高中生物一轮复习讲义 第9单元 第28讲种群的特征和数量变化.docx
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高中生物一轮复习讲义第9单元第28讲种群的特征和数量变化
第28讲 种群的特征和数量变化
[考纲要求] 1.种群的特征（Ⅰ）。
2.种群的数量变化（Ⅱ）。
3.实验：
探究培养液中酵母菌数量的动态变化。
考点一 种群的特征及种群密度的调查方法
1．种群的特征
（1）种群的概念
种群是在一定的自然区域内，同种生物的全部个体。
（2）种群的数量特征及相互关系
①种群密度是种群最基本的数量特征。
②直接决定种群密度的因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
③年龄组成和性别比例不直接决定种群密度，年龄组成通过影响种群的出生率和死亡率，从而预测种群数量变化趋势，性别比例能够影响种群的出生率间接影响种群密度。
2．种群密度的调查方法
项目
样方法
标志重捕法
调查对象
植物或活动范围小的动物
活动能力强、活动范围大的动物
调查程序
确定调查对象
↓
选取样方
↓
计数
↓
计算种群密度，取平均值
确定调查对象
↓
捕获并标记个体数（数量为M）
↓
重捕、计数
↓
计算种群数量：
N＝M·n/m
3.种群的空间特征及类型
（1）含义：
组成种群中的个体，在其生活空间中的位置状态或布局。
（2）类型（连线）
1．有关种群及其特征的判断
（1）一座山上的所有灰喜鹊是一个灰喜鹊种群（ √ ）
（2）年龄大小、随机分布、种群密度均属于种群的数量特征（ × ）
（3）橡树种子常在母株附近形成集群空间特征，由于薇甘菊入侵导致松树种群死亡率较高属于种群数量特征（ √ ）
（4）种群出生率升高，种群密度一定增大（ × ）
（5）稳定型种群的种群数量在任何情况下都能保持稳定（ × ）
（6）性别比例是通过影响种群的出生率和死亡率间接影响种群密度的（ × ）
（7）田鼠的种群密度是由种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的（ √ ）
2．有关种群密度调查的判断
（1）草地中跳蝻的种群密度一般不采用样方法进行调查（ × ）
（2）对于活动能力强、活动范围大的动物最好采用样方法调查种群密度（ × ）
（3）池塘中变形虫、草履虫这些单细胞动物的种群密度的调查可用抽样检测法（ √ ）
（4）对农作物上的蚜虫、植物叶片上的昆虫卵常采用标志重捕法调查种群密度（ × ）
（5）用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时，要选择植物生长茂盛处取样（ × ）
如图是有关种群特征的概念图，据图分析：
（1）图中①～⑤分别代表种群的什么特征？
提示 ①～⑤分别代表种群密度、出生率、死亡率、年龄组成和性别比例。
其中，年龄组成既影响出生率又影响死亡率，但性别比例只影响出生率。
（2）春运期间，影响北京、广州等大城市人口数量变化的主要因素是什么？
提示 迁入率和迁出率。
（3）利用性引诱剂诱杀害虫会降低害虫的种群密度，原理是怎样的？
提示 性引诱剂诱杀害虫会导致害虫的性别比例失调，降低出生率，从而降低种群密度。
（4）某生物学家对某地的蝗虫种群进行研究后大胆预测：
不久后蝗灾会更加严重，他得出此结论的依据最可能是什么？
提示 蝗虫的年龄组成为增长型。
1．种群年龄组成的类型及判断技巧
（1）统计图
（2）曲线图和柱形图
项目
增长型
稳定型
衰退型
曲线图
柱形图
（3）各图示共性及判断技巧
无论何种图示，均应注意各年龄段个体的比例。
增长型中的幼年个体多、老年个体少；稳定型中的各年龄段个体比例适中；衰退型中的幼年个体少、老年个体多。
2．两种种群密度调查方法的分析
（1）“两看法”选择种群密度的调查方法
（2）样方法调查种群密度应注意的问题
①调查对象要选熟悉的又容易计数的植物。
如一般不选丛生或蔓生的单子叶草本植物，而选择个体数目容易辨别的双子叶草本植物。
②样方法并非只适用于植物。
对于活动能力弱、活动范围小的动物如昆虫卵、蚜虫、跳蝻等也可用样方法调查。
③植物的大小不同，样方面积也应不同。
如乔木的样方面积为100m2，灌木为16m2，草本植物为1m2。
④选取样方时，要注意随机取样。
对于方形地块常用五点取样法（如图1所示），狭长地块常用等距取样法（如图2所示）。
⑤样方法中的计数要准确：
同种生物个体无论大小都要计数，若有正好在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
（3）标志重捕法调查种群密度应注意的问题
①标志重捕法中标记物要合适，不能过于醒目；不能影响被标记对象的正常生理活动；标记物不易脱落，能维持一定时间。
②标志重捕法中两次捕捉期间种群数量要稳定：
被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡的现象。
命题点一 种群的特征及其相互关系的分析
1．（2019·福州质检）随着“二胎”政策的放开，有专家预测，我国人口数量在以后几年将出现明显增长。
下列有关（人口）种群特征的叙述，正确的是（ ）
