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Biotecnología Industrial

Agropecuario | Agua y medio ambiente | Alimentos y bedidas | Salud humana y animal | Bioprocesos y energía

“La Unidad de Biotecnología Industrial está enfocada en la generación de conocimiento con el propósito de encontrar soluciones biotecnológicas para el desarrollo sustentable de bioprocesos y energías renovables. En conjunto con las líneas de investigación del CIATEJ, atiende de manera transversal los sectores Agropecuario, Agua y Medio Ambiente, Alimentos y bebidas, Salud Humana y Animal y Bioprocesos y Energía”.

Dr. Juan Carlos Mateos Díaz

Dr. Juan Carlos Mateos Díaz

Director de Biotecnología Industrial

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Generalidades

La Unidad de Biotecnología industrial se orienta hacia al desarrollo de productos y servicios en sectores claves de la industria agroalimentaria tales como: la biotransformación, el aprovechamiento de residuos agroindustriales y el desarrollo de bio-combustibles. Adicionalmente, otros de los aspectos relevantes, es la obtención de biocatalizadores a partir del aislamiento de microorganismos y la implementación de métodos de selección, así como el diseño y aplicación de enzimas para la obtención de compuestos bio-activos y metabolitos de interés comercial.

Nuestro propósito es atender con integridad, eficiencia y eficacia al sector de Bioprocesos y Energía Sustentable; ofrecer una gama de servicios biotecnológicos que ayuden a mejorar procesos y productos en un escenario de colaboración abierta entre diferentes actores para que nos haga más competitivos.

Somos un equipo de 18 personas identificadas plenamente con los valores y filosofía del CIATEJ, atentas a las necesidades de clientes y colaboradores para ofrecerles propuestas innovadoras.

Nos actualizamos constantemente y trabajamos en equipo para atender de forma integral los retos globales a través de I+D+i y la prestación de servicios altamente especializados para la optimización de procesos fermentativos y aplicación de biocatalizadores, todo bajo un sistema de gestión de calidad.

Para cumplir nuestros objetivos y compromisos con nuestros clientes, contamos con equipos e instrumentos de vanguardia. Nos caracterizamos por el trabajo multidisciplinario en colaboración con otros Centros Públicos, universidades e industria tanto nacionales como internacionales, siempre en la búsqueda de soluciones innovadoras.

El éxito del sector de los Bioprocesos y Energías Sustentables se enriquece con la conjunción de factores como el cumplimientos de normas que favorezcan la aplicación biotecnológica en procesos industriales.

Sublíneas de Investigación

Diseño y optimización de procesos fermentativos


Diseño y optimización de procesos fermentativos

Personal de Investigación

Temas

  • Red temática mexicana aprovechamiento integral sustentable y biotecnología de los agaves. Redes CONACYT.
  • Estudio de la producción de ésteres por levaduras no-Saccharomyces con un enfoque multidiciplinario. Ciencia Básica CONACYT 2016.
  • Estudio de los patrones de bioacumulación para el Control de los niveles de metales pesados en peces cultivados. Problemas Nacionales CONACYT.
  • Caracterización de consorcios microbianos involucrados en la producción de tequila y estudio de las interacciones entre bacterias y levaduras nativas. Ciencia Básica CONACYT 2016

Patentes

Otorgadas

  • Cepa de Torulaspora delbrueckii y procesos de producción de enzimas y de fructooligosacaridos de cadenas cortas por síntesis enzimática a partir de la misma.
  • Cepa de Candida apicola y proceso de producción de enzimas y de fructooligosacaridos de cadenas cortas por síntesis enzimática a partir de la misma.
  • Cepa de Candida apícola y proceso de producción de enzimas y de fructooligosacaridos de cadenas cortas por síntesis enzimática a partir de la misma.
  • Cepa de Kluyveromyces marxianus y proceso de sacarificación-fermentación simultánea de fructanos ramificados provenientes de plantas del género agave, gramíneas y pastos para la producción de bioetanol, tequila y metabolitos.
  • Proceso de hidrólisis enzimática de fructanos mediante el uso de células permeabilizadas de levaduras del género Kluyveromyces.
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Infraestructura

