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第3讲生命的结构基础二

第3讲生命的结构基础

(二)

考试要求

1.细胞质基质。

正确地理解细胞质基质的化学组成;理解其功能是新陈代谢的主要场所,为新陈代谢提供物质和环境。

2.细胞器的结构和功能。

正确理解和区分不同细胞器的形态、结构、分布和生理功能,并能与细胞内的新陈代谢活动相结合;正确区分动、植物细胞在结构和功能上的差异。

3.细胞核的结构和功能。

正确理解真核细胞的细胞核的组成;理解其功能是遗传物质储存和复制的场所,是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。

4.原核细胞的基本结构。

正确理解原核细胞和真核细胞在结构上的主要区别;识记原核生物的种类。

知识整理

一、细胞质

1.细胞质基质:

细胞质中没有     的部分。

主要成分:

水、无机盐、脂类、糖类、氨基酸、核苷酸,以及酶等。

主要功能:

活细胞进行        的主要场所。

2.细胞器:

悬浮在细胞质基质中,具有特定形态结构和功能的“小器官”。

存在

形态

结构

成分

功能

线粒体

大多数呈椭球形

蛋白质、磷脂、有氧呼吸酶、少量DNA和RNA

叶绿体

球形、椭球形

蛋白质、磷脂、光合作用酶、色素、少量DNA和RNA

内质网

网状:

光滑型和粗糙型

蛋白质、磷脂等

核糖体

椭球形粒状小体

蛋白质、RNA

高尔基体

囊状

蛋白质、磷脂等

 

中心体

“T”形

微管蛋白、鸟苷酸等

液泡

泡状

蛋白质、磷脂、有机酸、生物碱、糖类、无机盐、色素等

二、细胞核

绝大多数细胞有   核,

核的数量

极少数细胞无核,如哺乳动物    、植物    。

 

核膜

核膜有      

控制细胞质与细胞核之间的物质交换

核孔是      进出核的孔道

(如             )

功能

 

为一个或多个不具膜的匀质球形小体,折光性强

主要成分是    ,存在于真核细胞分裂间期的核内。

结构:

核的结构

核仁

在有丝分裂过程中周期性消失和重建;

与核糖体的形成有关,蛋白质合成旺盛的细胞常有较大和较多的核仁。

功能:

 

 

细胞      和       的控制中心

核的功能

遗传物质(DNA)        的场所

染色质

染色体

同种物质

成分相同

主要成分是蛋白质和DNA

特性相同

容易被洋红和苏木精等碱性染料染成深色

功能相同

出现时期不同

形态不同

细长的丝状

圆柱状或杆状

意义

三、真核细胞与原核细胞的比较

真核细胞

原核细胞

生物种类

真核生物

原核生物:

细胞大小

较大(10~100/μm)

较小(1—10μm)

细胞壁成分

细胞膜

单位膜结构:

三层结构

同前

细胞质

存在各种复杂的细胞器

细胞核

核膜,核仁,染色体

无核膜、无核仁,只存在拟核。

含有丝状DNA分子,由于无蛋白质,所以不能形成染色体

内膜系统

复杂

简单

细胞分裂

转录和翻译

转录主要在核内,翻译在细胞质内

出现在同一时间和地点

四、植物细胞与动物细胞的比较

异同点

动物细胞

植物细胞

不同

细胞壁

见于低等植物中

某些低等动物有

相同点

考点搜索

出题方向

解题策略

细胞质基质。

(2000年)

考核对细胞质基质的组成物质和功能的理解程度。

要能理解细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所,能够提供进行各种生化反应所需的物质条件和环境条件。

同时还要与其它细胞器中的基质进行比较。

细胞器的结构和功能

(2003、2004年)

考核识别细胞亚显微模式图的能力。

要能理解细胞器的形态、结构和功能,并能在模式图中加以区分。

考核对各种细胞器的结构和功能的掌握情况。

要能联系其它章节的有关内容,以结构为纽带,构建结构与功能相统一的知识网络体系。

 

细胞核的结构和功能

(2004年)

考查对细胞核的结构和功能的掌握情况。

要能明确细胞核在细胞中的功能地位,尤其要理解好细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所。

原核细胞的基本结构

(2000年)

考查对原核细胞结构的识记情况。

要能通过与真核细胞的比较,识记原核细胞的形态结构。

考查区分原核生物和真核生物的能力。

要能识记具有代表性的和特殊性的原核生物的名称。

命题研究

提分关键

1.为什么说细胞是一个有机的统一整体?

