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细胞工程2

二.动物细胞工程

【课标扫描】

1.简述动物的细胞培养与体细胞克隆。

2.举例说出动物细胞融合与单克隆抗体。

【考试说明的要求】

1.动物的细胞培养与体细胞克隆(A级)

2.细胞融合与单克隆抗体(A级)

【知识网络】

 

 

【重点难点】

一、动物细胞培养

1.原理:

细胞增殖

2.动物细胞培养过程

(1)选材:

动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,它们细胞增殖能力强,分裂旺盛,分化程度低,容易培养。

(2)动物细胞培养流程:

(3)生长特点:

①贴壁生长:

培养瓶中的悬浮液细胞,紧贴培养瓶内壁才能生长。

要求:

培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。

②接触抑制:

当培养瓶中内壁生长细胞彼此紧密接触时,细胞不再分裂。

3.动物细胞培养和植物细胞培养比较:

 

动物细胞培养

植物细胞培养

原理

细胞的增殖

细胞的全能性

细胞来源

胚胎或幼龄动物组织或器官

离体植物器官、组织或细胞

培养

状态

液体

固体

成分

天然培养基

合成培养基

组成

葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清

矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素、有机添加物

器皿

培养瓶

锥形瓶

过程

原代生长,传代生长

更换培养基,细胞增值分化

生长特点

贴壁生长,细胞增值不分化

诱导形成愈伤组织,细胞增值分化

细胞进行异养需氧代谢

接种前处理

灭菌、用胰蛋白酶使组织分散成单个细胞

灭菌

培养条件

恒温、无菌、无需光照

常温、无菌、光照条件

培养目的

1.生产蛋白质生物制品

2.获取大量细胞

3.检测有毒物质

1. 快速繁育无病毒植株

2. 生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂等

培养结果

细胞株→细胞系

愈伤组织→植株

二、动物体细胞核移植技术和克隆动物

1体细胞核移植的过程必须弄清的几个问题

①动物细胞的全能性会随着动物体的发育而逐渐受到限制,其主要原因是什么?

细胞分化

②克隆高产牛所用的受体细胞是什么?

为什么?

去核的卵母细胞,处于减数第二次分裂中期。

因为卵母细胞中含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。

③克隆高产牛过程所利用的生物技术有哪些?

细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植

④目前核移植技术中普遍使用的去核方法是什么?

显微操作法

2.体细胞核移植技术存在的问题

(1)成功率非常低:

产下的活克隆动物占移植克隆胚胎的比率平均不到10%。

(2)存在健康问题:

许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷,如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷、免疫失调等。

(3)克隆动物食品安全问题。

三、动物细胞融合与单克隆抗体

1.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较

比较项目

植物体细胞杂交

动物细胞融合

细胞融合的原理

细胞膜的流动性、细胞的全能性

细胞膜的流动性

细胞融合前的处理

去除细胞壁后诱导原生质体融合

使细胞分散后诱导细胞融合

诱导手段

离心、电刺激、振动、聚乙二醇等试剂诱导

同左,再加灭活的病毒诱导

用途

克服远源杂交不亲和,获得杂种植株

制备单克隆抗体的技术之一

共同点

都能产生杂种细胞

2.单克隆抗体和常规抗体的比较

项目

分泌

特点

生产

单克隆抗体

杂交瘤细胞

特异性强、灵敏度高

产量高,易纯化分离

常规抗体

各淋巴B细胞

特异性差、灵敏度低

产量低,分离困难

【例题解析】

一、动物细胞工程

[例1](2006江苏)下列不属于动物细胞工程应用的是

A.大规模生产干扰素.用于抵抗病毒引起的感染

B.为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤细胞

C.大规模生产食品添加剂、香料等

D.利用胚胎移植技术,加快优良种畜的繁殖

解析:

本题考查动物细胞工程和植物细胞工程的应用等知识点。

植物细胞培养能生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。

A、B两项是动物细胞培养的应用,D项是动物胚胎移植的应用。

答案:

C

二、动物细胞培养

[例2]下列有关动物细胞培养的叙述,不正确的是()

A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织

B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞

C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离,制成悬浮液

D.动物细胞培养只能传50代左右,所培养的细胞就会衰老死亡

解析:

动物细胞培养的过程是:

先制备培养液,然后取动物细胞,用于培养的细胞大都来自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织。

将组织取出后,用胰蛋白酶等处理使组织分散成单个细胞,将单个细胞配制成一定浓度的细胞悬浮液,再将悬浮液放入培养瓶中在培养箱中培养。

细胞在培养瓶中贴壁生长,细胞的数目越来越多,需定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来,再配制成悬浮液,分到两个瓶中继续培养。

动物细胞培养50代可成为细胞系,50代以前10代以后称为细胞株。

50代以后生存下来的细胞的遗传物质发生了变化,也就是说细胞发生了癌变,癌细胞会无限增殖。

答案:

D

三、动物体细胞核移植技术和克隆动物

[例3]在克隆多利羊的过程中,下列哪项技术没有运用到()

A.细胞培养技术B.细胞核移植C.胚胎移植技术D.基因工程技术

解析:

考查克隆羊产生的过程。

多利羊的培育过程是:

将一只母羊(A羊)卵细胞的细胞核吸出,得到不含核的卵细胞。

然后,将实验室中培养的另一只母羊(B羊)的乳腺上皮细胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电刺激,这样就通过核移植技术形成了一个同时含有B羊核遗传物质和A羊细胞质的重组卵细胞。

融合后的卵细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎。

然后把这个胚胎移植到第三只羊(C羊)的子宫中,让C羊为胚胎发育提供发育场所和营养物质,这个过程利用了胚胎移植技术。

胚胎就在C羊子宫内发育成熟。

C羊产下的羊就是克隆羊多利。

从以上分析可以看出,多利产生的过程中没有使用基因工程技术。

答案:

D

四、动物细胞融合与单克隆抗体

[例4](2006广东)单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。

下列关于单克隆抗体的叙述,错误的是()

A.特异性强、灵敏度高

B.与抗癌药物结合可制成“生物导弹”

C.体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体

D.由效应B细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌

解析:

本题考查单克隆抗体的制备、应用和特性等知识点。

可以从以下几个方面入手分析:

(1)单克隆抗体与常规抗体相比特异性强、灵敏度高,优越性非常明显,故A项正确;

(2)人们正在研究用单克隆抗体治疗癌症,就是在单克隆抗体上连接上抗癌药物,制成生物导弹,将药物定向带到癌细胞所在部位,既消灭了癌细胞,又不会损伤健康细胞,故B项正确;(3)B淋巴细胞为高度分化的细胞,在体外培养下,不可能无限增殖,故C项错误;(4)效应B细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞既能无限增殖,又能产生单克隆抗体,故D项正确。

答案:

C

例5(2007上海)下图表示用生物工程制备人抗A抗体的过程。

请回答下列问题

(1)人的红细胞膜表面有被称为凝集原的特异________:

从免疫学角度看,这种凝集原是________。

(2)图中细胞中1是小鼠体内注入人A型血红细胞后而获得的________细胞,这种细胞具有产生________________的特点,但难以在体外培养。

甲培养皿中培养的细胞2,是从患骨髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细胞,这种细胞在体外培养时能________________,但不会产生抗体。

(3)为了能充分发挥上述两种细胞各自的特点,经特殊处理,在促细胞融合因子的作用下,使两种细胞发生融合,形成图中的细胞3,这种细胞称为________________。

把它在乙培养皿中进行培养,则能产生大量的细胞群,这种方法称为________________。

(4)过程①的主要目的__________________。

通过过程②或⑧的培养方法能产生大量________________________抗体。

解析:

第一次从融合细胞和非融合细胞中筛选杂交瘤细胞;第二次从多种杂交瘤细胞中筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞(产生抗体的杂交瘤细胞所产生的未必是目的抗体)。

答案

(1)糖蛋白抗原

(2)免疫B淋巴单一的抗A抗体(或单一的特异性抗体)快速大量增殖

(3)杂交瘤细胞单克隆

(4)筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞抗A单克隆

【能力测试】(时间:

45分钟,分值:

60分)

一、单项选择题(每小题2分,共40分)

1.下列是应用动物细胞工程技术获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤,其中对单克隆抗体制备的相关叙述中不正确的是

①从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞②将X抗原注入小鼠体内,获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞③将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养④筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞⑤利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞⑥从腹水中提取抗体⑦利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合