NIVEL LABORATORIO

  • Sala de cultivos a temperatura controlada (25-50°C)

NIVEL PILOTO

  • Planta piloto

Publicaciones

  • Kirchmayr M. R., Segura-García L. E., Lappe-Oliveras P., Moreno-Terrazas R., de la Rosa M., Gschaedler Mathis A. “Impact of environmental conditions and process modifications on microbial diversity, fermentation efficiency and chemical profile during the fermentation of Mezcal in Oaxaca” LWT - Food Science and Technology. 2017. 79: 160-169.
  • Calderón-Soto L.F., Méndez-González J.M., Herrera-López E.J., Ghommidh C., Femat R. “Determination of experimental and mathematical oscillatory conditions for Zymomonas mobilis with different death rates for viable and VBNC cells” Chemical Engineering Research and Design. 2017. 123:407–415.
  • Oxidative stress and antioxidant response in a thermotolerant yeast. Mejía-Barajas, J.A., Montoya-Pérez, R., Salgado-Garciglia, R., (...), Arellano-Plaza, M., Saavedra-Molina, A. Brazilian Journal of Microbiology. 2017, 48 (2), pp. 326-332.
  • Probiotic properties of Weissella cibaria and Leuconostoc citreum isolated from Tejuino – A typical Mexican beverage. Silva, M.S., Ramos, C.L., González-Avila, M., Gschaedler, A., Arrizon, J., Schwan, R.F., Dias, D.R. LWT - Food Science and Technology. 2017, 86, pp. 227-232.
  • Contribution of non-conventional yeasts in alcoholic beverages. Gschaedler, A. Current Opinion in Food Science. 2017, 13, pp. 73-77
  • Martínez-Delgado, A. A., Khandual, S., Villanueva–Rodríguez, S. J. Chemical stability of astaxanthin integrated into a food matrix: Effects of food processing and methods for preservation. Food Chemistry, 2017. 225, 23-30.
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Proyectos de la Sublínea de Investigación

Caracterización

  • Inóculos microbianos (levaduras, bacterias, esporas)
  • Alimentos y bebidas fermentadas
  • Identificación molecular de microorganismos
Caracterización
Fermentaciones nivel laboratorio

Fermentaciones nivel laboratorio

  • Fermentaciones sumergidas y sólidas
  • Diagnóstico de procesos fermentativos
  • Estudio de dinámicas poblacionales de microorganismos

Producción de metabolitos

  • Producción de probióticos
  • Suplementos alimenticios microbianos (proteína, pigmentos)
  • Producción de antimicrobianos
Producción de metabolitos
Fermentaciones nivel piloto

Fermentaciones nivel piloto

  • Producción de biocarburantes
  • Escalamientos de procesos fermentativos
  • “Downstream processing”

Diseño, optimización y aplicación de biocatalizadores


Diseño, optimización y aplicación de biocatalizadores

Personal de Investigación

Esta sublínea está orientada a la búsqueda y selección de enzimas con aplicaciones en distintos sectores de la industria. Una vez que las enzimas han sido seleccionadas, desarrollamos bioprocesos para su producción ya sea de forma nativa o recombinante, desde nivel laboratorio hasta nivel piloto. De ser necesario, las propiedades de las enzimas producidas son mejoradas por ingeniería de proteínas y posteriormente inmovilizadas para su aplicación como biocatalizadores. Finalmente se trabaja sobre la ingeniería de las reacciones para aplicar dichos biocatalizadores en la síntesis de metabolitos como nutracéuticos, cosmecéuticos, antimicrobianos, biofármacos, biodiesel, biolubricantes, biopolímeros, entre otros.

