人教版高中生物实验专题3.docx
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人教版高中生物实验专题3
专题九：
生物实验与探究（第三课时）
（调查与探究类）
一、教学内容及考纲要求
知识内容
要求
调查常见人类遗传病
A
土壤中动物类群丰富度的研究
B
探究影响酶活性的因素
C
探究酵母菌的呼吸方式
C
探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用
A
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
C
二、重、难点技能归类、整理
1.实验结果的显示方法：
①光合速度一一O2释放量或CO2吸收量或有机物产生量
②呼吸速度——O2吸收量或CO2释放量或有机物减少量
③物质转移途径一一同位素示踪
④细胞液浓度大小——质壁分离
⑤细胞是否死亡——细胞质流动或质壁分离
⑥甲状腺激素作用一一动物耗氧量，发育速度等
⑦生长激素作用——生长速度（体重、身长变化）
⑧胰岛素作用一一动物活动状态
⑨菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度
2.实验条件的控制方法：
①增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物
②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水
③除去CO2——NaOH溶液
④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境
⑤除去叶中叶绿素——酒精加热
⑥除去光合作用对呼吸的干扰一一给植株遮光
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光
⑧血液抗凝——加入柠檬酸钠
⑨线粒体提取——细胞匀浆离心
三、实验案例
调查常见的人类遗传病
实验目的：
1．初步学会调查和统计人类遗传病的方法
2．通过对几种人类遗传病的调查，了解这几种遗传病的发病情况
3．通过实际调查，培养接触社会，并从社会中直接获取资料或数据的能力
实验原理：
显性遗传病具有世代相传的特点，隐性遗传病隔代出现。
伴X染色体隐性遗传病的遗传特点是交叉遗传，隔代出现，患者男性多于女性。
伴X染色体显性遗传病的遗传特点是世代相传，患者女性多于男性。
方法步骤：
可以以小组为单位开展调查工作。
其程序是：
组织问题调查小组→确定课题→制定调查计划→分头调查研究→撰写调查报告→汇报交流调查结果
注意事项：
1．调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病、高度近视（600度以上）等
2．为保证调查的群体足够大，小组调查的数据，应在班级和年级中进行汇总
3．
4．人类常见的遗传病类型概括
土壤中动物类群丰富度的研究
实验目的：
1．初步学会动物类群丰富度的统计方法
2．能对土壤中部分常见的动物进行分类
3．学会设计表格进行观察和统计。
实验原理：
土壤不仅为植物提供水分和矿质元素，也是一些动物的良好栖息场所。
研究土壤中动物类群的丰富度，操作简便，有助于理解群落的基本特征与结构。
方法步骤：
1．提出问题：
如土壤中有哪些小动物？
它们的种群密度是多少？
2．制定计划
3．实施计划
本研究包括：
准备、选择样地、取样、观察和分类、统计和分析。
1）准备：
查阅有关资料
2）选择样地：
采集大型土壤动物选择林下或落叶等腐殖质较为丰富的地方。
3）取样：
在采集地随机选取3~5个样点（50cm×50cm×15cm）,采集样点内的落叶和土壤，将其中的大型土壤动物用镊子或手检的方法。
也可以在野外用取样器取样的方法进行采集、即：
用一定规格的捕捉器（如采集缺罐、吸虫器等进行取样）。
一般不适合用标志重捕法取样。
4）观察和分类：
“观察和分类”需要借助动物分类的专业知识。
动物种类
5）统计和分析：
“统计和分析”，要求设计一个数据收集和统计表，并据此进行数据分析。
样地
大型动物
（种类）
小型动物
（种类）
微型动物
（种类）
……
物种丰富度
（D=S/InA）
丰富度的统计方法：
记名计算法和目测估计法。
记名计算法是指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目，这一般用于个体较大，种群数量有限的群落。
目测估计法是按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少。
等级的划分和表示方法有：
“非常多、多、较多、较少、少、很少”等等。
课后讨论：
如果要调查水中小动物类群的丰富度，应如何对研究方法进行改进？
答：
主要是取样和采集方式要进行改进。
根据调查水中小动物种类的不同，取样设备也不同，例如用网兜、瓶子等。
