全 文 ：南 方 农 业 学 报
0 引言
【研究意义】土壤中过量的有毒重金属对农作物生
长及人类健康均有极大的危害（蒋煜峰等，2006）。重金
属在土壤环境中很难降解，极易存留于表层土壤而被
农作物吸收，并通过食物链对人体造成危害。因此，对
重金属污染的土壤进行修复具有重要意义。近年来，一
种向土壤中施加螯合剂活化土壤中的重金属，促进植
物吸收的螯合辅助植物提取技术（Chelate- assisted
phyto- extraction）已经成为植物修复发展的一个新方向，
而备受关注和青睐。它通过施用螯合剂迫使土壤固相
键合的重金属释放，从而增加土壤溶液重金属浓度，强
化重金属吸收和从根系向地上部运输，大幅度提高植
物对金属的吸收和富集能力，达到提高植物修复效率
的目的。以植物为修复主体对重金属污染的土壤进行
EDTA对桑树和任豆幼苗吸收重金属Pb的影响
覃勇荣，覃艳花，严 军，朱伟伟，李月兰，谢金梅
（河池学院化学与生命科学系，广西宜州 546300）
摘要：【目的】研究不同重金属Pb2+浓度下螯合剂EDTA处理对桑树和任豆幼苗修复土壤中重金属Pb2+的效果及Pb2+
在植物茎叶及根部积累，以期为重金属污染土壤生态修复及植物资源的合理利用提供理论依据。【方法】用盆栽模拟
法，以4 L /盆 Hoagland营养液作为培养液，培养液中的Pb2+浓度分别为0、2.5、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0、150.0、200.0、
250.0 mg/L，EDTA的浓度均为0.55 mmol/L，以不添加EDTA作对照。分别测定桑苗和任豆幼苗茎叶和根部的Pb2+浓度。
【结果】随着水培液中Pb2+浓度的增加，桑树和任豆幼苗对Pb2+的吸收和积累量也逐渐增大；在相同的重金属Pb2+胁迫背
景下，加入EDTA的桑树和任豆幼苗对Pb2+的吸收量比不添加EDTA的对照组明显增高；桑树和任豆幼苗体内Pb2+浓度
通常为根部>茎叶，而添加EDTA能加速重金属Pb2+向茎叶的转运。随着培养液中Pb2+浓度的增加和时间的延长，Pb2+在
植物根部的积累逐渐增加，而向茎叶的转运则相对减少。【结论】桑树和任豆幼苗具有较强的重金属Pb耐性，而EDTA
能促进桑树和任豆幼苗对重金属Pb2+的吸收，因此，桑树和任豆可作为修复植物应用于重金属污染地区。
关键词：EDTA；桑树；任豆；重金属；铅；植物修复
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：2095-1191（2011）02-0168-05
收稿日期：2010-08-28
基金项目：广西教育厅科研项目（桂教科研［2010］6号，桂教科研［2004］20号）
作者简介：覃勇荣（1963-），男，广西平南人，博士研究生，教授，主要从事特色生物资源调查及石漠化生态修复研究工作。
南方农业学报 2011，42（2）：168-172
Journal of Southern Agriculture
Effects of EDTA on Pb absorption by Morus alba L. and Zenia
insignis Chun seedlings
QINYong- rong，QINYan- hua，YAN Jun，ZHUWei- wei，LI Yue- lan，XIE Jin- mei
（Department of Chemistry and Life Sciences， Hechi Universtiy， Yizhou， Guangxi 546300， China）
Abstract： 【Objective】 The present experiment was conducted to study the phytoremediation properties of Morus alba L.
and Zenia insignis Chun seedlings， facilitated by EDTA treatments. 【Method】 A nutrient culture experiment was set up by
culturing the Morus alba L. and Zenia insignis Chun seedlings in Hoagland solution （4 L/pot） containing 0.55 mmol/L EDTA.
