張敏
摘 要 對(duì)《考試說明》中的4項(xiàng)能力要求的內(nèi)涵及其邏輯關(guān)系進(jìn)行了理論分析,并結(jié)合高考試題予以說明,對(duì)高三備考復(fù)習(xí)具有一定的指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞 生物高考 考試說明 能力要求
中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B
眾所周知,注重能力考查是高考命題的永恒追求。《考試說明》明確列出了理解能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力、獲取信息的能力和綜合運(yùn)用能力等4項(xiàng)能力的具體要求,廣大一線教師對(duì)此雖然能夠耳熟能詳,但對(duì)每項(xiàng)能力具體要求的內(nèi)涵及其邏輯關(guān)系缺乏深刻的認(rèn)識(shí),因而不能充分發(fā)揮《考試說明》應(yīng)有的指導(dǎo)作用。筆者對(duì)4項(xiàng)能力具體要求的內(nèi)涵進(jìn)行挖掘、理順其邏輯關(guān)系,并結(jié)合試題予以分析,從而提高備考復(fù)習(xí)的針對(duì)性和有效性。
1 理解能力
1.1 理論分析
(1) 能理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn),把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系,形成知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
(2) 能用文字、圖表以及數(shù)學(xué)方式等多種表達(dá)形式準(zhǔn)確地描述生物學(xué)方面的內(nèi)容。
(3) 能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與觀點(diǎn),通過比較、分析與綜合等方法對(duì)某些生物學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理,做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論。
理解能力是其它各項(xiàng)能力的基礎(chǔ)。理解需要在將要獲得的“新知識(shí)”和已有知識(shí)之間建立聯(lián)系,即理解是新獲得的知識(shí)與現(xiàn)有的心理圖式和認(rèn)知框架的整合。鑒于上述認(rèn)識(shí),我們認(rèn)為,理解能力的第(1)點(diǎn)是針對(duì)概念性知識(shí)的復(fù)習(xí)而提出的要求。例如,基因重組,應(yīng)該從其發(fā)生的條件、原因、結(jié)果、意義、應(yīng)用等角度予以梳理,形成一條有序的知識(shí)鏈條,才算是真正理解了這一概念要點(diǎn)。第(2)點(diǎn)指向考生的表達(dá)能力,因?yàn)椤陡咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)》(實(shí)驗(yàn))(以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)明確指出,讓學(xué)生“領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”。因此,在大綱版《考試說明》的基礎(chǔ)上增加了“數(shù)學(xué)方式”這一表達(dá)要求。第(3)點(diǎn)則是對(duì)命題形式、考生答題的思維過程及結(jié)果提出的要求。
1.2 例證分析
1.2.1 考查知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系
(北京卷2006年第4題)32P標(biāo)記了玉米體細(xì)胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈,再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng),在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期,一個(gè)細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是( )
A. 中期20和20、后期40和20
B. 中期20和10、后期40和20
C. 中期20和20、后期40和10
D. 中期20和10、后期40和10
本題以放射性同位素示蹤技術(shù)在生物學(xué)研究中的應(yīng)用為命題背景,主要考查考生把握染色體與染色單體、染色體復(fù)制與DNA半保留復(fù)制等知識(shí)之間內(nèi)在聯(lián)系,對(duì)細(xì)胞及遺傳學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理,得出正確結(jié)論的能力。
1.2.2 考查解釋能力
(全國卷2011年第1題)人的紅細(xì)胞放入4℃蒸餾水中,一段時(shí)間后紅細(xì)胞破裂,主要原因是( )
A. 細(xì)胞具有水溶性
B. 細(xì)胞的液泡體積增大
C. 蒸餾水大量進(jìn)入紅細(xì)胞
D. 低溫時(shí)紅細(xì)胞膜流動(dòng)性增大
