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Xylella fastidiosa

Bakterium aus der Familie Xanthomonadaceae, der Erreger von Krankheiten bei mehr als 100 Pflanzenarten, darunter zahlreichen Nutzpflanzen

Xylella fastidiosa, dt. auch Feuerbakterium, ist ein Bakterium aus der Familie Lysobacteraceae (früher als Xanthomonadaceae bezeichnet).[1][2] Es ist der Erreger von Krankheiten bei über 700 Pflanzenarten, darunter zahlreichen Nutzpflanzen.[3][4]

Xylella fastidiosa
Systematik
Abteilung: Proteobacteria
Klasse: Gammaproteobacteria
Ordnung: Lysobacterales
Familie: Lysobacteraceae
Gattung: Xylella
Art: Xylella fastidiosa
Wissenschaftlicher Name
Xylella fastidiosa
Wells et al., 1987
Oleander-Blatt-Brand; Auswirkungen des Befalls von Nerium oleander durch das Bakterium Xylella fastidiosa
Homalodisca vitripennis, eine Zwergzikade, kann beim Saugen von Pflanzensäften das Bakterium in das Xylem der Pflanze übertragen.

Unter anderem löst es die Pflanzenkrankheiten phony peach disease (dt. unechte/falsche Pfirsich-Krankheit), oleander leaf scorch (dt. Oleander-Blatt-Brand), Zitrus-Krebs (citrus variegated chlorosis disease, vielfältige Zitrus-Chlorose-Krankheit) sowie an Rebstöcken die „Pierce-Krankheit“ (Pierce’s disease) aus. Darüber hinaus befällt es auch Mandel-, Oliven- und Pflaumenbäume.[5]

Alle aus dem Xylem saugenden Insekten in Europa sind potentielle Überträger des Bakteriums. Das heißt, dass die Bekämpfung des Bakteriums besonders schwierig ist, da das Bakterium durch unterschiedliche Insekten übertragen wird; hinzu kommt, dass befallene Pflanzen über Monate keine Symptome zeigen, so dass eine Ausbreitung lange unentdeckt bleibt.[6]

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von X. fastidiosa in Ländern, in denen das Bakterium bereits gemeldet wurde, ist sehr hoch, insbesondere im Plantagenanbau. Ein Pflanzenschutzmittel, das bei bereits befallenen Pflanzen eingesetzt werden könnte, ist bisher nicht bekannt; die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit empfiehlt daher, die übertragenden Insektenarten zu bekämpfen und Pflanzen vor dem Versand in andere Regionen vorher gründlich auf Befall zu prüfen.[7]

Aufgrund der Vielfalt der Unterarten in Europa wird inzwischen vermutet, dass die Bakterien nicht nur einmalig, sondern bereits mehrere Male von Amerika – wo sie autochthon (beheimatet) sind – nach Europa verschleppt wurden.[8]

Das Feuerbakterium soll nicht mit dem Feuerbrand-Bakterium Erwinia amylovora verwechselt werden.

Merkmale des Bakteriums

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Die Zellen von Xylella fastidiosa sind stäbchenförmig und haben typischerweise einen Durchmesser von 0,25–0,35 µm und eine Länge von 0,9–3,5 µm. Flagellen sind nicht vorhanden, das Bakterium kann sich aber durch die sogenannte zuckende Motilität (twitching motility) bewegen. Es handelt sich hierbei um mit Hilfe von Typ-IV-Pili ausgelöste Zuckbewegung. Es fehlt das für pflanzenpathogene Bakterien typische Typ-III-Sekretionssystem.[9]

Verlauf der Krankheit

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Ist ein Baum befallen, besiedelt das Bakterium das Xylem und verstopft durch sein massenhaftes Auftreten die Leitungsbahnen. Wasser- und Nährstoffzufuhr werden zunehmend blockiert. Anfangs verfärben sich Blattspitzen und -ränder braun. Später verdorren Zweige, bis irgendwann der ganze Baum abstirbt. Befallene Pflanzen können jedoch auch monatelang symptomfrei bleiben.[10]

