江苏高考生物二轮讲义3 专题八 变异育种和进化.docx
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江苏高考生物二轮讲义3专题八变异育种和进化
专题八 变异、育种和进化
1.基因重组及其意义(B) 2.基因突变的特征和原因(B) 3.染色体结构变异和数目变异(B)
4.生物变异在育种上的应用(C) 5.转基因食品的安全性(A) 6.现代生物进化理论的主要内容(B) 7.生物进化与生物多样性的形成(B)
►[疏漏诊断]
1.有关生物变异的正误判断
(1)A基因突变为a基因,a基因还可能再突变为A基因(√)
(2)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化(×)
(3)低温可抑制染色体着丝点分裂,使子染色体不能分别移向两极导致染色体加倍(×)
(4)多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会(×)
(5)在有丝分裂和减数分裂过程中,非同源染色体之间交换一部分片段,导致染色体结构变异(√)
2.有关生物进化的正误判断
(6)长舌蝠为长筒花的唯一传粉者,两者相互适应,共同(协同)进化(√)
(7)生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素(×)
(8)生物的种间竞争是一种选择过程(√)
(9)外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向(√)
(10)一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境(√)
(11)生物进化过程的实质在于有利变异的保存(×)
►[长句冲关]
1.概述性知识
(1)基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。
(2)人工诱导多倍体时,秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成。
(3)影响种群基因频率的因素有突变和基因重组、自然选择、迁移等。
(4)共同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
2.程序性诱问
(5)原核生物可遗传变异的来源不只有基因突变,其依据是原核生物在特殊情况下,也可能因DNA的转移而发生基因重组(如将加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养时,会因基因重组使R型活菌转化为S型菌)。
(6)杂合二倍体植株经单倍体育种所得植株是二倍体,其原因是杂合二倍体进行单倍体育种,首先是花药离体培养得到只含1个染色体组的单倍体幼苗,再用秋水仙素处理单倍体幼苗获得纯合的二倍体植株,筛选得到所需的新品种。
(7)一般生物体的体细胞内同源染色体成对存在,有些生物的体细胞中染色体数目减少一半,但仍能正常生活,请作出解释。
有些生物的体细胞中染色体数目虽减少一半,但可能含一个染色体组,即贮存着控制生物的生长、发育、遗传和变异的全套遗传信息。
热考命题1 生物变异的类型、特点及生物育种[学生用书P50]
1.(2019·高考江苏卷,T18)人镰刀型细胞贫血症是基因突变造成的,血红蛋白β链第6个氨基酸的密码子由GAG变为GUG,导致编码的谷氨酸被置换为缬氨酸。
下列相关叙述错误的是( )
A.该突变改变了DNA碱基对内的氢键数
B.该突变引起了血红蛋白β链结构的改变
C.在缺氧情况下患者的红细胞易破裂
D.该病不属于染色体异常遗传病
详细分析:
选A。
密码子由GAG变为GUG,则模板链对应的碱基由CTC变为CAC,并不影响DNA中A与T和C与G的对数,故DNA碱基对内的氢键数不会发生改变,A项错误;由于血红蛋白β链中一个氨基酸发生了改变,故血红蛋白β链的结构会发生改变,B项正确;镰刀型细胞贫血症患者的红细胞在缺氧状态下呈镰刀状,容易破裂,C项正确;镰刀型细胞贫血症属于单基因遗传病,D项正确。
2.(2019·高考江苏卷,T4)下列关于生物变异与育种的叙述,正确的是( )
A.基因重组只是基因间的重新组合,不会导致生物性状变异
B.基因突变使DNA序列发生的变化,都能引起生物性状变异
C.弱小且高度不育的单倍体植株,进行加倍处理后可用于育种
D.多倍体植株染色体组数加倍,产生的配子数加倍,有利于育种
详细分析:
选C。
基因重组是生物变异的来源之一,可能会导致生物性状变异,A错误;因为密码子具有简并性以及基因的显隐性等,所以基因突变不一定导致生物性状发生改变,B错误;弱小且高度不育的单倍体植株经加倍处理后,其染色体数目加倍而成为可育的植株,可用于育种,C正确;多倍体植株染色体组数加倍,产生的配子数不变,D错误。
3.(2018·高考江苏卷,T15)下列过程不涉及基因突变的是( )
A.经紫外线照射后,获得红色素产量更高的红酵母
B.运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基
C.黄瓜开花阶段用2,4D诱导产生更多雌花,提高产量