A.实验顺序应当是①②⑦⑤④③⑥

B.③过程中产生的多个杂交瘤细胞称为克隆

C.⑦过程获得的细胞均可无限增殖

D.利用细胞融合生产单克隆抗体过程中通常要经过两次筛选

2.把甲牛的体细胞的细胞核移入乙牛去核的卵细胞中,再将此细胞植入丙牛的子宫内发育,则出生的小牛()

A.基因型与甲相同,性别一定与乙相同B.基因型与乙相同,性别一定与乙相同

C.基因型与丙相同,性别一定与甲相同D.基因型与甲相同,性别一定与甲相同

3.下面哪一项不是动物细胞培养技术的应用范围()

A.检测物质的毒性B.克隆皮肤细胞

C.制备单克隆抗体D.培育新个体

4.下面哪一项生物技术与细胞全能性是无关的()

A.克隆羊的培育B.干细胞培育出器官C.胚胎分割移植D.无籽西瓜的培育

5.灭活的仙台病毒的抗原性和感染力是()

A.失去抗原性,具有感染力B.具有抗原性,也具有感染力

C.失去抗原性,也失去感染力D.具有抗原性,失去感染力

6.动物细胞培养是动物细胞工程的基础,如右图所示,a、b、c表示现代工程技术,①、②、③表示其结果,请据图回答,下面说法正确的是

A.a是核移植技术,①反应了动物细胞也具有全能性

B.b是体外受精技术,②的设计产生有一定的伦理争议

C.c是胚胎分割技术,③中个体的基因型和表现型一定相同

D.①②③中的受体均需注射促性腺激素,以达到超数排卵和同期发情的目的

7.“生物导弹”是指()

A.效应T细胞B.杂交瘤细胞C.带有特定药物的单抗D.单克隆抗体

8.(08上海高考)制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括A

细胞培养

细胞融合

胚胎移植

细胞核移植

A.12B.13C.23D.34

9.下面对动物细胞融合技术及意义的叙述,不合理的是(  )

A.将来有可能通过此方法来生产白细胞介素

B.通过克服远源杂交不亲和现象来获得新物种

C.有助于对细胞这一生命单位的更为科学的认识

D.融合本身与生物膜的流动性直接相关

10.下列有关细胞工程的叙述中,正确的是(  )

A.植物体细胞杂交实际上是不同植物体细胞的细胞核的融合过程

B.胡萝卜的愈伤组织继续培养,重新分化成根或芽的过程是脱分化的结果

C.在动物细胞的原代培养过程中,要定期使用胰蛋白酶处理

D.动物细胞融合的原理与植物细胞融合的原理是不同的

11.(2006全国理综)下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是()

A.培养中的人效应T细胞能产生单克隆抗体

B.培养中的人B细胞能够无限地增殖

C.人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株

D.用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞

12.利用下列细胞工程技术培养出的新个体中,只具有一个亲本遗传性状的是

①细胞和组织培养②细胞融合③动物胚胎移植④克隆羊技术(多利)

A.①②B.②③

C.①D.①④

13.下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是

A.培养基成分不同

B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行

C.动物细胞可以传代培养,而植物细胞不能

D.动物细胞能够大量培养,而植物细胞只能培养成植株

14.下列哪一项属于克隆()

  A.将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中

  B.将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内

  C.将鼠骨髓细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞

  D.将某种瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系

15.科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合,得到杂交细胞,经培养可产生大量的单克隆抗体,与骨髓瘤细胞融合的是()

A.经过免疫的B淋巴细胞B.不经过免疫的T淋巴细胞

C.经过免疫的T淋巴细胞D.不经过免疫的B淋巴细胞

16.动物细胞融合的目的中最重要的是

A.克服远源杂交不亲和B.制备单克隆抗体

C.培育新物种D.生产杂种细胞

17.动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中,正确的是

A.诱导融合的方法完全相同B.所用的技术手段完全相同

C.所采用的原理完全相同D.都能形成杂种细胞

18.(2005广东)关于单克隆抗体,下列叙述不正确的是()

