全 文 ：热带作物学报 2012， 33（5）： 919-923
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期： 2012-03-12 修回日期： 2012-05-02
基金项目： 国家科技部国际合作项目（No. 2011DFB30040）； 国家木薯产业技术体系病害防控岗位(No. CARS-12-hnhgx)； 国家麻类产业技术
体系剑麻栽培岗位（No. CARS-19-E17）； 农业部外来入侵生物防治专项； 海南省重点科技项目（No. 080149）； 海南大学 “211 工
程” 建设项目； 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（No. 2009hzs1J018）； 公
益性行业（农业）科研专项（No. 201103027）。
作者简介： 王 丽（1984年—）， 女， 硕士研究生。 研究方向： 植物源农药、 入侵植物生态。 *通讯作者： 范志伟， E-mail: fanweed@163.com。
肿柄菊茎叶提取物除草活性的研究
王 丽1，2， 范志伟1，2*， 沈奕德 2， 李晓霞 2， 黄乔乔 2， 程汉亭 2， 刘丽珍 2
1 海南大学环境与植物保护学院 海南海口 570228
2
中国热带农业科学院环境与植物保护研究所
农业部热带作物有害生物综合治理重点实验室
海南省热带农业有害生物监测与控制重点实验室
海南省热带作物病虫害生物防治工程技术研究中心
海南儋州 571737
摘 要 采用培养皿滤纸法， 以水田稗（Echinochloa oryzoides）、 玉米（Zea mays）、 黄瓜 （Cucumis sativus） 和鳢
肠（Eclipta prostrata）为供体植物， 测定肿柄菊（Tithonia diversifolia）茎叶水提液的除草活性； 以水田稗为供体植
物， 测定肿柄菊茎叶乙醇提取物的不同溶剂萃取物的除草活性。 结果显示， 肿柄菊茎叶水提液浓度为 0.1 g/mL
时， 对水田稗和玉米种子萌发具有显著抑制作用， 抑制率分别达 92％和 72％； 对黄瓜和鳢肠种子萌发抑制率
低。 肿柄菊茎叶水提液浓度为 0.1 和 0.05 g/mL 时， 对水田稗幼苗根长和茎高具有显著抑制作用， 对玉米、 黄瓜
和鳢肠根长和茎高抑制率低。 在肿柄菊茎叶乙醇提取物的石油醚、 氯仿、 乙酸乙酯和水萃取物中， 只有氯仿萃
取物 1 mg/mL 对水田稗种子萌发及幼苗根长和茎高的抑制作用最强。 采用活性追踪法对肿柄菊茎叶活性物质进
行分离鉴定， 得到一化合物为肿柄菊内酯 A。 肿柄菊具有较强的除草活性， 值得进一步深入研究。
关键词 肿柄菊； 除草活性； 生物测定； 萜类物质
中图分类号 S451 文献标识码 A
Herbicidal Activity of the Extracts of the Stems and
Leaves from Tithonia diversifolia
WANG Li1，2, FAN Zhiwei1，2, SHEN Yide2, LI Xiaoxiao2,
HUANG Qiaoqiao2, CHENG Hanting2, LIU Lizhen2
1 Environment and Plant Protection College, Hainan University, Haikou 570228, China
2 Environment and Plant Protection Institute, CATAS, Key Laboratory of Integrated Pest Management
on Tropical Grops, Ministry of Agriculture, P.R.China Hainan Key Laboratory for Monitoring and
Control of Tropical Agricultural Pests Hainan Engineering Research Center for Biological
Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests， Danzhou 571737, China
Abstract Using culture dishes filter paper method, the herbicidal activity of the water extracts of the stems and
leaves of T. diversifolia was tested with Echinochloa oryzoides, Zea mays, Cucumis sativus, and Eclipta prostrata
as the donor plants. The results showed that the water extracts of the stems and leaves from T. diversifolia at a
concentration of 0.1 g/mL significantly reduced the germination of E. oryzoides and Z. mays by 92% and 72%,
respectively, but had a low inhibitory effect on the germination of C. sativus and E. prostrata. At the concentration
of 0.1 and 0.0 5g/mL, water extracts significantly reduced the root length and shoot height of E. oryzoides
seedlings, but had a low inhibitory effect on the root length and shoot height of Z. mays, C. sativus, and E.
prostrata seedlings. For the petroleum ether, chloroform, ethyl acetate and water extracts, only a concentration of
1 g/mL of chloroform extracts showed the strongest inhibitory effect on the seed germination and seedling root
length and shoot height of E. oryzoides. A tagitinin A of T. diversifolia was separated and identified from the
stems and leaves by activity-track method. This showed that T. diversifolia had potential to controll E. oryzoides
and was worthy for further study.
