专题 生物实验解题指导.docx
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专题生物实验解题指导
专题生物实验解题指导
一、高考实验考查的基本内容
（1）常规实验的考查常规实验是教材中规定学生必须要掌握的几个实验。
通过常规实验的学习，关键是要掌握生物学科基本的实验设计思想，基本的实验方法及一般的分析方法。
对教材中常规实验的考查一般为：
1、对实验原理、实验材料和实验试剂的分析和解释
2、对实验步骤及实验顺序的分析和解释
3、对实验设计中对照实验的分析和解释
4、对实验结果的分析和解释
5、基本实验操作仪器的使用（例如显微镜）
（2）拓展实验的考查拓展实验也就是实验设计例题。
这类例题无非以下几种类型：
判断实验设计过程正确与否
例1、证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”，某同学制订了下列实验方案：
（1）实验目的（略）
（2）实验材料和用具（略）（3）实验方法和步骤
取1支试管，注入2ml浆糊。
用凉开水漱口后，用小烧杯收集唾液。
向试管内加入2ml唾液。
往试管中滴加2滴碘液。
将试管振荡后放十分钟。
取出试管，观察溶液颜色的变化。
（2）结论：
唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖。
该实验的方法和步骤以及结论有没有错误？
如果有，请指出并改正
【解题思路】获取信息-发现谬误-改正完善
【参考答案】有三处错误：
（1）未设立对照实验，步骤
还应取1支试管，
往这支试管中加入2ml清水；
（2）步骤顺序颠倒，步骤
应与步骤
对调；
（3）实验结论错误，本实验只能证明淀粉被水解，而不能证明水解产物是什么。
补充实验步骤，分析实验结果
例2、黄瓜花是单性花，雄花和雌花容易分辨。
现在生物园里有几株黄瓜正在开花，为你提供必要的器具和药品，请你完成下面的实验方案，证明：
黄瓜子房发育成果实需要种子提供的生长素。
器具药品：
透明纸袋、回形针、小纸牌、剪刀、镊子、毛笔、烧杯、适宜浓度的生长素溶液。
步骤一：
选择一批发育正常，即将开放的黄瓜雌花，为每朵花套上透明纸袋，用回形针将纸袋固定好，然后，将这些雌花分为3组，分别挂上1、2、3的小纸牌。
步骤二：
结果预测：
第一组雌花________；第二组雌花__________；第三组雌花________。
【解题思路】获取信息-分析加工-依题作答
【参考答案】步骤二：
待纸袋中的雌花开放后，打开纸袋，将各组花作如下处理：
1组—授以黄瓜的花粉，2组—在子房壁上涂抹适宜浓度的生长素，3组—不作任何处理，之后，都套上纸袋。
结果预测：
1组—结出有籽黄瓜，2组—结出无籽黄瓜，3组—不结黄瓜。
实验过程细节分析
例3、右图实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响，先将酶和乳汁放入2个试管，然后将2个试管放入同一水浴（温度用T℃表示）环境中持续15min，再将酶和乳汁倒入同一试管中混合，保温并记录凝乳所需的时间。
装置
水浴温度（℃）
凝乳时间（min）
A
10
∞不凝固
B
20
7.0
C
30
4.0
D
40
1.5
E
50
4.0
F
60
∞不凝固
通过实验记录在不同的温度下凝乳所需的时间，结果如右表：
（1）为什么酶和乳汁混合之前在同一水浴环境中保温15min，实验结果更准确？
（2）若将酶和乳汁直接放入同一试管内混合并保温对实验结果有何影响？
（3）比较并解释装置B和D的结果。
（4）解释以下两种处理时实验结果有无什么变化。
①将装置A内混合物加温至40℃______________。
②将装置F内混合物冷却至40℃______________。
（5）除了温度，再指出一种能影响酶活性的因素。
______________。
【解题思路】获取信息-分析加工-依题作答
【参考答案】
考查学生对酶的性质、酶的作用条件是否掌握。
这种具实验背景的理论题值得注意。
（1）使两者混合时温度一致，即酶催化反应温度维持恒定；
（2）凝乳时间会延长，因为混合保温达到指定温度需一定时间；
（3）说明在一定范围内（20℃～40℃）酶的活性随温度升高而升高；
（4）①能凝乳②不能凝乳；（5）pH值
完整设计实验（要求学生掌握实验设计的基本过程，全面考查）
例4、设计一个实验，证明ATP是直接的能源物质。
要求：
（1）自选器材试剂
（2）写出实验步骤（3）预测实验结果（4）设置对照实验
【解题思路】这是一道开放性实验例题，一般是沿着“明确目的要求-确定原理假设-选择器材用具-设定方法步骤-预测实验结果”的思路设计实验。
【参考答案】
（1）器材试剂：
培养皿、试管，活萤火虫，ATP制剂、0.1%葡萄糖溶液、生理盐水、蒸馏水。
（2）实验步骤：
试管
步骤
发光器熄灭时，立即进行步骤
步骤
现象预测
A
捣碎的发光器、生理盐水
ATP制剂5ml
B
捣碎的发光器、生理盐水
0.1%葡萄糖溶液5ml
C
捣碎的发光器、生理盐水
蒸馏水5ml
（3）结果预测：
A—恢复发光，B—不再发光，C—不再发光。
（4）对照实验：
B、C是对照实验组。
二、实验概述
