introdução a virologia marinha
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microbiologiaTRANSCRIPT
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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
DISCIPLINA: MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
M.SC PRISCILA SANTANA PEREIRA
Introduo a Virologia
Marinha: Caractersticas
e Importncia Ambiental
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VRUS NO ERAM
CONHECIDOS!
1898
Vrus foram descobertos
(filtro de 0,22m,
porcelana.
1937
Criao do Microscpio
eletrnico
1915
Bacterifago (Vaccinia)
1946
Primeiro Vrus
Marinho
Os vrus no eram considerados seres
vivos, mas sim biomolculas ou
partculas proteinadas ( 0,2 m) que no fazem diviso binria, no so
autnomas e possuem cido nucleico
(elemento infeccioso).
Lwoff, 1957 Fonte: Raoult & Forterre, 2008
A Vida surge de outra vida....
Koch Organismo vivo pode causar doenas.
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O que so vrus?
Vrus = Veneno, latim;
So nicos na natureza;
Estrutura celular convertidas em maquinrio (Beijerink);
Vrus so capazes de se adaptar a mudanas ambientais;
Viso mais difundida Vrus NO so entidades vivas;
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Como so constitudos os vrus???
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ICTV: CIDO NUCLEICO, ESTRUTURA VIRAL, ESTRATGIA
DE REPLICAO E SEQUENCIA NUCLEOTDICA.
73 famlias 9 subfamlias
287 gneros 1950 espcies virais
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Classificao dos vrus
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Classificao dos vrus
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1940
Descoberta dos vrus marinhos
(1946)
1970
Divulgada a hiptese da ala
microbiana (1974)
Desenvolvimento de mtodo de
contagem direta de micro-organismos marinhos (1976)
1980
Primeiro fago marinho cultivado
(1980)
Partculas virais encontradas em alta abundncia na gua
do mar (1986)
1990
Hipotetizada a contribuio viral
para os ciclos biogeoqumicos
(1990)
Desenvolvimento do mtodo de
contagem viral com SYBR Green
(1998)
2000
Primeiro genoma viral marinho
sequenciado (2002)
Genes da fotossntese
encontrados em cianfagos (2003)
Descoberta de vrus gigantes
possuidores do maior genoma,
Megavirus chilensis (2003)
Vrus so descritos como as entidades
biolgicas mais abundantes dos oceanos - 1030
(2005)
Virosfera marinha global explorada
(2006)
Estudos dos vrus satlites - Sputnicks
e Mavirus (2009)
2010
Inicia-se os estudos do virioplanckton no Brasil - UFF
(2010)
Descoberta do Samba Virus no rio
da floresta Amaznica (2011)
Determinao da presena de vrus
marinhos em Arraial do Cabo, Bzios e Baa de
Guanabara/RJ (2014)
1974- Descrita a importncia dos virus na ecologia marinha;
1986 - (107-108 particulas/mL na superfcie dgua);
Fonte: Arslan, D. et al., 2011, Forest Rohwer & Rebecca Vega Thurber - Nature 459, 207-212 (14 May 2009) - adapted
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Seus tamanhos podem variar de 20 m at 750 m.
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Oceanos:
Cobrem 70% da Terra
Abrigam 90% da biomassa de microrganismos
Viriosfera: lise de 20% - 40% dessa biomassa/dia maior
reserva de diversidade gentica da Terra.
Maior abundncia (108 109 partculas virais/ml) na superfcie e 1030 partculas virais/ml nos oceanos.
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Vasta distribuio
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Controle da abundncia de Procariontes e Eucariontes
Distribuio e biodiversidade
de espcies
Mediar transferncia de genes
Ciclagem de nutrientes
Fonte: Furhman, 1999; Wilhem & Suttle, 1999; Thingstand, 2000; Brussard, et. al, 2008; Breitbart, 2012.
Grande parte do fluxo total de
matria e energia da cadeia
alimentar marinha atravs dos
vrus se torna MOD
Agentes patognicos????
NOVA PERSPECTIVA
VIRAL!!!!
Qual a importncia da comunidade viral?
