新课改地区学年高中生物第7章第2节第2课时隔离与物种的形成与生物多样性的形成学案新人教版必修2.docx
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新课改地区学年高中生物第7章第2节第2课时隔离与物种的形成与生物多样性的形成学案新人教版必修2
第2课时 隔离与物种的形成与生物多样性的形成
学习目标导引
核心素养对接
关键术语
1.运用生物进化理论阐明物种的形成过程；
2.概述生物多样性的形成。
1.生命观念——形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念；认同共同进化是普遍存在的；
2.科学思维——探讨物种多样性的形成原因，解释生物的适应是自然选择的结果。
物种隔离
生物多样性
|预知概念|
一、隔离与物种
1.物种的概念 能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。
2.隔离
（1）概念：
不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。
（2）常见类型
项目
类型
发生范围
结果
生殖隔离
不同物种间
①不能相互交配
②即使交配成功，也不能产生可育的后代
地理隔离
同一种生物
使种群间不能发生基因交流
二、隔离在物种形成中的作用
以加拉帕戈斯群岛上地雀的进化为例，同一种地雀，从南美洲大陆迁来后，分布到不同的岛屿上，从而逐渐产生地理隔离。
1.内因
2.外因
3.结果 基因库形成明显的差异，并逐步出现生殖隔离，从而形成不同种的地雀。
4.结论 隔离是形成新物种的必要条件。
三、生物多样性的形成
1.生物多样性的形成
（1）含义：
（2）形成过程：
2.生物进化理论在发展
主要出现的生物进化理论中影响最广泛和最深远的是以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。
|过程评价|
1.马和驴可以交配产生后代，所以马和驴是同一个物种（ ）
2.不同种群的个体在自然条件下基因不能自由交流的现象叫做隔离（ ）
3.新物种形成的标志是生殖隔离（ ）
4.新物种的形成一定会经过地理隔离（ ）
5.生物多样性有基因多样性、物种多样性和生态系统多样性（ ）
答案 1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.√
|联想·质疑|
★马和驴虽能交配产生后代骡子，但骡子不育，所以马和驴不属于同一物种。
渐变式：
爆发式：
★物种的形成方式
★生物进化是自然选择的结果
（1）能进行交配的就是同一个物种吗？
提示：
不一定
（2）长期的地理隔离是否一定会形成生殖隔离？
提示：
不一定。
只要基因库的差异没有大到使种群个体间不能交配或能交配不能产生可育后代，就不会形成生殖隔离。
科学探究1 隔离与物种的形成
如图是我国黄河两岸某种生物a的演化过程模型，请据图分析回答下列问题：
（1）自然状态下，b、c之间能进行基因交流吗？
为什么？
提示：
不能。
存在地理隔离。
（2）b、c进化的方向相同吗？
为什么？
提示：
不同。
两地的环境条件不同，自然选择的方向不同。
（3）研究表明，某基因在b、d之间的频率有很大差别，是否说明二者不是同一物种了？
提示：
不一定。
是否是同一物种要看是否存在生殖隔离。
（4）若长期进化后，b、c形成了两个物种，这反映出物种形成的一般途径是怎样的？
提示：
长期的地理隔离产生生殖隔离。
（5）若在黄河南岸由于某种原因，二倍体的c加倍成了四倍体的e，那么c、e之间存在生殖隔离吗？
这说明什么？
提示：
二倍体的c与四倍体的e杂交，其后代是三倍体，三倍体是不育的，所以二者存在生殖隔离。
这说明不经过地理隔离也能产生生殖隔离。
【探究应用】
如图所示为种群与物种的关系图解，关于它们的叙述不正确的是（ ）
A．从图中可以看出，一个物种可以有很多种群，这些种群间只是因为地理隔离，阻碍了基因交流
