低温诱导植物染色体数目的变化教学设计(新、选)
【高中生物】高中生物知识点：实验：低温诱导植物染色体数目的变化
【高中生物】高中生物知识点：实验：低温诱导植物染色体数目的变化实验低温诱导植物染色体数目的变化:一、实验目的：（1）学习低温诱导植物染色体数目变化的方法（2）了解低温诱导植物细胞染色体数目变化的机制二、实验原理：（1）在正常有丝分裂的植物分生组织细胞中，在有丝分裂后期，染色体着丝粒分裂，子染色体在绢丝的作用下分别向两极移动，最后均匀分布在两个子细胞上。
（2）用低温处理植物组织细胞，使纺缍体的形成受到抑制，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。
三、方法步骤：知识拓展：除了低温诱导外，秋水仙碱在生产中还常用于处理发芽的种子或幼苗，使染色体数量加倍。
其原理是，当秋水仙碱作用于分裂的细胞时，它可以抑制纺锤体的形成，导致染色体无法移动到两极，导致细胞中染色体数量加倍。
染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来可能发育成多倍体植物。
相关高中生物知识点：实验：体验制备细胞膜的方法细胞膜的制备方法1．实验原理：细胞中的物质有一定的浓度。
当将细胞放入蒸馏水中时，细胞会吸水并破裂，细胞内的物质会流出，从而获得细胞膜。
2．实验中选用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料的原因：（l）成熟的哺乳动物红细胞没有细胞壁。
(2)哺乳动物成熟的红细胞无各种细胞器（膜）和细胞核（核膜），可提取到较为纯净的细胞膜。
（3）红细胞是单独存在的，这便于制造悬浮液。
3．红细胞稀释液的制备：将少量新鲜血液注入生理盐水中，摇匀。
4.操作流程易错点拨：1.红细胞应用生理盐水稀释：① 使红细胞分散，不易凝集；② 使红细胞暂时保持其原始形状。
2、滴蒸馏水用吸水纸吸引时应该缓慢进行，防止把细胞吸跑。
科学家经常使用成熟的哺乳动物红细胞作为材料来研究细胞膜的组成，因为（）a．哺乳动物红细胞容易得到b、哺乳动物的红细胞在水中很容易破裂c．哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核和众多的细胞器d、哺乳动物红细胞的细胞膜在光学显微镜下很容易观察到答案c高中生物相关知识点：实验：用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体2.材料的选择(1)常用藓类叶片（或是菠菜叶稍带些叶肉的下表皮）。
实验：低温诱导植物染色体数目的变化
染色体数目加倍
4、优点： 缩短了育种年限 5、缺点： 技术复杂，需要与杂交育种配合
举例：
三、杂交育种
1、原理： 基因重组
自交 选优 自交
2、方法： 杂交
3、优点： 将不同个体的优良性状集中到一个个体上 4、缺点： 育种时间长 5、举例：
举例：
杂交育种 P 高杆抗病×矮杆感病
DDTT
↓
ddtt
第 年
单倍体育种 P 高杆抗病 × 矮杆感病
DDTT
↓
ddtt
第 年
1
1
高杆抗病 DdTt ↓× F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt 矮抗
F1
第 年
F1
配子
花药离体培养→ 秋水仙素→
高杆抗病 DdTt
第 年
2 3~6
↓
↓ ↓
DT DT
Dt
dT
dt
↓ ↓
×
Dt
↓ ↓
dT
↓ ↓
第 年
2
dt
ddTT
↑ 需要的矮抗品种
纯合体 DDTT DDtt ddTT ddtt
↑ 需要的矮抗品种
四、诱变育种
1、原理：
2、方法：
①物理方法：紫外线、X或γ射线、激光等处理后再筛选 ②化学方法：亚硝酸、硫酸二乙酯等处理后再筛选
基因突变
3、优点：能提高突变率，产生新基因；
加速育种进程。
4、缺点：盲目性大，有利变异少，工作量大，秋水仙素处理来自自然长成二倍体西 瓜幼苗
杂交
四倍体西 瓜植株 第一年 第二年 三倍体西瓜
联会 紊乱
♀
♂
授粉
二倍体西 瓜植株
低温诱导植物染色体数目的变化
四、可遗传变异与不可遗传变异
例4 已知家鸡旳无尾(A)对有尾(a)是显性。现用有 尾鸡(甲群体)自交产生旳受精卵来孵小鸡，在孵化 早期向卵内注射微量胰岛素，孵化出旳小鸡就体现 出无尾性状(乙群体)。为研究胰岛素在小鸡孵化过 程中是否引起基因突变，可行性方案是 ( ) A．甲群体×甲群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素 B．乙群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素 C．甲群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素 D．甲群体×乙群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素
一、基因突变旳分类及特点
4.某种群中发觉一突变性状，连续哺育到第三代才
选出能稳定遗传旳纯合突变类型，该突变为
A．显性突变(dC．显性突变和隐性突变 D．人工诱变