Temas

  • CEMIE - CLÚSTER BIODIESEL AVANZADO. FIDEICOMISO 2138 FONDO SECTORIAL-CONACYT- SECRETARIA DE ENERGIA-SUSTENTABILIDAD ENERGETICA.
  • ESTUDIO DE LA GLICOSILACIÓN DE SUBSTRATOS NATURALES POR ENZIMAS AISLADAS DE PROCESOS DE FERMENTACIÓN DE BEBIDAS TRADICIONALES MEXICANAS (MEZCAL Y TEJUNIO). FONDO INSTITUCIONAL DEL CONACYT (FOINS).
  • EVALUACIÓN DE LA FACTIBILIDAD TÉCNICO-ECONÓMICA PARA LA GENERACIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES Y COPRODUCTOS A PARTIR DE BIOMASA RESIDUAL DE LA PESCA Y LA ACUACULTURA. SAGARPA-CONACYT-2015-02-260235.
  • ESTUDIOS FUNCIONALES DE ENZIMAS LIPOLÍTICAS DE USTILAGO MAYDIS (HUITLACOCHE): UNA NUEVA FUENTE POTENCIAL DE BIOCATALIZADORES. Ciencia Básica.
  • BIOCOMBUSTIBLES LIGNOCELULÓSICOS PARA EL SECTOR AUTOTRANSPORTE. CEMIEBIO.
  • APROVECHAMIENTO INTEGRAL EN UN CONCEPTO DE SUSTENTABILIDAD ENERGÉTICA DE LOS SUBPRODUCTOS DE LA CADENA AGAVE-TEQUILA: BIORREFINERÍA REGIÓN OCCIDENTE. FIDEICOMISO 2138 FONDO SECTORIAL-CONACYT- SECRETARIA DE ENERGIA-SUSTENTABILIDAD ENERGETICA.
  • CLÚSTER BIO-TURBOSINA. IPICYT

Patentes

Solicitadas

  • Moléculas bioconjugadas con actividades biológicas y tecnofuncionales, su proceso de obtención y uso.
  • Proceso de producción y aplicación de las enzimas fructanansas obtenidas de levaduras kluyveromyces marxianus en la hidrólisis de fructanos ramificados de plantas agavaceas gramineas y/o pastos.
  • Proceso biotecnológico para la detoxificación y obtención concomitante de biocarburantes/biolubricantes a partir de pastas de oleaginosas.
  • Síntesis de alquil ferulato/p-cumarato a partir de un polvo concentrado de nejayote.
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Infraestructura

NIVEL LABORATORIO

  • Cuarto de solventes y síntesis orgánica

NIVEL PILOTO

  • Planta piloto

Publicaciones

  • Rivera I., Robles M., Mateos-Díaz J. C., Gutiérrez-Ortega A., Sandoval G. “Functional expression, extracellular production, purification, structure modeling and biochemical characterization of Carica papaya lipase 1”. Process Biochemistry. 2017. 56: 109-116.
  • Lorena Ramírez-Velasco, Mariana Armendáriz-Ruiz, Jorge Alberto Rodríguez-González, Marcelo Müller-Santos, Ali Asaff-Torres and Juan Carlos Mateos-Díaz. “From Classical to High Throughput Screening Methods for Feruloyl Esterases: A Review”. Combinatorial Chemistry & High Throughput Screening, 2016, 19(8): 616 – 626.
  • Yañez-Ñeco, C. V., Rodriguez-Colinas, B., Amaya-Delgado, L., Ballesteros, A. O., Gschaedler, A., Plou, F. J., & Arrizon, J. (2017). Galactooligosaccharide Production from Pantoea anthophila Strains Isolated from “Tejuino”, a Mexican Traditional Fermented Beverage. Catalysts, 7(8), 242.
  • Gutiérrez-Ortega A., Rivera I., Cruz-Franco S., Gutiérrez-Mora A., Alpuche-Solís Á. G., Sánchez-Hernández C., Horchani H., Sandoval G. “Identification, cloning and expression of a new GDSL lipase from Carica papaya”. Process Biochemistry. 2017. 55: 70-76.
  • Ayala-Mendivil, N., de los Angeles Calixto-Romo, M., Amaya-Delgado, L., Casas-Godoy, L., & Sandoval, G. (2016). High Throughput Screening: Developed Techniques for Cellulolytic and Xylanolytic Activities Assay. Combinatorial chemistry & high throughput screening, 19(8), 627-635.
  • de los Angeles Camacho-Ruiz, M., Mateos-Díaz, J. C., Carrière, F., & Rodriguez, J. A. (2015). A broad pH range indicator-based spectrophotometric assay for true lipases using tributyrin and tricaprylin. Journal of lipid research, 56(5), 1057-1067.
  • Del Campo, M. M., Camacho, R. M., Mateos-Díaz, J. C., Müller-Santos, M., Córdova, J., & Rodríguez, J. A. (2015). Solid-state fermentation as a potential technique for esterase/lipase production by halophilic archaea. Extremophiles, 19(6), 1121-1132.
  • Asaff-Torres, Ali, Mariana Armendáriz-Ruiz, Manuel Kirchmayr, Raúl Rodríguez-Heredia, Marcos Orozco, Juan Carlos Mateos-Díaz, Luis Figueroa-Yáñez, Itzamná Baqueiro-Peña, and Jorge
  • Verdín. "Rhizospheric Microbiome Profiling of Capsicum annuum L. Cultivated in Amended Soils by 16S and Internal Transcribed Spacer 2 rRNA Amplicon Metagenome Sequencing." Genome announcements 5, no. 30 (2017): e00626-17.
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Proyectos de la Sublínea de Investigación