Key words Tithonia diversifolia； Herbicidal activity； Bioassay； Terpenoid
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2012.05.026
第 33 卷热 带 作 物 学 报
肿柄菊 （Tithonia diversifolia A. Gray）为菊科
（Compositae）肿柄菊属多年生植物， 原产墨西哥和
中美洲， 曾作为观赏植物、 绿肥和防止土壤侵蚀植
物被广泛引种到亚洲、 非洲、 北美和澳洲， 成为东
南亚、 南非、 太平洋一些地区入侵草地、 河岸、 路
边的优势杂草种群。 我国广东、 云南、 海南、 福
建、 广西等省（区）曾作为观赏植物引种肿柄菊， 现
在福建、 广东、 海南、 广西、 云南及台湾地区逃逸
后， 已给农业生产带来一定危害， 对生物多样性造
成不同程度的威胁 [1]。 目前， 肿柄菊的利用研究主
要集中在医药、 肥料、 饲料、 杀虫剂和除草剂等几
个方面， 其中以医药的利用研究报道最多。 肿柄菊
主要含有倍半萜内酯、 黄酮、 色原稀、 青蒿酸和青
蒿素等物质， 具有抗炎、 抗疟、 抗病毒、 抗肿瘤、
降血糖等活性， 其中青蒿酸和青蒿素可直接用作除
草剂 [2]。 王海斌等 [3]报道， 含氧萜类化合物对稗草
有较强的抑制作用， 并经过对肿柄菊等 20 种植物
的活性测定， 证明其提取物对稗草具有较高的除草
活性。 本文报道肿柄菊茎叶水提液和乙醇提取物的
不同溶剂萃取物的除草活性， 为植物源除草剂资源
的开发利用提供实验依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供体植物肿柄菊生长在路边沙壤土， 处于营养
生长期， 茎叶于 2010年 03月采自中国热带农业科
学院科技园区， 洗净、 晾干后备用。 受体植物黄瓜
（Cucumis sativus Linn.）和玉米（Zea mays Linn.）品
种为津研四号， 由天津神农种业有限责任公司生
产； 水田稗 [Echinochloa oryzoides（Ard.）Flritsch.]和
鳢肠 （Eclipta prostrata Linn.）种子采自中国热带农
业科学院科技园区水稻田。
1.2 方法
1.2.1 肿柄菊茎叶水提液的制备与除草活性测定 参
考王瑞龙等的方法[4]， 称取肿柄菊茎叶 100 g， 剪成
1 cm 小段， 置 1 000 mL 试剂瓶中， 用 1 000 mL 蒸
留水常温下浸泡 48 h， 三层纱布过滤， 滤液配成质
量浓度 0.1 g/mL 肿柄菊茎叶水提液原液， 于 4 ℃冰
箱中保存备用。
参考郑丽等 [5]的种子萌发法和程月琴等 [6]的小
苗生长抑制法， 测定肿柄菊茎叶水提液的除草活
性： 将直径为 12.5 cm 的培养皿洗净、 烘干， 铺
2 层灭菌定性滤纸 ， 分别加入浓度为 0.1、 0.05
和 0.025 g/mL 的肿柄菊茎叶水提液 5 mL， 对照加
入5 mL 蒸馏水。 将经过 75％酒精消毒的水田稗、
玉米、 黄瓜、 鳢肠的种子放入培养皿中（水田稗、
鳢肠每皿 30 粒； 黄瓜、 玉米每皿 20 粒）， 置于人
工气候箱（温度 25 ℃， 光照时间 14 h/d， 光照强度
20 000 lx）恒温培养， 每处理 3次重复。 8 d后统计各
植物种子的萌发率， 并计算种子萌发抑制率。
将水田稗、 玉米、 黄瓜、 鳢肠的种子用 75％
酒精消毒后催芽至露白， 放入铺有 2 层灭菌滤纸的
培养皿中（玉米、 黄瓜每皿 15 粒种子， 水田稗 、
鳢肠每皿 20 粒种子）， 分别加入浓度为 0.1、 0.05
和 0.025 g/mL 的肿柄菊茎叶水提液 5 mL， 对照加
