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2023屆新高考生物沖刺精品復(fù)習(xí)
IDNA的復(fù)制
課標(biāo)要求
概述DNA分子通過(guò)半保留方式進(jìn)行復(fù)制o
梳理歸納I夯實(shí)必備知識(shí)
1.DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
(1)實(shí)驗(yàn)者:美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾。
(2)研究方法:假說(shuō)一演繹法。
⑶實(shí)驗(yàn)材料:大腸桿菌。
(4)實(shí)驗(yàn)技術(shù):同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。
⑸實(shí)驗(yàn)原理:含15N的雙鏈DNA密度大,含MN的雙鏈DNA密度小,一條
鏈含MN、一條鏈含UN的雙鏈DNA密度居中。
⑹實(shí)驗(yàn)假設(shè):DNA以半保留的方式復(fù)制。
⑺實(shí)驗(yàn)預(yù)期:離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。重帶(密度最大):兩條鏈都為
阿標(biāo)記的親代雙鏈DNA;中帶(密度居中):一條鏈為個(gè)標(biāo)記,另一條
鏈為15N標(biāo)記的子代雙鏈DNA;輕帶(密度最?。簝蓷l鏈都為MN標(biāo)記的
子代雙鏈DNA。
(8)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及分析
①實(shí)驗(yàn)過(guò)程
大腸桿菌在含ANH4cl的培養(yǎng)
液中生長(zhǎng)若干代,使DNA雙鏈A
被充分標(biāo)記u
轉(zhuǎn)移到含14NH4cl的培養(yǎng)遐史J
(a)親代大(b)細(xì)胞分(c)細(xì)胞再
腸桿菌裂一次分裂一次
提取DNA,離心|Ii
輕帶口—一口一耳--------fl
密度中帶營(yíng)二二甘二二二電二二二二二?
重帶
②實(shí)驗(yàn)分析
a.立即取出:提取DNAf離心一全部重帶。b.細(xì)胞分裂一次(即細(xì)菌繁殖
一代)取出:提取DNA一離心一全部中帶。c.細(xì)胞再分裂一次(即細(xì)菌繁殖
兩代)取出:提取DNA-*離心J輕帶、;中帶。
(9)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。
2.DNA的復(fù)制
(1)概念、時(shí)間、場(chǎng)所
概念以親代DNA為模板合成子代DNA的
過(guò)程
呼匚膽細(xì)胞分裂前的間期
復(fù)制J---------
主要是細(xì)胞核,真核生物還在線粒
5和葉綠體;原核生物在擬核和
細(xì)胞質(zhì)
(
重'每條新鏈與其
(■需要細(xì)胞提供能量新
對(duì)應(yīng)的模板鏈
(2)過(guò)程I需要解旋酶的作用螺<
〔結(jié)果:斷裂氫鍵,解開(kāi)雙鏈旋盤繞成雙螺旋
)
(3)結(jié)果:一個(gè)DNA分子形成了I結(jié)構(gòu)
兩個(gè)完全相同的DNA分子。
[邊解旋邊復(fù)制
(4)特點(diǎn)[半保留復(fù)制DNA
解旋酶
「模板解開(kāi)的每一條母鏈
原料:游離的4種脫氧核昔酸
合成子鏈酶:DNA聚合酶等
原則:堿基互補(bǔ)配對(duì)原則(A-T、
T-A、G-C、C-G)
方向:5,一端一*3'一端
(5)DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因
DNA具有獨(dú)特的叁螺旋結(jié)構(gòu),為復(fù)制提供精確的模板,堿基互補(bǔ)配對(duì)原
則,保證了復(fù)制能準(zhǔn)確地進(jìn)行。
(6)DNA復(fù)制的意義:DNA通過(guò)復(fù)制,將一遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子
代細(xì)胞,從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。
熱圖
分析A
下列為DNA復(fù)制的有關(guān)圖示,A-B-C表示大腸桿菌的DNA復(fù)制,
D-E-F表示哺乳動(dòng)物的DNA分子復(fù)制。圖中黑點(diǎn)表示復(fù)制起點(diǎn),
“一”表示復(fù)制方向,“o”表示時(shí)間順序。
ABCDEF
熱圖
分析▲
①若A中含有48502個(gè)堿基對(duì),而
子鏈延伸速率是105個(gè)堿基對(duì)/min,‘oq,Q…
假設(shè)DNA分子從頭到尾復(fù)制,理論?
