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辨析中心法则中的信息流动及相关计算
一、DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较
项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA RNA RNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 缩合反应的酶 逆转录酶 RNA复制酶
能量 ATP
碱基互补配对原则 G－C，C－G
A－T，T－A A－U，T－A A－U，U－A A－T，U－A A－U，U－A
产物 两个子代DNA RNA 多肽链 DNA RNA
信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 RNA→DNA RNA→RNA
意义 前后代之间传递遗传信息 表达遗传信息 表达遗传信息 通过宿主细胞传递遗传信息，合成蛋白质 前后代之间传递遗传信息
例1　研究表明，细胞中DNA复制时，先要以DNA为模板转录形成的产物作为“引物”，再延伸子链。图中a、b代表两种酶，其中b酶可催化脱氧核苷酸加到已有的核苷酸链上。下列关于DNA复制过程的叙述，正确的是(　　)
A．“引物”是DNA分子片段
B．a、b酶分别为解旋酶和DNA酶
C．DNA复制是一个酶促合成过程且需要能量
D．DNA通过半保留复制合成的两条子链碱基序列相同
例2　如图为原核细胞内某一基因指导蛋白质合成示意图，下列叙述错误的是(　　)
A．①②过程都有氢键的形成和断裂
B．①处有RNA聚合酶参与
C．真核细胞中，核基因指导蛋白质的合成过程跟图示一致
D．①处有DNA－RNA杂合双链片段形成，②处有三种RNA参与
二、DNA的结构及遗传信息的传递和表达中的相关计算
1．DNA中碱基数量的计算规律
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
(1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。
即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(A＋G＋T＋C)。
规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
(2)A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。
＝＝(N为相应的碱基总数)，＝＝。
规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。
(3)与的关系是互为倒数。
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
(4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。
规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
2．基因(DNA)、mRNA上碱基数目最多对应的肽链中氨基酸数目，如图所示：
可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA碱基数目。
提醒　实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因
①合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
②转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。
例3　某双链(α链和β链)DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56%，α链中腺嘌呤占28%。下列关于该DNA分子中各碱基数量及其相互关系的叙述，错误的是(　　)
A．β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的44%
B．β链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比例相等，均是28%
C．α链中胸腺嘧啶所占的比例是16%，占双链DNA分子的8%
D．α链中(G＋C)/(A＋T)＝14/11，β链中(A＋T)/(G＋C)＝11/14
例4　在DNA分子模型的构建实验中，若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为(　　)
A．58个 B．75个 C．82个 D．88个
1．如图为多肽链的生物合成过程示意图，下列叙述正确的是(　　)
A．由肽链延伸方向可以判断该核糖体是自右向左移动
B．核糖体与mRNA开始结合的位点为翻译的启动部位
