amélioration de la canne à sucre

Présentée par : LAINGO IRINTSOA RASOLOFO NJAKA Andrianarison RAKOTOARISOA Njato Michael

TECHNIQUE D’AMELIORATION

DE LA CANNE A SUCRE

ECOLE SUPERIEURE DES SCIENCES AGRONOMIQUES

Promotion VONA

ANNEE 2008‐2009

Amélioration de la Canne à sucre VONA

ANDRIANARISON N. & RASOLOFO L. & RAKOTOARISOA N.

0

Sommaire

INTRODUCTION ............................................................................................................................ 1

PARTIE I : CARACTERISTIQUES DE LA PLANTE ........................................................................... 2

I. ORIGINE GEOGRAPHIQUE ET PROPAGATION : ........................................................................... 2

II. LES ESPECES EXISTANTES ET LEURS CARACTERISTIQUES : .......................................................... 2

2.1. Les espèces sauvages : ........................................................................................................ 2

2.2. Les espèces cultivées : ......................................................................................................... 4

2.3. Espèces non exploitable à l’amélioration génétique ............................................................ 5

III. MECANISME DE REPRODUCTION ............................................................................................ 5

3.1. Multiplication végétative ..................................................................................................... 5

3.2. Multiplication sexuée : ........................................................................................................ 6

PARTIE II : CREATION VARIETALE ET SELECTION DE LA CANNE A SUCRE ......................... 8

I. TECHNIQUES DE CREATION VARIETALE DE LA CANNE A SUCRE ............................................. 8

1.1. La fécondation intra spécifique ........................................................................................... 8

1.2. La fécondation interspécifique : .......................................................................................... 8

1.3. Les polycroisements : ........................................................................................................ 10

1.4. Les croisements inter génétiques : ..................................................................................... 11

II. TECHNIQUE DE SELECTION DE LA CANNE A SUCRE .............................................. 11

2.1. Méthodes de sélection ....................................................................................................... 11

2.2. Les critères de sélection..................................................................................................... 11

2.3. Les moyens ........................................................................................................................ 12

2.4. Les étapes de la sélection .................................................................................................. 12

PARTIE III : VARIETES PARTICULIERE DE LA CANNE A SUCRE .............................................. 15

I. LA R583 ................................................................................................................................... 15

CONCLUSION ................................................................................................................................ 17

BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................ 18



1

INTRODUCTION Depuis plusieurs années, la canne à sucre a bouleversée l’alimentation, l’économie et

même la culture de bien des peuples autour du globe. A partir du XIXème siècle, elle a constituée la plus importante production agricole de la planète vue les ressources qu’elle recèle. Et à travers son évolution naturelle et les manipulations de l’homme, on lui découvre de nouveaux atouts et dérivés entrant dans la fabrication d’un nombre de jour croissant des produits. Des recherches sont donc menées pour maximiser le rendement obtenu par cette plante. Il s’agit de l’amélioration de la canne.

Vers les XVIIème siècles, de nombreux chercheurs parvinrent à un même résultat, à

savoir que la canne se reproduit normalement par semences. Cela leurs a conduit de penser à la création de nouvelles variétés de cannes à la fois productive, rustique et résistantes pour tirer le bénéfice le plus grand dans les ressources agricoles de la canne à sucre,

Ceci nous incite à étudier le sujet ici présent, intitulé de : « Techniques d’amélioration

des plantes pour le cas de la canne à sucre ». Cette dernière influe beaucoup sur le taux de production de la canne et aussi sur la qualité des produits obtenus.

Pour en savoir plus, nous allons développer dans ce travail les trois grandes parties

suivantes. En premier lieu, les caractéristiques de la plante en entamant sur l’origine de la plante avec ses propagations, puis les principales espèces existantes et leurs caractéristiques pour mieux expliquer leur mécanisme de reproduction. Ensuite, nous allons présenter les différentes méthodes de la création variétale de la canne suivie de ses principales techniques de sélection. Et enfin, nous allons citer quelques exemples de techniques particulières de création variétale de cette plante.



