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高考生物一轮复习讲义第29讲植物的激素调节
第29讲 植物的激素调节
1.植物生长素的发现和作用(Ⅱ) 2.其他植物激素(Ⅱ) 3.植物激素的应用(Ⅱ)
生长素的发现、产生与运输
1.生长素的发现过程
名称
实验处理
实验结论
达尔文实验
单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种影响,当这种影响传递到下部的伸长区时,背光面比向光面生长快,因而出现向光性弯曲
詹森实验
胚芽鞘的尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部
拜尔实验
胚芽鞘的弯曲生长,是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的
温特实验
胚芽鞘的尖端确实产生了某种促进生长的物质,这种物质可由尖端向下运输,促进下部的生长
2.生长素的产生、运输和分布
(1)产生部位:
主要是幼嫩的芽、叶和发育中的种子。
(2)运输
(3)分布部位:
相对集中地分布在生长旺盛的部分。
3.植物向光性原因分析
4.植物茎的背地性和根的向地性
(1)表现
(2)原因
(必修3P49“技能训练”改编)为了证明生长素在胚芽鞘中的极性运输,一位同学设计了如图实验,一段时间后,发现位于形态学下端的琼脂块逐渐有了生长素,请思考:
(1)本实验能否得出“生长素在胚芽鞘内只能由形态学上端运输到形态学下端”这一结论?
为什么?
(2)欲得出上述结论应怎样改进更具说服力?
答案:
(1)不能。
因为仅就该实验只能证明“生长素可以从胚芽鞘形态学上端运往形态学下端”,而不能证明“生长素不能由形态学下端运往形态学上端”。
(2)应该增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验,以研究生长素能不能从形态学下端运输到形态学上端。
如图所示。
如下图所示,a、b、c为对胚芽鞘做不同处理的实验,d为一植株被纸盒罩住,纸盒的一侧开口,有单侧光照,据图分析以下问题:
(1)a、b、c的生长情况分别为:
________、________、________。
(2)d图中若固定植株,旋转纸盒,一段时间后,植株向________(填“左”或“右”)弯曲生长;若将纸盒和植株一起旋转,则__________________生长。
答案:
(1)直立生长 向光弯曲生长 背光弯曲生长
(2)右 弯向盒开口方向
考向1 生长素的发现及相关拓展实验
1.(2019·河北邯郸期中)将燕麦胚芽鞘去顶静置一段时间后,用4个含不同浓度生长素(m1、m2、m3、m4)的琼脂块分别放在4个相同的去顶胚芽鞘的一侧,一段时间后,测量并记录胚芽鞘弯曲角度(如图),其中a1>a2>a3>a4,下列对此实验的有关叙述正确的是( )
A.生长素浓度大小关系是m1<m2<m3<m4
B.该实验可以说明生长素作用具有两重性
C.促进胚芽鞘生长的最适浓度一定位于m3、m4之间
D.促进胚芽鞘生长的最适浓度可能位于m1、m2之间
解析:
选D。
在最适生长素浓度的两侧,存在生长素促进效果相同的点,因此生长素浓度大小关系不一定是m1<m2 2.(2019·云南新平一中月考)用燕麦胚芽鞘及幼苗⑦⑧进行如下实验,一段时间后,会出现弯曲现象的是(→表示光照)( ) A.②⑤⑦ B.①②③⑤⑧ C.①③④⑥⑦D.②⑤⑧ 解析: 选D。 ①中由于胚芽鞘匀速转动,a、b中生长素浓度相等,胚芽鞘不弯曲;②中左侧生长素浓度高于右侧,胚芽鞘向右弯曲生长;③中尖端被遮挡,不能感受单侧光刺激,胚芽鞘不弯曲;④中云母片插入尖端,生长素不能横向运输,胚芽鞘不弯曲;⑤中背光侧(左侧)生长素可以向下运输,胚芽鞘向右弯曲生长;⑥中虽然明胶片不阻挡生长素运输,但没有单侧光照射,胚芽鞘不弯曲;⑦中只有植株转动,胚芽鞘中生长素分布均匀,胚芽鞘不弯曲;⑧中植株和箱体一起转动,胚芽鞘弯向小孔处生长。 (1)有关生长素的几个重要知识点 ①生长素的产生部位——胚芽鞘尖端。 ②生长素发挥作用的部位——尖端下面一段。 ③感光部位——胚芽鞘尖端。 ④单侧光的作用——引起生长素分布不均匀。 ⑤弯曲原因——生长素分布不均匀,导致生长不均匀。 ⑥生长素的作用——促进生长,促进细胞伸长。 ⑦生长素的产生是否需要光——不需要。 ⑧生长素横向运输的部位——胚芽鞘尖端。 (2)“两看法”判断植物“长不长”“弯不弯” 考向2 生长素的产生、运输和分布 3.(2019·广东珠海摸底)下列有关生长素的说法中,正确的是( ) A.生长素在植物体内只能极性运输,不能非极性运输 B.生长素由专门的器官产生,作用于特定的靶细胞或靶器官 C.生长素和靶细胞的受体结合后能影响靶细胞内基因的表达 D.高浓度生长素能抑制种子形成,从而形成无子果实 解析: 选C。 生长素在成熟组织的韧皮部中可以进行非极性运输;植物体内没有产生激素的专门器官,是由植物的特定部位产生;生长素与靶细胞的受体结合,影响靶细胞内基因的表达;生长素作为信息分子具有两重性,适宜浓度的生长素可促进果实的发育,形成无子果实。 4.生长素在胚芽鞘内的运输与自身的载体分布有关,也受光照、重力等外界因素的影响。 在如图所示的胚芽鞘中,生长素的运输方向不会发生的是( ) A.a→bB.b→d C.c→aD.a→c 解析: 选C。 在单侧光照射下,生长素可由向光侧向背光侧进行横向运输,可以由a侧运输到b侧;在胚芽鞘部位生长素进行极性运输,只能由形态学上端向形态学下端运输,可由b运输到d,由a运输到c,但不能由c运输到a。 (1)重力、光照等因素影响生长素的运输和分布,但与生长素的极性运输无关。 (2)引起生长素在胚芽鞘中分布不均匀的因素有: 单侧光、重力、含生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘上的位置,以及用云母片等材料阻断胚芽鞘一侧生长素的向下运输等。 注: ①太空环境中虽然丧失了“重力”对生长素分布的影响,但“单侧光”的影响仍存在,且生长素“极性运输”的特性不变。 ②极性运输、非极性运输及横向运输,均侧重运输“方向”。 主动运输则侧重生长素“跨膜运输方式”。 生长素的生理作用及特性 1.生长素的生理作用及特点 (1)生理作用 (2)作用方式: 不直接参与细胞代谢,而是给细胞传达一种调节代谢的信息。 (3)特点: 两重性。 (4)表现: 低浓度促进,高浓度抑制。 具体如下: (5)实例——顶端优势 2.生长素类似物 (1)概念: 具有与生长素相似的生理效应的人工合成的化学物质。 (2)应用 ①防止果实和叶片的脱落。 ②促进结实,获得无子果实。 ③促进扦插枝条的生根。 ④可用一定浓度的生长素类似物溶液补救因花粉发育不良或暴风雨袭击影响受粉,而导致的瓜果类作物产量的下降。 但此措施不可用于挽救以收获种子为目的的各种粮食作物或油料作物的减产问题。 图甲、乙、丙是生长素作用两重性的相关曲线,分析回答下列问题: (1)图甲表示不同浓度生长素的生理作用不同,表现为两重性。 ①A、B、C、D四点的含义分别是____________________、____________________、__________________、__________________。 ②AB段、BC段、CD段的含义分别是____________________________________、____________________________________、____________________________________。 (2)图乙表示不同器官对生长素的敏感程度为____________________。 (3)图丙表示不同植物对生长素的敏感程度为____________________。 答案: (1)①较低浓度促进生长 促进作用最强 既不促进,也不抑制 较高浓度抑制生长 ②一定的浓度范围内,随生长素浓度的升高,促进作用增强 (不包括C点)表示在一定的浓度范围内,随生长素浓度的升高,促进作用减弱 (不包括C点)表示超过一定的浓度范围,随生长素浓度的升高,抑制作用增强 (2)根>芽>茎 (3)双子叶植物>单子叶植物 考向1 生长素的作用、特征及应用 1.(2019·河北衡水中学高三综合测试)图示为科研人员探究不同浓度的IAA(生长素)、IBA(吲哚丁酸)和NAA(α萘乙酸)对根系生长的影响时,根据实验所得数据绘制的柱状图。 下列相关叙述正确的是( ) A.IAA、IBA和NAA都是植物体内产生的微量有机物 B.图示信息可反映出IAA、IBA和NAA都具有两重性 C.IAA、IBA和NAA直接参与细胞代谢,并向细胞传达一种调节代谢的信息 D.同浓度的IBA和NAA对大豆根系生长的作用效果有差异 解析: 选D。 NAA是人工合成的生长素类似物,不属于植物激素,A错误;柱形图中,只有吲哚乙酸(IAA)体现了低浓度促进根的生长,高浓度抑制根的生长,即体现了两重性,吲哚丁酸(IBA)和α萘乙酸(NAA)对大豆根系生长只起到抑制作用,没有体现两重性,B错误;IAA、IBA和NAA不能直接参与细胞代谢,只是起调节作用,C错误;由图可知: 同浓度的NAA对大豆根系生长的抑制作用比IBA更显著,D正确。 2.(2019·湖南师大附中摸底)某研究小组用玉米进行了相关的实验,图一是对玉米胚芽鞘进行的单侧光处理,一段时间后,将胚芽鞘尖端下部纵切,切面如图二所示,图三示意的是一株倒伏的玉米植株。 以下分析正确的是( ) A.图二中的c处细胞对应图一的a部位 B.由图分析可知,生长素通过促进细胞分裂使植物生长 C.图二中的d部位的效果相当于图三中的e部位 D.图二中的c部位的效果相当于图三中的g部位 解析: 选C。 图二是胚芽鞘的伸长区,生长素对c、d都表现为促进生长,只是c处细胞生长慢,所以图二的c对应图一的b部位(向光侧);由图分析可知,生长素通过促进细胞伸长而使植物生长;图二中的d部位生长素浓度高,促进细胞生长速度较快,效果相当于图三中的e部位;图二中的c部位生长素浓度低,促进细胞生长速度较慢,效果相当于图三中的f部位,由于生长素的作用具两重性,又因根对生长素敏感,所以图三中的g部位为抑制生长。 (1)生长素促进生长的原理 生长素促进生长的原理为促进细胞的纵向伸长,从而使体积变大,而不是促进细胞数目的增多。 如图中背光侧之所以长得快,就是因为其背光侧细胞比向光侧“更伸长”。 (2)利用生长素(或生长素类似物)来促进生根、除草、生产无子果实时,“生长素”字眼前面不要忘记加上“适宜浓度”“一定浓度”等字眼,因为生长素浓度不同,所起的作用也不同。 考向2 生长素作用两重性辨析 3.有人从真菌中提取到甲、乙和丙三种生长素类似物,分别测试三种类似物的不同浓度对莴苣幼根生长的影响,结果如图。 以下说法不正确的是( ) A.甲、乙和丙对莴苣幼根生长的影响均有两重性 B.在0~20mol/L范围内,甲对莴苣幼根的促进作用大于丙 C.乙的浓度大于20mol/L后,对莴苣幼根生长起抑制作用 D.据图推测,用30mol/L的甲处理莴苣幼芽可抑制其生长 解析: 选D。 从图中可以看出,甲、乙、丙三种生长素类似物均在一定的浓度范围内,促进幼根生长,但超过一定范围抑制幼根生长,体现了两重性,A正确;由图可知,在0~20mol/L范围内,甲对莴苣幼根生长的促进作用大于丙,B正确;乙的浓度大于20mol/L后,莴苣幼根长度小于空白对照组幼根长度,故起抑制作用,C正确;由于此图描述的是生长素类似物对莴苣幼根生长的影响,故无法判断用30mol/L的甲处理莴苣幼芽,会起到怎样的作用,D错误。 4.