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备考2024届高考生物一轮复习讲义第三章细胞代谢课时5影响光合作用的因素及其应用考点2影响光合作用的因素及其应用
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这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第三章细胞代谢课时5影响光合作用的因素及其应用考点2影响光合作用的因素及其应用，共8页。
1.内部因素
（1）植物自身的遗传特性（如植物品种不同）。以阴生植物、阳生植物为例，如图所示：
（2）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
（3）叶面积指数 又叫叶面积系数，是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数，即叶面积指数＝叶片总面积/土地面积
2.外部因素
（1）单因素对光合作用的影响
（2）多因素对光合作用的影响
基础自测
1.进行间作的两种农作物的高度不能相同，较矮农作物的光补偿点和光饱和点均低于较高农作物。（ √ ）
2.冬季的晴朗中午对大棚进行适当通风有利于提高棚内作物的产量。（ √ ）
3.适时灌溉有利于植物根系对水和无机盐的吸收。（ √ ）
情境应用
农业生产中，为提高作物产量，常常进行松土、施用有机肥，并适时进行浇水。
（1）中耕松土主要是防止土壤板结而引起光合速率下降，其原因是土壤板结导致土壤缺氧，根细胞进行 无氧呼吸 产生酒精和少量的ATP，一方面会影响根细胞对 无机盐 的吸收，另一方面还会影响根系的生长发育，从而影响光合作用的进行。
（2）在农田中施用有机肥益处很多：有机肥中的 有机物 被土壤中的微生物分解成无机物，增加了土壤的肥力；有机肥被分解时释放出CO2和热量，增加了大棚内的 CO2浓度 ，提高了温度，有利于光合作用的进行。
（3）科学研究表明，在不同光质下光合作用的产物也有差异，例如，植物在蓝紫光照射下，其光合作用产物中蛋白质和脂肪的含量增加；在红光照射下，其光合作用产物中糖类的含量会增加，因此在植物工厂中若种植大豆，则最好用 蓝紫光 照射，若种植甘蔗，最好用 红光 照射。
（4）随着全球气候变暖，干旱灾害时常发生，因此种植作物时需要及时浇水。干旱对光合作用的影响主要有：
①缺水初期，气孔开度降低， CO2 供应不足。
②严重缺水时：a.光反应产生的 O2、ATP、NADPH 减少；b.影响植物体内与光合作用有关的酶的活性；c.破坏叶绿体的结构， 叶绿素 含量减少，叶片变黄；d.影响植物体内光合产物的运输，使光合产物在叶片中积累进而影响暗反应的进行。
深度思考
研究表明，钙（CaCl2）与脱落酸（ABA）都能提高棉花的抗旱能力，并且混合使用效果更佳，请简要写出证明该观点的实验设计思路。
提示 在干旱条件下分别用清水、CaCl2、ABA及CaCl2＋ABA处理长势一致的四组棉花，其他无关变量保持相同且适宜，进行重复实验，测量并比较四种情况下棉花的净光合速率大小。
影响光合作用的因素多种多样，关键是透过现象看本质，找出内因和外因
命题点1 光合作用影响因素的综合分析
1.[2022北京]光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出（D ）
A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C.CO2浓度为200μL·L－1时，温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
解析 分析可知，本实验的自变量是叶片温度和CO2浓度，因变量是光合速率。低于最适温度时，随温度升高，光合作用相关酶的活性增大，光合速率升高，A正确。由题图可看出，当CO2浓度为200μL·L－1时，光合作用最适温度约为25 ℃；当CO2浓度为370μL·L－1时，光合作用最适温度约为30 ℃，B正确。据图可知，CO2浓度为200μL·L－1时，光合速率随温度变化的幅度较小，C正确。10 ℃条件下，CO2浓度为370μL·L－1和1000μL·L－1时，光合速率相差很小，推测10 ℃条件下，若持续增加CO2浓度，达到CO2饱和点后，光合速率不会持续提高，D错误。
2.[2023浙江6月，10分]植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光∶蓝光＝1∶2）、B组（红光∶蓝光＝3∶2）、C组（红光∶蓝光＝2∶1），每组输出的功率相同。
图甲 图乙
回答下列问题：
（1）光为生菜的光合作用提供 能量 ，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因 渗透 作用失水造成生菜萎蔫。
（2）由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是 光合色素主要吸收红光和蓝紫光，与CK组相比，A、B、C组光的吸收更充分，光合作用速率更高，植物干重更高 。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为 红光∶蓝光＝3∶2 ，最有利于生菜产量的提高，原因是 当光质配比为B组（红光∶蓝光＝3∶2）时，植物叶绿素含量和氮含量都比 A组（红光∶蓝光＝1∶2）、C组（红光∶蓝光＝2∶1）高，有利于植物的光合作用，B组净光合速率更大，积累的有机物更多 。
（3）进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是 25 ℃时高CO2浓度下的光合速率与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值最大 。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以 提高温度 ，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有 有利于实现物质的循环利用，提高能量利用率，减少环境污染 。
图丙