Neue Techniken zur Früherkennung des Befalls

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Spektralkameras

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Mit Hilfe einer Hyperspektralkamera und Aufnahmen die durch Drohnen in einer Höhe von ca. 500 Meter über Anpflanzungen gemacht werden, können kleinste Abweichungen an den Pflanzen sichtbar dargestellt werden. So berichtet erstmals das Magazin Nature von dieser neuen Technik, die Hoffnung verspricht im Kampf gegen diese gefährliche und sich bislang unkontrolliert ausbreitende, unheilbare Pflanzenkrankheit. Mit einer Auflösung von 40–60 cm können einzelne Pflanzenaufnahmen in 250 Farbspektren analysiert werden, die wesentlich genauer und umfassender sind als mit bloßem Auge wahrnehmbar. Hierdurch können bereits kleinste Veränderungen an den befallenen Pflanzen und Bäumen erkannt werden, die zu den typischen Austrocknungen führen. Diese Technik gibt Hoffnung die Ausbreitung frühzeitig zu erkennen und zu bekämpfen.[11][12]

Spürhunde

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Anscheinend können Spürhunde so trainiert werden, dass sie im Frühstadium die vom Bakterium Xylella fastidiosa befallenen Olivenbäume erkennen können. Sechs speziell abgerichtete Hunde werden in Süditalien eingesetzt. Sie wurden zuvor von Hundetrainern und Experten des Landwirtschaftsverbandes trainiert.[13]

Genom

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Erstmals im Jahr 2000 konnte in São Paulo (Brasilien) das gesamte Genom der Art entschlüsselt werden: Damals arbeiteten rund 200 Wissenschaftler zwei Jahre lang an der DNA-Sequenzierung. Sie ergab, dass das Genom des Bakteriums 2.679.305 Basenpaare umfasst. Ca. 50 % der Codierungsregionen konnten vermutlichen Funktionen zugewiesen werden; es gibt zahlreiche Hinweise auf die Ursache der Krankheiten an infizierten Pflanzen.[14]

Pierce-Krankheit

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Diese Rebstock-Krankheit wurde erstmals 1892 von Newton B. Pierce, einem der ersten Phytopathologen, an der Edlen Weinrebe (Vitis vinifera) in Kalifornien untersucht, im Jahr 1900 erschien seine Beschreibung.[15] Der Name dieser Pflanzenkrankheit des Weins lautet daher im Englischen Pierce’s disease. Der Erreger bewirkt, dass der Wasser- und Nährstoffhaushalt der Pflanze blockiert wird, was nach zwei bis drei Jahren zu ihrem Absterben führt. Außerdem verfärben sich die Blätter der befallenen Rebstöcke gelb und die produzierten Früchte sind klein und hart.

1996 fand man heraus, dass der Vektor (Überträger) dieser Krankheit eine Zwergzikade der Gattung Homalodisca ist: Homalodisca vitripennis. Dieses Insekt ernährt sich von Pflanzensäften und überträgt so das Bakterium in das Xylem der Pflanzen, wo es sich weiterentwickelt und vermehrt.

Die Krankheit wird durch die Subspecies Xylella fastidiosa fastidiosa verursacht[8] und wurde ebenfalls in Costa Rica, im Südosten der USA, in Mexiko und Venezuela nachgewiesen.

Befall von Obstbäumen in Europa

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Das Bakterium führt zum Olivenbaumsterben, es bewirkt auch hier die Austrocknung und das Absterben der Pflanzen (OQDS, olive quick decline syndrome).[8]

