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Memoria de la Fundación La Salle de Ciencias Naturales

version ISSN 0037-8518

Memoria vol.67 no.167 Caracas Jan. 2007

 

Genética de la conservación del venado caramerudo de Venezuela e implicaciones para el manejo del venado de Margarita

 

Rosa A. Moscarella 1,2,3, Marisol  Aguilera 1 y Ananias A. Escalante 2,4

1 Departamento de Estudios Ambientales, Universidad Simón Bolívar, Apartado Postal 89000, Caracas 1080-A, Venezuela. Teléfono: +58-212-906-3040, FAX: +52-212-906-3064. maguiler@usb.ve

2 Centro de Ecología, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas, Apdo. 21827, Caracas 1020-A, Venezuela. Teléfono: +58-212-504-1770, FAX: +58-212-504-1769.

3 Dirección actual: Department of Zoology, Michigan State University, 203 Natural Science Building, East Lansing, MI 48824-1115, USA. Teléfono: +1-517-432-1057, FAX: +1-517-432-2789. moscarel@msu.edu

4 Dirección actual AAE: School of Life Sciences, Arizona State University. PO Box 874501, Tempe, AZ 85287-4501, USA. Teléfono: +1-480- 965-3739, FAX: +1-480-965-6899. Ananias.Escalante@asu.edu

Resumen. La genética de la conservación es quizás una de las áreas más integradoras de la biología, donde conceptos de evolución, sistemática, ecología y comportamiento se conjugan, a través del análisis de marcadores genéticos, para dilucidar los factores que han llevado a la declinación de poblaciones naturales o cautivas y generar estrategias para su manejo y protección. Este enfoque fue empleado para analizar la diversidad y diferenciación genética de las tres subespecies del venado caramerudo Odocoileus virginianus en Venezuela, dos de las cuales se encuentran amenazadas por cacería y pérdida de hábitat. Los resultados del análisis de 26 secuencias parciales del ADN mitocondrial sugieren niveles moderados de dive rsidad genética y estructuración poblacional significativa, traduciéndose en una clara diferenciación de las tres subespecies. Aunque la divergencia observada no necesariamente implica modificar la taxonomía vigente, las subespecies deben ser manejadas como linajes independientes. Las poblaciones de venado de Margarita y Mérida son de interés especial debido a que ambas se encuentran aisladas y se consideran amenazadas.Particularmente, en el venado de Margarita se observaron niveles moderados de diversidad genética, lo cual sugiere que esta población ha declinado recientemente, por lo que estrategias de conservación in situ serían las más recomendables para su recuperación.

Palabras clave. Genética. Conservación. Margarita. Odocoileus virginianus. Venado caramerudo.

Conservation genetics of Venezuelan white tailed deer and implications for the management of the Margarita deer

Abstract. Conservation genetics is perhaps one of the most inclusive disciplines in biological sciences, where evolutionary, systematic, ecological and behavioral concepts converge, through analyses of genetic markers, to elucidate the factors that led to the decline of captive or wild populations and to generate strategies for their management and protection. This approach was employed to analyze the genetic diversity and differentiation of the three subspecies of white-tailed deer Odocoileus virginianus in Venezuela, two of which are threatened due to hunting and habitat loss. The results obtained from the analyses of 26 partial sequences of the mitochondrial DNA control region suggest moderate levels of genetic diversity and significant population structure, which could be understood as a clear differentiation of the three subspecies. Although the observed divergence does not necessarily imply modifying the current taxonomy, each subspecies should be managed as an independent lineage. Deer populations from Margarita and Mérida are of special interest because both are geographically isolated and considered threatened. Particularly, moderate levels of genetic diversity observed in Margarita deer suggest that this population has declined recently; therefore, strategies of conservation in situ are the most suitable for its recovery.

Key words. Genetics. Conservation. Margarita. Odocoileus virginianus. White-tailed deer.

