Sistemi Biologici e Ecosistemi
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Questions and Answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio il concetto di 'emergenza' in un sistema gerarchico biologico?

  • La disposizione casuale di sottosistemi senza un ordine specifico.
  • La stasi di un sistema, senza alcun cambiamento o evoluzione nel tempo.
  • La comparsa di proprietà nuove e inaspettate quando i sottosistemi interagiscono e si organizzano. (correct)
  • L'evoluzione di sottosistemi isolati che non interagiscono tra loro.

In che modo la simbiosi rappresenta un punto chiave nell'evoluzione dei sistemi biologici, secondo il 'dogma dell'ecologia'?

  • Un esempio di competizione estrema che porta all'estinzione di una delle specie coinvolte.
  • Un'interazione minima e trascurabile tra due organismi.
  • Un evento raro e senza importanza nell'evoluzione dei sistemi gerarchici.
  • La forma più intensa e vantaggiosa di interazione, che può portare a salti evolutivi significativi. (correct)

Quale tra le seguenti opzioni descrive meglio la relazione tra una comunità biologica e il suo ambiente fisico nella formazione di un ecosistema?

  • Un'interazione unidirezionale, dove l'ambiente influenza solo la comunità.
  • Una competizione costante per le risorse, senza interdipendenza.
  • Un sistema ecologico in cui entrambi si influenzano reciprocamente, creando un equilibrio dinamico. (correct)
  • Un'esistenza separata, senza alcuna influenza reciproca.

Se il tasso di estinzione attuale è 100 volte superiore alla media delle estinzioni di massa precedenti, cosa implica questo scenario per la biodiversità e gli ecosistemi globali?

<p>Una potenziale sesta estinzione di massa con conseguenze ecologiche e ambientali significative. (C)</p> Signup and view all the answers

In che modo la perdita della 'fisiologia naturale iniziale' degli ecosistemi mediterranei influenza la loro condizione attuale?

<p>Implica che siano in gran parte 'artificiali', con una struttura e funzionalità alterate dalle attività umane. (D)</p> Signup and view all the answers

In che modo la Rivoluzione Neolitica ha influenzato gli ecosistemi primari europei?

<p>Ha causato un disboscamento su larga scala, trasformando la fisionomia degli ecosistemi. (A)</p> Signup and view all the answers

Qual è il punto di partenza per lo sviluppo della vita secondo il contenuto fornito?

<p>La formazione del primo ecosistema, delimitato da una membrana che separa l'ambiente interno da quello esterno. (C)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti NON è una fase nella gerarchia dei sistemi biologici, come descritta nel testo?

<p>Organizzazione in regni tassonomici. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive accuratamente la relazione tra ecologia e sistemi complessi?

<p>L'ecologia studia gli stati stazionari emergenti da sistemi complessi aperti, formati da componenti biotiche e abiotiche che interagiscono. (B)</p> Signup and view all the answers

In che modo l'emergenza si manifesta nei sistemi ecologici complessi?

<p>Come la comparsa di proprietà nuove e uniche in un sovrasistema, che non erano presenti nei singoli elementi del sottosistema. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è l'importanza della ciclizzazione degli elementi nutritivi all'interno di un ecosistema, secondo la prospettiva ecologica?

<p>È fondamentale per garantire la disponibilità continua di nutrienti essenziali per la vita, supportando la crescita e il mantenimento delle comunità biologiche. (A)</p> Signup and view all the answers

Considerando l'etimologia del termine 'ecologia', quale aspetto fondamentale viene evidenziato?

<p>La comprensione dell'ambiente come 'casa' e lo studio delle relazioni tra gli organismi e il loro ambiente. (A)</p> Signup and view all the answers

In che modo l'ecologia affronta la questione del degrado degli ecosistemi causato dall'uomo?

<p>Studiando specificamente come le attività umane influenzano negativamente gli ecosistemi e cercando soluzioni per mitigarne gli effetti. (C)</p> Signup and view all the answers

Qual è il ruolo dei batteri come i rizobatteri nell'ambito della ciclizzazione dell'azoto in un ecosistema?

<p>Facilitano la fissazione dell'azoto atmosferico, convertendolo in una forma utilizzabile dalle piante attraverso una relazione simbiotica. (A)</p> Signup and view all the answers

Cosa implica l'affermazione che un sistema complesso, come un ecosistema, deve essere 'aperto'?