取样和采集时要考虑定点、定量等因素。
定点就是要选取有代表性的地点取样；定量就是每次取样的数量（例如一瓶、一网等）要相同。
探究影响酶活性的因素
实验目的：
1．探究不同温度和PH对过氧化氢酶活性的影响。
2．培养实验设计能力。
方法步骤：
提出问题→作出假设→设计实验→（包括选择实验材料、选择实验器具、确定实验步骤、设计实验记录表格）→实施实验→分析与结论→表达与交流。
实例1：
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
实验原理：
鲜肝提取液中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶和Fe3+都能催化H2O2分解放出O2。
经计算，质量分数为3.5%的FeCl3溶液和质量分数为20%的肝脏研磨液相比，每滴FeCl3溶液中的Fe3+数，大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
方法步骤：
步骤
注意问题
解释
取4支洁净试管，编号，分别加入2mLH2O2溶液
不让H2O2接触皮肤
H2O2有一定的腐蚀性
将2号试管放在900C左右的水浴中加热，观察气泡冒出情况，与1号对照
向3号、4号试管内分别滴入2滴FeCl3溶液和2滴肝脏研磨液，观察气泡产生情况
不可用同一支滴管
肝脏研磨液必须是新鲜的
肝脏在制成研磨液
由于酶具有高效性，若滴入的FeCl3溶液中混有少量的过氧化氢酶，会影响实验准确性
因为过氧化氢酶是蛋白质，放置过久，可受细菌作用而分解，使肝脏组织中酶分子数减少，活性降低
研磨可破坏肝细胞结构，使细胞内的酶释放出来，增加酶与底物的接触面积
2-3min后，将点燃的卫生香分别放入3号和4号试管内液面的上方，观察复燃情况
放卫生香时，动作要快，不要插到气泡中
现象：
3号试管产生气泡多，冒泡时间短，卫生香猛烈复燃，4号试管产生气泡少，冒泡时间长，卫生香几乎无变化
避免卫生香因潮湿而熄灭
实例2：
温度对酶活性的影响
实验目的：
1．初步学会探索温度对酶活性的影响的方法。
2．探索淀粉酶在不同温度下催化淀粉水解的情况。
实验原理：
1．淀粉遇碘后，形成紫蓝色的复合物。
2．淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖（淀粉水解过程中，不同阶段的中间产物遇碘后，会呈现红褐色或红棕色。
）麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。
注：
市售a-淀粉酶的最适温度约600C
方法步骤：
操作
注意问题
解释
取3支试管，编上号，然后分别注入2mL可溶性淀粉溶液
另取3支试管，编上号，然后分别注入1mL新鲜淀粉酶溶液
将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成3组，分别放入热水（约600C）、沸水和冰块中，维持各自的温度5min
不能只用不同温度处理淀粉溶液或酶溶液
防止混合时，由于两种溶液的温度不同而使混合后温度发生变化，反应温度不是操作者所要控制的温度，影响实验结果。
分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5min
保持各自温度时间不能太短
淀粉酶催化淀粉水解需要一定时间
在3支试管中各滴入1-2滴碘液，摇匀后观察这3支试管中溶液颜色变化并记录
碘液不能滴加太多
防止影响实验现象的观察
用表格的形式显示实验步骤
序号
加入试剂或处理方法
试管
A
B
C
a
b
c
1
可溶性淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
/
/
/
新鲜淀粉酶溶液
/
/
/
1mL
1mL
1mL
2
保温5min
600C
1000C
00C
600C
1000C
00C
3
将a液加入到A试管，b液加入到B试管，c液加入到C试管中，摇匀
4
保温5min
600C
1000C
00C
5
滴入碘液，摇匀
2滴
2滴
2滴
6
观察现象并记录
实例3：
pH值对酶活性的影响
操作步骤：
用表格开式显示实验步骤：
（注意操作顺序不能错）
序号
加入试剂或处理方法
试管
1
2
3
1
注入新鲜的淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
2
注入蒸馏水
1mL
/
/
3
注入氢氧化钠溶液
/
1mL
/
4
注入盐酸
/
/
1mL
5
注入可溶性淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
6
600C水浴保温5min
7
加入斐林试剂，边加边振荡
2mL
2mL
2mL
8
水浴加热煮沸1min
9
观察3支试管中溶液颜色变化变记录
