现代分子生物学 第三版 课后习题及答案整理版.docx
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现代分子生物学第三版课后习题及答案整理版
朱玉贤-现代分子生物学第三版课后习题及答案（整理版）
现代分子生物学课后习题及答案（共10章）
第一章绪论
1．你对现代分子生物学的含义和包括的研究范围是怎么理解的？
答：
分子生物学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。
狭义：
偏重于核酸的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。
所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。
这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。
这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。
阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。
2．分子生物学研究内容有哪些方面？
答：
分子生物学主要包含以下三部分研究内容：
A.核酸的分子生物学，核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。
由于核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。
由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。
研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。
遗传信息传递的中心法则（centraldogma）是其理论体系的核心。
B.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究执行各种生命功能的主要大分子——蛋白质的结构与功能。
尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。
近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。
3．分子生物学发展前景如何？
答：
21世纪是生命科学世纪，生物经济时代，分子生物学将取得突飞猛进的发展，结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学、信号跨膜转导成为新的热门领域，将在农业、工业、医药卫生领域带来新的变革。
4．人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？
答：
社会意义：
人类基因组计划与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称为人类科学史上的三大工程，具有重大科学意义、经济效益和社会效益。
1）极大地促进生命科学领域一系列基础研究的发展，阐明基因的结构与功能关系、生命的起源和进化、细胞发育、生产、分化的分子机理，疾病发生的机理等，为人类自身疾病的诊断和治疗提供依据，为医药产业带来翻天覆地的变化；2）促进生命科学与信息科学、材料科学和与高新技术产业相结合，刺激相关学科与技术领域的发展，带动起一批新兴的高技术产业；3）基因组研究中发展起来的技术、数据库及生物学资源，还将推动对农业、畜牧业（转基因动、植物）、能源、环境等相关产业的发展，改变人类社会生产、生活和环境的面貌，把人类带入更佳的生存状态。
科学意义：
1）确定人类基因组中约5万个编码基因的序列基因在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能；2）了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构
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的宏观水平上了解基因转录与转录后调节；3）从总体上了解染色体结构，了解各种不同序列在形成染色体结构、DNA复制、基因转录及表达调控中的影响与作用；4）研究空间结构对基因调节的作用；5）发现与DNA复制、重组等有关的序列；6）研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，为疾病的诊断、预防和治疗提供理论依据；7）确定人类基因组中转座子，逆转座子和病毒残余序列，研究其周围序列的性质；8）研究染色体和个体之间的多态性。
