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植物转基因技术的前景与思考

主办单位: 中国科学院老科协

举办时间:2017-04-09       【字号: 访问量:

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简介
主持人致辞
主旨报告
邀请报告
交流与讨论
结论与建议
主要专家简介:
  1. 李承森(主持人):中科院植物所研究员,中科院老科协植物所分会理事长。
  2. 马庆虎(主旨报告):中科院植物所发育与资源重点实验室研究员,中国科学院大学教授,《Plant Physiology and Biochemistry》编委,《植物学通报》责任编委,主要研究方向为木质素及逆境代谢的分子调控,植物激素与生长发育的调控及基因工程。
  3.                     林忠平(邀请报告):北京大学教授,北京大学生命科学学院生物技术系农业分子生物学实验室负责人。主要研究领域为植物分子生物学,以基因工程为主要工作方向。目前主要研究植物抗逆性、植物生物反应器以及转基因产品生物安全性。
  4. 王国英:中国农业科学院农业生物技术国家重点实验室教授,基因工程
  5. 白克智:中科院植物所研究员,植物生理
  6. 杨汝荣:中科院地理科学与资源研究所副研究员,草地生态学
  7. 魏  伟:中科院植物所研究员,分子生态学
  8. 卢思聪:中科院植物所研究员
  9. 曹爱民:中科院植物所党委副书记
  10. 陈铁梅:中科院植物所副研究员
  11. 陈佐忠:中科院植物所研究员,草原生态系统
  12. 樊锦华:中科院老科协办公室副主任
  13. 范增兴:中科院植物所前处长
  14. 费砚良:中科院植物所研究员
  15. 关秀清:中科院植物所副研究员,中科院老科协植物所分会副理事长
  16. 何远光:中科院老科协执行理事长,秘书长
  17. 侯淑琴:中科院植物所高级工程师,中科院老科协植物所分会副秘书长
  18. 靳晓白:中科院植物所研究员
  19. 李云峰:中科院植物所人事处副处长,离退休办公室负责人
  20. 刘  骧:中科院植物所副研究员
  21. 孟小雄:中科院植物所副研究员
  22. 杨美容:中科院植物所研究员
  23. 张宏耀:中科院植物所高级工程师
  24. 张运海:中科院植物所所务秘书
  25. 周  霞:中科院植物所离退休办公室主管
  26. 朱生伟:中科院植物所研究员,植物生理
  27. 朱为庆:中科院植物所研究员
展开

【简介】

 

“植物转基因”目前已经成为社会的热点话题,但对于“植物转基因”到底是什么?许多人还是不甚知晓。本次学术沙龙讨论“植物转基因”目前的技术状况和发展前景,希望能够正确认识这一技术,并对它的发展前景达成一些共识,可以作为科普宣传的基础并提供领导部门参考。

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【主持人致辞】

 

李承森:欢迎各位参加我分会举办的这次学术沙龙。沙龙的主题是“植物转基因技术的前景与思考”。目前“植物转基因”已经成为社会的热点话题,支持者与反对者争论激烈,但许多人对这一技术到底是怎么回事并不甚了解。我们邀请到中科院植物所马庆虎研究员做“转基因植物历史,现状与思考”为题的主旨报告,并邀请北京大学生命科学学院林忠平教授做“生物种群之间的信息交流”的专题报告。报告后,请大家畅所欲言,对植物转基因问题进行讨论。

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【主旨报告】

 

马庆虎:转基因植物历史,现状与思考

一、基因的发现和基因工程的历史

1.基因的发现与功能阐明:

19世纪60年代,遗传学家孟德尔根据豌豆杂交实验,提出了生物性状由遗传因子控制。

图1 孟德尔豌豆杂交实验流程

20世纪初期,遗传学家摩尔根采用果蝇遗传实验证明遗传因子存在于染色体上,并呈线性排列。

1909年, 遗传学家约翰逊在《精密遗传学原理》一书中,正式提出了“基因Gene”的概念。

1944年,艾弗里通过肺炎双球菌转化实验,证明DNA是遗传物质,并可以转移。

1953年,沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型,并提出了“中心法则”,即遗传信息的流动遵循:DNA→RNA→蛋白质。