D.香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换,增加患癌风险
详细分析:
选C。
紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA,A项涉及基因突变;运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基能引起基因结构的改变,B项涉及基因突变;2,4D属于生长素类似物,其作用机理不涉及基因结构的改变,C项不涉及基因突变;香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换,导致抑癌基因的结构发生改变,D项涉及基因突变。
4.(2016·高考江苏卷,T14)下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。
下列叙述正确的是( )
A.个体甲的变异对表型无影响
B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常
C.个体甲自交的后代,性状分离比为3∶1
D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常
详细分析:
选B。
个体甲发生了染色体结构变异中的缺失,基因数目减少,可能对表型有影响,A项错误;个体乙发生的是染色体结构变异中的倒位,变异后染色体联会形成的四分体异常,B项正确;若基因与性状不是一一对应的,则个体甲自交的后代性状分离比不是3∶1,C项错误;个体乙染色体上基因没有缺失,但染色体上基因的排列顺序发生了改变,也可能引起性状的改变,D项错误。
5.(2017·高考江苏卷,T27)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。
请回答下列问题:
(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的____________物质是否发生了变化。
(2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。
如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法①,使早熟基因逐渐____________,培育成新品种1。
为了加快这一进程,还可以采集变异株的____________进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为____________育种。
(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的____________,产生染色体数目不等、生活力很低的________________,因而得不到足量的种子。
即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。
这种情况下,可考虑选择育种方法③,其不足之处是需要不断制备____________,成本较高。
(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次____________,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
详细分析:
(1)生物的可遗传性状是由基因控制的,培育得到的新品种,与原种控制相关性状的遗传物质(基因)可能有所差异,因而可根据变异株中的遗传物质是否发生变化来判断变异株是否具有育种价值。
(2)连续自交过程中早熟基因逐渐纯合,培育成新品种1。
可先通过花药离体培养,再用秋水仙素处理单倍体幼苗,从而获得高度纯合的后代,这种方法属于单倍体育种。
(3)若是染色体组数目改变引起的变异,则在减数分裂过程中同源染色体配对会发生紊乱,不规则的染色体分离导致产生染色体数目不等、生活力低的异常配子,只有极少数配子正常,故只得到极少量的种子。
育种方法③需首先经植物组织培养获得柑橘苗,而植物组织培养技术操作复杂,成本较高。
(4)育种方法①需连续自交,每次减数分裂时与早熟性状相关的基因和其他性状相关的基因都会发生基因重组,产生多种基因型,经选育只有一部分基因型保留下来。
植物组织培养过程中不进行减数分裂,无基因重组发生。
答案:
(1)遗传
(2)纯合 花药 单倍体 (3)染色体分离 配子 组培苗 (4)重组
本部分多以选择题形式直接考查三种可遗传变异的类型及特点。
以非选择题形式考查三类变异的产生原因、特点、与遗传规律综合分析、育种方式及相关实验分析,一般难度不大。
1.可遗传变异的“四大”易混点
2.“二看法”界定二倍体、多倍体、单倍体
一、考查生命观念
1.下列有关变异的叙述,错误的是( )
A.一个基因中增加了若干对脱氧核苷酸属于基因突变
B.非同源染色体之间的片段互换属于染色体变异
C.基因重组只能发生在同种生物相互杂交的过程中
D.发生在玉米花药中的变异比发生在根尖中的更容易遗传给后代
详细分析:
选C。
