1 . CRISPR/Cas9系统由单链的向导RNA(gRNA)和核酸内切酶Cas9构成,可以定向切割DNA敲除基因,最早在细菌中发现,目前被广泛用于哺乳动物的基因编辑。科研人员为高效获得特定基因敲除的斑马鱼系,对Cas9基因序列进行了优化改造的研究。
(1)CRISPR/Cas9系统中,组成gRNA和Cas9蛋白的基本单位分别是____________ 。
(2)研究人员发现,不同物种的细胞会"偏爱"使用一种密码子决定特定的氨基酸。为了让细菌的Cas9基因序列在斑马鱼中更好的表达,需要对Cas9基因序列进行优化改造。以下说法合理的是____________。
(3)研究人员发现,Cas9基因优化改造后表达效率显著提升,但产生的Cas9蛋白无法在斑马鱼中发挥作用。若在Cas9基因两端添加编码核定位短肽的DNA序列(NLS)即可解决问题,如图。据此推测,NLS添加前后Cas9蛋白作用情况不同的原因是________________ 。
(4)gRNA能引导Cas9蛋白到DNA的特定基因位点进行切割。研究人员用化学方法合成特定的gRNA,与Cas9mRNA一起注射到斑马鱼细胞,筛选出特定基因敲除的斑马鱼。下列叙述正确的是____________。
研究人员利用CRISPR/Cas9系统获得了1种P2yl2基因敲除的斑马鱼突变体,发现其原始造血系统受到了影响。经测序,野生型和突变型在基因敲除部位的序列如图。
(5)根据图和所学知识,分析P2yl2基因敲除对斑马鱼原始造血系统产生影响的机制:____________ 。
(1)CRISPR/Cas9系统中,组成gRNA和Cas9蛋白的基本单位分别是
(2)研究人员发现,不同物种的细胞会"偏爱"使用一种密码子决定特定的氨基酸。为了让细菌的Cas9基因序列在斑马鱼中更好的表达,需要对Cas9基因序列进行优化改造。以下说法合理的是____________。
A.大多数氨基酸对应不止一个密码子是优化改造的重要依据 |
B.基因组序列分析可以推测出不同物种的细胞对密码子的偏好性 |
C.优化改造前后Cas9基因转录出的Cas9mRNA不变 |
D.优化改造前后Cas9基因表达的Cas9蛋白结构不变 |
(4)gRNA能引导Cas9蛋白到DNA的特定基因位点进行切割。研究人员用化学方法合成特定的gRNA,与Cas9mRNA一起注射到斑马鱼细胞,筛选出特定基因敲除的斑马鱼。下列叙述正确的是____________。
A.两种RNA通过显微注射法导入斑马鱼的卵细胞 |
B.gRNA通过碱基互补配对实现引导功能 |
C.Cas9mRNA能对基因位点进行切割 |
D.基因敲除后的斑马鱼一定发育异常 |
研究人员利用CRISPR/Cas9系统获得了1种P2yl2基因敲除的斑马鱼突变体,发现其原始造血系统受到了影响。经测序,野生型和突变型在基因敲除部位的序列如图。
(5)根据图和所学知识,分析P2yl2基因敲除对斑马鱼原始造血系统产生影响的机制:
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2022-04-17更新
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466次组卷
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2卷引用:2022届上海市闵行区高二(高三)二模生命科学试题
2 . 回答下列生物技术的相关问题
2018年我国科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,将人亨廷顿舞蹈病致病基因(HTT基因)“敲入”猪基因组内,获得了人-犹“镶嵌”HTT基因,该技术主要由Cas9蛋白和引导RNA复合物完成(如图甲所示),再利用生物工程技术成功地构建了亨廷顿舞蹈病的动物模型(如图乙所示)。