第二章核酸结构与功能
一、填空题
1．病毒ΦX174及M13的遗传物质都是。
2．AIDS病毒的遗传物质是
3．X射线分析证明一个完整的DNA螺旋延伸长度为
4．A-T间（或G-C间）的亲和力型螺旋。
5．天然存在的-DNA分子形式为右手。
二、选择题（单选或多选）
1．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是：
肺炎球菌在老鼠体B．可以由低温产生C．是可逆的
D．是磷酸二酯键的断裂E．包括氢键的断裂
5．在类似RNA这样的单链核酸所表现出的“二级结构”中，发夹结构的形成（AD）
A．基于各个片段间的互补，形成反向平行双螺旋
B．依赖于A-U含量，因为形成的氢键越少则发生碱基配对所需的能量也越少
C．仅仅当两配对区段中所有的碱基均互补时才会发生
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D．同样包括有像G-U这样的不规则碱基配对
E．允许存在几个只有提供过量的自由能才能形成碱基对的碱基
6．DNA分子中的超螺旋（ACE）。
A仅发生于环状DNA中。
如果双螺旋在围绕其自身的轴缠绕后（即增加缠绕数）才闭合，则双螺旋在扭转力的作用下，处于静止
B．在线性和环状DNA中均有发生。
缠绕数的增加可被碱基配对的改变和氢键的增加所抑制
C．可在一个闭合的DNA分子中形成一个左手双螺旋。
负超螺旋是DNA修饰的前提，为酶接触DNA提供了条件
D．是真核生物DNA有比分裂过程中固缩的原因
E．是双螺旋中一条链绕另一条链的旋转数和双螺旋轴的回转数的总和
7．DNA在10nm纤丝中压缩多少倍？
（A）。
A．6倍B．10倍C．40倍D．240倍E．1000倍
8．下列哪一条适用于同源染色单体？
（D）
A．有共同的着丝粒B．半保留C．有丝分列后期彼此分开
D．两者都按照同样的顺序，分布着相同的基因，但可具有不同的等位基因
E．以上描述中，有不止一种特性适用同源染色单体
9．DNA在30nm纤丝中压缩多少倍？
（C）
A．6倍B．10倍C．40倍D．240倍E．1000倍
10．DNA在染色体的常染色质区压缩多少倍？
（E）
A．6倍B．10倍C．40倍D．240倍E．1000倍
11．DNA在中期染色体中压缩多少倍？
（E）
A．6倍B．10倍C．40倍D．240倍E．10000倍
12．分裂间期的早期，DNA处于（A）状态。
A．单体连续的线性双螺旋分子B．遗传一致性复制的双螺旋结构
C．保留复制的双螺旋结构D．单链DNA
E．以上都不正确
13．分裂间期S期，DNA处于（B）状态。
A．单体连续的线性双螺旋分子B．半保留复制的双螺旋结构
C．保留复制的双螺旋结构D．单链DNA
E．以上都不正确
三、判断题
1．在高盐和低温条件下由DNA单链杂交形成的双螺旋表现出几乎完全的互补性，这一过程可看作是一个复性（退火）反应。
（X）
2．单个核苷酸通过磷酸二酯键连接到DNA骨架上。
（√）
3．DNA分子整体都具有强的负电性，因此没有极性。
（X）
4．在核酸双螺旋（如DNA）中形成发夹环结构的频率比单链分子低。
发夹结构的产生需要回文序列使双链形成对称的发夹，呈十字结构。
（√）
5．病毒的遗传因子可包括1-300个基因。
与生命有机体不同，病毒的遗传因子可能是DNA或RNA，（但不可能同时兼有！
）因此DNA不是完全通用的遗传物质。
（√）
6．一段长度100bp的DNA，具有4100种可能的序列组合形式。
（√）
7．C0t1/2与基因组大小相关。
（√）
8．C0t1/2与基因组复杂性相关。
（√）
9．非组蛋白染色体蛋白负责30nm纤丝高度有序的压缩。
（√）
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10．因为组蛋白H4在所有物种中都是一样的，可以预期该蛋白质基因在不同物种中也是一样的。
（不同物种组蛋白H4基因的核苷酸序列变化很大，）（X）
四、简答题
1．碱基对间在生化和信息方面有什么区别？
答：
从化学角度看，不同的核苷酸仅是含氮碱基的差别。
从信息方面看，储存在DNA中的信息是指碱基的顺序，而碱基不参与核苷酸之间的共价连接，因此储存在DNA的信息不会影响分子结构，来自突变或重组的信息改变也不会破坏分子。
2．在何种情况下有可能预测某一给定的核苷酸链中“G”的百分含量？
答：
由于在DNA分子中互补碱基的含量相同的，因此只有在双链中G+C的百分比可知时，G%=（G+C）%/2。
3．真核基因组的哪些参数影响C0t1/2值？
答：
C0t1/2值受基因组大小和基因组中重复DNA的类型和总数影响。
