畜牧动物医学蚕蜂

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邀阎
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1 中国农学通报 2015,1(11):45-49 Chinese Agricultural Science Bulletin 木聚糖酶对稻草青贮饲料品质的影响叶杭 1, 张文昌 1, 邹长连 2, 张国轶, 陈国富 1 1, 庄益芬 ( 1 福建农林大学动物科学学院, 福州 50002; 2 江西正邦养殖有限公司龙南分公司, 江西赣州 41700; 北京飞机维修工程有限公司发动机部, 北京 ) 摘要 : 为探明木聚糖酶 (Xylanase,XYL) 添加水平对稻草 (Rice straw) 青贮品质的影响, 在常规水分和低水分青贮中均设对照和分别添加 mg/kg 木聚糖酶的 4 个处理组, 分别为组和组组组, 均设个重复, 贮存 60 天开封后测定发酵品质和化学成分结果表明, 较常规水分青贮, 低水分青贮的 ph 升高 (P<0.01) 干物质回收率(DMR) 增加 (P<0.01) 常规水分青贮中, 添加木聚糖酶提高了可溶性碳水化合物 (WSC) 和 DMR 含量 (P<0.01,P<0.05); 组的 DMR 最高, 气体损失率 (GLR) 和氨态氮 (NH -N) 最少低水分青贮中, 随木聚糖酶添加水平升高,pH 下降 (P<0.01,P<0.05), DMR 有升高趋势因此, 在 2 个水分的稻草青贮中, 添加木聚糖酶能够显著改善青贮效果, 均以的添加效果最佳关键词 : 稻草 ; 木聚糖酶 ; 青贮 ; 发酵品质中图分类号 :S816.5 文献标志码 :A 论文编号 : Effects of Xylanase on Quality of Rice Straw Silage Ye Hang 1, Zhang Wenchang 1, Zou Changlian 2, Zhang Guoyi, Chen Guofu 1, Zhuang Yifen 1 ( 1 College of Animal Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 50002; 2 Longnan Jiangxi Zhengbang Breeding Co., Ltd., Ganzhou Jiangxi 41700; Aircraft Maintenance and Engineering Corporation of Beijing, Beijing ) Abstract: This study aimed to prove the effects of different xylanase addition levels on quality of rice straw silage. Three treatment groups added with 20, 40, 80 mg/kg of xylanase respectively and a compared group were set up with conventional and low moisture of rice straw silage. They were named,, and. Each treatment was repeated times. The materials were ensiled for 60 days and opened. The fermentation quality and the chemical composition were analyzed. Compared with conventional silages, DMR (Recovery rate of dry matter), ph of low moisture silages significantly increased (P<0.01). In the conventional ensilaging, WSC (water soluble carbohydrate) and DMR increased by adding xylanase (P<0.01, P<0.05). In the low