N-3계 지방산 적절 함량 식이의 docosahexaenoic acid 첨가가 기억력 관련 뇌 기능에 미치는 영향 Effect of Treatment with Docosahexaenoic Acid into N-3 Fatty Acid Adequate Diet on Learning Related Brain Function in Rat원문보기
SD계 흰쥐를 사용하여 motor activity 실험에서 동물들의 자발적인 운동성을 측정한 결과, 주어진 시간 내 움직인 시간과 움직인 거리에는 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군 (Adq group)과 DHA가 첨가된 식이군(Adq+DHA group)간에 유의적 차이를 관찰할 수가 없었다. 학습효과 실험에서 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군 (Adq group)의 경우 목적 플랫트폼까지 걸리는 시간이 DHA 첨가 식이군(Adq+DHA group)에 비하여 다소 길었으나 유의적 차이는 관찰할 수가 없었다. 수영 속도(swimming speed)에서 DHA 첨가 식이군(Adq+DHA group)의 경우, n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군 (Adq group)에 비해 유의적으로 빨랐으나 수영 풀에서 움직인 거리 (swimming distance)에는 두 식이군 간의 유의적 차이가 없었다. 두 식이군의 흰쥐들이 수영한 시간(swimming time)과 쉬고 있는 시간(resting time)의 경우, 쉬는 시간에는 유의적 차이가 없었으나 수영 시간 또한 n-3 지방산이 적절이 함유된 식이(Adq group)로 사육된 쥐가 DHA가 첨가된 식이로 사육된 쥐(Adq+DHA group)보다 수영한 시간이 길었으나 여기서도 유의적 차이는 없었다. 기억력 테스트에서 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군(Adq group) 및 DHA가 첨가된 식이군(Adq+DHA group) 모두는 목적 플랫트폼이 있었던 A 지역에 대한 기억이 우수하여 다른 지역들인 B, C, D를 지나가는 횟수보다 유의적으로 많았음을 관찰하였다(p<0.05). 이상의 결과로부터 임신에서부터 성인이 될 때까지 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이로 사육된 쥐와 비교할 때 DHA가 첨가된 식이로 사육된 흰쥐가 Morris water maze를 이용한 공간기억력 실험에서 다소 우수한 기억 학습효과를 나타내었으나 유의적 차이는 없었음을 관찰 할 수가 있었다.
SD계 흰쥐를 사용하여 motor activity 실험에서 동물들의 자발적인 운동성을 측정한 결과, 주어진 시간 내 움직인 시간과 움직인 거리에는 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군 (Adq group)과 DHA가 첨가된 식이군(Adq+DHA group)간에 유의적 차이를 관찰할 수가 없었다. 학습효과 실험에서 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군 (Adq group)의 경우 목적 플랫트폼까지 걸리는 시간이 DHA 첨가 식이군(Adq+DHA group)에 비하여 다소 길었으나 유의적 차이는 관찰할 수가 없었다. 수영 속도(swimming speed)에서 DHA 첨가 식이군(Adq+DHA group)의 경우, n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군 (Adq group)에 비해 유의적으로 빨랐으나 수영 풀에서 움직인 거리 (swimming distance)에는 두 식이군 간의 유의적 차이가 없었다. 두 식이군의 흰쥐들이 수영한 시간(swimming time)과 쉬고 있는 시간(resting time)의 경우, 쉬는 시간에는 유의적 차이가 없었으나 수영 시간 또한 n-3 지방산이 적절이 함유된 식이(Adq group)로 사육된 쥐가 DHA가 첨가된 식이로 사육된 쥐(Adq+DHA group)보다 수영한 시간이 길었으나 여기서도 유의적 차이는 없었다. 기억력 테스트에서 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군(Adq group) 및 DHA가 첨가된 식이군(Adq+DHA group) 모두는 목적 플랫트폼이 있었던 A 지역에 대한 기억이 우수하여 다른 지역들인 B, C, D를 지나가는 횟수보다 유의적으로 많았음을 관찰하였다(p<0.05). 이상의 결과로부터 임신에서부터 성인이 될 때까지 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이로 사육된 쥐와 비교할 때 DHA가 첨가된 식이로 사육된 흰쥐가 Morris water maze를 이용한 공간기억력 실험에서 다소 우수한 기억 학습효과를 나타내었으나 유의적 차이는 없었음을 관찰 할 수가 있었다.
