高考一轮课程生物 全国通用版 生态系统的结构和能量流动教案.docx
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高考一轮课程生物全国通用版生态系统的结构和能量流动教案
2019年高考一轮复习生态系统的结构和能量流动
教材版本
全国通用
课时说明
2课时
知识点
生态系统的结构及能量流动规律应用
复习目标
1.了解生态系统的概念，掌握生态系统的结构及组成成分。
2.了解食物链和食物网的概念和作用。
3.理解能量流动是生态系统的功能之一。
4.了解生态系统能量流动的概念，掌握生态系统能量流动的过程和特点。
5.体会能量流动的实践意义。
复习重点
1.生态系统的结构
2．生态系统中能量流动的基本规律及应用
复习难点
生态系统中能量流动的基本规律及应用
1、自我诊断知己知彼
1．下列关于一个自然生态系统的叙述，错误的是（ ）
A．生态系统中的生物成分构成了生物群落
B．在食物链中营养级越高的生物，其体型一定越大
C．同一种生物在不同食物链中，可占据不同的营养级
D．生态系统中生产者固定的能量必然大于消费者同化的能量
2．在某一生态系统的下列组分中，能将太阳能转化为化学能的是（ ）
A．田螺B．小球藻C．大肠杆菌D．草鱼
3.动物为保证食物等生存资源而占据的空间叫领域。
如图表示各种鸟类的领域面积与体重、食性的关系，据图分析正确的是（ ）
A.图示中三种鸟类组成一条食物链
B.体重决定领域的大小
C.植食性鸟类能量同化效率高于主要食虫的鸟类
D.体重相等的鸟类领域面积越大，可能其营养级越高
4.下表是某生态系统食物网中，甲、乙、丙、丁四种生物有机物同化量的比例关系。
下列关于该食物网推断最不可能的是（ ）
生物种类
甲
乙
丙
丁
同化有机物所占比例/%
86
12
1.1
0.9
A．以上四个种群至少构成两条食物链
B．甲、乙两种群不可能处于同一营养级
C．第一营养级同化的能量不可能全部被第二营养级利用
D．乙、丙以甲为食物，丁以乙、丙为食物
5.某地区年降雨量丰富，一弃耕农田的食物链之一是“甲→乙→丙”，生态学家对该生态系统的发展以及该食物链的能量流动进行了研究，结果如下表，单位为×107J/（hm2•a），回答下列问题：
甲
乙
丙
固定的能量
摄入量
同化量
呼吸量
摄入量
同化量
呼吸量
24500
105
75
71.5
8.44
6
4.38
（1）从生态系统的成分看，食物链中甲是________；流经该生态系统的能量是_____×107J/（hm2•a）。
（2）在食物链“甲→乙→丙”中，能量从乙到丙的传递效率是____________，从乙流向分解者的能量包括乙的遗体、分泌物中的能量和____________粪便中的能量。
（3）有人发现表中乙或丙的同化量与呼吸量之和不等于摄入量。
请你分析该现象出现的原因：
________________________。
（4）调查发现在该弃耕农田演替过程中丰富度逐渐____________，抵抗外界干扰的能力____________。
【答案】1.B2.B3.D4.D
5.
