三维设计届高三生物一轮复习word版资料必修3第四单元生态系统与环境保护.docx
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三维设计届高三生物一轮复习word版资料必修3第四单元生态系统与环境保护
第四单元生态系统与环境保护
第一讲
生态系统的结构和能量流动
[循着图示·想一想]
知识点一 生态系统的结构
1.组成成分
成分
范畴
作用
非生物的物质和能量
阳光、热能、水、空气、无机盐等
生物群落中物质和能量的根本来源
生产者
自养生物,主要是绿色植物
把无机物制造成有机物,把光能转化为有机物中的化学能,从而可以被生物所利用
消费者
主要指动物
加快生态系统的物质循环;对植物的传粉、种子传播等具有重要作用
分解者
主要是营腐生生活的细菌和真菌
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物,返回到无机环境中,供生产者重新利用
2.营养结构
知识点二 生态系统的能量流动
[结合题目·试一试]
1.连线生态系统的成分与其在生态系统中的地位
2.连线食物链中的生物与其在生态系统中的成分及在食物链中的营养级级别
3.判断下列有关生态系统结构叙述的正误
(1)硝化细菌虽不能进行光合作用,但是自养生物(2012·海南卷T6A)(√)
(2)河流中所有生物和底泥共同组成河流生态系统(2012·海南卷T20D)(×)
(3)生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越大(2011·海南卷T21C)(×)
(4)我国南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的弱(2010·全国卷ⅡT3C)(×)
4.填写生态系统中能量流动的过程图解
5.判断下列有关生态系统能量流动叙述的正误
(1)生态系统中能量的初始来源只有太阳能(2014·江苏卷T10B)(×)
(2)植物→鼠→鹰这条食物链,第三营养级含能量少(√)
(3)生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的(2011·海南卷T21A)(√)
(4)沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够循环利用(×)
考点一︱生态系统的组成及营养结构
[必备知能]
1.生态系统的成分
生产者
消费者
分解者
营养方式
自养
异养
异养
生物种类
①进行光合作用的绿色植物、蓝藻、光合细菌等
②进行化能合成作用的硝化细菌等
①绝大多数动物
②营寄生生活的植物(如菟丝子)、细菌和病毒等
①营腐生生活的细菌、真菌
②腐生动物,如蜣螂、蚯蚓等
[易误提醒]
对生态系统成分认识的四个误区
错误说法
特例
细菌都是分解者
硝化细菌是自养生物,属于生产者;寄生细菌属于消费者
动物都是消费者
秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动、植物残体或排泄物为食的腐食性动物属于分解者
生产者是绿色植物
蓝藻、硝化细菌等自养原核生物也是生产者,应该说生产者包含绿色植物
植物都是生产者
菟丝子营寄生生活,属于消费者
2.生态系统各成分的相互关系
3.生态系统的营养结构
(1)模型图示:
(2)相关说明:
①每条食物链的起点都是生产者,终点是不被其他动物所食的动物,即最高营养级,中间有任何间断都不算完整的食物链。
②分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分,不出现在食物链(网)中。
③由于第一营养级一定是生产者,因此一种动物在某一食物链中的营养级=消费者级别+1,如兔是初级消费者,第二营养级。
④某一营养级生物的含义是该营养级的所有生物,不代表单个生物个体,也不一定是一个种群。
⑤同一种消费者在不同食物链中,可以占有不同的营养级,如狼分别是第三、第四营养级。
⑥在食物网中,两种生物之间的种间关系可出现多种,如狼和狐既是捕食关系,又是竞争关系。
[必明考向]
考向一 生态系统组成成分的判断
1.(2012·海南高考)疟原虫在人体内只能进行无性生殖,在按蚊体内才进行有性生殖。
人被感染疟原虫的按蚊叮咬后可患疟疾。
在水中,按蚊幼虫(孑孓)以藻类和细菌为食,同时又被鱼类捕食。
下列叙述错误的是( )
A.疟原虫与人是寄生关系
B.疟原虫与按蚊是共生关系
C.藻类属于生产者,孑孓和鱼类属于消费者
D.鱼类与藻类既存在捕食关系,也存在竞争关系
解析:
选B 根据题中信息可断定疟原虫与人为寄生关系;疟原虫也可以感染蚊蝇,则疟原虫与被其感染的蚊蝇间为寄生关系;藻类能够进行光合作用,属于生产者,孑孓以藻类为食,是初级消费者,鱼类可捕食孑孓,为次级消费者;鱼类以藻类为食,二者为捕食关系,同时鱼类和藻类植物在水中因生存空间、氧气等资源而存在一定的竞争关系。
2.(2012·海南高考)下面为某生态系统的能量流动简图,下列叙述错误的是( )
A.甲是生产者,乙是消费者
B.该生态系统是一个开放的系统
