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뇌신경전달 단백질의 구조와 작동원리 규명
- 생체막 융합 단백질의 구조변화 실시간 측정 -- 퇴행성 뇌질환 연구에 실마리 제공 -
우리 학교 물리학과 윤태영 교수 연구팀이 자기력 나노집게를 이용해 뇌신경세포사이의 신경물질전달에 가장 중추적인 역할을 하는 스네어(SNARE) 단백질의 숨겨진 구조와 작동원리를 단분자 수준에서 밝히는데 성공했다.
스네어 단백질의 세포막 융합기능은 알츠하이머병 같은 퇴행성 뇌질환이나 신경질환과 밀접하게 연관되어 있어 이 같은 질병의 예방과 치료법 개발에 새로운 실마리가 될 것으로 기대된다.
뇌의 신경전달은 신경세포 말단 시냅스에서 신경전달물질을 저장하는 포낭 주머니가 세포막에 융합되면서 일어난다. 이 과정에서 스네어 단백질은 신경전달물질 분출에 가장 핵심적인 역할을 하는 세포막 융합 단백질이다.
지금까지 학계에서는 스네어 단백질이 신경물질을 주고받는 과정을 조절할 것이라고 추정해 왔지만 그 구조와 기능을 명확하게 밝혀내지 못했다.
연구팀은 자기력 나노집게를 이용해 피코 뉴턴(pN, 1조분의 1뉴턴) 수준의 힘으로 단백질 하나를 정교하게 당겼다 놓으면서 나노 미터수준의 물리적 변화를 실시간으로 측정하는 실험기법을 개발했다.
이를 통해 스네어 단백질에 숨겨진 중간구조가 존재하며, 이 구조에 대한 정밀한 측정결과 중간상태가 어떤 구조를 갖는지 정확하게 예측했다.
이와 함께 생체막 사이에 있는 스네어 단백질의 중간구조가 생체막이 서로 밀어내는 힘을 견디고 유지하면서 신경물질을 주고받는 과정을 조절하는 역할을 할 수 있음을 밝혔다.
윤태영 교수는 “생체단백질이 갖는 숨겨진 구조와 작동원리를 힘을 정교하게 조절하는 실험만으로 직접 관찰하는 것과 동일한 획기적 연구 결과를 일궈냈다”며 “이 기술은 생물학의 연구대상을 물리학적인 방법 연구하는데 매우 중요한 기술로 향후 학제적 융합연구에 매우 중요한 기반이 될 것”이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 KAIST 물리학과 윤태영 교수와 김기범 연구교수의 주도 아래 KIST 의공학연구소 신연균 교수와 공동연구로 진행됐고, KAIST 물리학과 조용훈 교수, 민두영 박사과정, KIAS 계산과학부 현창봉 교수가 참여했으며, 이번 세계적 과학학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 4월 16일자에 게재됐다.
(a) 뇌의 신경전달은 신경세포 말단 시냅스에서 신경전달물질을 저장하는 포낭 주머니가 세포막에 융합되면서 일어난다. 이 과정에서 스네어 단백질은 신경전달물질 분출에 핵심적인 역할을 한다.
(b) 자기력 나노집게를 이용하여 단분자 수준에서 단백질 구조 변화를 실시간으로 측정방법의 개략도. 피코 뉴톤(pN) 수준의 힘으로 단백질 하나를 정교하게 당겼다 놓으면서 나노 미터수준의 물리적 변화를 실시간으로 측정하여 생체막 융합 단백질의 숨겨진 중간구조와 작동원리를 단분자 수준에서 관찰한다.
2013.05.09
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제1회 위치공학 및 C-ITS 응용 워크숍 성황리에 개최
- 새로운 기술과 일자리 창출이 기대되는 창조경제와 잘 부합하는 분야 -
지난 4월 26일(금) 제1회 위치공학 및 C-ITS 응용 워크숍이 산학연 분야에서 많은 전문가들이 참석한 가운데 코엑스에서 성황리에 진행되었다.