B．若物种2是由物种1形成的，则物种1一定发生了基因频率的改变
C．由物种1形成物种2的必要条件是地理隔离
D．若种群1与种群2的基因频率都发生了改变，则这两个种群都在进化
解析 种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；隔离是新物种形成的必要条件，新物种的形成通常要经过长期的地理隔离而达到生殖隔离，但并不是所有新物种的形成都需要经过地理隔离，故选C。
答案 C
【一题多变】
（1）生物进化的实质是什么？
新物种形成的标志是什么？
提示：
生物进化的实质是种群的基因频率发生改变；新物种形成的标志是存在生殖隔离。
（2）是不是所有的物种形成都需要地理隔离？
提示：
不是，有的物种形成不需要地理隔离，而呈骤变式。
1．地理隔离和生殖隔离的比较
（1）图中A属于地理隔离，一旦发生某种地质变化，两个分开的小种群重新相遇，可以再融合在一起。
（2）图中B属于生殖隔离，一旦形成就保持物种间基因的不可交流性，从而保证了物种的相对稳定。
（3）地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段。
2.物种与种群和隔离的关系
科学探究2 生物多样性的形成
（1）导致生物多样性的根本原因和直接原因分别是什么？
提示：
根本原因：
基因（DNA分子结构）的多样性；直接原因：
蛋白质的多样性。
（2）通过以上学习，你能从多个角度归纳下生物进化的趋势吗？
提示：
简单→复杂，低等→高等，水生→陆生，异养→自养，厌氧→需氧，原核生物→真核单细胞生物→多细胞生物，无性生殖→有性生殖。
【探究应用】
回答下列有关生物进化和生物多样性的问题：
材料一：
某种蛾易被蝙蝠捕食，千百万年之后，此种蛾中的一部分当感受到蝙蝠的超声波时，便会运用复杂的飞行模式，逃脱危险，其身体也发生了一些其他改变。
当人工使变化后的蛾与祖先蛾交配后，产出的受精卵不具有生命力。
材料二：
蛙是幼体生活于水中，成体可生活于水中或陆地的动物。
由于剧烈的地质变化，使某种蛙生活的水体分开，蛙被隔离为两个种群。
千百万年之后，这两个种群不能自然交配。
依据以上材料，回答下列问题：
（1）现代生物进化理论认为生物进化的基本单位是____________________。
（2）这两则材料中发生的相似事件是 。
A.适应辐射 B.地理隔离
C.生存竞争D.生殖隔离
（3）在材料一中，蛾复杂飞行模式的形成是 的结果。
（4）在材料二中，若发生剧烈地质变化后，其中一个蛙种群生活的水体逐渐干涸，种群中个体数减少，导致该种群的 变小。
下表为V基因在种群A和B中的基因型个体数。
基因型
A种群/个
B种群/个
VaVb
200
0
VaVa
50
0
VbVc
100
200
VcVc
150
50
VaVc
100
80
（5）计算Va在A种群中的频率 。
（6）就V基因而言，比较A种群和B种群的遗传多样性，并利用表中数据陈述判断依据_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析 材料一中所述变化后的蛾与祖先蛾交配的后代不具有生命力，说明两种蛾产生了生殖隔离；材料二中被隔离的蛙的两个种群不能自然交配，说明它们之间存在生殖隔离。
A种群共有600个个体，其中VaVa有50个，占A种群的1/12，VaVb占200/600＝1/3，VaVc占100/600＝1/6。
则Va基因的频率为1/12＋1/2×1/3＋1/2×1/6＝1/3≈33%。
B种群没有基因型为VaVb和VaVa的个体，因此A种群的遗传多样性高于B种群。
答案
（1）种群
（2）D
（3）自然选择（适者生存） （4）基因库
（5）33%
（6）A种群的遗传多样性高于B种群。
因为A种群的基因型为5种，B种群的基因型为3种
生物多样性的形成
（1）内容：
基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