<p>Che il sistema deve essere in grado di scambiare energia e materia con l'ambiente esterno per mantenere i suoi stati stazionari. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio la conseguenza della cessazione dell'impollinazione da parte delle api per un periodo prolungato, secondo il testo?

<p>Un collasso del sistema biologico, dato che l'impollinazione degli insetti è fondamentale per la formazione degli ambienti naturali e produttivi. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale caratteristica specifica dei sistemi complessi permette loro di mantenere un elevato grado di ordine interno?

<p>L'abilità di dissipare l'entropia, ovvero il disordine, verso l'ambiente esterno. (D)</p> Signup and view all the answers

In che modo l'ecologia integra gli aspetti quantitativi e qualitativi nello studio degli ecosistemi?

<p>Utilizzando metodi quantitativi per misurare parametri come la biomassa e i tassi di crescita, e metodi qualitativi per studiare le interazioni tra le specie e le loro qualità intrinseche. (C)</p> Signup and view all the answers

Cosa implica l'anisotropia nei sistemi biologici complessi?

<p>Una direzionalità specifica nelle funzioni e nei processi biologici. (A)</p> Signup and view all the answers

In che modo l'instabilità di Bénard illustra il concetto di auto-organizzazione spontanea?

<p>Evidenzia come l'instabilità di uno stato stazionario possa portare alla formazione spontanea di strutture ordinate, come le celle esagonali. (B)</p> Signup and view all the answers

Qual è la caratteristica principale delle proprietà emergenti in un sistema complesso?

<p>Non possono essere previste esclusivamente dallo studio delle componenti al livello precedente e non sono riducibili alla somma delle proprietà delle singole parti. (D)</p> Signup and view all the answers

Perché è necessario combinare approcci olistici e riduzionistici nello studio dei sistemi complessi?

<p>Per avere una visione completa, considerando sia l'insieme che le singole parti, dato che le proprietà emergenti non sono riducibili alle sole componenti. (A)</p> Signup and view all the answers

Come influisce il numero di componenti interagenti in un sistema complesso sulla sua complessità complessiva?

<p>La complessità aumenta esponenzialmente con il numero di componenti interagenti, seguendo una regola combinatoria come n! (B)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti principi termodinamici favorisce l'assunzione di uno stato emergente più ordinato da parte degli elementi di un sistema complesso?

<p>La dissipazione di entropia verso l'ambiente esterno, che permette agli elementi del sistema di assumere uno stato emergente più ordinato. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti concetti è fondamentale per la definizione di un ecosistema secondo i fratelli Odum?

<p>L'introduzione del concetto di energia come forza motrice e la presenza di una comunità biologica autosufficiente. (D)</p> Signup and view all the answers

Secondo Eric Smith, qual è l'origine ultima dei sistemi viventi sulla Terra?

<p>Residui di ferro provenienti dal centro del pianeta che raggiungono la crosta terrestre tramite moti convettivi. (B)</p> Signup and view all the answers

In che modo l'ipotesi GAIA di James Lovelock concettualizza la Terra?

<p>Come un sistema cibernetico capace di autoregolarsi e reagire a stimoli esterni. (A)</p> Signup and view all the answers

Cosa implica il concetto di 'ecosfera' o 'biosfera'?

<p>L'insieme degli ecosistemi terrestri dove è possibile la vita, considerati come un unico grande ecosistema interconnesso. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti elementi NON è considerato un componente fondamentale di un ecosistema?

<p>La densità della popolazione umana. (C)</p> Signup and view all the answers

Secondo Russell, quale evento ha segnato l'inizio della vita?

<p>La capacità di un'entità fisica di trasformare la CO2 in formaldeide. (B)</p> Signup and view all the answers

In che modo il confine di un ecosistema è definito?

<p>Può essere mobile e transitorio, come evidenziato dall'ecologia del paesaggio. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual è l'implicazione principale dell'affermazione che 'gli ecosistemi sono accettori di elettroni' secondo alcuni scienziati?

<p>La vita negli ecosistemi è direttamente collegata a processi geochimici che coinvolgono il trasferimento di elettroni. (A)</p> Signup and view all the answers

Cosa accomuna tutti gli ecosistemi convenzionalmente riconosciuti?