一个基因中发生碱基对的增添、缺失和替换,属于基因突变,A正确;非同源染色体之间的片段互换属于染色体结构变异中的易位,B正确;基因重组也可以发生在不同物种之间,如基因工程利用的原理是基因重组,它实现了不同物种之间的基因重组,C错误;发生在玉米花药中的变异能遗传给后代,发生在体细胞中的变异一般不能遗传给后代,D正确。
2.(多选)下图表示新品种(或新物种)的不同育种方法,下列分析错误的是( )
A.①②③过程的育种方法能产生新的基因,⑥过程的育种方法能产生新的基因型
B.④⑤过程的育种和⑦过程的育种原理相同,均利用了染色体变异的原理
C.②③过程自交的目的不同,后者是筛选符合生产要求的纯合子
D.图中A、B、C、D、E、F体细胞中的染色体数相等,通过⑦过程产生的新物种的染色体数是B的两倍
详细分析:
选AD。
①②③过程的育种方法为杂交育种,能产生新的基因型,⑥过程是诱变育种,原理是基因突变,能产生新的基因,A错误;④⑤过程为单倍体育种,⑦过程是多倍体育种,它们的育种原理相同,均利用了染色体变异的原理,B正确;②③过程自交的目的不同,前者是产生符合生产要求的性状,后者是筛选符合生产要求的纯合子,C正确;图中E幼苗是由花药发育而来的,为单倍体植株,体细胞中染色体数目是C品种的一半,D错误。
育种方式及原理辨析
(1)诱变育种原理
(2)单倍体育种与杂交育种的关系
(3)多倍体育种的原理分析
二、考查科学思维
3.(2019·攀枝花市高三统考)下图为一只果蝇两条染色体上部分基因分布示意图,下列叙述正确的是( )
A.朱红眼基因ca、辰砂眼基因v为一对等位基因
B.在减数分裂四分体时期,基因cb与基因w互换实现了基因重组
C.常染色体DNA上碱基对的增添、缺失和替换一定导致基因突变
D.在减数第二次分裂后期,基因ca、cb、v、w可出现在细胞的同一极
详细分析:
选D。
因为朱红眼基因ca位于常染色体上,辰砂眼基因v位于X染色体上,二者不位于一对同源染色体上,故不属于等位基因,A错误;基因cb位于常染色体上,而基因w位于X染色体上,二者不是同源染色体,因此在减数分裂四分体时期不能发生互换,B错误;常染色体DNA上碱基对的增添、缺失和替换不一定导致基因突变,如果碱基对改变的位置位于非编码区或基因间区,则一般不会导致基因突变,C错误;图示中的常染色体和X染色体属于非同源染色体,由于减数第一次分裂过程中非同源染色体可以自由组合,因此二者可以出现在同一极,进入同一个细胞中,该细胞在减数第二次分裂后期,着丝点分裂姐妹染色单体分离,分别移向两极,则位于其上的基因也随之移向两极,故基因ca、cb、v、w可出现在细胞的同一极,D正确。
4.(多选)某开红花豌豆植株的一条染色体发生片段缺失且多了一条染色体,研究发现无正常染色体的花粉不育(无活性),在减数分裂时,三条染色体可以随机两两联会并正常分离,剩余的一条随机移向细胞一极,基因B控制红花性状,基因b控制白花性状,如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.用光学显微镜可观察到该植株根尖分生区细胞中三条染色体联会的情况
B.该植株减数分裂能产生BB、Bb、B、b四种雄配子且比例为1∶1∶1∶1
C.该植株为父本,正常植株为母本,则杂交后代中有2/5含缺失染色体
D.如果该植株自交,其后代的性状表现一般是红花∶白花=29∶1
详细分析:
选CD。
植物根尖分生区细胞进行的是有丝分裂,有丝分裂过程中染色体不会发生联会,A错误;根据题干信息“在减数分裂时,三条染色体可以随机两两联会并正常分离,剩余的一条随机移向细胞一极”可知,该基因型为BBb的植株减数分裂产生的配子种类及比例为BB∶Bb∶B∶b=1∶2∶2∶1,又根据“无正常染色体的花粉不育(无活性)”,故雄配子的种类及比例为BB∶Bb∶B∶b=1∶2∶1∶1,B错误;该植株为父本,其产生雄配子的种类及比例为BB∶Bb∶B∶b=1∶2∶1∶1,正常植株为母本,其产生的正常雌配子与雄配子BB结合形成的子代一定含有缺失染色体,与雄配子Bb结合形成的子代含有缺失染色体的概率为1/2,故杂交后代中有2/5含缺失染色体,C正确;如果该植株自交,雌配子种类及比例为BB∶Bb∶B∶b=1∶2∶2∶1,雄配子种类及比例为BB∶Bb∶B∶b=1∶2∶1∶1,后代开白花的植株所占比例为(1/6)×(1/5)=1/30,所以后代的性状表现一般是红花∶白花=29∶1,D正确。
三、考查科学探究
5.(2018·高考全国卷Ⅰ)某大肠杆菌能在基本培养基上生长,其突变体M和N均不能在基本培养基上生长,但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。
将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后,再将菌体接种在基本培养基平板上,发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。
据此判断,下列说法不合理的是( )
A.突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失
B.突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的