The effect of adding docosahexaenoic acid into an n-3 fatty acid adequate diet on the improvement of learning related brain function was investigated. On the second day after conception, Sprague Dawley strain dams were subjected to a diet containing either n-3 fatty acid adequate (Adq, 3.4% linoleni...
The effect of adding docosahexaenoic acid into an n-3 fatty acid adequate diet on the improvement of learning related brain function was investigated. On the second day after conception, Sprague Dawley strain dams were subjected to a diet containing either n-3 fatty acid adequate (Adq, 3.4% linolenic acid) or n-3 fatty acid adequate+docosahexaenoic acid (Adq+DHA, 3.31%linolenic acid plus 9.65% DHA). After weaning, male pups were fed on the same diet of their respective dams until adulthood. Motor activity and Morris water maze tests were measured at 10 weeks. In the motor activity test, there were no statistically significant differences in moving time and moving distance between the Adq and Adq+DHA diet groups. The n-3 fatty acid adequate with DHA (Adq+DHA) group tended to show a shorter escape latency, swimming time and swimming distance compared to the n-3 fatty acid adequate group (Adq), but the differences were not statistically significant. There was no difference in resting time, but the Adq+DHA group showed a higher swimming speed compared to the Adq group. In memory retention trials, the numbers of crossing of the platform position (region A), in which the hidden platform was placed, were significantly greater than those of other regions for both Adq and Adq+DHA groups. Based on these results, adding DHA into the n-3 fatty acid adequate diet from gestation to adulthood tended to induce better spatial learning performance in Sprague Dawley rats as assessed by the Morris water maze test, although the difference was not significant.
The effect of adding docosahexaenoic acid into an n-3 fatty acid adequate diet on the improvement of learning related brain function was investigated. On the second day after conception, Sprague Dawley strain dams were subjected to a diet containing either n-3 fatty acid adequate (Adq, 3.4% linolenic acid) or n-3 fatty acid adequate+docosahexaenoic acid (Adq+DHA, 3.31%linolenic acid plus 9.65% DHA). After weaning, male pups were fed on the same diet of their respective dams until adulthood. Motor activity and Morris water maze tests were measured at 10 weeks. In the motor activity test, there were no statistically significant differences in moving time and moving distance between the Adq and Adq+DHA diet groups. The n-3 fatty acid adequate with DHA (Adq+DHA) group tended to show a shorter escape latency, swimming time and swimming distance compared to the n-3 fatty acid adequate group (Adq), but the differences were not statistically significant. There was no difference in resting time, but the Adq+DHA group showed a higher swimming speed compared to the Adq group. In memory retention trials, the numbers of crossing of the platform position (region A), in which the hidden platform was placed, were significantly greater than those of other regions for both Adq and Adq+DHA groups. Based on these results, adding DHA into the n-3 fatty acid adequate diet from gestation to adulthood tended to induce better spatial learning performance in Sprague Dawley rats as assessed by the Morris water maze test, although the difference was not significant.
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문제 정의
여기에 대한 정확한 기작은 잘 알려져 있지 않지만 아마도 혈류로부터 뇌의 DHA 선호성, 뇌에서 효율적인 DHA의 uptake와 보존, 및 LNA와 달리 DHA의 경우 추가적인 불포화작용이 필요 없기 때문이라고 여겨진다. 본 연구에서는 임신기부터 성인기까지 n-3 지방산이 적절히 함유된 식 이군과 DHA를 첨가한 식 이군으로 나누어 횐쥐를 사육한 후 성인이 되었을 때 이들 두 식이군 간의 공간 기억 학습능력을 Morris water maze test로 측정하여 DHA 첨가에 의한 뇌 기능 개선효과에 대하여 알아보고자 한다.
