教育最新版高考生物一轮复习第五单元遗传的基本规律与伴性遗传第二讲孟德尔的豌豆杂交实验二精选教案.docx

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第二讲孟德尔的豌豆杂交实验

(二)

知识体系——定内容

核心素养——定能力

生命观念

通过对基因的自由组合定律的实质分析,从细胞水平阐述生命的延续性,建立起进化与适应的观点

理性思维

通过基因分离定律与自由组合定律的关系解读,研究自由组合定律的解题规律及方法,培养归纳与概括、演绎与推理及逻辑分析能力

科学探究

通过个体基因型的探究与自由组合定律的验证实验,掌握实验操作的方法,培养实验设计及结果分析的能力

[基础知识·系统化]

知识点一 两对相对性状的杂交实验

1.假说—演绎过程

2.自由组合定律

知识点二 孟德尔获得成功的原因

[基本技能·问题化]

1.在孟德尔两对相对性状杂交实验中,F1黄色圆粒豌豆(YyRr)自交产生F2。

下列表述正确的是(  )

A.F1产生4个配子,比例为1∶1∶1∶1

B.F1产生基因型为YR的卵细胞和基因型为YR的精子数量之比为1∶1

C.基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞可以自由组合

D.F1产生的精子中,基因型为YR和基因型为yr的比例为1∶1

解析:

选D 在孟德尔两对相对性状的遗传实验中,F1(YyRr)在进行减数分裂时可产生4种比例相等的配子,而不是4个,且卵细胞的数量要远远少于精子的数量;基因的自由组合定律是在F1产生配子时起作用,其实质是减数分裂形成配子时,位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。

2.观察甲、乙两图,请分析:

(1)甲图表示基因在染色体上的分布情况,其中哪组不遵循基因的自由组合定律?

为什么?

提示:

A、a与D、d和B、B与C、c分别位于同一对同源染色体上,不遵循基因的自由组合定律。

只有位于非同源染色体上的非等位基因之间,其遗传时才遵循自由组合定律。

(2)乙图中哪些过程可以发生基因重组?

为什么?

提示:

④⑤过程。

基因重组发生于产生配子的减数第一次分裂过程中,而且是非同源染色体上的非等位基因之间的重组,故①~⑥过程中仅④、⑤过程发生基因重组,图中①、②过程仅发生了等位基因分离,未发生基因重组,⑥过程是雌雄配子的随机结合过程。

3.(2018·太原模拟)下面为某同学总结的有丝分裂、减数分裂和受精作用的联系图,有些联系是错误的,其中全为错误联系的选项是(  )

A.①⑤⑧      B.①③④

C.⑦⑧D.⑤⑧

解析:

选D 有丝分裂后期姐妹染色单体分离,①正确;减数第一次分裂后期会发生同源染色体分离,非同源染色体自由组合,②和③正确;受精作用时同源染色体汇合,④正确;有丝分裂中姐妹染色单体分离不会导致等位基因分离,⑤错误;同源染色体的分离会导致等位基因分离,⑥正确;非同源染色体自由组合会导致非同源染色体上非等位基因自由组合,⑦正确;非同源染色体上的非等位基因自由组合发生在减数第一次分裂,⑧错误。

4.已知三对基因在染色体上的位置情况如图所示,且三对基因分别单独控制三对相对性状,则下列说法正确的是(  )

A.三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律

B.基因型为AaDd的个体与基因型为aaDd的个体杂交的后代会出现4种表现型,比例为3∶3∶1∶1

C.如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生交叉互换,则它只产生4种配子

D.基因型为AaBb的个体自交后代会出现4种表现型,比例不一定为9∶3∶3∶1

解析:

选B A、a和D、d基因的遗传遵循基因的自由组合定律,A、a和B、b基因的遗传不遵循基因的自由组合定律,如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生交叉互换,则它只产生2种配子;由于A、a和B、b基因的遗传不遵循基因的自由组合定律,因此,基因型为AaBb的个体自交后代不一定会出现4种表现型且比例不一定为9∶3∶3∶1。