入 5 mL 蒸馏水， 置于人工气候箱（温度 25 ℃， 光
照时间 14 h/d， 光照强度 20 000 lx）恒温培养， 每
处理 3 次重复。 5 d 后测定各植物幼苗的根长和茎
高， 并计算根长和茎高的抑制率。
1.2.2 肿柄菊茎叶乙醇提取物的不同溶剂萃取物的
制备与除草活性物质的分离和测定 肿柄菊茎叶
乙醇提取物的制备： 将肿柄菊茎叶采回实验室洗
净， 晾干， 放至 50 ℃的恒温烘箱中， 鼓风烘干至
发脆， 用粉碎机将其粉碎， 过 40 目筛， 装入塑料
薄膜袋中密封， 放入 4℃冰箱保存待用。
称取肿柄菊干粉 2.5 kg， 用 95％乙醇 10 kg 浸
提 3 次， 第 1 次 7 d， 第 2、 3 次均为 3 d， 合并提
取液 ， 过滤， 并减压 （温度 40 ℃， 压强 0.080～
0.095 Mpa） 蒸发， 得到乙醇浸膏 173.08 g， 密封，
置 4℃冰箱中保存备用。
肿柄菊茎叶乙醇提取物不同溶剂萃取物的制
备： 取上述乙醇浸膏 173.08 g， 分散于水中成悬浊
液后， 依次用石油醚、 氯仿、 乙酸乙酯（均为分析
醇， 广州化学试剂有限公司）萃取 3 次， 分别合并
3 次萃取液， 减压浓缩后得到相应的萃取物， 分别
用相应的溶剂配制成质量浓度为 1、 0.5、 0.1 mg/mL
的萃取物处理液， 密封， 置 4℃冰箱中保存备用。
肿柄菊茎叶不同溶剂萃取物的除草活性测定：
参照王明道等 [7]的方法， 取上述各处理液的 3 种浓
度（水相除外）各 5 mL 加入 12.5 cm 洗净、 烘干并
放有一张灭菌滤纸的培养皿中， 室温下等溶剂完全
挥发干以后， 再加入 5 mL 蒸馏水； 水相和对照
（蒸馏水）直接加入 5 mL 即可。 按上述种子萌发法
和生长抑制法进行除草活性生物测定。
1.2.3 肿柄菊茎叶氯仿萃取物的除草活性成分的分
离与结构鉴定 采用活性追踪的方法， 综合运用
硅胶柱色谱法、 薄层层析色谱法、 Sephadex LH-20
色谱法对肿柄菊茎叶除草活性物质进行分离纯化。
粗提物生物测定结果表明， 氯仿部分活性最
高， 对其进行进一步分离。 将氯仿部分（28.38 g）用
920- -
第 5 期
水提液质量浓度/（g/L）
茎高抑制率/％，(X±SD)
水田稗Echinochloa oryzoides 玉米Zea mays 黄瓜Cucumis sativus 鳢肠Eclipta prostrata
0.1 （6.57±5.48）a （2.82±9.56）a （5.63±3.00）a （6.51±1.38）a
0.05 （88.03±5.00）b -（43.14±12.45）a -（5.41±3.10）a -（16.86±2.70）b
0.025 （31.74±7.71）c -（36.51±11.96）a -（19.48±1.74）b -（16.86±1.68）b
表 2 不同质量浓度的肿柄菊茎叶水提液对 4 种植物幼苗茎高的抑制率
水提液质量浓度/（g/mL）
萌发抑制率/％，(X±SD)
水田稗Echinochloa oryzoides 玉米Zea mays 黄瓜Cucumis sativus 鳢肠Eclipta prostrata
0.1 （92.06±6.48）a （71.87±0.00）a （20.69±4.62）a （4.88±2.10）a
0.05 （22.59±1.58）b （62.50±8.86）a （10.35±1.71）a -（2.44±0.00）a
0.025 -（14.29±9.94）c -（6.26±8.26）b （10.35±6.87）a -（2.44±3.64）a
表 1 不同质量浓度的肿柄菊茎叶水提液对 4 种植物种子的萌发抑制率
说明： 同列中不同的小写字母表示在 5％水平上差异显著。 下同。
少量乙酸乙酯溶解后用硅胶（80目）拌样， 石油醚湿