解析 （1）叶绿体中的光合色素能够吸收、传递和转化光能。光为生菜的光合作用提供了能量。若营养液中的离子浓度过高，则营养液的浓度大于根细胞的细胞液浓度，可导致根细胞发生渗透失水。（2）分析题图可知，A、B、C组的干重都高于CK组，这是因为光合色素主要吸收红光和蓝紫光，因此与CK组相比，不同配比的红光和蓝光的组别光合速率高，积累的有机物多。B组（红光：蓝光＝3：2）的氮含量、叶绿素含量以及干重均最高，因此当红光、蓝光的配比为红光：蓝光＝3：2时，最有利于生菜产量的提高。（3）由题图丙可知，温度为25 ℃时，高CO2浓度下生菜的光合速率与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值最大。因此在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。冬天燃烧沼气可提高CO2浓度和温度，从而使植物光合速率进一步提高。利用秸秆发酵生产沼气，有利于实现物质的循环利用，提高能量的利用率，增加作物产量，减少环境污染。
3.[2022广东，14分]研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（图b），探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：
（1）结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量 高 ，原因可能是 遮阴条件减弱了叶绿素的降解，同时增加了叶绿素的合成 。
（2）比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的 糖类等光合产物 ，因而生长更快。
（3）某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期 光照等培养条件 一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以 A组 为对照，并保证除 遮阴比例 外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒质量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是 探究能提高作物产量的最适遮阴比例 。
解析 （1）分析图b可知，与A组相比，C组叶片叶绿素含量高，原因可能是遮阴条件一方面减弱了叶绿素的降解，另一方面增加了叶绿素的合成。（2）由图b可知，B组的净光合速率大于A组和C组的，推测B组的玉米植株可能会积累更多的糖类等光合产物，因而生长更快。（3）结合题意可知，该实验的目的是探究遮阴比例对植物的影响。因此，应选择前期光照等培养条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组作为对照，并保证除遮阴比例外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒质量。然后比较各组玉米的平均单株产量。如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是探究能提高作物产量的最适遮阴比例。
命题点2 光合作用影响因素在农业生产中的应用分析
4.[2022浙江1月，8分]不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光＋绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光＋绿光＋蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
回答下列问题：
（1）高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用 纸层析 方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，可用于碳反应中 3－磷酸甘油酸（C3） 的还原。
（2）据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是 光合速率大，消耗的CO2多 。气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分，气孔开放，反之关闭。由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被 蓝 光逆转。由图1、图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K＋、Cl－的吸收等，最终保卫细胞 溶质浓度升高 ，细胞吸水，气孔开放。
（3）生产上选用 不同颜色 LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的 光强度 或 光照时间 、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。
解析 （1）可用纸层析法分离光合色素。光反应产生的ATP和NADPH可用于碳反应中3－磷酸甘油酸（C3）的还原。（2）由图1可知，蓝光条件下植物的光合速率大于红光条件下的，因此会消耗更多的CO2，导致胞间CO2浓度降低。由图2可知，蓝光＋绿光组气孔导度明显低于蓝光组，表明绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用；而蓝光＋绿光＋蓝光组气孔导度比蓝光＋绿光组的大，且比蓝光组更大，说明蓝光可逆转绿光的阻止作用。（3）可采用不同颜色的LED灯或者利用滤光性薄膜来获得不同的光质环境。因素
曲线分析及应用
光照
强度
CO2
浓度
温度
水分
或无
机盐
光质
图像
曲线
分析
①P点前，限制光合速率的因素应为[14] 横轴 所表示的因素，随该因素的不断增大，光合速率不断提高。
②PQ间的主要影响因素有两个，一是横轴表示的因素（自变量1），二是多条曲线上标注的因素（自变量2）。
③Q点及之后，横轴所表示的因素不再是限制光合速率的因素，要想继续提高光合速率，可适当改变自变量1以外的其他因素的强度
应用
①温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用相关酶的活性，提高光合速率；同时也可适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。