<p>L'essere alimentati dall'energia solare. (B)</p> Signup and view all the answers

Quale studiosa è particolarmente nota per la teoria dell'endosimbiosi, rilevante nel contesto degli ecosistemi e dell'evoluzione della vita?

<p>Margulis (C)</p> Signup and view all the answers

In che modo le proprietà collettive si differenziano dalla semplice somma delle proprietà dei singoli componenti in un sistema complesso?

<p>Le proprietà collettive emergono dalle interazioni tra i componenti e rappresentano una nuova coerenza che non è semplicemente la somma delle loro caratteristiche individuali. (D)</p> Signup and view all the answers

Quale dei seguenti processi rappresenta un esempio di feedback positivo in un sistema naturale complesso?

<p>La formazione di un uragano, dove l'interazione tra vento, umidità e forza di Coriolis aumenta l'energia potenziale del sistema. (A)</p> Signup and view all the answers

In che modo la struttura primaria di una proteina contribuisce alle proprietà di emergenza del sistema?

<p>La sequenza specifica di amminoacidi nella struttura primaria determina le proprietà di emergenza, influenzando il ripiegamento e l'attività catalitica della proteina. (A)</p> Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio la funzione di un ecosistema?

<p>Un ecosistema consiste in una comunità di organismi che interagiscono tra loro e con il loro ambiente fisico, con un flusso di energia e una ciclizzazione dei materiali che permettono l'autosostentamento. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual è il ruolo principale delle piante nella definizione e nel mantenimento di un ecosistema?

<p>Le piante definiscono l'ambiente in un ecosistema e influenzano l'ambiente fisico e forniscono l'energia primaria per gli altri organismi. (A)</p> Signup and view all the answers

In che modo l'interazione tra organismi viventi e ambiente non vivente modella la fisionomia di un ecosistema?

<p>C'è un continuo plasmarsi della fisionomia dell'ecosistema grazie alla reciproca interazione tra il vivente e il non vivente. (D)</p> Signup and view all the answers

Qual è la principale sfida nell'identificazione dei confini di un ecosistema, secondo l'ecologia del paesaggio?

<p>L'identificazione dei confini può essere complessa perché spesso non sono chiaramente definiti e possono variare a seconda dei fattori considerati. (A)</p> Signup and view all the answers

Cosa implica il fatto che il flusso di energia in un ecosistema deve avere una sorgente e una destinazione definite?

<p>L'energia entra nell'ecosistema da una fonte esterna (come il sole) e viene trasferita attraverso i livelli trofici fino a disperdersi come calore. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Complessità del sistema

Interazione gerarchica con l'ambiente che produce sistemi funzionali caratteristici.

Emergenza (nei sistemi)

Venire su, tipico di sistemi gerarchici; i sistemi biologici ne sono un esempio.

Gerarchia

Disposizione entro una serie ordinata di sottosistemi che evolvono.

Primo ecosistema

Un insieme di fosfolipidi che isolano l'ambiente interno da quello esterno.

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Simbiosi

Massima interazione possibile tra due organismi.

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Sistema complesso

Componenti interdipendenti che interagiscono e formano un tutt'uno.

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Ecosistema

Comunità biologica e ambiente fisico.

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Servizi ecosistemici

Prodotti degli ecosistemi che forniscono la base della nostra vita (e dell'economia).

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Ecologia

Studio della 'casa', ovvero dell'ambiente in cui viviamo, incluse le interazioni tra organismi e ambiente.

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Ruolo dell'Ecologia

Scienza che studia gli aspetti quantitativi e qualitativi legati ai processi energetici che mantengono una popolazione o comunità biologica.

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Autoconcimazione Naturale

Processo naturale in cui un sistema si auto-fertilizza, ad esempio tramite la simbiosi tra piante e batteri.

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Interazioni Ecologiche

Interazioni tra organismi viventi e il loro ambiente non vivente che determinano la distribuzione e l'abbondanza degli organismi stessi.

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Stati Stazionari Naturali

Stati stabili di processi e funzioni naturali che derivano da un sistema complesso di elementi viventi e non viventi.

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Sistema Aperto

Sistema che scambia energia e materia con l'ambiente esterno.

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Emergenza (nei sistemi complessi)

Fenomeno in cui un sistema nuovo con caratteristiche uniche emerge dall'interazione di elementi in un sottosistema.

