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Bakterien
Bacillus subtilis
Taxonomische Klassifikation
super reich: prokaryota oder Monera
Domain
Eubakterien
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Das Bakterien (Bakterien oder Eubakterien) bilden a Domain von einzellig, manchmal in Kolonien Leben Mikroorganismen. Ein Bakterium hat keine Kern und ist daher a prokaryot: das Erbgut ist lose im Zytoplasma. Es DNA besteht normalerweise aus einem einzigen ringförmigen Chromosom, oft begleitet von einem oder mehreren Plasmide, die auch genetische Informationen enthalten. Bakterien können Plasmide untereinander austauschen (Konjugation), so dass sie rekombinieren. Auf diese Weise neu Bakterienstämme stammen.

Bakterien können sich schnell vermehren um binäre Division. Bakterien sind in der Regel so klein, dass sie nur unter a Mikroskop Sichtbar zu sein.

außer es taxonomischDomain der Bakterien (die "echten" Bakterien), waren früher die Archaeen als "(Ur-)Bakterien" bezeichnet. Die Archaeen bilden jedoch eine eigenständige taxonomische Domäne von Organismen. Bakterien und Archaeen haben neben ihrer Einzelligkeit gemeinsam, dass ihre Zellen eine Kern vermissen; zusammen bilden sie die paraphyletische Gruppe das zusammen ProfiKaryoten werden genannt. Alle (ein- und mehrzelligen) Organismen, deren Zellen einen Zellkern enthalten, bilden zusammen die dritte Domäne der Eukaryoten (EUKaryoten).

Blau-grüne Alge (Blaualgen, Cyanobakterien) gehören zur Domäne der kernhaltigen Bakterien und nicht zur informellen Gruppe der EukaryotenAlgen. Blaualgen sind jedoch genau wie Algen in der Lage Photosynthese.

Bakterien werden in der Mikrobiologie, das medizinische Mikrobiologie und der medizinische Bakteriologie.

Allgemeines

Bakterien sind fast überall zu finden. Die meisten Bakterien sind ungefähr 1-5µm (0,001-0,005 mm) lang. Die Größe kann jedoch je nach Art stark variieren. Die parasitären Bakterien Rickettsien 0,1 m (0,0001 mm) messen kann, während das "schwefelfressende" Riesenbakterium Thiomargarita namibiensis kann Abmessungen bis zu 750 Mikrometer (0,75 mm) erreichen. Bakterien sind die kleinsten Organismen, die noch leben können Lichtmikroskop beobachtbar sein.

Die meisten Bakterien sind nicht schädlich, aber unverzichtbar für das Leben auf der Erde und unverzichtbar für die Gesundheit von Pflanzen, Tieren und Menschen. Pflanzensamen haben bereits ihre eigenen so genannten schützenden 'Mikrobiom', artspezifische Bakterien, die mit der einzelnen Pflanze (in Zahl) 'mitwachsen' und vor anderen schädlichen Bakterien, Viren und Pilzen schützen. Das Mikrobiom im Innereien von Menschen und Tieren, wo Bakterien und Pilze mögen Symbionten mit ihnen Gastgeber das leben ist das sogenannte Darmflora. Die Darmflora hilft bei der Verdauung, fördert die Peristaltik und bildet Vitamin K. Die Darmflora stoppt auch schädliche Bakterien und ist somit Teil der Verteidigung. Zur Abwehr gehören auch natürlich vorhandene Bakterien auf der Haut.

Einige Pflanzenarten leben, um Nährstoffe zur Verfügung stellen, in Symbiose mit bestimmten (Boden-)Bakterien, zum Beispiel den Hülsenfrüchte-Familie zu welchem ​​Zweck die Hülsenfrüchte gehören. Die sogenannte 'Bodenfauna' besteht zum größten Teil aus (symbiotischen oder nicht) Bakterien und mikroskopischen Bakterien Pilze.

Sauerkraut und Joghurt verdanken ihre Existenz Fermentation von jeweils Weißkohl und Milch durch Milchsäurebakterien. In der Industrie werden Bakterien verwendet, um organische Abfälle zu entfernen zu zerlegen und zu Medikamente zu machen.