카이스트 위치공학 연구회(의장, 한동수)와 카이스트 C-ITS 연구회(의장, 공승현), 그리고 한국 ITS 학회(회장, 박철순)가 공동으로 주최한 이번 워크숍은 IT와 교통, 건설, 재난 분야 등에서 활동해 온 측위 기술 및 C-ITS 분야 전문가들이 분야를 허물고 한 자리에 모여 상호 교류한 장으로서 그 의미가 컸다.
단일 세션으로 진행된 오전에는 GPS를 기반으로 한 실외 측위와 WiFi 신호를 주축으로 한 실내 측위, 그리고 초음파를 사용한 수중 측위 분야의 최신 기술 현황과 향후 전망이 개괄적으로 소개되었다.
오후 세션에는 C-ITS 응용 세션과 위치공학 세션으로 분리되어 각 분야의 최신 기술과 다양한 응용이 심도 있게 소개 되었다. 많은 참석자들이 워크숍 종료 시까지 자리를 뜨지 않고 마지막까지 자리를 지켜 이 분야 관심이 매우 높음을 보여주었다.
이번에 개최된 워크숍은 측위 분야에서 전 세계 관련 기업의 기술 경쟁이 뜨거운 상황이어서 더욱 주목을 받았다.
스카이훅사의 War-driving 기술을 도입하여 무선랜 신호에 기반한 측위 기술을 제공해 왔던 애플은 얼마 전 이천만 불(한화 약 250억 원)에 WifiSlam을 인수하며 이 분야 기술 경쟁을 가속화 시켰기 때문이다. 스탠포드 대학교 졸업생들이 주축이 되어 설립된 WifiSlam은 걸으면서 스마트폰에서 수집된 무선랜 신호의 수집 위치 정보를 3축 가속기, 자이로스코프, 기압계 등의 센서 데이터를 사용하여 정밀하게 태깅하는 워킹 서베이(walking survey) 기법을 개발한 벤처기업이다.
애플만이 아니다. 구글은 구글 맵스 인도어 사이트를 개설하고 전 세계 실내 지도와 무선랜 신호 DB를 구축하고 있다. 구글은 현재까지 13개 국가의 공항과 박물관, 실내 쇼핑 센터를 중심으로 약 10,000여 개의 빌딩에 대한 실내 지도와 수십 여 개의 빌딩에서 무선랜 신호 DB를 확보한 것으로 알려져 있다. 마이크로소프트도 Bing을 통해서 15,000여 개의 빌딩에 대한 실내 지도 정보를 축적하고 있다.
국내에서도 실내 측위 기술을 선점하기 위한 정부와 기업 그리고 연구소와 학교의 움직임이 활발하다. 국토교통부는 2013년부터 2016년에 걸쳐 실내 측위 기술을 포함한 실내 공간정보 산업 육성을 위하여 대규모 예산을 확보하고 지원할 예정임을 공표한 바 있다. C-ITS 분야에도 매년 1천억 원 정도를 지원할 예정으로 있다.
조직 위원장으로 워크숍을 준비한 카이스트 전산학과 한동수 교수는 위치공학과 C-ITS 분야는 새 정부가 추구하는 창조경제와도 잘 부합하는 분야로서 새로운 기술 개발과 많은 일자리 창출 측면에서 매우 기대된다고 말하였다. 또한 각 빌딩에 대한 실내 지도와 실내 측위에 꼭 필요한 무선랜 신호 DB를 선점한 기업이 향후 실내 측위 분야의 강자로 군림하며 막대한 이익을 담보 받을 수 있을 것이다라고 전망하였다.
한동수 교수는 이번 워크숍에 대한 반응이 산업계, 연구소, 학계에서 모두 기대 이상으로 좋아 향후에도 위치공학 및 C-ITS 응용 워크숍을 정기적으로 개최해 나갈 예정이라고 말했다.