实验是验证假说和解决问题的最终途径，是在人为控制的条件下研究事物变化规律特点的一种方法。
这是科学方法的最大特色，也是科学方法中最困难的一步。
在科学实验中，要掌握或贯彻以下几点：
1．变 量
变量，或称因子，是指实验过程中所被操纵控制的特定因素或条件。
按性质不同，通常可分为两类：
①实验变量与反应变量
实验变量，也称自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
例如，在“温度对唾液淀粉酶活性的影响”的实验中，所给定的低温（冰块）、适温（37℃）、高温（沸水浴）就是实验变量。
而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系。
教材中相关实验的变量
实验
自变量
因变量
无关变量
实验4
比较过氧化氢酶和Fe3＋的催
化效率
催化剂的种类（过氧化氢酶、Fe3＋）
催化效率的高低（以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度表示或气泡产生速度表示）
试管等用具的洁净度、环境温度、相同材料的量、各种试剂的量、反应时间等
实验5
探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水
解的作用
底物的种类（淀粉、蔗糖）
淀粉酶将淀粉水解（处理后加斐林试剂，加热出现砖红色沉淀），但不能水解蔗糖（处理后加斐林试剂并加热，无砖红色沉淀出现）
淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等
实验8
植物向性运动的实验设计和
观察
①是否黑暗、单侧光照、均匀光照）
②改变幼苗空间位置以接受重力影响
①幼苗弯曲状况
根的弯曲方向
①幼苗的种类及生长状况、环境温度、培养条件、处理的部位、装置的合理性等
②萌发种子的种类及萌发状况、环境温度、培养条件等
实验9
观察植物细胞的质壁分离和复原
外界溶液
的浓度即高渗及低渗溶液）
质壁分离（液泡失水缩小、颜色变深、原生质层与细胞壁分离）；质壁分离复原（液泡恢复原状、颜色变浅、原生质层恢复原状）
溶液的种类及浓
度；分离与复原现象的观察；装片的洁净度及临时装片的制作；材料的选择等。
实验12
观察SO2对植物的影响
不同浓度
的SO2
植物体的生长状态的变化
实验装置及器材的一致性、实验植物生长状况、SO2浓度的控制、培养的环境条件、实验操作程序、观察时间的长短等
实验13（选修）、
温度对酶活性的影响
温度（60℃热水、沸水、冰块）
加碘液后溶液颜色的变化
试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间长度、操作程序、碘液的加入量等
研究课题
设计实验观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响
生长素（或类似物）的
不同浓度
①扦插枝条的生根状况的差异
②果实发育状况的差异
③落花落果状况在使用前后的差异
实验材料的一致
性、激素浓度的准确性、处理时间的一致性等
②无关变量与额外变量
无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验的因素或条件。
额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。
显然，额外变量会对反应变量起干扰作用，
例如，上述实验中除实验变量（低温、适温、高温）以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量。
③单一变量原则
单一变量原则是处理实验中的复杂关系的准则之一。
它有两层意思：
一是确保“单一变量”的实验观测，即不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；
二是确保“单一变量”的操作规范，即实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。
2．对 照
对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响、增加实验结果的可信度和说服力。
通常，一个实验总分为实验组和对照组。
实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组，至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的，按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
①空白对照
指不做任何实验处理的对象组。
例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入斐林试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。
这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。
空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。