图1是用不同浓度的生长素类似物溶液处理扦插枝条的实验结果,图2是不同浓度生长素对某植物茎和根生长的影响,下列分析正确的是( ) A.由图1可知,生长素类似物的浓度在12mol·L-1和16mol·L-1之间时抑制扦插枝条生根 B.由图1可知,促进扦插枝条生根的最适生长素类似物浓度为12mol·L-1 C.由图2可知,生长素浓度在c~d时表现出两重性: 促进②生长,抑制①生长 D.图2中②代表茎,由图2可知,不同浓度生长素溶液促进茎生长的效果可能相同 解析: 选D。 图1显示生长素类似物浓度在12mol·L-1时,可明显促进生长,在16mol·L-1时抑制生长,当在12~16mol·L-1之间时应为一定范围内“促进”;图1信息表明促进插条生根的最适浓度应位于12mol·L-1左右,未必正好为12mol·L-1;所谓两重性是无论针对①还是针对②均表现出两重性,不可就②的“促进”与①的“抑制”视作两重性。 利用“三看法”判断生长素作用的两重性 其他植物激素及植物生长调节剂的应用 1.其他植物激素[连一连] 2.植物激素间的相互关系 在植物生长发育过程中,各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种植物激素相互作用,共同调节。 (1)具协同作用的激素 (2)具有拮抗作用的激素 ①器官脱落 ②种子萌发 ③叶片衰老 3.植物生命活动调节的实质 光照、温度等环境因子 植物激素的合成 基因的表达。 4.植物生长调节剂 (1)概念 人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质。 (2)优点 容易合成、原料广泛、效果稳定。 (3)应用实例[连一连] (必修3P56“基础题”T2改编)针对植物激素与植物生命活动的关系存在如下两种叙述: ①植物激素几乎控制着植物所有的生命活动。 ②在植物的生长发育过程中,几乎所有生命活动都受到植物激素的调节。 你认为哪种叙述更准确? 请说明理由。 答案: ②说法更准确,因为①说法过于绝对,实际情况是: 植物生命活动的调节是非常复杂的过程,从根本上说是由基因控制的,环境变化也会影响基因的表达,激素调节只是其中的一种调节方式。 下图为五种植物激素间的相互作用曲线,请据图回答下列问题: (1)不同阶段各种激素的相对浓度不同,其根本原因是 ________________________________________________________________________。 (2)从图中可以看出,各种植物激素在生命活动的调节中具有的关系是________________________________________________________________________。 答案: (1)基因的选择性表达 (2)植物激素间相互作用,共同调节 考向1 其他植物激素的种类及相关作用 1.不同处理对某植物性别分化的影响如下表所示,下列叙述正确的是( ) 处理 结果 完整植株 雌、雄株各占一半 去部分根 雄株占多数 去部分根+施用细胞分裂素 雌株占多数 去部分叶 雌株占多数 去部分叶+施用赤霉素 雄株占多数 A.根产生的赤霉素能促进雌株形成 B.叶产生了促进雌株形成的细胞分裂素 C.若对完整植株施用赤霉素合成抑制剂,则雌株数量增多 D.赤霉素和细胞分裂素对性别分化的作用是不相互对抗的 解析: 选C。 对比完整植株、去部分根植株及去部分根+施用细胞分裂素植株的分化结果,可推知根产生的细胞分裂素能促进植株分化为雌株。 同理,可推知叶产生的赤霉素能促进植株分化为雄株,所以,A、B项错误。 对完整植株施加赤霉素合成抑制剂,可以抑制赤霉素的合成,效果等同于去部分叶,分化后雌株占多数,C项正确。 两种激素调节性别的分化,细胞分裂素促进雌株的形成,赤霉素促进雄株的形成,所以这两种激素的调节作用是相互对抗的,D项错误。 