（1）生产者 24500
（2）8% 丙
（3）摄入量等于同化量加上粪便中能量，而呼吸量是同化量中的一部分
（4）增加 增强
2、温故知新夯实基础
知识点1生态系统的结构
1．生态系统的组成成分结构
（1）概念：
由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
地球上最大的生态系统是生物圈。
（2）组成成分
成分
范畴
作用
非生物的物质和能量
阳光、热能、水、空气、无机盐等
生物群落中物质和能量的根本来源
生产者
自养生物，主要是绿色植物
把无机物制造成有机物，把光能转化为有机物中的化学能，从而可以被生物所利用
消费者
主要指动物
加快生态系统的物质循环；对植物的传粉、种子传播等具有重要作用
分解者
主要是营腐生生活的细菌和真菌
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，返回到无机环境中，供生产者重新利用
（3）相互关系
2．生态系统的营养结构
（1）模型图示：
（2）相关说明：
①由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1，如兔是初级消费者，第二营养级。
②某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。
③同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级，如狼分别是第三、第四营养级。
④在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如狼和狐既是捕食关系，又是竞争关系。
知识点2生态系统的能量流动
1．能量流动的过程
（1）概念理解
①输入—源头：
太阳能；流经生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能总量。
②传递—途径：
食物链和食物网；形式：
有机物中的化学能。
③转化—太阳能→有机物中的化学能→热能。
④散失—形式：
最终以热能形式；散失过程：
自身呼吸作用。
（2）流动过程
①能量流动的渠道是食物链和食物网。
②能量散失的途径是呼吸作用（代谢过程）。
③流动过程中能量的转化是太阳能→有机物中的化学能→热能。
（3）每一营养级的能量来源与去路分析
消费者摄入能量（a）＝消费者同化能量（b）＋粪便中能量（c），即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。
消费者同化能量（b）＝呼吸消耗（d）＋用于生长、发育和繁殖（e）。
生长、发育和繁殖（e）＝分解者利用（f）＋下一营养级同化（i）＋未被利用（j）。
所以：
①未被利用的能量：
包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量。
②一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。
③动物同化的能量与摄入量之间的关系：
动物同化的能量＝摄入量－粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有一部分被同化。
（4）流入一个营养级的能量：
是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。
2．能量流动的特点及意义
（1）能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值。
相邻营养级之间的传递效率一般为10%20%，若将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高可绘成能量金字塔。
（2）能量流动的特点：
单向流动、逐级递减。
（3）研究意义
①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
②帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
【提醒】①生产者固定的能量是光能或化学能。
②生物数量金字塔有时会出现倒置的现象。
③能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变
④动物同化的能量＝摄入量－粪便有机物中的能量
三、典例剖析思维拓展