2013.04.29
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이상엽 특훈교수, 아시아 첫 암젠 생명화학공학상 수상
- 제임스 베일리, 다니엘 왕, 마이클 슐러 등 생명화학공학분야 세계적으로 인정받는 최고의 석학들이 받아와 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 2013년도 암젠 생명화학공학상 수상자로 선정됐다. 시상식은 오는 6월 중국 베이징에서 열리는 국제 생명화학 및 생명분자공학 학술대회에서 갖는다.
암젠 생명화학공학상은 세계적인 생물의약회사인 미국의 암젠사가 1993년에 제정한 상으로서 2년마다 세계 최고의 생명화학공학자를 선정해 시상한다.
1993년 제임스 베일리(James Bailey) 미국 캘리포니아공대(칼텍) 교수에게 첫 암젠상이 수여됐다. 이후 다니엘 왕(Daniel Wang) MIT 교수, 마이클 슐러 (Michael Shuler) 코넬대 교수 등 생명화학공학분야의 아버지로 불리는 최고 석학들이 받아 왔다.
지난 20년간 수상자들을 보면 1회부터 9회까지 수상자들은 모두 미국에서 나왔으며, 2011년 옌스 닐슨(Jens Nielsen) 스웨덴 찰머스공과대학 교수가 수상함으로써 처음으로 미국이 아닌 나라에서 수상자를 배출했다. 이번에 이상엽 특훈교수는 2013년도 수상자로 선정돼 아시아에서는 처음이다.
암젠상 심사위원회는 “이 교수는 미생물 대사공학에 의한 화학물질, 연료, 단백질 및 의약품 생산, 그리고 시스템생명공학을 창시해 합성생물학과 산업생명공학 발전에 큰 기여를 한 공로로 2013년 암젠상 수상자로 선정했다”고 밝혔다.
이 교수는 미생물 대사공학의 전문가로 시스템대사공학과 시스템생명공학을 창시하고, 다양한 의약품과 화학물질 생산 시스템 개발에 적용해 숙신산, 플라스틱, 부탄올, 나일론 원료 등의 생산 균주와 공정들을 다수 개발했다.
이 교수는 한국과학기술한림원과 한국공학한림원 펠로우, 미국공학한림원 외국회원으로 활동하고 있으며, 미국과학진흥협의회, 미국화학공학회, 미국산업미생물생명공학회, 미국미생물학술원의 펠로우로 선정된 바 있다.
현재 세계경제포럼의 생명공학 글로벌 아젠다 카운슬 의장으로 활동 중이며 생명공학분야에서 탁월한 연구 업적으로 세계적인 주목을 받고 있다.
2013.04.25
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박준성 산업 및 시스템공학과 교수 SEMAT(Software Engineering Method and Theory) 학회장 선임
KAIST 산업 및 시스템공학과 박준성 교수가 지난 4월9일 소프트웨어공학(Software Engineering, SW) 분야의 세계적인 학회인 ‘소프트웨어공학 방법 및 이론(Software Engineering Method and Theory, SEMAT)’ 학회장으로 선임되었다.
SEMAT는 전 세계 산학연 소프트웨어공학 전문가들이 모여 SW 공학 이론을 재정립하고 객체관리그룹(Object Management Group, OMG)을 통해 국제표준을 제시하고 새로운 이론이나 관행 및 체계를 기반으로 한 SW 공학 교육교재나 프로그램을 연구하고 개발하는 국제학회다. SW 거장 이바 야콥슨(Ivar Jacobson), 컴퓨터 언어 분야의 대가 버트란드 메이어(Bertrand Meyer), 세계 OMG 회장 리처드 마크 솔리(Richard Soley)가 2009년에 창립한 SEMAT는 조만간 한국 지부도 설립할 계획이다.
2013.04.22
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건설및환경공학과 학생팀 국토해양부 u-City 서비스 공모전 대상 수상
국토해양부에서 주관한 제 2회 시민 체감형 u-City 서비스 공모전에서 KAIST 건설 및 환경공학과 학생팀이 대상을 수상하는 영예를 안았다.
지능형 지속가능 환경연구실(장성주 교수 지도) 소속 대학원생인 김현정, 최민서, 손형민 학생은 ‘u-Safe’라는 제목의 유비쿼터스 서비스를 제안하여 국토해양부 장관상을 수상했다.