探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用
实验目的：
1．了解植物生长调节剂的作用
2．进一步培养进行实验设计的能力
实验原理：
植物插条经植物生长调节剂处理后，对植物插条的生根情况有很大的影响，而且用不同浓度、不同时间处理其影响程度亦不同。
其影响存在一个最适浓度，在此浓度下植物插条的生根数量最多，生长最快。
实验材料、用具
实验材料：
可以用杨、加拿大杨、月季等的枝条。
实验用具：
天平、量筒、容量瓶、烧杯、滴管、试剂瓶、玻璃棒、木箱或塑料筐（下方带流水孔）、盛水托盘、矿泉水瓶。
实验步骤：
提出问题→作出假设→设计实验→（包括选择实验材料、选择实验器具、确定实验步骤、设计实验记录表格）→实施实验→分析与结论→表达与交流。
注：
可先设计一组梯度比较大的预实验进行摸索，再在预实验的基础上设计细致的实验。
1.提出问题
不同浓度的生长素类似物，如2，4-D或NAA，促进杨插条生根的最适浓度是多少呢？
2.作出假设
适宜浓度的2，4-D或NAA可以使杨或月季插条基部的薄壁细胞恢复分裂能力，产生愈伤组织，长出大量不定根。
3.预测实验结果
经过一段时间后（约3～5d），用适宜浓度的2，4-D或NAA处理过的插条基部和树皮皮孔处（插条下1/3处）出现白色根原体，此后逐渐长出大量不定根；而用较低浓度、较高浓度或清水处理的枝条长出极少量的不定根或不生根。
4.实验步骤
（1）制作插条。
（2）分组处理：
将插条分别用不同的方法处理（药物浓度、浸泡时间等可多组。
如可分别在NAA中浸泡1、2、4、8、12、24h等）。
（3）进行实验：
将处理过的插条下端浸在清水中,注意保持温度（25～30℃）。
（4）小组分工，观察记录：
前三天每天都要观察记录各小组实验材料的生根情况。
自行设计记录表格，记录用不同浓度生长素类似物处理后枝条生根情况，如生根条数，最长与最短根的长度等。
（浓度适宜的生长素类似物处理后，在绿色树皮的皮孔处长有白色幼根；时间长一些会在枝条下端斜面树皮与木质部之间长有白色根原体）。
每隔2～3d记录也可。
（5）研究实验中出现的问题。
①分析不同插条的生根情况。
不能生出不定根：
有可能是枝条上没有芽、枝条倒插等。
都能生出不定根：
促进扦插枝条生根是指刺激枝条的下端生出不定根，而不是刺激根生长。
不同的枝条可能生出的不定根的数目多少不一样，如枝条上芽多，则产生的生长素就多，就容易促使不定根的萌发。
②分析与本实验相关的其他因素。
A.温度要一致；
B.设置重复组。
即每组不能少于3个枝条；
C.设置对照组。
清水空白对照；设置浓度不同的几个实验组之间进行对比，目的是探究2，4-D或α-萘乙酸促进扦插枝条生根的最适浓度。
5.分析实验结果，得出实验结论
按照小组分工认真进行观察，实事求是地对实验前、实验中（包括课内、课外）和实验后插条生根的情况进行记录，并及时整理数据，绘制成表格或图形。
最后分析实验结果与实验预测是否一致，得出探究实验的结论。
不要求实验结果都一致，但要求有分析研究。
6.表达与交流
实验小组的每一个成员都要写出自己个性化的实验报告，向小组和全班汇报探究过程和结果、经验、教训或体会，包括在科学态度、科学方法和科学精神方面的收获。
7．进一步探究：
进行扩展性的探究和实践，大多数需要在课外完成。
探究酵母菌的呼吸方式
实验目的：
1．了解酵母菌的无氧呼吸和有氧呼吸情况
2．学会运用对比实验的方法设计实验
实验原理：
1．酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
方程式（略）
2．CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养CO2的产生情况。
3．橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇（酒精）发生化学反应，在酸性条件下，变成灰绿色。
方法步骤：
提出问题→作出假设→设计实验→（包括选择实验材料、选择实验器具、确定实验步骤、设计实验记录表格）→实施实验→分析与结论→表达与交流。
1．酵母菌培养液的配制
取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中，再分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液
2．检测CO2的产生
用锥形瓶和其他材料用具组装好实验装置（如图），并连通橡皮球（或气泵），让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶（约50min）。
然后将实验装置放到25-350C的环境中培养8-10h。
3．检测洒精的产生
各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。
