온현상이 지속되었다. 염분은 하계 집 중강우와 태풍의 영향으로 31 psu 전후로 낮게 관찰되었고, 최저치는 9월에 30.68 psu로, 최고치는 5월 34.24 psu로 관 찰되었다. pH는 표층에서 7.95~8.50로, 저층의 7.91~8.3보 다 조금 높게 관찰되었으며, 용존산소는 pH와 유사하게 표 층에서 6.0~9.45 mg L-1로 높게 나타났고, 저층에서는 하계 에 5.25 mg L-1의 전후로 낮게 관찰되었다. 질산염+아질산 염은 0.14 μM에서 7.66 μM로, 인산염은 0.01 μM에서 4.16 μM로, 규산염은 0.27 μM에서 20.33 μM로 각각 변화하였다. 표층 Chl. a 농도는 0.37 μg L-1에서 2.44 μg L-1로 변화하였 고, 연평균 1.26 μg L-1로 관찰되었다. 식물플랑크톤 군집은 연평균 규조류가 69%로 가장 높았고, 다음으로 와편모조류 가 17%, 은편모조류 10% 순으로 나타났다. 6월에는 와편모 조류 P. donghaiense가 90%로 극우점하였고, 7월은 규조류 Chaetoceros decipiens가 우점하였다. 하계에는 Rhizosolenia setigera와 Pseudo-nitzchia delicatissima가 높게 나타났고, 추계에는 Chaetoceros spp.와 함께 은편모그룹이 점차적 으로 증가하였다. 동계에는 Skeletonema spp.와 Eucampia zodiacus가 높은 밀도로 출현하였다. 결과적으로 굴 양식장 주변 해역에서 계절에 관계없이 Chl. a 농도가 2.5 μg L-1 이 하로 나타났고, 연평균이 1.26 μg L-1로 일정하게 낮게 나타 난 것은 지속적으로 여과섭식하는 굴의 성장특성 때문에 일 정의 식물플랑크톤 현존량이 제어되고 있다는 것을 시사할 수 있었다.33Nkciothe

2018년 하계 남해안의 고수온 환경에서 발생한 Cochlodinium polykrikoides 적조

본 연구에서는 C. polykrikoides의 적조발생에 관여하는 요인을 파악하기 위해, C. polykrikoides의 적조가 빈번하게 발생하는 하계 남해안에서 2018년 6월부터 8월까지 고흥-여수-통영에 걸친 지역의 수환경 요인과 식물플랑크톤 군집변화를 파악하였다. 조사기간의 표층 수온범위는 20-29.6℃로 나타났으며, 표층수온은 6월부터 점차 증가하기 시작하여 7월 23일과 8월 6일에 각각 약 10m, 20m 수심에 성층이 뚜렷하게 발달하였고, 이후 8월 20일에는 수층이 혼합되어 성층이 사라지는 현상이 관찰되었다. 일반적으로 8월초보다 8월말에 수온이 높게 나타나지만, 조사 시기 중 7월말부터 8월 중순까지 한국에 나타난 열돔(Thermal dome)현상으로 인해 8월 초에 최고 수온인 29.6℃가 나타나는 비 정상적인 환경조건이 관찰되었다. C. polykrikoides는 6월부터 관찰되었으며, 조사시기 중 7월 24일과 8월 6일에 각각 2.0 x 106 cells mL-1, 1.1 x 106 cells mL-1 의 농도로 C. polykrikoides 적조가 발생하였다. 이후 8월 20일은 적조가 관찰되지 않았으며, 적조 발생 당시 표층수온은 각각 28.9℃(7월 24일), 28.5℃(8월 6일)로비정상적으로 높게 관찰되었다. 2018년 7월 23일에 적조가 발생한 지점에서 분리배양된 C. polykrikoides으로 고수온 적응력 실험을 28, 28.5, 29, 29.5, 30 ℃ 온도구배를 두어 수행한 결과, 최고 수온인 30 ℃에서 사멸하지 않았고, 낮은 성장률이 관찰되었다. 결과적으로 하계에 관찰된 C. polykrikoides는 높은 수온에서 사멸하지 않고, 고수온 환경에 적응하여 부분적으로 적조를 유발한 것으로 파악되었다.사기간의 표층 수온범위는 20-29.6℃로 나타났으며, 표층수온은 6월부터 점차 증가하기 시작하여 7월 23일과 8월 6일에 각각 약 10m, 20m 수심에 성층이 뚜렷하게 발달하였고, 이후 8월 20일에는 수층이 혼합되어 성층이 사라지는 현상이 관찰되었다. 일반적으로 8월초보다 8월말에 수온이 높게 나타나지만, 조사 시기 중 7월말부터 8월 중순까지 한국에 나타난 열돔(Thermal dome)현상으로 인해 8월 초에 최고 수온인 29.6℃가 나타나는 비 정상적인 환경조건이 관찰되었다. C. polykrikoides는 6월부터 관찰되었으며, 조사시기 중 7월 24일과 8월 6일에 각각 2.0 x 106 cells mL-1, 1.1 x 106 cells mL-1 의 농도로 C. polykrikoides 적조가 발생하였다. 이후 8월 20일은 적조가 관찰되지 않았으며, 적조 발생 당시 표층수온은 각각 28.9℃(7월 24일), 28.5℃(8월 6일)로비정상적으로 높게 관찰되었다. 2018년 7월 23일에 적조가 발생한 지점에서 분리배양된 C. polykrikoides으로 고수온 적응력 실험을 28, 28.5, 29, 29.5, 30 ℃ 온도구배를 두어 수행한 결과, 최고 수온인 30 ℃에서 사멸하지 않았고, 낮은 성장률이 관찰되었다. 결과적으로 하계에 관찰된 C. polykrikoides는 높은 수온에서 사멸하지 않고, 고수온 환경에 적응하여 부분적으로 적조를 유발한 것으로 파악되었다.2

