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文档简介

第20讲DNA分子的结构、复制及基因的本质考纲导航1.DNA分子结构的主要特点()。2.DNA分子的复制()。3.基因的概念()。,考点一DNA分子的结构及相关计算1DNA双螺旋模型构建者:_。,沃森和克里克,2DNA双螺旋结构的形成,3.DNA的双螺旋结构(1)DNA由_条脱氧核苷酸链组成,这些链按_的方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧:_和_交替连接构成主链基本骨架。(3)内侧:两条链上的碱基通过氢键连接成_。碱基互补配对遵循以下原则:AT(两个氢键)、GC(三个氢键)。,反向平行,两,脱氧核糖,磷酸,碱基对,巧记利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构,4DNA分子结构特点(1)_性:具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。(2)_性:如每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3)_性:如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变,碱基对构成方式不变等。,多样,特异,稳定,【判断与思考】1判断下列说法的正误。(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时,运用了构建物理模型的方法。()(2)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献。()(3)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。(),(4)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。()(5)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差。()(6)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。()2根据题图,回答问题。下图表示一个DNA分子的片段,请分析:,(1)DNA左侧单链中的G和C通过_连接在一起。(2)上述片段通过_贮存遗传信息。(3)若碱基对数为n,则氢键数为_。(4)图中的表示_。,脱氧核糖磷酸脱氧核糖,特定的碱基对排列顺序,2n3n,胞嘧啶脱氧核苷酸,(5)图示DNA若进行初步水解和彻底水解,则产物分别是什么?【提示】初步水解产物为4种脱氧核苷酸;彻底水解产物为磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。,1解读两种DNA结构模型,(1)由图1可解读以下信息:,考法1DNA分子的结构1如图为DNA分子结构示意图,对该图的描述正确的是(),A和相间排列,构成了DNA分子的基本骨架B的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸CDNA聚合酶用于的形成DDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息【解析】由图示可知,表示磷酸,表示脱氧核糖,表示胞嘧啶,和相间排列构成了DNA分子的基本骨架;中的应属于上面那个脱氧核苷酸的磷酸基团;的形成依靠碱基互补配对原则,不需DNA聚合酶,DNA聚合酶是将游离的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。【答案】D,2下列关于DNA分子结构的叙述正确的是()ADNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构BDNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基CDNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对DDNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连,【解析】DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构,A错误;DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖,且磷酸不与碱基直接相连,B错误;DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖相连,D错误。【答案】C,【方法技巧】,考法2DNA分子结构的相关计算3(2018天津市第一中学高三摸底测试)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是(),【解析】由碱基互补配对原则可知,AT,CG,(AC)/(GT)1,而在两条单链中这个比值互为倒数,A、B错误;(AT)/(GC)的比值因为DNA分子的不同而不同,但是对于同一个DNA分子来说,在这个DNA分子中和两条单链中这个比值是相等的,C正确、D错误。【答案】C,4(2018山东省寿光市现代中学高三上学期开学考试)已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的()A32.9%和17.1%B31.3%和18.7%C18.7%和31.3%D17.1%和32.9%,【解析】G和C占全部碱基的35.8%,那么A和T占全部碱基的64.2%,两条互补链的碱基总数相同,而且A和T的总数相同,那么每条链之中的A和T数都占该链的64.2%,同理G和C数占每条链的35.8%,一条链中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,那么A与G分别占31.3%和18.7%,因为A与T互补,C与G互补,所以此链中A与G的比例就是另一条链中T与C的含量,故B正确。【答案】B,【解法归纳】1.三步解决DNA分子中有关碱基比例计算第一步:搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。第二步:画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知的和所求的碱基。第三步:根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。,2牢记DNA分子中的4种数量关系(1)DNA分子中,脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数1111。(2)配对的碱基,A与T之间形成2个氢键,G与C之间形成3个氢键,CG对占比例越大,DNA结构越稳定。(3)若碱基对为n,已知A有m个,则氢键数为3nm。(4)由2n个脱氧核苷酸形成双链DNA分子过程中,可产生H2O分子数为(n1)(n1)2n2。