33胚胎工程的应用及前景luo1xin

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1、胚胎工程技术:胚胎工程技术:体外受精体外受精 胚胎移植胚胎移植 胚胎分割胚胎分割 胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养目前应用较多的是:目前应用较多的是:胚胎移植、胚胎分割、胚胎移植、胚胎分割、体外生产胚胎技术。体外生产胚胎技术。胚胎的来源:胚胎的来源:雌性动物的雌性动物的早期胚胎早期胚胎,或通过,或通过体体外受精外受精及及其他方式其他方式得到的胚胎。得到的胚胎。供体:供体:提供胚胎的个体。提供胚胎的个体。受体:受体:接受胚胎的个体。接受胚胎的个体。受体的条件:受体的条件:同种、生理状态相同。同种、生理状态相同。转基因、核移植等1.胚胎移植胚胎移植 胚胎移植又是胚胎工程其他技术胚胎移植又是胚胎工程其他

2、技术的最后一道的最后一道“工序工序”。优良供体超数排卵发情配种收集胚胎受体母牛正常繁殖或两三个月后做另一次移植同期发情发情胚胎移植妊娠有价值的后裔什么方法?促性腺激素优良公牛怎样做到?注射相关激素 同步发情同步发情:又称同期发情,又称同期发情,利用某些激素制剂人为地控制并利用某些激素制剂人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程,调整一群母畜发情周期的进程,使之在预定时间内使之在预定时间内集中发情集中发情。优良供体超数排卵发情配种收集胚胎受体母牛正常繁殖或两三个月后做另一次移植同期发情发情胚胎移植妊娠有价值的后裔优良公牛用具有什么特点的牛作为供体牛?遗传性能和生产性遗传性能和生产性能优秀的个体能优

3、秀的个体用具有什么特点的牛作为受体牛?健康并能正常繁殖健康并能正常繁殖的个体的个体2.2.胚胎移植的现状和意义胚胎移植的现状和意义1)1)保持供体优良特性保持供体优良特性(加速育种工作和品种改良加速育种工作和品种改良)2)2)节约成本节约成本费用费用(大量节省购买种畜的费用大量节省购买种畜的费用);3)3)大规模繁殖大规模繁殖(一胎多产一胎多产);4)4)保存品种资源和保存品种资源和保护保护濒危物种;濒危物种;5)5)充分发挥雌性个体的繁殖潜力充分发挥雌性个体的繁殖潜力,缩短供体本身的缩短供体本身的繁殖周期繁殖周期。1)1)供体和受体供体和受体相同相同的生理环境;的生理环境;如何保证?供、受体

4、生理状态要相同,为此必须做到A A、供、受体母畜的发情时间一致。哺乳动物发情排卵后,不管是否妊娠,在一段时间内,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。B B、移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似。移入胚胎一侧的受体子宫对应的卵巢必须有黄体存在。在胚胎移植过程中,受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态。为什么?这是这是胚胎移植成功与否的关键胚胎移植成功与否的关键。1)1)供体和受体供体和受体相同相同的生理环境;的生理环境;2)2)早期胚胎处于早期胚胎处于游离状态游离状态,为胚胎的为胚胎的收集提供了可能;收集提供了可能;什么部位?输卵管和子宫角输卵管和子宫角1)1)供体

5、和受体供体和受体相同相同的生理环境;的生理环境;2)2)早期胚胎处于早期胚胎处于游离状态游离状态,为胚胎的为胚胎的收集提供了可能;收集提供了可能;3)3)受体对移入子宫的胚胎基本上受体对移入子宫的胚胎基本上不不发生免疫排斥发生免疫排斥;4)4)胚胎与受体胚胎与受体建立正常的联系建立正常的联系,但遗但遗传物质没有改变。传物质没有改变。为什么?同物种动物之间进行胚胎移植易于成功。思考与讨论思考与讨论:P76:P76 1、在胚胎移植操作中,怎样才能使胚胎在移植前后所、在胚胎移植操作中,怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致?例如,供、受体的发情时间要处的生理环境保持一致?例如,供、受体的发情