암 유전체 자료에서 합성생존 체세포 돌연변이 쌍의 검출과 분석

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 자연과학부 협동과정 생물정보학전공, 2015. 8. 김주한.Background: According to cancer genomics become prevalent, large cancer genome projects are launched and almost finished. From these project, a huge amount of genomic, transcriptomic, epigenomic data is released in public. This public data have provided quite some studies of somatic mutations in cancer cell, then many researchers have identified several cancer-related genes. However, some existing cancer genomics studies have a limitations. Many studies are restricted to single cancer type or single cancer driver gene. It can limit study’s scope to identify how cancer occur, develop and progress. To solve this problem, a concept of synthetic lethality is arisen. Synthetic lethality is a concept that a combination of mutations in two genes lead to cell death, while a mutation in an only one of these genes remains cell survival. We propose a concept synthetic survival based on the idea of synthetic lethality. Synthetic Survival (SS) is a concept that a combinations of mutations in two gene lead to patients survival, whereas a mutation in only one gene lead to patients bad prognosis. The goal of this dissertation is to identify synthetic survival and synthetic survival burden in multiple cancers. Method: We downloaded 9,184 patients’ clinical information and 6,936 patients’ somatic mutation data in 20 cancer types from The Cancer Genome Atlas. all of data is open-accessed data. To make core data set for further analysis, several criteria is applied to filter out data which is not able to analysis. All genes harboring at least one non-synonymous mutations are annotated to gene damaging score. Gene damaging score is a measure to quantify each gene’s deleteriousness. Gene damaging score is derived from both scores in Sorting Intolerant From Tolerant and classification of LoF mutations. By gene damaging score, patients are stratified to four groups. Survival analysis are conducted for all gene pairs’ group with cox proportional hazard model with penalized likelihood. From the cox model, candidates of potential synthetic survival pairs are decided. Result: The result from filtering raw data, we build the core data set for 4,844 patients including clinical information and somatic mutation profiles. For candidates of potential synthetic survival pairs, 436 gene pairs are identified in 5 cancer types. We also identified synthetic survival burden which means that the group which have more SS pairs and triplets have higher survival rate than the group which have less SS pairs Discussion: In this dissertation, Candidate SS pairs are identify by only performing survival analysis with cox proportional hazard model and also ensure that the number of SS pairs is related to patient’s prognosis. Genes consisting SS pairs are usually related to cell-cell interaction or migration so might be action to prevent metastasis, then shows good prognosis. This study might be approach to reduce cost for screening and to apply practical clinical uses.I. Introduction.....................................................................................1 1.1 Cancer genomics.......................................................................1 1.2 Existing studies in cancer genomics.....................................2 1.3 Synthetic lethality and Synthetic Survival (SS).................2 1.4 Research goal............................................................................3 1 .5 Related studies..........................................................................4 II. Methods & Materials....................................................................5 2.1 Data..............................................................................................5 2.2 Data Processing(Filtering)........................................................5 2.3 Gene Damaging Score...............................................................6 2.4 Cox proportional hazard model with penalized likelihood....7 2.5 Synthetic Surival burden.......................................................8 III. Result..............................................................................................9 3.1 TCGA core data set.................................................................9 3.2 Gene damaging score distribution..........................................9 3.3 Candidate Synthetic Survival pairs.....................................10 3.4 Synthetic Survival burden...................................................11 IV. Conclusion & Discussion............................................................11 V. References.....................................................................................13 국문초록...............................................................................................34Maste