Métodos de búsqueda y selección

  • Diseño de métodos de búsqueda y selección de biocatalizadores
  • Determinación de actividades enzimáticas
  • Búsqueda de inhibidores de enzimas
Métodos de búsqueda y selección
Obtención de biocatalizadores

Obtención de biocatalizadores

  • Obtención, purificación y caracterización de biocatalizadores
  • Desarrollo de bioprocesos para la producción de enzimas

Ingeniería de procesos biocatalíticos

  • Ingeniería de enzimas
  • Inmovilización y estabilización de enzimas
  • Ingeniería de sistemas de reacción
Ingeniería de procesos biocatalíticos
Aplicación de biocatalizadores

Aplicación de biocatalizadores

  • Síntesis de nutracéuticos, cosmecéuticos, antimicrobianos, biofármacos
  • Síntesis de biodiesel, biolubricantes y biopolímeros

Biología Sintética


Biología Sintética

Personal de Investigación

La Biología Sintética (SynBio) es una disciplina capaz de diseñar y construir nuevos sistemas biológicos a través del Intercambio de componentes y/o partes de su genoma con el fin de otorgarles nuevas o mejoradas funciones que no se encuentran en la naturaleza. La SynBio como herramienta se ha desarrollado rápidamente gracias al descubrimiento y aplicación de la secuenciación de nueva generación (NGS), la bioinformática, la síntesis de ADN, el ensamble Gibson y al sistema de edición de genomas CRISPR-Cas9. Las empresas relacionadas a la SynBio presentan un crecimiento exponencial en la actualidad y se estima que para el 2021 esta industria sobrepase los 12 billones de dólares. El termino Bioeconomía se ha vuelto una realidad y se cree que en muy poco tiempo impacte al mundo entero.