1958年,梅塞尔松和斯塔尔揭示了DNA的半保留复制原理。

1963年,遗传密码的破译。

上述一系列成果证明,从微生物到人类,生命形态虽然千差万别,但是它们都遵循相同的遗传规律,共用一套遗传密码,这为基因分离、合成和利用提供了理论依据,也奠定了基因工程诞生的理论基础。

2.基因工程的历史:

1967年,开发了质粒作为基因转移载体。

1970年,工具酶的发现,主要包括限制性内切酶和DNA连接酶。

1973年,第一个体外重组DNA分子,非洲爪蟾核糖体蛋白质基因重组转入大肠杆菌,从而实现了DNA在物种之间的基因交流,基因工程正式诞生。

3.转基因植物的历史:

1983年,发明农杆菌转化法获得世界上第一例转基因烟草。

1994年,保鲜转基因番茄实现了商业化推广。

图2 耐存储转基因番茄(1994)

二、转基因植物的特点

精准的基因调控:精确选择基因,多余标记基因的删除,正在开展的Crisp技术,实现了对基因位点的精确编辑,转基因技术已经成为精准和工程化的生物技术。可以认为,转基因植物是加强版的孟德尔杂交。

三、转基因植物的商业化现状

最早商品化的转基因植物是耐储藏番茄,但是由于其商业性不大,没有获得大面积推广。第一代获得大面积推广的为抗虫棉花和抗除草剂大豆。目前正在以及将要推广的主要是各种抗性作物(抗病虫害、抗旱,抗盐碱等)。下一步将会在此基础上在作物高产和品质方面有较大的拓展。

转基因植物商业化从1995年至2015年的20年间,全世界累计种植达到20亿公顷(相当于中国国土面积的2倍),其中转基因大豆 10亿公顷,转基因玉米 6亿公顷,转基因棉花 3亿公顷,转基因油菜 1亿公顷。

据统计,2015年全世界转基因作物的状况是:

大豆: 9210万公顷 ,主要为抗除草剂/抗虫复合性状;

玉米(抗虫):5360万公顷,主要为 抗虫性状;

棉花(抗虫):2400万公顷,主要为 抗虫性状;

油菜( 抗除草剂):850万公顷,主要为 抗除草剂性状。

2015年的转基因作物,有19个国家种植面积超过5万公顷,全世界共计有28个国家种植面积总计约1.8亿公顷,其中87% 分布在美洲,11% 分布在亚洲,2% 分布在非洲,欧洲种植面积<1%。

国家

耕地面积    (万公顷)

转基因作物  (万公顷)

转基因作物与耕地面积之比

美国

16500

7090

43.0%

巴西

5860

4420

75.4%

阿根廷

2745

2450

89.3%

加拿大

4156

1100

26.5%

印度

14518

1160

8.0%

中国

13859

370

2.7%

全世界

172989

17970

10.4%

表1 主要国家转基因作物种植情况

转基因作物种植的经济效益和环境效益是明显的。据统计,20年来,全世界转基因作物产值累计增加约1500亿美元,减少杀虫剂使用5.8 亿公斤,节约土地1.5 亿公顷,少排放二氧化碳1869.4 亿吨。

我国转基因植物的研发受到了国家的高度重视,部署了863计划,转基因专项等国家层面的科研攻关计划。由于中国科学家的勤奋与努力,我国转基因植物的研发水平整体处于世界的前列。上世纪90年代以来,我们曾开发了耐储藏番茄,转基因抗虫棉,转基因抗虫玉米/植酸酶玉米,抗虫水稻等品种。

四、转基因植物为何成为争议的焦点?