A．该政策的实施有利于改变性别比例
B．自然增长率主要由出生率决定
C．一个城市的人口数量可以反映其人口密度
D．年龄组成稳定的人群保持零增长
答案 C
解析 该政策的实施有利于调整年龄结构，A项错误；自然增长率除了取决于出生率，还取决于死亡率，B项错误；对一个城市而言，面积是一定的，人口数量的多少可以反映出人口密度的大小，C项正确；年龄组成稳定型的人群，还受迁入、迁出人口的影响，所以，无法知晓人群是否为零增长，D项错误。
2．下列为种群数量特征的两个概念图，有关分析错误的是（ ）
A．图1中预测种群数量未来变化趋势的主要依据是b
B．图1中的c为种群最基本的数量特征
C．图2中丁与图1中的a表示的含义相同
D．图2中丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度
答案 C
解析 图1中a只影响出生率，而b既影响出生率也影响死亡率，从而判断出a为性别比例，b为年龄组成，进而可知c为种群密度。
图2为图1的变式，图2中甲使种群密度增加，应为出生率和迁入率；乙使种群密度减小，应为死亡率和迁出率；丙只影响出生率，应为性别比例；丁为年龄组成。
图1中b为年龄组成，是预测种群数量未来变化趋势的主要依据，A项正确；图1中c为种群密度，是种群最基本的数量特征，B项正确；图2中丁为年龄组成，而图1中a为性别比例，C项错误；图2中丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度，D项正确。
命题点二 种群密度调查方法的选择及分析
3．假如要调查一块农田中某种鼠和蚯蚓的种群密度，通常采用的调查方法分别是（ ）
A．标志重捕法、样方法B．标志重捕法、标志重捕法
C．样方法、样方法D．样方法、标志重捕法
答案 A
解析 鼠的活动能力强、活动范围广，可用标志重捕法调查；蚯蚓的活动能力较弱，可用样方法调查。
4．某研究机构对某区域的一种田鼠进行了调查，所调查样方的总面积为2hm2（1hm2＝10000m2），统计所捕获的田鼠数量、性别等，进行标记后放归，3日后进行重捕与调查。
所得到的调查数据如下表：
项目
捕获数（只）
标记数（只）
雌性个体数（只）
雄性个体数（只）
初捕
50
50
28
22
重捕
50
10
32
18
以下是某同学对数据的分析结果，你认为正确的是（ ）
A．此调查方法可以用来调查土壤中小动物的物种丰富度
B．若田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，则统计的种群密度比实际低
C．综合两次捕获情况，该田鼠种群的性别比例（♀/♂）约为7∶2
D．该地区田鼠的平均种群密度约为125只/hm2
答案 D
解析 因土壤中小动物具有较强的活动能力，且身体微小，不适合用标志重捕法调查其物种丰富度，A项错误；标志重捕法理论计算公式：
N（种群个体数）＝M（标记个体数）×
，若田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，即m值减小，N值会增大，B项错误；通过两次捕获情况，不能确定该田鼠种群的性别比例（捕获次数过少，偶然性较大），C项错误；该地区田鼠的平均种群密度约为50×50÷10÷2＝125（只/hm2），D项正确。
科学探究
利用标志重捕法估算种群密度的误差分析
设种群数量为N只，第一次捕获M只并标记，第二次捕获了n只，其中有m只被标记，根据公式
＝
，得N＝
。
由上式分析可知：
（1）若由于某种原因（如标记物易脱落、被标记个体被捕获概率降低、被标记个体易于被捕食、被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次捕获且在被标记个体稀少处捕获等）造成m偏小，则N偏大。
（2）若由于某种原因（如被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次捕获且在被标记个体密集处捕获等）造成m偏大，则N偏小。
（3）若在调查期间，调查区域有较多个体出生和死亡或迁入和迁出，也会造成估算中出现较大误差。
考点二 种群数量的变化及应用
1．种群数量变化的研究方法
（1）研究方法：
建构数学模型。
（2）一般步骤：
观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达→通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。
2．种群数量的“J”型增长
（1）形成原因：
食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。
（2）数学模型
Nt＝N0λt
（3）曲线特点：
种群的数量以一定的倍数连续增长。
3．种群数量的“S”型增长
（1）形成原因：
资源、空间有限。
（2）曲线特点
4．种群数量的波动和下降
大多数种群数量总是在波动中；在不利的条件下，种群数量还会急剧下降，甚至消亡。
5．影响种群数量变化的因素
（1）自然因素：
气候、食物、天敌、传染病等。
（2）人为因素：
人类活动。
（1）在理想条件下，影响种群数量增长的主要因素是环境容纳量（ × ）