本題考查考生運(yùn)用滲透作用的原理等知識(shí)對(duì)“紅細(xì)胞在蒸餾水中破裂”現(xiàn)象做出解釋的能力。
1.2.3 考查推斷能力
(全國卷2010年第5題)將神經(jīng)細(xì)胞置于相當(dāng)于細(xì)胞外液的溶液(溶液S)中,可測(cè)得靜息電位。給予細(xì)胞一個(gè)適宜的刺激,膜兩側(cè)出現(xiàn)一個(gè)暫時(shí)性的電位變化,這種膜電位變化稱為動(dòng)作電位。適當(dāng)降低溶液中S中的Na+濃度,測(cè)量該細(xì)胞的靜息電位和動(dòng)作電位,可觀察到( )
A. 靜息電位值減小
B. 靜息電位值增大
C. 動(dòng)作電位峰值升高
D. 動(dòng)作電位峰值降低
本題以研究動(dòng)作電位的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為命題背景,主要考查考生運(yùn)用靜息電位和動(dòng)作電位形成的離子基礎(chǔ)等知識(shí),推斷或預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。
2 實(shí)驗(yàn)與探究能力
2.1 理論分析
(1) 能獨(dú)立完成生物學(xué)教材所規(guī)定的實(shí)驗(yàn),包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法和操作步驟,掌握相關(guān)的操作技能,并能將這些實(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用。
(2) 具備驗(yàn)證簡(jiǎn)單生物學(xué)事實(shí)的能力,并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。
(3) 具有對(duì)一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力。包括運(yùn)用觀察、試驗(yàn)與調(diào)查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。
(4) 能對(duì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和修訂。
(1)是針對(duì)教材中的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)而提出的要求。只有完成好教材所規(guī)定的實(shí)驗(yàn),包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法和操作步驟,掌握相關(guān)的操作技能,才能將這些實(shí)驗(yàn)方法和技能用于對(duì)簡(jiǎn)單生物學(xué)事實(shí)的驗(yàn)證和一些生物學(xué)問題的初步探究,以及對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和修訂。因此,(1)是(2)、(3)、(4)的基礎(chǔ)。為簡(jiǎn)約起見,可將《考試說明》所涉及的實(shí)驗(yàn)歸納為:技能性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)性實(shí)驗(yàn)。其中,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是對(duì)某個(gè)已知命題的真實(shí)性進(jìn)行驗(yàn)證的一類實(shí)驗(yàn)。它強(qiáng)調(diào)操作的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性、論證方式的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的真實(shí)性[3]。探究性實(shí)驗(yàn)則是對(duì)未知的問題事先作出假設(shè),有時(shí)還需要基于假設(shè)進(jìn)行演繹推理,再通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)假設(shè)或推理是否成立,以求得對(duì)問題的解決。當(dāng)然,對(duì)生物學(xué)問題進(jìn)行科學(xué)探究除運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法外,還有調(diào)查法、建立模型、系統(tǒng)分析等科學(xué)方法。
發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力是新課程的重要目標(biāo)之一,因此,高考命題格外青睞對(duì)考生實(shí)驗(yàn)探究能力的考查。如果從變量的視角來看,實(shí)驗(yàn)探究實(shí)際上是變量的確認(rèn)、預(yù)測(cè)、操縱、控制、測(cè)量的過程。就北京卷而言,常見的命題切入點(diǎn)有:分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出假設(shè)或推論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),檢驗(yàn)假設(shè)或基于假設(shè)預(yù)期結(jié)果。在“實(shí)驗(yàn)研究”這一環(huán)節(jié),材料的預(yù)處理、分組對(duì)照以及實(shí)驗(yàn)處理是常見的考點(diǎn)(見圖1中標(biāo)號(hào)所示)。