Der Weg, auf dem das Bakterium aus Nord- und Lateinamerika nach Südeuropa eingeschleppt wurde, ist dabei unklar. 2013 trat das Bakterium zum ersten Mal auf 8.000 Hektar (ha) im Salento in Süditalien auf,[16] Anfang 2015 mussten dort auf nun schätzungsweise 230.000 ha in der Provinz Lecce ca. eine Million befallene Olivenbäume gefällt werden, eine weitere rasche Ausbreitung wurde befürchtet. Zusätzlich musste für eine effektive Vorbeugung der weiteren Ausbreitung das Gras in der gesamten Gegend gemäht sowie der Boden umgepflügt und Pestizide eingesetzt werden. 2012 wurden in einem Treibhaus bei Tours (Frankreich) und 2015 an der Côte d’Azur[17] und bei einer Kübelpflanze in Propriano (Korsika) ebenfalls entsprechende Bakterien gefunden.[18] Am 18. August 2016 wurden in Korsika 279 Infektionsherde identifiziert, konzentriert vor allem im Süden und Westen der Insel.[19]

Im Jahr 2015 stoppten italienische Staatsanwälte die Anordnung der EU und leiteten Untersuchungen gegen Forscher und örtliche Behördenvertreter ein, denen vorgeworfen wird, „unwahre Fakten“ übermittelt zu haben und so die EU zu einer falschen Einschätzung gebracht zu haben. Es gebe „keinen Beweis“ für eine Verbindung zwischen dem Bakterium und den Austrocknungserscheinungen tausender Bäume in Süditalien.[20][21] Diese Anordnung wurde erst im Juli 2016 nach der Androhung einer Klage vor dem Europäischen Gerichtshof wieder zurückgenommen.[22] Im Mai 2017 erstatteten Umweltschützer, denen die Abholzungen nicht gefielen, eine Beschwerde bei der Staatsanwaltschaft mit dem Ziel, andere mögliche Ursachen wie etwa Pilzinfektionen zu untersuchen, obwohl dies von EU-Seite bereits ausgeschlossen war.[8][23]

Xylella fastidiosa befällt auch Mandel-, Pfirsich- (phony peach disease)[24] und Pflaumenbäume sowie Zitrusfrüchte, darüber hinaus Oleander (oleander leaf scorch)[25]. Weitere Wirtspflanzen, in denen das Bakterium nachgewiesen wurde, sind Süßkirsche (Prunus avium), Weidenblatt-Akazie (Acacia saligna), Immergrün (Vinca rosea), Rosmarin (Rosmarinus officinalis), Australischer Rosmarin (Westringia fruticosa), Kreuzblume (Polygala myrtifolia) und Immergrüner Kreuzdorn (Rhamnus alaternus)[26].

Als Gegenmaßnahme wurde von der EU ein Importverbot bestimmter Kaffeesträucher aus Honduras und Costa Rica verhängt.[27]

2016 wurde Xylella fastidiosa erstmals in Deutschland nachgewiesen.[28] Der Befall im Gewächshaus einer Gärtnerei in Sachsen konnte durch Vernichtung des verdächtigen Pflanzenmaterials gestoppt werden. 2018 wurde Deutschland wieder für befallsfrei erklärt.[29][30]

Ende 2016 wurde das Bakterium auch auf den Balearen identifiziert. In der Folge der Untersuchungen ergab sich der Verdacht, dass sich das Bakterium bereits seit 2012 auf Mallorca ausbreiten konnte und deswegen bis zu 12.000 Mandelbäume in der Mitte der Insel abstarben.[31][32] Nach Untersuchungen des Bakteriums hat sich ergeben, dass es sich hierbei um die aggressive Form Xylella fastidiosa pauca handelt, die neben den schon oben erwähnten Bäumen auch Olivenbäume, Kirschbäume, Lorbeerbüsche, Weidenblatt-Akazien, Lavendel, Rosmarin, Australischen Rosmarin (Westringia fruticosa) und Kreuzblumen befallen kann.[33]