向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液（体积分数为95%-97%）并轻轻振荡，使它们混合均匀，观察试管中溶液的颜色变化。
四、课堂练习
1．下列是生物兴趣小组开展人类遗传病调查的基本步骤。
其正确的顺序是（）
①确定要调查的遗传病，掌握其症状及表现②汇总结果，统计分析③设计记录表格及调查要点④分多个小组调查，获得足够大的群体调查数据
A．①③②④B．③①④②C．①③④②D．①④③②
2．用“样方法”调查蒲公英种群密度的过程是（ ）
①将某地分10等份，在每份的中央划一个大小为lm2的样方 ②将某地分10等份，在每份的中央划一个大小不同的样方 ③计数每个样方内该种群数量，再计算平均值 ④计数每个样方内该种群数量，相加获得总数值
A．①③B．①④C．②③D．②④
3．例题：
在人群中，有耳垂和无耳垂是一对相对性状，己知无耳垂是隐性性状，有耳垂是显性性状。
某小组计划调查南京市500个家庭的父母与子女间这对相对性状的遗传（一对夫妻只有一个孩子），作为一次研究性学习活动。
（1）如果你是该小组中的一员，请确定本次研究的主要目的
（2）请设计一张表格（写在下面），用于调查时统计数据，并给表格起一个标题。
（3）该实验的不足之处是：
答案：
（1）确定这一性状是否为伴性遗传（或基因的分离定律、调查基因的频率等正确的说法都可以得分）
（2）部分家庭耳垂性状遗传的调查统计表
父亲性状
母亲性状
儿子性状
女儿性状
有耳垂
无耳垂
有耳垂
无耳垂
有耳垂
有耳垂
有耳垂
无耳垂
无耳垂
有耳垂
无耳垂
无耳垂
（3）被调查的家庭数目太少
4．关于植物生长素，达尔文、温特等科学家相继进行了长期的具体研究。
某同学对植物生长素非常有研究兴趣，设计了如下的两个实验。
（1）实验一、
实验假设：
如果胚芽鞘的尖端能产生生长素，则能影响胚芽鞘下端的生长。
实验材料：
小麦胚芽鞘、刀片、琼脂薄片若干
实验设计：
见实验设计示意图
（一）
实验结论：
上述实验假设成立。
有同学认为实验设计示意图
（一）不完善，缺少的是________________，你的具体改进是
________________________________________________________________。
（2）实验二、
实验假设：
如果单侧光引起生长素在小麦胚芽鞘的背光一侧比向光一侧分布多，则小麦胚芽鞘向光弯曲。
实验材料：
同实验一（小麦胚芽鞘、刀片、琼脂薄片若干，不增加其他材料器具）。
实验设计：
在上述示意图
（一）改进（未在示意图
（二）中画出改进）后的基础上进行单侧光照射，实验设计及其实验预测结果见图
（二）。
实验结论：
实验假设成立。
有同学认为实验设计示意图
（二）中的实验结果预测是错误的，你认为正确的现象应该是________________________________，理由是________________________________。
还有同学认为实验设计示意图
（二）并不能得出实验结论，他画了实验设计示意图（三）中的一部分，请你将示意图（三）补充完整：
在甲方框中画出与胚芽鞘尖端有关的图，在乙方框中画出实验结果预测图。
（3）科学探究通常包括：
①提出问题，②作出假设，③制定计划，④实施计划，⑤得出结论和⑥表达交流等过程。
某同学及其他同学对生长素进行的上述探究过程，与：
科学探究的一般过程相比，缺少的是________和⑥。
（1）对照组、把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂小块放在去尖端的胚芽鞘的切面上
（2）去尖端的胚芽鞘不向光弯曲（或去尖端的胚芽鞘向左弯曲）
生长素不会向背光一侧转移（或感受光刺激的部位是胚芽鞘的尖端）
实验设计示意图（三）
甲图：
琼脂两小块分开、各标字母A、B，左（或右）侧光照尖端o
乙图：
琼脂块各标字母A、B，去尖端的胚芽鞘：
向左（或右）弯曲、放A块的比
放B块的弯一些
（3）①④
5.某兴趣小组深入到一块弃耕农田进行调查，发现连原来的田埂都淹没在杂草之中，只有零星的小麦。
杂草中有大家熟悉的狗尾草、车前等，多数是叫不出名的单子叶植物。
调查中同学们观察到食草昆虫、青蛙、蜘蛛和蛇类等动物。
请回答：
（1）该弃耕农田中，各种生物种群的集合，称为▲。
（2）该生态系统中的能量流动从▲开始，其特点是▲。
（3）请依据调查情况，在方框内表示该农田中可能形成的食物网。
植物
（4）假如在适宜的气候条件下，若干年后该弃耕农田中长出小灌木丛，以至演替出树林，我们把这样的演替类型称为▲。
植被优势种群的演替，从根本上体现了植被对▲的竞争能力不断增强。
（5）土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性，为了探究该弃耕农田土壤小动物类群丰富度，某研究性学习小组设计了右图所示装置，从选取的样土中收集小动物，他们这一装置不够完善，请你帮助该小组的同学们完善该装置▲，接下来对采集到收集瓶中的小动物还应做的工作是▲。