②自身对照
指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。
如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。
自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。
③相互对照
指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，如教材上“植物的向重力性”的等组实验中，4个实验组所采用的都是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量影响，使实验结果更具有说服力。
3．实验设计的原则
①科学性原则
所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。
②可行性原则
可行性原则是指在设计生物学实验时，从实验原理、实验的实施到实验结果的产生，都具有可行性。
③简便性原则
设计实验时，要考虑到实验材料容易获得，实验装置比较简单，实验药品比较便宜，实验操作比较简便，实验步骤比较少，实验时间比较短，体现高效低耗思想。
④可重复性原则
重复、随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则，多年来为研究者所公认。
因此，在实验设计中也必须注意实验的可重复性，任何实验都必须可有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性，设计的实验不能只能进行1次，在无法重复的情况下，作为正式结论。
4、实验设计的规律技巧
（1）、明确实验目的（同实验假设）
实验目的是整个实验设计的灵魂，所有实验步骤的设计都要围绕实验目的这个核心来进行。
（2）、弄清设计要求
如：
怎样使植物茎杆向一侧弯曲生长，题目中可能不准你用任何药剂和器具，你若用单侧光或生长素处理则错了。
还要注意实验中应用的原理，即做实验的理论依据。
比如：
为什么要加斐林试剂来检验是否含有还原性糖，其原理是斐林试剂与还原性糖共热产生砖红色沉淀！
（3）、设计好实验方法
实验方法的策划是整个实验设计的精髓，是一个好的实验设计最富创意的闪光之处，也是搞好实验设计的关键所在。
要遵循实验的基本原则与方法，善于把课本的经典实验方法迁移到你的设计中来。
A、常用的一些基本的实验方法及技术B、常见物质的检测方法（颜色和条件）
C、实验结果的显示方法D、常用的实验条件控制方法
E、常用器材和药品的使用
5、合理地设计实验步骤
实验步骤的叙述技巧是：
格式一般是三段式：
第一步：
实验材料的选择、分组与搭配，体现无关变量相同。
第二步：
实验组、对照组的不同处理，体现实验变量的处理差异。
第三步：
“培养、经过一段时间后”观察、测定或连续观察、测定实验结果，体现获得的反应变量是什么。
叙述的要求是：
①分步叙述，要有标号（也可采用表格方式）；②研究对象或器皿要有标记；③说明对材料的选择和处理；④对部分实验条件要有量、时间等描述：
如37℃水浴中保温5min，加入等量……。
6、准确地表达实验结果和结论
实验结果是指所观察、测定到的反应变量，即实验现象；
可以是定性描述如生长发育速度的快慢、开花时间的早晚、产生气泡的多少，
可以是定量描述如单位时间内气泡的产生数量、身高体重的增加值；
可以是叙述式如植物移栽后的生长状况比较，
可以是表格式如记录的数据，
也可以是曲线式如种群密度的变化趋势、个体重量变化曲线等。
一般情况下，所说的实验都是“纸上谈兵”，所以实验结果都是预测的
对于验证性实验结果的预测，就要答出实验的理论结果；
对于探究性实验的结果的预测，就有多种可能性，一般要“穷举”。
实验结论必须根据预测的实验结果说出相应的实验结论
无论是实验的步骤还是实验的结果与结论，叙述务必条理化、层次化、简明扼要。
曲线、图解务必规范。
三、实验设计的基本过程
课题-实验目的--实验假设-预期-实验设计-观察和收集数据-分析-推论-交流
四、典型例题
1、新鲜叶类蔬菜常残留有水溶性有机农药。
人们一般认为：
把蔬菜浸入清水中一段时间，即可大大减少蔬菜的农药残留量。
对此，某研究机构做了以下实验：
实验
（一），取同一新鲜蔬菜样本各1000g，用不同方法处理，结果如下
处理方法
未作处理
仅用纯净水冲洗1分钟后
浸入纯水30分钟后
1000g蔬菜农药残留量
0.196mg
0.086mg
0.123mg
实验
（二），取同一新鲜蔬菜若干浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞液浓度，所得数据可绘出如下曲线：
据上述实验结果分析回答：
（1）对实验
（一）结果的解释是：
用纯净水冲洗1分钟后，蔬菜农药残留量比未作处理减少了半以上，这是因为.
而浸入纯水30分钟后，蔬菜残留农药量反倒比仅用纯水冲洗1分钟的蔬菜农药残留量多，这明.
（2）从对实验
（二）曲线的分析中可知，从A→B点，植物细胞液浓度变化的原因是
而从B→C点，细胞液浓度变化的原因则是.
综合上述分析，可以说明，植物细胞吸收水分和可溶性有机农药的关系是.