C．mRNA是翻译的模板，其上的密码子都能决定氨基酸
D．离开核糖体的tRNA可再次结合相同的氨基酸
2．某细胞中有关物质合成如图，①～⑤表示生理过程，Ⅰ、Ⅱ表示结构或物质。据图分析，下列说法正确的是(　　)
A．用某药物抑制②过程，该细胞的需氧呼吸可能受到影响
B．物质Ⅱ上也具有基因，此处基因的传递遵循孟德尔遗传定律
C．图中③过程核糖体在mRNA上由左向右移动
D．③⑤为同一生理过程，所用密码子的种类和数量相同
3．真核细胞的基因中含有外显子(如a、c对应DNA片段)和内含子(如b对应DNA片段)，经转录产生前体mRNA，其中内含子转录的RNA片段会被剪接体(由一些蛋白质和小型RNA 构成)切除并快速水解，外显子转录的RNA片段会相互连接形成成熟mRNA，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．转录时， RNA 聚合酶与DNA 分子的某一启动部位相结合
B．剪接体识别结合前体mRNA时，需符合 A－U、G－C 碱基配对原则
C．转录产生的前体mRNA 和加工形成的成熟mRNA核苷酸序列相同
D．b表示内含子转录出的RNA片段，不能编码蛋白质
4．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有21个肽键的多肽，则合成这段多肽需要的tRNA个数以及此mRNA分子至少含有的碱基个数(不包含终止密码子)依次为(　　)
A．63　21 B．66　22 C．22　66 D．21　66
5．某生物兴趣小组在“制作DNA双螺旋结构模型”活动前，准备了如表所示材料及相关连接物若干，充分利用材料后成功地搭建出了一个完整的DNA分子模型。下列关于他们构建的DNA模型的叙述，不正确的是(　　)
五碳糖 磷酸 腺嘌呤 胞嘧啶 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 尿嘧啶
600个 520个 110个 130个 120个 150个 110个
A.该模型含有460个脱氧核苷酸
B．该模型中嘌呤总数和嘧啶总数的比是1∶1
C．该模型中需要碱基对之间的氢键连接物580个
D．该模型理论上可能的核苷酸序列有4230种
6．假设T2噬菌体的DNA含500个碱基对，其中鸟嘌呤占全部碱基的20%。一个14N标记的T2噬菌体侵染带15N标记的大肠杆菌，最后释放出50个子代噬菌体。下列叙述错误的是(　　)
A．子代噬菌体的DNA、蛋白质分子均带14N标记
B．得到许多子代噬菌体说明DNA具有复制和表达双重功能
C．子代噬菌体含14N的DNA链共2条，且其碱基序列互补
D．产生这些子代噬菌体共消耗了14 700个腺嘌呤脱氧核苷酸
答案精析
例1　C　[由题意可知，细胞中DNA复制时，先要以DNA为模板转录形成的产物作为“引物”，故“引物”是RNA片段，A错误；a、b酶分别为解旋酶和DNA聚合酶，B错误；DNA复制要有能量的驱动，在解旋酶和DNA聚合酶的参与下完成，因此DNA复制是一个酶促合成过程且需要能量，C正确；通过半保留复制合成的两条子链碱基序列互补，D错误。]
例2　C
例3　B　[鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56%，则腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占全部碱基总数的44%，互补碱基之和在单双链中比值相等，A正确；两条链中胞嘧啶和鸟嘌呤两者不一定是等分的，每条链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比例不能确定，B错误；α链中胸腺嘧啶所占的比例是1－56%－28%＝16%，则占双链中的比例是16%÷2＝8%，C正确；根据碱基互补配对原则，α链中的G与β链中的C配对，α链中的C与β链中的G配对，同理A与T也一样，因此若α链中(G＋C)/(A＋T)＝14/11，则β链中(A＋T)/(G＋C)＝11/14，D正确。]
例4　C　[每个脱氧核苷酸的三部分间需要2个订书钉，每条链上的10个脱氧核苷酸间需要9个订书钉，两条链间的6对A－T和4对G－C间各需要12个订书钉，每条脱氧核苷酸链使用订书钉10×2＋9＝29(个)，所以共使用订书钉个数为12＋12＋29×2＝82(个)。]
跟踪训练
1．D　[由肽链延伸方向可以判断该核糖体自左向右移动，A错误；核糖体与mRNA开始结合的位点不是翻译的启动部位(起始密码子)，而是在起始密码子之前的一段序列，但从起始密码子才开始翻译，因此核糖体与mRNA开始结合的位点为起始密码子的上游部位，B错误；mRNA是翻译的模板，终止密码子不编码氨基酸，C错误；一种tRNA只能运载一种氨基酸，故离开核糖体的tRNA可再次结合相同的氨基酸，D正确。]
2．A
3．C　[依题意，经转录产生前体mRNA，其中内含子转录的RNA片段会被剪接体(由一些蛋白质和小型RNA 构成)切除并快速水解，外显子转录的RNA片段会相互连接形成成熟mRNA，因此，转录产生的前体mRNA 和加工形成的成熟mRNA核苷酸序列不相同，C错误。]