1.图甲中引导RNA能准确识别猪DNA特定序列,并引导Cas9蛋白切割,由此推测Cas9蛋白类似于基因工程中常用到的_________ 酶,但Cas9蛋白特性与该酶的区别是______________ 。
2.引导RNA在识别猪DNA特定序列时,存在的碱基配对识别有_________ (填编号)
①A-T ②T-T ③G-C ④U-A⑤ A-A ⑥U-U
3.通过CRISPR/Cas9技术基因编辑后,将含有“敲入”序列的猪胚胎成纤维细胞的细胞核导入去核的卵母细胞的过程,称为_________
4.图乙中1-4号猪中可能成为亨廷顿舞蹈病动物模型的是_________ 号。如果经基因编辑后,人-猪“镶嵌”HTT基因只在猪成纤维细胞的一条染色体DNA上,那么想获得纯合能稳定遗传“人-猪“镶嵌”HTT基因”的享廷舞蹈病动物模型猪,你的思路是__________ 。
2018年我国科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,将人亨廷顿舞蹈病致病基因(HTT基因)“敲入”猪基因组内,获得了人-犹“镶嵌”HTT基因,该技术主要由Cas9蛋白和引导RNA复合物完成(如图甲所示),再利用生物工程技术成功地构建了亨廷顿舞蹈病的动物模型(如图乙所示)。
1.图甲中引导RNA能准确识别猪DNA特定序列,并引导Cas9蛋白切割,由此推测Cas9蛋白类似于基因工程中常用到的
2.引导RNA在识别猪DNA特定序列时,存在的碱基配对识别有
①A-T ②T-T ③G-C ④U-A⑤ A-A ⑥U-U
3.通过CRISPR/Cas9技术基因编辑后,将含有“敲入”序列的猪胚胎成纤维细胞的细胞核导入去核的卵母细胞的过程,称为_________
A.干细胞技术 | B.动物细胞培养技术 |
C.细胞核移植技术 | D.动物细胞融合技术 |
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3 . 自2019年12月新型冠状病毒(COVID-19)引发肺炎疫情以来,许多国家正加紧研制相关疫苗。若欲制备和使用DNA疫苗,应先制备含病毒抗原基因的重组质粒,再将其注入人体,最终表达出具有疫苗性质的蛋白质。图1是备选质粒。图2是含有抗原基因的一段DNA,逆转录自COVID-19。图中涉及的BamHⅠ、HindⅢ、PstⅠ三种限制酶的识别序列和产物均不同。
1.为使目的基因与备选质粒高效拼接,构建重组质粒应选用__________ (限制酶),理由是____________________________________________________________ 。
2.若备选质粒被HindⅢ限制酶切割后产生的单链末端是AGCT-,切割位点在A与A之间,则HindⅢ的识别序列最可能是__________。
3.若注入人体的DNA疫苗已成功免疫,则涉及的生理过程是__________。
①有丝分裂 ②减数分裂 ③细胞分化 ④转录 ⑤翻译
猪瘟病毒能与猪细胞膜上的LamR受体蛋白结合,进而侵入细胞引起猪瘟。利用基因编辑技术改变LamR基因,使LamR受体蛋白不能与猪瘟病毒正常结合,但不影响生理功能,培育出抗猪瘟病毒猪。如图3所示,该技术主要由Cas9蛋白与向导RNA的复合物共同完成,其中向导RNA可识别LamR基因中的特定序列。
4.据图3推测,Cas9蛋白与向导RNA的复合物功能类似于__________ 。
5.中科院生物学家将LamR基因中的C·G编辑为T·A。此过程改造前后的两种LamR基因之间的关系是__________。
1.为使目的基因与备选质粒高效拼接,构建重组质粒应选用
2.若备选质粒被HindⅢ限制酶切割后产生的单链末端是AGCT-,切割位点在A与A之间,则HindⅢ的识别序列最可能是__________。
A.-AAGCTT- | B.-AGCT- | C.-TAGCTA- | D.-AAGCT- |
①有丝分裂 ②减数分裂 ③细胞分化 ④转录 ⑤翻译
A.①③④⑤ | B.②③④⑤ | C.②④⑤ | D.①④⑤ |