The Pb2+ was supplemented in graded concentrations （0， 2.5， 5.0， 10.0， 25.0， 50.0， 100.0， 150.0， 200.0， and 250.0 mg/L） in
different pots， the control was maintained without adding EDTA. 【Result】 The results showed that the absorption and accumu-
lation of Pb2+ in both plants increased gradually with increasing of the Pb2+ concentration in the solution. Under the same Pb2+
concentration， the absorption of Pb2+ in plants with EDTA treatment was significantly higher than the control. The concentra-
tion of Pb2+ was found more in roots than that in stem and leaves of both plants. However， EDTA treatment was found to accel-
erate the transport of Pb2+ from root to stem and leaves. With increasing the concentration of Pb2+ in solution， it was accumu-
lated more in roots compared to stem and leaves. 【Conclusion】 Both plants showed strong Pb tolerance， and EDTA was found
to accelerate the Pb2+ absorption. These plants may be used in phytoremediation of the Pb contaminated soils.
Key words： EDTA； Morus alba L.； Zenia insignis Chun; heavy metal； Pb； phytoremediation
修复和保护土壤生态有重要的研究意义。【前人研究
进展】目前，国内外用来降解或消除土壤重金属污染
的方法可分为物理法、化学法和生物修复法3大类。物
理法成本高，化学法易造成二次污染，生物修复法成本
低、操作简便而备受关注（佟洪金等，2003；郑爱珍和宋
唯一，2009）。世界上已发现400多种超富集植物，并对
此进行过多次学术研讨（Salt et al.，1997），但对植物修
复技术的应用，大部分处于试验阶段。我国在这方面的
研究更是刚刚起步(韦朝阳和陈同斌，2001)，研究较早
和报道较多的是利用水生高等植物净化重金属污染水
体（颜素珠等，1990)和陆生草本植物（苏德纯和黄焕
忠，2002）对重金属污染土壤进行修复。刘金林(1985)研
究表明，外来杂草一年蓬［Erigeron annuns (Linn.) Pers.］
对重金属有较强的富集能力。已有研究表明，一些化合
物如EDTA，不仅提高了富集植物对重金属的积累，而
且对一般作物也具有同样的效果（蒋煜峰等，2006）。20
世纪90年代后，在我国的深圳、武汉先后开始利用芦苇
床、宽叶香蒲等人工湿地处理系统治理污水（阳承胜等，
2000）。但利用任豆（Zenia insignis Chun）修复重金属污
染土壤或湿地的研究鲜见报道。目前，人们对任豆的研
究主要集中在种子发芽试验、水土保持效益、叶蛋白开
发利用、板材加工、纤维再利用等方面。而重金属胁迫
背景下任豆和桑树幼苗的抗性生理研究却鲜有相关报
道（覃勇荣等，2010）。乙二胺四乙酸二钠（EDTA）是目
前研究较多的一种螯合剂，对已被污染的土壤，了解重
金属的解吸行为，预测土壤环境中重金属的迁移转化
和归宿，可为土壤重金属污染的治理提供有价值的参
考（王显海等，2006；可欣等，2007；雷鸣等，2005）。【本
