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Densidade óssea humana e densidade óssea do urso marrom?

Densidade óssea humana e densidade óssea do urso marrom?



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É declarado neste site que a densidade de um osso de urso pardo é dez vezes a nossa. E uma vez que não gosto de biologia, estou confuso, pois não entendo o significado de densidade óssea aqui.

Eu sei o que o termo "densidade mineral óssea" significa e sei que é medido em $ g / cm ^ 2 $, mas também existe o termo de densidade "física" que é a massa por volume e é medida em $ g / cm ^ 3 $.

Agora, o que significa quando dizemos que um animal tem um osso 10 vezes mais denso que o nosso? Isso significa que o osso pesa 10 vezes mais para o mesmo tamanho (ou volume)? Ou significa que tem 10 vezes a quantidade de minerais e, portanto, é de alguma forma mais forte?


A palavra densidade no termo médico densidade óssea é usado para quantificar apenas o conteúdo mineral do osso (mineral do osso). Não tem a intenção de descrever a densidade de massa total do osso, como estamos acostumados na física.

Tudo isso está na wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Bone_density

Assim, quando se diz que um urso pardo tem 10 vezes a densidade óssea, isso implica que seus ossos têm 10 vezes o conteúdo mineral em comparação com os humanos, e isso é realmente visto como um indicador proxy para a resistência óssea. No entanto, esta afirmação parece sem suporte e irrealista, pois kmm aponta.


Princípio ideal da estrutura óssea

A modelagem e remodelação óssea é um processo de otimização em que nenhum acordo foi alcançado em relação a uma teoria ou modelo unificado. Medimos 384 pedaços de osso na Vivo por TC de 64 fatias e descobriu que o centro de massa do osso aproximadamente se sobrepõe ao seu centróide de forma. Esse fenômeno indica que o processo de otimização de materiais não homogêneos, como o osso, segue a mesma lei de sobreposição do centro de massa e do centroide de forma dos materiais homogêneos. Com base nesse princípio, é proposto um índice que revela a relação entre o centro de massa e o centróide da forma do osso compacto. Outro índice revelando a relação entre a densidade do tecido e o raio de distribuição é seguido. Aplicando esses índices para avaliar a resistência do osso, temos algumas novas descobertas.

Citação: Fan Y, Fan Y, Li Z, Loan M, Lv C, Bo Z (2011) Optimal Principle of Bone Structure. PLoS ONE 6 (12): e28868. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0028868

Editor: Sudha Agarwal, Ohio State University, Estados Unidos da América

Recebido: 2 de setembro de 2011 Aceitaram: 16 de novembro de 2011 Publicados: 16 de dezembro de 2011

Direito autoral: © 2011 Fan et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Creative Commons Attribution License, que permite o uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original e a fonte sejam creditados.

Financiamento: Este projeto foi financiado pela Fundação Nacional de Ciência Natural da China (http://www.nsfc.gov.cn) sob os números de concessão de 10772053, 10925208, 10972061 e 11172073 e pela Fundação de Ciência Natural de Guangdong (http: //gdsf.gdstc .gov.cn /) sob os números de concessão S2011010001829. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.

Interesses competitivos: Os autores declararam que não existem interesses conflitantes.


Ursos Bone Up On Leptin

Rita Seger, médica e fisiologista, segura um filhote de urso. Seger está estudando a massa óssea de ursos em hibernação. Foto de Karen Brown.

Os tecidos esqueléticos de animais vivos são constantemente renovados e substituídos à medida que o desgaste cria tensões e microfraturas. Para saber quanto osso precisa ser substituído, o esqueleto deve saber constantemente quanta carga está suportando. Se o esqueleto detectar que se tornou & ldquounloaded & rdquo devido à hibernação ou inatividade, ele perde osso. Isso aconteceu com todos os animais estudados, com o exemplo mais famoso ocorrendo em astronautas, que perdem ossos enquanto estão no espaço porque não precisam suportar seu peso em um ambiente livre de gravidade.

Mas uma cientista da Universidade do Maine diz que os ursos negros não perdem massa óssea durante a hibernação e ela identificou um hormônio que pode ajudá-los a evitá-lo.