4．C
5．D　[根据碱基互补配对原则，只能形成110个A－T碱基对，120个C－G碱基对，即形成的DNA模型含有460个脱氧核苷酸，A正确；DNA双螺旋结构模型中嘌呤总数和嘧啶总数的比是1∶1，B正确；A－T碱基对之间有2个氢键，C－G碱基对之间有3个氢键，所以该模型中需要碱基对之间的氢键连接物的个数为110×2＋120×3＝580(个)，C正确；该模型中有230个碱基对，其中110个A－T碱基对，120个C－G碱基对，所以能搭建出的DNA分子模型种类少于4230种，D错误。]
6．A　[合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳所需的原料均由大肠杆菌提供，大肠杆菌细胞含有15N标记，所以子代噬菌体的DNA、蛋白质分子均带15N标记，A错误；产生50个子代噬菌体，相当于合成了49个DNA(原来有1个模板DNA分子)，由于鸟嘌呤占全部碱基的20%，G＝C，A＝T，因此A占30%，即每个DNA中腺嘌呤脱氧核苷酸为300个，因此产生这些子代噬菌体共消耗了300×49＝14 700(个)腺嘌呤脱氧核苷酸，D正确。](共29张PPT)
第三章 遗传的分子基础
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微专题五
辨析中心法则中的信息流动及相关计算
一、DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较
项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA RNA RNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 缩合反应的酶 逆转录酶 RNA复
制酶
项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制
能量 ATP
碱基互补配对原则 G－C，C－G
A－T，T－A A－U，T－A A－U， U－A A－T，U－A A－U，
U－A
产物 两个子代DNA RNA 多肽链 DNA RNA
信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 RNA→DNA RNA→
RNA
项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制
意义 前后代之间传递遗传信息 表达遗传信息 表达遗传信息 通过宿主细胞传递遗传信息，合成蛋白质 前后代之间传递遗传信息
例1　研究表明，细胞中DNA复制时，先要以DNA为模板转录形成的产物作为“引物”，再延伸子链。图中a、b代表两种酶，其中b酶可催化脱氧核苷酸加到已有的核苷酸链上。下列关于
DNA复制过程的叙述，正确的是
A.“引物”是DNA分子片段
B.a、b酶分别为解旋酶和DNA酶
C.DNA复制是一个酶促合成过程且需要能量
D.DNA通过半保留复制合成的两条子链碱基序列相同
√
由题意可知，细胞中DNA复制时，先要以
DNA为模板转录形成的产物作为“引物”，
故“引物”是RNA片段，A错误；
a、b酶分别为解旋酶和DNA聚合酶，
B错误；
DNA复制要有能量的驱动，在解旋酶和DNA聚合酶的参与下完成，因此DNA复制是一个酶促合成过程且需要能量，C正确；
通过半保留复制合成的两条子链碱基序列互补，D错误。
例2　如图为原核细胞内某一基因指导蛋白质合成示意图，下列叙述错误的是
A.①②过程都有氢键的形成和断裂
B.①处有RNA聚合酶参与
C.真核细胞中，核基因指导蛋白质的合成过程跟图示一致
D.①处有DNA－RNA杂合双链片段形成，②处有三种RNA参与
√
①过程为转录，DNA解旋过程中有氢
键的断裂，DNA双螺旋重新形成过程
中有氢键的形成，②过程为翻译，tRNA
的反密码子和mRNA的密码子之间碱基互补配对，形成氢键，tRNA从mRNA上离开有氢键的断裂，A正确；
图示中该基因边转录边翻译，而真核细胞中核基因是先转录后翻译，故两者不一样，C错误；
转录过程中，以DNA为模板合成RNA，会形成DNA－RNA杂交区域，翻译过程中有tRNA、mRNA和rRNA参与，D正确。
二、DNA的结构及遗传信息的传递和表达中的相关计算
1.DNA中碱基数量的计算规律
设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。
(1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。
即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝ (A＋G＋T＋C)。
规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