(1)基因漂移到其他野生植物中

争论焦点是:一是基因漂移到野生杂草,能否长出难以除灭的超级杂草;二是对昆虫特别是有益昆虫生态的影响;三是抗性基因会不会诱导抗性菌,产生超级抗性菌。

对此解决的途径是:进行严格的种植隔离;建立害虫的避难所;采用无抗性标记技术。

(2)转基因植物的食品安全

会不会引起食物过敏,主要是一些蛋白质可能引起特定人群的过敏。也有一些广泛流传的误解,如有毒蛋白,主要是抗虫的Bt蛋白,误解为能毒死虫子,也会对人和其他高等动物有毒。实际上Bt蛋白的毒性是选择性的,对于包括人类在内的哺乳类动物没有任何毒性。

对此解决的对策是:严格制定和实施转基因作物的毒性安全检测制度。

(3)转基因植物影响生物的自然进化过程

一些进化学家认为转基因会改变生物的自然进化进程,甚至影响生物多样性。实际上由于转基因植物改变的基因数量很少,对于每个物种包含数万个基因来讲,对其进化的影响应该是微乎其微,特别是绝大多数的转基因植物都是针对栽培作物开展的,对野生植物的影响会更小。

还有一种阴谋论的观点,认为是发达国家对发展中国家的生物战争。实际上作物由于传播速度慢,栽培面积大和各国之间的商业交往,它不具有成为生物武器的可能性,世界近代历史上的生物战基本都是利用细菌和病毒等快速传播利和高致病性生物开展的。

五、中国的国家政策

国家明确转基因植物的种植推广由农业部主管;

成立了管理机构:

转基因生物安全管理部际联席会议;

国家农业转基因生物安全委员会。

中央2016年1号文件提出,加强农业转基因技术研发和监管,在确保安全的基础上慎重推广。

我国主管部门目前的政策是:积极、稳妥的推进转基因发展这项工作,按照“非食用→间接食用→食用”的顺序审慎推进。

六、个人建议(仅供讨论)

(1)科学界讨论,形成共识,并做好对大众的科普宣传;

(2)放松商品化推广限制;

(3)严格标示,明确知情权和选择权;

(4)由市场和消费者决定产品的命运。

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【邀请报告】

 

林忠平:生物种群之间的信息交流

社会已经进入后基因组的时代。在这个时代里对生命现象的探测和理解,必然要从基因的水平上去做深入的研究。从生命起源之初到生物多样性的形成,生命的繁衍和演化的进程中就存在着种群之间的信息交流。承载各种生命信息的基本单位学者们称之为基因。多基因功能的配合才形成各种复杂的生物行为。不同种群之间的基因相互交流也是难免的。因为这个世界上没有孤立存在的生命。以植物为例来说。植物有根际微生物、有叶面菌类,更为重要的是植物皮层之内的内生菌。开花,雌雄交配,结果才能繁育后代。在这个过程中有生物的突变现象,促进了物种适应多样化环境的能力。种群之间的基因交流是正常的生命现象。

人类社会进入精准科学的时代。我们对基因结构和功能多态性也逐渐深入。人类要利用自然的资源。也要开发自然的生物资源。包括基因资源的开发和利用。从农耕时代起人类已经将许多野生植物驯化成栽培品种。我们知道二者的基因是有同源性的,也是有差别的。因此基因改造和种群之间的基因交流是科学进步过程中理性的行为。基因的信息是由ATCG四种碱基的不同排序构成的。排序的多态性的形成,也是物种多样性的内因。

为了更为科学地理解自然,就要对不同类群生物的基因结构和行为有所理解,通过试验获得更有价值的基因资源。更要理解许多珍稀物种的基因内含。基因资源不是可以滥用的,所以生物安全性的研究,包括转基因产品的市场化都是在生物安全性的研究的基础上进行的,有严格控制的。

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【交流与讨论】

 

李承森:欧洲的转基因力量非常强,为什么用的很少?

马庆虎:美洲的转基因量很大、亚洲的量也很大、非洲的量也大、欧洲的控制在百分之一。最初的欧洲人不希望做转基因,当时美洲有几家公司在做,欧洲当时没有在做,公司没有介入。实际上转基因是公司在做,实验室(规模小)。欧洲想要推广,美国公司就进入了。欧美自由贸易。后期也介入些。欧洲有些实验室做转基因,比如转基因番茄,法国做的甜瓜等。法国也有一家实验室做的多,没有公司,商业利益少。从政府层面进行限制。另外,从经济角度来说,欧洲不是一个农场品出口大国。美国是农产品大国。所以开发对欧洲影响不大。