Recibido: 21 septiembre 2004 Aceptado: 21 mayo 2007

Introducción

Odocoileus virginianus Zimmermann 1780, conocido en Venezuela como venado caramerudo, presenta una amplia distribución geográfica, abarcando 79° de latitud a lo largo del continente americano (Eisenberg 1989, Smith 1991, Geist 1998). Se reconocen 38 subespecies: 30 en Norte y Centroamérica y 8 en Suramérica (Smith 1991). En Venezuela se señalan tres subespecies: O. v. goudotii, en Los Andes de Mérida; O. v. gymnotis, presente en casi la totalidad del territorio nacional, y O. v. margaritae, endémica de la Isla de Margarita (Danields 1991, Smith 1991, Rodríguez et al. en prensa) (Figura 1). Adicionalmente, una cuarta subespecie, O. v. cariacou, ha sido propuesta para el sur del país (Molina y Molinari 1999).

El venado caramerudo es un animal de gran importancia cinegética en nuestro país, siendo una fuente importante de proteínas y una preciada pieza de cacería deportiva (Correa-Viana 1991, Danields 1991, Boher Bentti et al. 1999, Rodríguez et al. en prensa). En la amplia distribución del venado caramerudo en Venezuela, algunas de sus poblaciones se consideran amenazadas, particularmente las correspondientes a las subespecies O. v. goudotii y O. v. margaritae (Rodríguez et al. en prensa).

Odocoileus virginianus goudotii, conocido como venado paramero, se encuentra restringido a las zonas altas de la cordillera de Los Andes. Sus poblaciones se han contraído severamente debido a las presiones demográficas humanas, la cacería de subsistencia y la depredación por perros cimarrones (Correa-Viana 1997, Molina 2000), lo cual ha puesto a esta subespecie en peligro (Rodríguez et al. en prensa). El venado de Margarita, O. v. marga rita e, es considerado en peligro crítico y probablemente sus poblaciones sean las más amenazadas de la especie en el ámbito nacional, las cuales han decrecido dramáticamente a causa de factores similares a los que aquejan a las poblaciones del venado paramero (Rodríguez et al. en prensa).

Ambas subespecies se encuentran en veda indefinida desde 1979 (Carrillo-Batalla 1991, Méndez-Arocha y Quero de Peña 1991, Rodríguez et al. en prensa), pero en la práctica no existe ningún control sobre su cacería (Danields 1991).

Odocoileus virginianus es quizás el artiodáctilo mejor estudiado a nivel mundial, especialmente en Estados Unidos y Canadá (Eisenberg 1989). Sin embargo, en Venezuela ha recibido muy poca atención, siendo escasos los estudios realizados sobre esta especie, desconociéndose aspectos fundamentales de su biología y sistemática, imprescindibles para la elaboración e implementación de programas de manejo de esta importante especie cinegética (Danields 1991).

Entre los escasos trabajos realizados sobre el venado caramerudo de Venezuela se encuentra la publicación de Molina y Molinari (1999) con miras a esclarecer la sistemática de este venado en el país, basado en el análisis morfométrico de caracteres craneales y mandibulares. En este trabajo, los autores proponen la separación del venado caramerudo de Venezuela en tres especies plenas diferentes, de las cuales ninguna corresponde a O. virginianus. Los resultados de este estudio requieren ser evaluados, no sólo con miras al esclarecimiento de las relaciones filogenéticas del grupo, sino porque éste es un aspecto fundamental para la toma de decisiones en materia de manejo y conservación.

Resulta evidente que las poblaciones de venado caramerudo en Venezuela están potencialmente amenazadas y particularmente dos de sus subespecies se encuentran en peligro. La necesidad de ahondar en investigaciones relacionadas con la biología poblacional, ecología, reproducción y aspectos genéticos de esta especie en nuestro país, con miras a desarrollar un plan para su manejo integral, ha sido destacada en diversas oportunidades (simposio “El venado en Venezuela”, 1991; “Jornadas sobre desarrollo sostenible del medio rural”, 1999). El planteamiento de cualquier plan de manejo y conservación de esta especie en nuestro país requiere, como primer paso, la evaluación del grado de diferenciación de las tres subespecies presentes en Venezuela, a partir de lo cual podrían definirse unidades de conservación.

El análisis de secuencias de la región de control del ADN mitocondrial (D-loop) permite la estimación de algunos parámetros genético-poblacionales fundamentales para aclarar algunos aspectos relacionados con la conservación de esta especie en nuestro país. Adicionalmente, las secuencias de ADN mitocondrial son empleadas en la inferencia de genealogías intraespecíficas, contribuyendo así al esclarecimiento de las relaciones históricas de las subespecies presentes en Venezuela, lo que constituye una pieza de información clave en la definición de unidades de conservación.