Publicaciones

  • Rivera I., Robles M., Mateos-Díaz J. C., Gutiérrez-Ortega A., Sandoval G. “Functional expression, extracellular production, purification, structure modeling and biochemical characterization of Carica papaya lipase 1”. Process Biochemistry. 2017. 56: 109-116.
  • Lorena Ramírez-Velasco, Mariana Armendáriz-Ruiz, Jorge Alberto Rodríguez-González, Marcelo Müller-Santos, Ali Asaff-Torres and Juan Carlos Mateos-Díaz. “From Classical to High Throughput Screening Methods for Feruloyl Esterases: A Review”. Combinatorial Chemistry & High Throughput Screening, 2016, 19(8): 616 – 626.
  • Yañez-Ñeco, C. V., Rodriguez-Colinas, B., Amaya-Delgado, L., Ballesteros, A. O., Gschaedler, A., Plou, F. J., & Arrizon, J. (2017). Galactooligosaccharide Production from Pantoea anthophila Strains Isolated from “Tejuino”, a Mexican Traditional Fermented Beverage. Catalysts, 7(8), 242.
  • Gutiérrez-Ortega A., Rivera I., Cruz-Franco S., Gutiérrez-Mora A., Alpuche-Solís Á. G., Sánchez-Hernández C., Horchani H., Sandoval G. “Identification, cloning and expression of a new GDSL lipase from Carica papaya”. Process Biochemistry. 2017. 55: 70-76.
  • Ayala-Mendivil, N., de los Angeles Calixto-Romo, M., Amaya-Delgado, L., Casas-Godoy, L., & Sandoval, G. (2016). High Throughput Screening: Developed Techniques for Cellulolytic and Xylanolytic Activities Assay. Combinatorial chemistry & high throughput screening, 19(8), 627-635.
  • de los Angeles Camacho-Ruiz, M., Mateos-Díaz, J. C., Carrière, F., & Rodriguez, J. A. (2015). A broad pH range indicator-based spectrophotometric assay for true lipases using tributyrin and tricaprylin. Journal of lipid research, 56(5), 1057-1067.
  • Del Campo, M. M., Camacho, R. M., Mateos-Díaz, J. C., Müller-Santos, M., Córdova, J., & Rodríguez, J. A. (2015). Solid-state fermentation as a potential technique for esterase/lipase production by halophilic archaea. Extremophiles, 19(6), 1121-1132.
  • Asaff-Torres, Ali, Mariana Armendáriz-Ruiz, Manuel Kirchmayr, Raúl Rodríguez-Heredia, Marcos Orozco, Juan Carlos Mateos-Díaz, Luis Figueroa-Yáñez, Itzamná Baqueiro-Peña, and Jorge
  • Verdín. "Rhizospheric Microbiome Profiling of Capsicum annuum L. Cultivated in Amended Soils by 16S and Internal Transcribed Spacer 2 rRNA Amplicon Metagenome Sequencing." Genome announcements 5, no. 30 (2017): e00626-17.
  • MUÑOZ-MIRANDA, L. A. et al. Breve Descripción de la Biología Sintética y la Importancia de su Relación con otras Disciplinas. Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica, [S.l.], v. 40, n. 1, p. 1-7, dic. 2018. ISSN 2395-9126. Disponible en: <http://www.rmib.mx/index.php/rmib/article/view/908>. Fecha de acceso: 30 ene. 2019

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Proyectos de la Sublínea de Investigación

Ingeniería metabólica

Ingeniería metabólica

Bioelectrónica


Bioelectrónica

Personal de Investigación

CIATEJ durante las últimas décadas se ha posicionado como una institución líder en el ámbito Biotecnológico, donde ha utilizado herramientas biológicas, moleculares y ómicas para atender las necesidades de nuestros clientes. CIATEJ se encuentra ubicado en el estado de Jalisco que es un referente nacional de la Tecnología Informática y la Electrónica. Esta interesante dualidad entre las Ciencias Biológicas y la Electrónica nos ha llevado a crear la sublínea de investigación en Bioelectrónica cuyo propósito es fusionar ambas disciplinas para el diseño de dispositivos de biosensado, aplicaciones móviles y análisis de datos complejos que brinden soluciones transversales en las distintas áreas de la Biotecnología para crear soluciones innovadoras a los retos que presentan nuestros clientes, y que son atendidas a través del Laboratorio para la Innovación en Bioelectrónica e Inteligencia Artificial, LINBIA®.

OBJETIVO

Proveer soluciones innovadoras a través del diseño de dispositivos de sensado que permitan solventar problemáticas de monitoreo de analitos de interés en el ámbito biotecnológico, farmacéutico, agropecuario, alimentario y de servicios.

Para este propósito se utilizan herramientas de la electrónica, la mecánica, tecnologías de la información, prototipado, automatización e inteligencia artificial para el diseño de sensores, procesamientos y análisis de datos.

Tenemos el propósito de formar recursos humanos a nivel ingenieril, y de alto nivel de maestría y doctorado, interesados en el diseño de dispositivos de sensando, fluídicos, de monitoreo y control en el área biotecnológica.

Entrevista sobre Bioelectrónica

Infraestructura

Orientado al 

  • Diseño de sensores y biosensores para la detección de metabolitos y analitos de interés científico e industrial. 
  • Dispositivos de diagnóstico con aplicaciones biomédicas. 
  • Diseño de aplicaciones móviles para monitoreo y análisis de variables en procesos biotecnológicos. 
  • Sistemas automáticos de monitoreo y control. 
  • Análisis e interpretación de datos mediante sistemas inteligentes.