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PARTIE I : CARACTERISTIQUES DE LA PLANTE

I. ORIGINE GEOGRAPHIQUE ET PROPAGATION :

Pour le Saccharum, l’origine est variable selon l’espèce. La canne dite « noble » (Saccharum Officinarum) est probablement originaire de ce qui est aujourd’hui la nouvelle Guinée en Océanie. Elle serait la descendante de la canne sauvage (Saccharum Robustum) venue d’Indonésie. D’autres variétés dont Saccharum Barberi et Saccharum Spontaneum proviendraient d’Himalaya et de l’Inde. Pour sa part, Saccharum Sinense aurait vu le jour dans les Sud de la Chine. Ensuite, La canne s’est propagée suivant les routes de la migration humaine.

Entre les Xème et Vème siècles avant notre ère, elle serait répandue graduellement

en Océanie et en Asie du Sud-est avant d’atteindre l’Inde et la Polynésie. La canne serait introduite sur les bords de la méditerranées par les Perses vers 510. Au cours du VIIème siècle ; les Arabes le diffusent en Egypte, en Afrique du Nord et dans le Sud de l’Espagne.

Puis, lors du second voyage de Christophe Colomb, elle a franchie depuis les îles de

Canaries, l’île de ce qui est appelé maintenant République Dominicaine. Et depuis, elle a été acclimaté pour la première fois en Amérique à Haite. Entre XVème et XVIème siècle, cette culture se développa dans la plupart des pays tropicaux de l’Amérique (Antilles, Mexique, Brésil, Pérou, etc.) et fut pendant longtemps leur principale richesse agricole.

Au cours du XVIème et XVIIème siècle, l’extension de la canne en Amérique

surtout en Brésil puis dans la Caraïbe, a été étroitement liée à la colonisation européenne et a eu pour corollaire l’économie de plantation et la traite des esclaves. C’est en 1650 que cette culture fut installée aux îles Maurice et à la Réunion avant d’arriver à Madagascar vers la moitié du XVIIIème siècle.

Au XXème siècle, les portugais puis les espagnols l’ont introduite dans les îles de

l’Atlantique-Madère, Açores, Canarie, Sao-Tomé, Cap-Vert.

II. LES ESPECES EXISTANTES ET LEURS CARACTERISTIQUES :

2.1. Les espèces sauvages :

a. Saccharum robustum : Le robustum se rencontre essentiellement en Papouasie-Nouvelle Guinée, où l’espèce

forme des peuplements denses le long des rivières. Elle est considérée comme ancêtre sauvage de l’Officinarum.



3

Caractéristiques agro morphologiques :

Au point de vue caractéristiques agronomiques, les feuilles de Saccharum Robustum sont larges et retombantes. Elles sont parfois pubescentes.

Les tiges sont minces de 20 à 30cm de diamètres. Elles sont totalement privées de sucre, pauvre en eau et donc essentiellement ligneuses.

Croisant à proximité des plans d’eau, Le Saccharum Robustum manifeste un puisant tallage, une grande rusticité et un cycle végétatif dépassant 24 mois.

La floraison est modérée, étalée dans le temps, souvent avortée en un chou comestible. Ces épillets sont à trois glumes, plus rarement quatre.

Caractéristiques génétiques :

Génétiquement, il existe deux cytotypes majoritaires chez cette espèce : 2n=60 et

2n=80. Son nombre de base de chromosome est égal à 10.

b. Saccharum Spontanéum :

Saccharum spontanéum a une distribution géographique très vaste qui englobe presque toute l’Asie, de l’Afghanistan aux îles de Pacifiques. Cependant, ces cannes peuvent être rencontrées autrement car elles supportent tous les extrêmes en ce qui concerne la pluviométrie et le sol. Elles sont sensibles au charbon et à la maladie de Fidji et résistent particulièrement bien au sereh et à la mosaique. Les différents écotypes de Spontanéum sont pérennes.


