資源簡介

(共76張PPT)
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作出假設:針對上述問題,根據已有的知識和生活經驗
(如酵母菌可用于釀酒、發面等),作出合理
的假設。
(1)配制酵母菌培養液
(2)檢測CO2的產生,裝置如圖所示
接橡皮球
(戌氣系)
設計
實驗「的N溶液培養液石灰水
酵母菌澄清的
培養液石灰水
甲
(3)檢測酒精的產生:自A、B中各取2mL濾液,
分別注入編號為1、2的兩支試管中→分別滴加
0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液→振
蕩并觀察溶液的顏色變化
管中溶液由橙色變成灰綠色
試管不變
實驗結論:葡萄糖
表達交流:說出酵母菌細胞呼
式、條件及產物
階段物質變化:葡萄糖酶丙酮酸
產能情況:少
場所:線粒體基質
能情況:少量
場所:線粒體內膜
物質變化
葡雉陳能量
酶
E+B
H.
酶
③
D
能量
能量<酶
B
H2O
圖1
大試管筒狀濾紙帶刻度的玻璃管
墨滴
萌發的小麥種子KOH溶液試管塞
乙
圖2
大試管筒狀濾紙
帶刻度的玻璃管
萌發的小麥種子清水管塞墨滴
消耗O2
定存在有氧呼吸
依據一)反應物生H20
定存在有氧呼吸
和產物有酒精或乳酸
定存在無氧呼吸
無CO2釋放
定為產乳酸的無氧呼吸
CO22只進行有氧呼吸
依據二)物質間CO2>O2
兩類呼吸方式并存,差值為無氧呼吸量
量的關系O2只在細胞質基質中
依據=場
所
無氧呼吸
有線粒體參與有氧呼吸或兩類呼吸方式并存細胞呼吸的原理和應用
新課程標準 核心素養
1.說出線粒體的結構和功能。2.說出有氧呼吸的過程。3.探究酵母菌細胞呼吸的方式。4.概述無氧呼吸的過程，并列表比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同。5.聯系日常生活中的實例，了解細胞呼吸原理的應用。 1.生命觀念——認同線粒體的結構特點與其作為有氧呼吸的主要場所相適應。2.科學探究——體驗實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論。3.科學思維——構建有氧呼吸和無氧呼吸的過程模型，理解二者之間的關系。4.社會責任——運用細胞呼吸原理，對生活和生產中的應用實例作出科學解釋。
知識點(一)探究酵母菌細胞呼吸的方式
1．細胞呼吸
(1)概念
①物質變化：有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物。
②能量變化：有機物中穩定的化學能轉化為ATP中活躍的化學能。
(2)兩種類型
①分類依據：有無的參與，有機物是否徹底氧化分解。
②類型：有氧呼吸和無氧呼吸。
2．探究過程
(1)在“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗中，必須保證酵母菌是新鮮的、有活性的。(√)
(2)只檢測有無CO2產生即可確定酵母菌細胞呼吸的方式。(×)
(3)根據石灰水變混濁的程度可以確定CO2產生量的多少。(√)
(4)酒精在中性或酸性條件下與重鉻酸鉀溶液反應產生灰綠色。(×)
1．(科學探究)甲裝置中，質量分數為10%的NaOH溶液的作用是什么？乙裝置中，為什么要將B瓶封口放置一段時間后，再連接盛有澄清石灰水的錐形瓶？
提示：NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，以保證第三個錐形瓶中澄清石灰水變混濁是由酵母菌有氧呼吸產生的CO2引起的。B瓶剛封口后，有氧氣存在，酵母菌進行有氧呼吸，一段時間后，B瓶中的氧消耗完，再連接盛有澄清石灰水的錐形瓶，可確保是無氧呼吸產生的CO2通入澄清的石灰水。
