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1、0710生物學(xué)一級學(xué)科簡介一級學(xué)科(中文)名稱:生物學(xué)(英文)名稱: Biology一、學(xué)科概況生物學(xué)是人類在對生存環(huán)境和自身認(rèn)識的長期積累中,逐漸建立和發(fā)展起來的一門古老學(xué)科,與醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)有著密不可分的聯(lián)系。特別是在今天,人類社會生存和發(fā)展面臨的諸多難題以及相關(guān)支持學(xué)科的發(fā)展都更加凸顯了生物學(xué)的重要性,同時(shí)也極大地推動(dòng)了生物學(xué)的迅速發(fā)展。生物學(xué)的發(fā)展大致可分為為3個(gè)階段: 19世紀(jì)以及更早的時(shí)期,是以形態(tài)描述為主的時(shí)期。 19世紀(jì)至20世紀(jì)的前半個(gè)世紀(jì), 進(jìn)入了實(shí)驗(yàn)生物學(xué)時(shí)期,生物學(xué)建立并得到長足發(fā)展。 20世紀(jì)50年代以來,進(jìn)入了快速發(fā)展的現(xiàn)代生物學(xué)時(shí)期。生物學(xué)作為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科概念出現(xiàn)于

2、19世紀(jì)。然而,生物學(xué)的起源通常追溯到古希臘,特別是哲學(xué)家亞里士多德的貢獻(xiàn)。他對動(dòng)物分類與解剖的工作,被看作最早的系統(tǒng)性的生物學(xué)研究。17至18世紀(jì),生物學(xué)最早的分支-植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)逐漸形成專門的學(xué)科,1735年林奈建立的用于分類的二名法沿用至今。 19世紀(jì)到20世紀(jì)的前半個(gè)世紀(jì),是生物學(xué)建立和快速發(fā)展的時(shí)期。借助于顯微鏡的發(fā)明和應(yīng)用,施旺與施萊登于1838年和1839年提出了細(xì)胞學(xué)說,展示了生物界的同一性;1859年達(dá)爾文的進(jìn)化論解釋了生物的多樣性;1966年孟德爾遺傳學(xué)說和隨后的摩爾根的基因?qū)W說揭示了生物的遺傳規(guī)律。正是細(xì)胞學(xué)說、進(jìn)化論和遺傳學(xué)說的建立奠定了現(xiàn)代生物學(xué)的基礎(chǔ)。1953年Wa

3、tson和Crick發(fā)現(xiàn)了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu),標(biāo)志分子生物學(xué)這一新興學(xué)科的問世,人們得以從分子水平上闡明生命活動(dòng)的規(guī)律。分子生物學(xué)一經(jīng)建立便強(qiáng)有力地影響和滲入到生物學(xué)的幾乎各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,不僅產(chǎn)生了細(xì)胞生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)等新的學(xué)科,而且極大地改變了整個(gè)生物學(xué)的面貌。同時(shí),對醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)學(xué)實(shí)踐也產(chǎn)生了巨大影響,出現(xiàn)了以基因操作為基礎(chǔ)的新興生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。這一時(shí)期的突出特點(diǎn)是物理學(xué),化學(xué)的理念和技術(shù)成就,密切地與生物學(xué)相結(jié)合,并日益成為生物學(xué)快速發(fā)展的動(dòng)力。20世紀(jì)90年代以來, DNA測序技術(shù),生物芯片技術(shù)與質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展與基因打靶技術(shù)的廣泛應(yīng)用,促進(jìn)了功能基因?qū)W和蛋白質(zhì)組學(xué)等“組學(xué)”的

4、興起以及生物信息學(xué)的快速發(fā)展,人們能夠“認(rèn)識”并能以實(shí)驗(yàn)手段加以研究的基因和蛋白質(zhì)的種類有了爆炸性的增加,從而也使得過去相對孤立的功能基因、調(diào)控因子或信號通路的研究,日益趨于迅速細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)式系統(tǒng)研究。而生物學(xué)自身也成為一門學(xué)科綜合性很強(qiáng)的前沿學(xué)科。從1953年DNA雙螺旋模型的建立至2003年人類基因組計(jì)劃的完成,分子生物學(xué)從建立發(fā)展到了登峰造極的程度。而多莉羊的誕生,人胚胎干細(xì)胞的建系和誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞技術(shù)的建立等,是生物學(xué)的研究在細(xì)胞乃至整體水平運(yùn)用分子生物學(xué)手段的重要標(biāo)志,顯示出生物學(xué)又進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。其特點(diǎn)是:以細(xì)胞及其社會、特別是生物活體為研究對象;以細(xì)胞信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)為研究