moisture ensilaging, as the content of xylanase increased, the ph value was decreasing (P<0.01, P< 0.05), DMR had a rising trend. Therefore, in the two moisture contents of rice straw silage, adding xylanase can significantly improve the effect of silage. The effects of group in both conventional and low moisture ensilaging were the best. Key words: rice straw; xylanase; silage; fermentation quality 基金项目 : 国家菌草工程技术研究中心开放基金课题菌糟饲料化的发酵保存技术研究 (JCJJ1017) 第一作者简介 : 叶杭, 男,1989 年出生, 福建福州人, 硕士, 主要从事动物营养与饲料的研究通信地址 :50002 福建省福州市仓山区福建农林大学动物科学学院, yhfjfz@16.com 通讯作者 : 庄益芬, 女,1959 年出生, 内蒙古通辽人, 教授, 硕士, 主要从事动物营养饲料 ( 青贮饲料调制 ) 等领域的理论研究及技术应用, 主持完成福建省科技厅和教育厅项目项, 参加完成福建省科技厅和教育厅项目项在国内外发表论文 40 多篇 ; 参编专著 2 部, 参编教材 1 部通信地址 : 福建省福州市仓山区福建农林大学动物科学学院, yfzfz@16.com 收稿日期 : , 修回日期 :

2 46 中国农学通报 0 引言中国水稻的播种面积和产量居世界第二位和第一位 [1], 收获稻谷后剩余的稻草资源十分丰富, 其潜在价值有待开发, 但部分稻草被随意堆放腐烂或者焚烧随着畜牧业的不断发展, 家畜冬春季节饲料紧缺的问题日趋严重, 将稻草作为饲料利用, 制作数量充裕品质更佳的青贮饲料是缓解饲料短缺的重要途径, 既可减少资源浪费和环境污染, 又能缓解人畜争粮矛盾, 促进畜牧业的良性发展青贮调制可以抑制微生物的繁殖, 使饲料得以长期保存, 保留更多的营养物质, 且适口性较好消化率较高 [2], 可见, 稻草可以科学地调制成青贮饲料但稻草的含糖量低, 常规青贮难以成功因此, 必须采用半干青贮法或添加剂青贮法张 [] [4] 涛等和大下友子等的研究表明降低原料的青贮品质较常规青贮效果更好原料的水分降低, 能使原料的营养成分浓缩 [5-6], 从而显著提高青贮品质 [1] 王仪明等研究表明, 稻草在半干条件下青贮发酵, 粗蛋白比发酵前增长 5.81 个百分点, 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维分别比发酵前下降 12.8 个百分点和个百分点中国早在 20 世纪 50 年代初期就对青贮饲料的研究做了大量工作, 但大多属于生产性的探究, 1977 年以来又开展了青贮饲料的推广工作, 增加了与国外青贮技术的交流, 在低水分青贮添加剂青贮等方面均进行了进一步地研究探讨目前, 利用生物性添加剂改善青贮品质的研究已经成为一种趋势, 酶制剂中的纤维素酶倍受青睐, 木聚糖酶却很少见木聚糖酶是指可以将木聚糖催化水解成低聚木糖或木糖的复合酶系, 主要包括木聚糖内切酶木聚糖外切酶及降解支链的辅酶等 [7] 有研究表明木聚糖酶能有效降解青贮原料的植物纤维, 消弱其抗营养作用, 为乳酸菌的发酵提供更多的发酵底物 [8-11] 迄今, 利用木聚糖酶及其添加水平对改善稻草青贮品质的研究报道甚少为此, 笔者将不同木聚糖酶的添加水平对常规水分和低水分稻草青贮的影响进行研究, 旨在为生产优质的稻草青贮提供理论依据 1 材料与方法 1.1 试验原料与添加剂试验原料稻草, 来源于福建农林大学作物学院实验基地, 品种为 Y 两优 02, 秧龄期为 2 天, 于 2011 年 7 月 2 日播种,11 月日人工刈割并脱粒晒干处理添加剂木聚糖酶 (Xylanase,XYL) 是由夏盛实业集团有限公司提供, 酶活为 U/g 1.2 试验设计设计调制 2 种 (Moisture content,mc) 的稻草青贮, 分别是为 70% 的组和为 40% 的组 ; 在和青贮中均设 4 个试验组, 分别为对照组添加 20 mg/kg 木聚糖酶的组添加 40 mg/kg 木聚糖酶的组添加 80 mg/kg 木聚糖酶 (Xylanase,XYL) 的组每个处理组均重复次 1. 