上此DNA分子復(fù)制約需30s,而實(shí)ABcDEF
際上只需約16s,根據(jù)A-C過(guò)程分析,這是因?yàn)橐粡?fù)制是雙向進(jìn)行的。
②哺乳動(dòng)物體細(xì)胞中的DNA分子展開(kāi)可達(dá)2m之長(zhǎng),若按A?C圖的
方式復(fù)制,至少需要8h,而實(shí)際上只需約6h,根據(jù)D?F圖分析,
原因是DNA分子從多個(gè)起點(diǎn)(雙向)復(fù)制。
③A?F圖均有以下特點(diǎn):延伸的子鏈緊跟著解旋酶,這說(shuō)明DNA分
子復(fù)制的特點(diǎn)是邊解旋邊復(fù)制。
④哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞能否進(jìn)行上述過(guò)程?不能一
15N15N
3.“圖解法”分析DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算親代
(1)將含有中的DNA分子放在含有R的
培養(yǎng)液中連續(xù)復(fù)制〃次,則:
2代
「含I5N的DNA分子:2個(gè)
只含15N的DNA分子:2個(gè)“代
①子代DNA共2〃個(gè)d人以3八7人
含14N的DNA分子:2n個(gè)
只含14N的DNA分子:個(gè)
含I5N的脫氧核甘酸鏈:2條
②脫氧核甘酸鏈共2〃十】條
含14N的脫氧核昔酸鏈:(2〃+-2)條
(2)DNA分子復(fù)制過(guò)程中消耗的脫氧核甘酸數(shù)
①若親代DNA分子含有某種脫氧核甘酸加個(gè),
經(jīng)過(guò)〃次復(fù)制需要消耗該種脫氧核甘酸數(shù)為
1)o
②第〃次復(fù)制需要消耗該種脫氧核甘酸數(shù)為
o
考向突破強(qiáng)化關(guān)鍵能力
考向一DNA復(fù)制過(guò)程及實(shí)驗(yàn)證據(jù)辨析
1.圖示DNA復(fù)制過(guò)程,下列敘述正確的是
A.DNA復(fù)制過(guò)程中不需要引物,也不需要能量
B.新形成的兩條單鏈復(fù)制的方向不同且均為連
續(xù)復(fù)制
C.該過(guò)程在蛙的紅細(xì)胞和哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞均能發(fā)生
V復(fù)制后的兩個(gè)DNA分子位于一條或兩條染色體上
解析
DNA復(fù)制過(guò)程需要引物引導(dǎo)復(fù)制的開(kāi)始,
也需要消耗ATP,A錯(cuò)誤;
DNA分子是反向平行的,而復(fù)制的時(shí)候只
能是從5,一端向3'—端延伸,所以兩條子
鏈合成方向相反,且據(jù)圖可知,并非兩條鏈
均為連續(xù)復(fù)制,B錯(cuò)誤;
哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞不能進(jìn)行DNA分子復(fù)制,C錯(cuò)誤;
復(fù)制后的兩個(gè)DNA分子位于一條(著絲粒斷裂之前)或兩條染色體上
(著絲粒斷裂之后),D正確。
2.(2022.北京豐臺(tái)區(qū)高三模擬)"N和中是N元素的兩種穩(wěn)定同位素,含味
的DNA比含MN的DNA密度大。為探究DNA復(fù)制的方式,科學(xué)家先用含
有15NH4CI的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌,繁殖若干代得到的大腸桿菌,其DNA
幾乎都被15N標(biāo)記;再將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4cl的普通培養(yǎng)液中培
養(yǎng)。收集不同時(shí)期的大腸桿菌,提取DNA并進(jìn)行離心處理,離心后試管
中的位置如圖所示。下列推測(cè)不合理的是
DNA密度
心在代DNA的兩條鏈可能都含有15N1—低
2——
B.1號(hào)帶中的DNA的氮元素都是MNV
3?曷
C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制
D.3號(hào)帶的DNA為親代大腸桿菌的DNA
解析
密度
由于DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制,培養(yǎng)液中含有
1低
14
NH4C1,所以子代DNA的兩條鏈不可能都含有15N,A2
錯(cuò)誤;3
1號(hào)帶中的DNA的氮元素都是MN,相對(duì)質(zhì)量最輕,離心后分布在試
管上端,B正確;
3號(hào)帶分布在試管的下端,說(shuō)明DNA分子的兩條鏈都是UN,為親代
大腸桿菌的DNA,D正確。
考向二DNA復(fù)制過(guò)程的有關(guān)計(jì)算
3.某DNA分子片段中共含有3000個(gè)堿基,其中腺喋吟占35%?,F(xiàn)將該
DNA分子片段用15N標(biāo)記過(guò)的四種游離脫氧核甘酸為原料復(fù)制3次,將全
部復(fù)制產(chǎn)物進(jìn)行密度梯度離心,得到圖甲結(jié)果;如果將全部復(fù)制產(chǎn)物加