뇌의 적절한 DHA 함량 유지와 기억, 학습 둥 지능 및 사고와 관련된 뇌 기능 항상성에 대해서이미 많은 연구자들에 의해 보고되었다[5, 10, 13, 15, 25]. 이들 연구들의 접근방식은 신경계에서 DHA의 역할을 알아보기 위하여 DHA가 결핍된 식이로 23세대 동안 사육한 후 뇌의 DHA 함량이 극히 낮은 동물을 생성하여 이들의 뇌 기능 장애를 밝히는 것이다. 한 예로 3 세대동안 n-3 지방산이 결핍된 식이로 사육된 동물군은 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이로 사육된 동물군보다 공간 기 억학습 능력 이 떨어짐이 보고[1 이 되었고, Greiner 둥[5]의 연구에서도 후각을 기초로 한 기억학습실험에서 3세대동안 n-3 지방산 결핍은 냄새의 구별에 있어서 기억 학습장애가 나타났음이 보고되었다.
Gamoh 둥[3]도만성적인 DHA 섭취는 기억력을 개선시키고 오히려 뇌의 지질과 산화물 함량을 감소시켜 신경조직의 환경을 바람직하게 유지시킨다고 보고하였고 Lim의 연구[9]에서도 임신에서부터 성인이 될 때까지 n-3 지방산이 결핍된 식이로 사육된 쥐와 비교할 때 DHA가 첨가된 식이로 사육된 쥐의 경우 우수한 공간 기억 학습능력을 나타냄을 보고하였다. 이상의 연구들은 3세대 동안 n-3 지방산이 결핍된 동물의 뇌 기능 장애와 n-3 지방산이 결핍된 식이에 DHA를 보충하므로써 뇌 기능 개선 효과에 관하여 살펴 본 것이다.
제안 방법
횐쥐가 수영해서 목적지까지 걸리는 시간과 swimming speed를 videomax를 이용하여 측정하였다 (visible trial). 3일째부터는 A 지역 중앙에 가시형의 platform 대신에 보기 힘든 플랫트폼(hidden platform)으로 치환하였고 수면에서 약 1 cm가량 아래의 높이에 두었으며 흰쥐가 목적 플랫트폼까지 걸리는 시간을 측정하였다(escape latency). 흰쥐가 성공적으로 목적 플랫트폼에 도착하면 30초간 그곳에서 휴식시 간을 주고 만약 90초 내 에 도착하지 못하면 손으로 목적지까지 안내해 주어 30초간 휴식하게 하였다.
먼저 motor activity 실험을 행하여 동물들의 자발적인 운동성을 측정하였다. 각각 횐쥐들을 bedding이 깔려져 있는 쥐용 case (25 an x 45 cm x 20 cm) 에넣고 비디오카메라를 이용하여 이들의 moving distance와 moving time를 30분간 측정하였다[10].
즉 다른 지역인 B, C, D와 비교했을 때 A 지역을 지나가는 횟수가 많을수록 공간 기억력이 우수한 것으로 판정하였고 A, B, C, D 지역의 구별 없이 무작위로 수영하는 경우 공간 기억력이 떨어지는 것으로 판단하였다. 또한 목적 플랫트폼까지 걸린 시 간인 escape latency를 다시 swimming time 과 resting time으로 나누어 실험동물의 전반적인 운동력을 즉정하였고/ swimming distance 와 swimming speed도 아울러 측정하였다.
실험들이 행해졌다. 먼저 motor activity 실험을 행하여 동물들의 자발적인 운동성을 측정하였다. 각각 횐쥐들을 bedding이 깔려져 있는 쥐용 case (25 an x 45 cm x 20 cm) 에넣고 비디오카메라를 이용하여 이들의 moving distance와 moving time를 30분간 측정하였다[10].
물탱크를 임의로 4둥분하여 즉 A, B, C, D의 지역으로 나누고 서로 다른 두 개의 시작 포인트를 정하였고 벽면에 있는 은박지와 전기코드가 쥐에게 방향성에 대한 신호로 작용하였다. 물의 온도는 21℃ 가량이며 1일째는 수영 훈련기간으로 횐쥐를 자유 수영시켰고 2일째 가시형태의 플랫트폼을 A 지역 중앙에 수위보다 1 cm 높게 두어 횐쥐가 수영하면서 가시형태의 플랫트폼이 보이도록 하였다. 횐쥐가 수영해서 목적지까지 걸리는 시간과 swimming speed를 videomax를 이용하여 측정하였다 (visible trial).