调制青贮将晒干取用的稻草切短, 约 1~2 cm 长, 按照四分法将混合均匀的稻草分为两份, 分别用于常规水分和低水分青贮的调制在常规水分 () 青贮的调制中, 每个重复称取 700 g, 将配置好的的木聚糖酶和蒸馏水共计 10 ml 喷洒在原料中 ( 对照组喷洒蒸馏水 ), 混匀后装入容积为 1 L 的青贮专用试验塑料瓶内, 填装压实后用胶带密封常温条件下贮存 60 天后开封, 供分析测定在低水分 () 青贮的调制中, 原料利用日光平铺晾晒, 于 2 天后进行青贮调制, 每个重复称取 500 g, 制作方法与上述的常规青贮调制方法一致 1.4 分析样本的制备原料与青贮的分析样本原料与青贮样本在 65 的烘干箱中烘干 48 h, 取出回潮 20~0 min 后用粉碎机粉碎并装袋保存待用青贮浸提液的制备称取均匀的青贮样品 100 g 装入刻度为 500 ml 的广口锥形瓶中, 用蒸馏水定容至 500 ml, 于 4 冰箱中 18 h 后取出后用滤纸过滤出浸提液 1.5 试验项目的测定与方法微生物测定乳酸菌是采用 MRS(deMan- Rogosa-Sharpe) 琼脂培养基计数, 在厌氧箱中 0 培养 2 天 ; 细菌是采用营养琼脂培养基 (nutrient agar) 计数, 酵母菌和霉菌是才用马铃薯葡萄糖琼脂培养基 (potato dextrose aga) 计数, 均在有氧条件下 0 培养 2~4 天 [12] 水分 (Moisture) 和粗蛋白质 (CP) 含量测定采用 [1] [14] 常规法测定用比色法测定可溶性碳水化合物 [14] (WSC) 含量采用 Van 等方法测定中性洗涤纤维 (NDF) 含量和酸性洗涤纤维 (ADF) 含量, 半纤维素为二者的差值, 即 HC=NDF-ADF 1.5. 浸提液的 ph 测定采用 ph 计测定浸提夜 ph, 平行测定, 重复 2 次, 取平均值浸提液的乳酸乙酸丙 [15] 酸丁酸含量是用岛津 LC-20AT 型高效液相色谱分析浸提液的氨态氮 (NH -N) 是采用苯酚 - 次氯酸钠比 [16] 色法测定

3 叶杭等 : 木聚糖酶对稻草青贮饲料品质的影响气体损失率 (GLR) 和干物质回收率 (DMR) 通过称重相关数据后计算得出, 计算方法见式 (1)~(2) GLR=[( 装填时装入的原料重 - 开封时回收的青贮重 )/( 装填时装入的原料重原料 DM%)] 100% (1) DMR=[( 开封时回收的青贮重青贮 DM%)/( 装填时装入的原料重原料 DM%)] 100% (2) 数据表示形式 :Moisture 为总水分的百分比, NDF ADF HC CP 和 WSC 均是以干物质 (DM) 基础的百分比表示,LA AA PA 和 BA 均用新鲜 (FM) 基础的百分比表示,NH -N 换算为 100 g 新鲜青贮饲料中的 mg 数 1.6 数据分析采用 SPSS 17.0 统计软件进行方差分析木聚糖酶及二者间的交互作用对青贮发酵品质和化学成分的影响使用两因素方差分析, 差异的显著性用 * 和表示 ; 结果用平均数 ± 标准差表示, 在常规分水青贮和低水分青贮中均用单因素 (ONE-WAY ANOVA) 方差分析和 S-N-K 方法进行多重比较来分析不同水平木聚糖酶对稻草青贮品质的影响, 用肩标不同字母表示差异的显著性 2 结果与分析 2.1 稻草的化学成分和微生物组成从表 1 可见, 稻草的 WSC 和 CP 含量偏低, 而 NDF ADF 和 HC 含量较高, 符合常规稻草原料成分比例从表 2 可见, 在稻草的微生物组成中, 乳酸菌数未占优势, 稻草尤为突出表 1 稻草的化学成分 % 水分 WSC NDF ADF HC CP 表 2 稻草中微生物数量 lg cfu/g FM 乳酸菌细菌酵母菌霉菌青贮的发酵品质和木聚糖酶水平及二者之间的交互作用对青贮发酵品质的影响见表和木聚糖酶水平对 ph 有极显著影响 (P<0.01), 并且和木聚糖酶水平之间有极显著的交互作用 (P<0.01) 此外, 对 AA 含量有极显著影响 (P<0.01), 木聚糖酶水平对 NH -N 有极显著影响 (P<0.01), 和木聚糖酶水平之间也存在极显著的交互作用 (P<0.01) 表青贮的发酵品质木聚糖酶水平 ph LA/% AA/% PA/% BA/% GLR/% NH-N/(mg/100 g) 4.8± ± ± ± ± ±0.05 ab 2.8±0.01 A 4.5± ± ± ±0.2.2± ± ± ± ± ± ±0.7 a 1.88±0.06 bc 2.0±0.01 B 2.22±0.00 C 4.42± ± ± ± ± ±0.19 c 1.78±0.02 D 5.