入解旋酶處理后再離心,則得到圖乙結(jié)果。下列有關(guān)分析正確的是
A.X層與Y層中DNA分子質(zhì)量比大于1:3
B.Y層中含UN標(biāo)記的鳥(niǎo)喋吟有3600個(gè)z
W
鏟層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的1/3倍
乙
D.W層與Z層的核甘酸數(shù)之比是4:1
解析
X層(2個(gè)DNA分子含有I4N和15N)與Y層(6個(gè)DNA分『彳
子只含紇2中DNA分子質(zhì)量比小于1:3,A錯(cuò)誤;W=
1個(gè)DNA中鳥(niǎo)喋吟G=450個(gè),Y層(6個(gè)DNA分子只甲乙
含15N)中含小標(biāo)記的鳥(niǎo)喋吟G=450*6=2700個(gè),B錯(cuò)誤;
X層中有2個(gè)DNA分子,Y層中有6個(gè)DNA分子,故X層中含有的氫鍵
數(shù)是Y層的1/3倍,C正確;
W層(14個(gè)含有小的DNA單鏈)與Z層(2個(gè)含有小的DNA單鏈)的核昔
酸數(shù)之比是14:2=7:1,D錯(cuò)誤。
4.(2022?廣東高三模擬)一個(gè)被15N標(biāo)記的、含1000個(gè)堿基對(duì)的DNA分子片
段,其中一條鏈中T+A占30%,若將該DNA分子放在含MN的培養(yǎng)基中
連續(xù)復(fù)制3次,相關(guān)敘述正確的是
A.該DNA分子的另一條鏈中T+A占70%
B.該DNA分子中含有A的數(shù)目為400個(gè)
D.經(jīng)3次復(fù)制后,子代DNA分子中含MN的比例為7/8
解析
DNA分子片段的一條鏈中T+A占30%,根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,另
一條鏈中T+A也為30%,A錯(cuò)誤;
根據(jù)題意分析可知,該DNA分子中含有A的數(shù)目為3。0個(gè),B錯(cuò)誤;
根據(jù)題意分析可知,G=C=700,該DNA分子第3次復(fù)制時(shí)需要消耗
G的數(shù)量=22歹00=2800個(gè),C正確;
經(jīng)3次復(fù)制后,8個(gè)子代DNA分子中都含小,故比例為1,D錯(cuò)誤。
\)
考向三DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂的關(guān)系
5.將馬蛔蟲(chóng)(2〃=4)的甲、乙兩個(gè)精原細(xì)胞核DNA雙鏈用32P標(biāo)記,接著置于不含
32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng),在特定的條件下甲細(xì)胞進(jìn)行兩次連續(xù)的有絲分裂、乙細(xì)胞
進(jìn)行減數(shù)分裂。下列相關(guān)敘述正確的是:
A.甲在第一個(gè)細(xì)胞周期后,含32P的細(xì)胞數(shù)為2,且每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體
數(shù)為。?4
電中在第二個(gè)細(xì)胞周期后,含32P的細(xì)胞數(shù)為2?4,且每個(gè)細(xì)胞含有32P的染色
體數(shù)為。?4
C.乙在減數(shù)分裂I后,含32P的細(xì)胞數(shù)為2,且每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為
0?2
D.乙在減數(shù)分裂H后,含32P的細(xì)胞數(shù)為2?4,且每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體
數(shù)為。?2
,—解析
一個(gè)細(xì)胞周期中DNA分子只進(jìn)行一次半保留復(fù)制,因此甲在第1個(gè)細(xì)胞周
期后,全部細(xì)胞均含32P,且每個(gè)細(xì)胞中的每條染色體都含有32p,即每個(gè)
細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為4,A錯(cuò)誤;
第一個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束形成的2個(gè)子細(xì)胞的每個(gè)DNA分子都有一條鏈含有32p,
另一條鏈含有3ip。在第二個(gè)細(xì)胞周期中,DNA分子又進(jìn)行了一次半保留
復(fù)制,則形成的8個(gè)DNA分子中,有4個(gè)DNA分子是一條鏈含有32p,另一
條鏈含有3甲,另外4個(gè)DNA分子都只含31,而在有絲分裂后期,姐妹染色
單體分開(kāi)后隨機(jī)移向兩極,因此甲在第2個(gè)細(xì)胞周期后,有2個(gè)或3個(gè)或4個(gè)
細(xì)胞含32P,且每個(gè)細(xì)胞含有32P的染色體數(shù)為0?4,B正確;
解析
減數(shù)分裂前的間期,DNA分子只進(jìn)行一次半保留復(fù)制,因此乙經(jīng)過(guò)
