高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 主动运输与胞吞、胞吐说课ppt课件
展开主动运输的含义及意义主动运输及被动运输的区别胞吞和胞吐物质跨膜运输的影响因素
含义:物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种方式叫做主动运输。条件:1.运输的这种物质逆浓度梯度运输。 2.要求有载体蛋白(通常只适合一种或一类离子或分子结合) 3.消耗能量(有氧呼吸和无氧呼吸都可以产生能量)例子:小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等;Na+从细胞内进入细胞外;K+从细胞外进入细胞内;轮藻细胞从外环境中吸收K+等。
影响主动运输速率的因素
1. 载体蛋白的种类及数量 2. O2的浓度——决定了ATP的量 3. 温度、ph等——决定了细胞呼吸的速率,影响ATP的生成速率。
无氧呼吸可以产生少量ATP
速率不再增加是由于载体蛋白数量有限或酶的数量有限导致的
1. 甲、乙两种物质在细胞内外的浓度情况如图所示。在进行跨膜运输时,下列说法正确的是( )A. 甲运出细胞一定有载体蛋白的参与B. 甲进入细胞一定需要能量C. 运出细胞一定有载体蛋白的参与D. 乙进入细胞一定不需要能量
1. 甲、乙两种物质在细胞内外的浓度情况如图所示。在进行跨膜运输时,下列说法正确的是( A )A. 甲运出细胞一定有载体蛋白的参与B. 甲进入细胞一定需要能量C. 运出细胞一定有载体蛋白的参与D. 乙进入细胞一定不需要能量【解析】选A。甲物质在细胞外浓度高,细胞内浓度低,所以甲物质运出细胞是由低浓度一侧到高浓度一侧,只有主动运输才能实现,此运输方式既需要能量又需要载体;甲物质进入细胞是从高浓度一侧向低浓度一侧,即顺浓度梯度进行的,不一定需要能量。乙物质细胞内浓度高,细胞外浓度低,进细胞时是主动运输,需要能量和载体蛋白,出细胞时是顺浓度梯度进行的,不一定需要载体蛋白。
2. 如图是某植物在不同O2浓度下,从培养液中吸收Ca2+和Si2+的曲线图。造成A、B两点吸收量差异与B、C两点吸收量差异的主要因素分别是( )A. 离子浓度、载体数量 B. 离子浓度、呼吸作用强度C. 载体数量、离子浓度 D. 载体数量、呼吸作用强度
2. 如图是某植物在不同O2浓度下,从培养液中吸收Ca2+和Si2+的曲线图。造成A、B两点吸收量差异与B、C两点吸收量差异的主要因素分别是( D )A. 离子浓度、载体数量 B. 离子浓度、呼吸作用强度C. 载体数量、离子浓度 D. 载体数量、呼吸作用强度【解析】选D。随着O2浓度的增加,植物细胞有氧呼吸加强,产生的能量逐渐增多,两种离子的吸收量均增加,因此这两种离子进入细胞的方式均为主动运输。主动运输与载体和能量密切相关。A、B两点对应的O2浓度相同,表示能量供应相同,但无机盐离子的吸收量不同,因此影响吸收量的因素是载体数量。B、C两点涉及的都是吸收Ca2+的量,因此载体蛋白相同,但是B、C两点对应的O2浓度不同,所以B 、C两点吸收量差异的影响因素主要是能量,即与植物细胞呼吸作用强度有关。
3. 有一种物质能顺浓度梯度透过红细胞的细胞膜,但不能顺浓度梯度透过无蛋白质的磷脂双层膜。这种物质以及透过红细胞的细胞膜的方式分别是( )A. 氧气,自由扩散 B. 葡萄糖,协助扩散 C. 葡萄糖,主动运输 D. 蛋白质,胞吐
3. 有一种物质能顺浓度梯度透过红细胞的细胞膜,但不能顺浓度梯度透过无蛋白质的磷脂双层膜。这种物质以及透过红细胞的细胞膜的方式分别是( B )A. 氧气,自由扩散 B. 葡萄糖,协助扩散 C. 葡萄糖,主动运输 D. 蛋白质,胞吐【解析】选B。
胞吞和胞吐(跨膜运输,需要膜受体参与)
胞吞:当细胞摄取大分子时,首先是大分子与膜上的蛋白质结合,从而引起这部分细胞膜内陷形成小囊,包围着大分子。然后,小囊从细胞膜上分离下来,形成囊泡,进入细胞内部,这种现象叫胞吞。比如白细胞吞噬细菌。胞吐:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,囊泡移动到细胞膜处,与细胞膜融合,将大分子排出细胞,这种现象叫胞吐。比如分泌蛋白的分泌。胞吞和胞吐,在物质的运输过程中,是普遍存在的现象,它们也需要消耗细胞呼吸所释放的能量。胞吞和胞吐不属于主动运输。
