高中生物第四章《生物与环境的协调发展》414 生态系统中的信息传递学案北师大版必修3.docx
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高中生物第四章《生物与环境的协调发展》414生态系统中的信息传递学案北师大版必修3
第4课时 生态系统中的信息传递
[目标导读] 1.阅读教材P100，分析实例，阐明信息的基本类型。
2.结合教材P101图4－16、4－17，理解信息传递的基本过程。
3.通过教材P102观察蚂蚁的信息传递实验，了解信息传递的多种方式。
[重难点击] 1.生态系统中的信息种类。
2.信息传递的基本过程。
1．下图是生态系统的碳循环和能量流动示意图，请据图回答：
（1）生态系统中碳循环首先依赖于生产者的光合作用或化能合成作用。
（2）图中分解者通过有氧呼吸或无氧呼吸的分解方式将生物组织中的碳返回到环境中。
（3）图中A中的碳，除碳酸盐外，通过燃烧作用回到大气中。
（4）在生态系统的非生物环境与生物群落之间，碳元素主要是以CO2的形式进行循环的，碳循环始终与能量流动结合在一起进行。
（5）生态系统能量流动的特点是单向流动和逐级减少；物质循环的特点是全球性和循环性。
2．生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构；生态系统的功能除了有能量流动和物质循环，还应有信息传递。
课堂导入
“竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知”，阳光和温度的变化把春天的信息传递给了生物。
信息象能量和物质一样，普遍存在于生态系统中，可以在生物与环境之间，生物与生物之间传递。
生态系统中的信息有哪些种类呢？
信息传递在生态系统中有什么作用呢？
探究点一 信息的基本类型
春的气息带来了春花烂漫、燕子归来、蜂蝶飞舞……，生物根据环境信息的不断变化调整着自身的生活和行为。
结合教材内容，试总结生态信息中信息的种类。
1．在生态系统中，能够引起生物产生生理、生化和行为变化的各种信号，都称为信息。
2．如图为一只蝴蝶、一只蜻蜓撞上了蜘蛛网，引起了蜘蛛网的振动，蜘蛛感觉到了振动，爬向蝴蝶。
（1）蜘蛛网的振动对蜘蛛来说属于物理信息，其概念是以物理过程为传递形式的信息。
（2）请对该信息举例：
生态系统中的各种光、颜色、电、磁、声音、热等。
3．汶川大地震的幸存者70%由搜救犬发现，搜救犬是根据人的气味进行搜寻的。
（1）人的气味属于化学信息，其概念是指生态系统中各个层次的生物所产生的一些代谢产物，影响、协调生态系统的各种功能而形成的信息。
（2）请对该信息举例：
蚂蚁散发化学气味、很多种动物的性吸引、群聚、诱食、警戒、跟踪、防卫都与其外分泌腺分泌的某些化学物质所传递的信息相关。
4．春天是孔雀产卵繁殖后代的季节。
雄孔雀展开它那五彩缤纷、色泽艳丽的尾屏，还不停地做出各种各样优美的舞蹈动作，向雌孔雀炫耀自己的美丽，以此吸引雌孔雀。
待到它求偶成功之后，便与雌孔雀一起产卵育雏。
（1）孔雀开屏属于行为信息，其概念为生物在生长发育、生命活动的过程中某些特殊表现和特殊行动所传达的信息。
（2）请对该信息举例：
蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”、动物的拟态等。
5．下图为狮子跃起捕杀羚羊的场面。
（1）狮子跃起捕杀羚羊属于营养信息，其概念为营养状况和环境中食物的改变会引起生物在生理、生化和行为上的变化，这些变化所产生的信息。
（2）请对该信息举例：
被捕食者的体重、肥瘦、数量是捕食者的取食依据。
归纳提炼
1．生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。
如孔雀开屏，如果通过行为传递信息给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递信息给对方，则属于物理信息。
2．鸟类或其他动物报警，若通过声音（尖叫），则属于物理信息；若通过特殊的动作（突然飞起），则属于行为信息。
3．若涉及化学物质挥发性这一特点，则判断为化学信息。