王国英:补充一点。法国的转基因没有推广,是因为上届总统萨科齐反对。发布行政命令:禁止在法国种植转基因植物。

白克智:我特别同意马庆虎的后面四点建议。我们国家应该换个思路,农业部的想法有点问题,国外种植了很多,路子不是从非食用,然后再到食用这么走的。做的大豆玉米是主要的。我们国家转基因棉花做的很成功,然后限制了其他主要作物的开发。我们国家转基因占用的面积太小,投入少,重视研究,对推广不重视。朱镕基当总理的时候,大豆油要标记出来转基因。一年进口8000万大豆,20%是油,80%是蛋白或其他成分。或者饲料或者豆腐都吃了,我们吃的鸡蛋、猪肉等都有转基因大豆,都没标志。只有油标记。用国内的大豆榨油,是非转基因。越来越往错误的路上指引。建议国家改变思路,放宽应用,没有必要这么小心。

李承森:转基因植物,制成食品后,到底是否安全?是需要非常慎重的。

白克智:至于是否安全,举个例子,铬污染的大米,大家都吃了。还有文革期间,浙江的汞大米,当时粮食供应紧张,污染的大米和非污染大米掺在一起吃,也没有怎么样。跟检测有关系。安全是相对的。无限的忧虑,什么事情也做不了了。

杨汝荣:从国家层面,应该很明确标记出来科学研究结果。已经完全肯定了转基因对人类是没有什么害处的。科学是把这个东西宣传出去,不让电视台、广播来占领市场,现在一般的老百姓不知道转基因是好是坏。首先印象转基因是坏的。不能这样。转基因食物,是经过多少程序,才能到达供人类食用的阶段。现在转基因经过多少代的研究,开始用小白鼠、兔子、狗、最后用人去做实验,证明了对人体无害。国家应该做正面的宣传。发挥科学的作用。

实事求是的讲,我吃的油都是转基因的,因为便宜。

李承森:这就是一个商业问题,如果放开了转基因植物的种植,它的成本低,利润要高。如果不加限制,会种越来越多。那么在固定的耕地面积里,非转基因的作物就少,从商业角度看,是否在将来转基因植物会排挤掉所有的非转基因植物,是否有这种可能?

马庆虎:有这个可能。问题跟转基因无关系。杂交也有这个问题,现代农业杂交品种好,推广就多,农家传统品种会越来越少。种子要保留生物多样性。有些原始品种也要保留基因库,保留维持进化的。如果完全保留原始的东西,人就会饿死。

建议国家层面可以划分区域,自然保护区域,种植需要保护的品种。有的地方种植什么东西,有些区域可以种植转基因。

李承森:说是老百姓有选择权,如果都是转基因植物,老百姓就无选择权了。

魏伟:我赞成马老师的想法。一定要标识,有的人喜欢转基因,有的人不喜欢转基因。一定分开种植。不要让转基因作物把非转基因作物市场排挤掉。白老师说的农业部的政策,先是非食用,后食用,关系到老百姓切身利益,吃的关系。没考虑到生态方面。发展非食用到食用,无论那种种植,都要有生态学考虑。做科研是一个方面,做科普也很重要,中科院最重要的科普是要将科学知识传播给大众。科学性是一个方面,全面性也是另外一个方面。比如,食用安全很重要,也需要考虑生态学影响。比如说,转基因和杂交是一样的东西,可以这么说,作为科学家来说要严谨些。转基因能跨越物种界限,水平转移,基因转移,这种情况存在,但概率非常小,需要1万年到几百万年的进化,而在实验室1个月,最多5年,能搞到一个转基因植株,是回交的概念。

杨汝荣:我问两个问题:转基因时,被插入的基因能否确定?基因插入的位点能否确定?