2．(科學思維)本實驗的自變量和因變量分別是什么？
提示：本實驗的自變量為氧氣的有無，因變量為是否有CO2和酒精產生。
1．實驗分析
(1)材料分析：酶母菌必須是新鮮的，防止酵母菌因存放時間過長而死亡，導致實驗結果不明顯。
(2)裝置分析
①有氧呼吸裝置必須持續通入空氣，保證氧氣充足。
②通入甲中A瓶的空氣需先通過NaOH溶液的目的是保證進入A瓶的氣體中不含有CO2，保證使第三個錐形瓶中的澄清石灰水變混濁的CO2完全是由酵母菌有氧呼吸產生的。
③乙中B瓶應封口放置一段時間，待酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保通入澄清石灰水中的CO2完全是由酵母菌無氧呼吸產生的。
2．實驗拓展
(1)若探究種子的呼吸狀況則不必遮光，但需“死種子”作對照。
(2)若探究“植株或幼苗”的呼吸狀況，應進行遮光處理，以防止光合作用的干擾，同時可設置同種狀況但已死亡的植株或幼苗作對照。
1．下列有關“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．CO2可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃
B．實驗中需控制的無關變量有溫度、pH、培養液濃度等
C．可通過觀察澄清石灰水是否變混濁來判斷酵母菌的呼吸方式
D．實驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2
解析：選C　CO2可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃；在該實驗中，溫度、pH、培養液濃度等都屬于無關變量，無關變量需相同且適宜；酵母菌是兼性厭氧菌，有氧呼吸和無氧呼吸都有CO2生成，因此通過觀察澄清石灰水是否變混濁不能判斷酵母菌的呼吸方式；實驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2。
2．以酵母菌和葡萄糖為材料進行“乙醇發酵實驗”，裝置圖如下。下列關于該實驗過程與結果的敘述，錯誤的是(　　)
A．將溫水化開的酵母菌懸液加入盛有葡萄糖溶液的甲試管后需振蕩混勻
B．在甲試管內的混合液表面需滴加一薄層液體石蠟以制造富氧環境
C．乙試管中澄清的石灰水變混濁可推知酵母菌細胞呼吸產生了CO2
D．拔掉裝有酵母菌與葡萄糖混合液的甲試管塞子后可聞到酒精的氣味
解析：選B　干酵母需要用溫水化開，以保持酵母菌活性；酵母菌懸液加入葡萄糖溶液后要充分振蕩，使葡萄糖與酵母菌充分接觸，利于發生反應。在甲試管內的混合液表面滴加一薄層液體石蠟以制造無氧環境，利于酒精發酵。若乙試管中的澄清石灰水變混濁，說明酵母菌細胞呼吸產生了CO2。甲試管中的酵母菌進行厭氧呼吸產生酒精，酒精具有揮發性，所以拔掉甲試管塞子后可聞到酒精的氣味。
知識點(二)有氧呼吸和無氧呼吸
1．有氧呼吸
(1)主要場所——線粒體
①寫出圖中字母代表的結構名稱：
A外膜；B內膜形成的嵴；C線粒體基質。
②與有氧呼吸有關的酶分布在BC。(填圖中字母)
③線粒體的分布：集中在代謝旺盛的部位。
(2)化學反應式
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
(3)物質轉化過程
(4)能量轉化
2．無氧呼吸
(1)類型及反應式
(2)場所：細胞質基質。
(3)過程
①第一階段：與有氧呼吸的第一階段完全相同。
②第二階段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和CO2，或者轉化成乳酸。