Les feuilles de cette espèce sont disposées en lanières, souvent réduites, à nervures

médianes rugueuses, de port érigé et branchantes. Elles se fixent par un pétiole en gaine fortement adhérent à la tige. Les tiges sont de couleurs variables mais ternes, donc blanches, grises verdâtres ou jaunâtres. Elles sont courtes, fines, de 5 à 10mm de diamètre de diamètre, à moelles spongieuses percée chacune d’une lumière, à écorces très durs. Les nœuds dessinent sur la tige (recouverte de pruine) toute une série de renflements blancs ou verdâtre. A l’exception de quelques unes, ces cannes fleurissent à 100% en quelques jours seulement, dès le début de la saison hivernale dont ce sont les épillets pédicellés qui s’ouvrent les épillets sessiles. En générale, cette inflorescence est petite ou moyenne.



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Pour spontanéum, le nombre chromosomique varie entre 40 et 128 suivant les clones ; et le nombre de bases serait égal à 28.

2.2. Les espèces cultivées :

a. Saccharum Officinarum :

Il est probablement originaire de l’Océanie et d’Asie du Sud-est. Il ne résiste qu’au

charbon et à la mosaïque, cependant, il est très sensible à la généralité des autres maladies.

Caractéristiques agro morphologiques : Saccharum Officinarum est par excellence la canne. Elle est caractérisée par : - Feuilles très larges, retombantes sous leur poids, et se détachant facilement. - Tallage faible de huit à dix tiges très grosses de 6 à 8cm de diamètre et 4 à 5m de long. Ces tiges sont vivement colorées, souvent à rayures longitudinales bicolores. Blanches, jaunes, vertes ou pourpres, elles sont très riches en jus sucré. La partie fibreuse ne représente que 10 à 13% du poids des cannes.

Variabilités génétiques :

Saccharum officinarum est à 2n=80chromosomes. Le nombre de bases pour cette

espèce pourrait être de huit à dix. La plupart des cannes cultivées actuellement sont des hybrides interspécifiques artificiels entre cette espèce et l’espèce sauvage Spontanéum.

b. Saccharum Barberi :

Saccharum Barberi est originaire d’Inde. Il est suffisamment tolérant vis-à-vis du

sereh et de la mosaïque, cependant, c’est la plus sensible de toutes au charbon.

Caractéristiques agro morphologiques : Leurs caractéristiques sont principalement : - Feuilles étroites - Tiges de 15 à 20cm de diamètre ; de couleur vertes, blanches ou ivoires ; faiblement recouvertes de pruines ; fibreuses également mais plus sucrées que celles de Sinense. - Entre-nœuds régulièrement cylindriques - Tallage très développé et compacte.

D’après BARBER, cette espèce se compose de cinq types : Mungo,nargori, Saretha, Sunnabile et Panshani.



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Variabilité génétique :

Cette espèce est un hybride interspécifique naturel dont ses clones ont de nombre chromosomiques variant de 82 à 124.

c. Saccharum Sinense :

Saccharum Sinense est originaire de la Chine. Elle résiste à la mosaïque mais pas à la

strie chlorotique qui est pour ainsi dire le mal spécifique.


Cette espèce est caractérisée par ses feuilles relativement larges, énormes, souples et retombantes, se fixant à la tige par une gaine très fortement adhérente.

Leur tige est de 15 à 20mm de diamètre ; de couleur gris blanchâtre, parfois teintée de rose et est revêtue d’une épaisse pellicule de cire ; ligneuse et faiblement sucrée. Les nœuds et entre-nœuds qui y sont présents donnent l’image d’une bobine.

Elle fleurit modérément.


C’est aussi un hybride interspécifique naturel possédant comme nimbre

chromosomique 2n=82 à 124.

2.3. Espèces non exploitable à l’amélioration génétique Une autre espèce du genre saccharum, saccharum edule, est traditionnellement en

Papouasie, Nouvelle Guinée dans les îles proches. Son inflorescence compacte est consommée comme légume et sa tige n’est pas sucrée. Des clones de cette espèce produisent des inflorescences stériles et ne sont pas exploitable dans les programmes d’amélioration génétique de la canne à sucre.

III. MECANISME DE REPRODUCTION 3.1. Multiplication végétative

La canne à sucre se reproduit normalement par bouture qui sont des parties plus ou

moins de la tige de canne et comprenne un nombre variable et en générale limité de bourgeon latéraux.