（2）在相对稳定的生态系统中，种群数量在K值上下波动，主要是由气候、食物、天敌等因素调节的（ √ ）
（3）不同种生物种群的K值各不相同，但同种生物种群的K值固定不变（ × ）
（4）种群数量变化不仅受外部因素的影响，也受自身内部因素的影响（ √ ）
（5）研究种群数量的变化有利于对有害动物的防治以及对野生生物资源的保护和利用（ √ ）
（6）种群数量的变化就是种群数量的增长和波动（ × ）
（7）为有效防治蝗灾，应在种群数量为K/2时及时控制种群密度（ × ）
（8）在“S”型增长曲线中，当种群数量超过K/2后，种群增长速率减慢，其对应的年龄组成为衰退型（ × ）
下图表示的是种群数量增长曲线，据图分析：
（1）图中b曲线的形成过程中何时出现了环境阻力？
提示 b曲线的形成过程中始终存在环境阻力。
（2）曲线a、b哪类更符合自然界的种群数量变化的实际情况？
提示 b类曲线更符合自然界的种群数量变化的实际情况。
（3）图中阴影部分表示的含义是什么？
提示 在生存斗争中被淘汰的个体数量。
1．两种曲线的增长率和增长速率
增长类型
“J”型
“S”型
增长率
增长速率
2.“J”型增长中λ和增长率的关系
种群“J”型增长的数学方程式模型：
Nt＝N0λt，λ为某时段结束时种群数量为前一年种群数量的倍数，而非增长率，增长率＝（λ－1）×100%。
如图：
（1）λ＞1时，种群数量增大，如图中AB段（不包括B点）。
（2）λ＝1时，种群数量保持稳定，如图中B、D点。
（3）λ＜1时，种群数量减小，如图中BD段（不包括B、D点）。
3．“S”型曲线中K值与K/2值的分析与应用
（1）K值不是一成不变的：
K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值可能会下降；当环境条件状况改善时，K值可能会上升。
（2）在环境条件稳定，K值一定的情况下，种群数量也不是一成不变的：
会在K值附近上下波动。
当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。
（3）K值并不是种群数量的最大值：
K值是环境容纳量，即在保证环境条件不被破坏前提下，一定空间中所能维持的种群最大数量；种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境条件已遭到破坏。
（4）K值与K/2值的应用
命题点一 “J”型增长和“S”型增长的比较与分析
1．（2018·全国Ⅰ，5）种群密度是种群的数量特征之一。
下列叙述错误的是（ ）
A．种群的“S”型增长是受资源因素限制而呈现的结果
B．某林场中繁殖力极强的老鼠种群数量的增长会受密度制约
C．鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时，单位水体该鱼的产量有可能相同
D．培养瓶中细菌种群数量达到K值前，密度对其增长的制约逐渐减弱
答案 D
解析 当空间、资源有限时，种群呈“S”型增长，A项正确；林场空间、资源有限，老鼠种群的增长会由于密度增加而逐渐减慢，B项正确；鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时，由于鱼的大小不同等，单位水体中产量有可能相同，C项正确；培养瓶中细菌种群数量达到K值前，由于环境阻力逐渐增大，密度对其增长的制约逐渐增强，D项错误。
2．（2018·孝义高三一模）图1表示某种群数量变化的相关曲线图，图2是在理想环境和自然条件下的种群数量增长曲线。
下列有关叙述错误的是（ ）
A．图2中曲线X可表示图1中前5年种群数量的增长情况
B．图1中第10年种群数量对应图2中曲线Y上的C点
C．图2中B点时种群增长速率最大
D．图1中第15年种群数量最少
答案 D
解析 据图1可以看出，该种群在前5年种群的λ值不变，说明种群的数量每年以一定的倍数增长，所以该种群在前5年种群数量的变化类型是“J”型增长，即图2中曲线X表示的种群数量增长曲线，A正确；图1中第10年种群的λ值等于1，表示当年种群数量与前一年种群数量相等，而图2中曲线Y表示种群数量的“S”型增长曲线，C点已达到K值，种群数量不再发生变化，即当年种群数量与前一年种群数量也相等，B正确；图2中B点时位于种群“S”型增长曲线的K/2处，此时种群增长速率最大，C正确；图1中，第10年到第20年之间λ＜1，则种群数量越来越少，故该种群数量最少的年份是第20年，D错误。
3．下图中关于“S”型曲线的叙述，错误的是（ ）
A．t0～t1之间种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，出生率大于死亡率，种群数量增长较快
B．t1～t2之间，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降
C．t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0
D．在t1时控制有害生物最有效
答案 D