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MOP(viva)
MOD MOP(morta)
Bomba Biolgica Dissulfeto (DMS) Ferro Mineralizao do N em NH4 CO2
Shunt viral
(Shelfford et al, 2012)
A quantidade e a composio de material que liberado atravs da lise viral afeta a
comunidade microbiana e os ciclos biogeoqumicos.
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Altera:
a estrutura e diversidade das comunidades fitoplanctnicas e produo da matria orgnica
da estrutura de populaes e comunidades hetertrofas marinhas Bloom Algas
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Exportao de C e nutrientes maior em
relao ao afluxo de novos nutrientes
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A lise celular mediada por vrus intensifica um desvio do carbono de MOP
para MOD
Ciclo do Carbono - C: decisivo para a quantificao de nutrientes e de fluxo de energia
- MOD: reciclado atravs da comunidade microbiana (ala microbiana)
- MOP: transferido para nvel trfico dos herbvoros
This model is a revision of the steady-state model of Jumars et al. (1989) Fo
nte
: W
ilh
elm
& S
utt
le, 1
99
9
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Nitrognio e Fsforo
- Disponibilidade de N e P: regula produo primria.
- Lise viral: liberao de cidos nucleicos e aminocidos
Elementos-trao : Ferro
- Limitao do crescimento do fitoplncton.
- Gobler et al. (1997): Estudo examinou a liberao de elementos-trao por lise viral em
A.anophagefferens.
Liberao de ferro dissolvido durante a lise viral, seguido de uma rpida transferncia de
ferro para a fase de partculas, como resultado de uma rpida assimilao por bactrias
heterotrficas
Fonte de nutriente para bactrias partir de produtos de lise de fitoplncton
A lise de plncton marinho por vrus provavelmente fornece uma rota direta pela qual o
ferro organicamente complexado liberado de volta para a comunidade microbiana.
Fonte: Wilhelm & Suttle, 1999
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Source: Clokie et. al., 2011, adapted; ICTV - EC 45, Edinburgh, July 2013/Email ratification 2014
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Sub famlia:
Alphaherpesvirinae Gnero Scutavirus (Tartarugas)
Famlia:
Alloherpesviridae (Peixes) Diversos : Batrachovirus
Cyprinivirus
Ictalurivirus
Salmonivirus
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Ambiente Ecossistema Vrus Bactria Referncia
Marinho Raunefjorde,
Noruega 9.9x106 0.2x106 Bergh (1989)
Dulccola Raunefjorde,
Noruega 1.1x107 a 3.5x107 0.7x105 a 1.5x105
Helda & Gunnar
(1991)
Marinho Golfo do Mxico,
EUA 28.3x107 3.5106
Heldal &
Gunnar(1991)
Marinho Golfo de Bothnia,
Sucia 1.7-5.2x107 - Cochlan (1993)
Marinho Baa deTampa ,
Florida, EUA 0.2x108 0.56x107 Jiang & Paul (1995)
Marinho Lago Donghu,
China 5.8x108 a 1.9x109 8.3x106 a 5.1x107 Hennes (1995)
Dulccola Lago Constance,
Alemanha 10-40x106 -
Hennes & Simon
(1995)
Dulccola Lagos de Quebec,
Canada 41-250x106 0.02-14x106
Maranger & Bird
(1995)
Dulccola Lagos da Antartica 4.2-33.5x106 4.3x14x106 Kepner (1998)
Marinho Mar Mediterrneo 5-30x106 - Guixa-Boixereu
(1999)
Dulccola Lago Erie, EUA 0.3-3.7x108 1.8-4.6x106 Wilhelm & Smith
(2000)
Dulccola Lago Skarlen,
Sua 1.2x107 a 2.4x107 0.2x106 a 1.1x106 Ansio (2004)
Dulccola Diama Dam, frica 1.5x107 1.1x106 Bettarel (2006)
Marinho Baa de
Chesapeake, EUA 1.1x106 3.2x105 Liu (2006)
Dulccola Lago Druzhby,
Leste da Antartica 1.6-15.6x108 1-2.4x108 Swastrow (2007)
Dulccola Lago Batata,
Oriximin, Brasil 0.2-1.7x107 1-3.4x106 Barros (2010)
Marinho Mar de Sargasso,
Atlntico Norte 6-12x109 3.5-6.5x108 Parsons (2012)
Abundncia de vrus
(partculas.mL-1) e
bactrias (clula.mL-1)
em diversos ambientes
aquticos.