研究切入点】桑树是一种适应性较强的资源植物，广
西宜州已成为我国最大的县级桑蚕基地，桑蚕业在地
方经济发展中的地位举足轻重。任豆是华南石灰岩地
区的特有树种，其萌芽力强，根系发达，侧根多，生长
快，生物量大，利用价值高，在石漠化治理中得到广泛
的应用，具有良好的经济效益和生态效益。【拟解决的关
键问题】研究不同重金属浓度下EDTA处理对桑树和任
豆幼苗修复土壤中重金属Pb2+的效果及Pb2+在植物茎叶
及根部积累，以期为重金属污染土壤修复及桑树和任豆
等植物资源的合理利用提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
试验材料为任豆和桑树幼苗。任豆种子由广西平果
县林业局提供，桑树品种为特优二号，其幼苗由广西宜州
市城南广场桑苗批发部提供，均未受到重金属物质污染。
1. 2 试剂与仪器
实验仪器：AL204型电子分析天平(梅特勒-托科多
仪器上海有限公司)；101- 2- BS型台式恒温干燥箱（上
海跃进医疗器械厂）；FZ- 102型微型植物样品粉碎机
(天津市泰斯特仪器有限公司)；SC- 404型电热板（沈阳
市节能电炉厂）；HYP- 1040四十孔消化炉(上海纤检仪
器有限公司)；AA- 7020型原子吸收光谱仪（北京东西
分析仪器有限公司）。主要试剂：HNO3、HClO4、Pb（NO3）2、
EDTA、Ca（NO3）2、KNO3、（NH4）3PO4、MgSO4、Fe3+、微量
元素。以上试剂均为国产分析纯（AR），实验用水为去离
子水。
1. 3 试验方法
1. 3. 1 材料处理 选取饱满、成熟的任豆种子，先用
65~75℃的热水进行催芽处理，然后在无重金属污染的
沙床中进行播种，定期用去离子水喷洒，保持沙床湿度
使种子正常发芽。60 d后选择植株大小和高度较一致
的健壮幼苗用于水培试验；选择外观比较一致的健壮
桑苗，先将其置于无污染的沙床中培育10~15 d，定期
用去离子水喷洒，待桑苗长势恢复后再进行水培试验。
1. 3. 2 水培试验 （1）任豆幼苗水培试验：用盆栽模
拟法（上海植物生理学会，1985），以4 L/盆 Hoagland营
养液作为培养液，设不同Pb2+浓度处理，以不添加EDTA
的任豆幼苗水培试验作对照。培养液中的Pb2+浓度分别
为0、2.5、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0、150.0、200.0、250.0 mg/L，
EDTA的浓度均为0.55 mmol/L，以不添加EDTA的桑树
幼苗水培试验作对照。培养液中的Pb2+用Pb(NO3)2配
制，Pb2+浓度用纯金属离子计测定（鲍士旦，2000）。水
培6、15、23 d时分别取样测定任豆幼苗茎叶和根部的
Pb2+浓度。（2）桑树幼苗的水培试验：同样采用盆栽模
拟法对桑树幼苗进行水培试验，与试验（1）不同的是桑
苗水培液中的 Pb2+浓度梯度设为 0、5.0、25.0、50.0、
100.0、150.0 mg/L，培育期为30 d。由于幼苗数量不足，
所以培养过程中未按时间间隔取样测定桑树幼苗中的
Pb2+浓度。
1. 3. 3 铅含量测定方法 样品处理：将盆栽试验幼
苗的根和茎叶分开，分别用去离子水洗涤干净，60℃烘
干，粉碎，密封保存备用；样品测试：桑树和任豆幼苗
中Pb2+浓度的测定用原子吸收光谱法。消化液中HNO3∶
HClO4浓度比为4∶1。计算公式为：
迁移率（%）=茎叶中的重金属含量/(根部的重金
属含量+茎叶中的重金属含量)×100
植物样品Pb2+浓度(mg/kg)=ρ×v×ts/(m×k)
式中：ρ为测定液中的质量浓度（μg/mL）；v为测定
液体积，本研究为50 mL；ts为分取倍数，本研究为1；m
为样品质量；k为水分系数。
1. 3. 4 统计分析 数据处理用Excel 2003和SPSS
18.0软件进行统计分析。每个样品重复测定3次，结果
取平均值。
覃勇荣等：EDTA对桑树和任豆幼苗吸收重金属Pb的影响 169· ·
南 方 农 业 学 报
2 结果与分析
2. 1 桑树幼苗对铅的吸收
通过用原子吸收光谱法对桑树幼苗Pb2+的吸收和
转运情况进行测定，结果见表1。在相同EDTA处理条件
下，随着水培液中Pb2+浓度的增大，桑苗根部和茎叶中
的Pb2+浓度含量逐渐增高，在Pb2+浓度为150 mg/L时达最
大值，说明在本研究设置Pb2+浓度范围内，桑苗茎叶和