植物生长与多种植物激素之间的关系 (1)生长素和乙烯对细胞伸长生长的影响 (2)赤霉素与生长素在促进茎秆伸长方面的关系 考向2 结合农业生产,考查植物激素的应用 2.(2019·山东青岛高三模拟)传统方法利用大麦芽生产啤酒,实质是利用其中的α淀粉酶。 用含有赤霉素的温水处理大麦,可加快大麦种子产生α淀粉酶。 下列有关分析与推测,不合理的是( ) A.处理过的种子细胞内α淀粉酶基因转录的mRNA量可能增多 B.该处理能使种子内非糖物质转化为淀粉的速率加快 C.处理过的种子堆内升温加快是细胞呼吸加强引起的 D.处理后大麦胚细胞的细胞周期变短,说明赤霉素有促进细胞分裂的作用 解析: 选B。 用含有赤霉素的温水处理大麦,可加快大麦种子产生α淀粉酶,由此推测赤霉素可能促进了α淀粉酶基因的转录,A正确;赤霉素可诱导α淀粉酶的合成,使淀粉水解为糖,B错误;用赤霉素处理,会加快种子细胞的呼吸作用,产生较多的热量,使种子堆内升温加快,C正确;处理后大麦胚细胞的细胞周期变短,说明细胞分裂加快,即赤霉素有促进细胞分裂的作用,D正确。 3.(2019·衡水中学猜题卷)下列关于生长素及其类似物在农业生产上的应用的叙述,正确的是( ) A.如果水稻没有受粉,采用喷洒一定浓度的生长素的方法可以补救产量 B.用适宜浓度的2,4D处理插条两端,可促进插条两端都生根 C.高浓度的生长素可以作为除草剂除去小麦田中的双子叶杂草 D.胚芽鞘在黑暗环境中不能合成生长素,因而不能生长 解析: 选C。 水稻收获的是种子,生长素促进的是子房的子房壁生长,不能提高产量,A项错误;插条处理只能为形态学下端,上端不生根,B项错误;对生长素来说,双子叶杂草比小麦(单子叶植物)更敏感,故可用高浓度的生长素作为除草剂除去小麦田中的双子叶杂草,C项正确;胚芽鞘在有、无光照条件下都能合成生长素,光影响的主要是横向运输,D项错误。 植物生长调节剂的应用实例 (1)用GA(赤霉素类)打破莴苣、马铃薯种子的休眠;促进芹菜等的营养生长,增加产量。 (2)用NAA促进黄杨、葡萄的生根;对棉花进行保花保果,防止脱落。 (3)用乙烯利促进黄瓜的雌花分化;促进香蕉、柿、番茄的果实成熟。 (4)施用矮壮素(生长延缓剂)防止棉花徒长、促进结实。 [清一清] 易错点1 误认为植物激素的化学本质都是吲哚乙酸 [点拨] 植物激素的种类不同,其化学本质不同,生长素的化学本质是吲哚乙酸。 易错点2 抑制生长≠不生长 [点拨] 所谓“抑制”或“促进”均是相对于“对照组”(即自然生长或加蒸馏水处理的组别)而言的——凡生长状况差于对照组者可谓生长受抑制,生长状况好于对照组者可谓“促进生长”,如在相同时间内加蒸馏水处理组生长状况为2cm→4cm,“抑制”组别生长状况为2cm→3cm,“促进”组别生长状况为2cm→6cm,由此可见,抑制生长并非不生长,只是生长慢于对照组。 易错点3 促进果实“发育”≠促进果实“成熟” [点拨] 促进果实“发育”的植物激素为生长素、赤霉素,促进果实“成熟”的激素为乙烯。 易错点4 误将高于最适浓度的浓度都当作“抑制浓度” [点拨] 曲线中HC段表明随生长素浓度升高,促进生长作用减弱,但仍为促进生长的浓度,不是抑制浓度,高于i时才会抑制植物生长,才是“抑制浓度”。 易错点5 误认为植物的向光性体现了生长素作用的两重性 [点拨] 常见的体现生长素作用两重性的实例有: (1)植物的顶端优势: 生长素对顶芽表现为促进作用,对侧芽表现为抑制作用。 (2)除草剂: 一定浓度的生长素类似物对双子叶杂草表现为抑制作用,而对单子叶作物表现为促进作用。 (3)根的向地性: 近地侧高浓度的生长素表现为抑制作用,远地侧低浓度的生长素表现为促进作用。 [判一判] (1)幼芽、幼叶和种子都能产生大量的生长素( ) (2)生长素的化学本质是蛋白质( ) (3)横向运输发生在尖端,产生效应的部位也在尖端( ) (4)顶芽生长占优势时侧芽生长素的合成受到抑制( ) (5)顶端优势现象、根的向地生长、茎的背地生长都说明了生长素作用的两重性( ) (6)不同种类的植物对生长素的敏感性不同,同一种植物的不同器官对生长素的敏感性也不同( ) (7)豌豆幼苗切段中乙烯的合成受生长素浓度的影响(2015·全国Ⅰ,2D)( ) (8)生长素和赤霉素都能促进植物生长(海南,8A)( ) (9)生长素可通过促进乙烯合成来促进茎段细胞伸长(海南)( ) (10)果实生长发育和成熟受多种激素调节,其中脱落酸在果实成熟中抑制细胞分裂,促进果实脱落( ) (11)两种不同浓度的生长素溶液都不具有促进植物细胞生长的作用,其原因一定是其中的一种溶液浓度过高,另一种溶液浓度过低( ) (12)为延长马铃薯块茎的贮藏时间,可以外施赤霉素( ) (13)脱落酸能够调控细胞的基因表达( ) (14)生长素和细胞分裂素可以在同一细胞中起作用( ) 答案: (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√ (9)× (10)√ (11)× (12)× (13)√ (14)√ (2017·高考全国卷Ⅰ)通常,叶片中叶绿素含量下降可作为其衰老的检测指标。 为研究激素对叶片衰老的影响,将某植物离体叶片分组,并分别置于蒸馏水、细胞分裂素(CTK)、脱落酸(ABA)、CTK+ABA溶液中,再将各组置于光下。 一段时间内叶片中叶绿素含量变化趋势如图所示,据图判断,下列叙述错误的是( ) A.细胞分裂素能延缓该植物离体叶片的衰老 B.本实验中CTK对该植物离体叶片的作用可被ABA削弱 C.可推测ABA组叶绿体中NADPH合成速率大于CTK组 D.可推测施用ABA能加速秋天银杏树的叶由绿变黄的过程 解析: 选C。 分析题干信息,叶片中叶绿素含量下降可作为叶片衰老的检测指标,由题图可知,与对照组相比,细胞分裂素(CTK)处理组叶绿素的相对含量较高,说明CTK可延缓该植物离体叶片的衰老,A正确;CTK+ABA处理组叶绿素的相对含量低于CTK处理组但高于对照组,说明ABA削弱了CTK延缓该植物离体叶片衰老的作用,B正确;ABA处理组叶绿素的相对含量低于CTK处理组,可推测其光反应速率应小于CTK处理组,NADPH的合成速率也应小于CTK组,C错误;ABA处理组叶绿素的相对含量低于对照组,说明ABA可能促进叶绿素的分解,故推测施用ABA能加速秋天银杏树的叶片由绿变黄的过程,D正确。 (2016·高考全国卷Ⅲ)为了探究生长素的作用,将去尖端的玉米胚芽鞘切段随机分成两组,实验组胚芽鞘上端一侧放置含有适宜浓度IAA的琼脂块,对照组胚芽鞘上端同侧放置不含IAA的琼脂块,两组胚芽鞘下端的琼脂块均不含IAA。 两组胚芽鞘在同样条件下,在黑暗中放置一段时间后,对照组胚芽鞘无弯曲生长,实验组胚芽鞘发生弯曲生长,如图所示。 根据实验结果判断,下列叙述正确的是( ) A.胚芽鞘b侧的IAA含量与b′侧的相等 B.胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧的IAA含量不同 C.胚芽鞘b′侧细胞能运输IAA而c′侧细胞不能 D.琼脂块d′从a′中获得的IAA量小于a′的输出量 解析: 选D。 对照组a中不含IAA,则d中不含IAA,b侧和c侧生长素的含量相同;实验组a′中含有IAA,放在左侧,IAA向下运输,则b′侧生长素含量大于b侧,A、B项错误。 b′侧和c′侧细胞都能运输IAA,C项错误。 IAA在运输过程中有部分IAA作用于细胞后被灭活,故运输到d′的IAA量小于a′的输出量,D项正确。 (2018·高考海南卷)激动素是一种细胞分裂素类植物生长调节剂。 为了探究激动素对侧芽生长的影响,某同学将生长状态一致的豌豆苗随机分为A、B、C三组,实验处理如表。 处理后,定期测量侧芽的长度,结果如图所示。 组
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