4．信息传递的范围包括同种生物个体之间（性外激素、舞蹈等）、异种生物个体之间（物理信息、化学信息、行为信息中的警示作用）和生物与环境之间（主要有物理信息中的光、磁等）。
5．在信息传递过程中，有些具有特异性，如昆虫的某一性外激素只对特定昆虫起作用；有些没有特异性，如某些昆虫的趋光性。
活学活用
1．下列各项属于物理信息的是__________；属于化学信息的是__________；属于行为信息的是__________；属于营养信息的是____________。
①花椒树上的刺 ②昆虫的性外激素 ③孔雀开屏
④鸟类的鸣叫声所发出的信息 ⑤猎豹和猫科动物有着高度特化的尿标志的信息 ⑥蜜蜂的舞蹈行为 ⑦狮子捕食羚羊时，根据羚羊的体重、肥瘦进行选择 ⑧生物代谢产生的物质如酶、维生素、生长素、抗生素等 ⑨萤火虫的闪光 ⑩有些候鸟的迁徙，在夜间是靠天空中的星座来确定方位的 ⑪鼬遇到危险时，由肛门排出有强烈恶臭味的气体，起到报警和防御的功能
答案 ①④⑨⑩ ②⑤⑧⑪ ③⑥ ⑦
解析 物理信息是指生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力、振动频率等，通过物理过程传递的信息；化学信息是指生物在生命活动中产生的一些可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸，动物的性外激素等；行为信息指动物的特殊行为对于同种或异种生物传递的信息；营养信息是营养状况和环境中食物的改变所产生的信息。
探究点二 信息传递的基本过程
信息要发挥作用，必须能在生态系统各成分间进行传递，结合下列图解分析信息传递的基本过程。
1．完成生态系统信息流动的基本模式图，回答下列问题。
（1）生态系统中的各种信息在生态系统的各成员之间及各成员内部的交换流动，称为生态系统的信息传递。
（2）观察上图，生态系统信息传递的方式是不是循环的？
不是。
是不是单向流动的？
不是。
（3）生态系统的信息既能从输出者向输入者传递，也能由输入者向输出者反馈，所以生态系统的信息传递往往是双向的。
2．下图是信息传递的基本过程示意图，分析各部分的功能：
上图中的信源和信宿是固定的吗？
请举例说明。
答案 在传递信息的过程中，信源和信宿的角色是可以相互转换的。
某一信息的信源可以是另一个信息的信宿，而某一信息的信宿又可能是另一个信息的信源。
如某种动物发出的声音是对同类生物的召唤，同时可能会被其捕食者发觉。
归纳提炼
1．信息传递的存在范围
2．生态系统中信息的来源及特点
信息传递可存在于生物与生物之间，包括同种生物间和不同种生物间。
信息传递还可存在于生物与无机环境之间。
活学活用
2．母藏羚羊通过发出特殊的叫声来呼唤走失的幼崽小羊，请分析该过程中信息的传递过程。
答案 母羊 母羊声带 空气 小羊耳朵 小羊
探究点三 形形色色的信息传递
不同的生物之间传递的信息种类和方式各不相同，以蚂蚁的信息传递为例，了解形形色色的信息传递类型。
1．观察蚂蚁的信息传递
（1）方法步骤
①选择一个蚂蚁活动较活跃的蚁穴，将少量白糖或动物油置于距离洞口20cm左右的地方。
②用放大镜仔细观察，注意首先发现白糖或动物油的蚂蚁的行为。
③观察在随后一段时间内其他蚂蚁的行为变化以及搬取食物的整个过程，并记录下来。
④用樟脑球在蚂蚁走过的地方轻轻划几下，观察后边蚂蚁的行为变化。
⑤经过一段时间后，用挖掘器（如小水果刀或螺丝刀）尽量小心地挖开蚁穴，观察并记录蚁穴内部的情况。
（2）通过观察可总结
蚂蚁的不同个体之间存在着多种信息传递方式。
如焦虑地跑动、利用触角接触其他个体的身体以及散发化学气味等。
2．其他实例
（1）多数昆虫在飞行时能够发出低频的声音，这往往是异性间进行交流、引诱交配的信号。
（2）鸟类的声音通讯更是众所周知，现在已知的所有鸟类都能发出声音，进行信息传递。
繁殖期的啄木鸟在啄击树干时发出的声音，便是一种招引异性的信息。
鸟在找到食物、遇到危险、领地受侵等各种情况下，都会发出不同的声音，进行信息传递。
在这些叫声中一般能够表达出取食、高兴、烦恼、惊恐、保卫领域、进攻等信号。
（3）哺乳动物也会发出声音传递信息。
野兔在发现有敌情时，会用后肢猛烈敲击地面，发出的“咚咚”声可以使周围的野兔迅速逃跑或隐藏起来。