考点一两对相对性状杂交实验与自由组合定律

1.记准F2基因型和表现型的种类及比例

2.明辨重组类型的内涵及常见错误

(1)明确重组类型的含义:

重组类型是指F2中表现型与亲本不同的个体,而不是基因型与亲本不同的个体。

(2)含两对相对性状的纯合亲本杂交,F2中重组类型所占比例并不都是

①当亲本基因型为YYRR和yyrr时,F2中重组类型所占比例是

②当亲本基因型为YYrr和yyRR时,F2中重组类型所占比例是

[对点落实]

1.判断下列有关两对相对性状杂交实验叙述的正误

(1)F1(基因型为YyRr)产生基因型YR的卵细胞和基因型YR的精子数量之比为1∶1(×)

(2)基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞可以自由组合(×)

(3)在F2中纯合黄色皱粒豌豆所占比例为1/16(√)

(4)在F2中重组类型占10/16,亲本类型占6/16(×)

(5)基因型为AaBb的植株自交,得到的后代中表现型与亲本不相同的概率为9/16(×)

(6)自由组合定律的实质是等位基因分离的同时,非等位基因自由组合(×)

2.在孟德尔的两对相对性状的杂交实验中,具有1∶1∶1∶1比例的有哪些?

提示:

F1产生配子类型的比例;F1测交后代基因型的比例;F1测交后代表现型的比例。

3.(2018·郑州检测)孟德尔通过豌豆杂交实验揭示了遗传的基本定律。

下列相关叙述错误的是(  )

A.F1自交时,雌、雄配子结合的机会相等

B.F1自交后,各种基因型个体成活的机会相等

C.F1形成配子时,产生了数量相等的雌雄配子

D.F1形成配子时,非同源染色体上的非等位基因组合进入同一配子的机会相等

解析:

选C F1自交时,雌、雄配子结合的机会相等,保证配子的随机结合;F1自交后,各种基因型个体成活的机会相等,使后代出现性状分离比为3∶1;F1产生的雌配子和雄配子的数量不等,但雌、雄配子中D∶d均为1∶1;F1形成配子时,非同源染色体的非等位基因自由组合,进入同一配子的机会相等。

解读基因分离定律与自由组合定律的关系及相关比例

[对点落实]

4.(2018·山东曲师大附中模拟)如图为某植株自交产生后代的过程示意图,下列描述错误的是(  )

A.A、a与B、b的自由组合发生在①过程

B.②过程发生雌、雄配子的随机结合

C.M、N、P分别代表16、9、3

D.该植株测交后代性状分离比为1∶1∶1∶1

解析:

选D ①过程为减数分裂产生配子的过程,A、a与B、b的自由组合发生在减数第一次分裂后期;②过程为受精作用,发生雌、雄配子的随机结合;①过程产生4种配子,则雌、雄配子的随机结合的方式是4×4=16种,基因型=3×3=9种,表现型为3种;根据F2的3种表现型比例为12∶3∶1,得出A_B_个体表现型与A_bb个体或aaB_个体相同,该植株测交后代基因型比例为1(AaBb)∶1(Aabb)∶1(aaBb)∶1(aabb),则表现型的比例为2∶1∶1。

5.某动物细胞中位于常染色体上的基因A、B、C分别对a、b、c为显性。

用两个纯合个体杂交得F1,F1测交结果为aabbcc∶AaBbCc∶aaBbcc∶AabbCc=1∶1∶1∶1。

则F1体细胞中三对基因在染色体上的位置是(  )

解析:

选B F1测交,即F1×aabbcc,其中aabbcc个体只能产生abc一种配子,而测交结果为aabbcc∶AaBbCc∶aaBbcc∶AabbCc=1∶1∶1∶1,说明F1产生的配子基因型分别为abc、ABC、aBc、AbC,其中a和c、A和C总在一起,说明A和a、C和c两对等位基因位于同一对同源染色体上,且A和C在同一条染色体上,a和c在同一条染色体上。

[易错提醒] 澄清自由组合定律的两点易误

(1)发生时期:

自由组合发生于配子形成(MⅠ后期)过程中,而不是受精作用过程中。

(2)组合基因:

能发生自由组合的是位于非同源染色体上的非等位基因,而不仅指“非等位基因”,因为同源染色体上也有非等位基因。

个体基因型的探究与自由组合定律的验证

1.“实验法”探究个体基因型

自交法

对于植物来说,鉴定个体的基因型的最好方法是使该植物个体自交,通过观察自交后代的性状分离比,分析出待测亲本的基因型

测交法

如果能找到纯合的隐性个体,根据测交后代的表现型比例即可推知待测亲本的基因组成

单倍体

育种法

对于植物个体来说,如果条件允许,取花药离体培养,用秋水仙素处理单倍体幼苗,根据处理后植株的性状表现即可推知待测亲本的基因型

2.“实验法”验证自由组合定律

验证方法

结论

自交法

F1自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1,则符合基因的自由组合定律,由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制

测交法

F1测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1,则符合基因的自由组合定律,由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制

花粉

鉴定法

若有四种花粉,比例为1∶1∶1∶1,则符合自由组合定律

单倍体育种法

取花药离体培养,用秋水仙素处理单倍体幼苗,若植株有四种表现型,比例为1∶1∶1∶1,则符合自由组合定律

[对点落实]

6.(2018·河南六市联考)某单子叶植物非糯性(A)对糯性(a)为显性,叶片抗病(T)对易染病(t)为显性,花粉粒长形(D)对圆形(d)为显性,三对等位基因分别位于三对同源染色体上,非糯性花粉遇碘液变蓝,糯性花粉遇碘液为棕色。

现有四种纯合子,其基因型分别为:

①AATTdd,②AAttDD,③AAttdd,④aattdd,下列说法正确的是(  )

A.若采用花粉鉴定法验证基因的分离定律,应选择亲本①和③杂交

B.若采用花粉鉴定法验证基因的自由组合定律,可以选择亲本①和②杂交

C.若培育糯性抗病优良品种,应选用①和④杂交

D.若将①和④杂交所得F1的花粉用碘液染色,可观察到比例为1∶1∶1∶1的四种花粉粒

解析:

选C 根据题意,若采用花粉鉴定法验证基因的分离定律,应选择亲本①×④或②×④或③×④,然后再自交;若采用花粉鉴定法验证基因的自由组合定律,应选择亲本②×④;若培育糯性抗病优良品种,应选用①和④杂交;将①和④杂交所得F1的基因型为AaTtdd,由于只有非糯性和糯性花粉遇碘出现颜色变化,因此F1花粉用碘液染色,可观察到比例为1∶1的两种花粉粒。

7.某中学实验室有三包豌豆种子,甲包写有“纯合高茎叶腋花”字样,乙包写有“纯合矮茎茎顶花”字样,丙包豌豆标签破损只隐约看见“黄色圆粒”字样。

某研究性学习小组对这三包豌豆展开激烈的讨论:

(1)在高茎、叶腋花、茎顶花和矮茎四个性状中,互为相对性状的是____________。

(2)怎样利用现有的三包种子判断高茎、叶腋花、茎顶花和矮茎四个性状中哪些性状为显性性状?

写出杂交方案,并预测可能的结果。

(3)同学们就“控制叶腋花、茎顶花的等位基因是否与控制高茎、矮茎的等位基因在同一对同源染色体上”展开了激烈的争论,请利用以上两种豌豆设计出最佳实验方案并做出判断。

(4)针对丙包豌豆,该研究性学习小组利用网络得知,黄色、绿色分别由A和a控制,圆粒、皱粒分别由B和b控制,于是该研究性学习小组欲探究其基因型。

实验一组准备利用单倍体育种方法对部分种子进行基因型鉴定,但遭到了实验二组的反对。

实验二组选择另一种实验方案,对剩余种子进行基因型鉴定。

①为什么实验二组反对实验一组的方案?