減數(shù)分裂I后,形成的2個(gè)細(xì)胞均含32p,且每個(gè)細(xì)胞中的每條染色體
都含有32p,在減數(shù)分裂n前期和中期,有2條染色體含有32p,在減
數(shù)分裂H后期和末期,有4條染色體含有32p,即每個(gè)細(xì)胞中含有32P
的染色體數(shù)為2或4,C錯(cuò)誤;
乙在減數(shù)分裂n后,將形成4個(gè)精細(xì)胞,每條染色體含有32p,故4個(gè)
細(xì)胞均含32p,D錯(cuò)誤。
6.(20及浙江4月選考,25)在含有BrdU的培養(yǎng)液中進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí),BrdU
會(huì)取代胸昔摻入到新合成的鏈中,形成BrdU標(biāo)記鏈。當(dāng)用某種熒光染料
對(duì)復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色,發(fā)現(xiàn)含半標(biāo)記DNA(一條鏈被標(biāo)記)的染色單
體發(fā)出明亮熒光,含全標(biāo)記DNA(兩條鏈均被標(biāo)記)的染色單體熒光被抑制
(無(wú)明亮熒光)。若將一個(gè)細(xì)胞置于含BrdU的培養(yǎng)液中,培養(yǎng)到第三個(gè)細(xì)胞
周期的中期進(jìn)行染色并觀察。下列推測(cè)錯(cuò)誤的是
A.1/2的染色體熒光被抑制
B.1/4的染色單體發(fā)出明亮熒光
C.全部DNA分子被BrdU標(biāo)記
始/4的DNA單鏈被BrdU標(biāo)記
解析
DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制,第一次分裂結(jié)束后所有染色體的DNA
分子中一條鏈不含BrdU,另外一條鏈含有BrdU;第二次分裂結(jié)束后
有1/2的染色體上DNA分子兩條鏈均含有BrdU,1/2的染色體上DNA
分子中一條鏈不含BrdU,另外一條鏈含有BrdU;到第三次有絲分裂
中期,全部DNA分子被BrdU標(biāo)記,所有染色體均含有姐妹染色單體,
其中有1/2的染色體上2個(gè)DNA分子的兩條鏈均含有BrdU(熒光被抑制),
有1/2的染色體上2個(gè)DNA分子中的1個(gè)DNA分子的兩條鏈中的1條含
BrdU、1條不含BrdU,另1個(gè)DNA分子的兩條鏈均含BrdU,所以有
1/4的染色單體會(huì)發(fā)出明亮熒光,7/8的DNA單鏈被BrdU標(biāo)記。
重溫高考真題演練
1.(2021?山東,5)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,將含有基因修飾系統(tǒng)的T—DNA插
入到水稻細(xì)胞M的某條染色體上,在該修飾系統(tǒng)的作用下,一個(gè)DNA分
子單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁,脫氨基過(guò)程在細(xì)胞M中只發(fā)生一次。
將細(xì)胞M培育成植株N。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.N的每一個(gè)細(xì)胞中都含有T—DNA
B.N自交,子一代中含T—DNA的植株占3/4
C.M經(jīng)n(nNl)次有絲分裂后,脫氨基位點(diǎn)為A—U的細(xì)胞占1/2口
於(經(jīng)3次有絲分裂后,含T—DNA且脫氨基位點(diǎn)為A—T的細(xì)胞占1/2
?②③④G
解析
N是由M細(xì)胞形成的,在形成過(guò)程中沒(méi)有DNA的丟失,由于T-DNA
插入到水稻細(xì)胞M的某條染色體上,所以M細(xì)胞含有T—DNA,因此
N的每一個(gè)細(xì)胞中都含有T—DNA,A正確;
N植株的一條染色體中含有T—DNA,可以記為十,因此N植株關(guān)于是
否含有T—DNA的基因型記為+一,如果自交,則子代中相關(guān)的基因
型為++:H■—:一一=1:2:1,有3/4的植株含T—DNA,B正確;
M中只有1個(gè)DNA分子上的單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁,所以復(fù)
制n次后,產(chǎn)生的子細(xì)胞有2n個(gè),但脫氨基位點(diǎn)為A—U的細(xì)胞只有1
個(gè),所以這種細(xì)胞的比例為1/21C正確;
。②③④⑤
解析
如果M經(jīng)3次有絲分裂后,形成子細(xì)胞有8個(gè),由于M細(xì)胞DNA分子
單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁,是G和U配對(duì),所以復(fù)制三次后,
有4個(gè)細(xì)胞脫氨基位點(diǎn)為C—G,3個(gè)細(xì)胞脫氨基位點(diǎn)為A—T,1個(gè)細(xì)胞
脫氨基位點(diǎn)為U—A,因此含T—DNA且脫氨基位點(diǎn)為A—T的細(xì)胞占
3/8,D錯(cuò)誤。
。?③④⑤