C.突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到X
D.突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移
详细分析:
选C。
突变体M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,说明其不能在基本培养基上生长是因为体内不能合成氨基酸甲,原因可能是突变体M催化合成氨基酸甲所需要的酶活性丧失,A不符合题意;一般来说,大肠杆菌突变体的形成是基因突变的结果,B不符合题意;正常情况下,突变体M的RNA与突变体N混合培养不能改变突变体N的遗传物质,也就不能使N转化为X,C符合题意;细菌间可以发生DNA的转移,使受体的遗传特性发生改变,并且改变是可以遗传的,因此,将两个突变体在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后,再将菌体接种在基本培养基平板上,可能会长出大肠杆菌(X)的菌落,D不符合题意。
6.已知豌豆(2n=14)的花色受两对独立遗传的基因控制,红色(A)对白色(a)为完全显性,B基因可淡化花色,两个B基因可将红色淡化为白色,一个B基因可将红色淡化为粉红色。
(1)豌豆中粉红花植株的基因型有________种,基因型为AABb的植株的自交后代________(填“能”或“不能”)出现白花植株。
(2)若纯合红花植株与白花植株(aaBB)杂交,子代中出现一株白花植株,科研人员对其成因作出了三个假设。
假设一:
丢失一条染色体所致。
假设二:
两对基因中的一个基因发生了基因突变所致。
假设三:
A、a,B、b以外的另一对基因中的一个基因发生显性突变所致(三对基因独立遗传)。
①确定假设一是否正确的简便方法是________________________________________________________________________。
②若假设二成立,则发生突变的基因可能是________基因。
③若变异来源为基因突变,某同学欲设计实验确定该突变来源为假设二还是假设三,请写出最简便的实验方案及预期结果。
实验方案:
________________________________。
预期结果:
若子代______________________________,则假设二成立;
若子代____________________________,则假设三成立。
详细分析:
(1)根据题述可知表现型和基因型的对应关系为:
基因型
A_BB、aa__
A_Bb
A_bb
表现型
白色
粉红色
红色
故豌豆中粉红花植株的基因型为AABb、AaBb,共2种。
基因型为AABb的植株自交,后代的基因型为AABB(白色)、AABb(粉红色)、AAbb(红色),故AABb植株的自交后代能出现白花植株。
(2)纯合红花植株的基因型为AAbb,其与白花植株(aaBB)杂交,子代的基因型应为AaBb(粉红色)。
但子代中出现一株白花植株,科研人员对其成因作出了三种假设。
假设一:
丢失一条染色体所致;假设二:
两对基因中的一个基因发生了基因突变所致。
假设三:
A、a,B、b以外的另一对基因中的一个基因发生显性突变所致。
①要判断是否是丢失一条染色体所致,可采用显微镜观察处于有丝分裂中期的细胞中染色体条数是否为13条。
②若假设二成立,推断发生突变的基因可能是A(突变为a)或b(突变为B)。
③若变异来源是基因突变,为了确定该变异来源为假设二还是假设三,可让该白花突变植株自交,观察子代花色,若两对基因中的一个基因发生了基因突变,则该白花植株自交后代不会发生性状分离,自交后代全为白花;若自交后代出现红花和粉红花个体,则假设三成立。
答案:
(1)2 能
(2)①显微镜下观察处于有丝分裂中期的细胞中染色体条数是否为13条 ②A或b ③让该白花突变植株自交,观察子代花色 全为白花 出现红花、粉红花个体
热考命题2 生物的进化[学生用书P52]
1.(2018·高考江苏卷,T4)下列关于生物进化的叙述,正确的是( )
A.群体中近亲繁殖可提高纯合体的比例
B.有害突变不能成为生物进化的原材料
C.某种生物产生新基因并稳定遗传后,则形成了新物种
D.若没有其他因素影响,一个随机交配小群体的基因频率在各代保持不变
详细分析:
选A。
群体中近亲个体基因相似度高,近亲繁殖会提高纯合体的比例,A项正确;基因突变中的有害和有利突变都能为生物进化提供原材料,B项错误;新物种形成的标志是产生生殖隔离,C项错误;基因频率保持不变的一个前提是群体足够大,一个随机交配小群体的基因频率在各代不一定保持不变,D项错误。
2.(2017·高考江苏卷,T7)下列关于生物进化的叙述,错误的是( )
A.某物种仅存一个种群,该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因
B.虽然亚洲与澳洲之间存在地理隔离,但两洲人之间并没有生殖隔离
C.无论是自然选择还是人工选择作用,都能使种群基因频率发生定向改变
D.古老地层中都是简单生物的化石,而新近地层中含有复杂生物的化石
详细分析:
选A。