±0.05 Aa 1.18± ± ± ± ± ±0.02 Aa 4.97±0.0 Bb 4.86±0.04 Cc 0.88± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±0.05 Aa 2.25±0.01 Ab 4.80±0.02 Cd 0.74± ± ± ± ± ±0.02 Bc MC 差异显著性 XYL MC XYL 注 : 同中同列肩标不同大写字母表示差异极显著 (P<0.01), 肩标不同小写字母表示差异显著 (P<0.05); * 和分别表示差异极显著 (P< 0.01) 和显著 (P<005), 下同

4 48 中国农学通报在青贮中, 与组相比, 组组和组的 NH -N 含量均极显著降低 (P<0.01), 组的 GLR 显著降低 (P<0.05), 而组组在其他各项指标上与组间均无显著差异个木聚糖酶水平组之间相比, 在 GLR 上, 组和组显著低于组 (P<0.05); 在 NH -N 上, 组组和组两两间存在极显著差异 (P<0.01), 其中组最高, 组最低在青贮中, 与组相比, 个处理组的 ph 值也均极显著降低 (P<0.01); 组和组的 NH -N 显著和极显著降低 (P<0.05,P<0.01) 个木聚糖酶水平组之间相比, 组的 ph 极显著低于组 (P<0.01), 而组的 ph 显著低于组 (P<0.05); 组的 NH -N 显著低于组 (P<0.05), 而组的 NH -N 极显著低于和组 (P<0.01) 2. 青贮的化学成分和木聚糖酶水平及二者之间的交互作用对青贮化学成分的影响见表 4 对水分 DMR ADF 和 HC 有极显著影响 (P<0.01), 木聚糖酶水平对水分 DMR WSC NDF HC 有极显著影响 (P<0.01), 在水分和 DMR 上, 和木聚糖酶水平之间有极显著的交互作用 (P<0.01) 在青贮中, 与组相比, 组表 4 青贮的化学成分 % 木聚糖酶水平水分 DMR WSC NDF ADF HC 71.99±0.02 Aa 92.74±0.55 B 0.91±0.12 Bc 64.97±0.88 Aa 8.40± ±1.5 A 71.9±0.04 Aa 71.84±0.01 Aa 9.4±0.05 B 92.91±1.5 B 1.18±0.07 ABb 1.41±0.07 Aa 60.96±1. ABb 59.89±2.57 Bb 7.49± ± ±1.10 B 22.61±1.15 B 71.1±0.00 Bb 95.71±0.51 A 1.5±0.15 Aab 59.5±1.86 Bb 6.07± ±1.01 B 8.86±0.02 Aa 96.24±0.57 Bb 1.14±0.07 b 6.4±0.7 a 9.8± ±0.87 a 8.82±0.01 Aa 8.5±0.02 Aa 96.64±1.4 ABb 97.02±0.48 ABb 1.26±0.20 ab 1.9±0.08 a 61.9±0.79 b 61.20±0.1 b 9.40± ± ±0.71 b 22.0±0.42 b 7.61±0.08 Bb 98.41±0.08 Aa 1.29±0.06 ab 61.10±1.42 b 8.7± ±0.74 b MC 差异显著性 XYL MC XYL 组和组的 WSC 均显著或极显著增加 (P<0.05, P<0.01);NDF 和 HC 均显著或极显著减少 (P<0.05, P<0.01); 组的水分极显著降低 (P<0.01),DMR 极显著升高 (P<0.01) 个木聚糖酶水平组之间相比, 在 DMR 上, 组极显著高于组和组 (P<0.01); 在 WSC 上, 组显著高于组 (P<0.05); 在水分上, 