"Pequenos hibernadores como morcegos e esquilos perdem uma grande quantidade de osso quando hibernam", disse Rita Seger, médica que estuda patologia óssea. & ldquoA fisiologia da hibernação de pequenos mamíferos é totalmente diferente da dos ursos. Pequenos hibernadores têm breves períodos de excitação durante a hibernação quando urinam e se livram do cálcio que se acumula durante a quebra de seus ossos. Os ursos não urinam durante a hibernação, então, se eles estivessem quebrando os ossos, seu cálcio sérico aumentaria e causaria estragos fisiologicamente.

Seger levantou a hipótese de que os ursos quebram o osso durante a hibernação ou têm um mecanismo diferente para colocar cálcio de volta no esqueleto. Para descobrir, ela colaborou com o Departamento de Pesca e Vida Selvagem do Maine, que monitora as populações de ursos no estado há 30 anos. Com a ajuda deles, ela coletou dados de ursos fêmeas ativos e em hibernação, incluindo coleta de sangue e radiografias de suas patas para avaliar a espessura dos ossos, uma medida padrão da densidade óssea.

"Descobrimos que os ursos não estavam experimentando perda óssea induzida pela descarga", disse Seger. & ldquoÉ como se o esqueleto percebesse que estava carregado durante a hibernação, quando não estava. Algo estava interrompendo o sinal, informando-os sobre o quanto o descarregamento estava ocorrendo. & Rdquo

Esse algo, segundo Seger, é o sistema nervoso simpático, que é suprimido durante a hibernação e é influenciado pela leptina, um hormônio que ajuda a regular o peso corporal. Os pesquisadores descobriram maiores quantidades de leptina em ursos em hibernação do que em ursos ativos. Em ursos hibernando, a leptina se correlacionou com exames de sangue que mediram a renovação óssea, levando os pesquisadores a acreditar que o efeito do hormônio e rsquos no sistema nervoso simpático pode ajudar a prevenir a perda óssea.

"Se o sinal do sistema nervoso simpático for interrompido entre o cérebro e o osso, o esqueleto pode não saber que está descarregado", disse Seger. & ldquoOs ursos são o primeiro animal medido que não apresenta perda óssea induzida por descarga. & rdquo

Essa não foi a única surpresa. Os pesquisadores também descobriram uma diferença entre os ursos jovens e os mais velhos - não apenas os ursos jovens não perdiam massa óssea, como a estavam ganhando. "Não esperava isso", disse Seger. & ldquoEu esperava que todos tivessem perdido osso ou não. Isso nos deixou coçando a cabeça um pouco. & Rdquo

Uma conclusão que ela tirou foi que os ursos jovens & ndash aqueles com menos de oito anos & ndash ainda estavam crescendo, então embora estivessem hibernando, eles ainda estavam adicionando osso às suas placas de crescimento.

Seger espera que uma maior compreensão do papel da leptina e do sistema nervoso simpático na biologia óssea possa contribuir para melhores tratamentos para doenças relacionadas ao esqueleto, como a osteoporose.

& cópia 2012 pelo autor este artigo não pode ser copiado ou reproduzido sem o consentimento do autor.
Etiquetas: ursos, hibernação, bosques do norte, rita seger, todd mclei.


Ligante RANK como um alvo potencial para a prevenção do câncer de mama em portadores da mutação BRCA1