考点一生态系统的结构
例1下图是某草原生态系统中部分食物网简图，据图判断下列说法不正确的是（ ）
A.蛇在此食物网中处于两个不同营养级
B.图中所示的食物网中共有4条食物链
C.图中的所有生物构成此生态系统中的生物群落
D.在该食物网中，如果蜘蛛种群的数量下降10%，则蛇的数量不会发生明显变化
【答案】C
【解析】蛇在不同的食物链中所处的营养级不同，处于第四和五营养级，A正确。
根据食物网简图，可计算出该食物网共有4条食物链，即大麦→蝗虫→青蛙→蛇，大麦→蝗虫→蜘蛛→青蛙→蛇，狗尾草→蝗虫→青蛙→蛇；狗尾草→蝗虫→蜘蛛→青蛙→蛇，B正确；生物群落包括此区域内的所有生物，图中只包含群落中的生产者和消费者，不能构成此生态系统中的生物群落，C错误。
如果蜘蛛的种群数量下降10％，青蛙还可以从蝗虫中得到营养，则蛇的数量不会发生明显变化，D正确。
【易错点】对食物链和食物网中的数量变化分析不清
【方法点拨】食物链和食物网中的数量变化分析
（1）若处于食物链中第一营养级的生物（生产者）数量减少，整个食物链中的其他生物都会减少，简单记为：
“一级生物若减少，其他生物跟着跑”。
（2）“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，但从长时间来看，会先增加后趋于稳定，简单记为：
“如果天敌患了病，先增后减再稳定”。
（3）若处于中间营养级的生物数量减少，则这种生物数量的变化视具体食物链而定：
“中间生物被捕杀，不同情况要分家”。
考点二生态系统的能量流动
例1如图为生态系统中能量流动图解的部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列说法中不正确的是（ ）
A．生物与生物之间的捕食关系不可逆转，所以能量流动具有单向性
B．⑤中包含了三级消费者粪便中的能量
C．第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为③/②×100%
D．在人工饲养的高密度鱼塘生态系统中，①表示流经该生态系统的总能量
【答案】D
【解析】生物与生物之间的捕食关系不可逆转，所以能量流动具有单向性，A正确；三级消费者粪便中的能量是它的上一个营养级次级消费者流向分解者的能量，故⑤中包含了三级消费者粪便中的能量，B正确；②是初级消费者同化的能量，③是次级消费者同化的能量，所以第二营养级流向第三营养级的能量传递效率为③/②×100%，C正确；在人工饲养的高密度鱼塘生态系统中，能量的主要来源是人工喂食的饲料（有机物），故①＋人工喂食的饲料（有机物）表示流经该生态系统的总能量，D错误。
【易错点】能量流动的特点及来源去路分析不清楚
【方法点拨】能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值。
营养级的能量来源与去路
四、举一反三成果巩固
考点一生态系统的结构
1．我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。
若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。
下列叙述正确的是（）
A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者
C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节
D.鹰的迁入增加了该生态系统能量流动的方向
【答案】C
【解析】根据题干信息分析，螳螂捕蝉，黄雀在后”中隐藏的食物链为：
绿色植物→蝉→螳螂→黄雀，当鹰迁入并栖息于林中后，食物链为：
绿色植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰。
鹰的迁入使黄雀的数量减少，这导致蝉的天敌（螳螂）的数量增加，进而导致蝉的数量减少，A错误；生态系统中能量流动的起点是生产者，且能量流动的特点是单向流动、逐级递减，因此该生态系统中细菌产生的能量不可流向生产者，B错误；营养级越多，能量消耗就越多，因此鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节，C正确；鹰的迁入不改变该生态系统能量流动的方向，能量依然按照食物链由低营养级流向高营养级，D错误。
2.下图为某生态系统食物网示意图，该生态系统中
A.绿藻、水草吸收的光能是流经该生态系统的总能量