5、重點(diǎn);在多層次上特別是納米尺度上揭示生命活動(dòng)本質(zhì)為目標(biāo);多領(lǐng)域、多學(xué)科的交叉研究成為生物學(xué)研究的主要特征??偟奶攸c(diǎn)是從生命活動(dòng)的靜態(tài)分析到動(dòng)態(tài)的綜合??梢灶A(yù)見,21世紀(jì)的生物學(xué)不僅在揭示生命本質(zhì)的研究中將會出現(xiàn)重大突破,而且也必將在解決人類健康、能源、糧食和環(huán)境等諸多領(lǐng)域發(fā)揮極其重要的作用。二、學(xué)科內(nèi)涵生物學(xué)是研究生命系統(tǒng)各個(gè)層次的種類、結(jié)構(gòu)、功能、行為、發(fā)育和起源進(jìn)化以及生物與周圍環(huán)境的關(guān)系等的科學(xué)。近年來許多科學(xué)家更傾向于稱其為“生命科學(xué)”,以體現(xiàn)所研究的對象從實(shí)體存在的“生物”向生命現(xiàn)象的本質(zhì)、生命活動(dòng)的規(guī)律及其內(nèi)在機(jī)制的拓展和深化。所以它的研究對象可以依據(jù)生物類型、生物結(jié)構(gòu)和生命運(yùn)動(dòng)的

6、層次、生物功能的類型、以及主要研究的手段等加以劃分,并體現(xiàn)為二級及二級以下的學(xué)科。如按照生物類型,可分為動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)、古生物學(xué)等;按照生物結(jié)構(gòu)和生命運(yùn)動(dòng)的層次,分為分類學(xué)、解剖學(xué)、組織學(xué)、細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、生態(tài)學(xué)(現(xiàn)劃為獨(dú)立一級學(xué)科)等;按照生物功能的類型,分為生理學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等;按照研究的手段分為合成生物學(xué)、計(jì)算生物學(xué)等。此外由于生物學(xué)學(xué)科內(nèi)外的交叉還產(chǎn)生出化學(xué)生物學(xué)、生物物理學(xué)、腫瘤生物學(xué)等??傊?,研究內(nèi)容的細(xì)化以及相互交融和新老學(xué)科的代謝,以前是、現(xiàn)在是、將來也是一個(gè)不斷發(fā)展變化的過程。值得提出的是,近年來基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和其他“組學(xué)”的迅

7、速發(fā)展,使學(xué)科越分越細(xì)的進(jìn)程出現(xiàn)了綜合和系統(tǒng)化的新動(dòng)態(tài),系統(tǒng)生物學(xué)初現(xiàn)端倪。在生物學(xué)方面被廣泛認(rèn)同甚至成為學(xué)科基礎(chǔ)的主要理論包括:達(dá)爾文提出的生物進(jìn)化論;細(xì)胞學(xué)說;孟德爾遺傳學(xué)說;遺傳密碼和中心法則理論(包括近年關(guān)于表觀遺傳和非編碼RNA調(diào)控等重要發(fā)展);普列高津耗散結(jié)構(gòu)理論(將生命看作自組織化系統(tǒng)的理論)等。生命活動(dòng)作為一種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的高級形態(tài)有它自己的規(guī)律,同時(shí)又包含并遵循物理、化學(xué)等更基本的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此,生物學(xué)研究要求有普通物理學(xué)、化學(xué)(特別是有機(jī)化學(xué))、數(shù)學(xué)(包括統(tǒng)計(jì)學(xué))、以及地學(xué)等知識基礎(chǔ)。在生物學(xué)的發(fā)展史上,觀察描述的方法、比較的方法和實(shí)驗(yàn)的方法等依次興起,成為一定時(shí)期的主要研