(1)有氧呼吸全部在線粒體中進行。(×)
(2)有氧呼吸的三個階段均可產生ATP，但第三階段產生的最多。(√)
(3)有氧呼吸的第三階段既消耗水又產生水。(×)
(4)不同細胞無氧呼吸的產物不一定相同。(√)
(5)無氧呼吸是不徹底的氧化分解，大部分能量沒釋放出來，所以無氧呼吸釋放的能量較少。(√)
1．(生命觀念)分析糖類(葡萄糖)為什么必須分解成丙酮酸后才能進行有氧呼吸的第二、三階段。
提示：因為線粒體膜上不含運輸葡萄糖的載體蛋白，葡萄糖不能進入線粒體(或線粒體內沒有催化葡萄糖分解的酶)。
2．(科學思維)在通風條件不好的環境中儲藏的蘋果會散發出酒味，而馬鈴薯儲藏久了卻不會有酒味產生，請分析其中的原因？為什么會產生這種差異？
提示：蘋果無氧呼吸的產物是酒精和CO2，馬鈴薯無氧呼吸的產物是乳酸。因為不同生物細胞所具有的酶不同，導致反應途徑不同，產物也不同。
1．有氧呼吸過程分析
(1)有氧呼吸中氧元素的來源和去路
(2)細胞呼吸中[H]和ATP的來源和去路
- 來源 去路
[H] 有氧呼吸：C6H12O6和H2O無氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：與O2結合生成水無氧呼吸：還原丙酮酸
ATP 有氧呼吸：三個階段都產生無氧呼吸：只在第一階段產生 用于各項生命活動
2．綜合比較分析
項目 有氧呼吸 無氧呼吸
不同點 條件 需氧 不需氧
場所 細胞質基質(第一階段) 線粒體(第二、三階段) 細胞質基質
分解程度 葡萄糖被徹底分解 葡萄糖分解不徹底
產物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2
能量釋放 大量能量 少量能量
相同點 反應條件 需酶和適宜溫度
本質 氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP供生命活動所需
過程 第一階段從葡萄糖到丙酮酸完全相同
意義 為生物體的各項生命活動提供能量
[特別提醒]
(1)本實驗的自變量是有無氧氣，兩組實驗相互對照都是實驗組，這樣的實驗叫對比實驗。
(2)一般實驗中創設無氧條件的方法：裝置密封；石蠟油膜覆蓋；用涼開水；裝置內充入氮氣。
1．下列關于人體肌肉細胞內有氧呼吸和無氧呼吸的比較，正確的是(　　)
A．CO2只是有氧呼吸的產物
B．無氧呼吸過程中不會生成ATP
C．還原氫只在有氧呼吸過程中產生
D．葡萄糖只能作為有氧呼吸的底物
解析：選A　人體有氧呼吸的產物為CO2和H2O，無氧呼吸的產物為乳酸；人體肌肉細胞進行有氧呼吸或無氧呼吸都能生成ATP，只是無氧呼吸產生的ATP較少；有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同，即葡萄糖在細胞質基質中分解形成丙酮酸和還原氫。
2．下圖是細胞呼吸過程簡圖，其中字母表示物質，數字表示過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．過程①在細胞質基質中進行，并有少量ATP生成
B．過程②在線粒體中進行，并有較多ATP生成
C．酵母菌細胞可以進行過程①②③④
D．物質b是CO2
解析：選C　過程①是細胞呼吸的第一階段，在細胞質基質中進行，并有少量ATP生成，A正確；過程②是有氧呼吸的第二、三階段，在線粒體中進行，并有較多ATP生成，B正確；酵母菌細胞中可以進行過程①②③，不可以進行過程④，C錯誤；無氧呼吸產生酒精與CO2，因此物質b是CO2，D正確。
[方法點撥]
葡萄糖在細胞呼吸的第一階段被分解為丙酮酸和[H]，故a是丙銅酸；在有氧條件下，丙銅酸與H2O、氧氣與[H]反應，生成CO2和H2O；在無氧條件下，丙酮酸與[H]反應，生成酒精與CO2，或者乳酸。