C.能量通过光合作用固定并进入系统,可以热能形式输出
D.甲、乙和分解者所贮存的能量之和是输入该生态系统的总能量
解析:
选D 根据题中简图可知,甲能够固定太阳能,为生产者,乙从甲获取能量,为消费者;该生态系统需要从外界获得能量,同时能量也可以扩散到外界,是一个开放的生态系统;能量通过光合作用进入生态系统,经过生产者、消费者和分解者的呼吸作用后有一部分以热能的形式散失;输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量。
考向二 食物链(网)中营养级及关系的判断
3.(2013·广东高考)右图所示某湖泊的食物网,其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼,若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼,将出现的情况是( )
A.鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量
B.土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势
C.浮游动物总量锐减后再急升
D.浮游植物总量急升后再锐减
解析:
选A 鲈鱼与土著鱼之间是捕食关系;引入以中小型鱼类为食的鲈鱼后,土著鱼a、b的数量都下降,短期内浮游动物总量先急升后下降再趋于稳定,相应地浮游植物锐减后再急升最后近于稳定;鲈鱼以土著鱼为食,按能量传递逐级递减的特点,可知鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量。
4.(2011·海南高考)某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如下图。
某个时期,当地居民大量捕杀鼬,导致岛上鼠种群暴发,随后由鼠疫杆菌引起的鼠疫通过跳蚤使人感染。
回答问题:
(1)该食物网中,植物中的能量能通过________条食物链传递给鹰,鹰所处的营养级为________;兔与人的种间关系是________。
鼠疫杆菌与人的种间关系是________。
(2)通常情况下,寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响__________(填“大于”“小于”或“等于”)鼬对鼠种群数量的影响;大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争__________(填“增强”“不变”或“减弱”)。
(3)生长在该岛上的蘑菇属于生态系统的________(“生产者”“消费者”或“分解者”),其体内储存的能量________(填“能”或“不能”)传递给植物。
解析:
(1)由图可知,该食物网共有植物→兔→鹰、植物→兔→鼬→鹰、植物→鼠→鹰、植物→鼠→鼬→鹰4条食物链将植物固定的能量传递给鹰。
鹰所处的营养级为第三营养级和第四营养级。
图中植物→人、植物→兔→人2条食物链中人与兔之间存在着捕食和竞争关系。
鼠疫杆菌是寄生于人体内而存活的。
(2)跳蚤寄生于鼠身上,对鼠有害,但不会引起鼠死亡;鼬对鼠的捕食会引起鼠个体的死亡,故通常情况下,鼬对鼠种群的影响更大。
大量捕杀鼬后,鼠因缺少天敌而大量繁殖,导致鼠种群暴发,进而导致种内竞争加剧。
(3)蘑菇属于生态系统中的分解者,分解动植物的遗体、粪便,释放的能量用于自身生长发育和以热能形式散失,能量是单向流动的,故不能传递给植物。
答案:
(1)4 第三、第四营养级 捕食、竞争 寄生
(2)小于 增强 (3)分解者 不能
食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析
(1)处于食物链的第一营养级生物减少的情况。
第一营养级生物数量的减少会导致其他生物数量都减少,即出现连锁反应,因为第一营养级生物是其他生物直接或间接的食物来源。
(2)“天敌”减少的情况。
“天敌”减少,则被捕食者数量增加。
但随着其数量的增加,种内斗争加剧,种群密度下降,直到趋于稳定,但最终结果比原来数量要大。
(3)“中间”营养级生物减少的情况。
①以中间环节少的作为分析依据,考虑方向和顺序为:
从高营养级依次到低营养级。
②生产者相对稳定,即生产者比消费者稳定得多,所以当某一种群数量发生变化时,一般不需考虑生产者数量的增加或减少。
③处于最高营养级的种群有多种食物来源时,若其中一条食物链中断,则该种群可通过多食其他食物而维持其数量基本不变。
(4)同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析。
①a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时,则b种群的数量将增加。
②a种群的数量变化导致b种群的营养级升高时,则b种群的数量将减0少。
考点二︱生态系统的能量流动
[必备知能]
1.流入某一营养级的能量来源和去路
(1)能量来源
(2)能量去向:
流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可从以下两个角度分析:
②定量定时:
流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条:
a.自身呼吸消耗;b.流入下一营养级;c.被分解者分解利用;d.未被自身呼吸消耗,也未被下一营养级和分解者利用,即“未利用”。
如果是以年为单位研究,这部分的能量将保留到下一年。
[易误提醒]
分析能量流动时的两个易误点
(1)动物同化的能量不等于摄入的能量。
同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量,摄入量是消费者摄入的能量,同化量=摄入量-粪便量。
(2)粪便量不是该营养级同化量的一部分。
消费者产生的粪便不属于该营养级同化的能量,它实际上与上一营养级的遗体、残骸一样,属于上一营养级的同化量的一部分,要通过分解者的分解作用释放出来。
2.能量流动特点及原因分析
(1)单向流动:
①能量流动是沿食物链进行的,食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果,是不可逆转的。
②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用,因此能量流动无法循环。
(2)逐级递减:
①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。
②各营养级的能量都会有一部分流入分解者,包括未被下一营养级生物利用的部分。
3.生态金字塔的类型及特点
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
每一阶含义
每一营养级生物所含能量的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物的有机物总量
象征含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐步递减
一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形
一般为正金字塔形
分析
能量流动的过程中总是有能量的耗散,故能量流动逐级递减
成千上万只昆虫生活在一株大树上时,该数量金字塔的塔形也会发生变化
浮游植物的个体小,寿命短,又不断被浮游动物吃掉,所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量
[必明考向]
考向一 能量流动过程的分析
1.(2010·山东高考)以下表示动物利用食物的过程正确的分析是( )
A.恒温动物的④/③值一般高于变温动物
B.哺乳动物的③/①值一般为10%~20%
C.提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D.食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
解析:
选C 恒温动物需要消耗更多的能量维持体温,所以有机物质积累量(④)较少,其④/③值一般低于变温动物。
哺乳动物与其食物之间的能量传递效率应为:
③/(①+未获取量)。
食肉动物与食草动物的③/②值大小无法比较。
③/②值越高,说明有更多的食入量转变成饲养动物的同化量,有利于提高动物的生长量。
考向二 能量流动的特点及应用
2.(2014·江苏高考)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述,正确的是( )
A.富营养化水体出现蓝藻水华的现象,可以说明能量流动的特点
B.生态系统中能量的初始来源只有太阳能
C.食物链各营养级中10%~20%的能量会被分解者利用
D.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
解析:
选D 富营养化水体出现蓝藻水华现象,未涉及沿食物链进行的能量流动;生态系统中能量的初始来源也可能是化学能,如硝化细菌的化能合成作用等;能量流动是单向递减的,每个营养级有10%~20%的能量流向下一营养级,而不是有10%~20%的能量被分解者利用;无机环境中的物质可以通过多种途径如光合作用、化能合成作用、根的吸收等进入生物群落被生物利用。
3.(2012·安徽高考)某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。
生态学家对此食物链能量流动进行了研究,结果如下表。
[单位是J/(hm2·a)]
植物
田鼠
鼬
固定的太阳能
摄入量
同化量
呼吸量
摄入量
同化量
呼吸量
2.45×1011
1.05×109
7.50×108
7.15×108
2.44×107
2.25×107
2.18×107
(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是____________________________________________。