8、究手段?,F(xiàn)在,生物學(xué)研究方法正向著精密、定量、實(shí)時(shí)、多參數(shù)多層次結(jié)合、精確深度干預(yù),以及數(shù)學(xué)模型研究等方向迅速發(fā)展。觀察和比較從17世紀(jì)近代自然科學(xué)發(fā)展的早期到現(xiàn)在,都是生物學(xué)研究的重要方法,同時(shí)迄今仍是其他方法的重要基礎(chǔ)。觀察方法的進(jìn)步,包括各種光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、原子力顯微鏡、以及三維成像、活體觀察等都極大地提升了生物學(xué)觀察的范圍和能力。同時(shí),借助質(zhì)譜、X光衍射、光學(xué)CT等物理或化學(xué)手段,對生物樣品的結(jié)構(gòu)與成份的分析,從定性到定量,也是生物學(xué)研究方法的重要發(fā)展。實(shí)驗(yàn)方法是指人為地干預(yù)、控制所研究的對象或過程以及實(shí)驗(yàn)所需的環(huán)境條件,并通過這種干預(yù)和控制所造成的效應(yīng)來研究對象的某種屬性,尤

9、其是闡明和驗(yàn)證生命活動(dòng)的內(nèi)在機(jī)制。化學(xué)和物理等學(xué)科的發(fā)展,提供了日益多樣和有效的干預(yù)手段。例如定點(diǎn)突變、基因敲出、藥物干預(yù)等實(shí)驗(yàn)方法都極大地推動(dòng)了幾乎所有生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。隨著基因組計(jì)劃和生物信息學(xué)的發(fā)展,系統(tǒng)研究方法(如高通量生物技術(shù)和生物計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)用等)被廣泛關(guān)注和采用。生物學(xué)的研究明顯地開始超越過去相對割裂和孤立的局限性,從而更加迫近對生命復(fù)雜系統(tǒng)過程和本質(zhì)的理解。三、學(xué)科范圍1植物生物學(xué)(Plant Biology) 植物生物學(xué)是研究整個(gè)植物界從個(gè)體到群落、從宏觀到微觀的各層次中,生命的活動(dòng)規(guī)律、演化及與環(huán)境的關(guān)系的科學(xué)。植物科學(xué)研究植物生長、發(fā)育、生殖等各個(gè)階段基因調(diào)控、生化變

10、化、生理過程的分子機(jī)制和信號傳導(dǎo);次生代謝及其產(chǎn)物的功能;響應(yīng)環(huán)境因子變化的生理、生化及遺傳基礎(chǔ);各個(gè)類群的結(jié)構(gòu)特征及分類、起源、演化、親緣關(guān)系和分布特征及其成因。植物科學(xué)與農(nóng)、林、牧、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)、輕工業(yè)等應(yīng)用科學(xué)有密切聯(lián)系。2動(dòng)物生物學(xué)(Animal Biology )動(dòng)物生物學(xué)是生物學(xué)的一個(gè)重要分支學(xué)科,以真核單細(xì)胞原生動(dòng)物和多細(xì)胞的后生動(dòng)物為研究對象,采用宏觀和微觀的生物學(xué)方法從不同層次上研究動(dòng)物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、分類、生理機(jī)能、生殖、遺傳、發(fā)育、系統(tǒng)發(fā)生與演化、行為、多樣性、地理分布、與環(huán)境之間的相互作用等基礎(chǔ)理論問題,以及研究與環(huán)境、資源、人類健康等相關(guān)的各種動(dòng)物生命現(xiàn)象的綜合性科學(xué)應(yīng)

11、用問題。3微生物學(xué)(Microbiology)微生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域中重要的分支學(xué)科,是研究微生物(病毒、細(xì)菌、真菌等)生命活動(dòng)規(guī)律及其與自然環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)學(xué)科,即研究微生物在一定條件下的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化、遺傳變異以及微生物的進(jìn)化、分類、生態(tài)等生命活動(dòng)規(guī)律及其與其他微生物之間,與動(dòng)植物之間的相互關(guān)系,與外界環(huán)境理化因素之間的相互關(guān)系,微生物在自然界各種元素的生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用。微生物學(xué)促進(jìn)了分子生物學(xué),細(xì)胞生物學(xué),生物化學(xué),免疫學(xué),遺傳學(xué),醫(yī)學(xué),農(nóng)學(xué),藥學(xué),環(huán)境科學(xué),食品科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、食品生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著基因組學(xué),轉(zhuǎn)錄組學(xué)