解析 t0～t1之间种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，出生率大于死亡率，且二者的差值逐渐加大，种群增长速率不断增加，因此种群数量增长较快，A项正确；t1～t2之间，由于资源和空间有限，随着种群密度增大，种内斗争不断加剧，天敌数量也在增加，虽然出生率大于死亡率，但二者的差值逐渐减小，所以种群增长速率下降，B项正确；t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0，C项正确；在t1时种群数量为K/2，种群增长速率最大，因此若在t1时进行有害生物防治，不能将有害生物控制在较低水平，D项错误。
科学思维
不同曲线模型中的“K值”与“K/2值”
图中A、B、C、D时间所对应的种群数量为K值，A′、C′、D′时间所对应的种群数量为K/2值。
命题点二 种群数量变化的影响因素及其应用分析
4．（2018·漳州高三考前模拟）如图表示处于平衡状态的某生物种群因某些外界环境变化导致种群中生物个体数量改变时的四种情形，下列有关产生这些变化的原因分析中，不正确的是（ ）
A．若图①所示为海洋生态系统中某鱼类的种群，则a点后的变化可能是大量放养该种鱼
B．若图②所示为某发酵罐中酵母菌的数量，则b点后变化的原因可能是增加了营养供应
C．图③中c点后种群个体的数量变化反映出该种群的出生率大于死亡率
D．图④曲线可用于指导海洋渔业生产中的捕捞活动
答案 C
解析 若图①所示为海洋生态系统中某鱼类的种群，则a点后种群数量突然增加，超过了其环境容纳量，可能是大量放养该种鱼造成的，A项正确；若图②所示为某发酵罐中酵母菌的数量，在一定的空间和营养物质的前提下，种群的环境容纳量是一定的，b点后种群数量增加可能是增加了营养供应，B项正确；图③中c点后种群个体的数量急剧减少，反映出种群的出生率小于死亡率，C项错误；图④曲线表明种群数量在K/2左右时，种群的增长速率最快，这一结论可用于指导海洋渔业生产中的捕捞活动，D项正确。
5．某生物兴趣小组对某动物繁育中心的某种濒危动物的种群增长速率进行了调查，如表为调查结果。
下列相关叙述正确的是（ ）
年份
第一年
第二年
第三年
第四年
第五年
第六年
第七年
增长速率
0.50
1.33
2.69
3.78
2.88
1.36
0.09
A.第四年的该种群数量大约是该环境容纳量的一半
B．第一年至第七年，该种群的年龄组成从增长型向衰退型转变
C．该种群数量呈“S”型增长，种群增长速率不受种群密度制约
D．对该濒危动物最好的保护方式为就地保护
答案 A
解析 从表中数据可知，该种群的增长速率在调查的七年内，先增大后减小，符合“S”型增长模型，第四年该种群的增长速率最大，对应的种群数量应为K/2，A正确；种群数量呈“S”型增长的种群，其年龄组成从增长型逐渐向稳定型转变，B错误；种群数量呈“S”型增长的种群，其种群密度制约种群的增长速率，C错误；对动物繁育中心的该濒危动物最好的保护方式为易地保护，D错误。
考点三 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1．实验原理
（1）用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
（2）在理想的环境条件下，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线增长；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线增长。
（3）计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
2．实验流程
1．实验注意事项及分析
（1）显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则计数。
（2）从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
（3）本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成自身对照；需要做重复实验，目的是尽量减小误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。
（4）如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数。
稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数，以每个小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。
（5）每天计数酵母菌数量的时间要固定。
结果记录最好用记录表，如下：
时间/d
1
2
3
4
5
6
……
数量/个
2.血细胞计数板及相关计算
（1）血细胞计数板（如下图所示）
血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个方格网。
每个方格网划分为9个大方格（如上图A所示），每个大方格的面积为1mm2，加盖玻片后的深度为0.1mm。
因此，每个大方格的容积为0.1mm3。
另外，中央大方格（计数室）以双线等分为25个中方格（如上图B所示）。