Am 28. Februar 2017 berichtet die Mallorca Zeitung, dass der Biologe Eduardo Moralejo das Landwirtschaftsministerium bereits 2010 über die Ausbreitung des Bakteriums auf Mallorca informierte. Moralejo beschuldigte das Ministerium, aus wirtschaftspolitischen Gründen den wahren Grund des Mandelbaumsterbens verschleiert zu haben. Seit dem Frühjahr 2017 gilt ein Ausfuhrstopp von den Balearen auf das spanische Festland für jegliche Pflanzen, die von dem Erreger befallen sind.[34] Als Ursprung der Ausbreitung nennt Moralejo eine Finca nahe Son Carrió bei San Llorenç. Hier wurde 1996 aus Kalifornien stammendes Biomaterial zu Experimentalzwecken ausgebracht. Seiner Meinung nach breitet sich Xylella fastidiosa auf der Insel bereits seit diesem Zeitpunkt aus. Somit sei Mallorca auch die erste europäische Region, die von Xylella befallen wurde. Seit 2008 seien an die 100.000 Mandelbäume auf Mallorca abgestorben. Etwa eine Million Mandelbäume seien bereits befallen und das Bakterium greife auch auf Weinreben, Olivenbäume, Feigenbäume und verschiedene Zierpflanzen über.[35] Moralejos Hypothesen gelten inzwischen als gesichert und die Forschung zu Verbreitungswegen und Gegenmaßnahmen läuft weiter.[36]

Maßnahmen und Schutz gegen die Ausbreitung

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2015 wurde von der EU-Behörde eine Richtlinie veröffentlicht, um den Pflanzenschutz zu sichern und die weitere Ausbreitung der Krankheit zu verhindern. Unter anderem wurde angeordnet, dass um den Befall eine 100 Meter breite Zone und eine 10 Kilometer breite Pufferzone errichtet werden muss. In einem späteren, 2017 geänderten EU-Beschluss wurde diese Pufferzone auf fünf Kilometer reduziert. Des Weiteren wurde angeordnet, dass für eine Reihe von für den Handel bestimmten Pflanzen, die als Wirtspflanzen für den Erreger gelten, ein EU-Pflanzenpass obligatorisch ist. Befallene Pflanzen gelte es zu entfernen und zu verbrennen.  

Siehe auch

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Commons: Xylella fastidiosa – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
  • Feuerbakterium. – Informationen von Agroscope
  • Pflanzengesundheit Seite des Julius Kühn-Instituts/Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen zu Xylella fastidiosa inklusive einer Liste der anfälligen Wirtspflanzen in der EU
  • Spektrum.de: Ein von Xylella fastidiosa befallener Olivenhain.
  • Brigitte Kramer : Bakterium bedroht Oliven- und Mandelbäume - EU rät zu radikalen Abholzmaßnahmen (Memento vom 10. Juli 2017 im Internet Archive), Bayerischer Rundfunk vom 19. April 2017
  • Nature Artikel zur Früherkennung durch Drohnen [1], 2018
  • Barbara Bachmann (Text), Patricia Kühfuss (Fotos) Die Wurzeln einer Region; Text in 'brand eins' zum Befall von Olivenbäumen. [2]
  • Amtsblatt inklusive der Liste der bekanntermaßen für die europäischen und außereuropäischen Isolate des spezifizierten Organismus anfälligen Pflanzen („spezifizierte Pflanzen“) und der Liste der bekanntermaßen für die europäischen Isolate des spezifizierten Organismus anfälligen Pflanzen („Wirtspflanzen“) [3]
  • Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen [4]
  • NZZ-Artikel vom 17. Juni 2019 von Angela Schader und Gilles Steinmann: "Mit den Bäumen stirbt das Salento" [5]
  • "Mallorca auf der Spur des Feuerbakteriums", von Barbara Pohle. In: Mallorca Zeitung vom 16. September 2019 [6]