12、,代謝組學(xué)的發(fā)展,微生物學(xué)還將促進(jìn)其他新興學(xué)科,如合成生物學(xué),系統(tǒng)生物學(xué)等學(xué)科的發(fā)展,等等。微生物學(xué)研究是理性設(shè)計(jì)與隨機(jī)篩選結(jié)合最好的典范,是理論與實(shí)踐結(jié)合最好的學(xué)科之一。4水生生物學(xué)(Hydrobiology)水生生物學(xué)是研究水域環(huán)境中的生命現(xiàn)象和生命過程規(guī)律及其與環(huán)境因子間相互關(guān)系的學(xué)科。現(xiàn)代水生生物學(xué)趨向于以生態(tài)系統(tǒng)的概念作為指導(dǎo)原則來研究各類水生生物在水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能中所起到的作用,更加突出生態(tài)學(xué)意義。水生生物學(xué)的范疇還包括形態(tài)學(xué)、分類學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和應(yīng)用水生生物學(xué)等,研究范圍涉及淡水、咸水和海水中的所有生物及其環(huán)境。內(nèi)陸水體生物學(xué)即生物湖沼學(xué)(Biotic limnology),

13、分為流水系統(tǒng)生態(tài)學(xué)(Lotic system ecology)、靜水系統(tǒng)生態(tài)學(xué)(Lentic system ecology)等學(xué)科。5生物化學(xué)與分子生物學(xué)(Biochemistry and Molecular Biology)生物化學(xué)與分子生物學(xué)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)和前沿學(xué)科,也是數(shù)理科學(xué)與生命科學(xué)的交叉學(xué)科。生物化學(xué)是研究生物有機(jī)體的分子組成、生命過程的化學(xué)變化以及機(jī)體信息傳遞分子途徑的學(xué)科,而分子生物學(xué)是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)和生命過程基本活動(dòng)規(guī)律,特別是各種生物有機(jī)體的基因組結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)調(diào)控元件、基因表達(dá)調(diào)控規(guī)律、DNA與蛋白質(zhì)的相互作用和環(huán)境因子對基因表達(dá)與基因組結(jié)構(gòu)的影響等

14、的學(xué)科。分子生物學(xué)是在生物化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,兩者交叉重疊密切相關(guān)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)科重視基礎(chǔ)理論研究,同樣重視科學(xué)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用研究,為生物技術(shù)與醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的開拓發(fā)展提供理論指導(dǎo)。6細(xì)胞生物學(xué)(Cell Biology)細(xì)胞生物學(xué)是應(yīng)用現(xiàn)代物理學(xué)、化學(xué)和分子生物學(xué)的方法與概念,從顯微、亞顯微及分子水平上研究細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化、生理機(jī)能、生活史、細(xì)胞與周圍環(huán)境的相互作用,以及在整個(gè)細(xì)胞生命活動(dòng)過程中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等基本問題的學(xué)科。細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)單位,對細(xì)胞的深入研究有助于揭開生命的奧妙,改造生物的性狀和對疾病的治療方法。細(xì)胞生物學(xué)是生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)和許多生物相關(guān)專業(yè)的一門必修

15、課程。7發(fā)育生物學(xué)(Developmental Biology)發(fā)育生物學(xué)是胚胎學(xué)的繼承,以揭示多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育程序機(jī)制為其基本目標(biāo),其發(fā)展植根于細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物信息學(xué)等對生命現(xiàn)象探索的交叉與綜合。發(fā)育生物學(xué)在當(dāng)今生命科學(xué)中,處于多種相關(guān)分支學(xué)科發(fā)展的策源和匯集點(diǎn)的地位,它不僅密切聯(lián)系和深刻影響著當(dāng)今生命科學(xué)的基礎(chǔ)研究,以及醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)的發(fā)展,而且也展現(xiàn)出了對深入認(rèn)識生命起源、演化這一根本生命過程的重要啟示作用。8生理學(xué)(Physiology)生理學(xué)作為生物學(xué)的一個(gè)分支,是研究生命體功能活動(dòng)及其機(jī)理的科學(xué)。生命體的基本功能活動(dòng)是新陳代謝、對于不斷變化的內(nèi)外環(huán)境變化做出反應(yīng),

16、以及生殖。在這三大功能中,前兩者是為了生命體個(gè)體生存,第三者則是為了種系延續(xù)。生理學(xué)在分子、細(xì)胞、組織、器官、整體的水平上研究這些生理功能的運(yùn)行和調(diào)控機(jī)制及其整合原理,例如生物電信號和細(xì)胞信使的產(chǎn)生機(jī)制和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程、肌肉收縮和血液循環(huán)的發(fā)生和控制原理、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)控代謝和生殖功能的細(xì)胞分子機(jī)制等?,F(xiàn)代生理學(xué)研究還將揭示這些生理功能的遺傳基礎(chǔ)和疾病中的變化規(guī)律。9神經(jīng)生物學(xué) (Neural Biology)神經(jīng)系統(tǒng)是已知生物界最復(fù)雜的系統(tǒng),而影響神經(jīng)系統(tǒng)的疾病,隨著人類生活質(zhì)量提高和老年化,顯得越來越突出。揭示神經(jīng)系統(tǒng)規(guī)律是自然科學(xué)重大挑戰(zhàn),也有助于診斷和治療神經(jīng)系統(tǒng)多種疾病。經(jīng)過一