고등부, 대학부 및 일반부로 나뉘어 진행된 u-City 서비스 공모전에 응모한 총 300여 출품작들 중에서 최고의 성적을 거둔 ‘u-Safe’ 시스템은 지능형 부표를 이용한 피서객 안전보장 장치로 해변에서 태양광으로 자동 충전되고 레이저 및 적외선을 이용하여 수영객의 접근을 감지할 수 있으며, 색깔을 변화시키거나 센서 네트워크를 통하여 관제소와 구조요원에게 신호를 보낼 수 있다. 끝.
2013.04.11
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이상엽 특훈교수, 美 의생명공학원 석학회원 선정
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 지난 2월 미국의생명공학원(American Institute for Medical and Biological Engineering, AIMBE) 2013년 펠로우(석학회원)로 선임됐다.
이 교수는 이해방 前 한국화학연구원 선임부장에 이어 우리나라에서는 두 번째로 선임됐다. 지난 23년간 총 1327명의 펠로우가 선임됐으며, 이중 109명만이 미국인이 아니다.
미국의생명공학원은 1991년 창립돼 의생명공학 관련 5만여명의 산학연 전문가들이 모인 비영리기관으로 인류 의생명공학분야에 기여를 위한 정책수립 및 자문을 수행한다.
이 교수는 미생물 대사공학의 전문가로 대사공학과 시스템생물학, 합성생물학 등을 접목해 시스템대사공학을 창시하고, 다양한 화학물질 생산 시스템 개발에 적용해 바이오연료, 친환경 화학물질 생산 공정들을 다수 개발했다.
이 교수는 한국과학기술한림원과 한국공학한림원, 미국공학한림원 회원으로 활동하고 있으며, 미국과학진흥협의회, 미국화학공학회, 미국산업미생물생명공학회, 미국미생물학술원의 펠로우로 선정된 바 있다.
현재 세계경제포럼의 생명공학 글로벌 아젠다 카운슬 의장으로 활동 중이며 생명공학분야에서 세계적인 주목을 받고 있다.
2013.03.11
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플라즈몬 디스플레이 상용화기술 개발
- 나노 표면 플라즈몬 기술 이용해 투과율 향상 기대 -
- 대면적 OLED, LCD에 상용화 가능한 컬러필터 기술 -
플라즈몬 효과를 이용해 디스플레이 컬러필터를 상용화 할 수 있는 공정기술이 KAIST와 고려대학교 연구진에 의해 개발됐다.
우리 학교 전기및전자공학과 최경철 교수와 고려대학교(총장 김병철) 전기전자전파공학부 주병권 교수 공동 연구팀이 나노 표면에서 발생하는 플라즈몬 효과를 이용한 디스플레이 컬러필터를 상용화할 수 있는 설계 및 공정기술을 개발했다.
컬러필터는 LCD나 OLED와 같은 디스플레이와 디지털 카메라에 사용되는 CMOS 이미지 센서 등에서 색상을 표현하는 핵심부품이다. 현재 상용화중인 컬러필터는 투과율이 20~30%대로 알려져 있는데, 플라즈몬 효과를 이용하면 투과율을 기존보다 40%이상까지 끌어올려 전력효율을 약 2배 향상시킬 수 있다는 연구 성과들이 최근 보고됐다.
최근 발표된 플라즈몬 필터는 마이크로미터(㎛) 크기의 극소 면적에만 구현할 수 있었던 한계가 있었다. 그러나 이번 연구에서는 레이저 간섭 리소그래피 기술을 이용해 2.5㎝크기까지 구현해냈다. 기존에 상용화중인 레이저 기술을 적용한 공정기술로 플라즈몬 컬러필터를 이용한 디스플레이를 양산할 수 있는 단계까지 올라왔다는 게 학계와 산업계의 평가다.
향후 이 기술을 이용해 투과율을 40%이상 끌어올려 저전력 플라즈몬 디스플레이를 양산하는게 연구팀의 목표다.