（4）一些鱼类通过放电进行信息传递。
它们可以通过改变电波的释放频率，表示异性间求偶的信息或是争斗中一方认输的信息。
（5）很多种动物的性吸引、群聚、诱食、警戒、跟踪、防卫都与其外分泌腺分泌的某些化学物质所传递的信息相关。
归纳提炼
信息传递与能量流动、物质循环的区别与联系
项目
区别
联系
来源
途径
特点
范围
能量
流动
太阳能
食物链或食物网
单向流动，
逐级减少
食物链各营
养级生物间
共同把生态系统各组分联系成一个统一的整体；并调节生态系统的稳定性
物质
循环
生态
系统
反复出现，
循环往复
生物群落与
无机环境之间
信息
传递
生物或
环境
多种
途径
通常是
双向的
生物与生物
之间或生物
与环境之间
活学活用
3．下列说法不正确的是（ ）
A．草原的绿色为植食动物提供可以采食的信息
B．狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔
C．兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕
D．生物之间的信息传递仅限于同种生物之间
答案 D
解析 在生态系统中，食物链上的相邻物种之间存在着“食”与“被食”的关系，所以相邻物种的某些个体行为与种群特征可以为对方提供大量的有用信息，由此可见，信息传递不仅发生于同种生物之间，还可以发生在不同种生物之间，用于调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定性。
1．信息传递是生态系统的重要功能之一。
下列现象中，与物理信息传递相关的是（ ）
A．花香引蝶B．豪猪遇敌竖起体刺
C．候鸟南飞D．警犬嗅寻毒品
答案 C
解析 候鸟南飞是鸟感受到光照的刺激而出现的行为，光属于物理信息。
2．在生态系统中，信息传递发生在（ ）
A．种群和种群之间
B．种群内部个体和个体之间
C．生物和环境之间
D．以上三项都有
答案 D
解析 生态系统中种群与种群之间、种群内部个体与个体之间以及生物与非生物环境之间都存在着信息传递。
3．任何一个生态系统都存在着多种形式的信息传递。
当一只母猎狗呼唤它的幼崽时，发出的吼叫声属于（ ）
A．化学信息B．行为信息C．物理信息D．营养信息
答案 C
解析 生态系统中的光、声音、温度、湿度等均为物理信息。
4．某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。
甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。
甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。
甲昆虫采食该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。
请回答：
（1）上述现象中，X分别在______________________________________之间进行传递。
（2）影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是______________和____________。
影响乙昆虫活动的信息种类是______________。
蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是______________。
（3）若在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫数量的变化是______________________________________________。
答案
（1）植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫
（2）环境 生物 化学信息和物理信息 物理信息
（3）甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫数量减少
解析 影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是环境和生物。