2.2 例證分析
2.2.1 技能性實(shí)驗(yàn)
(北京卷2012年第5題)高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中,在接種時(shí)不 進(jìn)行嚴(yán)格無菌操作對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響最大的一項(xiàng)是( )
A. 將少許干酵母加入到新鮮的葡萄汁中
B. 將毛霉菌液接種在切成小塊的鮮豆腐上
C. 將轉(zhuǎn)基因植物葉片接種到無菌培養(yǎng)基上
D. 將土壤浸出液涂布在無菌的選擇培養(yǎng)基上
本題設(shè)問靈活,通過“不進(jìn)行嚴(yán)格無菌操作對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響”的設(shè)問,綜合考查考生參與生物技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)的程度以及運(yùn)用所學(xué)的微生物的分離培養(yǎng)、培養(yǎng)基對(duì)微生物的選擇作用、利用微生物進(jìn)行發(fā)酵來生產(chǎn)特定產(chǎn)物、植物組織培養(yǎng)、基因工程的基本技術(shù)等知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)操作原理的能力,凸顯了走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室在實(shí)踐中學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的重要性。
2.2.2 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)
(北京卷2010年第29題節(jié)選)在驗(yàn)證生長素類似物A對(duì)小麥胚芽鞘(幼苗)伸長影響的實(shí)驗(yàn)中,將如圖2所示取得的切段浸入蒸餾水中l(wèi)小時(shí)后,再分別轉(zhuǎn)入5種濃度的A溶液(實(shí)驗(yàn)組)和含糖的磷酸鹽緩沖液(對(duì)照組)中。在23℃的條件下,避光振蕩培養(yǎng)24小時(shí)后,逐一測(cè)量切段長度(取每組平均值),實(shí)驗(yàn)進(jìn)行兩次,結(jié)果見圖3。
請(qǐng)分析并回答:
(2) 振蕩培養(yǎng)的目的是:①增加溶液中的 以滿足切段細(xì)胞呼吸的需求;②使切段與溶液成分接觸更 。
(3) 生長素類似物A應(yīng)溶解于 中,以得到5種濃度的A溶液。切段浸泡在蒸餾水中的目的是減少 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。
(4) 圖3中,對(duì)照組切段的平均長度是 mm。濃度為0.001 mg/L的溶液對(duì)切段伸長 (選填“有”或“無”)促進(jìn)作用;與濃度為1 mg/L的結(jié)果相比,濃度為10 mg/L的溶液對(duì)切段的影響是 。
本題以驗(yàn)證生長素類似物A的生理作用的一個(gè)真實(shí)實(shí)驗(yàn)為背景,主要考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理的能力。其中,第(2)、(3)小題主要考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作原理的分析。要求考生從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā),運(yùn)用細(xì)胞呼吸、生長素的生理作用等知識(shí)來解釋振蕩培養(yǎng)和將切段浸泡在蒸餾水中的目的,以及對(duì)實(shí)驗(yàn)組中生長素類似物A應(yīng)溶解在何種溶液中做出選擇。第(4)小題考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理的能力。
2.2.3 探究性實(shí)驗(yàn)
(北京卷2012年第29題)為研究細(xì)胞分裂素的生理作用,研究者將菜豆幼苗制成的插條插入蒸餾水中(圖4)。對(duì)插條的處理方法及結(jié)果見圖5。
(1) 制備插條時(shí)除去根系和幼芽的主要目的是
,插條插在蒸餾水中而不是營養(yǎng)液中培養(yǎng)的原因是 。
(2) 從圖5中可知,對(duì)插條進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)處理包括
。
(3) 在實(shí)驗(yàn)I中,對(duì)A葉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理,導(dǎo)致B葉 。該實(shí)驗(yàn)的對(duì)照處理是 。
(4) 實(shí)驗(yàn)Ⅲ、Ⅳ的結(jié)果表明,B葉的生長與A葉的關(guān)系是: 。