Literatur

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  • SM. Mang, S. Frisullo, HS. Elshafie, I. Camele: Diversity Evaluation of Xylella fastidiosa from Infected Olive Trees in Apulia (Southern Italy). April 2016. In: J Microbiol Methods. PMID 27147930
  • Q. Yuan, R. Jordan, RH. Brlansky, O. Istomina, J. Hartung: Development of single chain variable fragment (scFv) antibodies against Xylella fastidiosa subsp. pauca by phage display. Oktober 2015. In: J Microbiol Methods. PMID 26232710
  • IE. Ben Moussa, V. Mazzoni, F. Valentini, T. Yaseen, D. Lorusso, S. Speranza, M. Digiaro, L. Varvaro, R. Krugner, AM. D'Onghia: Seasonal Fluctuations of Sap-Feeding Insect Species Infected by Xylella fastidiosa in Apulian Olive Groves of Southern Italy. August 2016. In: J Econ Entomol. PMID 27401111
  • A. Fierro, A. Liccardo, F. Porcelli: A lattice model to manage the vector and the infection of the Xylella fastidiosa on olive trees. In: Nature - Scientific Reports. 9. Jahrgang, Nr. 1, 2019, S. 8723, doi:10.1038/s41598-019-44997-4.

Einzelnachweise

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  1. ↑ Jean Euzéby, Aidan C. Parte: Family Xanthomonadaceae. In: List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN). Abgerufen am 16. Dezember 2019.
  2. ↑ Jean Euzéby, Aidan C. Parte: Classification of domains and phyla - Hierarchical classification of prokaryotes (bacteria). In: List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN). Abgerufen am 16. Dezember 2019.
  3. ↑ European Food Safety Authority (EFSA), Vincenzo Cavalieri, Elisa Fasanelli, Davide Gibin, Alicia Gutierrez Linares, Pierfederico La Notte, Luca Pasinato, Alice Delbianco: Update of the Xylella spp. host plant database – Systematic literature search up to 31 December 2023. In: EFSA Journal. Band 22, Nr. 7, Juli 2024, doi:10.2903/j.efsa.2024.8898, PMID 39010863, PMC 11247332 (freier Volltext).
  4. ↑ efsa European Food Safety Authority
  5. ↑ Badische-zeitung.de, 26. März 2015, Julian Müller-Meiningen: Feuerbakterium tötet Olivenbäume in Süditalien
  6. ↑ Almeida, R. P. P. (2016). "Can Apulia's olive trees be saved?" Science 353(6297): 346–348. doi:10.1126/science.aaf9710
  7. ↑ wiley.com: Wiss. Stellungnahme zu Risiken der Pflanzengesundheit hinsichtl. Befall mit X. fastidiosa und Bewertung zur Risikominderung
  8. ↑ a b c d Alison Abbott: Bakterieninfaktion - Massensterben im Olivenhain, in Spektrum.de vom 5. Juli 2017 (deutsch), Originalartikel: Alison Abbott: Italy rebuked for failure to prevent olive-tree tragedy - European Commission reveals widespread delays by the country’s authorities to halt spread of deadly plant disease, in nature.com vom 7. Juni 2017 (englisch).
  9. ↑ Lindsey P. Burbank und M. Caroline Roper: Microbe Profile: Xylella fastidiosa – a devastating agricultural pathogen with an endophytic lifestyle In: MICROBIOLOGY, Band 167, Ausgabe 10 doi:10.1099/mic.0.001091
  10. ↑ Alexandra von Ascheraden: Xylella fastidiosa - schleichendes Welken. Hrsg.: Wald und Holz. Nr. 1 2017, ISSN 1423-2456, S. 7–8 (baumpflege-schweiz.ch [PDF]).
  11. ↑ "Flying cameras can spot lethal disease sweeping through world's olive groves". In: The Guardian vom 25. Juni 2018 am 1. Juli 2018 abgerufen.
  12. ↑ "Jetzt rückt eine Drohne dem Feuerbakterium auf Mallorca zu Leibe". In: Mallorca Zeitung vom 26. Juni 2018 am 1. Juli abgerufen.