El objetivo general de este trabajo fue evaluar la diversidad y diferenciación genética y las relaciones filogeográficas de las tres subespecies de Odocoileus virginianus reconocidas para Venezuela, mediante el análisis de secuencias del D-loop, con la finalidad de identificar unidades de conservación de esta especie en nuestro país. Cabe destacar que este trabajo representa el primer estudio genético molecular de Odocoileus virginianus en Suramérica.

Materiales y Métodos

Las muestras de tejido empleadas en este trabajo fueron tomadas tanto de animales vivos (pelos y sangre) cautivos en zoológicos o en posesión de particulares, como de animales muertos y muestras de museo (músculo, piel y hueso). Las muestras de sangre fueron tomadas en tubos Vacutaner® con EDTA y preservadas con dos volúmenes de etanol 80%, cubiertas con papel aluminio y guardadas a -20 °C. Las muestras de pelos, músculo y piel fueron preservadas en frascos opacos con etanol 100% y almacenadas a -20 °C. Las muestras de hueso y piel fueron guardadas en sobres de papel, separadamente. Se empleó un total de 26 muestras de procedencia conocida, incluyendo individuos de las tres subespecies de O. virginianus presentes en Venezuela (16 O. v. gymnotis, 4 O. v. goudotii y 6 O. v. margaritae) (Anexo I).

El presente estudio está basado en el análisis de secuencias del D-loop. Esta región no codificante del genoma mitocondrial contiene los elementos re g u l a to rios principales para su replicación y expresión (Saccone et al. 1991, Douzery y Randi 1997, Sbisà et al. 1997). Las especificaciones para la extracción y amplificación del ADN, secuenciación y análisis de las secuencias obtenidas, pueden ser consultadas en Moscarella et al. (2003). Los resultados presentados en este trabajo corresponden al análisis de estructura poblacional, mediante un análisis de varianza molecular (AMOVA) realizado con el programa Arlequin 2000 (Schneider et al. 2000), del cual se obtuvieron estimados de flujo génico (M) y diferenciación de la poblaciones (Φst).

Para tal fin, la muestra de haplotipos fue dividida en tres grupos, correspondientes a cada una de las subespecies de O. virginianus en Venezuela goudotii, gymnotis y margaritae. También se estimaron índices de diversidad haplotípica (h) y nuecleotídica (π) de acuerdo a Nei (1987), a través del programa DNAsp 3.5 (Rozas y Rozas 1999).

La genealogía intraespecífica de la muestras de O. virginianus fue inferida mediante el método de neighbor joining (NJ), empleando el modelo de sustituciones de nucleótidos de dos parámetros de Kimura (K2P, Kimura 1980) para estimar la distancia genética entre los pares de haplotipos; se emplearon haplotipos de O. virginianus de norteamérica y O. hemionus como grupos externos (Anexo I). Este análisis se llevó a cabo con el programa MEGA 2.0 (Kumar et al. 2001). La validación estadística de los clados fue evaluada usando el método de bootstrap (Felsenstein 1985). Este método consiste en el muestreo aleatorio con reemplazo de la muestra de haplotipos, proporcionando el porcentaje de oportunidades en las que una agrupación dada de haplotipos es observada; se realizaron 2000 repeticiones de este procedimiento.

Adicionalmente, se realizó una prueba de correlación de Mantel (1967) con el programa Arlequin 2000 (Schneider et al. 2000), con la finalidad de evaluar si las distancias genéticas observadas entre los haplotipos se correlacionan con las distancias geográficas lineales entre ellos. Esta prueba se utiliza para estimar la asociación entre dos matrices de distancia obtenidas independientemente, que vinculan al mismo grupo de entidades, con el fin de someter a prueba si la asociación observada es superior a la que se esperaría por azar, siendo la hipótesis nula la ausencia de asociación entre los elementos de las dos matrices. La prueba de significancia está basada en un procedimiento de permutación (Sokal y Rohlf 1995). La significancia de la correlación fue evaluada con 2000 permutaciones. Resultados

Fueron secuenciados 26 productos amplificados, de los cuales 16 correspondieron al grupo gymnotis, 4 al grupo goudotii y 6 al grupo margaritae (Figura 1, Tabla 1).