(2)A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。
规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
2.基因(DNA)、mRNA上碱基数目最多对应的肽链中氨基酸数目，如图所示：
可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA碱基数目。
提醒
实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因
①合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
②转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。
例3　某双链(α链和β链)DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56%，α链中腺嘌呤占28%。下列关于该DNA分子中各碱基数量及其相互关系的叙述，错误的是
A.β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的44%
B.β链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比例相等，均是28%
C.α链中胸腺嘧啶所占的比例是16%，占双链DNA分子的8%
D.α链中(G＋C)/(A＋T)＝14/11，β链中(A＋T)/(G＋C)＝11/14
√
鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56%，则腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占全部碱基总数的44%，互补碱基之和在单双链中比值相等，A正确；
两条链中胞嘧啶和鸟嘌呤两者不一定是等分的，每条链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比例不能确定，B错误；
α链中胸腺嘧啶所占的比例是1－56%－28%＝16%，则占双链中的比例是16%÷2＝8%，C正确；
根据碱基互补配对原则，α链中的G与β链中的C配对，α链中的C与β链中的G配对，同理A与T也一样，因此若α链中(G＋C)/(A＋T)＝14/11，则β链中(A＋T)/(G＋C)＝11/14，D正确。
例4　在DNA分子模型的构建实验中，若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为
A.58个 B.75个 C.82个 D.88个
√
每个脱氧核苷酸的三部分间需要2个订书钉，每条链上的10个脱氧核苷酸间需要9个订书钉，两条链间的6对A－T和4对G－C间各需要12个订书钉，每条脱氧核苷酸链使用订书钉10×2＋9＝29(个)，所以共使用订书钉个数为12＋12＋29×2＝82(个)。
1.如图为多肽链的生物合成过程示意图，下列叙述正确的是
A.由肽链延伸方向可以判断该核糖体是自右向左移动
B.核糖体与mRNA开始结合的位点为翻
译的启动部位
C.mRNA是翻译的模板，其上的密码子
都能决定氨基酸
D.离开核糖体的tRNA可再次结合相同的
氨基酸
√
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3
4
5
6
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由肽链延伸方向可以判断该核糖体自
左向右移动，A错误；
核糖体与mRNA开始结合的位点不是
翻译的启动部位(起始密码子)，而是
在起始密码子之前的一段序列，但从
起始密码子才开始翻译，因此核糖体与mRNA开始结合的位点为起始密码子的上游部位，B错误；
mRNA是翻译的模板，终止密码子不编码氨基酸，C错误；
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一种tRNA只能运载一种氨基酸，故离开核糖体的tRNA可再次结合相同的氨基酸，D正确。
2.某细胞中有关物质合成如图，①～⑤表示生理过程，Ⅰ、Ⅱ表示结构或物质。据图分析，下列说法正确的是
A.用某药物抑制②过程，该细
胞的需氧呼吸可能受到影响
B.物质Ⅱ上也具有基因，此处
基因的传递遵循孟德尔遗传定律
C.图中③过程核糖体在mRNA上由左向右移动
D.③⑤为同一生理过程，所用密码子的种类和数量相同
√
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线粒体是进行需氧呼吸的主
要场所，②过程为核基因的
转录过程，以②过程形成的
mRNA为模板翻译成的前体蛋白可进入线粒体发挥作用，因此若用某药物抑制②过程，可能会影响线粒体的功能，进而导致该细胞的需氧呼吸受到影响，A正确；
物质Ⅱ为环状的线粒体DNA，其上具有的基因为细胞质基因，细胞质基因的传递不遵循孟德尔遗传定律，B错误；