5．一只雌鼠旳一条染色体上某基因发生了突变，使野生
型(一般均为纯合子)变为突变型。该雌鼠与野生型雄鼠
杂交，F1旳雌、雄鼠中都有野生型和突变型。由此能够 推断，该雌鼠旳突变为
(3)解离液(体积分数为15%旳盐酸溶液和体积分数为95% 旳酒精以1∶1混合)：使组织中旳细胞相互分离开来。
(4)清水：洗去解离液，预防解离过分影响染色。
(5)改良苯酚品红染液： 使染色体着色，便于观察染色体旳形态、数目、行为。
4.注意 (1)为了能观察到细胞在生活状态下旳内部构造， 必须先将细胞固定。 (2)在进行本试验旳过程中，与观察植物细胞旳有 丝分裂一样，所观察旳细胞已经被杀死了，最终在显 微镜下看到旳是死细胞。 (3)选材旳时候必须选用能够进行分裂旳分生组织 细胞，不分裂旳细胞染色体不复制，不会出现染色体 加倍旳情况。
由图取得旳信息： 造成B、b不同旳原因有：基因突变(间期) 或交叉互换(前期)。 ①若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、 受精卵等)则是： 基因突变造成旳； ②若题目中问造成B、b不同旳根本原因，则是：基因突变； ③若题目中有××分裂××时期提醒，如减Ⅰ前期造成旳则考 虑交叉互换，间期造成旳则考虑基因突变； ④若亲代基因型为BB或bb，出现上述情况应考虑基因突变； ⑤若图示为有丝分裂图像，只能是基因突变；
上课用实验低温诱导染色体的变化
• b．对染色体染色还可以用龙胆紫染液、醋酸洋红染液 ____________________、____________等。
• 原理是____________________ 。 抑制纺锤体形成
体积分数为95%的酒精溶液 • 然后用________________________
• ⑤制作装片：解离→________→________→制片。 漂洗 染色 • ⑥低倍镜检测，统计
冲洗2次。
____________________________________________ 每组视野中的染色体加倍率 ，并记录结果。 • (3)实验结果：染色体加倍率最高的一组为最佳低温。
液中浸泡0.5～1 h，以固定细胞的形态，
漂洗 、 染色 和制片4个 • (3)制作装片：按解离、
步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有
龙胆紫和醋酸洋红 • (4)观察：先用 低 倍镜观察，找到既有 二 倍体
丝分裂”相同。 染色试剂：改良的苯酚品红、
细胞，也有的 染色体数目发生改变细胞的视野。确
高 认某个细胞发生染色体数目变化后，再用 倍镜
观察。
• 例题．四倍体大蒜比二倍体大蒜的产量高许多，为探究诱导大蒜 染色体数目加倍的最佳低温，特设计如下实验。请分析回答下列 问题： • (1)实验主要材料：大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分 数为95%的酒精溶液、显微镜、改良苯酚品红染液。
• (2)实验步骤：
• ①取5个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水。 的恒温箱中1 h。 • ③
4 ℃ 、 8________ ℃ 12 ℃ • ②将培养皿分别放入－4 ℃、0 ℃、 ________ 、_____
取大蒜随机均分为5组，分别放入5个培养皿 中诱导36 h ______________________________________________________________ 卡诺氏液 __________。 0.5～1
人教版教学教案低温诱导植物染色体数目的变化 学案
实验5 低温诱导植物染色体数目的变化[实验原理]进行正常有丝分裂的值物分出组织细胞，在有丝分裂期，染色体的_________分裂，子染色体在___________的作用下，分别移向两极，最终被平均分配到两个子细胞中去。
用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制_________形成，以至影响__________被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。
[目的要求]1、学习低温诱导植物染色体数目变化的方法2、理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制[实验过程]一、材料用具洋葱或大葱、蒜均为二倍体，体细胞中染色体数为_________，培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀、___________，载玻片、盖玻片、__________，卡诺氏液，改良苯酚品红染液，体积分数为_________的盐酸溶液，体积分数为__________的酒精溶液。
二、方法步骤1、将洋葱或大葱、大蒜放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面，待洋葱长出约_________左右的不定根时，将整个装置放入___________的__________内（_______℃）诱导培养__________小时。