(2)在研究能量流动时,可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。
在1hm2范围内,第一次捕获并标记40只田鼠,第二次捕获30只,其中有标记的15只。
该种群密度是____________只/hm2。
若标记的田鼠有部分被鼬捕食,则会导致种群密度估算结果____________。
(3)田鼠和鼬都是恒温动物,同化的能量中只有3%~5%用于____________,其余在呼吸作用中以热能的形式散失。
解析:
(1)营养级之间的能量传递效率=下一个营养级的同化量÷上一个营养级的同化量×100%。
(2)种群中个体总数/重捕个体数=标记个体总数/重捕中标记个体数。
即可求出种群中个体总数为80只,又知调查范围是1hm2,可算出种群密度为80只/hm2。
当标记的田鼠有部分被鼬捕食,会导致种群密度估算值偏高。
(3)一个营养级同化的能量大多通过呼吸作用以热能的形式散失,少数用于该营养级个体自身的生长、发育和繁殖等生命活动。
答案:
(1)3%
(2)80 偏高 (3)生长、发育和繁殖等生命活动
食物链(网)的构建
[典型图示]
[信息解读]
(1)依据捕食关系曲线构建食物链(网)。
先上升先下降者为被捕食者,后上升后下降者为捕食者,可以确定图1食物链为:
乙→丙→甲。
(2)依据所同化能量的多少构建食物链(网)。
生态系统中能量流动逐级递减,且相邻营养级之间的传递效率约为10%~20%。
能量值大者为被捕食者,少者为捕食者。
若相邻两能量值相差不大,不足以构成10%~20%的比例,则两者应为同一营养级。
可以确定图2食物链为:
;图3食物网为甲
;表一的食物链为B→D→A→C。
(3)依据生物体内残留农药的浓度构建食物链(网)。
生态系统中存在生物富集现象,即营养级越高,体内相关农药的浓度越高,两者在数值上呈正相关。
可以确定表二中食物网为
。
[解题技法]
(1)要注意题目中提供的相关信息,如有机物总量或能量多少、富集的有毒物质的多少等。
(2)分析此类问题要依据捕食关系曲线、能量传递效率、生物富集作用等生物学原理进行综合分析。
[针对训练]
1.下表是一个相对封闭的生态系统中五个种群(存在着营养关系)的能量调查结果:
种群
甲
乙
丙
丁
戊
能量/(107kJ·m-2)
2.50
13.30
9.80
0.28
220.00
下图①~④是根据该表数据做出的一些分析,其中与表中数据不相符合的是( )
A.①③ B.②③
C.②④D.①④
解析:
选A 由表中数据可推知,戊为第一营养级,乙、丙为第二营养级,甲为第三营养级,丁为第四营养级。
图③中表示的两种生物间为捕食关系,而乙和丙的关系为竞争关系,所以图③与表中数据不相符合。
乙和丙之间的能量数值不符合两个营养级之间能量传递效率的特点,所以乙和丙不是两个营养级,图①与表中数据也不相符合。
2.(2014·全国卷Ⅱ)某陆地生态系统中,除分解者外,仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。
调查得知,该生态系统有4个营养级,营养级之间的能量传递效率为10%~20%,且每个种群只处于一个营养级。
一年内输入各种群的能量数值如下表所示,表中能量数值的单位相同。
种群
甲
乙
丙
丁
戊
能量
3.56
12.80
10.30
0.48
226.50
回答下列问题:
(1)请画出该生态系统中的食物网。
(2)甲和乙的种间关系是________;种群丁是该生态系统生物组分中的________。
解析:
(1)根据“营养级之间的能量传递效率为10%~20%”可知,戊中能量最多,处于第一营养级,乙和丙中能量相差
不多,都处于第二营养级,甲处于第三营养级,丁处于第四营养级,因此可得出该生态系统中的食物网。
(2)根据
(1)中的食物网简图可以看出甲和乙之间的关系为捕食,戊是生产者,而甲、乙、丙和丁都为消费者。
答案:
(1)戊乙丙甲丁
(2)捕食 消费者
因思维定势或解题习惯而失误
[编者按] 思维定势对解决问题有积极的一面,也有消极的一面:
情境不变,思维定势能够提供解题途径,从而缩短解题时间;一旦情境发生变化,思维定势不仅阻碍考生采用新方法解题,还会影响解题的准确性。
因此,编者总结了以下几个方面的常见失误及分析,并给出了应对策略,以期对广大考生的备考有所帮助。
[易误分析]
1.由于套用教材中的原理、公式或结论而导致的思维定势。
如教材中涉及的有关有丝分裂和减数分裂的曲线图,纵坐标为“细胞中的DNA含量”,但若试题中相应的曲线图纵坐标为“每条染色体上DNA含量”,则考生很容易忽略现有条件而按照固有解题思路得到错误的答案。
2.由于日常生活中形成的“常识”或在平时生活学习中获得的“经验”而导致的思维定势。
由于这些直观的“经验”很多并不科学,而且比较片面,如果在解题中把它当成解题依据常常会导致失误。
如误认为大草履虫与双小核草履虫为种内斗争关系、尿素是由肾脏产生的等。
3.受固有的解题思路影响而形成的思维定势。
如“基因型为AaB的绵羊可产生哪几种配子?