(5) 研究者推測(cè)“細(xì)胞分裂素能夠引起營養(yǎng)物質(zhì)向細(xì)胞分裂素所在部位運(yùn)輸”。為證明此推測(cè),用圖4所示插條去除B葉后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)組應(yīng)選擇的操作最少包括 (填選項(xiàng)前的符號(hào))。
a. 用細(xì)胞分裂素溶液涂抹A1葉
b. 用細(xì)胞分裂素溶液涂抹A2葉
c.用14C-淀粉溶液涂抹A1葉
d. 用14C-淀粉溶液涂抹A2葉
e. 用14C-氨基酸溶液涂抹A2葉
f. 用14C-細(xì)胞分裂素溶液涂抹A2葉
g. 檢測(cè)A1葉的放射性強(qiáng)度
本題以研究細(xì)胞分裂素對(duì)菜豆葉片生長發(fā)育調(diào)節(jié)作用的一個(gè)真實(shí)實(shí)驗(yàn)為背景,主要考查考生從新背景素材中獲取關(guān)鍵信息、準(zhǔn)確分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行合理的邏輯推理的能力。同時(shí)還通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)推測(cè)的設(shè)問,從更高層次考查考生潛在的從事科學(xué)研究的創(chuàng)新能力。其中,第(1)小題要求考生從實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩硭伎紝?duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行處理的目的或原因;第(3)、(4)兩小題主要考查考生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出合理結(jié)論的能力;第(5)小題是本題的精華部分,要求考生首先明確研究者的推測(cè)是什么,然后選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)用品、處理方法和檢測(cè)方法來驗(yàn)證上述推測(cè)。
3 獲取信息的能力
3.1 理論分析
《標(biāo)準(zhǔn)》在“課程目標(biāo)”部分明確提出了“能夠利用多媒體搜集生物學(xué)的信息,學(xué)會(huì)鑒別、選擇、運(yùn)用和分享信息”的能力要求。與此相呼應(yīng),《考試說明》也提出了以下兩點(diǎn)具體要求:
(1) 能從課外材料中獲取相關(guān)的生物學(xué)信息,并能運(yùn)用這些信息,結(jié)合所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)的生物學(xué)問題。
(2) 關(guān)注對(duì)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展有重大影響和意義的生物學(xué)新進(jìn)展以及生物科學(xué)發(fā)展史上的重要事件。
我們認(rèn)為,第(1)點(diǎn)是針對(duì)考生答題過程提出的要求。即能夠鑒別、選擇試題給出的相關(guān)生物學(xué)信息(文字信息或圖表信息);并能運(yùn)用所獲取的信息,結(jié)合所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)的生物學(xué)問題。第(2)點(diǎn)則是對(duì)備考復(fù)習(xí)的要求。即關(guān)注對(duì)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展有重大影響和意義的生物學(xué)新進(jìn)展及生物科學(xué)發(fā)展史上的重大事件。
3.2 例證分析
(2012年北京卷第3題)金合歡蟻生活在金合歡樹上,以金合歡樹的花蜜等為食,同時(shí)也保護(hù)金合歡樹免受其他植食動(dòng)物的傷害。如果去除金合歡蟻,則金合歡樹 的生長減緩且存活率降低。由此不能得出的推論是( )
A. 金合歡蟻從金合歡樹獲得能量
B. 金合歡蟻為自己驅(qū)逐競(jìng)爭(zhēng)者
C. 金合歡蟻為金合歡樹驅(qū)逐競(jìng)爭(zhēng)者
D. 金合歡蟻和金合歡樹共同(協(xié)同)進(jìn)化
本題主要考查考生從題干中獲取關(guān)鍵信息并結(jié)合所學(xué)的競(jìng)爭(zhēng)、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)、生物進(jìn)化與生物多樣性的形成等知識(shí)進(jìn)行分析和判斷的能力。從題干中“金合歡蟻以金合歡樹的花蜜等為食”,可推知金合歡樹為金合歡蟻提供有機(jī)物和能量,所以A選項(xiàng)為正確推論。從題干中“金合歡蟻能夠保護(hù)金合歡樹免受其他植食動(dòng)物的傷害”這一信息可知,金合歡蟻與其他植食動(dòng)物之間為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,金合歡蟻會(huì)驅(qū)逐自己的競(jìng)爭(zhēng)者,所以B選項(xiàng)是正確推論。金合歡樹的競(jìng)爭(zhēng)者應(yīng)是其他植物而不是植食動(dòng)物,題干中并沒有金合歡蟻和其他植物關(guān)系的表述,不能得出C選項(xiàng)所述推論。“如果去除金合歡蟻,則金合歡樹 的生長減緩且存活率降低”,從中可以推知金合歡蟻與金合歡樹是互利共生關(guān)系。物種之間形成的這種相互作用、相互依存的關(guān)系形成驅(qū)動(dòng)進(jìn)化的因素,使生態(tài)上密切相關(guān)的物種發(fā)生相互關(guān)聯(lián)的進(jìn)化,即協(xié)同進(jìn)化,所以D選項(xiàng)是正確推論。