组极显著低于组和组 (P<0.01) 在青贮中, 与组相比, 组组和组的 NDF 和 HC 均显著减少 (P<0.05); 组的 WSC 显著增加 (P<0.01); 组的水分极显著降低 (P<0.01),DMR 极显著升高 (P<0.01) 个木聚糖酶水平组之间相比, 在水分上, 组极显著低于组和组 (P<0.01); 在 DMR 上, 组显著高于组和组 (P<0.05) 结论与讨论在本试验中, 由结果可知在同等稻草青贮中木聚糖酶不同的添加水平其作用效果也不同, 而相同木聚糖酶添加水平作用于不同的稻草青贮中所表现的效果也不同中和与木聚糖酶添加水平对稻草青贮效果的互作影响, 可抉择出最佳组合方案, 为日后稻草青贮饲料的大规模生产提供理论依据原料的水分和糖分的含量是调制出优质青贮饲料的关键条件, 二者也是青贮环境中乳酸菌活动的保障本试验中, 稻草和稻草的分别为 70% 和 7.5%, 其青贮效果存在差异过高将有利于酪酸菌等有害微生物的繁殖, 糖分太低将减慢乳酸菌的发酵利用的速度, 不能及时降低青贮的 ph 和抑制有害微生物的活动原料水分的降低后变得更干燥, 不利于微生物的生存, 能够减少被有害微生物发酵利用的养分, 使营养物质得以保存更多, 更有利于调制 [17] 优质青贮而低水分青贮的环境对微生物和酶的活动以及植物细胞的呼吸有一定的抑制作用, 有机酸形 [18-19] 成少, 碳水化合物保存多, 蛋白质分解少可溶性碳水化合物是影响青贮发酵成败的关键之一, 一般牧 [20] 草青贮时,WSC 的足够数量应占干物质的 10% 以上,

5 叶杭等 : 木聚糖酶对稻草青贮饲料品质的影响 49 而在稻草青贮中,WSC 含量只有.56%, 无法满足乳酸菌等有益菌的正常活动, 从而导致生成的乳酸较少, 因此 ph 没有降到 4.2 以下这与吕建敏吴跃明等的研究报道结果基本一致 [8-9,21] 一般牧草上附着的乳酸菌数目不足, 且只有少数是发酵能力强的优良菌种 [22] 本试验稻草的微生物组成中, 乳酸菌数未占优势青贮中 AA 含量高于 LA 含量, 只产乳酸的同质发酵型乳酸菌优良菌种可能更少较青贮, 青贮的 ph 更高但在 DMR 上青贮明显高于青贮因为青贮是低水分青贮, 在低水分青贮中所有微生物的发酵能力都会受到限制, 所以, 低水分青贮虽然不利于青贮 ph 的下降, 但却有利于营养物质的保存, 营养价值更高在青贮饲料中添加木聚糖酶可以使原料的部分植物纤维素分解可溶性多糖, 能增加有益菌的营养供给, 改善青贮饲料的营养成分, 利于动物的消化吸收, 显著提高饲料的利用率 [2-24] 在和青贮中, 随着木聚糖酶添加水平的升高,WSC 有升高的趋势而 NDF 和 NH -N 有降低的趋势, 这符合木聚糖酶的作用 [25] [26] 机理, 也与庄苏等和王继成等的结论相近似但是, 在青贮中, 只有组青贮品质得到改善, 其中 DMR 极显著升高 GLR 显著降低而在青贮中, 青贮的 ph 随着 XYL 添加水平的提高而呈下降趋势,DMR 呈升高趋势, 这可能是由于原料不同所致因为青贮原料的越低, 其相对作用于底物的浓度就越高, 酶与底物的作用越充分, 效果越好总之, 原料与木聚糖酶水平之间存在显著的交互作用在 ph DMR 和 ADF 上低水分青贮高于常规水分青贮, 而在 AA 和 HC 上低水分青贮低于高水分青贮 ; 个木聚糖酶添加水平均能改善不同稻草青贮的品质, 且青贮品质随木聚糖酶添加水平的提高而改善, 常规水分青贮组和低水分青贮组均以的添加效果最佳参考文献 [1] 王仪明, 张兴, 郁谦, 等. 稻草半干青贮工艺条件及饲用价值的研究 [J]. 中国奶牛,2011(9): [2] 刘东华. 青贮饲料的调制及营养变化 [J]. 黑龙江畜牧兽医,201(4): 111. [] 张涛, 崔宗均, 高丽娟, 等. 绿汁发酵液和乳酸菌剂 MMD 在不同含水率苜蓿青贮中的添加试验 [J]. 中国农业大学学报,2004,9(5):2-7. [4] 大下友子, 名久井忠, 柾木茂彦. 原料草の水分含量がアルファルファサイレージの発酵品質及び飼料価値に及ぼす影響 [J]. 東北農試研報,1992(84): [5] 庄益芬, 安宅一夫, 张文昌. 生物添加剂和对紫花苜蓿和猫尾草青贮发酵品质的影响 [J]. 畜牧兽医学报,2007,8(12): [6] 増子孝義, 円井更織, 藤田希, 嶋田秀庸. 