根部中的Pb2+积累量与水培液中Pb2+的浓度呈正相关。
在相同的重金属Pb2+浓度条件下，水培液添加EDTA的桑
苗对Pb2+吸收量明显高于不添加EDTA的对照组（图1）。
对不同处理桑苗根部与茎叶中Pb2+浓度的比较分
析可知，桑苗根部的Pb2+浓度显著高于茎叶中Pb2+浓
度，说明Pb2+进入桑树幼苗之后，首先积累在根部，然
后才逐步向茎叶转移。由于转运系数小于1，所以大部
分Pb2+积累在植物的根部，本研究结果与前人相关研
究结果一致（赵艳等，2009）；加入EDTA可促进植物对
土壤中重金属Pb2+的吸收。许超等（2009）用0.05 mol/L
的EDTA作为解吸剂对中度污染土壤的Pb、Zn、Cu、Cd
进行震荡解吸研究，并运用数学模型对之进行模拟，结
果发现：污染土壤Pb、Zn、Cu、Cd的解吸率随着解吸时
间的延长而不断增加，也就是说，EDTA处理可以促进
植物对重金属的吸收，提高其迁移率。
2. 2 任豆幼苗对铅的吸收
由表2可知，在Pb2+浓度0~150.0 mg/L范围内，相同
的培养时间条件下，任豆茎叶中的Pb2+浓度整体呈增
加趋势；Pb2+浓度为150.0 mg/L时达最大值；Pb2+浓度为
150.0 mg/L时，开始下降；Pb2+浓度为250.0 mg/L时又开
始回升；随着水培液中Pb2+浓度的增加，任豆根部吸收
的Pb2+逐渐增加。而添加EDTA水培的任豆根部对重金
属Pb2+吸收量明显高于不添加EDTA的对照组（图2）。
在相同的重金属Pb2+胁迫背景下，加入EDTA，任豆幼
苗对Pb2+吸收和积累量比不添加EDTA的对照组明
显增高，并且添加EDTA的任豆茎叶中Pb2+浓度均比
不添加EDTA的高。而根部的情况刚好相反，在Pb2+浓
度0~150.0 mg/L范围内，除个别情况外，加入EDTA的
任豆根中的Pb2+浓度均比不添加EDTA的低；加入
EDTA的任豆苗Pb2+迁移率高于未添加EDTA的任豆
苗，说明添加EDTA能有效促进任豆幼苗对Pb2+的吸收
（图2、图3）。
- 45 ND 1.00±0.03 ND
+ 6 0.21±0.00 4.84±0.11 4.2
+ 15 6.40±0.19 4.28±0.07 59.9
+ 23 ND ND ND
- 45 2.99±0.02 239.04±1.05 1.2
+ 6 38.00±5.43 1.43±0.00 96.4
+ 15 21.20±2.24 11.40±0.00 65.0
+ 23 22.87±4.59 617.83±0.00 3.6
- 45 26.89±0.78 210.16±0.87 11.3
+ 6 44.11±18.51 34.74±0.00 55.9
+ 15 36.89±1.36 17.37±0.81 68.0
+ 23 42.24±5.04 16.56±0.00 71.8
- 45 27.89±0.03 212.15±0.17 11.6
+ 6 67.67±18.76 21.39±0.00 76.0
+ 15 67.49±10.10 22.23±0.00 75.2
+ 23 73.99±2.47 25.53±0.00 74.3
- 45 37.92±0.41 367.27±1.51 9.4
+ 6 232.16±1.10 58.08±0.00 80.0
+ 15 260.66±29.32 76.50±0.00 77.3
+ 23 231.86±18.78 98.40±0.00 70.2
- 45 108.78±1.60 275.90±0.89 28.3
+ 6 325.71±5.05 80.20±14.30 80.2
+ 15 322.68±37.94 98.48±4.14 76.6
+ 23 216.69±7.62 76.13±5.52 74.0
- 45 154.71±1.22 943.34±3.13 14.1
+ 6 469.13±2.76 226.17±0.00 67.5
+ 15 494.82±5.70 283.71±0.00 63.6
+ 23 544.08±9.82 874.25±0.00 38.4
- 45 130.00±0.96 1728.63±3.82 7.0
+ 6 1055.49±13.17 982.44±8.76 51.8
+ 15 1277.83±21.23 1293.94±12.78 49.7