（2）形成原因：
共同进化。
（3）研究生物进化历程的主要依据：
化石。
【运用概念】
1.下列关于隔离的叙述，不正确的是（ ）
A.种群基因库的差异是产生生殖隔离的根本原因
B.隔离阻止了种群间的基因交流
C.不同的物种之间必然存在着生殖隔离
D.对所有物种来说，地理隔离必然导致生殖隔离
解析 物种间必然存在隔离，不管是地理隔离还是生殖隔离，导致的结果是阻止了基因的交流，从而使种群基因库的差异变大，地理隔离是一个量变过程，只有足够长的时间后才可能达到生殖隔离。
答案 D
2.下列能形成新物种的是（ ）
A.二倍体的西瓜经秋水仙素处理成为四倍体西瓜
B.桦尺蠖体色的基因频率由S（灰色）95%变为s（黑色）95%
C.马与驴交配产生了骡
D.克隆多利羊
解析 判断是否形成新物种的标准是新形成的物种与原来物种间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，说明已形成了新物种，否则还没有形成新物种。
四倍体西瓜自交能产生可育后代，说明四倍体西瓜属于一个物种，四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生的三倍体西瓜高度不育，说明二者存在生殖隔离，则四倍体西瓜是一个新物种；基因频率发生了改变，说明生物进化了，但未突破种的界限，仍属于同一物种；骡子不育，不是一个物种；多利羊是无性繁殖产生的，其遗传组成基本不变，仍属原来的物种。
答案 A
3.如图是物种形成的一种模式。
物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。
在此进程中的某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。
下列有关叙述正确的是（ ）
A.b和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离
B.c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离
C.a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种
D.a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，则c和d是不同物种
解析 区分物种的关键是看是否存在生殖隔离，存在地理隔离的不同种群，可能属于不同物种，也可能属于同一物种。
b和d存在地理隔离，但不一定达到生殖隔离；由于a1和a2经历了漫长的地理隔离，d和c有可能存在生殖隔离；种群基因频率改变是生物进化的实质，而不是形成新物种的标志。
答案 B
【科学思维】
4.经地震形成的海洋中有大小相似的甲、乙两个小岛，某时间段内岛上鸟类的种类和数量随时间变化的情况如图所示。
下列有关叙述中，错误的是（ ）
A.两岛上的鸟类可能存在地理隔离，不同种的鸟类之间存在着生殖隔离
B.甲岛较乙岛鸟类的种类增加更多，可能是甲岛的环境变化更大
C.两岛上的鸟类各形成一个种群基因库，且两个基因库间的差异越来越大
D.两岛上鸟类的种类虽然不同，但最终两岛上鸟类的数量趋于相同
解析 每个岛上的鸟类有多种，所以它们是多个种群，每个种群都存在一个基因库；由于两岛位置不同，所以两岛上的鸟类可能存在地理隔离，但无论是否是一个岛，不同种类的鸟类之间都存在生殖隔离；由于甲岛上环境变化较大，促使基因库中的基因频率发生变化的速率快，所以甲岛上鸟类的种类增加更多；由题图可知，两岛上鸟类总的数量趋于相同。
答案 C
课时提升训练
（时间：
30分钟 满分：
50分）
【运用概念】
1.下列关于物种形成的叙述错误的是（ ）
A.经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是常见的物种形成方式
B.隔离是物种形成的必要条件
C.新物种的形成与种群基因频率改变无关
D.自然选择对不同种群的基因频率改变所起的作用有差别