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NUCLEO-CYTOPLASMA
1. Vrus liga a receptores na
clula.
2.Migrao do core do DNA
para o ncleo
3.Replicao do genoma .
4.Sntese de protenas
precoces.
5. Sntese das protenas tardias
e montagem de novos virions
no citoplasma
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Caractersticas do genoma
DNA dupla fita
250.000-350.000 nucleotideos
G+C 40-52%
Phycodnaviridae
Simetria: Icosadrica
Gneros: Chlorovirus
Coccolithovirus Prasinovirus
Prymnesiovirus Phaevirus
Raphidovirus
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Emiliania huxleyi cocolitforo + abundante
Capaz de formar floraes com extenso at 10.000 km2.
O vrus pertence ao gnero Coccolithovirus.
Genoma completo sequenciado 407.339 pb codificar 472 seqncias
codificantes de protenas (cds).
o maior Phycodnavirus sequenciado at o momento (wilson et al., 2005b).
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Famlia Herpesviridae
1. Herpesvrus Salmonis (Herpesvrus disease of Salmonidis)
HPV-1 Comum em trutas
Sintomas: Exoftalmia
Abdmen aumentado
Edema
HPV-2 : Trutas arco Iris
Salmo prateado
Salmo kokanee
Salmo masou
Salmo chum
Sintomas: letargia
perda de apetite
escurecimento da pele
pigmentao sanguinolenta
* Animais desenvolvem cncer de pele, barbatanas e maxilar
Mec. Transmisso: Contato direto
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Channel Catfish Virus (Herpesvrus de bagre)
Caractersticas: Persistncia na gua a 25C /2dias e 28dias a 4C
Comum em recm nato e Larvas de peixe Vero /Temp. H2O=22-30C
Sintomas: Diminuio no apetite
Distrbios na locomoo
Hiperatividade
Letargia
Exoftalmia
Esplenomegalia
Pontos hemorrgicos na pele e nos rins
Mec. Transmisso: Contato direto: peixe peixe (Horizontal)
Via gua contaminada
Vertical: Ovos ou smen
Preveno e Controle: Reduo do stress ambiental (poluio)
Reduo da temperatura da gua
Quarentena para animais novos
Diagnstico laboratorial: Isolamento em Cultivo de clulas de ovrio de peixe
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Famlia Nome Hospedeiro Transmisso Sintomas Preveno
Herpesviridae Epiteliom
a
papillossu
m (fish
pox)
Carpa chinesa
gua gelada
Peixe-peixe
gua contaminada
Verrugas
brancas/cinzas/rosas
?
Orthomyxoviri
dae
Isavrus
Anemia
do salmo
Linguado, Salmo,
truta
Horizontal ?
Rhabdoviridae Septicemi
a
hemorrgi
ca
Carpa
Ciprindeos
Bacalhau
Salmo
ardinha
Horizontal (peixe-
peixe)
Vertical (Ovos)
Parenteral
(Parasitos
sanguneos)
Distrbios na locomoo Exoftalmia Hemorragia
Esplenomegalia
?
Iridoviridae Vrus da
Necrose
Hematop
oitica
Epizootic
a
Salmo
Linguado
Truta
Garoupa
Horizontal (peixe-
peixe)
Vertical???
Distrbios na locomoo Letargia
Exoftalmia e hemorragia Esplenomegalia
Cianose
?
Birnaviridae Vrus da
necrose
infecciosa
do
pncreas
Trutas, Linguado,
salmo
Peixe-peixe
Vertical?
Exoftalmia e hemorragia Esplenomegalia
Pancreatite
?
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Famlia Parvoviridae
Gnero Brevidensovirus.
Doena: Hepatopancreatic parvovirus disease.