（3）农业上常采用根外追肥（即向植物叶片喷洒有机肥料和微量元素）的方法，补充植物所需的养分。
根据有关原理，根外追肥选择在什么样的环境条件下进行效果最好？
为什么？
2、为了研究种于萌发时所需的条件，某学生设计了三个实验装置（A、B和C），放在阳光下，如右图所示：
（1）以下两种情况，能否得出结论？
如有的话，是什么结论？
试作解释。
①只将装置A和装置B的实验结果比较。
②只将装置B和装置C的实验结果比较。
（2）举出两项理由解释①②所研究的条件对种子萌发的重要性。
（3）装置B中种子的干重一星期后减少，试作解释。
3、右图表示研究小型哺乳动物呼吸作用的实验装置，所有接头处均密封：
（1）实验结束时，U形管内有色水溶液的水平面怎样改变？
解释你的回答。
（2）B瓶的作用是什么？
_____________。
（3）若给你提供一烧杯KOH溶液，描述并解释你将怎样在不用其他仪器的情况下，调整此实验装置，以证明小型哺乳动物吸收氧。
4、根据下图所示实验回答问题：
（1）装置B内的绿色植物，在光照下，可进行_____作用，写出发生此作用的化学反应方程式。
________________________________。
（2）把D处扎紧，E处打开，当反应进行一段时间后，如何检验绿色植物产生何种气体？
_______________________。
（3）若要加强绿色植物的光合作用，可在A装置中加入___盐和稀HCl（此时把D处打开），写出化学反应方程式：
_____________________。
（4）若用黑纸把B装置罩上一昼夜（D处扎紧），绿色植物主要进行________作用，初步分析，从异化作用来看，它的代谢类型是________型，写出其反应式____________________。
若把F插入C瓶的澄清石灰水中，石灰水将发生何变化？
_______。
（5）光合作用发生在细胞的_______结构上：
有氧呼吸主要发生在细胞的______结构上。
5、请写出探究“大豆幼苗生长最佳的日温和夜温组合”的实验方案，预测最佳的温度组合，并通过光合作用和呼吸作用的关系解释原因。
实验材料和用具：
大豆幼苗若干、大小相同的装有等量完全营养液的玻璃瓶若干、温箱（可满足幼苗生长）若干、量尺等
提示 温度组合范围：
日温20℃－30℃、夜温17℃－22℃，幼苗生长其它件相同
（一）实验方案：
1．
2．
3．
（二）预测的温度组合及解释：
6、取甲、乙两支洁净的试管分别注入3mL浆糊。
然后在甲试管中注入2mL新鲜的小麦淀粉酶滤液，在乙试管中注入2mL清水，振荡这两支试管，并将甲、乙两支试管的下半部浸在35℃左右的温水里，保温5min，如图所示，回答下列问题：
（1）同时取出这两支试管，分别滴入一滴碘液，乙试管内的现象是_________________，由此证明酶具有_______________作用。
（2）甲、乙两支试管内各物质的量要求相同的目的是_。
（3）实验过程为什么要保持恒温35℃?