知識點(三)細胞呼吸原理的應用
1．溫度
(1)影響：細胞呼吸是一系列酶促反應，溫度通過影響酶的活性而影響細胞呼吸速率。如下圖所示，細胞呼吸的最適宜溫度一般在25～35 ℃之間。
(2)應用
2．氧氣
(1)分析：如下圖，O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。
①O2濃度＝0時，只進行無氧呼吸。
②0＜O2濃度＜10%時，同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。
③O2濃度≥10%時，只進行有氧呼吸。
④O2濃度＝5%時，有機物消耗最少。
(2)應用
3．水分
(2)應用
4．二氧化碳
(1)影響：CO2是細胞呼吸的最終產物，積累過多會抑制細胞呼吸的進行。
(2)應用：適當增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。
(1)溫度是通過影響酶的活性來影響細胞呼吸的。(√)
(2)農田長期水淹后造成的植物爛根與無氧呼吸有關。(√)
(3)破傷風芽孢桿菌可通過有氧呼吸大量繁殖，較深的傷口需及時清理，注射破傷風抗毒血清。(×)
(4)人體細胞在有氧或無氧狀態下均可產生CO2。(×)
1．(社會責任)請從無機鹽離子的吸收方面分析，為什么農田要及時松土？稻田長期不排水，幼根為什么會變黑、腐爛？
提示：松土可增大土壤透氣性，促進根有氧呼吸，為吸收無機鹽離子提供能量。水淹會使植物根部細胞進行無氧呼吸，產生的酒精會毒害細胞。
2．(社會責任)運動成為當今人們生活的一種時尚。人在劇烈運動時，會因骨骼肌進行無氧呼吸積累過多的乳酸而感到肌肉酸痛。健身教練提倡有氧運動，請從有氧呼吸和無氧呼吸的產物及釋放能量多少的角度分析原因？
提示：有氧呼吸的產物是CO2和H2O，對于機體的影響較小，且有機物中的能量全部釋放。而無氧呼吸的產物中的乳酸對機體不利，且有機物中的能量僅釋放一部分。
類型 應用 原理
有氧呼吸 提倡慢跑等有氧運動 不會因劇烈運動時無氧呼吸積累過多的乳酸而使肌肉酸脹乏力
農作物栽培時及時松土透氣 根對無機鹽的吸收是主動運輸的過程，消耗能量；農作物栽培時及時松土透氣，增加土壤中O2的濃度，使根的有氧呼吸加強，產生大量能量，從而促進植物根對無機鹽的吸收
稻田定期排水 避免根因無氧呼吸產生大量酒精，對細胞產生毒害作用，造成爛根
生產醋酸、味精等 利用醋酸桿菌、谷氨酸棒狀桿菌的有氧呼吸
發面 在饅頭、面包的制作過程中，利用酵母菌的有氧呼吸，使饅頭、面包變得松軟可口
無氧呼吸 選用透氣的“創可貼”、透氣消毒紗布包扎傷口 為傷口創造有氧的環境，避免厭氧菌的繁殖，有利于傷口的愈合
傷口過深或被銹釘扎傷后，需及時到醫院治療 避免破傷風芽孢桿菌等進行無氧呼吸而大量繁殖，引發破傷風
制作酸奶、泡菜等 利用乳酸菌無氧呼吸產生乳酸
釀酒 釀酒的早期要通氣，有利于酵母菌進行有氧呼吸，從而快速繁殖；后期密閉，有利于酵母菌進行無氧呼吸產生酒精
1．細胞呼吸是細胞重要的生命活動，下列說法錯誤的是(　　)
A．夏季連續陰天，大棚中白天適當增強光照，夜晚適當降低溫度，可提高作物產量
B．中耕松土、稻田定期排水有利于細胞呼吸
C．細胞呼吸的每個階段都會合成ATP，生物體內合成ATP的能量都來自細胞呼吸
D．低氧、零上低溫有利于貯存水果、蔬菜，其原理都是降低了細胞呼吸
解析：選C　夏季連續陰天，大棚中白天適當增強光照可以提高光合作用強度，夜間適當降低溫度可以減少有機物的消耗，有利于提高作物產量，A正確；中耕松土、稻田定期排水都是為了增加土壤中氧氣含量，有利于植物根細胞進行有氧呼吸，B正確；有氧呼吸各個階段都能合成ATP，無氧呼吸只有第一階段合成ATP，光合作用光反應階段也能合成ATP，C錯誤；水果、蔬菜保鮮需要的條件零上低溫、低氧都能降低細胞呼吸強度，減少有機物的消耗，D正確。