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Proprietà collettive

Proprietà che emergono dall'interazione dei componenti di un sistema, non prevedibili dalle sole proprietà dei singoli componenti.

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Formazione di un uragano

Sistema complesso dove miliardi di molecole di aria e acqua interagiscono in un feedback positivo.

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Funzione di un enzima

Lavoro ottenuto dall'assemblaggio di amminoacidi per formare una struttura termodinamicamente favorita.

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Flusso di energia

Attraversa l'ecosistema da una sorgente a una destinazione definita.

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Elementi di un sistema

Spazio, piante, confini e animali.

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Ruolo delle piante

Definiscono un ecosistema; l'ambiente è influenzato dagli organismi che lo occupano.

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Plasmarsi dell'ecosistema

Interazione tra specie viventi e ambiente abiotico che plasma la fisionomia di un ecosistema.

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Sistema auto-assemblante dissipativo

Struttura ordinata che dissipa l'entropia nell'ambiente.

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Anisotropia

Tendenza dei sistemi biologici ad avere una direzione preferenziale.

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Celle di Bénard

Strutture che si formano in un liquido riscaldato dal basso.

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Proprietà emergenti

Proprietà che emergono quando i componenti si combinano.

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Proprietà non riducibili

Proprietà di un insieme non deducibili dalle parti singole.

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Approccio olistico e riduzionistico

Necessità di considerare sia il tutto che le parti.

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Biosfera/Ecosfera

L'insieme di tutti gli ecosistemi terrestri, dove la vita è possibile.

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Ipotesi GAIA

Teoria secondo cui la Terra è un sistema che reagisce agli stimoli.

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Componenti Fondamentali di un Ecosistema

Spazio fisico, flusso di energia e ciclo dei nutrienti.

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Importanza dell'Energia in un Ecosistema

L'energia che alimenta l'esistenza e l'autosostentamento dell'ecosistema.

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Ciclizzazione dei Materiali

Processo di riciclo di elementi come N, S, C, e Fe all'interno dell'ecosistema.

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Inizio della Vita (Secondo Russell)

Organificare la CO2 in formaldeide.

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Ecosistemi e Accettori di Elettroni

Ecosistemi come accettori di elettroni.

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Importanza del Flusso Energetico

Sostenere le funzioni dell'ecosistema e mantenere la biodiversità.

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Ecosistemi Convenzionali

Sono basati sull'energia solare.

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Study Notes

Ecologia: Studio della Casa e degli Ecosistemi

  • L'ecologia deriva dal greco "oikos" (casa) e "logos" (discorso), configurandosi come lo studio dell'ambiente in cui viviamo.
  • Esamina aspetti quantitativi e qualitativi legati ai processi energetici, creazione e mantenimento di popolazioni e comunità biologiche.
  • L'ecologia studia le interazioni che determinano la distribuzione e l'abbondanza degli organismi, considerando sia la componente vivente che quella non vivente.
  • Gli stati stazionari di processi e funzioni naturali che emergono da un sistema complesso di elementi animati (biota) e inanimati (habitat).

Gerarchie ed Emergenza nei Sistemi Complessi

  • L'emergenza è un fenomeno tipico dei sistemi complessi; da elementi interagenti di un sottosistema si genera un sovrasistema con caratteristiche uniche.
  • L'interazione di ogni livello gerarchico con l'ambiente fisico (energia e materia) produce sistemi funzionali caratteristici.
  • I sistemi biologici sono rappresentazioni di sistemi complessi, energetici e gerarchici.
  • La vita inizia con un ecosistema, un insieme di fosfolipidi che isolano l'ambiente interno dall'esterno.
  • La simbiosi è considerata il massimo dell'interazione possibile tra due organismi.
  • Un sistema complesso consiste di componenti interdipendenti che interagiscono regolarmente e formano un tutt'uno.

Ecosistemi e Servizi Ecosistemici

  • Sistema ecologico = Comunità biologica e ambiente fisico = Ecosistema.
  • Si potrebbe stare vivendo la sesta estinzione di massa, con un tasso di estinzione 100 volte superiore alle medie precedenti.
  • Gli ecosistemi mediterranei sono "artificiali", essendosi formati dopo aver perso fisiologia originale.
  • La rivoluzione neolitica ha trasformato gli ecosistemi primari.
  • Sistemi aperti scambiano materia ed energia, sono multicomponenti, interagenti e auto-assemblanti.