法装柱， 上 200 目硅胶柱。 石油醚 ∶ 丙酮（100 ∶ 0-
2 ∶ 1）混合液梯度洗脱，每份收集约500 mL洗脱液，
共收集28个流份。 用薄层层析（TLC）板检测结果，
合并相近流份， 展开剂为石油醚-丙酮（7 ∶ 3）、石油
醚-乙酸乙酯（6 ∶ 4）氯仿-甲醇（10 ∶ 1）， 95％硫酸
乙醇显色剂， 薄层加热器加热显色， 共合并为5个
部分（Fr.1-Fr.5）， 分别是： Fr.1（1-8）、 Fr.2（9-11）、
Fr.3（12-16）、 Fr.4（17-21）、 Fr.5（21-28）。
生测结果显示 Fr.3 除草活性较强 ， 将 Fr.3
（5.13 g）用少量乙酸乙酯溶解后， 进行硅胶柱层析，
硅胶（200 目）， 石油醚-乙酸乙酯（100 ∶ 0-2 ∶ 1）洗
脱， 每份收集洗脱液 150 mL 洗脱液， 供收集到 18
个流份， 展开剂为石油醚-丙酮（8 ∶ 2）、 石油醚-乙
酸乙酯（7 ∶ 3）氯仿 ∶ 甲醇（8 ∶ 2）， 95％硫酸乙醇显
色剂， 薄层加热器加热显色， 共合并为 4 个部分
（Fr.31-F.34）， 分别是： Fr.31（1-5）、 Fr.32（6-11）、 Fr.33
（12-13）、 Fr.34（14-18）， 其中第 12-13 流份为一混
合物， 利用凝胶柱分离纯化， 得到一化合物。
对化合物进行核磁共振氢谱和碳谱结构鉴定。
1.3 数据处理与统计分析
种子萌发率、 种子萌发抑制率和根长（茎高）
生长抑制率的计算公式分别为：
种子萌发率 =（萌发种子数 /供试种子数 ）×
100％；
种子萌发抑制率=〔（对照组种子萌发率-处理
组种子萌发率）/对照组种子萌发率〕×100％；
根长（茎高）生长抑制率=〔（对照组根长或茎
高 -处理组根长或茎高 ）/对照组根长或茎高 〕×
100％。
使用 Excel 软件统计实验结果， 并计算种子萌
发和根长 （茎高 ）抑制率的平均值及标准差 ， 用
DPS6.55 软件对数据进行方差分析（ANOVA）和 Du
ncan新复极差法测验。
2 结果与分析
2.1 肿柄菊茎叶水提液除草活性
2.1.1 对 4 种植物种子萌发率的影响 肿柄菊茎
叶水提液 0.1 g/mL 处理对水田稗种子萌发抑制率达
92％， 显著高于 0.05 g/mL 和 0.025 g/mL 处理； 肿
柄菊茎叶水提液 0.1 g/mL 和 0.05 g/mL 处理对玉米
种子萌发抑制率分别达 72％和 63％， 显著高于
0.025 g/mL 处理； 肿柄菊茎叶水提液 3 个浓度处理
对黄瓜和鳢肠种子萌发抑制率低， 没有显著差异
（表 1）。
2.1.2 对 4 种植物幼苗茎高的影响 肿柄菊茎叶
水提液 0.1 g/L 处理对水田稗幼苗茎高生长抑制率
达 96.57％ ， 显著高于 0.05 和 0.025 g/L 处理 ；
0.05 g/L 处理对水田稗幼苗茎高生长抑制率达
88.03％， 也显著高于 0.025 g/L 处理。 肿柄菊茎叶
水提液 3个浓度处理对玉米、 黄瓜和鳢肠幼苗生长
抑制率低， 甚至还有一定的促进作用（表 2）。
2.1.3 对 4 种植物幼苗根长的影响 肿柄菊茎叶
水提液 3个浓度对 4种植物根长生长的抑制率均达
到显著水平， 但只有对水田稗根长生长的抑制作用
较强 ， 分别为 99.69％（浓度0.1 g/mL） 和96.31％
（0.05 g/mL），而对玉米、黄瓜和鳢肠根长生长的抑制
作用较弱，还有一定的促进作用（表3）。
王 丽等： 肿柄菊茎叶提取物除草活性的研究 921- -
第 33 卷热 带 作 物 学 报
水提液质量浓度/（g/mL）
根长抑制率/％(X±SD )
水田稗Echinochloa oryzoides 玉米 Zea mays 黄瓜 Cucumis sativus 鳢肠 Eclipta prostrata