每个中方格又等分为16个小方格，供细胞计数用。
（2）计算公式
①在计数时，先统计（图B所示）5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1mL菌液中的总菌数。
②设5个中方格中总菌数为a，菌液稀释倍数为b，则0.1mm3菌液中的总菌数为（a/5）×25×b。
已知1mL＝1cm3＝1000mm3，1mL菌液的总菌数＝（a/5）×25×10000×b＝50000a·b。
问题探究
如图为探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验相关曲线，据图回答下列问题：
（1）相当一段时间内，酵母菌的增长符合哪种模型？
提示 符合“S”型曲线增长。
（2）de段曲线下降的原因可能有哪些？
提示 营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等。
（3）试着在下面坐标系中画出该酵母菌的增长速率的曲线。
提示
命题点一 实验过程和结果分析
1．下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作，正确的是（ ）
①培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧 ②将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养 ③将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液 ④在血细胞计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片，并用滤纸吸去边缘多余培养液⑤待酵母菌全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台中央，在显微镜下观察、计数
⑥计数时，压在小方格界线上的酵母菌应计数相邻两边及其顶角上的 ⑦早期培养不需取样，培养后期每天取样一次
A．①②③④⑥B．②③④⑥⑦
C．①②③⑥D．②③⑤⑥
答案 D
解析 ①培养酵母菌时，不需要去除培养液中的溶解氧；④中不是先在血细胞计数板中央滴培养液，再盖上盖玻片，应该是盖上盖玻片之后再滴培养液；⑦早期培养也要取样观察。
2．（2018·西安一中期末）某小组在探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化时，同样实验条件下分别在4个锥形瓶中进行如下图所示的培养，均获得了“S”型增长曲线。
下列叙述错误的是（ ）
A．达到K值的时间不同
B．可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数
C．Ⅳ内的种群数量先于Ⅱ内的开始下降
D．4个锥形瓶中酵母菌种群的K值均相同
答案 D
解析 由于4个锥形瓶中的培养液体积和起始酵母菌数目不同，因此它们达到K值的时间不同，A正确；可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数，B正确；Ⅳ和Ⅱ的培养液的体积是相同的，因此K值相同，但是第Ⅳ组的起始酵母菌数高，先达到K值，因此Ⅳ号锥形瓶内的种群数量先于Ⅱ号锥形瓶下降，C正确；由于4个锥形瓶中培养液的体积不同，因此它们的K值不都相同，D错误。
命题点二 实验的拓展与应用
3．（2018·海南，25）将相等数量的硝化细菌和大肠杆菌分别接种到含铵盐的无机盐培养液中，在适宜温度下振荡培养。
若用虚线表示大肠杆菌的生长趋势，实线表示硝化细菌的生长趋势，则下图中能正确表示两种菌体生长趋势的是（ ）
答案 C
解析 大肠杆菌为异养型生物，在含铵盐的无机盐培养液中无法生存，硝化细菌为自养型生物，可利用培养液中的铵盐合成有机物，呈“S”型增长，C正确。
4．用牛奶瓶培养黑腹果蝇，观察成虫数量的变化，结果如下表：
时间/天
1
5
9
13
17
21
25
29
33
37
成虫数/只
6
10
28
71
131
207
270
302
327
341
根据表中数据分析，下列结果正确的是（ ）
A．第13～25天，成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快
B．第17～29天，成虫增长率上升，死亡率下降
C．第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关
D．第1～37天，成虫数量呈“J”型增长
答案 C
解析 分析表格中的数据可知，第13～25天，由于环境条件适宜，成虫数量增长快的主要原因是个体繁殖加快，A错误；第17～29天，成虫的数量虽然增加，但其增长率下降，说明死亡率应该是升高的，B错误；第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关，C正确；第1～37天，成虫数量呈“S”型增长，D错误。
矫正易错 强记长句
1．关于种群特征的3点说明
（1）种群数量≠种群密度：
种
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