6、时间要一致吗?供体胚胎移入受体子宫的位置,应与在供体内一致吗?供体胚胎移入受体子宫的位置,应与在供体内的位置相同后相似吗?的位置相同后相似吗?答案:应答案:应对供体和受体母畜进行同期发情处理对供体和受体母畜进行同期发情处理,使它们的生理条件达到同步后一致使它们的生理条件达到同步后一致,这样才能使,这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件,供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件,这是胚胎移植成功与否的关键。因此,必须做到这是胚胎移植成功与否的关键。因此,必须做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到移移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内

7、的位置入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似,移入胚胎一侧的受体子宫对应的卵相同或相似,移入胚胎一侧的受体子宫对应的卵巢必须有黄体存在巢必须有黄体存在。2、胚胎移植实质上是早期胚胎在相、胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗?你认为这样的概括正确吗?正确。正确。4、胚胎移植的基本程序、胚胎移植的基本程序 阅读课本,思考胚胎移植的基本阅读课本,思考胚胎移植的基本程序包括哪几个步骤?程序包括哪几个步骤?P76(1)供体、受体的选择和处理)供体、受体的选择和处理(2)配种或进行人工授精)配种或进行人工授精(3)

8、胚胎的收集、检查、培养或保存)胚胎的收集、检查、培养或保存(4)胚胎移植)胚胎移植(5)移植后的检查)移植后的检查课本课本7777页页供体母牛供体母牛受体母牛受体母牛同期发情处理同期发情处理超数排卵超数排卵供体公牛供体公牛配种配种冲卵冲卵质量检查、培养质量检查、培养胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分娩(胚胎移植的犊牛)分娩(胚胎移植的犊牛)【归纳总结【归纳总结】该过程中两次使用激素,该过程中两次使用激素,第一次对受、供体进行同期发情处理;第一次对受、供体进行同期发情处理;第二次用于供体的超数排卵。第二次用于供体的超数排卵。该过程中的两次检查:该过程中的两次检查:第一次对收集的胚胎进行检查;第一

9、次对收集的胚胎进行检查;第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛,产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛,性别取决于公牛提供何种类型的精子,二者与受体牛性别取决于公牛提供何种类型的精子,二者与受体牛没有关系。没有关系。冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎,而非冲出卵子冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎,而非冲出卵子。胚胎移植成功与否要有两个条件胚胎移植成功与否要有两个条件(1 1)胚胎移植一般应在)胚胎移植一般应在同种同种的雌性供体和受体的雌性供体和受体之间进行。之间进行。(2 2)进行胚胎移植的供体和)进行胚胎移植的供体和受体的受体的生理状态要

10、相同生理状态要相同。二、胚胎分割二、胚胎分割 阅读课本,思考以下问题:阅读课本,思考以下问题:(1)胚胎分割的概念)胚胎分割的概念(2)胚胎分割特点)胚胎分割特点(3)胚胎分割的理论基础)胚胎分割的理论基础(4)胚胎分割操作过程)胚胎分割操作过程1.1.概念概念:采用显微手术(机械方法)的采用显微手术(机械方法)的方法将早期胚胎分割成方法将早期胚胎分割成2 2分胚分胚,4,4分胚或分胚或8 8分胚分胚,经体内或体外培养经体内或体外培养后植入受体,以得到同卵双胎或后植入受体,以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。同卵多胎的技术。2.特点:特点:后代具有相同的遗传物质,后代具有相同的遗传物质,因此胚胎分

11、割可以看做动物因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖无性繁殖或或克隆克隆的方法之一。的方法之一。3、理论基础、理论基础 动物胚胎细胞的全能性。动物胚胎细胞的全能性。所以胚胎分割的时期为:所以胚胎分割的时期为:囊胚或桑椹胚囊胚或桑椹胚。4、选择的胚胎:、选择的胚胎:发育良好的发育良好的,形态正常的形态正常的桑椹胚或囊胚桑椹胚或囊胚。5、使用的主要仪器:、使用的主要仪器:实体显微镜和显微操作仪。实体显微镜和显微操作仪。6、具体操作、具体操作 用分割针或分割刀片将胚胎切开,用分割针或分割刀片将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好的空的空透明带透明带中,或直接将裸半

12、胚移植给中,或直接将裸半胚移植给受体。受体。.切几份,之间关系,有什么方法,目前主要是2份,原因 概念.切什么时期.性别鉴定27 7、操作注意事项:、操作注意事项:对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要将内细胞团均等分割。内细胞团均等分割。原因:内细胞团一般到囊胚阶段才出现,原因:内细胞团一般到囊胚阶段才出现,它是发育为胚胎本身的基础细胞,其他它是发育为胚胎本身的基础细胞,其他细胞为滋养细胞,只为胚胎和胎儿发育细胞为滋养细胞,只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割,会出现含内细胞团多的部分正等分割,会出现含内细胞团多