去年10月份农业部发布文件,取消了11家单位的转基因工作。引起很大的社会反响,百姓认为此举证明转基因的食物不好,不能吃转基因食物了。实际是转基因大田实验需要农业部审批,但百姓不清楚。搞专业的人不会做科普。科学跟科普是两回事,科普是把科学科普化后讲的科学,科普不是纯粹的科学。在科普团里面,外行讲科普比内行讲的好,是因为外行胆子大,能用最简单的语言说清楚,让百姓清楚。而专家总是想要多讲、细讲、深讲。说明我们的宣传还是不够的。也不会宣传。反对转基因的声浪要高于赞同转基因的声浪。

王国英:关于转基因的宣传,专家说话别人不一定能听进去。负面的东西更容易传播开。科学家科普工作做的不好。希望植物所的科学协会能带头,做好宣传。目前大众更多的接受的是转基因的反面宣传,认为转基因是个问题。农业部想规范转基因的田间实验,需要申报、备案、批准后才能做转基因,有些单位没有申报,被取消的转基因工作是因为没有被批准的,对转基因单位是个警示,但对大众影响是以为不好的。反转基因的声音非常大。

回答一下前面的两个问题:将什么基因转进去,我们是可以知道的非常清楚的;转进去,也能拿出来。从那里结束,从那里开始,是可以知道的。

插到基因组的位置,现在不能定位,插入的位置是随机的。但插入后的位置,经过检测,是可以知道的。

转基因的安全问题,以科学为依据的,通过实验证明的,现在实验的方法是很成熟的。转基因的产品,都通过食品安全检测的,因此是安全的。

欧洲人对转基因食品的接受,相对不像美国人那么好。美国人走在前面,欧洲人稍后。欧洲人不积极有很多因素,因为欧洲的农业是过程农业,压力不大,因此动力不大;欧洲的宗教相对保守,跟美国比,天主教势力很强,认为上帝创造世界,杂交不是上帝容许的;还有部分人是利益的问题。安全评价,利益和风险比值是多少。如果利益非常大,有点风险也是值得的。欧洲人评价利益和比值,转基因产品的利益是美国大公司,生产转基因的是美国大农场主。欧洲人无任何利益。欧洲人要承担风险Potential risk,是一个潜在风险,科学家也不是很积极的;人们对食品安全担心问题。美国政府做事果断些。欧洲相对拖拉些。欧洲推广转基因的阻力相对大些。

转基因标识,美国人是反对标识的,他们认为转基因产品跟非转基因产品一样安全,无需标识。更多的国家是有标识制度的,比如欧洲、日本。我们国家的标识是最纯的。当时是想阻挡转基因食品进口,只是定性的标识。

公众的选择权问题,公众应该有选择权。看权利给谁,是普通消费者还是特殊消费者。对中国来说,既然认为转基因是安全的,建议最好是非转基因进行标识。不能要求国家大农业对少数人服务,应该是对普通大众阶层服务。

林忠平:自然界存在着基因的水平转移,是自然界规律的利用。生物安全性评价,基本原则,是实质等同性原则,最先是美国人提出来的。现在搞科研的人,脱离生产实际。只看发表文章的影响引子。做的工作,现象在自然界都不存在。属于引导科研方向性错误。教育也是这样的问题。公众舆论也存在问题,有些舆论都是不科学的。

朱为庆:转基因玉米的种子专利权在谁手里?国外还是我们自己手里?

关于安全问题,小白鼠实验,做了几代实验,老鼠寿命短,很快就死了。将转基因玉米喂了小白鼠,后小白鼠的状况公布出来。吃的东西不应该用小白鼠做实验。应该用其他动物,兔子、狗、最后到人。

王国英:转基因的专利权,像BT全世界有几千个专利。专利都是得到授权的专利。我们用的基因或者是国外已经过了保护期,或者用中国自己专利权的基因。

小白鼠实验,是在做。是食品安全要求做的。是用不同材料,不同单位重复做的。有些结果是公开发表的。关于用人做临床实验,往往医学做临床实验。美国人在做实践,20多年了。从96年开始吃转基因食品到现在,没有发现问题。我们国家吃转基因大豆油也有10多年了。

白克智:关于“食品安全实际是个伪命题”,整个国家用伪名题,阻碍技术的发展,阻碍经济的发展。我们要重点建议国家要考虑。希望农大的老师提出建议。

魏伟:美国人吃转基因食品的多,种的是转基因,没有说明美国的转基因玉米、油菜实际是工业用原料,进入食品的比较少。我们要吃,吃的是整个玉米,剂量不同。科普应该说全。

李承森:陕西有老乡种植了转基因玉米,种了10多年,老鼠没有了。食品安全问题,涉及到人的生命问题。

卢思聪:国家进入药检后,小白鼠要做20代,王老师说的是人的多少代。小白鼠起码是20代,然后是兔子,国家有严格的规定。就是说把基础研究作为科普公布出去,让大众知道和了解。