②请写出实验二组的实验方案和结果预测。

解析:

(1)相对性状是同种生物同一性状的不同表现类型,故叶腋花和茎顶花、高茎和矮茎各为一对相对性状。

(2)取甲、乙两包种子各一些种植,发育成熟后杂交,观察F1的表现型,F1表现出的性状为显性性状。

(3)对于设计实验探究控制两对或多对相对性状的基因是否位于一对同源染色体上,一般采用F1自交法,观察后代表现型比例,如果是9∶3∶3∶1,则相应基因位于两对同源染色体上,即符合自由组合定律,若是3∶1则相应基因位于一对同源染色体上,即符合分离定律。

(4)①单倍体育种技术复杂,普通中学实验室难以完成。

②对于个体基因型的探究,可以有自交法、测交法和单倍体育种法等,鉴定个体基因型时,植物最常用自交法。

答案:

(1)叶腋花和茎顶花、高茎和矮茎

(2)取甲、乙两包种子各一些种植,发育成熟后杂交。

若F1均为高茎叶腋花豌豆,则高茎、叶腋花为显性;若F1均为矮茎、茎顶花豌豆,则矮茎、茎顶花为显性;若F1均为高茎茎顶花豌豆,则高茎、茎顶花为显性;若F1均为矮茎叶腋花豌豆,则矮茎、叶腋花为显性。

(3)取纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆杂交得F1,让其自交,如果F2出现四种性状,其性状分离比为9∶3∶3∶1,说明符合基因的自由组合定律,因此控制叶腋花、茎顶花的这对等位基因与控制高茎、矮茎的等位基因不在同一对同源染色体上;否则可能位于同一对同源染色体上。

(4)①单倍体育种技术复杂,还需要与杂交育种配合,普通中学实验室难以完成。

②对部分丙包种子播种并进行苗期管理。

植株成熟后,自然状态下进行自花受粉。

收集每株所结种子进行统计分析,若自交后代全部为黄色圆粒,则此黄色圆粒豌豆的基因型为AABB;若后代仅出现黄色圆粒、黄色皱粒,比例约为3∶1,则此黄色圆粒豌豆的基因型为AABb;若后代仅出现黄色圆粒、绿色圆粒,比例约为3∶1,则此黄色圆粒豌豆的基因型为AaBB;若后代出现黄色圆粒、绿色圆粒、黄色皱粒、绿色皱粒四种表现型,比例约为9∶3∶3∶1,则此黄色圆粒豌豆的基因型为AaBb。

8.实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。

已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于第Ⅱ号同源染色体上的等位基因控制。

现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点(说明:

控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上,所有果蝇均能正常繁殖存活)。

请设计一套杂交方案,同时研究以下两个问题:

问题一:

研究果蝇灰体、黑檀体是否由一对等位基因控制,并做出判断。

问题二:

研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于第Ⅱ号同源染色体上,并做出判断。

(1)杂交方案:

____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)对问题一的推断及结论:

____________________________________________。

(3)对问题二的推断及结论:

_______________________________。

解析:

(1)对于问题一,应采用先杂交,再自交的方法进行,然后根据F2的性状分离比是否为3∶1来确定是否受一对等位基因控制。

(2)对于问题二,应采用两对相对性状的纯合子杂交,再让F1自交,观察统计F2的表现型是否符合9∶3∶3∶1,从而做出相应的推断。

答案:

(1)长翅灰体×残翅黑檀体→F1

F2

(2)如果F2出现性状分离,且性状分离比为3∶1,符合孟德尔分离定律,则控制灰体和黑檀体的基因是一对等位基因。

反之,则不是由一对等位基因控制

(3)如果F2出现四种表现型,其性状分离比为9∶3∶3∶1,说明符合基因的自由组合定律,因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于第Ⅱ号同源染色体上。

反之,则可能是位于第Ⅱ号同源染色体上

考点二自由组合定律的解题规律及方法

方法

(一) “拆分法”求解自由组合定律计算问题

1.甘蓝型油菜花色性状由三对等位基因控制,三对等位基因分别位于三对同源染色体上。

花色表现型与基因型之间的对应关系如表。

表现型

白花

乳白花

黄花

金黄花

基因型

AA____

Aa____

aaB___aa__D_

aabbdd

请回答下列问题:

(1)白花(AABBDD)×黄花(aaBBDD),F1的基因型是________________,F1测交后代的花色表现型及其比例是________________。

(2)黄花(aaBBDD)×金黄花,F1自交,F2中黄花基因型有________种,其中纯合个体占黄花的比例是________。

(3)甘蓝型油菜花色有观赏价值,欲同时获得四种花色表现型的子一代,可选择基因型为________的个体自交,理论上子一代比例最高的花色表现型是________。

解析:

(1)基因型为AABBDD的白花个体与基因型为aaBBDD的黄花个体杂交,后代的基因型为AaBBDD,对它进行测交,即与基因型为aabbdd的个体杂交,后代有两种基因型:

AaBbDd和aaBbDd,比例为1∶1,据题意可知,基因型为AaBbDd的个体开乳白花,基因型为aaBbDd的个体开黄花。

(2)黄花个体(aaBBDD)与金黄花个体(aabbdd)杂交,后代基因型是aaBbDd,让其自交,后代的基因型有aaB_D_、aaB_dd、aabbD_、aabbdd,比例为9∶3∶3∶1,据表可知aaB_D_、aaB_dd、aabbD_的个体均开黄花,aabbdd的个体开金黄花。

aaBbDd自交,后代基因型有1×3×3=9种,1种开金黄花,所以黄花的基因型有8种,而每种aaB_D_、aaB_dd、aabbD_里面只有1份纯合,所以纯合个体占黄花的比例为3/15,即1/5。

(3)据表可知,要想获得四种花色表现型的子一代,需要选择基因型为AaBbDd的个体自交,后代表现白花的概率是1/4×1×1=1/4,后代表现乳白花的概率是1/2×1×1=1/2,后代表现黄花的概率是1/4×3/4×1+1/4×1×3/4-1/4×3/4×3/4=15/64,后代表现金黄花的概率是1/4×1/4×1/4=1/64,所以子一代比例最高的花色表现型是乳白花。

答案:

(1)AaBBDD 乳白花∶黄花=1∶1 

(2)8 1/5 (3)AaBbDd 乳白花

[类题通法] “拆分法”解答自由组合问题的一般方法

首先,将自由组合定律问题转化为若干个分离定律问题。

在独立遗传的情况下,有几对等位基因就可分解为几组分离定律问题。

如AaBb×Aabb,可分解为两组:

Aa×Aa,Bb×bb。

然后,按分离定律进行逐一分析。

最后,将获得的结果进行综合,得到正确答案。

举例如下:

问题举例

计算方法

AaBbCc×AabbCc,求其杂交后代可能的表现型种类数

可分解为三个分离定律:

Aa×Aa→后代有2种表现型(3A_∶1aa)

Bb×bb→后代有2种表现型(1Bb∶1bb)

Cc×Cc→后代有2种表现型(3C_∶1cc)

所以,AaBbCc×AabbCc的后代中有2×2×2=8种表现型

AaBbCc×AabbCc,后代中表现型A_bbcc出现的概率计算

Aa×Aa Bb×bb Cc×Cc

↓   ↓   ↓

3/4(A_)×1/2(bb)×1/4(cc)=3/32

AaBbCc×AabbCc,求子代中不同于亲本的表现型(基因型)

不同于亲本的表现型=1-亲本的表现型=1-(A_B_C_+A_bbC_),不同于亲本的基因型=1-亲本的基因型=1-(AaBbCc+AabbCc)

方法

(二) “逆向组合法”推断亲本基因型问题

2.(2017·全国卷Ⅱ)若某哺乳动物毛色由3对位于常染色体上的、独立分配的等位基因决定,其中,A基因编码的酶可使黄色素转化为褐色素;B基因编码的酶可使该褐色素转化为黑色素;D基因的表达产物能完全抑制A基因的表达;相应的隐性等位基因a、b、d的表达产物没有上述功能。