。
（4）可溶性糖中的还原糖与斐林试剂发生作用，热水浴可以生成砖红色沉淀。
若要验证酶的专一性，可另设计试管丙与加入斐林试剂的甲对照，则丙试管内应先后加入_________。
①滴碘液②2mL斐林试剂③2mLl％HCl④2mLl％NaOH⑤3mL浆糊 ⑥3mL蔗糖溶液⑦2mL小麦淀粉酶滤液
（5）为了验证温度对酶活性的影响，某同学设计了如下实验方案和步骤：
①取三支大小相同的试管，分别编号为A、B、C。
②分别向三支试管中加入3mL浆糊和2mL新鲜的小麦淀粉酶滤液。
③振荡后，将A、B、C三支试管分别置于0℃、35℃、100℃下约5min。
④取出试管，各加入2mL斐林试剂（边加边振荡）。
⑤热水浴检验，观察试管内物质颜色的变化。
以上设计是否合理，如果有不合理的地方请改正。
___________________________________________________________________.
7、植物生长素的发现是前人数十年实验研究结果。
请你沿着前人的足迹，设计以下实验，来验证有关生长素的问题
一、实验材料和用具
（1）燕麦幼苗若干
（2）纸盒若干（3）光源（4）刀片（5）直尺（6）记号笔（7）琼脂块（8）镊子
二、实验步骤和结果：
实验一、给出A图如右：
请设计一个装置B，来验证胚芽鞘的生长和向光性与尖端有关实验二、请继续完成实验来证明胚芽鞘尖端可产生促进植物生长的物质。
第一步：
取甲、乙两株燕麦幼苗，分别把它们的胚芽鞘尖端切下来；
第二步：
第三步：
第四步：
。
。
。
。
。
8、为了验证植物的根总是向着重力方向生长，有人设计了下列实验：
第一步：
取已萌发的玉米4粒，分别放在培养皿的四个位置上（如图所示），并且幼苗的根尖都朝向培养皿的中心。
第二步：
将滤纸剪成培养皿大小，盖在玉米粒，再盖上湿棉花，直到填满整个培养皿。
然后盖上培养皿盖，使玉米粒不能移动位置。
用胶布将培养皿和盖粘牢。
第三步：
把培养皿竖立放在恒温箱内（无光照），不让其滚动，在适宜的温度下培养。
请根据上述实验的设计思路，回答下列有关问题：
（1）若培养皿竖立起来后，位置C在正下方，那么，四粒玉米中，处于_______位置的玉米粒可作实验对照。
（2）请你预测该实验的结果。
（3）萌发的玉米粒在恒温箱内培养期间，其总重量和所含有机物重量分别发生了哪些变化？
原因是什么？
（4）现提供栽有玉米幼苗的花盆和纸箱若干，请你设计一个验证植物茎具有背地生长特性的实验。
9、为了研究人工合成的生长素类似物萘乙酸是否对植物的开花具有影响，有人设计了以下实验：
取20个水仙头，随机分成两组，一组10个不做任何处理，任其自然生长，作为对照；另一组10个水仙头均剥去部分鳞片叶，露出花芽，并用0.1mg/mL的萘乙酸处理。
两组放在相同温度和湿度环境下培养。
实验组的10个水仙头除2个死亡外，其他8个分别在6~9天时间内开花，平均比对照组早开花一个月。
（1）据此得出萘乙酸可以促进水仙开花的结论，实验还有哪些不够严密的问题？
会对实验造成什么干扰？
（2）若要完成本实验，请你重新进行设计合理方案。
六、参考答案
1【参考答案】
（1）农药主要残留在蔬菜叶片表面，大部分可被纯水冲掉农药分子溶于水中才能被植物细胞吸收，导致植物细胞内农药含量增高。
（2）刚浸入纯水中，细胞对水分子的吸收大于对农药分子的吸收受细胞壁限制，细胞吸水一定量后即饱和，此时细胞仍可吸收农药分子 两个相对独立的过程
（3）无风或少风的傍晚，或空气湿度大的阴天；使叶片的液面保持较长时间，以便于植物细胞充分吸收溶于水中的养分。
2【参考答案】
种子前发受温度、水分、通气条件及光照的影响（其中光照影响萌发后期叶绿素的形成）。
温度影响萌发过程中酶的活性；原生质需要足够的水分才能进行活跃的代谢活动；萌发过程需要旺盛的呼吸作用保证其巨额的能量消耗。
（1）①有结论：
种子萌发需要一定的水分；
②有结论：
种子萌发需要氧气和光照；
（2）①水是组成原生质的重要成分，细胞中所有化学反应均是在水介质中进行的。
另外，水可以使种皮软化，并使种子内的酶活化。
所以，种子萌发需要一定的水分。
②种子萌发过程是非常活跃的生命活动，需要消耗大量的能量，有氧呼吸是提供能量的最佳途径。
所以，种子萌发过程需要通气；
（3）呼吸作用消耗了有机物，产生CO2和H2O，此时萌发的种子还没有进行光合作用，没有有机物的积累，故种子干重下降。
3【参考答案】
（1）左低右高
由于恒温动物呼吸作用产热，导致密闭容器内温度升高，气压升高会引起U形管中有色水溶液水平面改变。
（2）对照实验
（3）将玻璃管AB的橡皮塞移开，将装KOH的烧杯悬挂在左边的玻璃瓶中，左边小哺乳动物由于呼吸吸收了O2，而释放CO2被KOH吸收，使左侧气压下降，导致U形管中水平面变为左高右低。
4、【参考答案】
（1）光合；6CO2+12H2O
C6H12O6+6H2O+6O2
（2）把带火星的木条插入C瓶中，木条迅速燃烧，说明有O2生成：
（3）碳酸：
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
（4）呼吸；有氧呼吸；C6H12O6+6O2+6H2O
6CO2+12H2O+能量；变浑浊；
（5）叶绿体；线粒体
5、【参考答案】
（一）实验方案：
1.取生长状况一致的大豆幼苗若干，分成多个组（或4组），分别移栽到编好号的玻璃瓶内
2.将各组大豆幼苗分别置于不同日温和夜温的组合下培养（写出不同日温与夜温的具体组合如：
高日温、高夜温；高日温、低夜温；低日温、高夜温；低日温、低夜温与写出具体温度数值均可得分），其他条件相同
3.一段时间后分别测量幼苗的生长高度（或鲜重，答案合理给分）；其中，幼苗生长最高
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