Os indivíduos que apresentam mutações no gene BRCA1 de suscetibilidade ao câncer de mama (doravante denominados portadores da mutação BRCA1) freqüentemente são submetidos à mastectomia profilática para minimizar o risco de câncer de mama. A identificação de uma terapia de prevenção eficaz, portanto, permanece um 'Santo Graal' para o campo. O tecido pré-canceroso BRCA1 (mut / +) abriga uma população aberrante de células progenitoras luminais, e a sinalização desregulada da progesterona foi implicada na oncogênese associada ao BRCA1. Juntamente com as descobertas de que o membro 11 da superfamília do fator de necrose tumoral (TNFSF11 também conhecido como RANKL) é um efetor parácrino chave da sinalização da progesterona e que RANKL e seu receptor TNFRSF11A (também conhecido como RANK) contribuem para a tumorigênese mamária, investigamos um papel para isso via na fase pré-neoplásica de portadores da mutação BRCA1. Identificamos dois subconjuntos de progenitores luminais (RANK (+) e RANK (-)) em tecido histologicamente normal de portadores da mutação BRCA1 e mostramos que as células RANK (+) são altamente proliferativas, têm reparo de DNA grosseiramente aberrante e apresentam uma assinatura molecular semelhante ao do câncer de mama tipo basal. Esses dados sugerem que os progenitores RANK (+) e não RANK (-) são uma população-alvo chave nessas mulheres. Inibição da sinalização de RANKL por tratamento com denosumabe em organoides mamários tridimensionais derivados da proliferação induzida por progesterona atenuada por tecido pré-neoplásico BRCA1 (mut / +). Notavelmente, a proliferação foi significativamente reduzida em biópsias de mama de portadores da mutação BRCA1 que foram tratados com denosumabe. Além disso, a inibição de RANKL em um modelo de camundongo deficiente em Brca1 reduziu substancialmente a tumorigênese mamária. Tomados em conjunto, esses resultados identificam uma via direcionável em uma população de células de origem putativa em portadores da mutação BRCA1 e implicam o bloqueio de RANKL como uma estratégia promissora na prevenção do câncer de mama.


Ausência de peso

A importância da sustentação de peso estático e dinâmico no esqueleto foi investigada em humanos e animais submetidos a voos espaciais ou modelos baseados em terra para voos espaciais. Um astronauta em órbita baixa da Terra é essencialmente sem peso devido ao astronauta e arredores serem uniformemente acelerados em direção à Terra. Embora a massa do astronauta permaneça constante, o carregamento estático e dinâmico do esqueleto cessa essencialmente porque não há força externa líquida para induzir mudanças na energia de deformação no tecido ósseo. Em modelos baseados no solo para ausência de peso (redução do peso dos membros posteriores), o carregamento dinâmico e estático de porções do esqueleto é reduzido (Morey, et al. 1979).

Os astronautas normalmente perdem osso durante a exposição à falta de peso, mas o padrão de perda óssea mostra uma especificidade de local considerável (Orwoll, et al. 2013 Sibonga 2013). Em geral, a perda óssea está confinada a locais sujeitos a altos níveis de suporte dinâmico de peso. A densidade mineral óssea (BMD) em tripulantes a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) mostrou declínios precipitados em locais de suporte de peso, incluindo o quadril e a coluna vertebral após uma missão típica de 6 meses, mas impacto insignificante em muitos outros locais do esqueleto (Sibonga, et al . 2015). As forças medidas durante a caminhada e corrida em esteira na ISS, usando monitores no calçado, foram reduzidas em 25% e 46%, respectivamente, em comparação com atividades semelhantes na Terra. Uma diminuição média calculada de 25% na carga diária experimentada pelo membro inferior foi associada a diminuições de DMO de 0,7% e 0,8% por mês no colo femoral e coluna lombar, respectivamente (Cavanagh, et al. 2010). A taxa de perda óssea observada nesses astronautas do sexo masculino excede em muito a rápida perda óssea observada em mulheres após a menopausa. O repouso de longa duração na cama também resulta em perda óssea (Spector, et al. 2009). Além da perda óssea, o repouso no leito resulta em um aumento no tecido adiposo da medula (MAT) (Trudel, et al. 2009). A MAT não foi investigada em astronautas, mas demonstrou aumentar em ratos submetidos a ausência de peso e perda de peso dos membros posteriores (Jee, et al. 1983 Keune, et al. 2016 Tian, ​​et al. 2011). A semelhança na resposta do esqueleto à ausência de peso e os modelos baseados no solo para a ausência de peso argumentam que as cargas estáticas geradas pelo peso têm pouco efeito direto sobre o esqueleto, enquanto as cargas dinâmicas têm importantes efeitos específicos do local.