방법으로 널리 사용되어 왔다[12, 19]. 물탱크를 임의로 4둥분하여 즉 A, B, C, D의 지역으로 나누고 서로 다른 두 개의 시작 포인트를 정하였고 벽면에 있는 은박지와 전기코드가 쥐에게 방향성에 대한 신호로 작용하였다. 물의 온도는 21℃ 가량이며 1일째는 수영 훈련기간으로 횐쥐를 자유 수영시켰고 2일째 가시형태의 플랫트폼을 A 지역 중앙에 수위보다 1 cm 높게 두어 횐쥐가 수영하면서 가시형태의 플랫트폼이 보이도록 하였다.
이러한 실험은 하루에 두 번, 다른 시작 포인트에서 측정되었고 4일 연속 진행되 었다(learning trial). 실험 마지막 날에는 기존에 있었던 플랫트폼을 제거하고 플랫트폼이 있었던 A 지역에 대한기억력을 지나가는 횟수로 측정하였다(memory retention trial). 즉 다른 지역인 B, C, D와 비교했을 때 A 지역을 지나가는 횟수가 많을수록 공간 기억력이 우수한 것으로 판정하였고 A, B, C, D 지역의 구별 없이 무작위로 수영하는 경우 공간 기억력이 떨어지는 것으로 판단하였다.
신생 횐쥐가 이유기가 되었을 때 각각 암컷 흰쥐로부터 1마리씩의 수컷 횐쥐를 취하여 어미 횐쥐의 식이와 동일한식이로 10주령까지 사육하였다. 실험에 사용된 식이는 지방산의 양이 변형된 AIN-93G 표준식이[14]이고 실험식이와 음용수는 실험기간동안 자유 섭취방법으로 급여하였다. 적정 환경은 온도 23+l℃, 상대습도, 명암 12 시간 주기였다.
물의 온도는 21℃ 가량이며 1일째는 수영 훈련기간으로 횐쥐를 자유 수영시켰고 2일째 가시형태의 플랫트폼을 A 지역 중앙에 수위보다 1 cm 높게 두어 횐쥐가 수영하면서 가시형태의 플랫트폼이 보이도록 하였다. 횐쥐가 수영해서 목적지까지 걸리는 시간과 swimming speed를 videomax를 이용하여 측정하였다 (visible trial). 3일째부터는 A 지역 중앙에 가시형의 platform 대신에 보기 힘든 플랫트폼(hidden platform)으로 치환하였고 수면에서 약 1 cm가량 아래의 높이에 두었으며 흰쥐가 목적 플랫트폼까지 걸리는 시간을 측정하였다(escape latency).
대상 데이터
본 실험에서는 임신 2일된 암컷 Sprague Dawley (SD) 계횐쥐 20 마리를 Charles River 실험실(Portage, MI)로부터 구입하여 각각 10마리씩 두 군으로 나누어 n-3 지방산이 적절히 함유된 식 이군[n-3 Adequate (Adq) group]과 DHA가 첨가된 식이 (Adq +DHA group)로 임신기간 및 수유기동안 사육하였다. 신생 횐쥐가 이유기가 되었을 때 각각 암컷 흰쥐로부터 1마리씩의 수컷 횐쥐를 취하여 어미 횐쥐의 식이와 동일한식이로 10주령까지 사육하였다.
데이터처리
실험 결과는 Mean+SEM (Standard Error of Mean)으로 나타내었고 분석된 실험 데이터는 Statistica program (StatSoft, Tulsa, OK)을 이용하여 repeated measures one-way ANOVA 를 실시하여 유의성이 있을 경우에 post-hoc test로 Tukey's HSD (Honest Significant Difference) test를 실시 하여 유의 성을 검증하였다.