+ 23 517.35±0.78 1190.83±75.79 30.3
- 45 304.78±0.43 1584.00±3.15 16.1
+ 6 973.51±37.89 1900.94±0.00 33.9
+ 15 655.16±8.48 2045.09±25.99 24.3
+ 23 675.79±13.13 2169.34±13.84 23.8
- 45 335.33±0.48 1871.26±1.77 15.2
+ 6 1225.44±288.36 2324.65±24.13 34.5
+ 15 1525.07±23.83 2783.03±52.66 35.4
+ 23 818.42±42.77 2586.64±19.50 24.0
0
2.5
5.0
10.0
25.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
Pb2+浓度
(mg/L)
Pb2+
content
处理
Treat-
ment
培养
时间(d)
Culture
time
Pb2+浓度 (mg/kg) Pb2+ content 迁移率
(%)
Mobility
rate
茎叶
Stem and
leaf
根部 Root
表 2 EDTA处理对任豆幼苗不同部位中Pb2+含量及迁移率的
影响
Table 2 Effects ofEDTA treatments on Pb2+mobility rate（%）and
its concentration in different parts of Zenia insignis Chun
注：“ND”表示样品中的Pb2+含量很低，用原子吸收光谱仪无法检出。
Note:“ND”indicates that Pb2+ content was so low in the samples that cant
be detected.
注：①“-”表示水培液不添加EDTA，“+”表示水培液中添加EDTA，下
同；②“/”前后的数字分别为添加EDTA前后Pb2+的迁移率。
Note：①“-”represents that culture mediumwas added EDTA，“+”repre-
sents culture mediumwithout adding EDTA in it，the same was followed in
the following tables.②The data before and after“/”represent mobility rate
without and with EDTA treatments，respectively.
- + - +
0 0.55±0.03 0.83±0.02 2.13±1.16 8.87±0.00 20.5/8.5
5.0 0.63±0.00 4.22±0.02 5.98±0.42 8.38±0.38 9.5/33.5
25.0 2.95±0.04 12.49±0.36 28.04±0.00 28.58±0.52 9.5/29.8
50.0 2.49±0.37 25.68±3.42 30.42±0.00 30.44±1.12 7.6/44.7
100.0 5.03±0.29 29.13±1.25 70.05±0.22 99.39±6.07 7.4/26.6
150.0 12.78±0.60 37.66±0.98 188.66±1.51 265.46±0.65 6.4/12.5
Pb2+浓度
(mg/L)
Pb2+
content
茎叶Pb2+浓度（mg/kg）
Pb2+ content in stem
and leaf
根部Pb2+浓度（mg/kg）
Pb2+ content in root
迁移率
(%)
Mobility
rate
表 1 EDTA处理对桑树苗不同部位中Pb2+浓度及迁移率的影响
Table 1 Effects of EDTA treatments on Pb2+ mobility rate (%) and
its concentration in different parts ofMorus alba L. seedlings
170· ·
0.0
200.0
400.0
600.0
800.0
1000.0
1200.0
1400.0
1600.0
1800.0
2000.0
0 2.5 5 10 25 50 100 150 200 250