猪瘟病毒能与猪细胞膜上的LamR受体蛋白结合,进而侵入细胞引起猪瘟。利用基因编辑技术改变LamR基因,使LamR受体蛋白不能与猪瘟病毒正常结合,但不影响生理功能,培育出抗猪瘟病毒猪。如图3所示,该技术主要由Cas9蛋白与向导RNA的复合物共同完成,其中向导RNA可识别LamR基因中的特定序列。
4.据图3推测,Cas9蛋白与向导RNA的复合物功能类似于
5.中科院生物学家将LamR基因中的C·G编辑为T·A。此过程改造前后的两种LamR基因之间的关系是__________。
A.等位基因 | B.同源染色体上的非等位基因 |
C.连锁基因 | D.非同源染色体上的非等位基因 |
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4 . 猪瘟是由于猪瘟病毒与猪细胞膜上的LamR受体蛋白M位点的氨基酸结合,继而侵入细胞引起的。利用基因编辑技术改变LamR基因,使该受体蛋白不能与猪瘟病毒结合,但生理功能正常,从而培育抗猪瘟病毒猪。该技术主要由Cas9蛋白与向导RNA的复合物共同完成(如图1所示),其中向导RNA可识别LamR基因中的特定序列。图2是利用生物工程技术的培育流程。
1.据图1推测,Cas9蛋白与向导RNA的复合物功能类似于_________ 酶;图1中还需用到的酶有_________ 。
2.图1中LamR基因被切断后,重新连接前,会切掉或增加几个碱基对,此过程导致的变异属于_________ 。改造前后的两种LamR基因之间的关系是_________ (等位基因/非等位基因/互相连锁)。
3.图2中的成纤维细胞经基因编辑后需进行筛选,筛选出的细胞
4.图2的1-4号猪中,具有抗猪瘟能力的是_________ 号。图2培育流程中除基因编辑技术外,还运用了_________
A.细胞核移植技术 B.动物细胞培养技术
C.动物细胞融合技术 D.干细胞技术
1.据图1推测,Cas9蛋白与向导RNA的复合物功能类似于
2.图1中LamR基因被切断后,重新连接前,会切掉或增加几个碱基对,此过程导致的变异属于
3.图2中的成纤维细胞经基因编辑后需进行筛选,筛选出的细胞
A.正常生理功能未受影响 |
B.LamR基因的碱基序列未改变 |
C.LamR受体蛋白M位点的氨基酸改变 |
D.抑制猪瘟病毒侵入的能力增强 |
A.细胞核移植技术 B.动物细胞培养技术
C.动物细胞融合技术 D.干细胞技术
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5 . 现代生物技术
中国科学院神经科学研究所利用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术(图 1)构建了一批敲除调控生物节律关键基因 BMAL1 的生物节律紊乱猕猴,作为抗失眠治疗研究的动物模型。
【CRISPR-Cas9 基因编辑的工作原理】
CRISPR-Cas9 基因编辑系统由单链向导RNA(sgRNA)和Cas9 蛋白组成,其中 sgRNA 的碱基序列可以人为任意设计,当其与靶 DNA 上某序列发生局部互补结合时,Cas9 蛋白就可以像“剪刀”一样切断此处的DNA 序列。
(1)sgRNA 和Cas9 蛋白组成的系统,在功能上最接近于_____ 。
A. DNA 水解酶 B. RNA 聚合酶 C. 限制性内切酶 D. 限制性外切酶
(2)图 2 所示为 DNA 分子局部结构示意图,方框中所示结构称为____________________________ , Cas9 蛋白的作用位点是图 2 中的________________________ (选填①、②或③)。在使用 CRISPR-Cas9技术从靶基因中切除一个片段后,细胞需对 DNA 分子上产生的断裂切口进行连接修复, 参与这一修复过程的酶在功能上最接近于_________ 。
A. DNA 聚合酶 B. RNA 聚合酶 C. DNA 连接酶 D. RNA 连接酶