B.轮虫和螺蛳为初级消费者，属于第一营养级
C.鲫鱼和螺蛳的种间关系包括竞争和捕食
D.鲫鱼位于最高营养级，其群体所含的能量最多
【答案】C
【解析】绿藻、水草固定的太阳能是流经该生态系统的总能量，A错误；轮虫和螺蛳为初级消费者，属于第二营养级，B错误；鲫鱼以螺蛳为食物，二者是捕食关系；同时鲫鱼和螺蛳都以水草为食物，二者又属于竞争关系，C正确；鲫鱼位于最高营养级，由于能量流动具有单向流动，逐级递减的特点，因此其群体所含的能量最少，D错误。
3.森林凋落物是指森林生态系统内由生物组分产生，然后归还到林地表面的所有有机物质的总称，对维持生态系统功能具有重要作用，其分解受多因素影响，且各因素之间相互交错。
（1）林内乔木和灌木的枯叶、枯枝、落皮及繁殖器官等是森林凋落物的重要组成，其中富含____________等有机物，可以作为分解者的____________来源。
（2）对我国不同林区凋落量的研究中也得出类似结论，即中国森林凋落量与海拔呈极显著负相关。
可见，纬度、海拔等地形因子主要是通过对________________________等生态因子的再分配来影响森林凋落量的。
（3）土壤生物在凋落物分解过程中起着非常重要的作用。
前期分解主要分解者是土壤动物，土壤动物通过咀嚼等方式粉碎凋落物____________（填“促进”或“抑制”）其分解，此外，土壤动物的排出物为微生物的活动增加了蛋白质、生长物质，刺激了微生物的生长，从而使微生物更有利于分解凋落物。
可见，凋落物的分解是土壤动物和微生物________________________作用的结果。
【答案】纤维素物质和能量光照、温度、水分促进协同
【解析】
（1）林内乔木和灌木的枯叶、枯枝、落皮及繁殖器官等富含纤维素等有机物，可以作为分解者的物质和能量的来源。
（2）光照强度、温度、水分的含量随着纬度、海拔高度的不同而不同，进而影响分解者对森林凋落物的分解活动。
可见，纬度、海拔等地形因子主要是通过对光照、温度、水分等生态因子的再分配来影响森林凋落量的。
（3）土壤动物通过咀嚼等方式粉碎凋落物，增大了消化酶与凋落物的接触面积，进而促进凋落物分解。
此外，土壤动物的排出物为微生物的活动增加了蛋白质、生长物质，刺激了微生物的生长，从而使微生物更有利于分解凋落物。
可见，凋落物的分解是土壤动物和微生物协同作用的结果。
考点二生态系统的能量流动
1．下图是某个海岛上部分生物之间的食物关系图，相关叙述正确的是
A.图中显示了5个生物种群组成的4条食物链
B.碳在图中生物之间以有机物的形式循环流动
C.信息传递在图中生物之间可以双向进行
D.图中生物的能量可流向分解者，但分解者的能量不能流向这些生物
【答案】C
【解析】图中的植物多种多样，不同种植物属于不同的种群，其他生物也类似于植物，都有多个种群，因此图中的种群数量远远多于5个，A错误；碳在图中生物之间以有机物的形式顺着食物链单向流动，不能循环流动，B错误；信息传递在图中生物之间可以双向进行，如鼬根据兔留下的气味捕食兔，而兔根据黄鼬留下的气味躲避鼬的捕食，C正确；当图中的生物以分解者为食物时，能量就从分解者流向图中所示的生物，D错误。
2．下列关于生态系统能量流动的叙述，不正确的是
A.生产者固定的能量是光能或化学能
B.自然生态中，生物数量金字塔存在倒置情形，能量金字塔则不存在
C.与传统鱼塘相比，桑基鱼塘可显著提高不同营养级之间的能量传递效率
D.在农田中除草、捉虫可使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
【答案】C
【解析】生产者是自养型生物，包括能通过光合作用固定光能的绿色植物，能利用无机物氧化释放的化学能进行化能合成作用的微生物（如硝化细菌），A正确；自然生态中，生物数量金字塔可存在倒置情形（即生物数量随营养级数的增加而增加），因能量流动逐级递减，所以能量金字塔则不存在倒置情形，B正确；与传统鱼塘相比，桑基鱼塘可显著提高能量的利用率，但不能提高不同营养级之间的能量传递效率，C错误；在农田中除草、捉虫，是人为地调整能量流动的关系，可使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，D正确。
3．在很多淡水湖泊中，藻类是鲤鱼及沼虾的食物来源，其中沼虾也是鲤鱼的食物。
下图表示该湖泊中不同体长鲤鱼的食性比例。
回答下列问题：
（1）从能量流动的角度看，湖泊中以藻类为代表的生态系统成分，在生态系统中的作用是___________________________。