结构基础:胞吞和胞吐都是依靠生物膜的流动性,通过膜的融合实现的。胞吞需要膜上的受体识别,和膜的功能特点选择透过性也有关联。特点:胞吞和胞吐的过程中,物质通过囊泡转移,需要消耗能量,不需要载体。对象:大分子(蛋白质、多糖、脂蛋白等)、颗粒状物质、细菌、病毒等
1. 下列物质进出细胞的方式中,最能说明细胞膜具有流动性的是( )A. 自由扩散 B. 主动运输 C. 协助扩散 D. 胞吞和胞吐
1. 下列物质进出细胞的方式中,最能说明细胞膜具有流动性的是( D )A. 自由扩散 B. 主动运输 C. 协助扩散 D. 胞吞和胞吐 【解析】选D。胞吞和胞吐依赖于细胞膜的流动性,D正确。
2. 下图图甲中曲线a、 b表示物质跨膜运输的两种方式,图乙表示细胞对大分子物质胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是( )A. 图甲中a表示自中扩散,b表示协助扩散或主动运输B. 图甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素是转运蛋白的数量 C. 图中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有选择透过性 D. 图乙中的胞吐和胞吞过程都需要消耗ATP
2. 下图图甲中曲线a、 b表示物质跨膜运输的两种方式,图乙表示细胞对大分子物质胞吞和胞吐的过程。下列相关叙述错误的是( C )A. 图甲中a表示自中扩散,b表示协助扩散或主动运输B. 图甲中b曲线达到最大转运速率后的限制因素是转运蛋白的数量 C. 图中的胞吐和胞吞过程说明细胞膜具有选择透过性 D. 图乙中的胞吐和胞吞过程都需要消耗ATP【解析】选C。方式a只与浓度有关,且与浓度呈正相关,属于自由扩散;方式b除了与浓度相关外,还与转运蛋白的数量有关,属干协助扩散或主动运输,A、B正确;题图乙中的胞吞和胞吐过程说明细胞膜具有一定的流动性,C错误;胞吞和胞吐是耗能过程,需要细胞内部提供能量,D正确。
3. 关于植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质元素离子的叙述,正确的是( )A. 吸收不同矿质元素离子的速率都相同 B. 低温不影响矿质元素离子的吸收速率C. 主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中 D. 叶肉细胞不能以主动运输方式吸收矿质元素离子
3. 关于植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质元素离子的叙述,正确的是( C )A. 吸收不同矿质元素离子的速率都相同 B. 低温不影响矿质元素离子的吸收速率C. 主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中 D. 叶肉细胞不能以主动运输方式吸收矿质元素离子【解析】选C。植物细胞通过主动运输方式吸收所需矿质元素离子的过程中既需要ATP水解提供能量,又需要细胞膜上的载体蛋白协助。由于细胞膜上不同离子的载体数目不同,故细胞吸收不同矿质元素离子的速率不同,A错误;矿质元素离子的吸收需要细胞呼吸提供能量,而温度会抑制与关的酶的活性进而影响氧气的供应,导致矿质元素离子的吸收速率降低,B错误;只有活细胞才能进行细胞呼吸产生ATP,且只有活细胞的细胞膜才具有选择透过性,因此主动运输矿质元素离子的过程只能发生在活细胞中,C正确;叶肉细胞能以主动运输方式吸收矿质元素离子,D错误。
4. 如图表示胰岛B细胞对不同物质的运输情况,下列叙述与图中相符的是( )A. 运输Ca2+的载体蛋白也可以运输其他金属离子 B. 通道结构改变可导致细胞无法吸收K+ C. 胰岛素的释放以细胞膜的选择透过性为基础D. 葡萄糖都是通过图中的运输方式进入各种细胞
4. 如图表示胰岛B细胞对不同物质的运输情况,下列叙述与图中相符的是( B )A. 运输Ca2+的载体蛋白也可以运输其他金属离子 B. 通道结构改变可导致细胞无法吸收K+ C. 胰岛素的释放以细胞膜的选择透过性为基础D. 葡萄糖都是通过图中的运输方式进入各种细胞【解析】选B。因为载体的特异性,故不能运输其他离子,故A错误;K+通道结构改变可导致细胞无法吸收K+,故B正确;胰岛素的释放以细胞膜的流动性为基础,故C错误;葡萄糖不仅能通过以载体蛋白为基础进行协助扩散,还可以进行主动运输,故D错误。
物质跨膜运输的方式总结
判断物质跨膜运输的方式