 

Los haplotipos de la muestras Ovi 1, Ovi 24 y Ovi 25, así como Ovi 12 y Ovi 14 resultaron idénticos, identificándose un total de 23 haplotipos, de los cuales ninguno fue compartido entre las diferentes poblaciones; no se observaron deleciones o inserciones en las secuencias. La longitud de los productos de PCR varió entre 730 y 887 pares de base (pb). La longitud final de las secuencias analizadas fue de 730 pb, una vez que las mismas fueron editadas. Las secuencias fueron sometidas al GenBank; los números de acceso son provistos en el anexo 1. El alineamiento de estas secuencias se encuentra disponible, previa solicitud a los autores.

En general, los valores de h fueron altos y los de π fueron variables (Tabla 1), observándose el valor más bajo en la población de goudotii (0,5%). Por otra parte, el resultado del AMOVA sugiere una estructuración genética significativa de O. virginianus en Venezuela (Tabla 2). A partir del AMOVA, fueron estimados Φst pareados y M entre poblaciones (Tabla 2). Los valores de Φst pareados entre las poblaciones fueron igualmente significativos (p< 0,01). Puede observarse una alta diferenciación entre las poblaciones de goudotii y margaritae, siendo prácticamente nulo el flujo génico entre ellas. Sin embargo, la población de gymnotis no resultó significativamente diferenciada de las de goudotii y margaritae, observándose valores de flujo génico mayores que 1.

Con la finalidad de ahondar en estos resultados, se calcularon las distancias genéticas intra e interpoblacionales, bajo las suposiciones del modelo de K2P. Los resultados muestran que la distancia intrapoblacional en gymnotis es del mismo orden de magnitud que la observada entre esta población y cualquiera de las otras dos poblaciones (Tabla 3). Por ello, se calculó adicionalmente una distancia genética interpoblacional neta, en la cual se estandariza el componente intrapoblacional. Las distancias genéticas netas entre los tres grupos definidos de O. virginianus en Venezuela fue de 0,6-1,7%.

La genealogía intraespecífica de los 23 haplotipos observados muestra cuatro linajes, así como una alta divergencia entre los venados de Norteamérica y Venezuela (Figura 2). En el primero de estos linajes, el cual cuenta con un soporte de bootstrap del 95%, se ubican los haplotipos de animales provenientes de Mérida, los cuales conforman un pequeño clado, junto con los haplotipos de animales provenientes de Monagas, Barinas, Lara, Carabobo y Falcón. En el segundo linaje se agrupan los haplotipos de Margarita y Sucre, el cual, a pesar de no contar con alto soporte de bootstrap, fue reiteradamente observado en los diferentes análisis. El tercer linaje lo conforman los haplotipos de Miranda, Zulia, Anzoátegui y Falcón, con un soporte de bootstrap del 95%. El cuarto linaje, con un soporte de bootstrap del 98%, fue conformado por los haplotipos de Guárico y Apure. En cuanto a la divergencia de los haplotipos de Venezuela y Norteamérica, este resultado es soportado por valores de bootstrap de 95%. Adicionalmente, las distancias genéticas observadas entre los haplotipos de Venezuela y Norteamérica (datos no mostrados en este trabajo) en todos los casos, fueron iguales o mayores al 6%, de igual magnitud e inclusive mayores que las distancias genéticas observadas entre los haplotipos de O. virginianus de Norteamérica y O. hemionus.

Los resultados de la prueba de Mantel fueron significativos (p= 0,002), indicando que existe una correlación positiva entre la distancia genética y la distancia geográfica lineal entre los haplotipos (r= 0,2524). Las matrices de distancias están disponibles, previa solicitud a los autores. Al observar el gráfico de la correlación entre las distancias genéticas y geográficas (Figura 3), puede parecer que, dada la distribución de los puntos, la significancia de la correlación es más bien un artefacto de la cantidad de datos más que un efecto real de correlación. Esta observación sería válida si la significancia de la correlación hubiese sido calculada a través de la distribución de Pearson. Sin embargo, la significancia de la prueba de Mantel es obtenida mediante un método de permutación, el cual es independiente del número de datos. El resultado arrojado por esta prueba señala que después de 2000 repeticiones, la correlación entre la matriz de distancias genéticas y 1996 permutaciones aleatorias de la matriz de distancias geográficas, estuvo por debajo del valor observado, lo que indica que la probabilidad de que este patrón sea observado por azar es de 0,2%.