(3)在构建 BMAL1 基因敲除的生物节律紊乱猕猴时,应通过何种技术将 CRISPR-Cas9基因编辑系统导入猕猴的何种细胞_______________ 。
A. 干细胞技术、受精卵 B. 干细胞技术、去核卵细胞
C. 显微注射技术、受精卵 D. 显微注射技术、去核卵细胞
【生物节律紊乱猕猴的批量生产】
中国科学院神经科学研究所采用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术所获得的第一代生物节律紊乱猕猴中,个体之间 BMAL1 基因被编辑的程度各不相同,导致每只猕猴所表现出的生物节律紊乱程度存在差异。
(4)科学家认为,第一代生物节律紊乱猕猴无法直接作为抗生物节律失常治疗研究的动物模型,请从实验设计基本原则的角度分析其原因___________________ 为了克服这一局限,在第一代生物节律紊乱猕猴基础上构建第二代能够直接用作抗生物节律失常治疗研究的动物模型时,应借助的现代生物技术是__________________ 。
中国科学院神经科学研究所利用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术(图 1)构建了一批敲除调控生物节律关键基因 BMAL1 的生物节律紊乱猕猴,作为抗失眠治疗研究的动物模型。
【CRISPR-Cas9 基因编辑的工作原理】
CRISPR-Cas9 基因编辑系统由单链向导RNA(sgRNA)和Cas9 蛋白组成,其中 sgRNA 的碱基序列可以人为任意设计,当其与靶 DNA 上某序列发生局部互补结合时,Cas9 蛋白就可以像“剪刀”一样切断此处的DNA 序列。
(1)sgRNA 和Cas9 蛋白组成的系统,在功能上最接近于
A. DNA 水解酶 B. RNA 聚合酶 C. 限制性内切酶 D. 限制性外切酶
(2)图 2 所示为 DNA 分子局部结构示意图,方框中所示结构称为
A. DNA 聚合酶 B. RNA 聚合酶 C. DNA 连接酶 D. RNA 连接酶
(3)在构建 BMAL1 基因敲除的生物节律紊乱猕猴时,应通过何种技术将 CRISPR-Cas9基因编辑系统导入猕猴的何种细胞
A. 干细胞技术、受精卵 B. 干细胞技术、去核卵细胞
C. 显微注射技术、受精卵 D. 显微注射技术、去核卵细胞
【生物节律紊乱猕猴的批量生产】
中国科学院神经科学研究所采用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术所获得的第一代生物节律紊乱猕猴中,个体之间 BMAL1 基因被编辑的程度各不相同,导致每只猕猴所表现出的生物节律紊乱程度存在差异。
(4)科学家认为,第一代生物节律紊乱猕猴无法直接作为抗生物节律失常治疗研究的动物模型,请从实验设计基本原则的角度分析其原因
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6 . 遗传病与精准医疗
血友病可依血浆中所缺失凝血因子类型进行分类。 其中血友病甲(缺失因子 FVⅢ)和血管性假血友病(缺失因子VⅢR)分别为伴 X 连锁隐性遗传(H﹣h代表基因) 和常染色体显性遗传(A﹣a代表基因)。
小明父母都患有血友病,医生给他们一家进行了遗传检测及诊断:父亲只患血友病甲,母亲只患血管性假血友病,但是血友病甲基因携带者,小明正常。
据以上信息回答下列问题;
(1)小明母亲的基因型_____ 。
(2)血友病甲是基因突变导致的可遗传变异。 小明的父亲致病原因可能是_____ 。
A、祖父的配子发生突变 B、父亲自身配子发生突变
C、祖母的配子发生突变 D、父亲自身心脏或血管突变
(3)小明的父母若再想生个小孩,在下列建议中正确的是_____ 。( 多选)
A、生女孩不可能患血友病甲 B、注意饮食,生男生女都不会患病
C、生男孩都有可能患两种疾病 D、不管生男生女都要进行基因检测