一、通过物质的种类,判断物质跨膜运输方式1.分子很小的物质和脂溶性物质的跨膜运输方式一般都是自由扩散,例如: 小分子物质:氧气、氮气、二氧化碳等; 脂溶性物质:甘油、性激素、维生素D等 2. 分子稍大一些的物质(如氨基酸和葡萄糖)和离子,它们的跨膜运输需要蛋白质协助,运输方式是协助扩散或主动运输。协助扩散需借助载体蛋白或通道蛋白,不消耗能量;主动运输则需载体蛋白,并消耗能量。3.大分子物质如蛋白质、淀粉等可通过胞吞、胞吐的形式通过细胞膜。
二、根据膜两侧的物质浓度,判断物质跨膜运输方式1. 由高浓度一侧向低浓度一侧的运输为被动运输,其中需要转运蛋白的是协助扩散。2. 由低浓度一侧向高浓度一侧的运输为主动运输。三、根据载体和能量判断物质跨膜运输的方式1. 物质跨膜运输过程中,不消耗能量的是被动运输,需要转运蛋白的是协助扩散,不需要的是自由扩散。2. 物质跨膜运输过程中,消耗能量的是主动运输;物质跨膜运输过程中,需要能量不需要载体的是胞吞或胞吐。
四、相同物质的跨膜运输方式不一定相同1. 哺乳动物红细胞吸收葡萄糖是协助扩散;小肠上皮细胞吸收葡萄糖是主动运输。2. 绝大部分水分子是借助细胞膜上水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞;极少部分水分子透过磷酸双分子层的缝隙以自由扩散方式进出细胞。3. Na+进入神经细胞,是协助扩散;排除神经细胞,是主动运输。K+与Na+相反。
根据细胞结构模式图判断物质跨膜运输方式
1. 通过磷脂分子缝隙过膜的为自由扩散(如图中b)。2. 需要载体蛋白且逆浓度梯度运输或需要载体蛋白且消耗ATP 的为主动运输(如图中a、e)。3.需要转运蛋白且顺浓度梯度的运输为协助扩散(如图中c、d)。
1. 不同植物对同一无机盐离子、同一植物对不同无机盐离子的吸收均有差异,说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。2. 有些离子在培养植物后浓度增加,原因是植物细胞吸收水分的速度快于吸收该离子的速度,说明植物吸收离子和吸收水是两个相对独立的过程,要注意的是二者并不完全独立,因为无机盐离子只有溶解在水中才能被根细胞吸收,根细胞吸收离子之后增大了细胞液浓度,有利于其对水分的吸收。3. 物质的跨膜运输既可以顺浓度梯度进行,又可以逆浓度梯度进行,被动运输就是顺浓度梯度的运输,主动运输就是逆浓度梯度的运输。4. 水分子是顺浓度梯度进行跨膜运输的,等量溶液,溶质浓度高的溶液中水分子的浓度低。
1. 下图是人体小肠绒毛上皮细胞中进行的某种物质跨膜运输方式的示意图,下列哪组物质的运输方式与图示符合( )A. O2、CO2 B. H2O、K+ C. 葡萄糖、氨基酸 D. 甘油、脂肪酸
1. 下图是人体小肠绒毛上皮细胞中进行的某种物质跨膜运输方式的示意图,下列哪组物质的运输方式与图示符合( C )A. O2、CO2 B. H2O、K+ C. 葡萄糖、氨基酸 D. 甘油、脂肪酸 【解析】选C。图意为主动运输(逆浓度梯度运输,需要载体,需要能量)的示意图,符合题意的只有C选项。
2. 比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性,结果如下图。据此不能得出的推论是( )A. 生物膜上存在着协助H2O通过的物质B. 生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性 C. 离子以协助扩散方式通过人工膜D. 分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率
2. 比较生物膜和人工膜(双层磷脂)对多种物质的通透性,结果如下图。据此不能得出的推论是( C )A. 生物膜上存在着协助H2O通过的物质B. 生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性 C. 离子以协助扩散方式通过人工膜D. 分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率【解析】选C。生物膜对H2O的通透性要远大于人工膜,说明生物膜上存在着协助H2O通过的物质,A正确;生物膜对K+、Na+、Cl-的通透性不同,说明生物膜对K+、Na+、Cl-的通透具有选择性,B正确;人工膜对不同离子的通透性相同,说明离子通过人工膜时不需要载体协助,不属于协助扩散,C错误;图中人工膜对不同分子的通透性不同,可见分子的大小影响其通过人工膜的扩散速率,D正确。
设计实验判断某种物质进出植物细胞是主动运输还是被动运输?