4 綜合運(yùn)用能力
4.1 理論分析
綜合運(yùn)用能力是指能夠“理論聯(lián)系實(shí)際,綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決自然界和社會(huì)生活中一些簡(jiǎn)單的生物學(xué)問題”。它取決于知識(shí)的結(jié)構(gòu)性、層次性以及思維的靈活度;而思維的靈活度取決于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解水平,理解得越深,知識(shí)就越活;活的知識(shí)是由事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、方法性知識(shí)、價(jià)值性知識(shí)構(gòu)成的,四個(gè)層面的知識(shí)層層增進(jìn)學(xué)生的理解力,必然增進(jìn)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。所謂知識(shí)的結(jié)構(gòu)性是指知識(shí)之間固有的內(nèi)在聯(lián)系,反映了知識(shí)的橫向聯(lián)系即廣度。例如,基因、環(huán)境、性狀之間的關(guān)系(見圖2);而知識(shí)的層次性則是指一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu),顯示了知識(shí)的縱向聯(lián)系即深度。例如,基因突變的類型、原因與結(jié)果之間的關(guān)系(圖6)。
4.2 例證分析
(北京卷2012年第30題)在一個(gè)常規(guī)飼養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)小鼠封閉種群中,偶然發(fā)現(xiàn)幾只小鼠在出生第二周后開始脫毛,以后終生保持無毛狀態(tài)。為了解該性狀的遺傳方式,研究者設(shè)置了6組小鼠交配組合,統(tǒng)計(jì)相同時(shí)間段內(nèi)繁殖結(jié)果如表2。
(1) 己知Ⅰ、Ⅱ組子代中脫毛、有毛性狀均不存在性別差異,說明相關(guān)基因位于_____染色體上。
(2) Ⅲ組的繁殖結(jié)果表明脫毛、有毛性狀是由
基因控制的,相關(guān)基因的遺傳符合 定律。
(3) Ⅳ組的繁殖結(jié)果說明,小鼠表現(xiàn)出脫毛性狀不是 影響的結(jié)果。
(4) 在封閉小種群中,偶然出現(xiàn)的基因突變屬于
。此種群中同時(shí)出現(xiàn)幾只脫毛小鼠的條件是 。
(5) 測(cè)序結(jié)果表明:突變基因序列模板鏈中的1個(gè)G突變?yōu)锳,推測(cè)密碼子發(fā)生的變化是 (填選項(xiàng)前的符號(hào))。
A. 由GGA變?yōu)锳GA B. 由CGA變?yōu)镚GA
C. 由AGA變?yōu)閁GA D. 由CGA變?yōu)閁GA
(6) 研究發(fā)現(xiàn),突變基因表達(dá)的蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量明顯小于突變前基因表達(dá)的蛋白質(zhì),推測(cè)出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是蛋白質(zhì)合成 。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),該蛋白質(zhì)會(huì)使甲狀腺激素受體的功能下降,據(jù)此推測(cè)脫毛小鼠細(xì)胞的 下降,這就可以解釋表中數(shù)據(jù)顯示的雌性脫毛小鼠的 原因。
本題以6組相關(guān)的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)為命題素材,綜合考查考生運(yùn)用遺傳、變異、代謝、生理等知識(shí),探究脫毛性狀的成因、遺傳方式以及雌性脫毛小鼠代謝速率下降、產(chǎn)仔率較低的原因。隨著研究不斷深入,設(shè)問也層層遞進(jìn):第(1)、(2)、(3)小題先在在個(gè)體水平上考查考生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),確定脫毛性狀的成因、脫毛基因的顯隱性、在染色體上的座位以及所遵循的遺傳定律;第(4)小題在群體水平上考查了突變基因頻率與突變性狀出現(xiàn)概率之間的關(guān)系;第(5)小題則深入到分子水平,考查基因突變發(fā)生的機(jī)制、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、基因堿基序列改變與密碼子改變之間的關(guān)系。第(6)小題承接第(5)小題,考查了遺傳信息的翻譯、甲狀腺激素的生理作用及作用機(jī)理、細(xì)胞代謝與個(gè)體繁殖之間的關(guān)系,這樣就實(shí)現(xiàn)了分子水平、細(xì)胞水平和個(gè)體水平研究成果的融合統(tǒng)一。
參考文獻(xiàn):
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