Seasonal Distributional Characteristics of Phytoplankton Adjacent to the Oyster Farming Area of Hansan-Geoje Island

본 연구에서는 2016년 6월부터 12월까지 통영 한산도 및 거제 동부 굴 양식장 밀집해역의 환경요인의 변동에 따른 식물플랑크톤 군집변화의 계절특성을 파악하고자 하였다. 조사기간 동안 수온은 14∼28.8∘C 로, 염분은 29.4~34.2 psu의 범위로 변화하였다. 질산염+아질산염의 농도는 6~7월 동안 표층에서 3.0μM 전후로, 8월과 9월초까지 제한농도 이하로, 그 후 9월말부터 점차적으로 증가하는 양상을 보였다. 암모니아는 전반적으로 낮게 나타나 계절적 특성이 뚜렷하지 않았다. 인산염은 표층에서 0.01∼0.7μM 의 범위로 보였고, 질산염+아질산염과 유사한 계절적 변화를 보였다. 규산염 평균농도는 표층에서 10.7μM 과 저층에서 15.7μM 로, 전 계절에 있어 식물플랑크톤의 성장에 제한인자로 작용하지 않았다. 식물플랑크톤 군집조성은 규조류, 와편모조류, 은편모조류의 비율은 각각 61.2%, 22.5%, 13.6%로 관찰되었다. 6월말, 외측해역(T1정점)을 중심으로 와편모조류 Prorocentrum donghaiense가 우점하였고, 이후 7월 Cryptomonas spp.와 규조류 Chaetoceros spp.가 상대적으로 높게 점유하였다. 태풍 이후 성층이 붕괴된 9월말에서 10월까지 규조류 Pseudonitzschia spp.와 Chaetoceros spp.가 전 정점에서 우점하였으며, 12월에는 와편모조류 A. sanguinea가 최대 1.7×105cellsL−1 로 적조주의보 수준으로 높게 관찰되었다. 결과적으로 거제도 한산도주변해역에서는 계절적 성층의 형성과 소멸에 따른 식물플랑크톤 군집조성의 차이가 나타났고, 환경요인의 변화는 일차생산자인 식물플랑크톤 생물량(biomass) 변동에도 영향을 미칠 수 있으며, 이는 양식굴산업의 생산에도 직결될 것으로 판단된다.22Nkc

태풍이 와편모조류 Cochlodinium polykrikoides 적조의 소멸에 미치는 영향

본 연구에서는 태풍이 적조생물에 미치는 영향을 파악하기 위해, 2019년 적조가 발생한 남해안(통영, 남해도, 여수, 고흥)에서 총 3회에 걸쳐 태풍 타파(TAPAH) 통과 전과 후의 수환경요인과 C. polykrikoides 개체군의 거동을 조사하였다. C. polykrikoides적조는 9월 2일 고흥 해역에서 관찰되었고(최대 2,370 cells mL-1), 이틀 후에는 최대 4,130 cells mL-1의 고농도의 적조가 고흥 동쪽 해역뿐만 아니라 금오도 동쪽, 여수 남쪽 해역으로 확산되어 출현하는 양상을 보였다. 이후 9월 7일에는 초속 39 m s-1의강풍을 동반한 태풍 링링(LINGLING)이 서해안을 따라 북상하였지만, C. polykrikoides 적조는 사라지지 않고, 남풍의 영향으로 금오도 동쪽의 C. polykrikoides 개체군이 남해도 남단과 돌산도 동부해역에 집적되는 효과가 나타났다. 이후 남서풍의 영향으로C. polykrikoides 개체군은 동쪽으로 이동하여, 통영 서부 연안에 4,000 cells mL-1 이상의 높은 개체수가 관찰되었다. 이후 9월 21일까지 바람과 해류에 따라 일부는 거제 동쪽으로 확산되었고, 금오도 동부, 남해도, 통영 해역을 중심으로 patch 형태의 적조가 지속되었다. 9월 22일 태풍 타파는 남해안을 따라 북상하여 대한해협을 관통하였고, 태풍 타파 통과이후 9월 24일 현장조사 결과, 태풍 타파의 35m s-1에 달하는 강풍과 최대 10m에 달하는 대규모 파고 (최고 최대파고: 10.9m, 최고 유의파고: 7.8m, 해양기상부이 거문도, 통영, 거제도)의 영향으로 표층과 저층의 수괴가 활발히 혼합되었다. 표층과 저층의 평균 수온 차는 태풍 이전과 비교하여 2.3℃에서 0.6℃로 크게 줄었고, 퇴적물의 재부유로 1m 이하의 낮은 투명도가 나타나는 극적인 수환경요인의 변2