实验的思路:主动运输需要能量,被动运输不需要。通过抑制植物的呼吸作用,从而抑制能量的产生,可作为单一变量条件。
呼吸抑制剂可以减弱植物的呼吸作用,从而可以抑制ATP的产生
通过检测培养液中实验前与实验后的该种物质的浓度或含量去判断
植物生长受影响:证明该种物质运输需要ATP,属于主动运输
植物生长不受影响:证明该种物质运输不需要ATP,属于被动运输
设计实验判断某种物质进出植物细胞是自由扩散还是协助扩散?
实验的思路:协助扩散需要转运蛋白,自由扩散不需要。通过破坏植物细胞膜上的转运蛋白,根据是否需要转运蛋白,可作为单一变量条件。
蛋白酶可以破坏细胞膜上的转运蛋白,从而影响到协助扩散的进行
通过检测培养液中实验前与实验后的该种物质的浓度或含量去判断。
植物生长受影响:证明该种物质运输需要转运蛋白,属于协助扩散
植物生长不受影响:证明该种物质运输不需要转运蛋白,属于自由扩散
物质浓度(在一定的范围内)图甲表示的运输方式为自由扩散,因为图甲中物质的运输速率只与物质的浓度差有关。图乙可以表示协助扩散或主动运输,因为图乙中物质的运输速率不仅与物质浓度差有关,还受膜上相关蛋白种类和数量的影响,其中P点之后运输速率不再上升的原因是膜上相关蛋白数量有限,若是主动运输,还与能量有关。
O2浓度O2的多少会影响细胞呼吸,当O2浓度升高时,有氧呼吸增强,释放出的能量会更多。1. 图丙可以表示自由扩散或协助扩散(运输物质不为O2),因为它们的运输速率与能量多少无关2. 图丁可以表示主动运输,因为它的运输速率与能量的多少有关;其中Q点O2浓度为0,因无氧呼吸仍能提供少量能量,呼吸速率并不为0,故运输速率不为0。其中P点之后运输速率不再改变,原因是膜上载体蛋白数量有限。3. 如图戊中B,C两点能量供应相同,吸收 K+与 N03-的速率不同,主要原因是细胞膜上对应载体蛋白的数量不同。由图戊可知, N03-载体多于K+载体。
温度温度通过影响膜的流动性影响物质跨膜运输的速率,或通过影响酶的活性影响呼吸速率从而影响物质跨膜运输的速率。物质跨膜运输说明受细胞内外物质浓度差影响的是自由扩散和协助扩散。受相关起运输作用的蛋白质影响的是协助扩散和主动运输。受O2浓度影响的是主动运输。三种运输方式都受温度的影响。
1. 如图所示为物质进出细胞的三种方式,④中的曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式,下列说法不正确的是( )A. ①可代表小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖B. K+和葡萄糖分别以②方式进入红细胞C. 胰岛B细胞分泌胰岛素是通过③方式进行的 D. 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
1. 如图所示为物质进出细胞的三种方式,④中的曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式,下列说法不正确的是( A )A. ①可代表小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖B. K+和葡萄糖分别以②方式进入红细胞C. 胰岛B细胞分泌胰岛素是通过③方式进行的 D. 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关【解析】选A。①所示的运输方式中,物质从高浓度一侧运输到低浓度一侧,需要载体蛋白的协助,但不需要消耗能量,是协助扩散,而小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输,A错误;②所示的运输方式中,物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗能量,是主动运输,K+和葡萄糖分别以主动运输和协助扩散的方式进入红细胞,即K+和葡萄糖分别以②①方式进入红细胞,B正确;胰岛素以胞吐的方式从胰岛B细胞内分泌到细胞外,③所示物质先在细胞内形成囊泡,囊泡移动到细胞膜处并与细胞膜融合,将物质排出细胞膜外,C正确;方式b的转运速率除了和膜内外浓度差有关,还与载体有关,D正确。
2. 如图中曲线a,b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式,下列表述正确的是( )A. 脂溶性小分子物质不能通过方式a运输B. 与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C. 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关D. 抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
2. 如图中曲线a,b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式,下列表述正确的是( C )A. 脂溶性小分子物质不能通过方式a运输B. 与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面C. 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关D. 抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响【解析】选C。由题图可知,a为自由扩散,b为协助扩散或主动运输。脂溶性小分子物质以自由扩散的方式进行运输,该过程不需要载体蛋白,A错误;载体蛋白不是覆盖在细胞膜表面,而是贯穿于磷脂双分子层,B错误;方式b的转运速率除了和膜内外浓度差有关,还与载体有关,C正确;a的运输速率与能量无关,抑制呼吸对方式a无影响,D错误。