2．在適宜溫度下測得的小麥種子氣體交換相對值與O2濃度之間的關系如圖所示。下列分析錯誤的是(　　)
A．當O2濃度≥10%時，產生CO2的場所是線粒體基質
B．當O2濃度增加時，無氧呼吸受抑制，導致QR段曲線下降
C．若圖中AB與BC等長，則C點時有氧呼吸消耗的有機物量多于無氧呼吸
D．若將實驗材料換為等量的花生種子，在只進行有氧呼吸時，O2的吸收量將增加
解析：選C　當O2濃度≥10%時，O2的吸收量等于CO2的釋放量，說明種子只進行有氧呼吸，產生CO2的場所是線粒體基質，A正確；當O2濃度從0開始逐漸增加時，無氧呼吸受抑制的同時有氧呼吸較弱，故QR段釋放CO2減少，曲線下降，B正確；若圖中AB與BC等長，說明C點時有氧呼吸產生的CO2等于無氧呼吸產生的CO2，而消耗的有機物量則是有氧呼吸小于無氧呼吸，C錯誤；若將實驗材料換為等量的花生種子，由于花生種子中脂肪較多，脂肪在氧化分解時需要消耗更多的O2，故在只進行有氧呼吸時，O2的吸收量將增加，D正確。
[要語必背·網絡構建]
一、要語必背
1．細胞呼吸產物的檢測
(1)CO2可使澄清的石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃。
(2)在酸性條件下，橙色的重鉻酸鉀溶液與乙醇(俗稱酒精)發生化學反應，變成灰綠色。
2．細胞呼吸過程及影響因素
(1)有氧呼吸三個階段均能產生ATP，第三階段產生ATP最多。
(2)有水產生的細胞呼吸一定是有氧呼吸。
(3)有氧呼吸和無氧呼吸的實質都是氧化分解有機物，釋放能量，形成ATP。O2抑制細胞無氧呼吸，促進細胞有氧呼吸。
(4)不同生物細胞進行無氧呼吸產物不同的直接原因是所含酶的種類不同。
二、網絡構建
1．下列是“探究酵母菌呼吸方式”實驗中產物的檢測試劑及實驗現象，對應錯誤的是(　　)
組別 產物 檢測試劑 實驗現象
A CO2 澄清的石灰水 變混濁
B CO2 溴麝香草酚藍溶液 藍→綠→黃
C 酒精 溴麝香草酚藍溶液 藍→綠→黃
D 酒精 酸性的重鉻酸鉀 橙色→灰綠色
解析：選C　酵母菌的呼吸產物CO2可以使澄清的石灰水變混濁，也可以和溴麝香草酚藍溶液反應，顏色變化是由藍變綠再變黃。檢測酒精的試劑是酸性的重鉻酸鉀，顏色變化是由橙色變為灰綠色。
2．用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，可檢測到18O的轉移途徑是(　　)
A．葡萄糖→丙酮酸→H2O　 B．葡萄糖→丙酮酸→O2
C．葡萄糖→O2→H2O D．葡萄糖→丙酮酸→CO2
解析：選D　有氧呼吸分三個階段，葡萄糖中氧的轉移過程為葡萄糖→丙酮酸→CO2。第三階段產生的H2O中的氧全部來自O2。
3．細胞呼吸原理在生產、生活中應用廣泛，以下分析錯誤的是(　　)
A．選用透氣性好的“創可貼”是為了保證人體細胞的有氧呼吸
B．要及時為板結的土壤松土透氣，以保證根細胞的正常呼吸
C．皮膚破損較深的患者，應及時到醫院注射破傷風抗毒血清
D．慢跑可以促進人體細胞的有氧呼吸，使細胞獲得較多能量
解析：選A　選用透氣性好的“創可貼”是為了抑制傷口處厭氧菌的生存和繁殖。
4．下圖表示有氧呼吸過程，有關說法正確的是(　　)
A．①②④中數值最大的是①
B．③代表的是O2
C．有氧呼吸三個階段所需的酶相同
D．⑤參與的過程發生在線粒體內膜上
解析：選D　分析題圖可知：①②④分別代表有氧呼吸第一、二和三階段所釋放的能量，其中第三階段所釋放的能量④的數值最大；有氧呼吸第一階段發生在細胞質基質中，第二和第三階段分別發生在線粒體的基質和內膜上，三個階段發生的場所不同，所需的酶也不同；③代表參與第二階段反應的原料H2O，不是O2；⑤代表O2，參與的過程是有氧呼吸的第三階段，發生在線粒體內膜上。