 

 

Discusión

Los resultados obtenidos en esta investigación sugieren niveles moderados de diversidad genética en el venado caramerudo de Venezuela en general. Por una parte fueron observados valores altos de h, los cuales se traducen a un casi 99% de diversidad haplotípica. En cuanto a los valores observados, estos son de magnitud comparables a los obtenidos para el venado de las Pampas Ozotoceros bezoarticus (González et al. 1998) y mayores que los señalados para Capreolus capreolus (Randi et al. 1998, Wiehler y Tiedemann 1998) y C. pygarus (Randi et al. 1998). Comparados con otros mamíferos, los valores obtenidos para O. virginianus de Venezuela fueron menores que los observados en Trichechus manatus (García-Rodríguez et al. 1998), Leopardus pardalis y L. wiedii (Eizirik et al. 1998). De acuerdo a lo señalado por algunos autores (González et al. 1998, Randi et al. 1998, Wiehler y Tiedemann 1998), los valores de diversidad nucleotídica obtenidos para el venado caramerudo de Venezuela pueden considerarse de magnitud moderada, con la excepción de la población goudotii, cuyos valores son bajos. Valores alrededor de 0,4% han sido señalados para poblaciones que se encuentran presumiblemente en un “cuello de botella” (Wiehler y Tiedemann 1998).

En cuanto al análisis de estructura poblacional, los resultados obtenidos sugieren que las subespecies del venado caramerudo de Venezuela se encuentran diferenciadas de manera significativa. Este resultado podría ser explicado parcialmente por aislamiento por distancia, dados los resultados de la prueba de Mantel (Figura 3) y de los estimadores de flujo génico entre las poblaciones (Tabla 2). Bajo la suposición de que la similitud genética es el resultado de flujo génico, se esperaría que poblaciones genéticamente diferentes compartieran poco o ningún flujo génico. Esta afirmación parece aplicar a la comparación de los grupos goudotii y margaritae; sin embargo, el grupo definido como gymnotis no se encuentra claramente diferenciado de los dos restantes. Las muestras de gymnotis empleadas en este estudio resultaron muy heterogéneas. Se puede observar, además, que algunos de los haplotipos incluidos dentro de este grupo se encuentran más emparentados con los grupos que se definieron como goudotii y margaritae (Figura 2), mientras que los demás haplotipos conformaron linajes independientes (costa y llanos). Sobre la base de la clasificación actual, la subespecie O. v. gymnotis aparenta ser polifilética con relación a su ancestro materno.

Los valores estimados de flujo génico sugieren la existencia de migración entre la población de gymnotis y las poblaciones de goudotii y margaritae. Sin negar la posibilidad de que pudiera haber migración mediada por humanos, este resultado podría reflejar polimorfismo ancestral, sugiriendo una divergencia relativamente reciente. En conjunto, los resultados presentados en este trabajo sugieren que las tres subespecies de venado caramerudo presentes actualmente en Venezuela pudieron haberse originado durante los cambios globales suscitados después del último máximo glaciar, hace escasamente 18000 años (CLIMAP 1976). La genealogía intraespecífica conjuntamente con los resultados de distancias genética se corresponden con el patrón esperado en una población subdivida recientemente (Neigel y Avise 1986, Avise et al. 1987, Moritz 1994, Avise 2000). Para mayores detalles, consultar Moscarella et al. (2003).

Adicionalmente, la inferencia de genealogía intraespecífica y el análisis de distancias genéticas sugieren que el venado caramerudo de Venezuela ha divergido notablemente de su conespecífico de Norteamérica; más aún, los haplotipos de Norteamérica resultaron más similares a los haplotipos de Odocoileus hemionus que a los de Venezuela. Este resultado se suma a las evidencias presentadas por Smith et al. (1986), Geist (1998) y Molina y Molinari (1999), que sugieren que el venado caramerudo de Venezuela y probablemente de Suramérica, debe ser considerado un linaje independiente, lo cual podría conducir a su reconocimiento como una especie distinta.