Bauen

Struktur eines Bakteriums

Das Innere eines Bakteriums besteht aus Zytoplasma einschließlich DNA. Das Zytoplasma ist umgeben von a Zellmembran. Bei den meisten Bakterienarten gibt es a Zellenwand auf der Grundlage von Peptidoglycan. Viele Bakterien können noch eine Kapsel, eine Schleimschicht oder eine Zellhülle um die Zellwand haben. Bakterien können ferner Vorsprünge an der Außenseite in Form von Geißeln und/oder pilic.

Variation

Bakterien können auf verschiedene Weise praktisch voneinander unterschieden werden. Bakterien werden nach drei Merkmalsgruppen kategorisiert:

• die Form und Position von Bakterien im Verhältnis zueinander;
• die Beschaffenheit der Zellwand;
• Nahrung und die aerobe/anaerobe Unterscheidung (benötigt Sauerstoff oder nicht).

Bilden

A. stabförmig, B. kugelförmig, C. kugelförmig in Clustern, D. kugelförmig in Paaren, E. spiralförmig, F. comma

Bakterielle Formen

Das bilden der Bakterien wird zur systematischen Einordnung herangezogen, ohne gleichzeitig auf Verwandtschaftsbeziehungen hinzuweisen. Viele Bakterien lassen sich bereits anhand von Form und Lage voneinander unterscheiden. So unterscheidet man Koch, die kugelförmig sind, Stäbchen, die eine große Variation in Länge, Querschnitt und Form aufweisen können und spiralförmige Mikroorganismen, die a Korkenzieherstruktur oder Komma-Form. Auch das Verhältnis der Zellen zueinander kann unterschiedlich sein, denn nach der Teilung Tochterzellen (die neu gebildeten Bakterien) bleiben oft auf charakteristische Weise zusammen.

Zu unterscheiden sind:

• Koch (kugelförmige Bakterien), runde Form, auch lose liegend. Beispiele Streptokokken, Sarcina.
  • Streptokokken, in Ketten oder zu zweit liegen
  • Staphylokokken, in Gruppen liegen (Weintraube, von Gr. σταφυλή staphule, ein paar Trauben)
• Bazillen (stabförmig), zum Beispiel Nitratbakterien, Pestbakterien.
• Schwingungen (Komma Bazillen), gebogene Stäbe in Form eines Teils einer Spirale. Beispiel Vibrio cholerae.
• spiralförmig (Spiralbakterien), spiralförmig gewickelte Stäbe.
• Strahlenpilze (Aktinobakterien), Pilzformen bestehend aus stäbchenförmigen unbeweglichen Zellen. Meist mit radialen Ästen aus sehr dünnen langen Drähten.

Zellenwand

Die Zellwand von Bakterien besteht aus Peptidoglycan (Murein). Durch ein Gramm Fleck sichtbar gemacht werden, ob diese Schicht dick oder dünn ist. Die Zellwand umschließt die Zellmembran der Bakterienzelle.

• Bakterien mit einer dicken Wand aus Peptidoglycan sind die grampositiven Bakterien. Gram-positive Bakterien haben normalerweise keine zusätzliche Membran an der Außenseite der Schale, aber einige Arten haben eine zusätzliche Schale. Mykobakterien sind grampositiv, haben aber ein außen hydrophob wachsartige Schicht. Deshalb lassen sie sich nur mit einer speziellen Färbetechnik gut einfärben, wie z Ziehl-Neelsen-Färbung.
  Bakterien des Stammes Deinococcus-Thermus sind grampositiv, haben aber eine zusätzliche Membran an der Außenseite.
• Bakterien mit einer dünnen Wand aus Peptidoglykan. Dies sind die gramnegativen Bakterien, die normalerweise eine zusätzliche Membran an der Außenseite der Schale haben. Die äußere Membran macht diese Bakterien oft pathogen.
• Bakterien ohne Zellwand. Es gibt Bakterien, die von Natur aus keine Zellwand haben, wie die Mitglieder der Klasse Mollicutes, zu denen auch die Mykoplasmen's gehören. Dies sind parasitäre Bakterien, die in den Zellen ihrer Zellen leben Gastgeber Leben. Daneben gibt es zellwandlose Bakterien, die sich aus Bakterien mit einer Zellwand unter dem Einfluss von Antibiotika oder einer anderen Chemikalie entwickelt haben. Das werden L-Formen erwähnt.