Hospedeiro - Penaeid shrimp. (Camaro)
Mec. Transmisso- Contato direto: Horizontal
gua contaminada
Vertical
Diagnstico Laboratorial PCR , ME ,Imunohistoquimica.
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http://homepage.ntu.edu.tw/~daaseven/doc
/Tim/VIRAL1-Taipei%2008-color.pdf
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- Famlia : Nimaviridae
- Gnero : Whispovirus
- Espcie: White spot Sndrome baculovrus complex
Genoma: DNA dupla fita
Ampla faixa de hospedeiros
Extremamente virulento: 100%mortalidade
Transmisso
Horizontal: gua contaminada
Vertical
No infecta humanos
No tem tratamento
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Famlia siphoviridae
Hospedeiros
Enterobactrias
Micobacterium
Famlia Podoviridae
Hospedeiros
Enterobactrias
Pseudomonas
Salmonelas
Vibries
Estafilococo
Estreptococo
Famlia Myoviridae
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SIDERASTREA STELLATA
Fonte: Disponvel em IUCN http://www.iucnredlist.org. Acesso em 07/01/2014. Cites II; Santos et al., 2004; Hetzel & Castro, 1994; Leo
et al., 1985. Foto: Santana-Pereira, P. 2014.
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Hospedeiros
Clamydias
Enterobactrias
Genoma ssDNA
Famlia Microviridae
Hospedeiros
Enterobactrias
Pseudomonas
Vibrio
Xanthomonas
Genoma ssDNA
Famlia Inovoridae
Famlia Leviviridae Genoma ssRNA +
Hospedeiros
Enterobactrias;
Pseudomonas;
Acinetobacter
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Revoluo darwiniana
Revoluo gentica
Proposta de diagnosticar o parentesco dos seres
vivos (organismos celulares) pela anlise de
sequncias do rnar (16S) para a construo da
rvore filogentica universal.
Criao dos domnios archaea, eubactria e
eukarya (woese, et al, 1990)
Fonte: Raoult & Forterre, 2008)
Qual o domnio dos vrus?
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DESAFIO PARA A DEFINIO
DE VRUS ENTIDADES VIVAS!
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So parasitas intracelulares obrigatrios
Infectam organismos de todos os 3 domnios.
Podem at mesmo parasitar outros vrus (Coinfeco)
Representao da nova proposta rvore
filogentica Universal:
Organismos que conseguem codificar capsdeos inclusos nos trs domnios da vida
que se desenvolveram a partir de um ancestral
universal comum.
Organismos que conseguem codificar ribossomos nos trs domnios com ribossomos
e sem capsdeos.
Outros elementos infecciosos no so mostrados.
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Descoberto na Costa do Chile infectando Acanthamoeba polyphaga.
Possui 680nm de tamanho e 1,25 milhes de pares de base codificando 1120 protenas.
O genoma do M. chilensis se assemelha ao do Mimivrus, incluindo a presena de genes celulares, mas 258 protenas do Megavirus no so encontradas nos Mimivrus. Estas observaes sugerem que Megavirus e Mimivrus surgiram a partir de um ancestral comum celular - um que poderia realizar a sntese de protenas - e perdeu os genes que no eram mais necessrios.
Por isso h uma grande necessidade do isolamento de outros vrus gigantes DNA
Megavirus chilensis (2003)
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- Biodiversidade Amaznia brasileira.
- Poucos estudos.
- Coleta: outubro de 2011 Rio Negro.
Samba Vrus: maior e primeiro Mimivirus do Brasil
SAMBA VRUS (SMBV) - 2011
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SMBV particle visualized by transmission electronic microscopy
Detail of the star-gate structure (visualized by electronic microscopy),
which is also present in APMV.
Possuem mais genes que muitas
bactrias e desempenham funes
que, normalmente, ocorrem
somente em organismos celulares.
SAMBA VRUS (SMBV)
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Vrus Cafeteria roenbergensis
Genoma DNA 730.000 pb
Hospedeiro
Bactria Cafeteria roenbergensis
Micro organismo unicelular predador:
1. Bactrias
2. Outros microorganismos no oceano
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Realiza uma co-infeco em Acanthamoebas. Sputnik aproveita as protenas do Mamavirus ou Mimivirus
para produzir rapidamente novas cpias de si mesmo.