(4)小明找了一位跟母亲基因型相同的女子结婚,他的子女中患血管性假血友病的概率是_____ 。
2016年精准医疗入选我国“十三五”100个重大项目。 精准医疗是指以个人基因组信息为基础,结合蛋白组、代谢组等相关内环境信息,为患者设计出最佳治疗方案,以期达到治疗效量最大化和副作用最小化的一门定制医疗模式。
(5)下列治疗属于精准医疗范畴的是_____ 。
A、基因测序诊断基因缺陷
B、手术切除和化疗的肿瘤治疗
C、对某种遗传病进行社会调查
D、基因编辑改造病变体细胞内变异基因为正常基因
(6)精准医疗以个人基因组信息为基础,结合蛋白组、代谢组等相关内环境信息进行整合,为患者设计出最佳治疗方案,其中涉及到遗传学理论有_____ 。
A、致病基因的表达受到环境的影响
B、致病基因独立地随配子遗传给后代
C、同一种病的不同个体之间存在基因差异
D、近亲婚配中隐性遗传病发病率明显增高
血友病可依血浆中所缺失凝血因子类型进行分类。 其中血友病甲(缺失因子 FVⅢ)和血管性假血友病(缺失因子VⅢR)分别为伴 X 连锁隐性遗传(H﹣h代表基因) 和常染色体显性遗传(A﹣a代表基因)。
小明父母都患有血友病,医生给他们一家进行了遗传检测及诊断:父亲只患血友病甲,母亲只患血管性假血友病,但是血友病甲基因携带者,小明正常。
据以上信息回答下列问题;
(1)小明母亲的基因型
(2)血友病甲是基因突变导致的可遗传变异。 小明的父亲致病原因可能是
A、祖父的配子发生突变 B、父亲自身配子发生突变
C、祖母的配子发生突变 D、父亲自身心脏或血管突变
(3)小明的父母若再想生个小孩,在下列建议中正确的是
A、生女孩不可能患血友病甲 B、注意饮食,生男生女都不会患病
C、生男孩都有可能患两种疾病 D、不管生男生女都要进行基因检测
(4)小明找了一位跟母亲基因型相同的女子结婚,他的子女中患血管性假血友病的概率是
2016年精准医疗入选我国“十三五”100个重大项目。 精准医疗是指以个人基因组信息为基础,结合蛋白组、代谢组等相关内环境信息,为患者设计出最佳治疗方案,以期达到治疗效量最大化和副作用最小化的一门定制医疗模式。
(5)下列治疗属于精准医疗范畴的是
A、基因测序诊断基因缺陷
B、手术切除和化疗的肿瘤治疗
C、对某种遗传病进行社会调查
D、基因编辑改造病变体细胞内变异基因为正常基因
(6)精准医疗以个人基因组信息为基础,结合蛋白组、代谢组等相关内环境信息进行整合,为患者设计出最佳治疗方案,其中涉及到遗传学理论有
A、致病基因的表达受到环境的影响
B、致病基因独立地随配子遗传给后代
C、同一种病的不同个体之间存在基因差异
D、近亲婚配中隐性遗传病发病率明显增高
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7 . 现代生物技术与疾病的治疗
严重复合型免疫缺陷疾病(SCID),因体内缺乏腺苷酸脱氨酶(ada)基因,导致体内无法合成腺苷酸脱氨酶,患者不能够抵抗任何微生物的感染,只能在无菌条件下生活。科学家对患者的基因治疗过程如图,最终,患者的免疫功能得到了很好的修复。
(1)病毒a会被人体识别,属于引起人体发生免疫发应的______ 。
(2)从分子水平上写出病毒b与病毒a的不同地方______ 。
(3)过程②属于转基因技术的______ ,过程③需采用的生物技术是______ 。
(4)为保障治疗的安全性,科学家已将病毒a基因组RNA上编码病毒球壳的蛋白基因一律删除掉(基因编辑),以降低病毒的潜在风险。这种潜在的风险是指______ 。
A.病毒a的基因复制 B.病毒a的RNA逆转录
C.病毒a在宿主细胞中的自我繁殖 D.病毒a侵入其他细胞能力
(5)如图治疗过程中,利用基因编辑技术对T淋巴细胞进行改造和修饰,然后再重新注入人体,会不会造成人类基因污染?下列说法正确的是______ 。
A.T淋巴细胞增殖分化为生殖细胞而遗传 B.T淋巴细胞经减数分裂形成生殖细胞而遗传
C.作用于成体免疫细胞而不会通过生殖细胞而遗传 D.作用于成体免疫细胞会通过血液传染而遗传