0.1 （99.69±4.48）a （7.44±4.93）a （29.81±1.36）a （41.67±2.10）a
0.05 （96.31±5.60）b -（35.57±5.36）c （8.72±1.08）b -（15.56±3.07）b
0.025 （5.09±8.26）c -（6.98±4.73）b -（16.27±0.78）c -（24.44±2.06）c
表 3 不同质量浓度的肿柄菊茎叶水提液对 4 种植物幼苗根长的抑制率
萃取物 质量浓度/(mg/mL)
抑制率/％(X±SD )
萌发 根长 茎高
石油醚
1.0 （86.62±6.44）a （51.94±2.92）c （32.20±4.86）bc
0.5 （27.17±1.60）c （24.63±2.97）d （28.63±2.41）bc
氯仿
1.0 （89.95±7.05）a （97.57±4.08）a （55.82±0.84）a
0.5 （52.00±2.41）b （82.40±6.71）b （35.41±1.06）b
乙酸乙酯
1.0 （27.78±7.67）c （58.83±3.92）c （32.28±1.76）bc
0.5 （16.42±1.31）cde （16.92±2.15）d （19.38±1.70）cde
水相部分
1.0 -（0.37±1.89）f （46.65±6.20）c （7.25±1.39）ef
0.5 （22.22±2.82）cd （17.87±0.45）d （5.87±1.64）ef
0.1 （22.22±2.82）cd （20.42±1.93）d （3.42±0.19）f
0.1 （9.03±1.94）ef （9.98±1.68）d （19.22±0.43）cde
0.1 （15.33±3.19）cde （8.44±0.74）d （24.68±2.03）bcd
0.1 （9.39±1.05）def （9.90±0.07）d （12.47±0.98）def
表 4 肿柄菊茎叶乙醇提取物的不同溶剂萃取物对水田稗种子萌发和幼苗生长的抑制率
流份编号 质量浓度/（mg/mL）
抑制率/％
种子萌发 根长 茎高
Fr.1 1.0 39.68* 81.40** 55.25**
Fr.2 1.0 9.52 64.81** 19.12
Fr.3 1.0 90.48** 90.13** 57.44**
Fr.4 1.0 74.60** 93.42** 72.55**
Fr.5 1.0 46.03* 81.30** 28.45*
Fr.31 0.5 ― 85.69** 59.34**
Fr.32 0.5 ― 83.83** 50.21**
Fr.33 0.5 ― 94.56** 56.75**
Fr.34 0.5 ― -22.86* 19.61
表 5 氯仿部分各流份对水田稗种子萌发和幼苗生长的抑制率
说明： *表示在 0.05 水平差异显著， **表示在 0.01 水平差异显著。
2.2 肿柄菊茎叶不同溶剂萃取物除草活性
氯仿萃取物 1 mg/mL 对水田稗种子萌发、 幼
苗根长和茎高的抑制率分别达 89.95％、 97.57％
和 55.82％， 显著高于其它处理（除石油醚萃取物
1 mg/mL 的萌发抑制率外）（表 4）。
2.3 肿柄菊茎叶氯仿萃取物除草活性成分的分离
与结构鉴定
初分氯仿部分得到的 5个流份中， Fr.3、 Fr.4对
水田稗抑制作用较强， 对种子萌发、 根长、 茎长抑
制 率 分 别 为 ： 90.48％ 、 90.13％ 、 57.44％ 和
74.6％、 093.42％、 72.55％。 选择 Fr.3流份进行下
一步分离纯化， 得到 4 个流份， 其中 Fr.31 和 Fr.33
抑制作用较强， 对根长和苗高的抑制率分别为 ：
85.69％ 、 59.34％和 94.56％、 56.75％（表 5）。