Ele contm genes capazes de infectar todos os trs domnios da vida:. Eukarya, Archaea e Bacteria.
uma das mais convincentes evidncias de mistura de genes.
Estudos sobre evoluo viral sugerem que a transferncia de genes entre os Mimivrus e Sputnik
ocorre durante a infeco de Acanthamoeba.
Portanto, provvel que o virifago controla a
transferncia lateral de genes entre vrus gigantes.
Sputnik (Vrus Satlite)
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Vrus "gigante" pode mudar a rvore da vida
- Descoberta de dois novos vrus desafiam viso do no-vivo.
- Grus
- H 10 anos atrs:
Mimivirus: 1.18 milhes de bases continham 900 genes putativos
Mimivirus descende de uma clula de vida livre, que foi gradualmente
perdendo a maior parte de seus e outros genes at se tornar um parasita.
Seu precursor: ramo desconhecido, anterior aos 3 domnios.
Pennisi, E. Science, Vol 341,19. JUL 2013
SUPOSIO
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A procura de vrus com genoma
maiores uma maneira de voltar
no tempo e encontrar um
postulado ancestral.
Pandoravirus
- Aparentou ser bactria
- Vrus: Incapacidade de produzir
protena por conta prpria .
Science, Vol 341,19. JUL 2013
Faltam genes para produo da protena da capsdeo e alguns
genes-chave.
Uma nova famlia para si mesmos.
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TRUC
Virus gigantes
Archea
Bactrias
Micrbios eucariontes
Fonte: Raoult, 2013 Science, Vol 341, 19
TRUC:
Things Resisting Uncomplete Classification
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METODOLOGIAS DE ANLISE
Anlise molecular:
PCR, PCR-Q, Sequenciamen
to
Anlise qualitativa
determinando morfologia, estrutura e tamanho
Anlise quantitativa
Caracterizao especfica das partculas virais
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METODOLOGIAS PRELIMINARES
Ultrafiltrao
Concentrao
Floculao
VFF
TFF
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DETERMINAO DA ABUNDNCIA
M. EPIFLUORESCNCIA CITOMETRIA
Medio robusta
Quantitativa
Complexidade estrutural
Tamanho da partcula
Fluorocromos:
Syber Green 1, 2
YO Pro
Laranja de Acridina
DAPI
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MICROSCOPIA ELETRNICA DE TRANSMISSO
AVALIAR:
Estrutura
Tamanho
Uniforidade
Quantificao (-)
-
PCR
PCR-Q
RT-PCR
Mutiplex
Nested
...
SEQUENCIAMENTO
Determinao de
sequncias alvo
Anlise de similaridade
Anlise de caractersticas
especficas
Comparaes
Determinao sp.
ANLISE MOLECULAR
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METAGENMICA
PURIFICAO POR
ULTRACENTRIFUGAO
MICROSCOPIA DE FORA
ATMICA
CULTIVO EX SITU
ELISA
SHOTGUN
ANLISES
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PERSPECTIVAS NA VIROLOGIA MARINHA
PRODUTOS NATURAIS COM ATIVIDADES BIOLGICA
CARREADORES DE NANOPARTCULAS
ESTMULADORES DA EXPRESSO GNICA
INDUTORES
BIORREMEDIAO
INTERVENO EM PROCESSOS BIOLGICOS
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A descoberta do Pandoravirus e Mimivirus torna
cada vez mais claro que os domnios da vida so
um conceito arcaico. Essa descoberta faz com que
os vrus sejam mantidos no seu lugar de direito na
histria da evoluo da vida.
Curtis Suttle, University of British Columbia, Vacounver.
-
Falkowski, P. G. The Oceanss Invisible Forest. Marine phytoplankton play a critical role in regulating the earths climate.
Could they also be usedto combat global warming?. SCIENTIFIC AMERICAN. AUGUST 2002.
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Serronha, A.M., Loureno, J. & Vera Sobral, V. Vrus Marinhos e seus efeitos Ecolgicos e Biogeoqumicos Universidade de
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-
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