影响乙昆虫活动的信息种类是化学信息和物理信息。
蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是物理信息。
X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫，故甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫数量减少。
基础过关
知识点一 信息的基本类型
1．下列不属于生态系统的行为信息的是（ ）
A．雄孔雀在雌孔雀面前的频频开屏
B．工蜂中侦察蜂所跳的“圆圈舞”
C．某些鸟类的求偶炫耀
D．看家狗在外出时的频频撒尿
答案 D
解析 许多动物有着高度特化的尿标志的信息，由此传达时间信息，以及用来标记领域，属于化学信息。
前三项皆为行为信息。
2．雌蚕蛾能释放一种性引诱剂，可以把3km以外的雄蚕蛾吸引过来。
虽然每只雌蚕蛾所释放的性引诱剂的含量不足0.01mg，但雄蚕蛾仍能对其作出反应。
有趣的是雄蚕蛾对密封在玻璃瓶中的雌蚕蛾虽然看得见，但却无动于衷。
下列相关叙述错误的是（ ）
A．使雄蚕蛾作出反应的性引诱剂属于化学信息
B．体现了信息的传递有益于种群的繁衍
C．说明生态系统中的信息都是由生物产生的
D．说明性引诱剂具有高效性
答案 C
解析 生态系统中传递的信息包括物理信息、化学信息、行为信息和营养信息等，并非都是由生物产生的。
微量的性引诱剂就可引起同种雄蚕蛾作出反应，说明性引诱剂具有高效性。
3．下列不属于生态系统信息传递的是（ ）
A．心猿意马B．飞蛾扑火
C．花香引蝶D．老马识途
答案 A
解析 飞蛾扑火是通过光的作用，光属于物理信息。
花香引蝶、老马识途都是通过气味的作用，气味属于化学信息。
知识点二 信息传递的基本过程
4．法国的昆虫学家法布尔做过以下实验：
在一个风雨交加的夜晚，在一所被丛林包围的屋子里，把一只雌性蚕蛾扣在笼子里，周围撒满樟脑。
尽管外面风狂雨骤，还是有几十只雄蛾扑向纱笼，此现象说明（ ）
A．昆虫间通过信息相联系，这种信息是无线电波
B．昆虫间通过信息相联系，因为昆虫都具有趋化性
C．昆虫间通过信息相联系，联系的媒介是阴雨天气
D．昆虫的雌雄个体间通过信息相联系，这种信息是化学信息——性外激素
答案 D
5．如图所示为物种A与物种B的关系，则物种A与物种B之间的信息传递方向是（ ）
A．信息只能由A传递给B
B．信息只能由B传递给A
C．A与B之间可以相互传递信息
D．A与B之间不能相互传递信息
答案 C
解析 分析题图可以得出A、B之间是捕食关系，即B捕食A。
具有捕食关系的生物之间是可以相互传递信息的。
知识点三 形形色色的信息传递
6．下列属于探究化学信息传递的是（ ）
A．观察动物对电视图像的反应
B．用录音机记录鸟类繁殖时的鸣叫声
C．利用性外激素诱杀害虫
D．利用“黑光灯”集中捕杀飞蛾
答案 C
解析 物理信息是指生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息，题中的A、B、D三项均为物理信息；化学信息是生物在生命活动过程中产生的一些可以传递信息的化学物质，诸如植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素等，所以选C。
7．下列说法不正确的是（ ）
A．生态系统的信息传递是生态系统的功能之一
B．生命活动的正常进行和生物种群的繁衍都离不开信息的作用
C．把信息传递应用在农业生产中可以提高农产品或畜产品的产量
D．有些金丝桃，能分泌一种引起光敏性和刺激皮肤的化合物——海棠素，使误食的动物变盲或致死，从而使多数动物避开这种植物，这不属于生态系统的信息传递
答案 D
解析 生态系统的功能包括物质循环、能量流动、信息传递。
信息传递对于生物体正常生命活动的进行、种群的繁衍等具有重要作用。
金丝桃分泌的海棠素可使多数动物避开该种植物，这属于化学信息的传递。
8．下列信息的传递中，与其他3种不属于同一类型的是（ ）
A．小囊虫在发现榆、松寄生植物后，会发出聚积信息素，召唤同类来共同取食
B．榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相互拮抗的现象