Disponemos de un sistema de análisis de inyección secuencial diseñado en nuestro laboratorio para la medición en línea de metabolitos de interés biotecnológico. Contamos con un Router CNC, impresora 3D, sistemas de monitoreo y control, así como software especializado de análisis de datos.

Publicaciones

  • Calderón-Soto, L. F., Herrera-López, E. J., Lara-Cisneros, G., Femat, R. (2019). On unified stability for a class of chemostat model with generic growth rate functions: Maximum yield as control goal. Journal of Process Control, 77, 61-75.
  • Farías-Álvarez, L. J., Gschaedler-Mathis, A., Sánchez-Ortiz, A. F., Femat, R., Cervantes-Martínez, J., Arellano-Plaza, M., Zamora-Pedraza, C., Amillastre, E., Ghommidh, C., Herrera-López, E. J. (2018). Xanthophyllomyces dendrorhous physiological stages determination using combined measurements from dielectric and Raman spectroscopies, a cell counter system and fluorescence flow cytometry. Biochemical Engineering Journal, 136, 1-8.
  • Sandoval, G., Herrera-López, E. J. (2018). Lipase, phospholipase, and esterase biosensors. In Lipases and Phospholipases (pp. 391-425). Humana Press, New York, NY.
  • Calderón-Soto, L. F., Méndez-González, J. M., Herrera-López, E. J., Ghommidh, C., Femat, R. (2017). Determination of experimental and mathematical oscillatory conditions for Zymomonas mobilis with different death rates for viable and VBNC cells. Chemical Engineering Research and Design, 123, 407-415.
  • Pliego, J., Mateos, J., Rodriguez, J., Valero, F., Baeza, M., Femat, R., Camacho, R., Sandoval, G., Herrera-López, E. (2015). Monitoring lipase/esterase activity by stopped flow in a sequential injection analysis system using p-nitrophenyl butyrate. Sensors, 15(2), 2798-2811.
  • Ballesteros-Moncada, H., Herrera-López, E. J., Anzurez-Marín, J. (2015). Fuzzy model-based observers for fault detection in CSTR. ISA transactions, 59, 325-333.
  • Herrera-López, E. J., Castillo-Toledo, B., Femat, R. (2012). Fuzzy servo controller for CSTB with substrate inhibition kinetics. Journal of Process Control, 22(6), 959-967.
  • Pliego-Sandoval, J., Amaya-Delgado, L., Mateos-Díaz, J. C., Rodríguez, J., Cordova, J., Alba, A., Jaubert, S., Herrera-López, E. J. (2012). Multiplex gas sampler for monitoring respirometry in column-type bioreactors used in solid-state fermentation. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 26(3), 3031-3038.
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Proyectos de la Sublínea de Investigación

Coloquio BS&B 293271

Primer coloquio para la divulgación, investigación y fortalecimiento de la Biología Sintética y la Bioelectrónica en la región occidente de México. Programa de apoyos para actividades científicas, tecnológicas y de innovación. 26 octubre 2018.

Entrevista BS&B programa Sinapsis parte 1

Entrevista BS&B programa Sinapsis parte 2

Coloquio BS&B 293271
Fomix Jalisco 189950

Fomix Jalisco 189950

Diseño de un biosensor enzimático para detectar el proceso de descomposición en leche. Apoyado por FOMIX Jalisco. Proyecto 189950.

Ciencia Básica

Estudio sobre estrategias para monitorear y controlar la selectividad y actividad de enzimas lipolíticas. Apoyado por CONACYT Convocatoria Ciencia Básica 128894

Ciencia Básica
Infraestructura

Infraestructura

Fortalecimiento de la sublínea en Bioelectrónica a través del diseño de equipos de monitoreo y control del estado fisiológico de microorganismos con aplicación potencial en biomedicina y bioprocesos a nivel académico e industrial. Apoyado por CONACYT Convocatoria Apoyo al Fortalecimiento de la Infraestructura Científica y Tecnológica, proyecto 295458.

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