种群中所有个体所含有的基因才是这个物种的全部基因,A项错误;各大洲人之间并没有生殖隔离,B项正确;无论是自然选择还是人工选择作用,都可使种群基因频率发生定向改变,C项正确;越古老的地层中的化石所代表的生物结构越简单,在距今越近的地层中,挖掘出的化石所代表的生物结构越复杂,说明生物是由简单到复杂进化的,D项正确。
3.(2016·高考江苏卷,T12)如图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图。
下列相关叙述正确的是( )
A.杀虫剂与靶位点结合形成抗药靶位点
B.基因pen的自然突变是定向的
C.基因pen的突变为昆虫进化提供了原材料
D.野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离
详细分析:
选C。
杀虫剂与靶位点结合不会导致抗药靶位点的形成,A项错误;基因突变是不定向的,B项错误;突变(基因突变和染色体变异)和基因重组能为生物进化提供原材料,C项正确;基因突变使种群的基因频率发生改变,但没有形成新物种,故野生型昆虫与pen基因突变型昆虫之间不存在生殖隔离,D项错误。
4.(2016·高考江苏卷,T30)镰刀型细胞贫血症(SCD)是一种单基因遗传病,下图为20世纪中叶非洲地区HbS基因与疟疾的分布图,基因型为HbSHbS的患者几乎都死于儿童期。
请回答下列问题:
(1)SCD患者血红蛋白的2条β肽链上第6位氨基酸由谷氨酸变为缬氨酸,而2条α肽链正常。
HbS基因携带者(HbAHbS)一对等位基因都能表达,那么其体内一个血红蛋白分子中最多有________条异常肽链,最少有________条异常肽链。
(2)由图可知,非洲中部HbS基因和疟疾的分布基本吻合。
与基因型为HbAHbA的个体相比,HbAHbS个体对疟疾病原体抵抗力较强,因此疟疾疫区比非疫区的____________基因频率高。
在疫区使用青蒿素治疗疟疾患者后,人群中基因型为________的个体比例上升。
(3)在疟疾疫区,基因型为HbAHbS个体比HbAHbA和HbSHbS个体死亡率都低,体现了遗传学上的____________现象。
(4)为了调查SCD发病率及其遗传方式,调查方法可分别选择为________(填序号)。
①在人群中随机抽样调查
②在患者家系中调查
③在疟疾疫区人群中随机抽样调查
④对同卵和异卵双胞胎进行分析比对
(5)若一对夫妇中男性来自HbS基因频率为1%~5%的地区,其父母都是携带者;女性来自HbS基因频率为10%~20%的地区,她的妹妹是患者。
请预测这对夫妇生下患病男孩的概率为________。
详细分析:
(1)HbS基因携带者(HbAHbS)一对等位基因都能表达,HbA基因表达的血红蛋白的4条肽链都正常;HbS基因表达的血红蛋白中2条肽链正常,2条肽链异常,所以其体内一个血红蛋白分子中最多有2条异常肽链,最少有0条异常肽链。
(2)基因型为HbSHbS的患者几乎都死于儿童期,而HbAHbS个体对疟疾病原体的抵抗力强于HbAHbA个体,再结合图形可知疟疾疫区比非疫区的HbS基因频率高。
在疫区使用青蒿素治疗疟疾患者后,人群中基因型为HbAHbA的个体比例上升。
(3)在疟疾疫区,基因型为HbAHbS的个体比HbAHbA和HbSHbS的个体死亡率都低,体现了遗传学上的杂种(合)优势现象。
(4)要调查SCD的发病率需要在人群中随机抽样调查,要调查SCD的遗传方式需要在患者家系中调查。
(5)该男性的父母都是携带者,即其父母的基因型都是HbAHbS,则该男性的基因型是1/3HbAHbA、2/3HbAHbS;该女性的妹妹是患者,那么其父母的基因型都是HbAHbS,则该女性的基因型是1/3HbAHbA、2/3HbAHbS。
这对夫妇生下患病男孩的概率为2/3×2/3×1/4×1/2=1/18。
答案:
(1)2 0
(2)HbS HbAHbA (3)杂种(合)优势
(4)①② (5)1/18
本考点主要考查现代生物进化理论的基础知识,以及结合其他生物知识进行综合运用,意在考查学生对进化理论知识的理解能力以及结合具体情境获取信息的应用能力。
1.现代生物进化理论
2.现代生物进化理论要点分析
一、考查生命观念
1.根据现代生物进化理论,下列叙述不正确的是( )
A.自由交配是保持种群基因频率不变的充分条件
B.自然选择直接对生物个体的表现型进行选择
C.新物种的产生不一定都要经过地理隔离
D.“精明的捕食者策略”有利于保持生物多样性
详细分析:
选A。
自由交配只是保持种群基因频率不变的条件之一,要保持种群基因频率不变,还需要其他条件,如种群足够大、没有迁入和迁出等,A错误;自然选择直接对生物个体的表现型进行选择,B正确;新物种的产生不一定都需要经过地理隔离,C正确;捕食者捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体,客观上起到促进被捕食者种群发展的作用,此外,捕食者一般不能将所有的被捕食者都吃掉,否则自己也无法生存,因而,“精明的捕食者策略”有利于保持生物多样性,D正确。
2.海豚与鲨鱼分别属于哺乳纲和鱼纲,二者体型和运动器官的
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