解析 经过长期的地理隔离使种群的基因库产生较大的差异而产生生殖隔离是常见的物种形成方式，A正确；隔离包括生殖隔离和地理隔离，其中生殖隔离的产生是新物种形成的标志，所以隔离是物种形成的必要条件，B正确；新物种的形成是种群不能进行基因交流导致基因库不同的结果，与种群基因频率的改变有关，C错误；自然选择对不同种群的基因频率改变所起的作用有差别，D正确。
答案 C
2.2011年古生物学家发现了最早的驯养狗化石，距今大约有3.3万年历史。
该化石与现代格陵兰萨摩犬在形态大小上最为接近，而与狼在牙齿特征上特别相近。
下列叙述错误的是（ ）
A.狗可能是人类通过驯养狼演变而来的
B.现代格陵兰萨摩犬与狼不存在生殖隔离
C.在生物进化的过程中，种群的基因频率会发生定向的改变
D.生物进化是一个漫长的过程
解析 从题中信息分析，驯养狗化石与狼在牙齿特征上特别相近，说明狗可能是人类通过驯养狼演变而来的，A正确；现代格陵兰萨摩犬与狼是两种物种，因此存在生殖隔离，B错误；生物进化的过程中就是种群的基因频率发生定向改变的过程，C正确；从题中3.3万年历史可知，生物进化是一个漫长的过程，D正确。
答案 B
3.如图甲、乙、丙代表不同的种群，已知甲和乙原本属于同一物种，都以物种丙作为食物。
由于地理隔离，且经过若干年的进化，现在不能确定甲和乙是否还属于同一物种。
下列有关说法正确的是（ ）
A.若甲和乙在一起还能进行自由交配，则它们就一定不存在生殖隔离
B.甲、乙与环境之间的生存斗争，对生物进化是不利的
C.若甲和乙仍然为同一物种，则它们具有共同的基因库
D.自然选择使甲、乙和丙的基因频率发生定向改变，决定了进化的方向
解析 生殖隔离包括不能自由交配、胚胎致死、产生后代不育等，能进行自由交配，不一定不存在生殖隔离，A错误；甲、乙与环境之间的生存斗争，对生物进化是有利的，B错误；基因库是对种群而言的，甲、乙属于两个种群，因此不具有共同的基因库，C错误；自然选择使基因频率定向改变，从而决定生物进化的方向，D正确。
答案 D
4.对于二倍体西瓜来说，四倍体西瓜是一个新的物种，原因是（ ）
A.基因频率发生了改变B.产生了生殖隔离
C.发生了染色体变异D.出现了新的基因
解析 生殖隔离标志着新物种的形成，因此，对于二倍体西瓜来说，四倍体西瓜是一个新的物种，原因是产生了生殖隔离。
答案 B
5.生殖隔离的形成包括（ ）
①动物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配 ②植物因开花季节和形态不同而不能交配 ③动物胚胎发育早期死亡 ④产生的杂种后代没有生育能力
A.①②B.①②③
C.①②④D..①②③④
解析 ①动物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配而产生生殖隔离；②植物因开花季节和形态不同而不能交配而产生生殖隔离；③动物胚胎发育早期死亡由于不能产生可育后代而产生生殖隔离；④产生的杂种后代没有生育能力，属于生殖隔离。
答案 D
6.据2014年11月《科学》杂志报道，在美国南部森林中生活着一种绿色变色蜥，当矮壮健实的褐色蜥蜴侵入该森林，绿色变色蜥被迫在树上生活，仅仅经过20代，绿色变色蜥就长出更大、黏性更强的护趾，帮助它们在较高的领地上定居。
研究人员认为这一过程给人们展示了一个正在发生的生物进化过程，这是因为他们认为（ ）
A.树上的绿色变色蜥种群中一定产生了新的基因
B.褐色蜥蜴的入侵决定了绿色变色蜥变异的方向
C.褐色蜥蜴的入侵可能改变了绿色变色蜥种群的基因频率
D.褐色蜥蜴的入侵导致绿色变色蜥种群中产生了生殖隔离
解析 新基因是由基因突变产生的，由题意无法判断树上的绿色变色蜥种群中一定产生了新的基因，A错误；生物的变异是不定向的，B错误；褐色蜥蜴的入侵使绿色变色蜥的生存环境发生了改变，在特定环境的自然选择作用下，可能改变了绿色变色蜥种群的基因频率，C正确；生物进化的实质是种群基因频率的改变，但种群基因频率改变不一定导致绿色变色蜥种群中产生生殖隔离，D错误。