（1）生物群落
（2）生产者固定太阳能 单向流动、逐级递减 （3）见图
（4）次生演替 阳光（5）在漏斗上方加一提供光源和热源的灯泡 用肉眼或仪器认真观察并分类、统计和分析
课后练习
1．为了验证胚芽鞘尖端确实能产生促进生长的某种物质，用胚芽鞘和琼脂块等材料进行实验时，实验的设计思路是（）
A.完整胚芽鞘分别置于单侧光照射和黑暗条件下
B.胚芽鞘尖端和未放过尖端的琼脂块分别置于胚芽鞘切面的同一侧
C.未放过尖端的琼脂块和放过尖端的琼脂块分别置于胚芽鞘切面的同一侧
D.胚芽鞘尖端和放过尖端的琼脂块分别置于胚芽鞘切面的同一侧
2.为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：
选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。
下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是 （ ）
①实验组 ②对照组 ③黑暗中培养 ④在光下培养 ⑤生长育好 ⑥生长不良
A．②③⑤ B．①③⑥ C．①④⑤ D．②④⑥
3．某科学家到某地进行考察，发现该地区鸟类数量急剧减少，为了查明原因，科学家要采取的科学研究方法是
A．调查——分析调查结果——得出结论
B．实地考察——分析可能的原因——初步判断一得出结论
C．观察，提出问题——分析，提出假说——设计，完成实验——分析讨论，得出结论
D．初步分析提出假说——进行实验观察验证——进一步分析，得出结论
4．某生物兴趣小组为了验证唾液中含有唾液淀粉酶，他们设计了以下实验方案：
取分别标有甲、乙标签的两支试管，再加入等量的淀粉糊（2ml），其中，向甲试管内加入（2ml）唾液；两支试管同时放到37℃的温水中水浴10min后取出，分别滴碘液；结果发现只有乙试管内呈现蓝色反应。
通过以上实验方案的分析，你认为应添加下列哪项将会使该小组设计的实验方案更加科学。
A．应向甲试管内加入10ml唾液B．应将甲、乙试管内改装2ml淀粉溶液
C．应向乙试管内加入与唾液等量的蒸馏水D应再向甲、乙试管内加一定量的酸或碱液
5．为了验证а-淀粉酶具有专一性，某同学用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖的水解反应，再用斐林试剂鉴定溶液中有无还原糖，但结果出现了问题，两支试管中都出现了砖红色沉淀，在分析造成失误的原因时，你认为在下列原因中，最不可能的原因是
A、由于试管使用前未充分洗净引起
B、由于所用蔗糖的纯度不高而引起
C、由于加热水浴温度不适宜而引起
D、由于所用а-淀粉酶纯度不高引起
6．在1、2号试管中各加入2毫升过氧化氢溶液，分别各滴入2滴FeCI3溶液和含过氧化氢酶的研磨液，混合均匀之后，产生气泡的情况是（）
A、1号管先产生气泡，但气泡少
B、2号管先产生气泡，但气泡少
C、1号管先产生气泡，气泡也多
D、2号管先产生气泡，气泡也多
7.下列关于探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解作用实验原理的叙述中，不正确的是（）
A、淀粉和蔗糖都是非还原糖，在加热条件下与斐林试剂作用不产生砖红色沉淀
B、淀粉能在淀粉酶的催化下水解成还原糖
C、蔗糖能在淀粉酶作用下水解成还原糖葡萄糖和果糖
D、淀粉酶能否催化淀粉和蔗糖的水解，是通过有无还原糖特定的颜色反应而证明的
8.打开纸盒观察小麦幼苗的向光性运动时，应保持透光孔的方向与前次一致是为了（）
A、保持单侧光B、便于观察胚芽鞘弯曲情况
C、便于测量胚芽鞘生长情况D、形成多方向光
9.红绿色盲是一种人类遗传病。
某中学生物兴趣小组开展研究性学习，对该校00、01、02、03级学生中红绿色盲发病情况进行调查。
（1）他们在制定调查方案中应包括哪些内容？
（2分）
（2）请你设计一表格，记录调查结果。
（2分）
（3）假如被调查人数共为2747人，其中色盲患者为38人（男性37人，女性1人），则红绿色盲发病率为____________。
（1）调查目的、对象、方法、结果、分析、结论（2分）
（2）（2分）
色盲患者
表现正常的人
男
女
男
女
00级学生
01级学生
02级学生
03级学生
（3）1.38%
10.下图一示某森林植物的景观，图二示物种数与面积的关系。
请分析回答：
（1）物种组成是决定群落性质的最重要因素。
为了登记群落的植物种类组成，在群落的中心部位选取样地，用随机法取样，首先要确定样方面积。
．系列取样统计结果如上图二。
①试写出该研究的课题名称。
这种研究方法叫做。
②图二显示：
在一定范围内，随样方面积的增大，。
调查该森林物种数的样方面积最好是m2。
③若选取3个合适的样方对某种乔木
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