高中生物北师大版必修三教学案第2章 第1节 第1课时 内环境与稳态 水和无机盐的平衡 Word版含答案.docx
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第1节
人体的代谢与稳态
第1课时 内环境与稳态 水和无机盐的平衡
1.生物有机体的细胞外液称为内环境。
2.内环境稳态是维持细胞正常生命活动的重要条件。
3.反馈调节是机体内环境稳态的重要调节机制。
4.与水平衡调节有关的激素是抗利尿激素。
5.与无机盐平衡调节有关的激素是醛固酮。
内环境与稳态
[自读教材·夯基础]
1.体液
是人体内含有的大量以水为基础的液体,由细胞内液(约占2/3)和细胞外液(约占1/3)组成。
2.内环境
(1)概念:
细胞外液是细胞生存的直接环境,因处于机体的内部,故称为机体的内环境。
(2)组成及关系:
3.内环境的稳态
(1)含义:
内环境的温度、pH等理化性质保持相对稳定。
(2)意义:
细胞进行正常生命活动的必要条件。
(3)调节:
主要是反馈调节,包括正反馈和负反馈两种方式。
1.下列液体是否构成内环境?
①汗液 ②尿液 ③血浆 ④消化液 ⑤细胞质基质
提示:
③属于内环境,①②④⑤不属于内环境。
2.分析血浆、淋巴液与组织液中哪两者成分最相近,并说明理由。
提示:
淋巴液与组织液的成分最相近,因为组织液中的物质进入毛细淋巴管形成淋巴液,血浆含有较多的蛋白质。
3.下列物质哪些不是内环境的成分?
并说明原因。
①纤维蛋白原 ②尿素 ③呼吸酶 ④消化液 ⑤血红蛋白 ⑥胰岛素
提示:
③④⑤不是内环境的成分,③⑤存在于细胞内,④存在于外界环境。
4.血液常规检查时,参考值为什么有一个范围?
提示:
这说明:
①内环境中各种化学成分的含量不是恒定不变的,而是在一定范围内波动,内环境的稳态是一种动态的相对稳定;②不同个体存在一定差异。
5.思考内环境稳态的对象及特点。
提示:
稳态的对象有渗透压、温度和酸碱度。
特点是在一个范围内波动。
[跟随名师·解疑难]
1.血浆、组织液和淋巴液的位置关系(如下图所示)
(1)图中①为血浆,②为组织液,③为淋巴液,④是组织细胞的细胞内液,⑤为血细胞,①②③共同组成了内环境。
(2)由图中可知:
组织细胞的生活环境为组织液,血细胞的生活环境为血浆,毛细血管壁细胞的生活环境为血浆、组织液,毛细淋巴管壁细胞的生活环境为淋巴液、组织液。
2.组织液、血浆和淋巴液的内在联系
三者之间的内在联系主要体现在它们之间的物质交换上。
(1)由于毛细血管分布于组织间隙,而且毛细血管有一定的通透性,正常情况下除血细胞和大部分血浆蛋白外,其他物质(如水、无机盐、小分子有机物)都可以通过毛细血管壁,因此组织液和血浆之间可进行双向物质交换。
(2)毛细淋巴管的功能是回收组织液(包括细胞代谢产物在内的各种物质),这些物质一旦进入毛细淋巴管就成为淋巴液,经过淋巴循环汇入血浆,因此,淋巴液与组织液之间的物质交换是单向的,淋巴液和血浆之间的物质交换也是单向的。
三者之间的内在联系如下:
3.细胞外液的理化性质
(1)渗透压:
①渗透压是溶液本身的一种特性,是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒数目多少,常用mol·L-1或mmol·L-1表示,单位体积中溶质微粒越多,溶液的渗透压越大。
②血浆渗透压与0.9%的NaCl溶液或5%的葡萄糖溶液的渗透压大致相等。
故0.9%的NaCl溶液或5%的葡萄糖溶液为血浆的等渗溶液,前者叫生理盐水。
凡是高于0.9%的NaCl溶液称为高渗溶液,低于0.9%时则称为低渗溶液。
(2)酸碱度:
正常人血浆的pH在7.35~7.45之间波动,机体在代谢过程中虽然经常有各种酸性或碱性物质进入血浆,但血浆的pH却能保持相对稳定。
过酸或过碱可引起机体的酸中毒或碱中毒。
(3)温度:
细胞外液的温度,一般维持在37℃左右。
4.内环境稳态重要性归纳
水的平衡及调节
[自读教材·夯基础]
1.水的平衡
(1)来源:
饮水、食物中的水,代谢过程产生的水。
(2)排出途径:
肾脏排尿、汗液分泌、呼气、消化液的分泌。
(3)尿的形成:
血液
原尿
终尿。
2.水平衡的调节(以细胞外液渗透压升高为例)
1.人每天为什么必须保证水的摄入量,以维持一定的尿量?