答案 C
7.地球上已有的生物约200万种，其中只进行无性生殖的原始种类不过1%～2%，而进行有性生殖的种类占绝对优势。
关于这一事实的叙述中，不正确的是（ ）
A.有性生殖提高了物种的变异性
B.有性生殖大大加快了生物进化的步伐
C.有性生殖出现在真核细胞起源之前
D.有性生殖形成合子，丰富了子代的遗传信息
解析 有性生殖提高了变异频率，为生物进化提供了更多的原材料，加快了生物进化，而有性生殖是真核生物独有的生殖方式，应出现在真核生物起源之后。
答案 C
8.在北极的一个山脉中，原始的狼已经在体格和生活习性上进化成不同的变种，其中一种狼的体重较轻，四肢发达而灵活，以猎鹿为主；另一种狼的体重较重，足短而力强，常常攻击羊群。
下列叙述错误的是（ ）
A.狼的性状分歧是自然选择的结果
B.上述现象说明自然选择在一定程度上是不定向的
C.在生存斗争中，捕食者和被捕食者之间进行着相互选择
D.自然选择对不同种群的基因频率的改变所起的作用有所差别，最终导致这些种群的基因库差异很大，并逐步出现生殖隔离
解析 狼的实例恰恰解释了自然选择是定向的，因环境不同，选择不同，导致种群基因库改变并逐渐出现生殖隔离，而且捕食者与被捕食者相互选择而共同进化。
答案 B
9.关于生物进化方面的证据，下列相关叙述正确的是（ ）
A.图1四种地雀喙的差异是由于不同环境食物的刺激所致的不同变异
B.图2昆虫的两类翅形的形成是对环境的主动适应
C.图3是两种体色的桦尺蛾，它们的性状分化证实了物种形成的机制
D.图4中两种动物之间的关系对两者都是有益的，捕食者的存在有利于增加物种多样性
解析 生物变异的产生是体内遗传物质发生改变的结果，并不是环境刺激、生物的主动适应所导致的，A、B不正确；生物性状的分化是变异的结果，并不能证实物种形成机制；生物之间的捕食关系，对捕食者和被捕食者都是有利的，二者之间相互选择，共同进化。
答案 D
【科学思维】
10.下列有关生物多样性与进化的叙述中，不正确的是（ ）
A.蜂鸟细长的喙与倒挂金钟的筒状花萼是它们长期协同进化形成的相互适应特征
B.细菌在接触青霉素后会产生抗药性的突变个体，青霉素的选择作用使其生存
C.异地新物种的形成通常要经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节
D.自然选择能定向改变种群的基因频率，决定了生物进化的方向
解析 细菌在未接触青霉素前就产生了抗药性的突变。
在青霉素的选择作用下抗药性变异逐渐变成有利变异。
由此推知B项说法不正确。
答案 B
11.家蝇对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性，原因是神经细胞膜上某通道蛋白中的一个亮氨酸替换为苯丙氨酸。
下表是对某市不同地区家蝇种群的敏感性和抗性基因型频率调查分析的结果。
家蝇种群来源
敏感性纯合子/%
抗性杂合子/%
抗性纯合子/%
甲地区
78
20
2
乙地区
64
32
4
丙地区
84
15
1
下列叙述正确的是（ ）
A.上述通道蛋白中氨基酸的改变是基因碱基对缺失的结果
B.甲地区家蝇种群中抗性基因频率为22%
C.比较三地区抗性基因频率可知乙地区抗性基因突变率最高
D.丙地区敏感性基因频率高是自然选择的结果
解析 解答本题需熟练掌握基因频率的计算方法，理解基因突变的概念和自然选择的作用。
某通道蛋白中只有一个氨基酸被替换，可推知控制此蛋白质合成的基因发生了碱基对的替换，A错误；甲地区家蝇种群中抗性基因的频率为（20＋2×2）/（100×2）×100%＝12%，B错误；通过计算可知乙地区的抗性基因频率是最高的，但是不能得出抗性基因突变率最高的结论，C错误；丙地区敏感性基因频率高、抗性基因频率低是自然选择的结果，D正确。
答案 D
12.如图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型：
图中上为甲岛，下为乙岛，A、B、C、D为四个生物群体及其演化关系，请看图回答问题：