②当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度，以提高光合速率
1.内部因素
（1）植物自身的遗传特性（如植物品种不同）。以阴生植物、阳生植物为例，如图所示：
（2）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
（3）叶面积指数 又叫叶面积系数，是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数，即叶面积指数＝叶片总面积/土地面积
2.外部因素
（1）单因素对光合作用的影响
（2）多因素对光合作用的影响
基础自测
1.进行间作的两种农作物的高度不能相同，较矮农作物的光补偿点和光饱和点均低于较高农作物。（ √ ）
2.冬季的晴朗中午对大棚进行适当通风有利于提高棚内作物的产量。（ √ ）
3.适时灌溉有利于植物根系对水和无机盐的吸收。（ √ ）
情境应用
农业生产中，为提高作物产量，常常进行松土、施用有机肥，并适时进行浇水。
（1）中耕松土主要是防止土壤板结而引起光合速率下降，其原因是土壤板结导致土壤缺氧，根细胞进行 无氧呼吸 产生酒精和少量的ATP，一方面会影响根细胞对 无机盐 的吸收，另一方面还会影响根系的生长发育，从而影响光合作用的进行。
（2）在农田中施用有机肥益处很多：有机肥中的 有机物 被土壤中的微生物分解成无机物，增加了土壤的肥力；有机肥被分解时释放出CO2和热量，增加了大棚内的 CO2浓度 ，提高了温度，有利于光合作用的进行。
（3）科学研究表明，在不同光质下光合作用的产物也有差异，例如，植物在蓝紫光照射下，其光合作用产物中蛋白质和脂肪的含量增加；在红光照射下，其光合作用产物中糖类的含量会增加，因此在植物工厂中若种植大豆，则最好用 蓝紫光 照射，若种植甘蔗，最好用 红光 照射。
（4）随着全球气候变暖，干旱灾害时常发生，因此种植作物时需要及时浇水。干旱对光合作用的影响主要有：
①缺水初期，气孔开度降低， CO2 供应不足。
②严重缺水时：a.光反应产生的 O2、ATP、NADPH 减少；b.影响植物体内与光合作用有关的酶的活性；c.破坏叶绿体的结构， 叶绿素 含量减少，叶片变黄；d.影响植物体内光合产物的运输，使光合产物在叶片中积累进而影响暗反应的进行。
深度思考
研究表明，钙（CaCl2）与脱落酸（ABA）都能提高棉花的抗旱能力，并且混合使用效果更佳，请简要写出证明该观点的实验设计思路。
提示 在干旱条件下分别用清水、CaCl2、ABA及CaCl2＋ABA处理长势一致的四组棉花，其他无关变量保持相同且适宜，进行重复实验，测量并比较四种情况下棉花的净光合速率大小。
影响光合作用的因素多种多样，关键是透过现象看本质，找出内因和外因
命题点1 光合作用影响因素的综合分析
1.[2022北京]光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出（D ）
A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C.CO2浓度为200μL·L－1时，温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
解析 分析可知，本实验的自变量是叶片温度和CO2浓度，因变量是光合速率。低于最适温度时，随温度升高，光合作用相关酶的活性增大，光合速率升高，A正确。由题图可看出，当CO2浓度为200μL·L－1时，光合作用最适温度约为25 ℃；当CO2浓度为370μL·L－1时，光合作用最适温度约为30 ℃，B正确。据图可知，CO2浓度为200μL·L－1时，光合速率随温度变化的幅度较小，C正确。10 ℃条件下，CO2浓度为370μL·L－1和1000μL·L－1时，光合速率相差很小，推测10 ℃条件下，若持续增加CO2浓度，达到CO2饱和点后，光合速率不会持续提高，D错误。
2.[2023浙江6月，10分]植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组（白光）、A组（红光∶蓝光＝1∶2）、B组（红光∶蓝光＝3∶2）、C组（红光∶蓝光＝2∶1），每组输出的功率相同。
图甲 图乙
回答下列问题：
（1）光为生菜的光合作用提供 能量 ，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因 渗透 作用失水造成生菜萎蔫。
（2）由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是 光合色素主要吸收红光和蓝紫光，与CK组相比，A、B、C组光的吸收更充分，光合作用速率更高，植物干重更高 。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为 红光∶蓝光＝3∶2 ，最有利于生菜产量的提高，原因是 当光质配比为B组（红光∶蓝光＝3∶2）时，植物叶绿素含量和氮含量都比 A组（红光∶蓝光＝1∶2）、C组（红光∶蓝光＝2∶1）高，有利于植物的光合作用，B组净光合速率更大，积累的有机物更多 。
（3）进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是 25 ℃时高CO2浓度下的光合速率与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值最大 。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以 提高温度 ，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有 有利于实现物质的循环利用，提高能量利用率，减少环境污染 。
图丙