이와 함께 레이저 광의 간섭현상을 통해 나노 구조를 형성하는 기술인 레이저 간섭 리소그래피 기술을 이용해 나노 패턴을 대면적에 구현함과 동시에 컬러필터의 특성을 최적화하면서 공정에서 발생하는 에러를 보완할 수 있는 설계방법을 제시했다.
레이저 간섭 리소그래피 기술을 적용해 연구팀이 제시한 공정은 기존 컬러필터 양산기술의 공정이 복잡한 단점을 극복해 저렴하게 만들 수 있을 것으로 기대된다.
도윤선 박사과정 학생은 이번 연구에 대해 “그동안 공정 비용, 시간, 수율 측면에서 플라즈몬 현상을 산업적으로 이용하는데 한계가 있었다”며 “연구팀이 제시한 컬러 필터 기술은 설계 및 공정의 간소화를 통해 시간이 단축되고 비용이 적게 들어 염료 및 안료기반 컬러필터 기술을 대체할 수 있을 것”이라고 말했다.
고려대학교 전기전자전파공학부 박정호 박사과정 학생은 “이번 연구는 레이저 간섭 리소그래피 기술을 이용해 TV화면 등 대면적에 적용이 가능하다”며 “기판의 종류에 구애받지 않아 차세대 나노 공정 기술에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
KAIST 전기및전자공학과 도윤선 박사과정 학생과, 고려대학교 전기전자전파공학부 박정호 박사과정 학생이 주도한 이번 연구 성과는 나노 기술 분야 저명 학술지 ‘어드밴스드 옵티컬 머터리얼스(Advanced Optical Materials)’ 2013년 2월호 표지논문으로 게재됐고, 6건의 관련 특허를 출원했다.
2013.03.06
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배충식 교수, 세계자동차공학회 석학회원 선임
우리 학교 기계공학과 배충식 교수가 세계자동차공학회(SAE, Society of Automotive Engineers) 석학회원(Fellow)으로 선정됐다.
지난 20여년간 자동차 엔진의 새로운 연소기술과 대체연료 적용에 대해 중점적으로 연구해 온 배 교수는 국내 최초로 세계자동차공학회 최우수논문상인 콜웰상(Arch T. Colwell Merit Award)과 호닝상(Harry L. Horning Memorial Award)을 1997년과 2006년 각각 수상해 탁월한 학술적 가치를 인정받았다.
세계자동차공학회는 전세계 자동차 전문가들로 구성된 협회로, 14만여 명의 자동차, 항공 전문가 및 기술자들로 이뤄진 세계 최대의 자동차 관련 학회다.
자동차 공학 분야에 선도적인 연구업적을 남겨 이 분야 발전에 공헌한 전문가 중 매년 20명 이내로 뽑는 석학회원은 1905년 학회 창립 이래 현재까지 총 600여 명이 선정됐다.
배 교수는 지난 2000년 대통령연구원으로 선정된 바 있으며 현재 KAIST 연소기술연구센터 소장을 역임하고 있다.
2013.02.26
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신임총장에 강성모 UC산타크루즈대 교수
우리 대학 제15대 총장에 강성모(68세) UC산타크루즈大 교수가 선임됐다.
KAIST 이사회는 1월 31일 오전 7시 30분 서울 소공동 롯데호텔에서 제222회 임시이사회를 열고 강성모 UC산타크루즈大 교수를 제15대 KAIST 총장으로 선임했다. 향후 교육과학기술부장관의 승인을 받아 최종 확정된다.
강성모 총장의 임기는 2013년 2월 23일부터 4년이다.
강성모 총장은 연세대를 거쳐 미국 페어래이 디킨스大 전기전자공학과를 졸업한 후 뉴욕주립大와 UC 버클리大에서 각각 석사와 박사학위를 받았다. 이후 미국 럿거스大 전기전자공학과 교수와 일리노이대 어바나 샴페인 전기전산학과 학과장, UC산타크루즈 공대 학장 등을 맡았다.