严重复合型免疫缺陷疾病(SCID),因体内缺乏腺苷酸脱氨酶(ada)基因,导致体内无法合成腺苷酸脱氨酶,患者不能够抵抗任何微生物的感染,只能在无菌条件下生活。科学家对患者的基因治疗过程如图,最终,患者的免疫功能得到了很好的修复。
(1)病毒a会被人体识别,属于引起人体发生免疫发应的
(2)从分子水平上写出病毒b与病毒a的不同地方
(3)过程②属于转基因技术的
(4)为保障治疗的安全性,科学家已将病毒a基因组RNA上编码病毒球壳的蛋白基因一律删除掉(基因编辑),以降低病毒的潜在风险。这种潜在的风险是指
A.病毒a的基因复制 B.病毒a的RNA逆转录
C.病毒a在宿主细胞中的自我繁殖 D.病毒a侵入其他细胞能力
(5)如图治疗过程中,利用基因编辑技术对T淋巴细胞进行改造和修饰,然后再重新注入人体,会不会造成人类基因污染?下列说法正确的是
A.T淋巴细胞增殖分化为生殖细胞而遗传 B.T淋巴细胞经减数分裂形成生殖细胞而遗传
C.作用于成体免疫细胞而不会通过生殖细胞而遗传 D.作用于成体免疫细胞会通过血液传染而遗传
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8 . 基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项技术。此技术可以改变生物多样性中的
A.遗传多样性 | B.细胞多样性 | C.物种多样性 | D.生态系统多样性 |
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9 . 回答下列有关现代生物技术的问题
亨廷顿舞蹈病是由单基因( HTT)突变导致的神经退行性疾病,中科院利用基因编辑( CRISPR/Cas9)技术首个成功培育出亨廷顿舞蹈病的基因“敲入”猪模型,为制备其它神经退行性疾病大动物模型提供了技术范本和理论依据。具体操作过程如图。
(1)基因编辑技术所使用的 CRISPR/Cas9 系统需要对特定的 DNA 序列识别并切割,其功能类似于基因工程工具酶中的____ 。
(2)过程①所利用的生物技术是____ 。 过程②体现的生物学原理是____ 。
(3)根据图中信息,结合已有知识,基因编辑技术与转基因技术所利用的遗传学原理均是____ 。
(4)图中成纤维细胞中的目的基因是____ 。
A.猪的 HTT 基因 B.人的 HTT 基因
C.含人突变 HTT 基因片段的猪的 HTT 基因 D.猪的突变 HTT 基因
(5)在此研究之前,研究人员已建立转基因亨廷顿舞蹈病的猪模型,但出生不久后即死亡。由图可知,基因“敲入”猪模型相比转基因猪模型优势在于_____ 。
A.可以表现出亨廷顿舞蹈病的症状 B.致病基因可遗传给后代
C.培育的时间较短 D.发生突变的概率更高
亨廷顿舞蹈病是由单基因( HTT)突变导致的神经退行性疾病,中科院利用基因编辑( CRISPR/Cas9)技术首个成功培育出亨廷顿舞蹈病的基因“敲入”猪模型,为制备其它神经退行性疾病大动物模型提供了技术范本和理论依据。具体操作过程如图。
(1)基因编辑技术所使用的 CRISPR/Cas9 系统需要对特定的 DNA 序列识别并切割,其功能类似于基因工程工具酶中的
(2)过程①所利用的生物技术是
(3)根据图中信息,结合已有知识,基因编辑技术与转基因技术所利用的遗传学原理均是
(4)图中成纤维细胞中的目的基因是
A.猪的 HTT 基因 B.人的 HTT 基因
C.含人突变 HTT 基因片段的猪的 HTT 基因 D.猪的突变 HTT 基因
(5)在此研究之前,研究人员已建立转基因亨廷顿舞蹈病的猪模型,但出生不久后即死亡。由图可知,基因“敲入”猪模型相比转基因猪模型优势在于
A.可以表现出亨廷顿舞蹈病的症状 B.致病基因可遗传给后代
C.培育的时间较短 D.发生突变的概率更高
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