王国英:我们跟美国人吃的玉米是一样的。做饲料和酒精是一部分,食品也是不少的。炸鸡、面包等。

应该是搞毒理的人更清楚,转基因玉米种植后,老鼠没有了,同时发生的事情不代表有关联。

李承森:今天沙龙就到这里。沙龙就是发表不同意见,不存在正方反方,哪个占优势的问题。本次沙龙提出了很好的建议。包括科学家怎样做科普,科普没有做到位。林老师的“自然界的基因转移,基因交流”,马老师的“转基因的历史”等。报告非常精彩。老百姓对转基因有疑虑,不能不让有。应该摆事实,讲道理,把实验材料和结果发布出来。出现的原因可能是科学家的疏忽,也可能是做了没有讲出来。特别感谢林老师、马老师和农大的王老师及各位专家,感谢各位老同志的支持。

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【总结与建议】

 

1、科学院应该加强对转基因的科普与正确宣传

转基因是精准的基因调控。从上世纪80年代开始的转基因植物研究,从准确选择基因到实现多余标记基因的删除和目前开展的Crisp技术,实现对基因位点的精确编辑,转基因植物已经成为精准和工程化的生物技术。其商业化第一代获得大面积推广的为抗虫棉花和抗除草剂大豆。目前正在以及将要推广的主要是各种抗性作物。下一步将会在此基础上在作物高产和品质方面有较大的拓展。到2015年,转基因作物商业化20年,全球累计推广转基因植物种植20亿公顷。展现出较好的前景但是也存在较大的争议。面对这些争议,中国科学院应该进一步加强转基因科学普及与宣传工作。从国家层面,明确、大声、广泛宣传转基因植物科学研究基础研究与科学技术成果。因为到现在为止,从基础原理与实验结果已经完全肯定了转基因对人类是没有什么害处的。转基因食品与普通食品一样,对人类是安全的。科学要把这个东西宣传出去。而我国现在,一些不科学“反转基因”声音很强,他们一时间占领电视台、网络、广播市场,造成现在一般的老百姓不知道转基因是好是坏。在社会上人们第一印象转基因是坏的,是要反对的。我们不能这样,这种影响对科技发展、对人们科学意识形成、对社会科技知识普及都是不利的。实际上,转基因食物,是经过多少程序,才能到达供人类食用的阶段。现在转基因经过多少代的研究,开始用小白鼠、兔子、狗、最后用人去做实验,证明了对人体无害。国家应该做正面的宣传。发挥科学的作用。科学院在转基因研究方面有深厚的基础、强大的队伍、雄厚的实力、许多成功的研究工作,完全可以在这方面发挥很好的作用,做出很好的贡献。

2、农业部应进一步加强转基因工作

(1)农业部是我国转基因工作的主管部门。其转基因工作的力度与正确的政策对我国转基因产业的未来发展具有决定性意义。应该说我国生物技术研发的水平和业绩已跻身国际前列,但转基因作物种植面积和种类都在世界比例很小。当今生物技术的进步日新月异,长此陷于国内无谓的争论中,最终将导致现在生物新技术领域的努力前功尽弃,使中国这方面的科技和产业落后。

(2)建议转基因主管部门农业部改变思路,放宽应用,没有必要这么小心。全面重新评估有关农作物转基因和食品安全的现行法规和政策。建议农业部认真检讨以往各项方针政策,采取完全新的管理措施和法规。

(3)转基因产业的发展和宣传工作要理直气壮,更加大胆,不为某些舆论所左右。我们应该换个思路,一些想法有点问题,如过去强调发展路子从非食用,然后再到食用。世界上做的大豆玉米是主要的。我们国家转基因棉花做的很成功,限制了其他主要作物的开发。我们国家转基因占用的面积太小,投入少,重视研究,对推广不重视。越来越往错误的路上指引。建议国家改变思路,放宽应用,没有必要这么小心。

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