A.可以制成诊断盒,用于疾病的诊断

B.可用与药物结合,用于病变细胞的定向治疗

C.可以利用基因工程技术生产

D.可以在生物体内生产,不能体外生产

19.关于动物细胞培养的错误叙述是

A.用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织

B.将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞

C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离,制成悬浮液

D.动物细胞培养只能传50代左右,所培育的细胞会衰老死亡

20.用动物细胞工程技术获取单克隆抗体,下列实验步骤中错误的是

A.将抗原注入小鼠体内,获得能产生抗体的B淋巴细胞

B.用纤维素酶处理B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞

C.用聚乙二醇作诱导剂,促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合

D.筛选杂交瘤细胞,并从中选出能产生所需抗体的细胞群,培养后提取单克隆抗体

二、多项选择题:

(本大题包括5小题,每小题有不止一个选项符合题意,全选对者得3分,其他情况不给分。

15分)

21.(2007江苏)动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。

右图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。

从该图提供的信息可以获得的正确结论有()

A.正常细胞与癌细胞的增殖速率相同

B.有无血清对正常细胞培养的影响不同

C.培养基中补充血清有助于正常细胞的培养

D.培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大

22.某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。

下列说法

正确的是

A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时,也可用胃蛋白酶处理

B.细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是刺激细胞呼吸

C.为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素

D.在相同适宜条件下培养等量的甲、乙细胞,一段时间后,甲细胞数量比乙多

23.某同学在学习“细胞工程”时,列表比较了动、植物细胞工程的有关内容。

正确的是()

选项

项目

植物细胞工程

动物细胞工程

A

主要技术手段

植物组织培养、植物细胞培养、植物体细胞杂交等

动物细胞培养和融合、细胞核移植、单克隆抗体的制备等

B

特殊处理方法

机械法去除细胞壁

胰蛋白酶处理、制细胞悬浮液

C

细胞融合方法

物理方法、化学方法

物理方法、化学方法、生物方法

D

应用

人工种子、无病毒植株等

单克隆抗体等

24.在现代生物工程技术中,下列研究方案不能实现其目的是

选项

方案

目的

A

诱导人胰岛B细胞和奶牛卵细胞融合

培育转基因克隆奶牛

B

将外源基因导入受体植物叶绿体中

防止外源基因扩散

C

通过体外培养或体内培养骨髓瘤细胞

制备单克隆抗体

D

用胃蛋白酶处理剪碎的动物组织块

制备动物细胞悬浮液

25.(2006佛山一模)运用细胞工程技术获得单克隆抗体时,必要的操作是

A.对小动物注射特定抗原B..融合并筛选杂交瘤细胞

C.原代培养效应B细胞D.将胰蛋白酶注入小动物腹腔

二、非选择题(共45分)

26.(09江苏高考)(8分)动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。

下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。

请回答下列问题。

(1)肝脏切成小薄片,这有利于肝脏细胞▲。

(2)气室中充入5%C02:

气体的主要作用是▲。

(3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长,但要注意选择抗生素的▲,以保证抗生素对肝脏无害。

(4)有机物X有毒性,可诱发染色体断裂。

利用上图所示装置和提供的下列材料用具,探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。

材料用具:

肝脏小块,外周血淋巴细胞,淋巴细胞培养液,植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂);显微镜,载玻片,盖玻片,玻璃皿,滴管;吉姆萨染液(使染色体着色),有机物X溶液等。

实验过程:

①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞,取4等份,备用。

⑦利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置,按下表步骤操作(“√”表示已完成的步骤)。

步骤一:

加人肝脏培养液

步骤二:

加入有机物X溶液

√,

步骤三:

放置肝脏小块

上表中还需进行的操作是▲。

③培养一段时间后,取4组装置中的等量培养液,分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。

④一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。

在显微镜下观察▲,并对比分析。

若丙组淋巴细胞出现异常,而甲组的淋巴细胞正常,则说明▲。

27.右图表示单克隆抗体制备过程示意图。

据图回答:

(1)

通过①过程得到B淋巴细胞,从小白鼠体内分离之前,应对小白鼠进行的处理是,该处理的实质是在小白鼠体内发生过程。

(2)骨髓瘤细胞与进行原代培养的细胞相比较,物质发生的主要变化是,从而违背了“程序性细胞死亡”规则,打破了细胞产生与细胞死亡的动态平衡。

(3)杂交瘤细胞在增殖时进行有丝分裂,其分裂中期核内DNA分子数:

染色体数=。

(4)试设想运用生物工程其它领域的技术制备单克隆抗体的一条途径。

28.某医院病理室为确诊一患者的肿瘤是良性还是恶性,切取了一小块肿瘤组织进行培养。

请完成下列问题。

(1)培养之前,肿瘤组织必须先用_________等处理成单个细胞。

(2)若开始培养时取一滴培养液观察100个肿瘤细胞,经24h培养后,取一滴稀释100倍后再取一滴(设三次的“一滴”等量观察)发现有64个肿瘤细胞。

此肿瘤细胞的细胞周期约为_________小时。

(3)与正常细胞相比,在显微镜下可见明显增多的细胞器是(2项)___________________。

(4)某科研单位研制出一种新型药物X,据说对此类肿瘤有较好的疗效。

请你设计一个方案加以验证。

(5)若上述药物X真有疗效,我们可将其与_________连接起来制成“生物导弹”,实现“绿色”治癌。

29.(2006江苏)下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。

 

(1)______技术是单克隆抗体技术的基础。

(2)根据培养基的用途分类,图中HAT培养基属于______培养基。

(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比,最大的优越性是____________。

(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外,还可以采用_____。

(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的__________特点,又具备淋巴细胞的________特点。

(6)淋巴细胞是由动物体___________中的_________细胞分化,发育而来。

(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖,氨基酸的主要方式是__________。

30.已知细胞合成DNA有D和S两条途径,其中D途径能被氨基嘌呤阻断,人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径,但一般不分裂增殖。

鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径,但能不断分裂增殖,将这两种细胞在试管中混合,加聚乙二醇促融,获得杂种细胞。

请回答:

(1)试管中除融合的杂种细胞外,还有_______________________种融合细胞。

(2)设计一方法(不考虑机械方法),从培养液中分离出杂种细胞,并说明原理:

方法:

____________________________________________;

原理:

____________________________________________。

(3)将分离出的杂种细胞在不同条件下继续培养,获得A、B、C三细胞株,各株内含有的人染色体如下表(“+”有,“-”无)测定不同人体所具有的五种酶活性。

结果是:

①B株有a酶活性;②A、B、C株均有b酶活性;③A、B株有c酶活性;④C株有d酶活性;⑤A、B、C株均无e酶活性。

若人基因的作用不受鼠基因影响,则支配a、b、c、d和e酶合成的基因依次位于人的第_______________、___________________、_______________、__________________和_____________________号染色体上。

细胞株

人染色体编号

1

2

3

4

5

6

7

8

A株

B株

C株

31.阅读下列材料回答问题

材料1美国科学家2001年11月25日宣布,他们首次成功克隆了人类胚胎。

但是这些科学家同时声称,他们这样做的目的不是为了克隆人,而是为了制造胚胎干细胞治疗多种疾病。

克隆就是将一个体细胞的DNA移入一个已经去掉细胞核的卵细胞中,然后用电刺激或者化学方法刺激这个改造后的卵细胞;使它开始分裂并成为一个胚胎,这个胚胎的基因与体细胞提供者的基因绝大部分是相同的。

材料22001年11月3日18时05分,我国首例“胎儿上皮细胞”克隆牛“康康”在山东莱阳农学院诞生。

现场的公证人员公证,这是我国唯一存活的体细胞克隆牛。

上皮细胞是高度分化的体细胞,分化程度越高克隆越难,把它作为供核细胞尚属首例。

(1)“改造后的卵细胞”的分裂是分裂。

(2)“胚胎的基因与体细胞提供者的基因绝大部分是相同的”。

那么“不相同的基因”控制的性状遗传方式属遗传。

(3)写出以下过程或结构的名称:

A、B、C、D。

(4)请列举出与材料2有关的生物技术(至少两种):

(5)如果动物的克隆技术发展成熟并运用于人类自身,将对人类产生什么影响?

32.1952~1953年,美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工培养,发现单个细胞能像受精卵发育成胚一样的途径,发育成完整植株。

1997年英国维尔穆特等人从白面母绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培养,然后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞,并将重组细胞培养成胚胎,将胚胎植入另一母羊的子宫内后获得了克隆羊多利。

阅读这段材料后,回答下列问题:

(1)文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为____________。

(2)斯提瓦的实验

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