（1）由A生物群体进化为B、C两个生物群体的内因是 ，外因是 。
（2）甲岛上的B生物群体迁到乙岛后，不与C生物群体发生基因交流，其原因是__________________________________________________________。
（3）迁到乙岛的B生物群体可能会 。
（4）假设甲岛中B种群中AA的基因型频率为60%，aa的基因型频率为16%，则该种群中A的基因频率为 。
解析
（1）由于甲岛和乙岛存在地理隔离，使两个种群的基因频率向不同的方向变化，当达到生殖隔离后就出现不同的物种。
（2）当两个种群不能发生基因交流时，说明二者之间存在生殖隔离。
（4）根据题意可知，B种群中Aa的基因型频率为24%，则A的基因频率为60%＋1/2×24%＝72%。
答案
（1）遗传变异 甲、乙两岛环境不同且有地理隔离
（2）两者间已形成生殖隔离
（3）形成新的物种（答案合理即可）
（4）72%
13.寄生在某种鸟的羽毛中的羽虱大量繁殖会造成鸟的羽毛失去光泽和尾羽残缺不全，影响雄鸟的求偶繁殖。
（1）若该种群中对羽虱具有抵抗力的个体AA和Aa分别占20%和40%，则a基因的基因频率为 。
（2）下面甲图是该种群一段时间以后相关基因频率的变化趋势，由图可知 （填数字）代表A基因频率的变化， （填数字）代表a基因频率的变化。
（3）研究者认为雄鸟能否吸引雌鸟到它的领地筑巢，与雄鸟尾羽长短有关，为了验证这个观点，做了如下实验，结果如乙图所示。
①将若干只尾羽长度相似且生长状况一致的雄鸟均分成A、B、C三组，B组雄鸟的尾羽不做任何处理，作为对照。
将 组雄鸟的尾羽剪短，把剪下来的尾羽用黏合剂粘在另一组雄鸟的尾羽上。
给三组雄鸟带上标志后放归野外进行观察。
②实验结论：
。
解析
（1）a的基因频率＝aa的基因型频率＋1/2Aa的基因型频率＝（1－20%－40%）＋1/2×40%＝60%。
（2）由于自然选择的作用，对羽虱有抵抗能力的A的基因频率会不断上升，所以用曲线1表示，a的基因频率下降，用曲线2表示。
（3）由于三组鸟的尾羽起始长度是相同的，若将A组的尾羽剪下并用黏合剂粘在另一组雄鸟的尾羽上，给三组雄鸟带上标志后放归野外进行观察，由图乙可知，长尾羽的雄鸟更能吸引雌鸟到它的领地筑巢。
答案
（1）60%
（2）1 2 （3）①A ②长尾羽的雄鸟更能吸引雌鸟到它的领地筑巢
14.（科学探究）回答下列有关生物进化与生物多样性的问题：
随着生命科学技术的不断发展，物种形成、生物多样性发展机制的理论探索也在不断地发展与完善。
如图是科学家利用果蝇所做的进化实验，两组实验仅喂养食物不同，其他环境条件一致。
（1）第一期时，甲箱和乙箱中的全部果蝇属于两个 。
（2）经过八代或更长时间之后，甲箱果蝇体色变浅，乙箱果蝇体色变深。
再混养时，果蝇的交配择偶出现严重的同体色选择偏好，以此推断，甲、乙品系果蝇之间的差异可能体现的是 多样性，判断的理由是 。
（3）经过八代或更长的时间后，两箱中的果蝇体色发生了很大的变化，请用现代生物进化理论解释这一现象出现的原因：
两箱分养造成 ，当两箱中果蝇发生变异后，由于 不同，导致 变化，形成两个群体体色的很大差异。
（4）下表是甲、乙两箱中果蝇部分等位基因[A－a、T（T1、T2）－t、E－e]的显性基因频率统计的数据：
世代
甲箱
乙箱
果蝇数
A
T1
E
果蝇数
A
T2
E
第一代
20
100%
0
64%
20
100%
0
65%
第四代
350
89%
15%
64.8%
285
97%
8%
65.5%
第七代
500
67%
52%
65.2%
420
96%
66%
65.8%
第十代
560
61%
89%
65%
430
95%
93%
65%
甲、乙两箱果蝇的基因库较大的是 ，频率基本稳定的基因是 ，第十代时，甲箱中果蝇该等位基因杂合子出现的频率是 %。
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