答:

(1)从结构上看:

细胞的各个组成部分是相互联系的。

如内质网膜与核膜、细胞膜、高尔基体等互相连接构成细胞内的“生物膜系统”;细胞质和细胞核的存在是缺一不可的,没有细胞核的细胞虽然存在,但寿命短促,需不断更新,如哺乳动物和人体的成熟红细胞。

大量科学实验证明:

凡是无核的细胞,既不能生长也不能分裂,终将死亡。

例如变形虫的切割实验,人工去核后,变形虫新陈代谢减弱,只能存活很短的时间。

这也表明:

只有细胞核而没有细胞质的细胞是不存在的。

(2)从功能上看:

细胞的不同结构虽具不同生理功能,但却是协调合作的,共同完成细胞的各项生命活动。

如线粒体能为其他结构的代谢提供能量;核糖体能为其他结构的构成或代谢提供蛋白质或酶;分泌蛋白由核糖体合成、线粒体供能、内质网运输、高尔基体加工、细胞膜分泌而协调完成的。

(3)从调控上看:

细胞核是代谢的调控中心。

细胞核内的DNA通过控制细胞质中物质(如蛋白质)的合成调控细胞内的生命活动。

同时细胞质为细胞核的生命活动提供能量和营养,从而能保证使细胞成为一个统一的整体。

(4)从与外界的关系上看:

细胞的整体性还表现在每一个细胞都要与相邻细胞进行物质交换和能量转换,而与外界环境直接接触的细胞都要与外界环境进行物质交换和能量转换。

2.如何区别叶绿体和线粒体?

答:

(1)相似点有:

①都有双层膜(外膜和内膜),都有基质。

②都是能量转换器(叶绿体可将光能转变成化学能,最终储存在有机物中。

线粒体能将储存在有机物中的稳定的化学能释放出来,转变成ATP中活泼的化学能)。

③都含有少量DNA、RNA和核糖体,都是具有相对独立遗传功能的细胞器。

(2)不同点有:

①所含酶的种类不同(叶绿体含有光合作用所需要的酶和色素,线粒体含有与有氧呼吸有关的酶),叶绿体是绿色植物细胞进行光合作用的场所,线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。

②线粒体内膜折叠成嵴,叶绿体内有囊状结构重叠而成的绿色基粒(依此可识别叶绿体和线粒体)。

③叶绿体大,光学显微镜下即可看到;线粒体小得多,一般光学显微镜下看不到。

3.线粒体的分布和数量与新陈代谢有何关系?

答:

线粒体的分布与新陈代谢的关系。

线粒体在细胞质基质中一般是均匀地分布,但是它可以根据活细胞进行新陈代谢的需要,在细胞质基质中自由地移动,往往在代谢旺盛、需要能量较多的部位比较集中。

线粒体的数量与新陈代谢的关系。

首先不同细胞所含的线粒体的数量不同,有的单细胞藻类,只有一个线粒体,而在有些卵母细胞中可多达30万个。

一般来说,动物细胞中的线粒体含量比植物细胞多一些。

其次,同一种细胞在不同的生理状态下,线粒体的数量不同。

例如,一个正常的肝细胞中,大约有500~1000个线粒体,但是,在甲状腺机能亢进病人的肝细胞中,线粒体的数量更多(因为甲亢病人的症状为神经兴奋,新陈代谢加快,从而耗能多)。

下表所列的就是某种动物部分细胞中线粒体的数量情况:

肝细胞

肾皮质细胞

平滑肌细胞

心肌细胞

动物冬眠状态下的肝细胞

950个

400个

260个

12500个

1350个

4.如何正确区分病毒、原核生物、真核生物?