Ces boutures peuvent être des boutures de tête ou de bouture de corps dont la technique culturale est résumée dans le tableau suivant :



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Tableau 3 : Système cultural de la canne à sucre Divers travaux Période

- Préparation du terrain - Plantation - Fumure - Apport d’insecticide - Remplacement de manquant - Désherbage - Epaillage - Récolte

- Novembre à décembre - Janvier à avril - En même temps que la plantation - En même temps que la plantation et lors des fortes attaques - Peu précise - Dès apparition des mauvaises herbes - Un mois avant l’abattage des cannes - Juillet à novembre

Source : RANDRIAMANANTSOA Jean, 1996.

On remarque que cette multiplication végétative fut la seule technique pratiquée par l’homme jusqu’au moment où l’on s’ »aperçut que les graines de cannes pouvaient être fertiles.

3.2. Multiplication sexuée :

a. Fécondation croisée :

La multiplication sexuée chez la canne a été conçue par sa fleur hermaphrodite semblable à la constitution de celle des monocotylédones. Ces fleurs contiennent à la fois les organes mâles (les étamines, qui libèrent les grains de pollen) et les organes femelles (les stigmates qui conduisent à l’ovaire). Le sexe est reconnaissable sur la base de la fonctionnalité des organes : à l’inverse des cannes dites mâles, les cannes considérées comme femelles sont celles dont les étamines sont atrophiées et stériles, soit naturellement, soit à la suite d’une castration artificielle.

Dans ce type de fécondation, les stigmates favorisent la germinaison du pollen pendant un laps de temps limité. Cette réceptivité est en générale plus prononcée vis-vis du pollen. La fécondation croisée se réalise ainsi étranger plus couramment.

b. Autofécondation :

Toutefois, la canne est considérée comme autogame car conventionnellement, elle est mâle si le pourcentage d’anthère ouverte est supérieur ou égale à 20%. Dans le cas contraire, elle est considérée femelle. La fécondation dans ce mode de reproduction s’effectue en début de matinée et dure de quatre à six jours dont le mécanisme peut se dérouler principalement :



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─ Dans la nature ─ En plein champ ─ En serre

Dans la nature :

L’autogamie dans la nature est souvent contrariée car le sexe femelle définissant les

portes-graines est une notion statistique. En effet, faute des modifications de température et d’humidité de l’air, l’ouverture des sacs polliniques est modifiée. Notamment, il y a modification de la maturité sexuelle ce qui peut conférer le sexe mâle à un géniteur considéré comme femelle fonctionnelle. De ce faite, on a intérêt à une autofécondation forcée

En plein champ :

En plein champ, on force la fécondation en encadrant les portes-graines d’un rideau

de géniteur mâle. Dans cette technique, il faut s’assurer que les plantations soient orientées selon la direction des vents dominants.

Ce processus est le plus simple pour le contrôle de la fécondation. Néanmoins, il n’est pas aussi précis que dans la fécondation artificielle guidée par l’hybrideur.

En serre :

Exécutée en serre, la fécondation artificielle exige l’emploi d’une cage de

fécondation étanche appelée « lanterne » à cause de sa forme. Les panicules sont enfermées dans la lanterne. On détermine en observant par transparence le moment de l’anthèse. Puis, on y insuffle du pollen fraîchement récoltée ou bien on y introduit une fleur mâle.



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PARTIE II : CREATION VARIETALE ET

SELECTION DE LA CANNE A SUCRE

I. TECHNIQUES DE CREATION VARIETALE DE LA CANNE A SUCRE

La création variétale est une voie privilégiée pour accroître la durabilité et la viabilité des productions agricoles dans un contexte de contraintes biotiques, abiotiques et socio-économiques. Elle contribue à l’intensification écologique des productions et aide à faire face à une compétitivité croissante sur les marchés.