Os estudos de voos espaciais humanos e de repouso de cama de longa duração foram realizados exclusivamente em adultos. Assim, eles fornecem poucos insights sobre o papel do peso no acúmulo ósseo durante o crescimento. Por outro lado, estudos com animais enfocando os efeitos esqueléticos da ausência de peso geralmente foram realizados em roedores em crescimento, inicialmente ratos e, mais recentemente, camundongos (Keune, et al. 2015 Turner 2000). De importância fundamental para esta revisão é a redução observada do acúmulo de osso nas superfícies periosteais de ossos longos com suporte de peso durante a ausência de peso, seguida pela normalização após a reponderação (Sessions, et al. 1989). Além disso, reduções específicas do local na massa óssea esponjosa foram relatadas após ausência de peso em roedores e astronautas (Keune et al. 2015 Vico, et al. 2000). Além disso, a deficiência no acúmulo ósseo demonstrou ter um efeito negativo na resistência óssea (Sessions et al. 1989). Tomados em conjunto, os estudos em humanos e animais fornecem fortes evidências de que a carga mecânica dependente do peso do esqueleto desempenha um papel importante no estabelecimento e manutenção da massa e força óssea.

Estudos com roedores fornecem informações sobre se o mecanostato é suficiente para explicar totalmente o acoplamento estreito entre a massa óssea e o peso corporal. O comprimento ósseo é um importante determinante da massa óssea, mas a ausência de peso não teve efeito no crescimento longitudinal do osso (Sibonga, et al. 2000). Além disso, uma forte interação entre peso e status de estrogênio foi identificada (Luo, et al. 2000 Westerlind, et al. 1997). Estudos subsequentes com base em camundongos sugerem ainda um papel importante da sinalização do receptor de estrogênio na mecanotransdução (Galea, et al. 2013 Melville, et al. 2015). Finalmente, embora a ausência de peso e a reponderação impactem a massa óssea em direções opostas, a cinética difere o curso do tempo para as mudanças na massa óssea durante a descarga é muito mais rápido do que a recarga, implicando que fatores além da sinalização do mecanostato estão envolvidos na mediação da adaptação do esqueleto às mudanças no peso .

Os astronautas são saudáveis ​​e fisicamente ativos quando submetidos à falta de peso. Eles permanecem fisicamente ativos, mas experimentam uma dramática perda óssea específica do local em apenas 4 & # x020136 meses. A taxa de recuperação da DMO após a restauração do suporte de peso normal é muito mais lenta do que a taxa de recuperação de perda aproxima-se de uma função exponencial com 50% de restauração do osso exigindo

9 meses e restauração completa exigindo vários anos (Sibonga, et al. 2007). Essa lenta recuperação ocorre apesar da restauração imediata da carga esquelética normal. Achados semelhantes a respeito de mudanças esqueléticas rápidas durante a falta de peso e recuperação lenta foram relatados em roedores (Sessions et al. 1989). Esses achados sugerem que a taxa de adaptação do esqueleto à mudança de peso pode depender da direção e da magnitude da mudança de peso.


Princípios de Biologia Óssea

Princípios de Biologia Óssea é o recurso essencial para qualquer pessoa envolvida no estudo de ossos. É a fonte de informações mais abrangente, completa e atualizada sobre todos os aspectos dos ossos e da biologia óssea em uma fonte conveniente. Escrito e publicado em menos de um ano, será um recurso indispensável para qualquer biblioteca científica ou médica. Esta, segunda edição, detalha inúmeros avanços nos últimos cinco anos, atualizando capítulos antigos e fornecendo material adicional. Leva o leitor dos elementos básicos da pesquisa fundamental aos mais sofisticados conceitos terapêuticos.

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Características principais

A fonte de informação mais atual e oportuna sobre a biologia e patologia do osso
Fornece uma cobertura sucinta do assunto
Colaboradores incluem mais de 200 dos pesquisadores mais respeitados na área
Amplo índice e índice para fácil referência
Fácil de ler e altamente informativo para os iniciantes e iniciados no campo
Abrange o espectro da biologia molecular à farmacologia in vivo
Bibliografia completa com cada entrada totalmente referenciada para leitura adicional de fundo
A primeira edição foi selecionada pela Doody Publishing como um dos 250 melhores livros de Ciências da Saúde publicados em 1996