,考点二DNA分子的复制及基因的本质1DNA分子的复制(1)概念:以_为模板,合成_的过程。(2)时间:_。,亲代DNA,子代DNA,有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期,(3)过程:,(4)特点:_。(5)方式:_。(6)结果:形成两个完全相同的DNA分子。(7)意义:将_从亲代传给子代,保持了_的连续性。,边解旋边复制,半保留复制,遗传信息,遗传信息,巧记利用数字“1,2,3,4”巧记DNA的复制1个主要场所(细胞核),2种时期(有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期),3个步骤(解旋、合成新链、形成子代DNA),4个条件(模板、酶、原料和能量)。,2基因关系图,【判断与思考】1判断下列说法的正误。(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则,新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。()(2)DNA双螺旋结构全部解旋后,开始DNA的复制。()(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。()(4)DNA复制时,严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则。(),2根据题图,回答问题。如图为真核细胞DNA复制过程的模式图,据图回答相关问题:,(1)由图示得知,DNA分子复制的方式具有_的特点。(2)图示中的解旋酶的作用是_;DNA聚合酶的作用是_。,半保留复制,使氢键打开,DNA双链发生,解旋,催化形成新的子链,考法1DNA复制的过程及特点1(2018河南省新乡市第一中学高三月考)在DNA复制开始时,将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H-dT)的培养基中,3H-dT可掺入正在复制的DNA分子中,使其带有放射性标记。几分钟后,将大肠杆菌转移到含高剂量3H-dT的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞,抽取其中的DNA进行放射性自显影检测,结果如图所示。据图可以作出的推测是(),A复制起始区在高放射性区域BDNA复制为半保留复制CDNA复制从起始点向两个方向延伸DDNA复制方向为ac,【解析】由题意可知:复制起始区在低放射性区域,A项错误;放射性自显影检测无法得出DNA复制为半保留复制,B项错误;题图显示:中间为低放射性区域,两边为高放射性区域,据此说明DNA复制从起始点向两个方向延伸,且DNA复制方向为abc,C项正确,D项错误。【答案】C,2真核细胞中DNA复制如下图所示,下列表述错误的是(),A多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成B每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代C复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化DDNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则【解析】DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化,但氢键的形成不需要酶的催化,C错误。【答案】C,考法2DNA复制的相关计算3(2018安徽省铜陵市第一中学高三上学期入学检测)将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状,共含有m个碱基,其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间,检测到图、两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析,正确的是(),ADNA第二次复制产生的子代DNA有、两种类型,比例为13BDNA复制后分配到两个子细胞时,其上的基因遵循基因分离定律C复制n次需要胞嘧啶的数目是2n1(ma)/2个D复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为(2n12)个,【解析】DNA第一次分复制时,DNA分子全是类型,DNA第二次复制产生的子代DNA共4个,有、两种类型,各2个,比例为11,A错误;大肠杆菌属于原核生物,不能进行减数分裂,细胞内的基因不遵循基因分离定律,B错误;拟核DNA中共含有m个碱基,其中有a个胸腺嘧啶,则ATa,GC(m2a)/2,复制n次,共形成了2n个DNA分子,因此复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n1)(m2a)/2,C错误;DNA分子是双链结构,一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌拟核DNA共2条链,所以复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n12,D正确。【答案】D,4用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次,其结果可能是()A含有14N的DNA分子占100%B复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个C含15N的链占1/8D子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是23,【归纳总结】1.“图解法”分析DNA复制相关计算,(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养,复制n次,则:,(2)DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m(2n1)。第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m2n1。2“DNA复制”相关题目的4点“注意”(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别,前者包括所有的复制,但后者只包括第n次的复制。,(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。(3)切记在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。,考法3DNA半保留复制的实验分析5(2018山东省寿光现代中学高三上学期开学考试)将一个用15N标记的DNA分子放到14N的培养液上培养,让其连续复制三次,再将全部复制产物置于试管内进行离心,如图中分别代表复制1次、2次、3次后的分层结果的是(),Ac、e、fBa、e、bCa、b、dDc、d、f,【解析】依题意和DNA分子的半保留复制可知:将一个用15N标记的DNA放到14N的培养基上培养,让其连续复制三次。