提示:
人体代谢废物需要随尿液排出,尿量太少,代谢废物不能及时随尿液排出体外,会引起中毒。
2.若人体内水和无机盐都减少,但细胞外液渗透压不变,机体能进行水平衡的调节吗?
试说明理由。
提示:
不能,机体是靠感受细胞外液渗透压的变化进行调节的,而不是直接感受水分含量的变化。
3.抗利尿激素的产生部位、释放部位和发挥作用的部位有何不同?
提示:
产生部位是下丘脑,释放部位是垂体,发挥作用的部位是肾小管和集合管。
[跟随名师·解疑难]
1.水平衡调节图解
2.下丘脑在水平衡调节中的作用
(1)感受刺激:
含渗透压感受器。
(2)分泌功能:
合成分泌抗利尿激素。
(3)神经中枢:
调节水盐平衡。
(4)传导兴奋:
能够将兴奋传到大脑皮层。
无机盐的平衡及调节
[自读教材·夯基础]
1.无机盐的平衡
(1)来源:
主要是食物。
(2)排出途径:
主要是肾脏排尿;少量随汗液和粪便排出。
2.无机盐平衡的调节
(1)主要激素:
醛固酮。
(2)过程:
1.剧烈运动后宜喝纯净水还是淡盐水?
为什么?
提示:
淡盐水,因为剧烈运动时会排出大量的汗液,从而排出一定量的无机盐,喝淡盐水可以维持人体无机盐的平衡。
2.抗利尿激素与醛固酮产生部位与发挥作用的部分是否相同?
提示:
产生部位不同,发挥作用的部位相同。
[跟随名师·解疑难]
1.Na+和K+排出器官及其排出特点
Na+和K+主要是通过肾脏排出的。
Na+表现为多吃多排,少吃少排,不吃不排。
K+表现为多吃多排,少吃少排,不吃也排。
2.与水平衡和无机盐平衡有关的激素
名称
抗利尿激素
醛固酮
成分
多肽类物质
固醇类
分泌
部位
由下丘脑神经细胞分泌,经垂体后叶释放入血液
肾上腺皮质
作用
促进肾小管和集合管对水分的重吸收,减少尿的排出,保留体内水分,使细胞外液的渗透压恢复正常(降低)
促进肾小管和集合管对Na+的重吸收和K+的分泌,维持血钾和血钠含量的平衡
内环境的概念及成分
[例1] (海南高考)下列物质中,在正常情况下不应该出现在人体内环境中的是( )
A.抗体 B.糖原
C.胰岛素D.氨基酸
[解析] 本题考查人体内环境的组成成分。
内环境是身体内,细胞外的液体。
抗体是由浆细胞产生的,既可存在于细胞内,也可以存在于细胞外;糖原存在于细胞内,须分解为单糖才可进入内环境;而身体外的糖原被摄入后须被分解为单糖才能被吸收进入内环境,故内环境中无糖原;胰岛素是由胰岛B细胞分泌的激素,可以存在于细胞内和内环境中;氨基酸可以通过消化道被吸收进入血浆(内环境)。
[答案] B
1.下列哪项不是由人体内环境成分发生明显变化而引起的病症( )
A.浮肿B.手足抽搐
C.贫血D.尿毒症
解析:
内环境的成分包括水、无机盐、蛋白质、其他各种营养物质、代谢废物、气体、激素等,各种成分在体内维持各自的相对含量,当其含量发生变化时,会引起一些病症。
如组织液中水过多,会引起组织水肿;Ca2+含量太低,易发生抽搐;尿素、氨等代谢废物不能及时排出会导致尿毒症,但血红蛋白含量太低导致的镰刀型细胞贫血症是由遗传决定的,与细胞外液成分改变无直接关系。
答案:
C
内环境稳态及其意义
[例2] 下列有关内环境稳态的叙述,错误的是( )
A.内环境稳态不是恒定的,可在一定范围内波动