Essen

Halomonas titanicae ist ein chemoautotroph Bakterien, die sich von der Rost der versunkenen Titanic.^[2]

Unter den Bakterien finden sich heterotrophe und autotrophe Bakterien:

• Heterotrophe Bakterien müssen organisch sein Nährstoffe zum Leben nehmen. Innerhalb der Gruppe der heterotrophen Bakterien kann unterschieden werden zwischen Parasiten und Saprophyten.
  • Heterotrophe Bakterien, die, um diese zu schädigen Organismen, ihre Nährstoffe von Lebewesen beziehen Krankheitserreger (Erreger), oder Parasiten erwähnt.
  • Raubbakterien, die andere Bakterien fressen. Einige dringen in die Bakterien ein und vermehren sich dort. Andere saugen die Bakterien aus.^[3]
  • Bakterien, die ihre Nährstoffe aus totem Material beziehen, nennt man in der Biologie Saprophyten (Sapros = faul). Diese Bakterien sind die Ursache für die Verrottung von Lebensmittel.
• Autotrophe Bakterien können sich selbst bilden their organische Substanzen zu produzieren. Sie können nach ihrer Energiequelle klassifiziert werden:
  • photoautotroph Bakterien durchbringen Photosynthese ihre Energie aus Sonnenlicht. Die Autotrophe Cyanobakterien oder blau-grüne Alge besitzen die PigmentPhycocyanin mit denen sie Photosynthese betreiben. Blaualgen kommen als Einzelzellen vor oder in Kolonien von filamentösen Zellverbänden, in denen die einzelnen Bakterien z.B. durch eine Hülle zusammengehalten werden Eisenbakterien.
  • Chemoautotrophe Bakterien bekommen ihre Energie aus Materialien in ihrer Umgebung.

Umweltfaktoren

Citrobacter freundi

Bakterien gedeihen je nach folgenden Umweltfaktoren besser oder schlechter:

• Sauerstoffgehalt: Aerobe Bakterien brauchen eine sauerstoffreiche Umgebung, sonst hören sie auf zu wachsen und Teilen; Anaerobe Bakterien brauchen eine sauerstoffarme Umgebung.
• Luftfeuchtigkeit: Die Verfügbarkeit von Wasser ist für Bakterien essentiell, mit weniger Wasser können sie sich weniger schnell vermehren.
• Temperatur: unter 0° Celsius bilden sich Bakterien vormen Endosporen; zwischen 30°C und 40°C teilen sie sich am schnellsten, bei Erwärmung über 70°C sterben sie ab.
• Säure: Die meisten Bakterien gedeihen optimal in einem neutralen pH, aber es gibt Ausnahmen, zum Beispiel die Milchsäurebakterien.
• Nährstoffe: Bakterien sind auf allen möglichen Substraten zu finden. Die meisten Bakterien sind heterotroph, einige Bakterien sind jedoch autark (autotroph) durch Photosynthese.
• Ultraviolett Strahlung: Bakterien sterben unmittelbar nach der Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung.

Bakterien können unterschiedliche Anforderungen an die Umgebung um dort zu wachsen. Wenn die Umgebung dies nicht erfüllt, werden sich bestimmte Bakterien nicht ansiedeln oder wachsen. Umgekehrt günstig Umweltfaktoren Wachstum und Vermehrung wieder anregen. Laut der Boss Becking- Für Bakterien gilt die Hypothese: "Alles ist überall, aber die Umwelt wählt aus".

Temperatur

Zur Empfindlichkeit gegenüber Temperatur Es werden drei Gruppen von Bakterien unterschieden:

• psychrophile Bakterien mit einem Temperaturbereich von 5° bis 30° Celsius. Zu dieser Gruppe gehören Bakterien, die bei der Lagerung von Lebensmitteln im Kühlschrank Probleme bereiten. Sie können bei diesen relativ niedrigen Temperaturen noch wachsen.
• mesophil Bakterien wachsen optimal zwischen 15° und 50° Celsius. Die meisten Bakterien gehören zu dieser Gruppe und die meisten auch für den Menschen pathogen Bakterien, die eine optimale Temperatur von 35 bis 40 Grad Celsius haben.
• thermophil Bakterien, deren optimale Temperatur zwischen 50 und 60° Celsius liegt. In heißen Quellen werden Bakterien gefunden, die bei Temperaturen bis zu 90 °C wachsen können.