2.(202卜浙江,22)在DNA復(fù)制時(shí),5-澳尿喀咤脫氧核甘(BrdU)可作為原料,
與腺喋吟配對(duì),摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對(duì)復(fù)制后的染色體進(jìn)
行染色,DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍(lán)色,只有一條鏈
含有BMU的染色單體呈深藍(lán)色?,F(xiàn)將植物根尖放在含有BrdU的培養(yǎng)液中
培養(yǎng),取根尖用Giemsa染料染色后,觀察分生區(qū)細(xì)胞分裂中期染色體的
著色情況。下列推測(cè)錯(cuò)誤的是
A.第一個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍(lán)色
B.第二個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體著色都不同
夕第三個(gè)細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體均為1/4
D.根尖分生區(qū)細(xì)胞經(jīng)過(guò)若干個(gè)細(xì)胞周期后,還能觀察到深藍(lán)色的染色單體
D?(D@G
解析
據(jù)題意分析第一個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的染色單體都只有一條鏈
含有BrdU,故呈深藍(lán)色,A正確;
第二個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體復(fù)制之后,每條染色體上的兩條染色
單體均為一條單體雙鏈都含有BrdU呈淺藍(lán)色,一條單體只有一條
鏈含有BrdU呈深藍(lán)色,故著色都不同,B正確;
第二個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束后,不同細(xì)胞中含有的帶有雙鏈都含有BrdU
的染色體和只有一條鏈含有BrdU的染色體的數(shù)目是不確定的,故
第三個(gè)細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體比例不能確定,
C錯(cuò)誤;
解析
根尖分生區(qū)細(xì)胞可以持續(xù)進(jìn)行有絲分裂,且DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,
所以不管經(jīng)過(guò)多少個(gè)細(xì)胞周期,依舊可以觀察到一條鏈含有BrdU
的染色單體,成深藍(lán)色,D正確。
①?③?④
3.(202L浙江,14)含有100個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段,其中一條鏈的
A+T占40%,它的互補(bǔ)鏈中G與T分別占22%和18%,如果連續(xù)復(fù)制2次,
則需游離的胞喀咤脫氧核糖核甘酸數(shù)量為
A.240個(gè)聲80個(gè)
C.114個(gè)D.90個(gè)
D@0④(5
解析
分析題意可知:該DNA片段含有100個(gè)堿基對(duì),即每條鏈含有100個(gè)
堿基,其中一條鏈(設(shè)為1鏈)的A+T占40%,即A[+T[=40個(gè),則C]
+G1=60個(gè);互補(bǔ)鏈(設(shè)為2鏈)中G與T分別占22%和18%,即G2=22,
T2=18,可知C]=22,則G1=60—22=38=CZ,故該DNA片段中C
=22+38=60。已知DNA復(fù)制了2次,則DNA分子的個(gè)數(shù)為22=4,
4個(gè)DNA分子中共有胞喀咤脫氧核糖核昔酸的數(shù)量為4*60=240,原
DNA片段中有60個(gè)胞喀咤脫氧核糖核甘酸,則需要游離的胞嚏咤脫
氧核糖核甘酸數(shù)量為240—60=180,B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
①,。④◎
4.(2018海南,15)現(xiàn)有DNA分子的兩條單鏈均只含有對(duì)(表示為i4N"N)的
大腸桿菌,若將該大腸桿菌在含有15N的培養(yǎng)基中繁殖兩代,再轉(zhuǎn)到含有
MN的培養(yǎng)基中繁殖一代,則理論上DNA分子的組成類型和比例分別是
A.有15N14N和14W4N兩種,其比例為1:3
B,有15N15N和吶小兩種,其比例為1:1
C.有15N15N和吶吶兩種,其比例為3:1
中有15N14N和吶吶兩種,其比例為3:1
123O5
解析
DNA分子的兩條單鏈均只含有MN,該大腸桿菌在含有I5N的培養(yǎng)基
中繁殖兩代,形成4個(gè)DNA,其中2個(gè)DNA為I5W4N,另外2個(gè)DNA
為I5N15N。再轉(zhuǎn)到含有小的培養(yǎng)基中繁殖一代,DNA為I5N4N形成
的子代DNA中,1個(gè)DNA為15NMN,另外1個(gè)DNA為^N
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