B.内环境的稳态只包括内环境的理化性质相对恒定
C.新陈代谢的各种反应需要内环境稳态的相对恒定
D.机体内环境稳态的维持主要依赖反馈调节
[精讲精析] 内环境稳态是指各种成分和理化性质保持相对恒定的状态,是细胞进行生命活动的必要条件,主要依靠反馈调节维持。
[答案] B
2.某同学参加学校组织的夏季越野赛后,感觉浑身酸痛,并伴随着大量出汗等。
下列有关说法正确的是( )
A.参加剧烈的运动的人,体内会产生大量的乳酸,致使血浆pH显著下降
B.应该及时补充盐水,并注意适当散热,维持水盐与体温平衡
C.由于能量大量消耗,需要进食较多蛋白质类食品
D.当人体内环境pH失衡时,会出现酶促反应加快,细胞代谢紊乱
解析:
人在剧烈运动后体内产生的乳酸多数被中和,血浆pH不会显著下降。
当人体剧烈运动时,会失去许多无机盐和水,故应及时补充无机盐和水。
另外,代谢产生大量的热量,由于夏季体内外温差小,因此应注意适当散热,以维持体温平衡。
人体内的主要能源物质是糖类,剧烈运动后,体内糖类物质减少,为尽快恢复应进食含糖较多的食品。
酶的催化作用需要适宜的pH,因此,当人体内环境pH失衡时,酶促反应会减慢。
答案:
B
水的平衡及调节
[例3] (北京高考)一次性过量饮水会造成人体细胞肿胀,功能受损。
可用静脉滴注高浓度盐水(1.8%NaCl溶液)对患者进行治疗。
其原理是( )
A.升高细胞外液的离子浓度
B.促进抗利尿激素的分泌
C.降低细胞内液的离子浓度
D.减少细胞外液液体总量
[精讲精析] 饮水过量使细胞外液渗透压降低,细胞吸水肿胀。
静脉滴注高浓度盐水,可升高细胞外液的离子浓度,从而使细胞外液渗透压升高。
[答案] A
3.下图为水盐平衡调节机理,请据图判断A、B、C依次是( )
A.抗利尿激素 渴觉中枢 肾小管、集合管
B.渴觉中枢 抗利尿激素 肾小管、集合管
C.抗利尿激素 肾小管、集合管 渴觉中枢
D.渴觉中枢 肾小管、集合管 抗利尿激素
解析:
图中A为抗利尿激素,作用于B肾小管、集合管,促进肾小管、集合管重吸收水分,使血浆渗透压下降。
C为渴觉中枢,引起渴觉,主动饮水。
答案:
C
无机盐的平衡及调节
[例4] 下列关于人体内水和无机盐平衡的叙述,不正确的是( )
A.K+对维持细胞外液渗透压起着决定性作用
B.长期不能进食的病人应当补充钾盐
C.对于钾盐和钠盐来讲,正常人容易缺乏的是钠盐
D.肾脏排尿的主要意义是维持内环境稳态
[精讲精析] 由“内K+外Na+”这一事实,可说明K+对维持细胞内液渗透压起着决定性作用,而Na+对维持细胞外液渗透压起着决定性作用。
[答案] A
本题如果只从钠和钾的排出特点,即钠盐多吃多排,少吃少排,不吃不排,钾盐不吃也排来考虑,容易误认为机体易缺钾盐,造成思维障碍,实际上还要考虑平衡调节的特点。
人体易缺的盐一般有两种:
一种是需求量大的,一种是容易丢失的。
从需求量来看,人体对钠盐的需求多,所以每天要补充食盐;而钾盐的需求相对少,从食物中就可以获得补充。
从丢失来看,钠盐在细胞中相对容易丢失,而钾盐是不吃也排,也易丢失。
但从盐平衡的调节来看,在血钠降低或血钾升高时,肾上腺分泌醛固酮,从而促进肾小管和集合管对钠的重吸收或对钾的分泌。
由此可见,人体易缺钠,正是因为钠易缺,人体才有保钠的机制,相对而言,钾盐不但不容易缺乏,还容易过量,因此肾小管才有分泌钾的功能。