  13. ↑ Olivenbäume: Italien setzt Spürhunde gegen Schädling ein. In: orf.at. 8. Dezember 2021, abgerufen am 2. Oktober 2023.
  14. ↑ nature: The genome sequence of the plant pathogen X. fastidiosa, Nature 406, 151-157 (2000)
  15. ↑ Newton B. Pierce: Peach leaf curl: its nature and treatment. United States Division of Vegetable Physiology and Pathology, Bulletin no. 20, Washington 1900
  16. ↑ Spiegel.de, 28. November 2013, Hans-Jürgen Schlamp: Baumsterben: Feuerbakterium zerstört Süditaliens Olivenhaine.
  17. ↑ Neue Fälle von Xylella Fastidiosa in den Alpes-Maritimes (Memento vom 19. Januar 2016 im Internet Archive)
  18. ↑ Spiegel 32/2015, S. 101, Katrin Elger: Killer Xylella
  19. ↑ Xylella: carte et liste des communes en zones délimitées en Corse au 18 août 2016. Direction régionale de l'alimentation, de l'agriculture et de la forêt de Corse, archiviert vom Original am 23. August 2016; abgerufen am 23. August 2016 (französisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/draaf.corse.agriculture.gouv.fr
  20. ↑ Abholzung von Olivenbäumen in Italien gestoppt, orf.at vom 20. Dezember 2015, abgerufen am 21. Dezember 2015.
  21. ↑ Xylella, die Schreckliche, Süddeutsche vom 27. April 2015, abgerufen am 8. Juli 2017.
  22. ↑ Italien – Kampf der Olivenbäume, arte 15. Juni 2016.
  23. ↑ European Food Safety Authority (efsa): Xylella „verursacht Olivenkrankheit in Italien“ vom 29. März 2017.
  24. ↑ "‘Phony peach’: the disease that threatens to devastate Britain’s trees and plants". In: The Guardian, online vom 14. Februar 2016, abgerufen am 11. Februar 2017.
  25. ↑ "PLANT DISEASE: OLEANDER LEAF SCORCH". Auf Webseite http://www.azplantlady.com/ vom 20. März 2017. Am 11. Februar 2017 abgerufen.
  26. ↑ "Das Feuerbakterium - Xylella fastidiosa". Auf Webseite http://www.provinz.bz.it. Am 11. Juli 2019 abgerufen.
  27. ↑ Spiegel 32/2015, S. 101, Katrin Elger: Killer Xylella
  28. ↑ Katja Krahmer: Feuerbakterium: Teile von Zeulenroda-Triebes zur Sperrzone erklärt. (Memento vom 4. August 2016 im Webarchiv archive.today) In: Ostthüringer Zeitung, 3. August 2016.
  29. ↑ Referat Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit: Auftreten in Sachsen - sachsen.de. Abgerufen am 28. Januar 2021.
  30. ↑ Magdalene Pietsch: Xylella fastidiosa - pflanzengesundheit.julius-kuehn.de. Abgerufen am 28. Januar 2021.
  31. ↑ "Das Feuerbakterium ist da", in: Mallorca Zeitung - online, vom 15. Dezember 2016, am 9. Februar 2017 abgerufen.
  32. ↑ "Feuerbakterium auf Mallorca: ein schlimmer Verdacht". In: Mallorca Zeitung - online vom 2. Februar 2017, am 9. Februar 2017 abgerufen.
  33. ↑ "La 'xylella' hallada en Ibiza pertenece a la variante más agresiva." In: Diario de Ibiza vom 11. Februar 2017, am 11. Februar abgerufen.
  34. ↑ "Wissenschaftler: Feuerbakterium bereits seit 2005 auf Mallorca." In: Mallorca Zeitung vom 28. Februar 2017, am 29. Februar abgerufen.
  35. ↑ "Cifran en un millón los almendros infectados por la Xylella en Mallorca - Diario de Mallorca" In: Diario de Mallorca, 8. Oktober 2017 (spanisch). Abgerufen am 11. Oktober 2017.
  36. ↑ "Noticias de Xylella Fastidiosa - Diario de Mallorca" In: Diario de Mallorca, Linktabelle zu allen zum Thema veröffentlichten Artikeln (spanisch). Abgerufen am 11. Oktober 2017.
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