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③过程表示翻译，一个
mRNA分子上可以相继
结合多个核糖体，同时
进行多条肽链的合成，且先结合的核糖体中合成的肽链最长，据此可知③过程核糖体在mRNA上由右向左移动，C错误；
③⑤均为翻译过程，由于翻译的模板mRNA不同，因此所用密码子的种类和数量不一定相同，D错误。
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3.真核细胞的基因中含有外显子(如a、c对应DNA片段)和内含子(如b对应DNA片段)，经转录产生前体mRNA，其中内含子转录的RNA片段会被剪接体(由一些蛋白质和小型RNA 构成)切除并快速水解，外显子转录的RNA片段会相互连接形成成熟mRNA，如图所示。下列叙述错误的是
A.转录时，RNA聚合酶与DNA 分子的某一启动部位
相结合
B.剪接体识别结合前体mRNA时，需符合 A－U、G－C
碱基配对原则
C.转录产生的前体mRNA 和加工形成的成熟mRNA核苷酸序列相同
D.b表示内含子转录出的RNA片段，不能编码蛋白质
√
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依题意，经转录产生前体mRNA，其中内
含子转录的RNA片段会被剪接体(由一些蛋
白质和小型RNA 构成)切除并快速水解，外
显子转录的RNA片段会相互连接形成成熟
mRNA，因此，转录产生的前体mRNA 和
加工形成的成熟mRNA核苷酸序列不相同，C错误。
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4.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有21个肽键的多肽，则合成这段多肽需要的tRNA个数以及此mRNA分子至少含有的碱基个数(不包含终止密码子)依次为
A.63　21 B.66　22
C.22　66 D.21　66
√
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5.某生物兴趣小组在“制作DNA双螺旋结构模型”活动前，准备了如表所示材料及相关连接物若干，充分利用材料后成功地搭建出了一个完整的DNA分子模型。下列关于他们构建的DNA模型的叙述，不正确的是
A.该模型含有460个脱氧核苷酸
B.该模型中嘌呤总数和嘧啶总数的比是1∶1
C.该模型中需要碱基对之间的氢键连接物580个
D.该模型理论上可能的核苷酸序列有4230种
√
五碳糖 磷酸 腺嘌呤 胞嘧啶 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 尿嘧啶
600个 520个 110个 130个 120个 150个 110个
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根据碱基互补配对原则，只能形成110个A－T碱基对，120个C－G碱基对，即形成的DNA模型含有460个脱氧核苷酸，A正确；
DNA双螺旋结构模型中嘌呤总数和嘧啶总数的比是1∶1，B正确；
A－T碱基对之间有2个氢键，C－G碱基对之间有3个氢键，所以该模型中需要碱基对之间的氢键连接物的个数为110×2＋120×3＝580(个)，C正确；
该模型中有230个碱基对，其中110个A－T碱基对，120个C－G碱基对，所以能搭建出的DNA分子模型种类少于4230种，D错误。
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6.假设T2噬菌体的DNA含500个碱基对，其中鸟嘌呤占全部碱基的20%。一个14N标记的T2噬菌体侵染带15N标记的大肠杆菌，最后释放出50个子代噬菌体。下列叙述错误的是
A.子代噬菌体的DNA、蛋白质分子均带14N标记
B.得到许多子代噬菌体说明DNA具有复制和表达双重功能
C.子代噬菌体含14N的DNA链共2条，且其碱基序列互补
D.产生这些子代噬菌体共消耗了14 700个腺嘌呤脱氧核苷酸
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合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳所需的原料均由大肠杆菌提供，大肠杆菌细胞含有15N标记，所以子代噬菌体的DNA、蛋白质分子均带15N标记，A错误；
产生50个子代噬菌体，相当于合成了49个DNA(原来有1个模板DNA分子)，由于鸟嘌呤占全部碱基的20%，G＝C，A＝T，因此A占30%，即每个DNA中腺嘌呤脱氧核苷酸为300个，因此产生这些子代噬菌体共消耗了300×49＝14 700(个)腺嘌呤脱氧核苷酸，D正确。
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