2、剪取诱导处理的根尖约__________cm，放入___________中浸泡__________小时，以固定细胞形态，然后用体积分数为__________的酒精冲洗2次。
3、制作装片，包括：__________ __________ __________ __________4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。
三、现象观察先用___________寻找染色体形态较好的分裂相。
视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。
确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用__________观察。
四、实验结论低温处理植物分生组织，能抑制__________期形成__________从而产生染色体加倍且无纺锤体的细胞了吗？如没有分析可能原因。
高中生物学新课程必修2实验教学设计5：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
设计意图
环节一情景导入
回忆多倍体的概念，图片展示常见的多倍体植物，提问：多倍体植物有什么特点？怎么获得多倍体植物呢？
思考、讨论、回答
通过图片展示，问题引导，引发学生思考，激发学生学习的兴趣。
环节二实验探究
1、图片展示多倍体作的步骤，强调实验的注意事项。
实验原理
用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
实验创新
1、人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理、用秋水仙素诱发等。但低温诱导成功率极低，而秋水仙素有剧毒、价格相对昂贵，可用二甲戊灵溶液代替秋水仙素处理。
3、学生进行实验，老师从旁指导，并通过多媒体教学设备及时掌握学生实验的完成情况。
进行实验、讨论、交流
学生在理解低温诱导染色体数目加倍原理的基础上，按照实验步骤实施实验，培养学生实验操作能力、观察能力。
环节三思维提升
设计问题串，引导学生回答并评价：
1、为什么要将大蒜在冰箱冷藏室内放置一周？
2、卡诺氏液的成分是什么？有什么作用？解离液各成分的作用是什么? 为什么可以只用盐酸解离?
2、可以用改良苯酚品红溶液代替甲紫溶液进行染色，效果较好。
3、在压片环节可以用大拇指垂直按压，再用笔的钝头垂直敲打，有利于细胞分散开。
4、实验中小组内三人制作多倍体根尖临时装片，其余三人制作正常根尖临时装片，并对观察结果进行对比，更好地理解有丝分裂、染色体数量变化、多倍体诱导。
实验教学活动设计
教师活动
2.学习低温诱导植物染色体数目变化的方法，理解人工诱导植物多倍体的原理
教学难点
理解人工诱导植物多倍体的原理
“低温诱导植物染色体数目变化”实验的改进与思考
随机 观察并 统计
在生产实践例 如细胞 同 步化 中的应 用 ， 而在 真正 意 从
义上达成知识 与技能 、 过程 与方法 、 情感态 度与价值 观 三维 目标 。
３ ２ 关于实验 的细节问题 ． （） １ 选材 具体讨论如下 ： 前 期 工作 通过 比较 多 种实 验材 料 ， 发
子作为实验材料 。（ 要在种 子公 司购买 当年新 收 的 需 蚕豆种子 ， 以保证萌发率） １２ 实验方法 ． 实验方法 如下 ：
（） １ 培养根尖 蚕 豆种子于 ３ ｃ ４ ℃水浴 中浸 ０【 Ｏ ＝～
种 ３～ ｈ后 ， 出放 入 带有 湿 润 纱 布 的培 养 皿 中于 ４ 取 ｌ ℃培养 ， ２ 换一次水 。注 意水 要浸过蚕豆种 子体 Ｏ 每 ｄ
ｌ ０个视野 中分 裂期 和 非 分裂 期 细 胞 ， 算分 裂 指 数 计
（ ｉｔ ｄｘ ＭＩ 。细胞 分 裂指数 ＝分 裂期 细胞 数／ ｍｔ ｉ ｉ ｅ ， ） ｏｃｎ
全部细胞数 Ｘ１０ 。统计数据进行卡方检验 。 ％ ０
２ 结 果 与 分 析 ’
本实验根据低温诱导染色体加倍和细胞 同步化原 理进行改进 ， 即在 常规低 温诱导 后 ， 恢复 常温培养 ， 时
生 物学 教学 ２１ 年（ ７ 第８ ０ ２ 第３ 卷） 期
・ ９・ ６
“ 温 诱 导 植 物 染 色体 数 目变 化 ’ 低 ’ 实验 的改 进 与 思 考
杨 洁 姜 翠萍 戴
（ 江苏教育学院生命科学与化学学院 南京 １
摘 要
群ｈ
２０ １ ； １０ ３ ２江苏省 连云港市赣榆 县黑林 中学 ２ ２ ２ ） ２ １２
显的细胞分裂高峰 ， 可见数量较多 的分裂期细胞 。
“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”可行性探究——人教版新旧教材对比分析
课程篇“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”可行性探究———人教版新旧教材对比分析王静（兰州市第五十九中学，甘肃兰州）《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称为“2020年修订版课标”）中强调，生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现[1]。