4．哪些条件可促使DNA复性（退火）？
答：
降低温度、pH和增加盐浓度。
5．为什么DNA双螺旋中维持特定的沟很重要？
答：
形成沟状结构是DNA与蛋白质相互作用所必需。
6．大肠杆菌染色体的分子质量大约是2.5×109Da，核苷酸的平均分子质量是330Da，两个邻近核苷酸对之间的距离是0.34nm，双螺旋每一转的高度（即螺距）是3.4nm，请问：
（1）该分子有多长？
（2）该DNA有多少转？
答：
（1）碱基=330Da，1碱基对=660Da，碱基对=2.5×109/660=3.8×106kb，染色体DNA的长度=3.8×106/0.34=1.3×106nm=1.3mm。
（2）转数=3.8×106×0.34/3.4=3.8×105
7．曾经有一段时间认为，DNA无论来源如何，都是4个核苷酸的规则重复排列（如ATCG、ATCG、ATCG、ATCG„），所以DNA缺乏作为遗传物质的特异性。
第一个直接推翻该四核苷酸定理的证据是什么？
答：
在1949-1951年间，EChargaff发现：
（1）不同来源的DNA的碱基组成变化极大
（2）A和T、C和G的总量几乎是相等的（即Chargaff规则）（3）虽然（A+G）/（C+T）=1，但（A+T）/（G+C）的比值在各种生物之间变化极大
8．为什么在DNA中通常只发现A-T和C-G碱基配对？
答：
（1）C-A配对过于庞大而不能存在于双螺旋中；G-T碱基对太小，核苷酸间的空间空隙太大无法形成氢键。
（2）A和T通常形成两个氢键，而C和G可形成三个氢键。
正常情况下，可形成两个氢键的碱基不与可形成三个氢键的碱基配对。
9．为什么只有DNA适合作为遗传物质？
答：
是磷酸二酯键连接的简单核苷酸多聚体，其双链结构保证了依赖于模板合成的准确性，DNA的以遗传密码的形式编码多肽和蛋白质，其编码形式多样而复杂。
第三章基因与基因组结构
一、填空题
1．在许多人肿瘤细胞内，
2．包装可将为核小体的DNA压缩。
3．哺乳动物及其他一些高等动物的端粒含有同一重复序列，即。
4．细胞主要在
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5．在所有细胞中都维持异染色质状态的染色体区，称为组成型异染色质。
6．在分裂间期呈现着色较深的异染色质状态的失活X染色体，也叫作。
7．果蝇唾液腺B．基因数量C．基因组中基因的密度D．单个基因的平均大小
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8．以下关于假基因的陈述哪些是正确的？
（DEF）
A．它们含有终止子B．它们不被转录
C．它们不被翻译失活）D．它们可能因上述任一种原因而
E．它们会由于缺失或其他机制最终从基因组中消失
F．它们能进化为具有不同功能的新基因
9．假基因是由于不均等交换后，其中一个拷贝失活导致的。
选出下面关于此过程的正确叙述。
（A）
A．失活点可通过比较沉默位点变化的数量和置换位点变化的数量来确定
B．如果假基因是在基因复制后立即失活，则它在置换位点比沉默位点有更多的变化
C．如果假基因是在基因复制后经过相当长一段时间后才失活，则它在置换位点与沉默位点有相同数量的变化
10．下列哪些基因以典型的串联形式存在于真核生物基因组？
（BC）
A．珠蛋白基因B．组蛋白基因C．rRNA基因D．肌动蛋白基因
11．根据外显子改组（exonshuffling）假说（ACD）
A．蛋白质的功能性结构域由单个外显子编码
B．当DNA重组使B．由散布于基因组中各个短的重复序列组成
C．约占哺乳类基因组的10%D．根据其核苷酸组成有特异的浮力密度E．在细胞周期的所有时期都表达
13．原位杂交（AC）。
A．是一种标记DNA与整个染色体杂交并且发生杂交的区域可通过显微观察的技术
B．表明卫星DNA散布于染色体的常染色质区
C．揭示卫星DNA位于染色体着丝粒处
14．非均等交换（BCDE）。
A．发生在同一染色体B．产生非交互重组染色体
C．改变了基因组织形式，未改变基因的总数D．在染色体不正常配对时发生E．降低一个基因簇的基因数，同时增加另一个基因簇的基因数
15．微卫星重复序列（ABC）。
A．每一簇含的重复序列的数目比卫星重复的少
B．有一个10-15（2-6）个核苷酸的核心重复序列
C．在群体的个体间重复簇的大小经常发生变化
D．在DNA重组时，不具有活性
16．细胞器DNA能够编码下列哪几种基因产物？
（ABCDEF）
A．mRNAB．大亚基rRNAC．小亚基rRNAD．tRNAE．4.5SrRNAF．5SrRNA
17．典型的叶绿体基因组有多大？
（C）
A．1.5kbB．15kbC．150kbD．1500kb
18．细胞器基因组（A）。