通过核磁共振氢谱和碳谱数据的文献对比， 确定
化合物为肿柄菊内酯A（Tagitinin A）（周鸿等， 2000）[8]。
922- -
第 5 期
责任编辑： 叶庆亮
肿柄菊内酯 A： 分子式为 C19H28O7， 分子量为
368.4。 无色不定形粉末， 易溶于丙酮、 乙酸乙酯。
1H NMR （400 MHz， CDCl3）： δ 6.25 （d， J = 3.4
Hz，1H）， 5.55（d， J = 2.9， 1H）， 4.61~ 4.55（m， 1H），
4.24（t， J = 7.6 Hz，1H）， 4.03~ 4.00（m，1H）， 2.65（s，
br， 2H）， 2.48~2.42 （m， 2H）， 2.12~2.05 （m， 3H），
1.95（dd， J = 5.3 Hz， J= 5.3 Hz，1H）， 1.84~1.76（m，
2H）， 1.42 （s， 3H）， 1.11 ~1.76 （m， 9H）； 13C NMR
（100 MHz， CDCl3）: δ 175.51 （C -1）， 169.69 （C -
12）， 137.09（C-11）， 121.72（C-13）， 105.72（C-3），
81.74（C-6）， 78.53（C-10）， 76.77（C-1）， 69.87（C-
8）， 47.83（C-7）， 46.96 （C-2）， 44.40 （C-4）， 37.79
（C-5）， 34.63（C-9）， 34.10 （C-2）， 24.95 （C-14），
19.18（C-15）， 18.75（C-3）， 18.39（C-4）。
3 讨论与结论
本研究结果表明， 肿丙菊茎叶水提液及 4种乙
醇溶剂提取液萃取物对水田稗抑制活性较强， 活性
物质主要存在于氯仿和石油醚极性较小的萃取物
中， 说明发挥活性作用的物质是极性较小的物质。
本试验所选用的供试杂草水田稗和鳢肠是新农药创
制普筛阶段所用的单子叶植物和双子叶植物中的杂
草[9]， 说明肿柄菊茎叶提取物对单子叶杂草的活性
高于对双子叶杂草的活性。
肿柄菊是外来入侵植物， 具有较强的化感作
用， 对农林生态系统破坏力极强， 严重威胁生物多
样性和生态环境安全[10]。 肿柄菊的化感作用一方面
可以利用来控制杂草， 但另一方面对作物也有同样
的抑制作用， 应该加以注意使用。 杨海艳等报道，
肿柄菊水提液对绿豆和水稻种子萌发和幼苗生长都
有一定的抑制作用[11]。 本研究结果也表明， 肿柄菊
脂溶性成分对作物白菜、 萝卜和莴苣的种子发芽
率、 幼苗根长及茎高均有影响。
郝双红对 35 种菊科植物的除草活性进行了初
步测定， 发现有 33 种植物对油菜、 黄瓜、 小麦、
高粱种子发芽后的生长有 70％以上的抑制作用 [12]。
菊科植物银胶菊花对稗草的种子萌发和生长都有一
定的抑制作用[13]。 菊科植物种类多、 分布广而且化
学成分复杂多样、 几乎包括了所有的生物活性物
质， 其中以倍半萜内酯、 聚炔类及菊糖是其具有代
表的物质[14]。
萜类物质在化感水稻的抑草过种中发挥着重要
的作用， 其中含氧萜类化合物对稗草有较强的化感
作用[3]； 萜类化合物也能开发为防除大多数稻田杂
草的植物源除草剂， 如环庚草醚就是以具有挥发
性的氧化单萜 1, 4-桉树脑为母体而合成， 现在可
用于防除稗、 鸭舌草、 异型莎草等大多数稻田杂
草[15-16]。 1, 4-桉树脑极性较小， 存在于多种植物油
类物质中。
肿柄菊的成功入侵已经对生态系统造成了威
胁， 发现其利用价值， 变废为宝， 能减少它的危
害。 通过不同的研究有可能会发现新的先导化合
物， 也有可能找到新的作用机制， 为植物源除草剂
的开发提供更多的科学依据。
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