要落实生物学学科核心素养最好的方式就是实践，高中生物学学生实验就是进行实践最方便易行的方式，因而，在高中生物学的教学中，实验教学是非常重要的一项教学内容。
对相关学生实验可行性的探究，是对生物学学科核心素养落地的一种探索，也是新教材、新高考、新课程（以下简称“三新”）的要求。
“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”是人教版必修2第5章第2节染色体变异的学生实验，在多年的实际教学中，笔者学校从未开展过该实验。
2021年秋季甘肃省开始使用新教材，笔者发现该实验在修订教材中依然存在，且放置在了探究实践类实验中。
那么，为什么旧教材实行期间该实验一直未开展？新教材修订后的实验可以开展吗？为了更好地落实“三新”教育，笔者就该实验的可行性，结合新旧教材进行了探究。
在旧教材教学期间，笔者在实验准备中发现，该实验存在实验现象与教材所描述不同甚至相反的情况，因而导致在教学实际中无法向学生解释的情况，还可能造成学生理解混乱的情况；此外实验操作烦琐，实验时间长，而实验操作步骤与根尖细胞有丝分裂实验类同，因而，笔者学校采取了不开展该实验的措施。
据调查，周边学校此实验开出率并不高。
在2019年版人教版必修2教材中，笔者发现新教材对该实验进行了修订，那么修订后的该实验能够顺利开展吗？能否达到预期的教学效果呢？为此，笔者进行了新教材此实验开展的可行性研究。
一、新旧教材实验要求的对比（一）实验原理的变化该实验的原理旧教材（普通高中课程标准实验教科书）中是这样描述的：进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向细胞两极，最终被平均分配到两个子细胞中。
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低温诱导植物染色体数目的变化
一、教学背景分析
【学情分析】
低温诱导植物染色体数目的变化这个实验是人教版高中必修2的内容，是染色体数目变异的实验拓展。
在实验进行之前已经学习过染色体数目是为什么变化和如何变化的，并且进行了举例分析。
本节课则是由前面学习的理论知识作铺垫，并且已经做过有丝分裂过程染色体的观察，由学生亲自实验探究，得出实验结论，并与无籽西瓜进行对比探究实验。
二、教学目标
【知识目标】
1.学习低温诱导植物染色体数目变化的方法；
2.理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。
【能力目标】
1.实验中能运用已有的知识，选择实验材料用具；
2.通过具体的材料，学生尝试课题研究，体验科学探究的一般过程；
3.学会分析产生实验结果的原因，学会大胆猜测，验证猜测的准确性。
【情感态度与价值观】
1.通过培养洋葱根尖，培养学生爱护植物的意识；
2.长久的探究实验，培养学生的耐心能力。
3.培养学生的动手能力，激发学生勇于探索的热情，使学生关注染色体加倍对人类未来的发展影响。
三、教学重难点
低温诱导植物染色体数目变化的方法。
制作装片、尝试解释染色体数目改变的原因。
【教学难点】
制作装片、尝试解释染色体数目改变的原因。
四、实验实施准备
【教师准备】
1.给每个学生分发洋葱，并教会他们如何培养洋葱根尖，及实验步
骤；
2.材料准备：洋葱或大葱、蒜均为二倍体，体细胞中染色体数为16，
冰卡诺氏液，改良苯酚品红染液，体积分数为15%_的盐酸溶液，体积分数为95%的酒精溶液
3.实验用具：培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀、显微镜，
载玻片、盖玻片、冰箱
【学生准备】
1.预习实验“低温诱导植物染色体数目的变化”，了解洋葱的相关信
息，如染色体数
2.通过查阅相关资料，提出实验设想，分析原因
五、课时安排
由于该实验种群的培养、实验需要较长的时间，因此，通过实验来探究低温诱导植物染色体数目变化在一节课的时间内是不可能完成的。
预计需要9天+2小时的课外探究时间。
七、教学设计反思
本节探究性实验符合现在倡导探究性学习的背景，由学生自行探究低温对染色体数目会有怎样的变化，是加倍还是减少。
由于这个实验持续的时间比较长，所以需要老师的长期巡视指导。
八、近十年相关考题
1（2010福建3）.下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是（C）
A.原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极
B.解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C.染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色
D.观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
2（2009广东7）.有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是（C）
A可能出现三倍体细胞
B.多倍体细胞形成的比例常达100%