A．是环状的B．分为多个染色体C．含有大量短的重复DNA序列
19．叶绿体基因组含（A）。
A．两个大的反向重复B．两个大的单一序列DNAC．两个短的单一序列DNA
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20．酵母线粒体基因组（ACDE）。
A．编码的基因数目与人线粒体基因组编码的基因数目大致相同
B．大小与人线粒体基因组大小大致相同C．含有许多E．有几个功能未明的区域
21．在人类线粒体基因组中（ACD）。
A．几乎所有的DNA都用于编码基因产物
B．几乎所有编码蛋白质的基因都从不同的方向进行转录
C．产生惟一一个大的转录物，然后剪接加工，释放出各种RNA分子
D．大多数编码蛋白质的基因被tRNA基因分隔开
22．酵母的小菌落突变（ACD）。
A．已失去全部线粒体的功能B．总是致死的
C．由编码线粒体蛋白质的细胞核基因突变引起D．由线粒体基因组丢失或重排引起
23．当细胞丧失端粒酶活性后，不会出现以下哪种情形？
（D）
A．随着细胞每次分裂，端粒逐渐缩短B．分裂30-50次后，出现衰老迹象并死亡
C．免疫系统逐步丧失某些防御机制D．大量体细胞具有了无限分裂的能力）。
24．以重量计，染色质的组成大致为（A）
A．1/3DNA，1/3组蛋白，1/3非组蛋白
B．1/3DNA，1/3组蛋白
C．1/3DNA，1/3组蛋白，1/3碱性蛋白质
D．1/4DNA，1/4RNA，1/4组蛋白，1/4非组蛋白
25．染色质非组蛋白的功能不包括（D）。
A．结构B．复制C．染色体分离D．核小体包装
26．一个复制的染色体中，两个染色质必须在（E）期间彼此分离。
A．有丝分裂B．减数分裂IC．减数分裂IID．A与BE．A与C
27．以下关于酵母人工染色体（YAC）在细胞分裂过程中发生分离错误的描述，正确的是（D）。
A．11000bp的YAC将产生50%的错误B．55000bp的YAC将产生1.5%的错误
C．长于100000bp的YAC产生0.3%的错误D．以上都对
28．DNA酶超敏感（DH）位点多数存在于（A）。
A．该细胞转录基因的5’区B．临近核小体区C．临近组蛋白丰富区D．以上都对
29．叶绿体中参与光合作用的分子（B）。
A．全部由叶绿体基因编码B．部分由叶绿体基因编码，其他由核基因编码
C．全部由核基因编码D．部分由核基因编码，其他由线粒体基因编码
30．关于细胞器基因组的描述不正确的是（A）。
A．线粒体DNA及叶绿体DNA通常与组蛋白包装成染色体结构
B．线粒体基因的翻译通常可被抗生素（如氯霉素）抑制
C．与细菌类似，线粒体翻译过程中利用N-甲酰甲硫氨酸以及tRNAfmet
D．以上描述都正确
31．分子生物学检测证实：
DNA序列可在（D）之间转移。
A．线粒体DNA与核DNAB．叶绿体DNA与线粒体DNA
C．不同的叶绿体分子D．以上都对
32．两种不同的酵母菌株进行杂交，经由营养生长阶段可形成大量二倍体细胞。
如果用于检测的标记基因来自亲本双方，那么下列哪个结果可在交配后短时间内就能观察到？
（C）
A．细胞内含有来自两个亲本的线粒体基因标记
B．细胞内含有来自两个亲本的核基因标记
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C．来自两个亲本的核基因标记以及线粒体基因标记都存在
D．只含有单个亲本来源的核基因标记以及线粒体基本标记
三、判断题
1．水蜥的基因组比人的基因组大。
（√）
2．高等真核生物的大部分DNA是不编码蛋白质的。
（√）
3．假基因通常与它们相似的基因位于相同的染色体上。
（×）
4．在有丝分裂中，端粒对于染色体的正确分离是必要的。
（×）
5．大多数持家基因编码低丰度的mRNA。
（√）
6．所有真核生物的基因都是通过对转录起始的控制进行调控的。
（×）
7．所有高等真核生物的启动子中都有TATA框结构。
（×）。
8．只有活性染色质转录的基因对DNaseI敏感。
（×）
9．内含子通常可以在相关基因的同一位置发现。
（√）
10．40%以上的果蝇基因组是由简单的7bp序列重复数百万次组成。
（√）
11．卫星DNA在强选择压力下存在。
（×）
12．组蛋白在进化过程中的保守性表明其维持染色质结构的重要功能。
（√）
13．复制完整染色体时，如果没有引物存在，DNA聚合酶将不能起始5’端的复制。
（√）
14．如果移去一段DNA将会干扰染色体的分离，而重新插入这段序列又可恢复染色体分离的稳定性，则该DNA序列一定位于着丝粒之外。
（×）
15．酵母线粒体基因组较人线粒体的基因组大，并且编码带有内含子的基因。
（√）
16．植物线粒体基因组比动物线粒体基因组小。
（×）