Säure

Wie groß ist die Empfindlichkeit gegenüber Säure der Umwelt können Bakterien klassifiziert werden als

• sauer ist ein Mikroorganismus, der aus Nahrungsquellen gewonnen wird Säuren bilden kann, die die pH nimmt dann ab.
• acidophil ist ein Mikroorganismus, der bei niedrigem pH-Wert noch gut wachsen kann.
• alkaliphil ist ein Mikroorganismus, der bei einem hohen pH-Wert (9-11) gut wachsen kann.

Die meisten Bakterien wachsen mit pH von 7 und verträgt im Allgemeinen einen pH-Bereich von 5 bis 8.

Gelöste Stoffe

Das osmotischer Wert wird durch die Konzentration des gelösten Stoffes in der Umgebung bestimmt.

Sauerstoff

Nach ihrer Empfindlichkeit gegenüber Sauerstoffspannung Bakterien werden in vier Gruppen eingeteilt:

• Aerobic - kann nur in Gegenwart von Sauerstoff gedeihen
• optional anaerob - kann mit oder ohne Sauerstoff leben
• mikroaerophil - brauchen Sauerstoff, aber in kleinen Mengen
• anaerob - kann ohne Sauerstoff leben

Aussehen

Bakterien kommen an vielen Orten vor, aber 90% leben tief unter der Erde, hauptsächlich unter dem Meer.^[4] Es ist auch bekannt, dass einige Bakterien, die normalerweise auf Pflanzen leben, vorübergehend in einer extremen Umgebung überleben können, wie z Gewitterwolken.^[5]

Reproduktion

Bakterien vermehren sich durch binäre Division. Das Bakterium teilt sich so in zwei Zellen, dass der Zellinhalt jeder neuen Zelle oder Zelle Tochterzelle ist das gleiche wie die Mutterzelle. Es gibt Bakterienarten, die sich unter günstigen Bedingungen alle 20 Minuten teilen können.

Überleben

Verschiedene Bakterienarten haben unterschiedliche Strategien, um unter widrigen Bedingungen zu überleben. Einige Bakterienarten Endosporen: eine interne (innerhalb der Zellenwand Kapsel um einen Teil des Zellinhalts, wodurch sie auch nach Jahrzehnten des Einfrierens oder Kochens für eine Stunde überleben können. Unter günstigeren Bedingungen kann die Endospor dann ein neues Bakterium. Viele pathogen Bakterien können dies nicht. Bei anderen Spezies kapselt sich das gesamte Bakterium in a . ein Zyste. Auf diese Weise kann das Bakterium eine kritische Zeit überbrücken, da es sich vorübergehend in einem Ruhezustand befindet, mit einer Abschaltung Stoffwechsel.

Bakterien, die tief im leben Erdkruste Das Leben hat ein begrenztes Nahrungsangebot. Es sind Bakterien bekannt, die Sediment lebe das schon 66 Millionen Jahre liegt begraben. Die zur Verfügung stehende Nahrungsmenge ist so gering und damit der Stoffwechsel der Bakterien so langsam, dass die Bakterien nur alle tausend Jahre wachsen. Teilen. Damit sind sie die langsamsten Organismen der Erde.

Es gibt Bakterien im tropischen Teil der Pazifik Das verbrauchen Sauerstoff, aber es wird erwartet, dass die meisten diese Bakterien von Sulfat- oder Eisenleben.^[4]

Bedeutung von Bakterien

In der Natur

• Saprophyten spielen eine wichtige Rolle bei der Umwandlung von totem organischem Material in einfache Verbindungen.
• Bakterien spielen eine wichtige Rolle bei der Stickstoffkreislauf.