1.探究血浆中的无机盐浓度对红细胞形态的影响。
2.探究哺乳动物的生理盐水浓度。
3探究水盐平衡的中枢。
典例剖析
某研究小组进行一个有关兔水盐代谢调节的实验,以下为实验报告,请予以完善。
实验名称:
兔的水盐代谢调节
(一)材料与方法:
(1)家兔12只,2.5kg/只,随机分为3组(甲、乙及丙组),每组4只。
(2)对甲组兔静脉滴注1.5%NaCl溶液,乙组滴注0.9%NaCl溶液,丙组滴注蒸馏水,滴注量均为200mL,滴定0.5h。
(3)从滴注开始收集测定2h内免的尿液量。
(二)结果与分析:
(1)甲、乙、丙三组兔平均尿量比较:
_________________________________________。
(2)原因:
_________________________________________________________________。
(三)讨论:
(1)实验设计时每组兔能否只有1只?
为什么?
_________________________________
________________________________________________________________________。
(2)有人认为需要增加1组兔才能使本实验设计更为完善。
你认为对该组兔最有必要作何实验处理?
为什么?
________________________________________________________________________。
[解析] 考查验证生物学事实的能力。
要求能对实验结果进行预测,应用水盐代谢相关知识分析、解释所预测的实验结果;对实验方案作出恰当的评价,并对后续实验进行科学的预设。
注射较高浓度的NaCl溶液,会增加血浆渗透压,使尿量减少;注射等渗NaCl溶液,不会改变血浆渗透压,使尿量较甲组多;注射蒸馏水使血浆渗透压降低,使尿量增加。
[答案]
(二)
(1)甲<乙<丙
(2)甲组血浆渗透压升高,抗利尿激素分泌增加,尿量减少;乙组抗利尿激素分泌不变,尿量较甲组多,丙组抗利尿激素分泌减少,尿量增多 (三)
(1)不能。
只用一只兔不能排除因个体差异造成的结果不准确
(2)用这组兔做空白对照,不滴注任何液体。
可以使甲、乙、丙三组兔的尿量有更好的比较基准
[随堂基础巩固]
1.在高等多细胞动物体内,细胞与内环境之间的物质交换的正确关系是( )
解析:
涉及淋巴液的运输是单向的,指向淋巴液的是组织液,淋巴液的指向是血浆。
答案:
A
2.下列哪项是对内环境稳态实质的描述( )
A.是在神经和体液共同调节下实现的
B.温度、pH等理化性质呈现动态平衡
C.是各个器官、系统协调活动的结果
D.是体内细胞生活不可缺少的条件
解析:
生理学家把正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态,称为内环境的稳态。
内环境稳态的实质是内环境的成分和温度、pH等理化性质处于稳态之中,呈现动态平衡。
不要认为各个器官、系统的协调活动是内环境稳态的实质。
答案:
B
3.高温环境中劳动,出大力流大汗,口渴难耐时,内环境渗透压会如何变化?