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A atividade física altera a estrutura óssea do membro, mas não a morfologia da entese

Estudos de vestígios de esqueletos humanos antigos freqüentemente partem da suposição de que indivíduos com ossos de membros robustos e / ou enteses hipertróficas e rugosas podem ter sido altamente ativos fisicamente durante a vida. Aqui, testamos experimentalmente essa suposição, medindo os efeitos do exercício na estrutura óssea dos membros e na morfologia da entese em perus. Mulheres em crescimento foram tratadas com um regime de corrida em esteira por 10 semanas ou serviram como controles. Após o experimento, a estrutura óssea cortical e trabecular femoral foi quantificada com μCT na diáfise média e epífise distal, respectivamente, e a morfologia enteseal foi quantificada no epicôndilo lateral. Os resultados indicam que níveis elevados de atividade física afetam a estrutura óssea do membro, mas não a morfologia da entese. Especificamente, os animais submetidos ao exercício exibiram arquitetura óssea diafisária e trabecular aprimorada em relação aos controles, mas nenhuma diferença significativa foi detectada entre os grupos experimentais na topografia da superfície enteseal. Essas descobertas sugerem que a estrutura diafisária e trabecular são substitutos mais confiáveis ​​do que a morfologia entesal para inferir os níveis de atividade física humana antigos a partir de restos de esqueletos.

Palavras-chave: Osso cortical Exercício Local de fixação do músculo Força muscular Osso trabecular.

Copyright © 2017 Elsevier Ltd. Todos os direitos reservados.

Bonecos

Epicôndilos laterais dos fêmures de ...

Epicôndilos laterais dos fêmures de um animal controle e um animal exercitado. Deixou:…


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Tipos de células nos ossos

O osso consiste em quatro tipos de células: osteoblastos, osteoclastos, osteócitos e células osteoprogenitoras. Osteoblastos são células ósseas responsáveis ​​pela formação óssea. Os osteoblastos sintetizam e secretam a parte orgânica e a parte inorgânica da matriz extracelular do tecido ósseo e as fibras de colágeno. Os osteoblastos ficam presos nessas secreções e se diferenciam em osteócitos menos ativos. Osteoclastos são grandes células ósseas com até 50 núcleos. Eles removem a estrutura óssea pela liberação de enzimas lisossomais e ácidos que dissolvem a matriz óssea. Esses minerais, liberados dos ossos para o sangue, ajudam a regular as concentrações de cálcio nos fluidos corporais. O osso também pode ser reabsorvido para remodelação, se as tensões aplicadas tiverem mudado. Osteócitos são células ósseas maduras e são as principais células do tecido conjuntivo ósseo, essas células não podem se dividir. Os osteócitos mantêm a estrutura óssea normal reciclando os sais minerais na matriz óssea. Células Osteoprogenitoras são células-tronco escamosas que se dividem para produzir células-filhas que se diferenciam em osteoblastos. As células osteoprogenitoras são importantes no reparo de fraturas.

Em resumo: Estrutura dos ossos

O tecido ósseo compacto é composto de ósteons e forma a camada externa de todos os ossos. O tecido ósseo esponjoso é composto por trabéculas e forma a parte interna de todos os ossos. Quatro tipos de células compõem o tecido ósseo: osteócitos, osteoclastos, células osteoprogenitoras e osteoblastos.


Esqueletos leves de humanos modernos têm origem recente

Pessoas modernas (à direita) têm densidade anormalmente baixa em ossos em todo o esqueleto, incluindo as articulações dos ossos da mão (cabeças dos metacarpos) mostradas aqui. Este novo estudo descobriu que a densidade das articulações ósseas permaneceu alta ao longo da evolução humana ao longo de milhões de anos, até que diminuiu significativamente em humanos modernos recentes, provavelmente como resultado de um estilo de vida cada vez mais sedentário. Da esquerda para a direita: chimpanzé moderno, Australopithecus, Neandertal e humano moderno. Crédito: & cópia AMNH / J. Steffey