La présence de graines fertiles chez la canne permettant l’autofécondation ou l’autofécondation croisée a permis aux chercheurs d’envisager :

─ La fécondation intra spécifique : autogamie et allogamie. ─ La fécondation interspécifique. ─ Les polycroisements ─ Le Croisement intergénétique

1.1. La fécondation intra spécifique

Ce monde de fécondation n’intéresse que le laboratoire de recherche à court de géniteur de type noble dont c’est un moyen d’agrandir l’éventail en sélectionnant les formes à haute teneur en sucre . De plus, leur descendance recouvre la faculté de fleurir.

A part cet intérêt non négligeable, l’autofécondation ne fait guère évoluer les populations dans un sens véritablement profitable à l’amélioration.

1.2. La fécondation interspécifique :

En provoquant au contraire la fusion de gamètes ayant des groupes d’allélomorphes différemment constitués, il apparut au sein de la descendance une grande diversité des formes.

Ainsi, suivant la destination du croisent, un certain nombre de modèle a été défini :

a. Croisement interspécifique simple ou bilatéral

Il s’agit de croisement entre deux espèces.

b. Croisement interspécifique complexe ou multilatérale

Les parents sont eux-mêmes des hybrides obtenus par le croisement précédent. L’hétérogénéité des parents amène souvent une rupture de liaisons entre caractères. L’intervention de plusieurs espèces peut être efficace. En première génération il y a par exemple apport de quatre sangs dont on peut encore compléter la combinaison. Cela peut être résumé dans le tableau suivant :



9

Source : René COSTE, 1997

c. Croisements interspécifiques consanguins : Les hybrides sont issus du croisement d’un hybride avec un de ses parents initiaux ou un

parent collatéral.

Source : René COSTE, 1997

d. Anoblissement :

C’est aussi un croisement du type consanguin avec moins d’accentuation, car on change la lignée noble à chaque croisement de retour.



10

Il s’agit d’un croisement d’une canne sauvage ou demi-sauvage avec une canne noble, de lignées différentes. Cette méthode a pour but de ne conserver au terme de croisement qu’une partie du patrimoine de la canne sauvage afin d’obtenir des sujets très intéressants.

Les espèces Saccharum les plus utilisés sont :

S. officinarum : la canne noble source de sucre très sensible aux maladies

S. spontaneum : canne sauvage

source de résistance source de vigueur

Schéma d’hybridation interspécifique «Nobilisation»

Source : Robert Domingue, Cirad

1.3. Les polycroisements :

Nous avons vu que la réceptivité des stigmates peuvent être favorables au pollen de la plante ou à un pollen étranger. Pour obvier à un échec dû à l’éventualité d’un effet inhibitrice, les



11

phytobiologistes ont imaginés de recourir à des polycroisements dont deux types sont aujourd’hui communément employés :

─ Polycroisement simple ou bilatéral : dans ce premier type, un seul mâle sert à

féconder à la fois toute une série de femelles différentes. Seules les inflorescences femelles sont semées.

─ Polycroisement multilatéral : c’est une méthode d’inspiration Hawaiienne appelée

« Melting-pot », il s’agit d’une polyandrie végétale. Plusieurs variétés mâles fécondent à la fois toute une collection de variétés femelle. Celui qui sera le plus apte à se développer assure la fécondation. Toute est semée, aussi bien les hampes femelles que les mâles.

1.4. Les croisements inter génétiques :

BARBER a été le premier à signaler l’intérêt. Il réussit la fécondation entre Vellai (Bourbon) et un hybride de saccharum. Celui-ci est un genre très voisin de saccharum, à tel point qu’il y avait été rangé.

On a parlé tout récemment des hybrides de saccharum avec le genre Zea, Eucleama, Bambusa et sorghum, réussite qu’on ne saurait admettre sans réserve. II. TECHNIQUE DE SELECTION DE LA CANNE A SUCRE

2.1. Méthodes de sélection

Le but des expérimentations est de répondre objectivement à une question : parmi toutes les variétés créées par l’hybridation, y en a-t-il une qui soit plus rentable que la variété habituellement cultivée par les planteurs ?

L’objectivité du raisonnement expérimental est fondée sur des méthodes statistiques. Il faut donc trier et comparer des centaines de milliers de nouvelles variétés.