答:

①病毒(如噬菌体)是没有细胞结构,由蛋白质和核酸(每种病毒只含一种核酸,DNA或RNA)等物质组成的简单生命体。

切不要把它们当成原核生物。

②原核生物种类较少,由原核细胞构成,主要有蓝藻、细菌、放线菌、衣原体等。

③真核生物种类最多,由真核细胞构成,包括动物界、植物界、真菌界、原生生物界。

单细胞的原生动物如常见的草履虫、变形虫、疟原虫(引起人体疟疾的病原体)等是真核生物,单细胞绿藻(如衣藻)、单细胞的真菌(如酵母菌)等都是真核生物,不要把它们误认为是原核生物。

④如何判断细菌。

凡是“菌”字前面有“杆”字,“球”字,“螺旋”及“弧”字的都是细菌。

如大肠杆菌、肺炎球菌、霍乱弧茵等都是细菌。

乳酸菌是个特例,它本属杆菌,但往往把“杆”字省略。

名师点拨

例1(2000年理综卷)细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的

A.功能及所含有机化合物都相同B.功能及所含有机化合物都不同

C.功能相同,所含有机化合物不同D.功能不同,所含有机化合物相同

考点分析本题具有一定的综合性,涉及到的相关知识有:

细胞质基质、线粒体和叶绿体的化学成分、结构和功能。

这既能考查学生对基础知识的掌握程度,也能考查考生运用生物体结构与功能相统一,这个基本观点分析问题、解决问题的能力。

解题思路本题初看上去,有些让人不知所措,因为三种“基质”用词相同,在教材中也没有直接的答案,平时却没注意把它们进行比较和区分。

审题后,经过分析判断,只要清楚细胞质基质、线粒体和叶绿体的结构与功能是不同的:

线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所;叶绿体是植物细胞光合作用的场所,光合作用的暗反应过程就是在叶绿体基质中完成的;细胞质基质包围在各种细胞器外面,是细胞质中除了细胞器以外的液体部分,是细胞中多种代谢活动的场所。

不同的生物化学反应需要不同的酶参与,而且反应物和产物也不相同。

本题正确答案是B。

失分陷阱“基质”一词具有很大的迷惑性,易误认为凡“基质”其成分一定相同,而错选了D。

例2(2003年上海春季卷)图3-1是一细胞的模式图。

下列有关该细胞的叙述中,错误的是

A.能进行光合作用的细胞

B.能进行有氧呼吸的细胞

图3-1

C.有核孔的细胞

D.有纤维素的细胞

考点分析本题以能力立意,考查识图能力和对细胞亚显微结构的掌握程度。

解题思路识图可知,该细胞有大型液泡、线粒体、细胞核、细胞壁,且周围有其它细胞与之相邻,说明此细胞为高等植物细胞,因此B、C、D项都正确。

该图中无叶绿体,可能为植物体不见光部分的细胞,因而不能进行光合作用。

本题正确答案是A。

失分陷阱由于存在高等植物细胞中肯定有叶绿体这个错误认识,导致不能正确选择A选项。

不能正确识别细胞亚显微结构模式图,找不到细胞核这个结构,易错选C。

例3(2002年上海卷)下列细胞器在其生命活动过程中均可产生水的是

①核糖体②叶绿体③中心体④线粒体

A.①②④B.④C.②④D.③④

考点分析本题主要考查各种细胞器的生理功能。

解题思路核糖体在合成多肽链时,经缩合反应有水产生;叶绿体在进行光合作用时,暗反应中有水产生,线粒体的有氧呼吸产生CO2和H2O;中心体只有在动物细胞和低等植物细胞中有,其功能与细胞分裂有关,生命活动中无水产生。

本题正确答案是A。

失分陷阱由于对氨基酸合成多肽链的缩合反应过程不理解,易漏选核糖体;由于没有掌握光合作用的变化过程,易漏选叶绿体。

例4(2004年上海卷)下列物质中,在核糖体上合成的是

肾上腺素 

突触后膜上的受体

淀粉

唾液淀粉酶

纤维素    

胰高血糖素

A.

B.

C.

D.