”给学生造成了较大思维困难,感觉无从下手;再如“求某人患甲病而不患乙病的概率”时,不能分开求概率而是两者一起计算,就会很浪费解题时间,甚至得不到正确答案。
[应对策略]
平时要多进行一些变式训练与题组训练,养成良好的思维习惯;对基本概念进行对比分析,加深对概念、知识点的理解;注重生物学中的知识特例;多进行错例剖析;注重发散思维的培养等。
[针对训练]
1.大象是植食型动物,有一种蜣螂则专以象粪为食。
设大象在某段时间所同化的能量为107kJ,则这部分能量中可流到蜣螂体内的约为( )
A.0kJ B.106kJ
C.2×106kJD.106~2×106kJ
错因分析:
由于思维定势,把蜣螂与大象看作食物链中的两个营养级,于是按照10%~20%的传递效率进行计算,从而误选D。
蜣螂是从大象粪中获得能量的,这些能量是大象未能吸收利用的能量,不属于大象的同化量。
答案:
A
2.右图表示某一生态系统的能量金字塔,其Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级,E1、E2代表能量的形式。
下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ和Ⅳ是实现物质循环的关键生态成分
B.该图所示的食物网只有1条食物链:
Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ
C.E1表示的能量主要是通过光合作用所摄入的能量
D.能量可在食物链中循环利用
错因分析:
由于思维定势,误认为营养级最高者为分解者,从而误选A;误认为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ只代表一种生物,从而误选B。
图中Ⅰ代表生产者,则E1表示的能量主要为生产者通过光合作用固定的能量。
Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都代表消费者,实现物质循环的关键生态成分是生产者和分解者。
每一营养级的生物种类可能有很多,该图所示的食物网可能由很多条食物链组成。
生态系统中能量流动是单向的,能量不能循环利用。
答案:
C
3.两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB,这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种,最简捷的方法是( )
A.单倍体育种B.杂交育种
C.人工诱变育种D.细胞工程育种
错因分析:
因思维定式认为单倍体育种能明显缩短育种年限而误选A,但题中问的是“最简捷的方法”,既要简单又要快捷,根据两个亲本的基因型用杂交育种可以两年选育出。
答案:
B
4.下图表示雄果蝇细胞分裂过程中DNA含量的变化。
下列叙述正确的是( )
A.若图甲表示减数分裂,则图甲的CD段表示同源染色体分开
B.若图甲表示减数分裂,则图甲的BC段一个细胞中可能含有0个或1个Y染色体
C.若两图均表示有丝分裂,则两图的DE段一个细胞内只含有2个染色体组
D.若图甲表示减数分裂、图乙表示有丝分裂,则两图的CD段都发生着丝点分裂
错因分析:
本题受减数分裂和有丝分裂固有曲线图表示方式的影响而形成思维定式导致失分。
若图甲表示减数分裂,则CD段表示姐妹染色单体分开,染色体数目加倍;BC段表示减数第一次分裂的前、中、后、末及减数第二次分裂的前、中期,细胞中可能含有0个或1个Y染色体;若两图均为有丝分裂,则甲图DE段含有2个或4个染色体组,乙图的DE段含有2个染色体组。
答案:
B
一、选择题
1.生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。
下列关于生态系统成分的叙述,正确的是( )
A.动物都属于消费者,其中食草动物属于第二营养级
B.细菌都属于分解者,其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型
C.生产者属于自养型生物,是生态系统中最基本、最关键的生物成分
D.一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分
解析:
选C 在生态系统中,不是所有动物都是消费者,如蜣螂、蚯蚓为分解者;多数细菌是分解者,但硝化细菌、铁细菌、硫细菌和光合细菌等是生产者;生产者能将无机物合成有机物,属于自养生物,是生态系统中最关键的成分;一种生物可能属于生态系统中的不同生物成分,如猪笼草在进行光合作用时是生产者,在捕食虫子时为消费者。
2.在生态系统中,营养级越高的生物获得的总能量越少。
下列解释错误的是( )
A.各营养级中总有一部分能量被分解者利用
B.各营养级中的能量一部分以热能形式散失
C.生物维持自身的生命活动消耗一部分能量
D.能量金字塔顶层的生物数量少,需要能量少
解析:
选D 各营养级生物的同化量一部分用于呼吸,以热能的形式散失;一部分用于自身的生长发育、繁殖等,其中一部分流向下一营养级,一部分流向分解者,所以能量流动具有单向流动、逐级递减的特点;能量金字塔顶层的生物因为所处营养级最高,因而获得的能量最少,不能满足太多数量的个体所需。
3.(2015·南昌调研)有关下图的叙述正确的是( )
A.图示的各种成分在生态学上可以构成一个生态系统
B.图示的绿色植物和各种动物在生态学上可以构成一个生物群落
C.细菌与蝉之间的关系属于竞争
D.蛇属于三级消费者
解析:
选A 分析图可知,图示的各种成分既有生物,也有生物生活的无机环境,符合生态系统的概念;群落应指该地区所有生物的总和;在这个图中细菌是分解者,不参与构成食物链,不能与蝉构成竞争关系;在这个生态系统中蛇处于第五营养级,是四级消费者。
4.(2015·大庆模拟)有关下图的叙述不正确的是( )
①图中只有2条食物链
②细菌与狐之间既是捕食关系又是竞争关系
③细菌占有第二、三、四、五4个营养级
④该生态系
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