3. 下图是依据某和生物的细胞对甲、乙两种物质的吸收速率与该物质浓度的关系绘制成的曲线。仔细分析后,判断下列说法中正确的是( )A. 甲物质进入细胞的方式是主动运输,乙物质进入细晌的方式是自用扩散B. 甲物质进入细胞的方式是自由扩散,乙物质进入细胞的方式是主动运输或协助扩散C. 乙醇进入细胞的方式与乙物质相同 D. K+进入细胞的方式与甲物质相同
3. 下图是依据某和生物的细胞对甲、乙两种物质的吸收速率与该物质浓度的关系绘制成的曲线。仔细分析后,判断下列说法中正确的是( B )A. 甲物质进入细胞的方式是主动运输,乙物质进入细晌的方式是自用扩散B. 甲物质进入细胞的方式是自由扩散,乙物质进入细胞的方式是主动运输或协助扩散C. 乙醇进入细胞的方式与乙物质相同 D. K+进入细胞的方式与甲物质相同【解析】选B。从曲线图中可以看出,细胞对甲物质的吸收速率始终与甲物质的浓度成正比,而对乙物质的吸收速率开始时随乙物质浓度的增大而加快,当乙物质浓度增大到一定值时,吸收速率不再增大,而保持稳定状态。根据三种物质跨膜运输方式的特点可判断出,细胞对甲物质的吸收方式为自由扩散,对乙物质的吸收方式为主动运输或协助扩散。乙醇进入细胞的方式为自由扩散,K+进入细胞的方式为主动运输。
4. 将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中,一段时间后,测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果如下表所示:下列分析正确的是( )A. 有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B. 该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关C. 氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATPD. 与空气相比,氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
4. 将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中,一段时间后,测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果如下表所示:下列分析正确的是( A )A. 有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收B. 该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关C. 氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATPD. 与空气相比,氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收【解析】选A。题中实验的自变量有两个:有无氧气和温度。在17℃、培养瓶中气体为空气的培养条件下离子相对吸收量比气体为氨气的大,可以得出结论有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收,A正确;培养瓶中气体均为空气时,3℃条件下离子相对吸收量远远小于17℃条件下离子相对吸收量,可以得出结论,该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化有关,B错误;该植物幼根吸收该离子的过程是主动运输,需要载体蛋白和ATP水解释放的能量,C错误;从实验结果可知,与空气相比,氮气环境不利于该植物幼根对该离子的吸收,D错误。
【拓展】载体蛋白、通道蛋白与离子泵
载体蛋白载体蛋白既参与被动运输,也参与主动运输。葡萄糖、氨基酸、离子等小分子物质一般由载体蛋白转运。载体蛋白需要与被运输的离子或分子结合,然后通过自身的构象变化完成物质的运输。载体蛋白对所转运的物质具有高度的特异性,其上有与转运物质的结合位点,通常只运输一种类型的化学物质,甚至一种分子或离子,而且只能与某一种物质进行暂时、可逆地结合和分离。
通道蛋白通道蛋白参与的只是被动运输,在运输过程中并不与被运输的物质结合。通道蛋白的运输作用具有选择性,所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通道蛋白可分为两类:水通道蛋白和离子通道蛋白。例如,肾小球的过滤作用和肾小管的重吸收作用,都与水通道蛋白的结构和功能有直接关系。离子通道是由蛋白质复合物构成的,一种离子通道只允许一种离子通过,并且只有在对特定刺激发生反应时才瞬时开放。离子通道与神经信息的传递、神经系统和肌肉方面的疾病密切相关。
离子泵(身兼载体与ATP水解酶双重角色的特殊载体)离子泵也是膜运输蛋白之一,也可看作一类特殊的载体蛋白,能驱使特定的离子逆电化学梯度穿过细胞膜,同时消耗 ATP 释放的能量,属于主动运输。离子泵的本质是水解 ATP 的酶。目前已知的离子泵有多种,每种离子泵只转运专一的离子。细胞内的离子泵主要有钠钾泵、钙泵和质子泵等。
高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 主动运输与胞吞、胞吐课前预习ppt课件: 这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 主动运输与胞吞、胞吐课前预习ppt课件,共60页。PPT课件主要包含了研习1,研习2等内容,欢迎下载使用。
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