13、的部分正常发育的能力强,少的部分发育受阻或常发育的能力强,少的部分发育受阻或发育不良,甚至不能发育等问题。发育不良,甚至不能发育等问题。胚胎分割的份数越多,操作的难度胚胎分割的份数越多,操作的难度会越大,移植的成功率也越低。会越大,移植的成功率也越低。早期胚胎的体积很小,只有在显微镜早期胚胎的体积很小,只有在显微镜下才能看到;再者,细胞数目是有限下才能看到;再者,细胞数目是有限的。分割的份数越多,不但难以做到的。分割的份数越多,不但难以做到均等分割,每一份的细胞数会越少,均等分割,每一份的细胞数会越少,而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此,分割

14、的份所受的影响会更大。因此,分割的份数越多,技术的难度会越大,移植后数越多,技术的难度会越大,移植后的恢复和发育的难度会越大,移植成的恢复和发育的难度会越大,移植成功率自然会降低。功率自然会降低。8、胚胎分割技术的缺陷、胚胎分割技术的缺陷(1)刚出生动物的体重偏低,)刚出生动物的体重偏低,毛色和斑纹还存在差异;毛色和斑纹还存在差异;(2)采用胚胎分割技术产生同)采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。卵多胎的可能性是有限的。9、胚胎分割技术的应用、胚胎分割技术的应用:为转基因技术、性别控制技为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。术提供活胚材料。提醒提醒 试管婴儿试管婴儿(动物动物)技术

15、为技术为有性生殖,有性生殖,胚胎分割移植为胚胎分割移植为无性生殖无性生殖。胚胎移植是有性生殖还是无性生殖胚胎移植是有性生殖还是无性生殖取决于胚胎是由受精卵形成的还是取决于胚胎是由受精卵形成的还是核移植技术形成重组细胞发育而成的。核移植技术形成重组细胞发育而成的。三三.胚胎干细胞胚胎干细胞阅读课本,思考以下问题:阅读课本,思考以下问题:(1)什么是胚胎干细胞?)什么是胚胎干细胞?简称是什么?简称是什么?(2)胚胎干细胞的来源。)胚胎干细胞的来源。(3)胚胎干细胞的特性。)胚胎干细胞的特性。(4)胚胎干细胞的应用。)胚胎干细胞的应用。.加图,归纳.特点概念:由概念:由 或或_中分离中分离出来的一类

16、细胞。简称出来的一类细胞。简称ESES或或EKEK细胞。细胞。早期胚胎早期胚胎原始性腺原始性腺形态、功能形态、功能 形态:形态:体积小、细胞核大、体积小、细胞核大、核仁明显核仁明显 功能:功能:具有发育的全能性,具有发育的全能性,可以分化成任何一种可以分化成任何一种组织。组织。体外培养,只增殖不体外培养,只增殖不分化。可冷冻保存;分化。可冷冻保存;可进行遗传改造可进行遗传改造.为什么要移植,练习册P56 11.全能细胞胚胎干细胞胚胎干细胞衰老细胞、癌细胞和胚胎干细胞的特征比较衰老细胞、癌细胞和胚胎干细胞的特征比较分类 全能干细胞全能干细胞 桑椹胚及以前(如受精卵)桑椹胚及以前(如受精卵)由内细

17、胞团细胞、原始性腺细胞分离出来由内细胞团细胞、原始性腺细胞分离出来 能发育成完整个体能发育成完整个体 多能干细胞多能干细胞 能分化出动物体内的多种组织(造血干细胞)能分化出动物体内的多种组织(造血干细胞)专能干细胞专能干细胞 如成肌细胞、皮肤生发层细胞等如成肌细胞、皮肤生发层细胞等 能分化出特定的(一种或两种)组织能分化出特定的(一种或两种)组织.分别指什么,分化程度,潜能;核全能性;目前初始化.应用按照分化潜能大小来分类按照分化潜能大小来分类.分类干细胞可以通过以下四个途径获得:干细胞可以通过以下四个途径获得:(1)(1)从体外培养的胚胎获得;从体外培养的胚胎获得;(2)(2)从早期流产的胎