5．甲、乙兩圖表示蘋果組織細胞中CO2釋放量和O2吸收量的變化。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．甲圖中O2濃度為a時的情況對應的是乙圖中的A點
B．甲圖中O2濃度為b時，對應乙圖中CD段
C．甲圖的a、b、c、d四個濃度中，c是最適合儲藏蘋果的O2濃度
D．甲圖中O2濃度為d時沒有酒精產生
解析：選B　甲圖中O2濃度為a時，細胞只釋放CO2不吸收O2，說明細胞只進行無氧呼吸，對應乙圖中的A點；甲圖中O2濃度為b時，CO2的釋放量遠遠大于O2的吸收量，說明細胞既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，且無氧呼吸強度大，應對應乙圖中AC段(不包括A點和C點)；儲藏蘋果應選擇CO2釋放量最少即細胞呼吸最弱時的O2濃度；O2濃度為d時，CO2的釋放量與O2的吸收量相等，細胞只進行有氧呼吸，因此沒有酒精產生。
6．圖1表示萌發的小麥種子中可能發生的相關生理過程，A～E表示物質，①～④表示過程。圖2的實驗裝置用來探究消毒過的小麥種子在萌發過程中細胞呼吸的方式(假定葡萄糖為種子細胞呼吸過程中的唯一底物)。請分析回答下列問題：
(1)圖1中，物質B、D、E的名稱依次是______________、______________、______________。
(2)圖1中，產生物質B的過程②和④的酶分別存在于細胞的________________、__________________。過程②________(填“有”或“無”)ATP的合成。
(3)圖2實驗裝置乙中，KOH溶液中放置筒狀濾紙的目的是______________________；實驗裝置甲中，清水中放置筒狀濾紙的目的是______________________________________。
(4)若實驗后，裝置乙的墨滴左移，裝置甲的墨滴不移動，則小麥種子萌發的過程中細胞呼吸的方式是________________；若實驗后，裝置乙的墨滴左移，裝置甲的墨滴右移，則小麥種子萌發的過程中細胞呼吸的方式是____________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)分析圖1可知，A為丙酮酸，B為二氧化碳，C為[H]，D為氧氣，E為酒精。(2)②表示無氧呼吸的第二階段，沒有ATP的合成，發生在細胞質基質中，因此催化該過程的酶也存在于細胞質基質中；④表示有氧呼吸的第二階段，發生在線粒體基質中，因此催化該過程的酶也存在于線粒體基質中。(3)圖2實驗裝置乙中，KOH溶液中放置筒狀濾紙的目的是增大吸收二氧化碳的面積。實驗裝置甲中，清水中放置相同的筒狀濾紙的目的是排除無關變量對實驗結果的干擾。(4)若裝置甲的墨滴不移動，說明呼吸作用產生的二氧化碳量與消耗的氧氣量相等，裝置乙的墨滴左移，說明有氧氣的消耗，由此可推知細胞只進行有氧呼吸；若裝置甲的墨滴右移，說明細胞呼吸產生的二氧化碳量多于消耗的氧氣量，裝置乙的墨滴左移，說明有氧氣的消耗，由此可推知細胞同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。
答案：(1)二氧化碳　氧氣　酒精(或乙醇)　(2)細胞質基質　線粒體基質　無　(3)增大吸收二氧化碳的面積　排除無關變量對實驗結果的干擾　(4)有氧呼吸　有氧呼吸和無氧呼吸
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