17．线粒体DNA的突变频率较核内的DNA高10倍。
（√）
四、简答题
1．比较基因组的大小和基因组复杂性的不同。
一个基因组有两个序列，一个是A，另一个是B，各有2000bp，其中一个是由400bp的序列重复5次而成，另一个则由50bp的序列重复40次而成的，问：
（1）这个基因组的大小怎样？
（2）这个基因组的复杂性如何？
答：
基因组的大小是指在基因组中DNA的总量。
复杂性是指基因组中所有单一序列的总长度。
（1）基因组的大小是4000bp
（2）基因组的复杂性是450bp。
2．一个基因如何产生两种不同类型的mRNA分子？
答：
第一种是，一个原初产物含有一个以上的多聚腺苷化位点，能产生具不同3‘端的mRNA。
第二种是，如果一个原初转录产物含有几个外显子，发生不同的剪接，产生多种mRNA。
3．在一个克隆基因的分析中发现：
一个含有转录位点上游3.8kbDNA的克隆，其mRNA直接转录活性比仅含有3.1kb上游DNA克隆的转录活性大50倍。
这表明了什么？
答：
在转录起始位点上游的3.1-3.8kb处有一增强子。
4．被加工的假基因与其他假基因有哪些不同？
它是如何产生的？
答：
已加工过的假基因具有明显的RNA加工反应的印迹。
如缺少内含子，有些在3‘端已经经过加工。
推测已加工过的假基因是在基因转录成前体mRNA、RNA加工后，又经反转录形成DNA，再将反转录出的DNA重新整合进基因组。
5．非转录间隔区与转录间隔区分别位于rRNA重复的什么位置？
转录间隔区与内含子有何区别？
答：
rRNA的非转录间隔区位于串联转录单位之间，而转录间隔区位于转录单位的18SRNA基因与28SRNA基因之间。
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6．RNA分子能被运到细胞器中吗？
答：
一般来说只有蛋白质才能被输入。
但在锥虫线粒体基因组中没有发现tRNA。
7．什么证据表明细胞器与原核生物的关系比细胞器与真核生物的关系密切？
答：
细胞器蛋白质合成对抗生素的敏感性与原核生物相似。
此外，细胞器核糖体蛋白和RNA聚合酶亚基也与大肠杆菌中的同源。
8．酵母rho-小菌落突变株的线粒体DNA发生了什么变化？
答：
rho-酵母线粒体基因组具有大量的缺失和重复。
剩余的DNA通过扩增形成多拷贝。
9．为什么动物中线粒体DNA进化的速率，几乎是核DNA的10倍？
答：
因为线粒体DNA复制过程中存在更多的错配，并且其修复机制的效率更低。
10．为什么研究者认为某些植物的COXII基因是经由RNA的过渡，从线粒体转移到了核基因组中？
答：
线粒体内发现的COXII假基因含有一内含子，而核基因组内的COXII基因已缺失了内含子。
11．请描述C值矛盾，并举一个例子说明。
答：
C值矛盾是真核生物单倍体组DNA总量与编码基因信息DNA总量差异大。
对高等真核生物而言，生物体基因组的大小与其复杂性没有直接关系。
亲缘关系相近的生物DNA含量可能差异很大。
如一些两栖动物比其它两栖动物的DNA相差100倍。
12．酵母mRNA的大小一般与基因的大小相一致，而哺乳动物mRNA比对应的基因明显小。
为什么？
答：
大部分基因含有内含子。
13．在一个基因复制后，外显子发生突变的概率比内含子小。
但是，所有DNA的突变率是相同的。
请解释原因。
答：
外显子发生突变使功能丧失而个体被淘汰，因此外显子受选择压力的作用。
14．跳跃复制的结果是什么？
答：
产生串联的DNA序列。
15．重复序列并不是在选择压力下存在，因此能快速积累突变。
这些特性表明重复序列相互间应存在很大的不同，但事实并不是这样的。
请举例说明。
答：
如卫星DNA的同源性是通过固定的交换来维持，它们通过不均等交换导致其中一个重复单元的增加和另一个单元的消失。
16．哪些细胞器带有自身的基因组？
为什么这些细胞器带有自身的基因组？
答：
线粒体和叶绿体。
因为这两种细胞器具有不同于细胞质的独特的胞内环境。
17．线粒体DNA的突变率与细胞核DNA突变率有什么不同？
为什么？
答：
在哺乳动中，线粒体DNA的突变率比细胞核DNA的突变率高，但在植物中，线粒体DNA的突变率比细胞核DNA的突变率低。
线粒体采用不同于细胞核的DNA聚合酶和DNA修复体系。
18．人线粒体DNA的哪些特征表明了其基因组的组织方式具有经济性？
答：
基因组小，基因直接相连甚至重叠，仅出现一个启动子，一些基因甚至不包括终止密码。
19．20世纪70年代提出的“内共生假说”，现已被接受为一种理论。
有哪些分子生物学证据有力支持了该理论？
答：
（1）线粒体与叶绿体具有自身的基因组
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