Auto-Assemblaggio ed Entropia nei Sistemi Complessi

  • I sistemi complessi sono auto-assemblanti, creando strutture coerenti.
  • Sono dissipativi, dissipando l'entropia (disordine) verso l'ambiente esterno per mantenere l'ordine.
  • La dissipazione di entropia permette agli elementi del sistema di assumere uno stato emergente più ordinato.
  • I sistemi biologici/complessi sono anisotropi, ovvero direzionali.
  • L'instabilità di Benard dimostra l'auto-organizzazione spontanea.

Proprietà Emergenti e Collettive

  • Nell'organizzazione gerarchica, le proprietà emergenti sono nuove proprietà che non erano presenti al livello precedente.
  • Le proprietà emergenti sono non riducibili e richiedono un approccio olistico combinato con approcci riduzionistici.
  • Le proprietà collettive possono essere desunte dallo studio dei singoli componenti e delle loro interazioni.
  • L'uragano è un esempio di sistema complesso formato da miliardi di molecole che interagiscono in un feedback positivo
  • La funzione di un enzima si ottiene dall'assemblaggio di amminoacidi, conferendo proprietà di emergenza al sistema.

Definizione di Ecosistema

  • È un'unità che include:
    • Organismi viventi in una data area.
    • Interazioni con l'ambiente fisico.
    • Flusso di energia che porta a una struttura biotica definita.
    • Ciclizzazione dei materiali tra viventi e non viventi.
  • Tale sistema deve permettere l'autosostentamento dell'ecosistema stesso.
  • Flusso di energia attraversa il sistema da una sorgente a una destinazione.
  • Gli elementi di un sistema: spazio, piante, confini, animali.
  • Piante che definiscono l'ecosistema che si plasma grazie al rapporto tra il non vivente e il vivente che si trova su di esso.
  • L'ecosistema è l'unità fondamentale dello studio dell'ecologia

Biosfera e Ipotesi GAIA

  • Tutti gli ecosistemi sulla Terra che si vedono come un unico sistema quindi si usa biosfera o ecosfera (ambienti della terra dove è possibile la vita).
  • James Lovelock sviluppò "l'ipotesi GAIA", dove la terra reagisce a certi stimoli.
  • Altra studiosa importante per la teoria dell'endosimbiosi: Margulis.

Componenti Fondamentali di un Ecosistema

  • Spazio fisico: confine, condizioni atmosferiche e climatiche.
  • Flusso di energia: energia solare, produzione ecologica, Catene e Reti Trofiche, Popolazioni e comunità biologiche.
  • Materiali: ciclo dei nutrienti (O, N, P, S, ecc).

Definizione dei Fratelli Odum

  • Concetto di energia che permette l'esistenza dell'ecosistema.
  • Comunità biologica: no comunità biologica = no ecosistema.
  • Ciclizzazione dei materiali per l'autosostentamento del sistema (N, S, C, Fe).
  • Secondo Russell, la vita è iniziata con l'organificazione di CO2 in formaldeide.
  • Secondo Eric Smith esiste un unico grande organismo (il pianeta) e gli ecosistemi sono residui di ferro che fuoriescono dal centro del pianeta.
  • La vita è il risultato di processi geochimici dove gli ecosistemi sono accettori di elettroni.
  • Ogni cellula ha ereditato il gradiente elettrochimico da questi processi geochimici.

Tipi di Ecosistemi e Funzioni Fondamentali

  • Ecosistemi fondati sull'energia solare, con alcuni non alimentati da essa.
  • Funzioni fondamentali dell'ecosistema:
    1. Produrre energia: piante, alghe, ecc. (energia chimica: idrogeno, zolfo, ammoniaca).
    2. Sostenere la sintesi della materia consumare energia, consumatori primari, secondari, ecc.
    3. Riciclare energia e immetterla nuovamente nell'ecosistema grazie ai decompositori.

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Description

Esplora i sistemi biologici, l'evoluzione tramite simbiosi e l'impatto umano sugli ecosistemi. Dalla gerarchia biologica alla Rivoluzione Neolitica, analizza le sfide per la biodiversità e la fisiologia degli ecosistemi.

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