考点分析本题主要考查核糖体的功能和相关物质的化学本质。

解题思路核糖体是细胞内把氨基酸合成蛋白质的场所,其中突触后膜上的受体、唾液淀粉酶和胰高血糖素的化学本质是蛋白质;淀粉和纤维素是植物多糖;而肾上腺素是固醇类物质。

本题正确答案是C。

失分陷阱失分的主要原因是不能很好的区分这些物质的化学本质,认为激素的化学本质都是蛋白质,同时不能把突触后膜上的受体的化学本质与细胞膜外侧的糖蛋白的相关知识联系,而错选D。

例5内质网膜与核膜、细胞膜相连,这种结构特点表明内质网的重要功能之一是

A.扩展细胞内膜,有利于酶的附着B.提供细胞内物质运输的通道

C.提供核糖体附着的支架D.参与细胞内某些代谢反应

考点分析本题主要考查各种生物膜在结构上的联系及内质网的功能。

解题思路内质网的功能是多方面的,它既与蛋白质、脂质和糖类的合成、加工、包装和运输有关,又与脂质、胆固醇代谢、糖元的分解、脂溶性毒物(如苯巴比妥)的解毒作用等有关。

因此所有选项均是内质网的功能。

但就题中所阐述的结构特点分析,表达的是其重要功能之一,即提供细胞内物质运输的通道。

例如细胞内合成的血浆蛋白、免疫球蛋白、胰岛素、各种消化酶等各种分泌蛋白,就是通过这些膜构成的管道内通过,运输到高尔基体,经加工包装后再分泌到细胞外。

本题正确答案是B。

失分陷阱所给的功能均为内质网的功能,但题中所给的信息为内质网与核膜、细胞膜相连。

若没有分析题干中给出的信息(内质网膜与核膜、细胞膜相连),就容易错选为其它选项。

例6(2004年广东卷)植物细胞中含有DNA的结构是

A.细胞膜和细胞壁B.液泡和核糖体

C.线粒体和细胞核D.染色体和叶绿体

考点分析本题主要以DNA为知识纽带,考查植物细胞中含有DNA的相关结构。

解题思路DNA是植物细胞的遗传物质,DNA主要存在于细胞核中,这部分DNA的载体是染色体(或染色质),在细胞质中,叶绿体和线粒体中也含有少量的DNA,其它结构中不存在DNA。

本题正确答案是C、D。

失分陷阱本题是多选题,对于DNA在细胞质中分布情况的识记往往比较含糊,导致错选或漏选。

例7(2000年上海卷)所有的原核细胞都具有

A.核糖体和线粒体B.细胞膜和叶绿林

C.内质网和中心体D.细胞膜和核糖体

考点分析本题主要考查对原核细胞基本结构的理解情况。

解题思路原核细胞与真核细胞的不同之处主要在于原核细胞无成形的细胞核,但是它能进行正常的生理活动,具有细胞膜、合成蛋白质的核糖体等一些简单的细胞器,没有线粒体、叶绿体、内质网、中心体等复杂的细胞器。