A pesar de que nuestros resultados no apoyan la consideración del venado margariteño como una especie plena, tal como fuera propuesto por Molina y Molinari (1999), los niveles de diferenciación genética observados claramente sugieren que estas poblaciones deben ser protegidas por su valuarte genético y su estatus de subespecie supone que es una población en proceso de diferenciación. Lo que nuestros resultados indican es que no ha transcurrido tiempo evolutivo suficiente para la plena diferenciación de este venado en una especie nueva, pero esto no significa que por ello no requiera protección especial.

La propuesta original de este trabajo es considerar al venado de Margarita, conjuntamente con el de Mérida, unidades evolutivas de gemación (sensu Bowen 1998), cuya denominación le atribuye un manejo especial a fin de proteger y preservar su acervo genético y procesos evolutivos, hasta tanto no sean controladas las presiones que han llevado a la disminución de los tamaños poblacionales y amenazan su viabilidad. Los resultados obtenidos en el análisis de diversidad genética son buenas noticias para el manejo del venado de Margarita. Los valores estimados de diversidad genética para esta población (tanto h como π) sugieren tamaños poblacionales históricos presumiblemente mayores a los existentes en la actualidad (Kliman y Hey 1993). Debido a que no ha habido un efecto apreciable de pérdida de variabilidad genética en est as poblaciones, es de suponer que la reducción de los tamaños poblacionales es relativamente reciente, lo cual es coherente con el desarrollo turístico de la isla en las últimas décadas. Esto sugiere que los venados de Margarita no presentan empobrecimiento genético aún, lo cual los hace candidatos a planes de conservación in situ.

El venado caramerudo tiene características que favorecerán su recuperación poblacional; es un animal que se ha adaptado a cohabitar en ambientes intervenidos por el hombre y presenta un amplio rango ecológico. Si bien estas poblaciones tienen el potencial de recuperarse, el único medio para vislumbrar este objetivo es a través del control de los factores que amenazan su viabilidad, particularmente la cacería furtiva. Un medio para lograr este objetivo es la integración de los pobladores locales en la protección del venado de Margarita. La principal amenaza para la supervivencia de estas poblaciones podría representar la principal alianza para su manejo y conservación. Como potenciales usuarios de este recurso, los pobladores locales son los principales interesados en prevenir la extinción del venado de Margarita. Para ello, es necesario implementar programas de concientización y sensibilización. Adicionalmente, es necesario que la guardería ambiental vele por el cumplimiento de la veda de cacería del venado de Margarita. Por último, es imprescindible un conocimiento real de la situación de las poblaciones de venado en la isla, a fin de poder monitorear la recuperación poblacional y eventualmente compensar a los pobladores locales con cuotas de cacería una vez que se haya corroborado que las poblaciones se están recuperando.

Agradecimientos. RAM agradece a Jon Paúl Rodríguez y a los organizadores del Simposio Extinción en Margarita por la amable invitación a participar en este evento. A la Michigan State University, y en particular al Department of Zoology, Ecology, Evolutionary Biology, and Behavior Graduate Program, Graduate School y International Studies and Programs por apoyar su participación en el Simposio. Gracias al IVIC, CeCalcULA y al Istituto Nazionale per la Fauna Selvatica (Boloña, Italia) por el apoyo logístico. Las siguientes personas e instituciones proveyeron las muestras empleadas en este estudio: Los zoológicos de Las Delicias, Parque Sur, Caricuao, Gustavo Rive ra, Bara ridas y El Shabono; Colección de Verte b rados de la Universidad de los Andes, Museo de Historia Natural La Salle, Museo de Biología de la Universidad Central de Venezuela, I. Goldstein, M. R. Cuestas, pobladores de Margarita, Hospital Veterinario Salamanca, J. Molinari y M. Molina. Gracias a Eladio J. Márquez y Milagro Rinaldi por sus valiosos comentarios. Este proyecto fue financiado por EcoNatura, Postgrado Inte grado en Ecología-CONICIT, ACAL (oto rgados a Rosa A. Moscarella), Convenio CNR (Ita l i a ) - CONICIT (Venezuela), Proye c to de Grupo GID 26, Proyecto CONICIT 98003413 (otorgados a Marisol Aguilera) y Proyecto CONICIT G97000634 (otorgado a Ananias A. Escalante).

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