按照图中的食性比例分析，若体长为4.2cm的鲤鱼群体增加100kJ的能量，理论上至少需要藻类提供_____kJ的能量。
（2）生态系统自我调节能力的基础是___________________。
为了治理湖水的富营养化，可先养殖藻类吸收水体中的N、P等元素，再养殖鲤鱼快速去除藻类，若要让藻类的能量更多更快流向鲤鱼，据图分析，投放到湖泊中的鲤鱼对体长的要求应该是___________________，理由是_____________________。
【答案】把太阳能转变成化学能固定在有机物中1000负反馈调节大于4.2cm这样的鲤鱼植食性比例高
【解析】
（1）藻类等植物属于生态系统的生产者，可以通过光合作用把太阳能转变成化学能固定在有机物中；当鲤鱼体长在4.2cm时，植食性与肉食性比例为3：
1，若鲤鱼群体增加100kJ的能量，按照能量传递效率20%计算，至少消耗藻类提供的能量=100×3/4÷20%+100×1/4÷20%÷20%=1000kJ。
（2）负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础；根据以上分析已知，当鲤鱼体长在4.2cm时，植食性与肉食性比例为3：
1，以植物性食物所占比例高，能量利用率也高，因此投放到湖泊中的鲤鱼对体长的要求应该是大于4.2cm。
五、分层训练能力进阶
【基础达标】
1．林德曼对某天然湖泊生态系统能量流动进行定量分析，部分结果如图，由图可知
A.第一营养级为②
B.初级消费者为③
C.该生态系统有4个营养级
D.能量在食物链流动过程中逐级递减
【答案】D
【解析】根据图解分析，第一营养级为①，A错误；初级消费者为第二营养级，是②，B错误；该生态系统有3个营养级，①②和③，C错误；因为每个营养级都要消耗部分能量，故能量在食物链的流动过程中逐级递减，D正确。
2．下列有关生态系统的叙述，正确的是
A.一个完整的生态系统的结构包括生物群落及其无机环境
B.生态系统的能量流动就是指能量的输入和散失过程
C.自我调节能力越强的生态系统，其恢复力稳定性越高
D.太阳能只有通过生产者才能输入生态系统的第一营养级中
【答案】D
【解析】一个完整的生态系统的结构包括生态系统的组成成分、食物链和食物网，A错误；生态系统的能量流动就是指能量的输入、传递、转化和散失的过程，B错误；一般而言，自我调节能力越强的生态系统，其抵抗力稳定性越高，C错误；生态系统的第一营养级一定是生产者，太阳能只有通过生产者的光合作用才能输入到生态系统的第一营养级中，D正确。
3．动物为保证食物等生存资源而占据的空间叫领域。
如图表示各种鸟类的领域面积与体重、食性的关系，据图分析正确的是（ ）
A.图示中三种鸟类组成一条食物链
B.体重决定领域的大小
C.植食性鸟类能量同化效率高于主要食虫的鸟类
D.体重相等的鸟类领域面积越大，可能其营养级越高
【答案】D
【解析】食物链的起点是生产者，并且由于主要食虫的鸟类的食物是虫，所以图示中三种鸟类不能组成一条食物链，A错误；根据植食性鸟类的特点，并不是体重决定领域的大小，B错误；在领域面积相同的时候，植食性鸟类体重大，可能是因为植食性鸟类的营养级低，能量损失少，不是因为植食性鸟类能量同化效率高于主要食虫的鸟类，C错误；体重相等的鸟类领域面积越大，可能其营养级越高，D正确．
4．下图是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流动方向。
下列叙述不正确的是（）
A.在碳循环过程中，同时伴随着能量流动
B.由于某种原因造成图中E生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增多，F减少
C.该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B
D.在A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，在F→B过程中以含碳有机物的形式进行流动
【答案】C
【解析】A、物质是能量的载体，能量是物质的动力，物质循环总是伴随着能量流动同时进行，不可分割，A正确；B、根据以上分析可知食物链为A→D→E→F，若E生物数量大量减少，则短期内生物数量发生的变化是D增加，A减少，F减少，B正确；C、由题意分析已知A是生产者，C是无机环境中的二氧化碳，B是分解者，其余生物是消费者，即D、E、F是消费者，C错误；D、A→C过程指的是生产者到无机环境的过程，碳流动形式主要是以CO2形式进行的；F→B过程指的是消费者到分解者的过程，碳元素是以含碳有机物形式进行的，D正确．