C.多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期
D.多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会
解析：低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍诱导株为四倍体，不能使所有细胞染色体数目加倍，根尖细胞的分裂为有丝分裂，而非同源染色体重组发生在减数分裂过程中，不能增加重组机会。
多倍体细胞形成的原理是抑制纺锤体的形成阻止细胞的分裂，所以细胞周期是不完整
的。
3（2008广东24）.对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，正确的描述是（ABD）
A.处于分裂间期的细胞最多
B.在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞
C.在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
D.在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似
解析：由于间期时间最长，所以看到的间期细胞最多；洋葱有丝分裂前期和中期是二倍体细胞，而后期是四倍体细胞；诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似，都是抑制纺锤体形成从而导致染色体数目加倍；观察洋葱染色体数目变化实验的材料要经过解离，已经是死细胞，所以不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程。
附：
低温诱导植物染色体数目变化的实验设计
一、实验目的：1．学习低温诱导植物染色体数目变化的方法
2．理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用
机制
二、实验原理：
进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下，分别移向两极，最终被平均分配到两个子细胞中去。
用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，使细胞也不能分裂成两个子细胞。
结果，植物细胞染色体数目发生变化。
三、材料用具：
洋葱或大葱、蒜均为二倍体，体细胞中染色体数为16，培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀、显微镜，载玻片、盖玻片、冰箱，卡诺氏液，改良苯酚品红染液，体积分数为15%_的盐酸溶液，体积分数为95%的酒精溶液
三、实验步骤：
提出问题→作出假设→讨论探究思路→制定计划→实施计划→按计划确定的工作流程认真操作，做好实验记录→分析结果，得出结论→表达和交流。
案例：
（一）提出问题：洋葱染色体的数量随温度是怎样变化的？
（二）作出假设: 洋葱染色体的数量随温度降低而加倍。
（三）设计实验并实施
（1）培养根尖：将洋葱放在装满清水的广口瓶，让洋葱的底部接触水面。
（2）低温诱导：待洋葱长出1cm左右的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室（4℃）内，诱导培养36小时。
（3）固定细胞形态：剪去诱导处理的根尖约0.5-1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5-1小时，以固定细胞的形态，然后用体积分数约95％的酒精冲洗2次。
（4）制作装片：取固定好的根尖，进行解离；漂洗；染色；制片4个步骤，具体操作方法与“观察植物细胞的有丝分裂”实验相同。
（5）观察装片：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。
视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，发生染色体数目变化的细胞中染色体数目可能为正常细胞的两倍。
确认某个细胞发生染色体数目变化后、再用高倍镜观察。
试剂及用途：
(1)卡诺氏液：固定细胞形态。
(2)95%酒精：冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。
(3)解离液：(质量分数为15%HCI和体积分数为95%酒精1:1混合)
使组织中的细胞分离开
(4)清水：洗去解离液，防止解离过度，便于染色。
(5)改良苯酚品红染液：使染色体着色。
（四）表达和交流
根据实验现象，了解了洋葱染色体后数出经过处理后的洋葱染色体数，并根据多组实验成果，得出结论，与其他成员讨论实验结论的正确性。
五、注意事项：造成看不到染色体数加倍且无仿锤体的细胞原因较多，常见原因有：
1）没有培养出分生区或没有剪取到分生区
2）低温诱导时间不足
3）解离不充分或漂洗不干净造成染色不足
4）染色时间控制不当，看不清染色体
5）没有低倍镜寻找过程
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