18、儿中获得;从早期流产的胎儿中获得;(3)(3)从克隆的胚胎中获得;从克隆的胚胎中获得;(4)(4)从成体中获得。从成体中获得。3.3.主要用途主要用途 阅读课本相关内容,说说胚胎干细胞阅读课本相关内容,说说胚胎干细胞有什么具体用途?有什么具体用途?(1 1)治疗人类的某些顽症。)治疗人类的某些顽症。人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病,人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病,如如帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症等,已等,已成为医学上尚未攻克的顽症。成为医学上尚未攻克的顽症。利用利用ESES细胞可以诱导细胞可以诱导分化形成新的组织分化形成新的组织

19、 细胞的特性,移植细胞的特性,移植ESES细胞可使细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前,目前,在动物实验方面,用在动物实验方面,用ESES细胞诱导分化出的某些组织细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。不良等疑难病症。(2 2)培育出人造组织器官,用于器官移植)培育出人造组织器官,用于器官移植 随着组织工程技术的发展,通过随着组织工程技术的发展,通过ESES细胞体细胞体外诱导分化,还可以培育出人造组织器官,外诱导分化,还可以培育出人造组织器官,解决目前

20、临床上存在的供体器官不足和器解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。官移植后免疫排斥的问题。(3 3)ESES细胞也是研究体外细胞分化的理想细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。材料。ESES细胞在饲养层细胞上,或在添加抑制因子细胞在饲养层细胞上,或在添加抑制因子的培养液中,能够维持不分化的状态。的培养液中,能够维持不分化的状态。诱导因子:诱导诱导因子:诱导ES细胞向不同类型的组织细细胞向不同类型的组织细胞分化。胞分化。.鼠应用应用.应用前景练习练习 1.1.下列有关动物胚胎移植的叙述中,下列有关动物胚胎移植的叙述中,错误的是(错误的是()A.A.受孕母畜体内的受精卵或胚胎均

21、能受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植移植B.B.受体母畜必须处于与供体母畜同步受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态发情的状态C.C.超数排卵技术要使用一定的激素超数排卵技术要使用一定的激素D.D.试管婴儿只是受精及早期卵裂过程试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行在试管中进行A 2.2.下列对于优良种畜的胚胎移植的下列对于优良种畜的胚胎移植的说法不正确的是(说法不正确的是()A.A.供体母牛必须是同一物种的良种供体母牛必须是同一物种的良种B.B.受体母牛必须是同一物种的良种受体母牛必须是同一物种的良种C.C.供体公牛必须是同一物种的良种供体公牛必须是同一物种的良种D.D.受体母牛可以是

22、同一物种的一般受体母牛可以是同一物种的一般健康牛健康牛B3.3.供体的胚胎移植到受体后,游离的供体的胚胎移植到受体后,游离的胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相胚胎在发育过程中形成胎盘与受体相连,并通过胎盘与受体的血液进行物连,并通过胎盘与受体的血液进行物质交换。以下说法正确的是(质交换。以下说法正确的是()A.A.受体是为供体胚胎提供发育的条件受体是为供体胚胎提供发育的条件B.B.受体与胚胎血型应相同,否则会发受体与胚胎血型应相同,否则会发生免疫排斥反应生免疫排斥反应C.C.受体与胚胎血液混融在一起受体与胚胎血液混融在一起D.D.胚胎心肺功能都能正常运行胚胎心肺功能都能正常运行A 4.4.利用胚

23、胎干细胞治疗肝衰竭,实现利用胚胎干细胞治疗肝衰竭,实现此过程的重要原因是(此过程的重要原因是()A.A.细胞分裂细胞分裂 B.B.细胞特化细胞特化 C.C.细胞分化细胞分化 D.D.细胞增殖细胞增殖C10、(多选)克隆动物的方法有(、(多选)克隆动物的方法有()A.细胞核移植细胞核移植 B.胚胎分割胚胎分割 C.体外受精体外受精 D.转基因技术转基因技术11、(多选)胚胎分割所需要的主要仪器设备为、(多选)胚胎分割所需要的主要仪器设备为()A.显微操作仪显微操作仪 B.电子显微镜电子显微镜 C.电子切割仪电子切割仪 D.实体显微镜实体显微镜12、(多选)下列各项中,属于胚胎干细胞技术、(多选)