若用两个纯合黄色品种的动物作为亲本进行杂交,F1均为黄色,F2中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑=52∶3∶9的数量比,则杂交亲本的组合是(  )

A.AABBDD×aaBBdd,或AAbbDD×aabbdd

B.aaBBDD×aabbdd,或AAbbDD×aaBBDD

C.aabbDD×aabbdd,或AAbbDD×aabbdd

D.AAbbDD×aaBBdd,或AABBDD×aabbdd

解析:

选D F2中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑=52∶3∶9的数量比,总数为64,故F1中应有3对等位基因,且遵循自由组合定律,由此对各项进行逐项分析即可得出答案。

A项,AABBDD×aaBBdd的F1中只有2对等位基因,AAbbDD×aabbdd的F1中也只有2对等位基因;B项,aaBBDD×aabbdd的F1中只有2对等位基因,AAbbDD×aaBBDD的F1中也只有2对等位基因;C项,aabbDD×aabbdd的F1中只有1对等位基因,且F1、F2都是黄色,AAbbDD×aabbdd的F1中只有2对等位基因。

A、B、C中的亲本组合都不符合。

D项,AAbbDD×aaBBdd或AABBDD×aabbdd的F1中含有3对等位基因,F1均为黄色,F2中毛色表现型会出现黄∶褐∶黑=52∶3∶9的数量比,符合要求。

[类题通法]

“逆向组合法”推断亲本基因型的一般思路

(1)方法:

将自由组合定律的性状分离比拆分成分离定律的分离比分别分析,再运用乘法原理进行逆向组合。

(2)题型示例:

①9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb);

②1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb);

③3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb);

④3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)(BB×__)或(Aa×Aa)(bb×bb)或(AA×__)(Bb×Bb)或(aa×aa)(Bb×Bb)。

方法(三) “十字交叉法”解答自由组合的概率计算问题

3.一个正常的女人与一个并指(Bb)的男人结婚,他们生了一个白化病且手指正常的孩子。

若他们再生一个孩子:

(1)只患并指的概率是________。

(2)只患白化病的概率是________。

(3)既患白化病又患并指的男孩的概率是________。

(4)只患一种病的概率是________。

(5)患病的概率是________。

解析:

由题意知,第1个孩子的基因型应为aabb,则该夫妇基因型应分别为妇:

Aabb;夫:

AaBb。

依据该夫妇基因型可知,孩子中并指的概率应为1/2(非并指概率为1/2),白化病的概率应为1/4(非白化病概率应为3/4),则:

(1)再生一个只患并指孩子的概率为:

并指概率-并指又白化概率=1/2-1/2×1/4=3/8。

(2)只患白化病的概率为:

白化病概率-白化病又并指的概率=1/4-1/2×1/4=1/8。

(3)生一既白化又并指的男孩的概率为:

男孩出生率×白化病概率×并指概率=1/2×1/4×1/2=1/16。

(4)后代只患一种病的概率为:

并指概率×非白化病概率+白化病概率×非并指概率=1/2×3/4+1/4×1/2=1/2。

(5)后代中患病的概率为:

1-全正常(非并指、非白化)=1-1/2×3/4=5/8。

答案:

(1)3/8 

(2)1/8 (3)1/16 (4)1/2 (5)5/8

[类题通法] 用“十字交叉法”解答两病概率计算问题

(1)当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时,各种患病情况的概率分析如下:

(2)根据序号所示进行相乘得出相应概率再进一步拓展如下表:

序号

类型

计算公式

同时患两病概率

mn

只患甲病概率

m(1-n)

只患乙病概率

n(1-m)

不患病概率

(1-m)(1-n)

拓展求解

患病概率

①+②+③或1-④

只患一种病概率

②+③或1-(①+④)

微专题5

一、基因自由组合现象的特殊分离比问题

1.妙用“合并同类型”巧解特殊分离比

(1)“和”为16的特殊分离比成因:

①基因互作:

类型

F1(AaBb)自交后代比例

F1测交后代比例

存在一种显性基因时表现为同一性状

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