解析 （1）叶绿体中的光合色素能够吸收、传递和转化光能。光为生菜的光合作用提供了能量。若营养液中的离子浓度过高，则营养液的浓度大于根细胞的细胞液浓度，可导致根细胞发生渗透失水。（2）分析题图可知，A、B、C组的干重都高于CK组，这是因为光合色素主要吸收红光和蓝紫光，因此与CK组相比，不同配比的红光和蓝光的组别光合速率高，积累的有机物多。B组（红光：蓝光＝3：2）的氮含量、叶绿素含量以及干重均最高，因此当红光、蓝光的配比为红光：蓝光＝3：2时，最有利于生菜产量的提高。（3）由题图丙可知，温度为25 ℃时，高CO2浓度下生菜的光合速率与大气CO2浓度下生菜的光合速率的差值最大。因此在25 ℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。冬天燃烧沼气可提高CO2浓度和温度，从而使植物光合速率进一步提高。利用秸秆发酵生产沼气，有利于实现物质的循环利用，提高能量的利用率，增加作物产量，减少环境污染。
3.[2022广东，14分]研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后（图a），测定相关指标（图b），探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：
（1）结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量 高 ，原因可能是 遮阴条件减弱了叶绿素的降解，同时增加了叶绿素的合成 。
（2）比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的 糖类等光合产物 ，因而生长更快。
（3）某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期 光照等培养条件 一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以 A组 为对照，并保证除 遮阴比例 外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒质量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是 探究能提高作物产量的最适遮阴比例 。
解析 （1）分析图b可知，与A组相比，C组叶片叶绿素含量高，原因可能是遮阴条件一方面减弱了叶绿素的降解，另一方面增加了叶绿素的合成。（2）由图b可知，B组的净光合速率大于A组和C组的，推测B组的玉米植株可能会积累更多的糖类等光合产物，因而生长更快。（3）结合题意可知，该实验的目的是探究遮阴比例对植物的影响。因此，应选择前期光照等培养条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组作为对照，并保证除遮阴比例外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒质量。然后比较各组玉米的平均单株产量。如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是探究能提高作物产量的最适遮阴比例。
命题点2 光合作用影响因素在农业生产中的应用分析
4.[2022浙江1月，8分]不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理（30s/次），实验结果如图2，图中“蓝光＋绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光＋绿光＋蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
回答下列问题：
（1）高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用 纸层析 方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，可用于碳反应中 3－磷酸甘油酸（C3） 的还原。
（2）据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是 光合速率大，消耗的CO2多 。气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分，气孔开放，反之关闭。由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被 蓝 光逆转。由图1、图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K＋、Cl－的吸收等，最终保卫细胞 溶质浓度升高 ，细胞吸水，气孔开放。
（3）生产上选用 不同颜色 LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的 光强度 或 光照时间 、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。
解析 （1）可用纸层析法分离光合色素。光反应产生的ATP和NADPH可用于碳反应中3－磷酸甘油酸（C3）的还原。（2）由图1可知，蓝光条件下植物的光合速率大于红光条件下的，因此会消耗更多的CO2，导致胞间CO2浓度降低。由图2可知，蓝光＋绿光组气孔导度明显低于蓝光组，表明绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用；而蓝光＋绿光＋蓝光组气孔导度比蓝光＋绿光组的大，且比蓝光组更大，说明蓝光可逆转绿光的阻止作用。（3）可采用不同颜色的LED灯或者利用滤光性薄膜来获得不同的光质环境。因素
曲线分析及应用
光照
强度
CO2
浓度
温度
水分
或无
机盐
光质
图像
曲线
分析
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②PQ间的主要影响因素有两个，一是横轴表示的因素（自变量1），二是多条曲线上标注的因素（自变量2）。
③Q点及之后，横轴所表示的因素不再是限制光合速率的因素，要想继续提高光合速率，可适当改变自变量1以外的其他因素的强度
应用
①温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用相关酶的活性，提高光合速率；同时也可适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。
②当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度，以提高光合速率
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