Les variétés en compétition sont placées dans des chances égales de croissance : semées à la même densité, à la même date, fertilisée avec les mêmes doses d’engrais, désherbées le même jour, avec le même produit, dans les conditions habituelles des agriculteurs.

2.2. Les critères de sélection

• Augmentation de la productivité • Améliorer le rendement en canne et en sucre • Teneur élevée en sucre • Résistance aux maladies (4 -5 maladies selon pays) • Adaptation aux conditions de culture • Dates de récolte (début, milieu et fin) • Qualités technologiques (fibre)

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15

PARTIE III : VARIETES PARTICULIERE DE LA

CANNE A SUCRE

I. LA R583

R 90/2992 : Libérée en 2008 Parenté : R 575 x R 570

La variété actuelle conseillée aux agriculteurs pour la zone des hauts sous le vent est la R577, et c’est cette variété qui est utilisée comme témoin dans nos essais. Dans les essais du CERF, la nouvelle R583 donne, par rapport à la R577 :

+ 27 % de tonnage, + 5% de richesse en sucre

Afin d’évaluer, la variation de marge brute par hectare que peuvent attendre les agriculteurs, nous avons retenu une production moyenne avec la R577 de 65 T/ha, avec une richesse de 13. En appliquant les évolutions observées dans nos essais, la R583 permettra d’atteindre un rendement de 82.5 T/ha avec une richesse de 13.65. La variété R583 présente des avantages et des inconvénients, par rapport à d’autres variétés :

• Points forts :

R583 est une variété ayant une très bonne vigueur végétative, notamment :

→ Elle continue sa croissance à des températures où R577 arrête de pousser, ce qui lui confère une bonne adaptation aux conditions fraîches d’altitude → Elle couvre plus vite le sol, ce qui facilite la maîtrise des mauvaises herbes.



16

→ Très fort rendement en cannes par rapport aux variétés cultivées actuellement

R583 a une bonne levée. C’est la variété qui supporte le mieux les faibles températures à la plantation (confirmé pas des essais du CIRAD). → Ceci est un facteur supplémentaire de réussite des plantations.

C’est une variété qui ne fleurit pas (ou très peu), et qui peut donc être récoltée à tout moment de la campagne. Elle présente une bonne richesse par rapport aux témoins.

• Points faibles : R583 a un diamètre moyen, en général moins gros que celui de R577 ou R570. Sa forte vigueur végétative et la grande longueur de ses tiges entraînent une tendance à verser, particulièrement lorsqu’elle présente un fort tonnage. Ses caractéristiques d’adaptation aux zones d’altitude sèches rendent la R583 inadaptée aux autres zones de production. Le CERF a mis en place des essais dans les différentes zones de culture de l’île qui confirment :

→ Sa très faible richesse en dehors des zones d’altitude sèches → Un diamètre plus fin et une tendance à une forte verse en basse altitude

N.B : Malgré ses points faibles, en particulier son aspect végétatif, R583 est une variété qui, grâce à sa productivité, va sensiblement améliorer le revenu des planteurs. R583 a de mauvais résultats en basse altitude, il faut donc la cultiver strictement dans sa zone d’adaptation.



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CONCLUSION

En somme, la canne à sucre est, certes, une plante bien connue et elle est cultivée depuis les temps les plus reculés. Son exploitation est apparue presque partout compte-ténu de la diversité des espèces de cette plante que ce soient pour les cannes sauvage que pour les cannes cultivées. Sans parler des cannes non exploitable en amélioration génétique.

A part le bouturage, qui est la technique la plus utilisée pour la multiplication de la

canne, on a pu noter aussi qu’elle peut être multipliée par voie sexuée notamment par la



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BIBLIOGRAPHIE

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d’une implantation d’une sucrerie à Mananjary. Edition : 1996.

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RANAIVOSOAFARA Marie Georgette, La canne à sucre sur les hauts plateaux, 1981

Institut de recherche agronomique à Madagascar ; Canne à sucre, résultat d’activités n°376,

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www.cerf.re

www.cirad.fr

amélioration de la canne à sucre

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