Im Körper

• Die Darmflora enthält einige Bakterienpopulationen, die bei der Verdauung eine Rolle spielen.
• Manche Bakterien erschweren pathogenen Bakterien das Überleben und die Vermehrung.
• Das VeillonellaBakterium wirkt sich positiv auf die Ausdauer aus.^[6]

Krankheitserreger bei Mensch und Tier

Viele Arten von Bakterien sind immer und überall vorhanden. Viele Arten sind nie problematisch, einige sind nützlich, andere können bei schwerer Entkräftung oder anderen besonderen Umständen zu Symptomen führen (pathogen), andere tun dies regelmäßig. Im Zellstoffwechsel von Bakterien schädlich Giftstoffe entstehen, was zu Krankheiten wie Cholera, schwarzer Tod, Tetanus. Es gibt viele Bakterien, die beim Menschen normalerweise nicht vorkommen und bei Kontakt zu Symptomen führen. Bakterien können sich auch unbemerkt über Keimträger die selbst keine Probleme haben, die Bakterien aber über Schemel, Urin, Blut und Speichel.

Gegen bakteriell verursachte Krankheiten sind in der Regel Antibiotika benutzt. Das medizinische Mikrobiologie ist der Wissenschaft Umgang mit pathogenen Bakterien.

Beispiele für pathogene Bakterien und durch Bakterien verursachte Krankheiten sind:

• blau-grüne Alge
• Clostridium botulinum und Botulismus
• Legionella pneumophila und Legionellose (Veteranenkrankheit)

Tabelle einiger medizinisch wichtiger Bakterien

Bekämpfung von krankheitserregenden Bakterien

Im Essen

Weil Bakterien Lebensmittel machen verrotten, bei welchem Giftstoffe freigegeben, werden sie mit unterschiedlichen bekämpft Konservierungstechniken.

• Sterilisation: Abtöten von Mikroorganismen durch Erhitzen mit Feuer oder Dampf oder durch Verwendung von ultraviolettem Licht (Bakterien sterben sofort nach der Einwirkung von UV-Strahlung) oder chemischen Mitteln.
• Einfrieren: Bakterien vermehren sich unter weniger optimalen Umgebungsbedingungen weniger schnell. Durch Einfrieren bei -18 °C können Lebensmittel monatelang haltbar bleiben, da sich die Bakterien weniger schnell vermehren, als in einem Trace-Bedingung gehen.
• Bestrahlen: gamma Strahlen oder röntgen angewendet werden, wenn andere, einfache Konservierungsmethoden nicht geeignet sind.
• Confit: Zucker hinzufügen.
• salzen: Salz hinzufügen.
• Hinzufügen von Konservierungsstoffe oder Konservierungsstoffe: Stoffe, die die Haltbarkeit von Lebensmitteln erhöhen, indem sie sie vor Mikroorganismen.

Im menschlichen Körper

Natürliche Kontrolle

Die erste Verteidigungslinie besteht darin, eine bakterielle Infektion zu vermeiden Infektion durch das Beobachten eines Gutes Hygiene. Jeder läuft Gefahr, sich irgendwann eine bakterielle Infektion zuzuziehen.^[Quelle?]

Die zweite Verteidigungslinie ist die allgemeiner Widerstand: Haut und Schleimhäute bilden eine Barriere gegen Mikroorganismen, Salzsäure im Magen tötet Mikroorganismen ab und Fresszellen Fremdpartikel aufnehmen und dann abtöten durch Phagozytose.

Wenn die zweite Linie die Infektion nicht kontrolliert, spezifischer Widerstand durch die Körper bereitgestellt (dritte Zeile). Spezifischer Widerstand bedeutet, dass B-Lymphozyten (Zellen des Immunsystems) Antikörper gegen die spezifische Art von Bakterien als Reaktion auf die Infektion. Diese Antikörper binden an die unbekannten Bakterien oder Teile davon, neutralisieren sie und erschweren ihre Beweglichkeit, woraufhin das Immunsystem sie abschalten kann. Die gebildeten Antikörper verbleiben im Körper. Der Infizierte ist dann immun gegen die jeweilige Bakterienart, jedoch nicht unbedingt lebenslang.

Künstliche Kontrolle

Bakterien können kontrolliert werden mit Antibiotika, die "vierte Verteidigungslinie". Wenn das Immunsystem die Bakterien nicht in den Griff bekommt, können verabreichte Antibiotika die Bakterien abtöten oder zumindest ein weiteres Bakterienwachstum verhindern. Bakterienarten können jedoch gegen Antibiotika resistent werden.