성능/효과
Morris water maze 실험이 종료된 후 측정한 체중은 n-3 지방산이 적절히 함유된 식 이군(Adq group)의 경우 545.3± 16.5 g이 였고 DHA가 첨가된 식 이군(Adq+DHA group)의 경우 582.6±8.41 g으로 DHA 첨가군의 체중이 유의적으로 높았다. 흰쥐의 운동성 측정 실험을 행하여 주어진 시간 동안 흰쥐들이 움직인 시간과 움직인 거리를 측정하여 동물들의 자발적인 운동성을 검토한 결과, 주어진 시간 내 움직인 시간의 경우, n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군(Adq group)과 DHA가 첨가된 식이군(Adq+DHA group) 간에 유의적 차이를 관찰할 수가 없었고 총 움직인 거리에도 두 군 간에 유의적 차이가 없었다 (Fig.
적정 환경은 온도 23+l℃, 상대습도, 명암 12 시간 주기였다. N-3 지방산이 적절히 함유된 식이군(n-3 Adq group)의 지방산 조성은 16.9% linoleic acid (LA), 3.4% LNA이며 DHA는 함유되어있지 않고 DHA 첨가 식이군(Adq+DHA group)의 경우는 16.9% LA로 N-3 지방산이 적절히 함유된 식이군과 함량이 같으나 LNA는 3.31%를 그리고 DHA는 9.65%를 함유하였다(Table 1).
SD계 횐쥐를 사용하여 motor activity 실험에서 동물들의 자발적인 운동성을 측정한 결과, 주어진 시간 내 움직인 시간과 움직인 거리에는 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군(Adq group)과 DHA가 첨가된 식 이군(Adq+DHA group)간에 유의적 차이를 관찰할 수가 없었다. 학습효과 실험에서 m3 지방산이 적절히 함유된 식이군(Adq group)의 경우 목적 플랫트폼까지 걸리는 시간이 DHA 첨가 식이군(Adq+DHA group) 에비하여 다소 길었으나 유의적 차이는 관찰할 수가 없었다.
가시 형 태 의 플랫트폼을 이용한 visible trial에 서 목적 지까지 도착하는 시간, 목적 플랫트폼위에 성공적으로 올라간 횐쥐들의 수 및 수영속도에는 두 식이군간에 유의적 차이가 없었다. 학습효과(learning trial) 실험에서 두 식이군 모두 반복된 실험으로 시간의 경과와 더불어 목적 플랫트폼까지 걸리는 시 간(escape latency)이 단축되 었다(Fig.
두 식이군의 횐쥐들이 수영한 시간(swimming time)과 쉬고 있는 시 간(resting time)의 경우, 쉬는 시 간에는 유의적 차이가 없었으나 수영 시간 또한 n-3 지방산이 적절이함유된 식 이 (Adq group)로 사육된 쥐가 DHL]* 첨가된 식 이로 사육된 쥐(Adq+DHA group)보다 수영한 시간이 길었으나 여기서도 유의적 차이는 없었다. 기억력 테스트에서 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군(Adq group) 및 DHA가 첨가된 식이군(Adq+DHA group) 모두는 목적 플랫트폼이 있었던 A 지역에 대한 기억이 우수하여 다른 지역들인 B, C, D를 지나가는 횟수보다 유의적으로 많았음을 관찰하였다(p<0.05). 이상의 결과로부터 임신에서부터 성인이 될 때까지 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이로 사육된 쥐와 비교할 때 DHA가 첨가된 식 이로 사육된 횐쥐가 Morris water maze를 이용한 공간기 억력 실험에서 다소 우수한 기억 학습효과를 나타내었으나 유의적 차이는 없었음을 관찰 할 수가 있었다.
4에서는 두 식이군의 흰쥐들이 목적플랫트폼까지 걸린 시간을 수영한 시간(swimming time)과 쉬달 동안 섭취시킨 후에 기억 학습능력이 유의적으로 개선되었다. 따라서 n-3 지방산 결핍에 따른 뇌 및 망막을 포함하는 신경계 결함은 DHA 공급으로 회복되지 않는 경우도 있는 것으로 사료되며 n-3 지방산이 결핍된 시기와 기간, 및 DHA 공급 시기와 투여 기간 둥이 주요인이 되는 것으로 판단된다. 본 연구의 결과에서는 임신기부터 성장기동안 추가적인 DHA 투여에 의해 공간기억력이 다소 나은 효과가 있었으나 m3 지방산을 이미 적절히 섭취하고 있는 군과 비교해서 유의적 차이는 없었다.