Population development strategy of two dinoflagellates Cochlodinium polykrikoides and Alexandrium affine during the summer in the coastal environments of the southern sea of Korea

Harmful algal blooms (HABs) of the dinoflagellates Cochlodinium and Alexandrium are known to have serious negative impacts on marine ecosystems and the aquaculture industry. We investigated the appearance and succession patterns of both HAB species in coastal environments of southern Korea and performed a bioassay using C. polykrikoides and A. affine cultures to evaluate their competitive relationship. From June to August in 2017, the surface water temperature increased from17.4°C to 26.8°C, the salinity decreased from 34.15 to 30.8, and strong stratification developed. The nutrient concentrations maintained low level in the surface layer and high in the bottom layers. First, C. polykrikoides dominated in July however, abundance of A. affine reached bloom levels in whole study areas in August. The growth experiments were carried out on each species at six water temperature (15, 20, 22.5, 25, 27.5 and 30°C) and six salinity (20, 24, 26, 28, 30 and 32) conditions. In growth experiments, both species did not grow well at 15°C, and the growth rate also increased with water temperature, showing the maximum growth rate at 25°C (C. polykrikoides: 0.31 d-1, A. affine: 0.43 d-1). However, C. polykrikoides did not grow at low salinity of 20 at 25°C and 27.5°C, and A. affine did not show any difference in growth rate by salinity (p < 0.001). At 30°C, cultured C. polykrikoides cells died within 2 days, while A. affine1

Populations density-dependent competition of dinoflagellate Cochlodinium polykrikoides and Alexandrium affine

We performed the bioassay using C. polykrikoides and A. affine cultures to evaluate their competitive relationship related with populations density-dependent values under different temperature condition. In growth experiments, dinoflagellate C. polykrikoides did not grow at 20 psu of 25 °C and 27°C, and it was dead within 2 days in all cultivation of 30°C. The maximum growth rate (μmax) of C.polykrikoides was 0.31 d-1at 25°C of 32 psu. A. affine showed negative growth rates at 15°C, but it grew well in all salinity at 20 °C to 30 °C. The maximum growth rate (μmax) of A. affine was 0.43 d-1 at 25°C of 30 psu. In co-cultivation, A. affine had a competitive advantage at all temperatures, which of 1: 1 ratio of initial cell density of both species. In co-cultivations of gradient initial cell density (1:3 1:10 and 1:100), the species had higher initial cell density showed a competitive advantage, except for 30°C. Although the initial concentration of A. affine was lower, it was dominated due to extinction of C. polykrikoides in 30°C. bioassay indicated that A. affine prevailed over C. polykrikoides in relatively lower salinity and higher temperature levels, which may have an important role in determining the succession of both HABs.e C. polykrikoides did not grow at 20 psu of 25 °C and 27°C, and it was dead within 2 days in all cultivation of 30°C. The maximum growth rate (μmax) of C.polykrikoides was 0.31 d-1at 25°C of 32 psu. A. affine showed negative growth rates at 15°C, but it grew well in all salinity at 20 °C to 30 °C. The maximum growth rate (μmax) of A. affine was 0.43 d-1 at 25°C of 30 psu. In co-cultivation, A. affine had a competitive advantage at all temperatures, which of 1: 1 ratio of initial cell density of both species. In co-cultivations of gradient initial cell density (1:3 1:10 and 1:100), the species had higher initial cell density showed a competitive advantage, except for 30°C. Although the initial concentration of A. affine was lower, it was dominated due to extinction of C. polykrikoides in 30°C. bioassay indicated that A. affine prevailed over C. polykrikoides in relatively lower salinity and higher temperature levels, which may have an important role in determining the succession of both HABs.2

Succession of a phytoplankton and mesozooplankton community with frequently occurring algal blooms in Korean coastal water

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우리나라 영향권 태풍에 의한 적조생물 집적과 소멸관계 규명

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