Schließlich bei schwer geschwächten Patienten Serumtherapie, "fünfte Verteidigungslinie", werden eingesetzt, um (notwendige) Zeit zu gewinnen; Dies bietet jedoch keine Immunität gegen die Bakterien.

Bakterielle Infektionen können auch präventiv behandelt werden, auch mit Impfungen: ein stark geschwächtes Bakterium wird in den Körper injiziert, das eine Reaktion des Immunsystems auslöst, was zu einer Immunität gegen die entsprechende Bakterienart führt; jedoch ist die Immunität nicht immer lebenslang.

Aus Sicht der Vorbeugung einer bakteriellen Infektion kann eine Abschürfung mit Seife und kaltem fließendem Wasser gereinigt werden^[7], und dann mit einem Pflaster bedeckt.

Eine besondere Form der künstlichen Kontrolle ist die Phagentherapie: Bakteriophagen sein Viren die Bakterien gezielt deaktivieren können. Die Phagentherapie ist besser als die Antibiotikatherapie, da Bakterien gegen sie resistent werden können; aber nicht gegen Viren. Bakteriophagen deaktivieren nur bestimmte pathogene (krankheitserregende) Bakterien, Antibiotika alle Bakterien. Der einzige Nachteil der Phagentherapie sind die Kosten, für jede Bakterienart muss eine eigene Phagentherapie entwickelt und getestet werden.

Pflanzenkrankheiten

Bakterien können auch Pflanzenkrankheiten Ursache. Eine Kontrolle ist eigentlich nicht möglich, weil Antibiotika nicht zur Verfügung stehen. Die Krankheiten sind ziemlich ansteckend. Hygienisch zu arbeiten ist der Weg, um eine Ausbreitung zu verhindern. Beispiele sind:

• Feuerbrand (durch Erwinia amylovora) besonders in Birne und Weißdorn
• Wasserzeichen-Krankheit (durch Brenneria salicis, SynonymErwinia salicis) bei Weidenarten
• Fettfleckenkrankheit (durch Pseudomonas syringae Untersp. Savastanoiano) mit Bohnen
• bakterieller Krebs (durch Pseudomonas syringae) mit Pflaume, Pfirsich und Kirsche
• Gelbsucht (durch Xanthomonas hyacinthium) bei Hyazinthe

Taxonomie

Bakterien unterscheiden sich nach Form (Morphologie), Diät (Stoffwechsel) und im modernen Taxonomie vor allem auf die Zusammensetzung ihrer DNA.^[8] Im Zuge der taxonomischWissenschaftsgeschichte Die Bakterien werden auf unterschiedliche Weise klassifiziert. Die Klassifikationen sind jedoch weitgehend ähnlich.

Die Bakterien werden klassifiziert nach Stamm, Klasse, Unterklasse, Auftrag, Unterordnung, Familie, Tribus (Gattungsgruppe), Sex und nett. In dem Bakteriologischer Code steige in den Rängen auf Unterfamilie und Unterstamm für, aber diese werden nicht verwendet.

Die Arten werden weiter unterteilt in Unterart. Unterarten werden z. B. durch einen Zusatz zum zweiteiligen Artnamen gekennzeichnet Campylobacter pylori Untersp. mustelae. Dadurch entsteht ein ternärer Name.

Der Begriff (Bakterielle Belastung bezieht sich auf eine reine "Kultur", in einem mikrobiologischLabor, aus genetisch identischen Bakterien einer Bakterienart. Eine "Kultur" identischer Bakterien wird erhalten durch pure Kultur.

Bei einem Stamm wird beispielsweise dem Artnamen der ursprünglichen Art ein Name oder eine Buchstaben-Zahlen-Kombination hinzugefügt Lactobacillus casei Shirota oder Bifidobacterium longum BB536.

Nomenklatur

Das Benennung ist international reguliert im Internationaler Code der Nomenklatur von Bakterien(Bakteriologischer Code).^[9] Alle anerkannten Arten, die dieser Nomenklatur entsprechen, werden in der veröffentlicht International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (IJSEM) und enthalten in der Genehmigte Listen von Bakteriennamen (Skerman et al., 1980).^[10]

Die Namen der Ränge werden erstellt, indem dem Namen der Gattung ein Suffix hinzugefügt wird^[11]:

Siehe auch

• Bakteriämie

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