Uma nova pesquisa mostra que os esqueletos humanos modernos evoluíram para sua forma levemente construída apenas relativamente recentemente - após o início do Holoceno há cerca de 12.000 anos e ainda mais recentemente em algumas populações humanas. O trabalho, baseado em imagens de alta resolução de articulações ósseas de humanos modernos e chimpanzés, bem como de fósseis de espécies humanas extintas, mostra que por milhões de anos humanos extintos tiveram alta densidade óssea até uma diminuição dramática nos humanos modernos recentes. Publicado esta semana no Proceedings of the National Academy of Sciences, os resultados revelam uma diminuição maior na densidade dos membros inferiores do que nos superiores, sugerindo que a transformação pode estar ligada à mudança dos humanos de um estilo de vida de caça e coleta para um estilo de vida agrícola sedentário.

"Apesar de séculos de pesquisas sobre o esqueleto humano, este é o primeiro estudo a mostrar que os esqueletos humanos têm densidade substancialmente mais baixa nas articulações do esqueleto, mesmo em fazendeiros antigos que trabalharam ativamente na terra", disse Brian Richmond, um dos autores do estudo , curador da Divisão de Antropologia do Museu Americano de História Natural e professor pesquisador da Universidade George Washington.

Comparados aos nossos parentes vivos mais próximos - chimpanzés - bem como aos nossos ancestrais humanos extintos, os humanos são únicos por terem um corpo maior e superfícies articulares dos membros inferiores em combinação com um esqueleto relativamente leve. Mas até agora, os cientistas não sabiam que as articulações dos ossos humanos são significativamente menos densas em comparação com as de outros animais, ou quando durante a evolução humana esta característica única apareceu pela primeira vez.

"Nosso estudo mostra que os humanos modernos têm menos densidade óssea do que a observada em espécies relacionadas, e não importa se olharmos para os ossos de pessoas que viveram em uma sociedade industrial ou de populações agrícolas que tiveram uma vida mais ativa. Ambos têm muito menos densidade óssea ", disse Habiba Chirchir, principal autora do artigo e pesquisadora de pós-doutorado no Museu Nacional de História Natural do Smithsonian Institution, que iniciou o trabalho na George Washington University com Richmond. "O que queremos saber agora é se esta é uma característica humana primitiva que define nossa espécie."

Para explorar esta questão, Chirchir, Richmond e uma equipe internacional de pesquisadores usaram tomografia computadorizada de alta resolução e microtomografia para medir as articulações trabeculares ou esponjosas dos membros em humanos modernos e chimpanzés, bem como em hominíneos fósseis atribuídos a Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, Homo neanderthalensis, e cedo Homo sapiens. Seus resultados mostram que apenas os humanos modernos recentes têm baixa densidade trabecular em todas as articulações dos membros, e que a diminuição é especialmente pronunciada nas articulações inferiores - aquelas no quadril, joelho e tornozelo - ao invés das articulações superiores no ombro, cotovelo e mão. O aparecimento dessa mudança anatômica no final de nossa história evolutiva pode ter sido resultado da transição de um estilo de vida nômade para um estilo de vida mais estável.

"Para nossa surpresa, ao longo de nosso passado profundo, vemos que nossos ancestrais humanos e parentes, que viviam em ambientes naturais, tinham ossos muito densos. E mesmo os primeiros membros de nossa espécie, remontando a 20.000 anos ou mais, tinham ossos que eram quase tão denso quanto visto em outras espécies modernas ", disse Richmond. "Mas essa densidade caiu drasticamente nos últimos tempos, quando começamos a usar ferramentas agrícolas para cultivar alimentos e nos estabelecer em um só lugar."

Esta pesquisa fornece um contexto antropológico para as condições ósseas modernas, como a osteoporose, um distúrbio de enfraquecimento ósseo que pode ser mais prevalente nas populações contemporâneas devido, em parte, aos baixos níveis de atividade de caminhada.

"Durante a grande maioria da pré-história humana, nossos ancestrais se engajaram em muito mais atividades em distâncias mais longas do que fazemos hoje", Richmond. "Não podemos compreender totalmente a saúde humana hoje sem saber como nossos corpos evoluíram para funcionar no passado, por isso é importante entender como nossos esqueletos evoluíram dentro do contexto desses altos níveis de atividade."


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