Pb (mg/L)
Pb concent in culture medium







(m
g/
kg
)

Pb

c
on
ce
nt
in
Z
en
ia
 in
sig
ni
s C
hu
nl
ea
f

45 d (-)
45 d (-)
任
豆
幼
苗
含
铅
量
(m
g/
kg
)
Pb
2+
co
nc
en
ti
n
Ze
ni
a
in
sig
ni
s
Ch
un
le
af
水培液中的Pb2+浓度(mg/L)
Pb2+ concent in cult re medium
0.0 5.0 25.0 100.0 200.02.5 10.0 50.0 150.0 250.0
茎叶45 d（-）
根 d（-）
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
0.0 5.0 25.0 50.0 100.0 150.0





Pb



m
g/
kg

Pb

co
n
te
n
tn

in

M
o
ru
s
a
lb
a

le
af




覃勇荣等：EDTA对桑树和任豆幼苗吸收重金属Pb的影响
桑
苗
中
的
Pb
2+
含
量（
m
g/
kg
）
Pb
2+
co
nt
en
tn
in
M
or
us
al
ba
L.
le
af
水培液中的Pb2+浓度(mg/L)
Pb2+ concent in culture medium
3 讨论
许多相关研究结果表明，重金属进入植物根部细
胞后，首先与蛋白质、多糖或核酸等分子结合，大部分
累积在植物的根部，仅少量向地上部分迁移；由于不
同物种的生物学特性不同，所以不同植物对重金属元
素的吸收和转运能力有一定的差异。在本研究中，不
添加螯合剂EDTA时，桑树和任豆幼苗吸收和积累的
重金属Pb2+的数量均为根部>茎叶，说明Pb2+主要集中
在植物的根部而较少量转移到植物的茎叶中。而当加
入螯合剂EDTA后，在较低的Pb2+浓度（0~150.0 mg/L）
或处理时间较短的试验组中，部分任豆幼苗的Pb2+含
量出现茎叶>根部。当水培液中Pb2+浓度超出一定范围
(＞150.0 mg/L)后，任豆幼苗的Pb2+含量又重新出现根部
>茎叶。由此可见，植物对重金属的吸收和转运机理很
复杂，其吸收和转运重金属离子能力的大小不仅与植
物种类有关，而且与重金属离子的浓度、处理方式、时
间以及溶液的理化特性等因素有关。本研究结果表
明，加入螯合剂EDTA能促进植物对重金属的吸收，这
与以往许多相关报道的结果基本一致（Bemal et al.，
1994）。本研究还发现，桑苗具有较强的Pb2+耐受能力，
在整个试验过程中，桑苗生长良好，没有出现死苗现
象；而任豆幼苗培养至23 d时，添加DETA的试验组在
高浓度的Pb2+培养液中出现了死苗现象。此外，通过对
表1和表2有关数据的比较分析发现，EDTA对植物吸
收和转运重金属元素的影响，在溶液中重金属元素浓
度较高时效果更为显著，其原因有待进一步分析。
4 结论
根据研究结果及以上分析讨论，可以初步得到以
下结论：（1）桑树和任豆幼苗具有较强的重金属Pb耐
性，可作为修复植物应用于重金属污染地区；（2）DE-
TA能促进桑树和任豆幼苗对重金属Pb2+的吸收，在一
定的浓度范围内，当Pb2+的浓度较高时，作用效果更明
显；（3）桑树和任豆是中国的乡土树种，具有良好的生
态效益和经济效益，但如何在重金属污染土壤的生态
修复中加以合理利用尚需深入研究。
参考文献：
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蒋煜峰，展惠英，袁建梅，马明广，陈慧. 2006. 表面活性剂强
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雷鸣，廖柏寒，曾清如，周细红，刘丽. 2005. 两种污染土壤中
图 1 EDTA处理对桑树苗不同部位中Pb2+含量的影响
Fig.1 Effects of EDTA treatment on Pb2+ concentration in diffe-
rent parts ofMorus alba seedlings
0.0
500.0
1000.0
1500.0
2000.0
2500.0
3000.0
0 2.5 5 10 25 50 100 150 200 250








(m
g/
kg
)

Pb

co
n
ce
n
t i
n

Ze
ni
a 
in
sig
ni
s 
Ch
u
n
le
af

6 d (+)
6 d (+)

15 d (+)
15 d (+)

23 d (+)
23 d (+)
CK-45 d (
)
CK-45 d ()
图 2 EDTA处理对任豆幼苗不同部位及不同培养时间中Pb2+
含量的影响
Fig.2 Effects of EDTA treatment on Pb2+ content and its mobility
rate in different parts of Zenia insignis Chun during differ-
ent culture periods
任
豆
幼
苗
含
铅
量
(m
g/
kg
)
Pb
2+
co
nc
en
ti
n
Ze
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s
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le
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任
豆
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Pb
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Ch
un
le
af
0.0 5.0 25.0 100.0 0.0.5 10.0 50.0 150. 250.0
水培液中的Pb2+浓度(mg/L)
Pb2+ concent in culture medium
图 3 未添加EDTA处理对任豆幼苗中Pb2+含量的影响
Fig.3 Pb2+ content and its mobility rate in different parts of Zenia
insignis Chun without EDTA treatment
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（责任编辑 钦 洁）
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