17、個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,近年神經(jīng)生物學(xué)在綜合交叉方面尤為顯著,在傳統(tǒng)生物學(xué)途徑之外,數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和計(jì)算技術(shù)的滲透帶來新的生命。對于神經(jīng)生物學(xué)的研究生,除應(yīng)有系統(tǒng)扎實(shí)的神經(jīng)生物學(xué)以及相關(guān)生物學(xué)必要基礎(chǔ)外,學(xué)生在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、計(jì)算等某個(gè)方面掌握足夠到可以應(yīng)用于神經(jīng)生物學(xué)的程度,能理解和應(yīng)用交叉學(xué)科途徑研究神經(jīng)生物學(xué)重要問題。10遺傳學(xué)(Genetics)遺傳學(xué)是通過對基因的變異研究基因的性質(zhì)和規(guī)律的學(xué)科,為生命科學(xué)最重要的支柱學(xué)科之一。一個(gè)世紀(jì)前,摩爾根證明了孟德爾所發(fā)現(xiàn)的遺傳因子的染色體基礎(chǔ),開創(chuàng)了遺傳學(xué)科。遺傳學(xué)在分子的生物個(gè)體的和群體水平上,研究基因在控制其結(jié)構(gòu)與功能的分子機(jī)制、個(gè)體的全套

18、基因構(gòu)成與互動(dòng)關(guān)系及個(gè)體內(nèi)基因信息交流、和物種在演化過程中形成的個(gè)體與群體間變異所構(gòu)成的生命多樣性的遺傳基礎(chǔ)。遺傳也是醫(yī)學(xué)農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)的許多重大應(yīng)用學(xué)科的基礎(chǔ) 。 11生物物理學(xué)(Biophysics)生物物理學(xué)是應(yīng)用物理學(xué)及物理化學(xué)的方法與理論探索生命現(xiàn)象本質(zhì)及其演化規(guī)律的學(xué)科。 在后基因組時(shí)代,生物學(xué)已經(jīng)從宏觀定性的描述階段進(jìn)入到了定量的在單細(xì)胞乃至于單分子的微觀水平揭示生命過程中物質(zhì)輸運(yùn)、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、基因組穩(wěn)定性及生命演化規(guī)律的研究階段。 近年來,生物物理學(xué)科又產(chǎn)生出一些新的研究方向,如,單分子生物物理、基因組生物物理、細(xì)胞及膜生物物理、神經(jīng)生物物理、結(jié)構(gòu)生物物理等新的研究領(lǐng)域

19、。12生物信息學(xué)與計(jì)算生物學(xué)(Bioinformatics and Computational Biology)生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)是生命科學(xué)和信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉學(xué)科。它以生物數(shù)據(jù)為主要研究對象,以計(jì)算機(jī)軟件為主要研究工具,構(gòu)建各種類型的數(shù)據(jù)庫,研究新一代計(jì)算機(jī)軟件,對大量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理、注釋、加工、比較、分析,從中獲取具有明確意義的生物信息。在大量信息和知識的基礎(chǔ)上,探索生命起源、生物進(jìn)化等生命科學(xué)中重大問題,闡明細(xì)胞、器官和個(gè)體的發(fā)生、發(fā)育、病變、衰亡的基本規(guī)律和時(shí)空聯(lián)系。四、培養(yǎng)目標(biāo) 學(xué)士學(xué)位:具備生物學(xué)基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能,對生命本質(zhì)、生命現(xiàn)象的基本規(guī)律有較為系統(tǒng)的理解;具有較好的自然科學(xué)和人文學(xué)科知識儲備,受到良好的科學(xué)思維訓(xùn)練和人生定位與就業(yè)目標(biāo)選擇訓(xùn)練。能在社會不同工作領(lǐng)域找到合適自身特點(diǎn)的工作并發(fā)揮創(chuàng)造性作用,并成為在社會中傳播現(xiàn)代生命科學(xué)理念的重要力量。碩士學(xué)位:對從事的研究方向及相關(guān)學(xué)科有廣泛了解,這些

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