蟻酸乳酸菌製剤および乳酸菌製剤と酵素剤の混合物の添加が予乾グラスサイレージの発酵品質に及ぼす影響 [J]. 日本草地学会誌,1999,44(4): [7] 慕娟, 问清江, 党永, 等. 木聚糖酶的开发与应用 [J]. 陕西农业科学, 2012(1): [8] 吕建敏, 胡伟莲, 刘建新. 添加酶制剂和麸皮对稻草青贮发酵品质的影响 [J]. 动物营养学报.2005,17(2): [9] 吴跃明, 刘建新, 刘丹, 等. 添加复合酶制剂与麸皮对玉米秸稻草青贮发酵品质和养分消化率的影响 [J]. 中国兽医学报,2004,24(): [10] 王安, 张淑芳, 钟一民. 纤维素复合酶作为青贮饲料添加剂的研究 [J]. 东北农业大学学报,1997,28(4): [11] 梁永, 陈中平, 杨洪森. 木聚糖酶在饲料应用上的研究进展 [J]. 饲料研究,2012(4):0-1. [12] 傅彤. 微生物接种剂对玉米青贮饲料发酵进程及其品质的影响 [D]. 北京 : 中国农业科学院,2005. [1] 杨胜. 饲料分析及饲料质量检测技术 [M]. 北京 : 中国农业大学出版社,199:19-. [14] 森本宏. 家畜栄養実験法 [M]. 東京 : 養賢堂発行,1971: [15] Han K J, Collins M, Vanzant E S, et al. Bale density and moisture effects on alfalfa round bale silage[j]. Crop Science,2004,44(): [16] Broderica G A, Kang J H. Automated simultaneous determination of ammonia and amino acids in ruminal fluid and in vitro media[j]. Journal of Dairy Science,1980(): [17] 庄益芬, 张文昌, 方秀云, 等. 添加绿汁发酵液对不同象草青贮品质的影响 [J]. 江西农业大学学报,2007,29(2): [18] 庄益芬, 安宅一夫, 张文昌. 低水分青贮对黑小麦草细胞壁成分和体外干物质消化率的影响 [J]. 甘肃农业大学学报,2006,41(6): [19] 王成章, 王恬. 饲料学 [M]. 北京 : 中国农业出版社,200: [20] 安宅一夫. 最新サイレージバイブル [M]. 日本北海道 : 酪農学園出版部,2012: [21] 李成云, 秦炜赜. 不同添加剂处理对鲜稻草青贮品质的影响 [J]. 畜牧与饲料科学,2006,27(5):6-7. [22] 蔡義民, 大桃定洋, 熊井清雄. 饲料作物牧草に付着する乳酸菌の分布とその乳酸発酵特性 [J]. 日本草地学会誌,1994,9(4): [2] 李旭华, 刘海林, 张石蕊. 不同处理稻草混合青贮料对奶牛生产性能的影响 [J]. 湖南饲料,2006(6):29-1. [24] 连惠芗, 汪世华. 木聚糖酶的研究与应用 [J]. 武汉工业学院学报, 2006,25(1): [25] 庄苏, 颜瑞, 丁立人, 等. 纤维素酶与木聚糖酶对象草青贮发酵品质的影响 [J]. 南京农业大学学报,2009,2(4): [26] 王继成, 晏和平. 不同水平纤维素酶和木聚糖酶对青贮高粱品质的影响 [J]. 饲料研究,2006(5):57-61.

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第 34 卷第 8 期 Vol.34,No.8 DOI:10.11829/j.issn.1001G0629.2016G0526 草业科学 PRATACULTURALSCIENCE 1755G1761 8/2017 张诗, 林芝, 余豪闯, 罗宗志, 庄益芬. 酶制剂和绿汁发酵液对巨菌草青贮品质的影响. 草业科学,2017,34(8):1755G1761. ZhangS,LinZ,YuHC,LuoZZ,ZhuangYF.EfectsofenzymeandfermentedgreenjuiceonsilagequalityofPennisetumsp.PratacG

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