应对措施是什么( )
A.渗透压升高;补充淡盐水
B.渗透压升高;大量补充清水
C.渗透压降低;补充生理盐水
D.渗透压不变;补充葡萄糖溶液恢复体力
解析:
高温环境大量出汗,并带走部分盐,渗透压升高,应及时补充淡盐水。
答案:
A
4.当人体饮水不足、体内失水过多或吃的食物过咸时,都会引起细胞外液的渗透压升高(浓度升高),下丘脑感受到这种刺激后( )
A.在下丘脑部位产生渴觉,进而调节对水的摄入量
B.垂体后叶分泌并释放的抗利尿激素增加
C.下丘脑分泌,并由垂体后叶释放的抗利尿激素增加
D.在下丘脑的调节下,肾上腺分泌的醛固酮量增加
解析:
当细胞外液的渗透压升高时,下丘脑的渗透压感受器受到刺激,渗透压感受器一方面产生兴奋,传至大脑皮层,通过产生渴觉来直接调节水的摄入量。
另一方面由下丘脑神经细胞分泌,并由垂体后叶释放的抗利尿激素增加,促进肾小管、集合管对水的重吸收,减少尿的排出。
答案:
C
[课时跟踪检测]
(满分50分 时间25分钟)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.下列属于人体内环境的组成成分是( )
①血浆、组织液和淋巴液 ②血红蛋白、O2和葡萄糖 ③葡萄糖、CO2和胰岛素 ④激素、消化酶和氨基酸
A.①③B.③④
C.①②D.②④
解析:
人体的细胞外液(血浆、淋巴液、组织液)构成了人体的内环境。
在题目给出的选项中,血红蛋白存在于红细胞内,消化酶存在于细胞内或消化道中,不属于内环境的成分。
答案:
A
2.人体中内环境稳态所包含的内容不包括( )
A.线粒体基质中pH的相对稳定
B.血浆中各种化学成分的相对稳定
C.组织液的温度相对稳定
D.血浆渗透压的相对稳定
解析:
内环境是体内细胞所处的液体环境,即细胞外液,而线粒体基质位于细胞内,不是内环境。
答案:
A
3.下列有关人体内环境稳态的叙述中,不正确的是( )
A.泌尿、呼吸、消化、循环等生理系统参与了内环境稳态的维持
B.人体内环境稳态的失调与外界环境无关
C.人体维持内环境稳态的调节能力是有限的
D.稳态有利于参与其调节的器官保持机能正常
解析:
引起人体内环境稳态失调的因素可能来自于自身的代谢异常,也可能来自于外界环境。
答案:
B
4.(海南高考)关于淋巴液的叙述,错误的是( )
A.淋巴液属于细胞外液
B.淋巴液和血浆中都有淋巴细胞
C.淋巴液最终汇入血浆参与血液循环
D.淋巴液中的蛋白质含量高于血浆中的
解析:
淋巴液是内环境的组成成分,血浆在与组织液进行物质交换时,血浆形成组织液的量稍多,较多组织液进入淋巴管,形成淋巴液,最终在左右锁骨下静脉汇入血浆中,进入心脏,参与全身的血液循环,保证了内环境的正常循环。
血浆、组织液和淋巴液的组成成分和含量相近,但又不完全相同,最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴液中的蛋白质含量较少,故D错。
答案:
D
5.水和无机盐的平衡对内环境稳态具有重要意义,下列关于人体内水盐平衡调节的叙述,正确的是( )
A.Na+来自饮食,主要通过汗腺排出
B.K+排出特点是多吃多排,少吃少排,不吃不排
C.调节水盐平衡的主要激素是抗利尿激素和醛固酮
D.寒冷环境的人体内多余的水分只从肾、肺和消化道排出
解析:
Na+、K+的排出途径主要是肾脏,排出是有一定规律的,其中K+的排出规律是:
多吃多排,少吃少排,不吃也排。
水分的排出途径有四条,除由肾、肺和消化道排出外,还有少量由皮肤排出。
答案:
C
6.组织液生成增多,大量积累在组织细胞间隙就会导致组织水肿。
下列各项中不能引起组织水肿的是( )
A.营养不良,血浆蛋白含量减少
B.花粉过敏,使毛细血管通透性增大
C.饮食过咸,导致血浆渗透压过高
D.淋巴结发炎,淋巴液回流受阻
解析:
组织液的增多有可能为自身渗透压增加而吸收水分,也有可能是与之有关的血浆、淋巴液等渗透压的降低而引起。
答案:
C
7.下图中曲线表示某健康成年人分别饮1升清水及饮1升生理盐水后的尿生成速率。
错误的叙述是( )
A.饮清水后约1h,尿生成速率达到峰值
B.饮清水后0.5h,血液中的抗利尿素浓度降低
C.在3h内,饮清水较饮生理盐水产生的尿量多