【能力提升】
1．某人工投喂鱼塘中生活着浮游植物、植食性浮游动物、植食性鱼a和植食性鱼b等生物，现为增加收益向该鱼塘中引入一种以浮游动物和浮游植物为食的杂食性鱼c。
下列相关叙述不正确的是
A.该鱼塘中的最高营养级是第三营养级
B.流经该鱼塘生态系统的总能量等于该生态系统中生产者所固定的全部太阳能
C.调查植食性鱼a的种群密度可采用标志重捕法
D.该鱼塘中的杂食性鱼c与植食性鱼b存在竞争关系
【答案】B
【解析】根据题意分析，该生态系统中浮游植物属于第一营养级，植食性浮游动物、植食性鱼a和植食性鱼b等生物属于第二营养级，杂食性鱼c属于第二、第三营养级，A正确；流经该鱼塘生态系统的总能量等于该生态系统中生产者所固定的全部太阳能和饲料中有机物含有的能量，B错误；调查鱼的种群密度可以用标志重捕法，C正确；该鱼塘中的杂食性鱼c与植食性鱼b都以浮游植物为食，两者之间存在竞争关系，D正确。
2．下图表示某湖泊生态系统食物关系的一部分，调查发现该湖泊中部分鱼类数量在逐年下降。
下列有关叙述正确的是
A.营养级相同的生物间竞争最激烈
B.该系统中鲇鱼与乌鳢因食物来源丰富而产量最高
C.输入该生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能
D.严格控制鲇鱼与乌鳢的数量可有效提高该湖泊鱼类的产量
【答案】D
【解析】营养级相同的生物间不一定有竞争关系，如图中的草鱼和青鳉，A错误；生态系统中的能量流动是逐级递减的，因此营养级越高的生物，获得的能量越少，产量越低，B错误；输入该生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能以及碎屑中含有的化学能，C错误；严格控制鲇鱼与乌鳢的数量可有效提高该湖泊鱼类的产量，D正确。
3．北京航空航天大学建立的“月宫一号”是由植物、动物、微生物组成的人工闭合生态系统，已经有三位志愿者在该生态系统中生活了105天，如图为该生态系统的部分示意图。
下列相关叙述中，错误的是
A.该生态系统的主要成分是微生物，所以不会较长时间保持相对稳定
B.相比北京地区的自然生态系统，该生态系统的自我调节能力较弱
C.图中各种生物都通过细胞呼吸的方式散失大量热能
D.该生态系统的恢复力稳定性相对较强
【答案】A
【解析】该生态系统的主要成分是生产者，A错误；相比北京地区的自然生态系统，该生态系统的生物种类较少，因此自我调节能力减弱，B正确；图中各种生物都通过细胞呼吸的方式散失大量热能，C正确；该生态系统的抵抗力稳定性较弱，二恶恢复力稳定性较强，D正确。
4.扎龙国家级自然保护区是世界最大的芦苇湿地，是水禽等鸟类栖息繁衍的天然乐园。
世界上现有鹤类15种，中国有9种，扎龙有6种；全世界丹顶鹤不足2019只，扎龙就有400多只。
请回答问题：
（1）湿地生态系统中的各种组成成分通过____________和____________紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。
（2）丹顶鹤同化的能量不能100%用于生长、发育和繁殖等生命活动，原因是____________。
（3）湿地生态系统在保护生态环境、保持生物多样性以及发展社会经济中，具有不可替代的重要作用，这体现了生物多样性具有______________________价值。
（4）要恢复被破坏的湿地生态系统的稳定性，首先要增加生态系中____________（成分）的种类和数量，逐渐增强生态系统的____________能力。
【答案】能量流动物质循环呼吸作用散失一部分能量直接和间接生产者自我调节
【解析】
（1）湿地生态系统中的各种组成成分通过能量流动和物质循环紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。
（2）丹顶鹤同化的能量，有一部分通过呼吸作用散失，余下的用于丹顶鹤生长、发育和繁殖等生命活动，所以丹顶鹤同化的能量不能100%用于生长、发育和繁殖等生命活动。
（3）湿地生态系统在保护生态环境、保持生物多样性方面具有不可替代的重要作用，这体现了生物多样性具有间接价值；湿地生态系统在发
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