第一次复制所形成的2个子代DNA分子,每个DNA分子的一条链是14N、另一条链是15N,离心后全部位于中间层,应为c;第二次复制所形成的4个子代DNA分子,其中有2个DNA分子的一条链是14N、另一条链是15N,另外2个DNA分子的两条链均是14N,离心后全部位于中间层,应为e;第三次复制所形成的8个子代DNA分子,其中有2个DNA分子的一条链是14N、另一条链是15N,另外6个DNA分子的两条链均是14N,离心后全部位于中间层,应为f。综上分析,A项正确,B、C、D三项均错误。【答案】A,6(2018安徽省铜陵市第一中学高三上学期入学检测)在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14NDNA(对照);在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15NDNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(和),用某种离心方法分离得到的结果如下图所示:,(1)若将子一代()细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代,将所得到细菌的DNA用同样方法分离,请参照甲图,将DNA分子可能出现在试管中的位置在乙图中标出。(2)若将15NDNA(亲代)的大肠杆菌在14N培养基上连续复制3次,则所产生的子代DNA中含14N与只含15N的比例为_。,(3)某卵原细胞(2N4)中每对同源染色体仅有一条染色体上的DNA分子两条链均被15N标记,该卵原细胞在14N的环境中进行减数分裂,那么减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中含有15N标记的染色单体有_条;减数第二次分裂后期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有_条。其产生含有15N标记的卵细胞的概率为_。,【解析】根据题意和图示分析可知:中为全中,说明DNA分子是半保留复制,一条链为14N,另一条链为15N。中一半为轻,一半为中,说明复制两次后一半DNA都是14N,另一半DNA中一条链为14N,另一条链为15N。(1)据图分析,14N、15N-DNA分子在含15N的培养基上繁殖一代,由于半保留复制,产生的两条子代DNA分别为全15NDNA分子和14N、15N-DNA分子(混合型DNA分子),将该DNA做离心处理,产生的DNA沉淀应该分别位于试管的下部和中部。如图所示:,(2)若将15N-DNA(亲代)的大肠杆菌在14N培养基上连续复制3次,共得到8个DNA分子,根据DNA分子半保留复制特点,其中2个DNA分子含有15N和14N,6个DNA分子仅含有14N,因此所产生的子代DNA中含14N与只含15N的比例为80。(3)某卵原细胞(2N4)中每对同源染色体仅有一条染色体上的DNA分子两条链均被15N标记,该卵原细胞在14N的环境中进行减数分裂,该过程中DNA只复制了一次,根据DNA半保留复制特点,减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中有2条染色体共4条染色单体被15N标记。,减数第一次分裂的主要特点是同源染色体分离,分别移向细胞两极,且染色体移向细胞两极的过程是随机的,所以减数第一次分裂结束时所形成的次级卵母细胞中所含有的被15N标记的染色体数是0或1或2;减数第二次分裂后期由于着丝点分裂,1条染色体形成2条子染色体,因此处于减数第二次分裂后期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有0或2或4条,其产生含有15N标记的卵细胞的概率为3/4。,【答案】(1)(2)80(3)40或2或43/4,【知识归纳】1.实验方法:放射性同位素示踪法和离心技术。2实验原理:含15N的双链DNA密度大,含14N的双链DNA密度小,一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。3实验假设:DNA以半保留的方式复制。4实验预期:离心后应出现3条DNA带。(1)重带(密度最大):两条链都为15N标记的亲代双链DNA。(2)中带(密度居中):一条链为14N标记,另一条链为15N标记的子代双链DNA。(3)轻带(密度最小):两条链都为14N标记的子代双链DNA。,5实验过程,6过程分析(1)立即取出,提取DNA离心全部重带。(2)繁殖一代后取出,提取DNA离心全部中带。(3)繁殖两代后取出,提取DNA离心1/2轻带、1/2中带。7实验结论:DNA的复制是以半保留方式进行的。,考法4DNA复制与细胞分裂的关系7用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是()A0条B20条C大于0小于20条D以上都有可能,【解析】第一次细胞分裂完成后形成的细胞中,DNA双链均是一条链含有32P,另一条链不含32P,第二次细胞分裂的间期,染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P,一条染色单体不含32P,有丝分裂后期,姐妹染色单体分离,如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极,不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极,则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条;如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的,也有不含32P的,则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条。【答案】D,【易错警示】本题易错选B。错因在于未能全面分析着丝点分裂后染色体的移动情况。染色体着丝点分裂后形成的两条子染色体移向哪一极是“随机”的,故移向同一极的染色体其双链DNA所带的放射性状况应由每条染色体两条染色单体如何移动决定,不要将所有染色体的染色单体移动“统一”看待。,8小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程,其染色体的放射性标记分布情况是()A初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记B次级精母细胞中每条染色体都被标记C只有半数精细胞中有被标记的染色体D产生的四个精细胞中的全部染色体,被标记数与未被标记数相等,【解析】一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后,每条染色体的DNA分子有一条链被标记,然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程,初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记;着丝点分裂后的次级精母细胞有一半的染色体被标记;由于染色体的随机结合,含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定;整体来看,产生的四个精细胞中的全部染色体,被标记数与未被标记数相等。