D.3h后两条曲线将不再交叉或重叠
解析:
饮1升清水后,细胞外液渗透压下降,抗利尿激素分泌减少,尿量增多。
饮1升生理盐水后,细胞外液渗透压基本不变,抗利尿激素的分泌(和尿量)基本没什么变化。
随着排尿量的增多,饮用清水3h后,细胞外液渗透压逐渐升高,抗利尿激素分泌增多,尿量逐渐恢复至正常水平,可与饮生理盐水的曲线发生交叉或重叠。
答案:
D
8.下列有关人体水盐调节的叙述正确的是( )
A.醛固酮具有“保钠排钾”的作用,其分泌对血钠含量降低更为敏感
B.渴觉中枢兴奋,则抗利尿激素分泌减少
C.抗利尿激素分泌减少,则尿量增加
D.细胞外液浓度降低,则尿量减少
解析:
与血钠含量降低相比较,醛固酮分泌对血钾含量升高更为敏感。
抗利尿激素的作用是促进肾小管、集合管对水分的重吸收,抗利尿激素分泌减少则尿量增加。
答案:
C
9.甲型H1N1流感病毒可能导致患者出现低烧、肌肉酸痛等现象,适当的体温升高有利于机体健康的恢复。
下列有关说法错误的是( )
A.发热到体温恢复正常的过程中,人体的神经、免疫系统参与了调节,最终实现稳态
B.出现低烧说明内环境稳态已经失调
C.感染病毒后出现低烧,免疫细胞的免疫能力增强
D.供氧不足,肌肉组织中乳酸含量增高,病人会感觉肌肉酸痛
解析:
发热到体温恢复正常需要神经系统和免疫系统的共同调节。
低烧时免疫细胞的免疫能力增强,抑制病原体的发育。
低烧本身就是机体调节稳态的一种途径,所以此时机体内环境稳态并没有失调。
供氧不足,肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸,乳酸积累会刺激感觉神经末梢,病人会感觉肌肉酸痛。
答案:
B
10.饮食较咸,人体细胞外液渗透压升高,在神经和激素的作用下,主要通过对肾脏重吸收作用调节细胞外液渗透压趋于正常。
在这个过程中,血液中抗利尿激素的含量变化曲线是( )
解析:
水和无机盐平衡调节过程中抗利尿激素的调节属于反馈调节。
答案:
A
二、非选择题(共20分)
11.(12分)生命活动的调节是一个复杂的过程。
下图为人进食过咸的食物后,血浆渗透压的调节示意图,据图回答:
(1)进食过咸的食物后,引起激素A分泌的神经反射为__________(条件反射,非条件反射),其神经中枢位于____________。
(2)由图可见,血浆渗透压的稳定是通过__________的调节来实现的。
(3)写出下列结构的名称:
a______________,b________________。
(4)激素A的作用是________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
进食过咸的食物引起激素分泌,这种反射生来就有,属于非条件反射,其神经中枢位于下丘脑;血浆渗透压是通过神经和体液的共同调节实现的,抗利尿激素作用于肾小管和集合管细胞,促进肾小管和集合管对水的重吸收。
答案:
(1)非条件反射 下丘脑
(2)神经和体液(或神经与激素) (3)肾小管和集合管(或肾脏) 大脑皮层 (4)促进肾小管和集合管对水的重吸收
12.(8分)正常情况下,人体内血液、组织液和细胞内液中K+的含量能够维持相对稳定。
(1)尝试构建人体内K+的动态平衡模型(①在图形框中用箭头表示;②不考虑血细胞、血管壁细胞等特殊细胞)。
(2)消化道中K+进入小肠绒毛上皮细胞的方式是________。
(3)K+主要经肾脏随尿液排出,其排出特点是______________,所以长期不能进食的病人,应注意适当补充钾盐。
解析:
(1)食物中的钾在消化道内被吸收进入血液成为血钾,血液中的钾可以和组织液中的钾相互渗透,组织液中的钾又可以和细胞内液中的钾相互渗透,血液中的钾可以经肾脏由尿排出体外。
(2)无机盐离子在消化道内都是经主动运输方式进入细胞的。
(3)K+的排出特点与钠不同,钠是多吃多排,少吃少排,不吃不排,而钾还有一个特点就是不吃也排,生病住院的人,如果长期不能进食,除了要补充营养物质外,还要注意补充钾。
答案:
(1)
(2)主动运输
(3)多吃多排,少吃少排,不吃也排
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