C．雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊
D．群居动物通过群体气味与其他群体相区别
答案 C
解析 小囊虫在发现榆、松寄生植物后，会发出聚积信息素，召唤同类来共同取食，聚积信息素属于化学信息。
榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相互拮抗的现象，这种化学物质也属于化学信息。
群居动物通过群体气味与其他群体相区别，气味属于化学信息。
雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊，声波属于物理信息。
能力提升
9．蟑螂喜好在夜间出来活动。
科学家把蟑螂放在实验室里，人为地将实验室的白天和黑夜加以颠倒，大约经过一个星期，蟑螂就在人造的“黑夜”时间活动（尽管实际上是白天）。
这个实验说明（ ）
A．蟑螂能感受物理信息的改变
B．信息传递是生态系统的重要功能之一
C．行为信息可以影响蟑螂的行为
D．蟑螂可以感受一切信息刺激
答案 A
解析 蟑螂在人造的“黑夜”时间活动，光照是物理信息，不是行为信息，说明物理信息影响蟑螂的生命活动；题干中的内容不能说明B、D两项内容。
10．如图为生态系统信息传递模式图，相关叙述不正确的是（ ）
A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态
D．生态系统各成分间都有各种形式的信息传递
答案 A
解析 能量流动的特点是单向流动、逐级减少的，而物质循环是反复出现，循环流动的信息传递往往是双向的。
11．下列有关生态系统功能的叙述，不正确的是（ ）
A．物质循环的关键环节是分解者的分解作用
B．物质流是循环的，能量流是单向的，信息流往往是双向的
C．一个生态系统的营养级越多，消耗的能量就越少
D．信息传递有利于沟通生物群落与非生物环境之间、生物与生物之间的关系，具有调节生态系统稳定性的作用
答案 C
解析 生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递。
如果没有分解者，动植物的遗体和动物的排泄物会堆积如山，生态系统就会崩溃。
生态系统的营养级越多，消耗的能量越多。
12．某种海龟的舌尖处有两条红色突起，它在捕食时，先张开口并让舌头来回摆动，很像小虫在蠕动。
这种信息传递的意义是引诱猎物，以利于捕食。
海龟的这种活动包含下列哪种信息的传递（ ）
A．物理和化学信息B．行为和化学信息
C．物理和营养信息D．物理和行为信息
答案 D
解析 这属于海龟的特殊行为，是行为信息；因为利用舌尖的红色突起模仿小虫蠕动，引起其他小虫的注意，所以也是物理信息。
13．下图是有关生态系统的概念图，其中①②③④分别是（ ）
A．生态系统的结构 生态系统的种类 食物链和食物网 信息传递
B．生态系统的种类 生态系统的成分 食物链和食物网 物质循环和能量流动规律
C．生态系统的结构 生态系统的成分 食物链和食物网 信息传递
D．生态系统的成分 生态系统的结构 食物链和食物网 物质循环和能量流动规律
答案 C
解析 生态系统包括生态系统的结构和生态系统的功能；生态系统的结构包括生态系统的成分、食物链和食物网；生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递。
14．招潮蟹是生活在海边的一种甲壳动物，每到繁殖季节，雄蟹就会挥动红色的大螯吸引雌蟹，不同的招潮蟹挥螯的方式不同，如下图甲、乙两种招潮蟹。
请据图回答下列问题：
（1）上述招潮蟹的挥螯行为属于生态系统信息传递中的________信息。
（2）这种求偶行为的产生与体内分泌的____________有直接关系。
（3）从信息传递的过程分析，招潮蟹的发送器官是________，接收器官是__________，信道是____________。
（4）在草原上，当草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以采食的信息；森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔，兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。