이어 지난 2007년 3월부터 2011년 6월까지 한국인 최초로 미국 4년제 대학인 UC 머시드大 총장을 지냈으며 1998년과 2008년에는 각각 ‘제6회 KBS 해외동포상(산업기술부문)’과 ‘제3회 올해의 자랑스런 한국인상’을, 2010년에는 한림원의 ‘덕명한림공학상’을 수상했다.(끝).
2013.02.01
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이상엽 특훈교수, 중국과학원 명예교수 추대
이상엽 특훈교수
- 미생물 대사공학 분야 업적 인정받아 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽(생명과학기술대학 학장) 특훈교수가 중국과학원 미생물연구소 명예교수로 최근 추대됐다.
이상엽 교수는 대사공학과 시스템생물학, 합성생물학 등을 접목해 시스템대사공학을 창시하고, 이를 다양한 화학물질 생산 시스템 개발에 적용해 바이오연료, 친환경 화학물질의 생산 공정을 개발한 공로를 인정받았다.
이 교수는 지난 2012년 미국화학회 마빈존슨상, 미국 산업미생물생명공학회 찰스톰상을 받았으며, 세계경제포럼 산하 생명공학 글로벌 아젠다 카운슬 초대 의장으로 선임되는 등 생명공학분야 세계적인 리더로서 인정받고 있다.
한편, 1958년 창립된 중국과학원 산하 미생물연구소는 1000여명의 교직원과 학생이 미생물관련 순수과학과 응용연구를 수행하는 이 분야 세계 최대 연구소다.
2013.01.03
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황규영·양동열 교수, 한국공학상 수상
우리 학교 전산학과 황규영 특훈 교수와 기계공학과 양동열 교수가 교육과학기술부와 한국과학재단이 주관하는 "2012년도 한국공학상" 수상자로 20일 선정됐다.
한국공학상은 2년마다 공학분야에서 세계적인 연구성과를 이뤄 우리나라 과학기술과 국가 경제 발전에 크게 기여한 과학기술자를 포상하는 제도로 수상자에게는 대통령상과 5천만원의 상금이 지급된다.
황규영 교수는 DBMS와 정보검색의 밀결합 아키텍처 등 데이터베이스 시스템의 새로운 이론과 실용화 기술 연구개발, IT 소프트웨어 산업발전 및 인터넷 정보문화 시대를 열고 확산하는데 크게 기여한 공로를 인정받았다.
양동열 교수는 정밀정형가공 분야의 세계적인 석학으로, 나노 단위에서 정형가공을 하는 나노조형기술의 새로운 장을 열었다는 평가를 받고 있다.
이와 함께 수리과학과 엄상일 교수는 교과부와 한국과학기술한림원이 주관하는 "2012년도 젊은 과학자상" 수상자로 선정했다.
한국공학상과 젊은 과학자상 시상식은 21일 서울 중구 프레스센터에서 동시에 열린다.
2012.12.20
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조영호 바이오및뇌공학과 교수, 우수공학인 1위로 선정
우리 대학 조영호 바이오및뇌공학과 교수(55・사진)가 지난 22일 일산 킨텍스에서 열린 ‘2012 공학교육 페스티벌’에서 학계 우수공학인 1위로 선정됐다.
‘2012 공학교육 페스티벌’은 공학 분야의 우수한 연구 성과를 전시하고 공학교육의 미래를 구상하고자 교과부가 주관한 행사로 올해 처음 개최됐다.
산업계 • 학계 • 사회 저명인사 등 3개 분야에서 추천된 인사들 중 예비로 선발된 35명의 후보를 대상으로 실시한 온라인 투표에서 조영호 교수는 학계 우수공학인 1위의 영예를 안았다.
조영호 교수는 ▲공학교육과 연구개발 ▲산학협력 교류확산 ▲ 과학기술 대중화 등 전 부문에서 높은 평가를 받았으며 특히 융•복합 분야에서 공학교육을 특성화 하고 미국, 스위스 대학과 공연연구로 국제화를 선도해 공학도들이 만나고 싶은 학계 우수공학인 1위로 선정됐다. 끝.
2012.11.27
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