24、下列各项中,属于胚胎干细胞技术的应用的有(的应用的有()A为新药的研究和开发提供材料为新药的研究和开发提供材料 B为细胞和组织移植提供无免疫原性的材料为细胞和组织移植提供无免疫原性的材料 C有目的地促进某种生物的进化有目的地促进某种生物的进化 D改良并创造动物新品种改良并创造动物新品种ABADABD14、(多选)下列关于干细胞的说法正、(多选)下列关于干细胞的说法正确的是(确的是()A专能干细胞只能分化成一种类型或专能干细胞只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞功能密切相关的两种类型的细胞B多能干细胞具有分化成多种组织细多能干细胞具有分化成多种组织细胞的潜能,但却失去了发育成完整个体

25、胞的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力的能力 C全能干细胞可以分化为全身全能干细胞可以分化为全身200多多种细胞类型,并进一步形成机体的所有种细胞类型,并进一步形成机体的所有组织、器官组织、器官 D胚胎干细胞是全能干细胞胚胎干细胞是全能干细胞ABCD15、(多选)下列各项成就中,对胚胎干细胞应、(多选)下列各项成就中,对胚胎干细胞应用临床治疗具有重大意义的是(用临床治疗具有重大意义的是()A.2003年日本科学家用猴胚胎干细胞治疗猴帕金年日本科学家用猴胚胎干细胞治疗猴帕金森氏综合征获得成功森氏综合征获得成功 B.2001年美国科学家成功诱导猴的胚胎干细胞在年美国科学家成功诱导猴的胚胎干细胞在

26、体外形成神经细胞、心肌细胞等体外形成神经细胞、心肌细胞等 C.2004年美国科学家将年美国科学家将“早期早期”的人胚胎干细胞的人胚胎干细胞植人因脊椎受伤而无法行走的鼠体内,瘫痪的鼠植人因脊椎受伤而无法行走的鼠体内,瘫痪的鼠又能重新行走又能重新行走 D.2002年英国科学家对鼠胚胎干细胞的免疫缺陷年英国科学家对鼠胚胎干细胞的免疫缺陷基因进行修复后,再将其植人鼠体内,结果修复基因进行修复后,再将其植人鼠体内,结果修复了鼠的免疫系统缺陷了鼠的免疫系统缺陷ABCD对供、受体母畜对供、受体母畜进行选择,并进进行选择,并进行同期发情处理行同期发情处理配种或人工授精配种或人工授精收集胚胎收集胚胎胚胎移植胚胎

27、移植对受体母畜进行对受体母畜进行是否妊娠的检查是否妊娠的检查(一)思考与探究(一)思考与探究 P811.(2)应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛?)应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛?在在中,为什么要用促性腺激素处理供体母牛,在中,为什么要用促性腺激素处理供体母牛,在促性腺激素处理供体母牛前,为什么需要对供体和促性腺激素处理供体母牛前,为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理?受体母牛进行同期发情处理?答:答:供体公、母牛应具有人类所需的优良遗传性状供体公、母牛应具有人类所需的优良遗传性状的个体,受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的个体,受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力的能力;用

28、促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵,用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵,可以获得较多的胚胎;可以获得较多的胚胎;进行同期发情处理,才能使它们的生理条件达到同进行同期发情处理,才能使它们的生理条件达到同步或一致,使供体的胚胎移入受体后有相同或相似步或一致,使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。的生存条件。(一)思考与探究(一)思考与探究1.(3)在右侧的流程图中,哪一步需要进行冲卵?冲卵)在右侧的流程图中,哪一步需要进行冲卵?冲卵是把母畜的卵子冲出来吗?是把母畜的卵子冲出来吗?答:答:第第步需要进行冲卵,冲卵是指将供体母畜体内的受步需要进行冲卵,冲卵是指将供体母畜体内的受精

29、卵冲出来,而不是把卵子冲出来。精卵冲出来,而不是把卵子冲出来。(4)用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义?)用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义?胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。具体表现为:具体表现为:缩短了供体本身的繁殖周期缩短了供体本身的繁殖周期,同时通过超数,同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。可的后代。可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量,迅速扩大良种畜群,加速育种和品种改良工作数量,迅速扩大良种畜群,加速育种和品种改良工作。经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换,代替活畜的引经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换,代替活畜的引种或进出口。种或进出口。通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。

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