【答案】D,考法5基因的概念和本质9(2018江西省上高县第二中学高三第一次月考)下列关于染色体和基因关系的叙述,错误的是()A基因的主要载体是染色体B基因在染色体上呈线性排列C染色体就是由基因组成的D一条染色体上有多个基因,【解析】基因是有遗传效应的DNA片断,DNA主要在染色体上,故A项正确;一条染色体上有多个基因,基因在染色体上呈线性排列,B、D项正确;染色体的主要成分是蛋白质和DNA分子,而基因是有遗传效应的DNA片段,故C项错误。【答案】C,10(2018江西省上高县第二中学高三第一次月考)下列有关基因的叙述,不正确的是()A基因是有遗传效应的DNA片段B是4种碱基对的随机排列C能够存储遗传信息DDNA分子上分布着多个基因,【解析】基因是有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上分布着多个基因,A、D项正确;每一个基因的4种碱基对都有特定的排列顺序,而不是随机排列的,B项错误;遗传信息就蕴藏在基因中的4种碱基的排列顺序之中,C项正确。【答案】B,【易错警示】1.针对遗传物质为DNA的生物而言,基因是指“有遗传效应的DNA片段”;而就RNA病毒而言,其基因为“有遗传效应的RNA片段”。2并非所有DNA片段都是基因,基因不是连续分布在DNA上的,而是由碱基序列将不同的基因分割开的。,考法6基因、染色体和性状的关系11(2018山东省寿光市现代中学高三上学期开学考试)下图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况,图中、为无遗传效应的序列。有关叙述正确的是(),Aa中碱基对缺失,属于染色体结构变异Bc中碱基对若发生变化,生物体性状不一定会发生改变C在减数分裂的四分体时期,b、c之间可发生交叉互换D基因在染色体上呈线性排列,基因的首端存在起始密码子,【解析】a中碱基对缺失,属于基因中碱基对的缺失,属于基因突变,A项错误;c中碱基对发生变化,可能发生隐性突变或无义突变,生物体性状不一定会发生改变,B项正确;在减数分裂的四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间可发生交叉互换,导致基因重组,b、c之间不会发生交叉互换,C项错误;起始密码子位于mRNA上,D项错误。【答案】B,12(2018山东省寿光现代中学高三上学期开学考试)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法,正确的是()A一个基因含有许多个脱氧核苷酸,基因的特异性是由脱氧核苷酸的比例决定的B基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上可含有成百上千个基因C在DNA分子结构中,脱氧核苷酸的排列构成了DNA分子的基本骨架D染色体是DNA的主要载体,一条染色体上含有两个DNA分子,【解析】一个基因含有多个脱氧核苷酸,基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的,而不是脱氧核苷酸的比例,故A错误。基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上可含有成百上千个基因,故B正确。在DNA分子结构中,脱氧核糖和磷酸交替连接构成了DNA分子的基本骨架,故C错误。染色体是DNA的主要载体,一条染色体上含有1个或2个DNA分子,故D错误。【答案】B,1(2016全国卷)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是()A随后细胞中的DNA复制发生障碍B随后细胞中的RNA转录发生障碍C该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用,【解析】因为该物质可使DNA双链不能解开,DNA复制时需要解旋,所以若在细胞培养液中加入该物质,会导致细胞中DNA复制发生障碍,A正确;由于RNA是在细胞核中以DNA的一条链为模板合成的,因此,RNA转录前需要DNA解旋,B正确;因为该物质使DNA复制不能完成,所以可将细胞周期阻断在分裂间期,C错误;该物质能抑制DNA复制,因此可抑制癌细胞增殖,D正确。【答案】C,2(2017海南卷)下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述,正确的是()A细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目B有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定C细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和D生物体中,一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定,【解析】正常情况下,一条染色体含一个DNA,在细胞分裂时,由于DNA复制,一条染色体含两个DNA,A错。体细胞有丝分裂生成的子细胞含有一套与母细胞相同的染色体和DNA,保证亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定,B正确。基因是有遗传效应的DNA判断,有的DNA片段不是基因,故细胞中DNA分子的碱基对数大于所有基因的碱基对数之和,C错。生物体中,一个基因可能决定多种性状,一种性状可能由多个基因决定,D错。【答案】B,3(2017海南卷)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值的叙述,正确的是()A碱基序列不同的双链DNA分子,后一比值不同B前一个比值越大,双链DNA分子的稳定性越高C当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链D经半保留复制得到的DNA分子,后一比值等于1,【解析】由于双链DNA碱基A数目等于T数目,G数目等于C数目,故(AC)/(GT)为恒值1,A错。A和T碱基对含2个氢键,C和G含3个氢键,故(AT)/(GC)中,(GC)数目越多,氢键数越多,双链DNA分子的稳定性越高,B错。(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值相等,这个DNA分子可能是双链,也可能是单链,C错。经半保留复制得到的DNA分子,是双链DNA,(AC)/(GT)1,D正确。【答案】D,4(2018广东省珠海市高三摸底考试)下图为真核细胞内基因Y的简图,共含有2000个碱基对,其中碱基A占20%。下列叙述正确的是(),A基因Y复制两次,共需要4800个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸B基

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