따라서 n-3 지방산 결핍에 따른 뇌 및 망막을 포함하는 신경계 결함은 DHA 공급으로 회복되지 않는 경우도 있는 것으로 사료되며 n-3 지방산이 결핍된 시기와 기간, 및 DHA 공급 시기와 투여 기간 둥이 주요인이 되는 것으로 판단된다. 본 연구의 결과에서는 임신기부터 성장기동안 추가적인 DHA 투여에 의해 공간기억력이 다소 나은 효과가 있었으나 m3 지방산을 이미 적절히 섭취하고 있는 군과 비교해서 유의적 차이는 없었다. Valenzuela 둥[22]은 임신 중인 쥐에게 LNA 및 DHA를 각각 투여한 후 출생 전과 후에 신생 쥐의 대뇌피질, 해마 및 소뇌의 지방산 조성을 검토한 결과 두 식이군의 차이가 없었다고 보고하였다.
그러나 n-3 지방산이 적절히 함유된 식 이군(Adq group)의 경우, 목적 플랫트폼까지 걸리는 시간이 DHA 첨가 식이군(Adq+DHA group) 에비하여 길었음을 관찰할 수가 있었으나 두 식이군간의 통계적 유의성은 없었다. 실험 3일째 DHA 가 첨가된 식이군 (Adq+DHA group)의 경우, 목적 플랫트폼까지 찾아가는 시간은 약 36초(두 번의 trial 합산한 시간)였으며 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군(Adq group)의 경우 약 64초였으나 같은 그룹 내의 개별 차이가 심하여 통계적 유의성은 없었다. Fig.
05). 이상의 결과로부터 임신에서부터 성인이 될 때까지 n-3 지방산이 적절히 함유된 식이로 사육된 쥐와 비교할 때 DHA가 첨가된 식 이로 사육된 횐쥐가 Morris water maze를 이용한 공간기 억력 실험에서 다소 우수한 기억 학습효과를 나타내었으나 유의적 차이는 없었음을 관찰 할 수가 있었다.
실험 마지막 날에는 기존에 있었던 플랫트폼을 제거하고 플랫트폼이 있었던 A 지역에 대한기억력을 지나가는 횟수로 측정하였다(memory retention trial). 즉 다른 지역인 B, C, D와 비교했을 때 A 지역을 지나가는 횟수가 많을수록 공간 기억력이 우수한 것으로 판정하였고 A, B, C, D 지역의 구별 없이 무작위로 수영하는 경우 공간 기억력이 떨어지는 것으로 판단하였다. 또한 목적 플랫트폼까지 걸린 시 간인 escape latency를 다시 swimming time 과 resting time으로 나누어 실험동물의 전반적인 운동력을 즉정하였고/ swimming distance 와 swimming speed도 아울러 측정하였다.
차이를 관찰할 수가 없었다. 학습효과 실험에서 m3 지방산이 적절히 함유된 식이군(Adq group)의 경우 목적 플랫트폼까지 걸리는 시간이 DHA 첨가 식이군(Adq+DHA group) 에비하여 다소 길었으나 유의적 차이는 관찰할 수가 없었다. 수영 속도 (swimming speed) 에서 DHA 첨가 식이군(Adq +DHA group)의 경우, n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군 (Adq group)에 비해 유의적으로 빨랐으나 수영 풀에서 움직인 거리 (sWinining distance) 에는 두 식 이군 간의 유의적 차이가 없었다.
41 g으로 DHA 첨가군의 체중이 유의적으로 높았다. 흰쥐의 운동성 측정 실험을 행하여 주어진 시간 동안 흰쥐들이 움직인 시간과 움직인 거리를 측정하여 동물들의 자발적인 운동성을 검토한 결과, 주어진 시간 내 움직인 시간의 경우, n-3 지방산이 적절히 함유된 식이군(Adq group)과 DHA가 첨가된 식이군(Adq+DHA group) 간에 유의적 차이를 관찰할 수가 없었고 총 움직인 거리에도 두 군 간에 유의적 차이가 없었다 (Fig. 1).
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