上述描述中涉及的信息有________________________，同时可以知道，信息传递中信息可以由________传给________，也能在动物间传递，而且信息传递往往是________的。
答案
（1）行为信息
（2）性激素 （3）红色大螯 眼睛 空气 （4）物理信息、化学信息、行为信息 植物 动物 双向
解析 招潮蟹的挥螯行为是一种求偶的行为信息，利于生物种群的繁衍。
“绿色”属于物理信息，气味属于化学信息，行为特征属于行为信息，这些信息可在不同生物之间调节种间关系，维持生态系统的稳定。
15．语言是人类交流的手段，昆虫之间也存在着可用于交流的“信息”，使昆虫表现出复杂的行为。
昆虫的交配求偶就是通过某种信息长距离传递实现的，如灯蛾的雌虫能吸引11km外的雄蛾，天蚕蛾的雌虫腹部或新羽化的雌虫停息过的物体，都能吸引雄虫。
为了探索昆虫交配求偶的秘密，进行如下实验：
实验1：
将某昆虫未交配的雌虫放在诱捕器中，将诱捕器悬挂于田间，一夜后，发现捕捉到许多同种雄虫。
实验2：
将未交配的雌虫先放到封闭的玻璃管中，再放在诱捕器中，将诱捕器悬挂于田间，一夜后，发现未捕捉到雄虫。
实验3：
将未交配的雌虫腹部用小刀割下，再放在诱捕器中，将诱捕器悬挂于田间，一夜后，发现未捕捉到雄虫。
实验4：
将未交配的雌虫放在诱捕器中，在诱捕器的周围浇一桶汽油，将诱捕器悬挂于田间，一夜后，发现捕捉到许多同种雄虫。
根据上述实验，回答下列问题：
（1）实验1中，放在诱捕器中的雌虫能够吸引雄虫，这是由于昆虫之间具有生态系统的基本功能中的________功能。
（2）实验1与实验2比较说明_________________________________________________。
（3）实验2与实验3比较说明_________________________________________________。
（4）实验4中汽油的作用是______________________，但仍能捕捉到雄性昆虫，这说明________________________________________________________________________。
（5）这个实验使人们受到启发，可能通过这种方法，来控制和诱杀害虫，请指出一种可能的做法：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）信息传递
（2）昆虫间进行交流的信息是一种挥发性的化学物质 （3）这种物质是由昆虫的腹部分泌的 （4）干扰雌雄虫之间的信息激素的交流 这种信息激素具有较强的特异性 （5）将这种物质提取出来，制成诱芯，置于诱捕器中，用于诱杀昆虫（或将这种物质提取出来，制成溶液，于田间喷洒，干扰雌雄虫之间的正常交尾，从而达到控制害虫种群数量的目的）
个性拓展
16．请根据提供的材料用具探究蚂蚁之间的信息传递。
材料用具：
少量的白糖或动物油、放大镜、挖掘器、笔、记录本、樟脑球。
方法步骤：
（1）观察觅食过程
①选择观察地点：
选择一个蚂蚁活动________的蚁穴，将少量__________________放在离洞口20cm的地方。
②观察：
用__________仔细观察，特别注意______________________________的行为，再观察与其他蚂蚁的接触行为，并将整个过程记录下来。
（2）观察樟脑的影响
用樟脑球在蚂蚁爬过的地方轻划几下，观察______（前或后）面蚂蚁的行为变化，并记录。
（3）观察蚁穴内部情况
经过一段时间后，用__________小心挖开蚁穴，观察蚂蚁将__________________，同时观察内部蚂蚁的种类，并记录。
（4）结论：
____________________________________________________________。
答案
（1）①较活跃 白糖或动物油 ②放大镜 首先发现白糖或动物油的
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