本题正确答案是D。

失分陷阱易把原核细胞结构与真核细胞结构相混淆,而导致错误。

例8(2000年上海卷)下列4种生物中,哪一种生物的细胞结构与其他3种生物的细胞有明显区别

A.酵母菌  B.乳酸菌  C.青霉菌  D.蘑菇

考点分析本题考查辨别原核生物和真核生物的能力。

解题思路酵母菌、青霉菌、蘑菇都属于真菌,是真核生物;乳酸菌是细菌,是一种杆菌,平时往往把“杆”字省略,属于原核生物。

原核生物的细胞结构与真核生物的细胞结构有明显区别。

题中所列四个选择的生物分别是由真核细胞和原核细胞组成的,其中A、C、D三项均是由真核细胞组成的真菌,B选项为原核细胞组成的原核生物。

本题正确答案是B。

失分陷阱在部分原核生物和真核生物的名称中,都带“菌”字,容易干扰判断过程,而误选A或C。

拓展提升

1.分泌蛋白在内质网上的合成和加工

分泌蛋白的合成是在细胞质基质中开始的。

首先合成的是一段含16—26个氨基酸残基的多肽链。

这段多肽链能够引起信号的作用,叫做信号肽。

当多肽链延伸到80个氨基酸左右时,信号肽指引正在合成的多肽链继续延伸,直至完成整个多肽链的合成。

进入内质网腔的多肽链还要经过加工,如糖基化、羟基化、酰基化和二硫键的形成等。

糖基化伴随着多肽链的合成同时进行,是内质网中最常见的多肽链加工方式,当多肽链被输送到高尔基体腔后,在内质网中加在多肽链上的寡糖链,还要再进行一系列复杂的加工。

多肽链在内质网腔中进行折叠。

不能正确折叠的多肽链一般不能进入高尔基体,而在内质网中很快被降解。

2.中心体与有丝分裂的关系

中心体存在于动物细胞和低等植物细胞中,它由两个相互垂直的中心粒及其周围物质组成。

在有丝分裂的间期,一个中心体经过复制形成两个中心体,进入分裂前期,一个中心体不动,另一个向细胞的另一极移动。

在移动的过程中,中心体的周围发出放射状的星射线,彼此连接形成纺锤体。

某些星射线附着在染色体的着丝点上,牵动着染色体从散乱状态到整齐排列在赤道板上,再将着丝点断裂后的染色体平均分配到细胞两极。

纺锤体是保证染色体平均分配所必不可少的结构,所以用秋水仙素处理后,会抑制细胞中纺锤体的形成,从而使加倍后的染色体存在于一个细胞中,导致染色体数目的加倍。

巩固练习

1.鉴别一个细胞是动物细胞还是植物细胞,应检查它

A.有无叶绿体B.有无中央液泡C.有无中心体D.有无细胞壁

2.下列关于细胞的叙述中,正确的是

A.细胞是构成生物的基本单位,不同的组织中细胞的内部结构完全相同

B.活力旺盛的细胞因需要能量,所以细胞内含有较多的线粒体

C.蛋白质合成旺盛的细胞,含有较多的高尔基体

D.内分泌器官中的细胞含有较多的中心体

3.(2004年江苏卷)病毒侵入人体后,血液中会出现相应的抗体。

抗体的基本组成单位及合成抗体的细胞器分别是

A.氨基酸和核糖体B.氨基酸和高尔基体

C.核苷酸和核糖体D.核苷酸和高尔基体

4.某同学用显微镜观察人的血涂片时,发现了一种细胞,其细胞质内含有大量附着核糖体的内质网。

这种细胞最可能是

A.红细胞B.效应B细胞C.效应T细胞D.巨噬细胞

5.将植物细胞置于含有3H标记尿苷的培养液中培育数小时,然后将细胞进行匀浆化处理并分级离心.那么,放射性物质主要存在于

  A.质体、高尔基体       B.细胞膜、核糖体

  C.细胞核、核糖体和液泡    D.线粒体、核糖体和叶绿体

6.关于线粒体和叶绿体的共同叙述中,不正确的是

A.都是双层膜结构的细胞器    B.都有基质和基粒

C.所含酶的功能都相同      D.都不存在于原核细胞中

7.图3-2表示某细胞在生长过程中细胞器的变化曲线,该细胞可能为

A.肾小管管壁细胞 B.胃腺细胞

C.叶表皮细胞   D.根分生区细胞

8.在小白鼠细胞中,具有双层膜的结构是

图3-2

A.线粒体和高尔基体B.线粒体和叶绿体

C.内质网和叶绿体D.线粒体和细胞核

9.番茄的根的分生区细胞中,能量转换器是

A.线粒体B.叶绿体  C.核糖体 D.叶绿体和线粒体

10.在下列结构中,含高尔基体和内质网较多的细胞是

A.神经细胞B.汗腺细胞C.肌细胞D.胰腺外分泌细胞

11.小麦植株最上面的一片叶称为旗叶,它对小麦籽粒的产量有决定性的作用,与这种功能关系最密切的结构特点是

①细胞排列紧密 ②细胞中叶绿体数目较多 ③细胞中线粒体较少 

④叶绿体中基粒片层数量多 ⑤细胞中具有中心粒

A.①②B.④⑤C.②④D.③⑤

12.下列生命活动过程中高尔基体参与的是

A.植物细胞壁的形成B.分解葡萄糖产生ATP

C.以氨基酸为原料合成肽链D.以核苷酸为原料合成核酸

13.细胞质基质是细胞结构的重要组成部分,下列生物化学反应在细胞质基质中进行的是

A.葡萄糖的无氧分解B.丙酮酸的氧化分解

C.RNA的合成   D.各种消化酶的合成

14.研究人员对取自4种不同生物的部分生活细胞(甲、乙、丙、丁)进行分析、观察等实验,获得的结果如下表(表中“√”表示有,“×”表示无),请根据表3—1作答。

表3—14种不同生物部分生活细胞结构分析

核仁

叶绿素

叶绿体

线粒体

中心体

核糖体

纤维素酶处理结果

×

×

×

×

无变化

×

×

无变化

×

×

×

外层结构破坏

外层结构破坏

(1)甲、乙、丙、丁4种细胞中___________最可能取自高等植物,判断的依据是:

___________。

(2)从营养功能上看,上述4种细胞中__________不可能是生产者,理由是:

_____________。

(3)对乙细胞镜检时,发现其中心体的数量加倍,表明此细胞正在进行___________。

表3-2

15.用电子显微镜观察样品A、B、C细胞的亚显微结构。

其中a~e代表观察到的细胞亚显微结构,其中a结构具有双层膜包被,且膜上有小孔,b、c结构均无膜包被,在细胞分裂时,c结构可以发出星射线;d结构有膜包被,内含液态物;e结构呈扁平囊状,在动、植物细胞内具有不同的功能。

表3—2表示A、B、C三样品中各亚显微结构的分布情况,请回答:

(1)若A、B、C三样品代表大肠杆菌细胞、菠菜叶肉细胞、鼠的肝脏细胞,根据上表所示情况,分析A、B、C三样品分别代表何种细胞?

A代表_______;B代表

_______;C代表_______。

(2)A细胞不具有a结构,细胞结构与A细胞相同的生物我们称之为_______生物,同属此类生物的还有(另举一例)_______。

(3)将样品B置于低温下离心,分离出亚显微结构a、b、c、d且形态保持不变,试回答以下问题:

①可以调节细胞渗透压的结构是_______。

②合成DNA聚合酶的场所是_______。

③合成mRNA的场所是_______。

16.图3-3是根据生物的相似或不同点进行分类的,选项中不是此表分类依据的有无

图3-3

 A.叶绿体 

B.线粒体  

C.细胞壁  

D.高尔基体

17.下列4种细胞中细胞壁成分与其他3种细胞不同的是

A.水稻细胞B.绿藻细胞C.细菌细胞D.洋葱表皮细胞

18.图3—4中的图a和图b是细胞结构的模式图。

请据图回答下列问题:

图3-4

(1)图a、b可能是下列哪种细胞?

(填序号)

  A.轮藻的叶肉 B.燕麦胚芽鞘 C.洋葱根的分生区

D.蓝藻    E.变叶榕的幼茎表皮

(2)以下描述正确的是           。

   A.⑥与细胞壁形成有关  B.①②③④⑤⑥都具有膜结构

   C.①可产生O2,也可消耗O2D.⑤内浓度的高低,可影响细胞的渗透吸水

   E.人体细胞不具有的结构是①⑤⑥

(3)如果是大肠杆菌细胞,不具有图上的哪些标示部分?

(4)图a是在光学显微镜低倍镜下看到的图像,请问:

图b是图a的某部位在同一显微镜的高倍镜下看到的图像吗?

请说明理由。

19.图3-5中A、B分别表示高等植物和动物细胞的亚显微结构,请据图回答:

([]填序号,填名称)

(1)

、等场

所在进行化学反应过程中能产生水。

(2)若B是一个人体的造血干细胞,它

随血流进入胸腺后,可以发育成

图3-5

细胞。

(3)临床研究发现一种叫“神经性肌肉衰弱”的疾病只能通过母亲遗传给后代,据此推测它的致病基因可能在[]上。

(4)若B是一个人体肾小管或集合管的上皮细胞,则图中的[]含量较多,这与Na+、K+等以的方式被重吸收有关。

(5)若B是人的大腿肌细胞,在进行长跑时,大腿肌肉感到酸痛,是因为此细胞的[]中产生使肌肉细胞疲劳的物质。

(6)若B细胞被某病毒寄生,则合成病毒衣壳粒的场所是[]。

(7)若A细胞线粒体中产生的CO2扩散进入一个相邻细胞进行光合作用,这个CO2分子穿过的磷脂分子共层。

(8)若A是衣藻细胞,细胞质中的细胞器除图中所示外,还应有。

倘若A是蓝藻细胞,细胞质中的细胞器则只

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