高中生物 5.1 植物快速繁殖技术课件 中图版选修1

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1、第一节第一节 植物快速繁殖技术植物快速繁殖技术课程标准课程标准1尝试植物的组织培养。尝试植物的组织培养。2用组织培养法培养花卉等幼苗。用组织培养法培养花卉等幼苗。课标解读课标解读1理解植物组织培养的基本原理、方法和过程。理解植物组织培养的基本原理、方法和过程。2利用植物组织培养的基本技术进行月季的组织培养。利用植物组织培养的基本技术进行月季的组织培养。(1)概念:高度分化的植物细胞所具有的概念:高度分化的植物细胞所具有的_,可使植,可使植株上的小块组织株上的小块组织(如一段茎节、一个小芽如一段茎节、一个小芽),在适宜条件下,在适宜条件下培养成培养成_ ,这就是植物的组织培养。,这就是植物的组织

2、培养。(2)过程过程植物的组织培养及其影响因素植物的组织培养及其影响因素1植物组织培养植物组织培养全能性全能性一株完整的植株一株完整的植株脱分化:用于离体培养的植物器官或组织片段称为脱分化:用于离体培养的植物器官或组织片段称为_。它在培养基中培养时,会通过。它在培养基中培养时,会通过_形成形成_ 。后者是一种。后者是一种_细胞,呈细胞,呈_状态,排列状态,排列_ ,具有很强的,具有很强的_能能力。由高度分化的力。由高度分化的_细胞重新回复到细胞重新回复到_的状态,的状态,这一过程称为这一过程称为_。再分化:脱分化形成的再分化:脱分化形成的_ ,在适当的,在适当的_上继续进行培养又可以重新分化成

3、上继续进行培养又可以重新分化成_等器官,等器官,进而发育成一棵完整的植株,这一过程称为进而发育成一棵完整的植株,这一过程称为_。外植体外植体细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织高度液泡化的薄壁高度液泡化的薄壁无定形无定形疏松而无规则疏松而无规则分生分生外植体外植体未分化未分化脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织人工培养人工培养芽、根芽、根再分化再分化基基(1)植物激素植物激素启动细胞分裂、脱分化和再分化过程的两种重要激素是启动细胞分裂、脱分化和再分化过程的两种重要激素是_和和_ 。两者用量的比例会影响植物细胞。两者用量的比例会影响植物细胞的发育方向。当该比值低时,有利于的发育方向。当该比值低时,有利于_的

4、分化、抑制的分化、抑制_的形成;当该比值高时,有利于的形成;当该比值高时,有利于_的分化、抑制的分化、抑制_的形的形成;比值适中时,促进成;比值适中时,促进_的生长。的生长。(2)其他因素其他因素_条件对组织培养的成功至关重要。因此,培养基的条件对组织培养的成功至关重要。因此,培养基的_要彻底、外植体的要彻底、外植体的_要充分、接种时的要充分、接种时的_要严格。此外,要严格。此外, _等外界条件对植物组织等外界条件对植物组织培养也很重要。培养也很重要。2影响植物组织培养的因素影响植物组织培养的因素生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素根根根根芽芽愈伤组织愈伤组织无菌无菌灭菌灭菌消毒消毒无菌操作无菌操

5、作pH、温度、光照、温度、光照芽芽 为什么说无菌条件对组织培养的成功至关重要为什么说无菌条件对组织培养的成功至关重要?提示提示因为培养基富含营养,外源杂菌进入培养基后会迅因为培养基富含营养,外源杂菌进入培养基后会迅速繁殖,产生的毒素会导致外植体死亡。速繁殖,产生的毒素会导致外植体死亡。思维激活思维激活1(1)理论基础理论基础植物细胞的全能性。生物体的每一个细胞都含有该物种所植物细胞的全能性。生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质,都有发育成为完整个体所必需的全特有的全套遗传物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因。部基因。(2)植物细胞全能性表达的条件植物细胞全能性表达的条件离体

6、状态;离体状态;无菌操作无菌操作(防止杂菌污染防止杂菌污染);适宜物质的诱导和调节适宜物质的诱导和调节(激素主要是生长素、细胞分裂激素主要是生长素、细胞分裂素等素等)。1植物组织培养的理论基础植物组织培养的理论基础(1)植物组织培养的基本过程植物组织培养的基本过程2植物组织培养的过程植物组织培养的过程名称名称过程过程形成体特点形成体特点条件条件脱分化脱分化由外植体形成由外植体形成愈伤组织愈伤组织排列疏松、高度液排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团泡化的薄壁细胞团离体离体提供营养物质提供营养物质(有机物、无机物有机物、无机物)提供激素提供激素提供其他适宜条件提供其他适宜条件再分化再分化由愈伤组织形由

7、愈伤组织形成幼苗或胚状成幼苗或胚状体结构体结构有根、芽或有生根有根、芽或有生根发芽的能力发芽的能力营养生长营养生长生殖生长生殖生长发育成完整的发育成完整的植物体植物体由根、茎、叶、花、由根、茎、叶、花、果实、种子组成果实、种子组成栽培栽培(2)主要过程的比较主要过程的比较植物细胞表现出全能性的必要条件是植物细胞表现出全能性的必要条件是 ()。A给予适宜的营养和外界条件给予适宜的营养和外界条件B导入其他植物细胞的基因导入其他植物细胞的基因C脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件D将成熟筛管的细胞核移植到去核卵细胞中将成熟筛管的细胞核移植到去核卵细胞中解析解析在生

8、物体内,细胞没有表现出全能性,而是分化成在生物体内,细胞没有表现出全能性,而是分化成为不同的组织、器官,这是基因在特定的时间和空间条件为不同的组织、器官,这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。当植物细胞脱离母体后,在一定的下选择性表达的结果。当植物细胞脱离母体后,在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下,植物细胞就可营养物质、激素和其他外界条件的作用下,植物细胞就可以表现出全能性。以表现出全能性。答案答案C【巩固巩固1】(1)配制培养基配制培养基将各种营养成分按比例配制成将各种营养成分按比例配制成_,再配制月,再配制月季组织培养所需要的三种培养基:季组织培养所需要的三种培养基:

9、_培养基、培养基、_培养基和培养基和_培养基。将配制好的培养基放入高压蒸汽培养基。将配制好的培养基放入高压蒸汽灭菌锅,在灭菌锅,在121 下灭菌下灭菌15 min。植物的快速繁殖植物的快速繁殖1植物的快速繁殖过程植物的快速繁殖过程MS培养基母液培养基母液脱分化脱分化生芽生芽生根生根(2)外植体消毒外植体消毒取健壮月季的嫩茎取健壮月季的嫩茎12 cm,先用清水洗净,再用体积分,先用清水洗净,再用体积分数为数为70%的的_浸浸5 s后,立即放入质量分数为后,立即放入质量分数为2%的的_溶液中浸泡溶液中浸泡610 min;取出月季嫩茎,在;取出月季嫩茎,在_中至少清洗中至少清洗3次,漂净次,漂净_,

10、用无菌滤纸吸干。,用无菌滤纸吸干。(3)接种接种将已消毒的月季嫩茎切成小段,迅速接种到将已消毒的月季嫩茎切成小段,迅速接种到“_培养培养基基”上。插入时应注意方向,使嫩茎的上。插入时应注意方向,使嫩茎的_接触培接触培养基,不要养基,不要_ 。酒精酒精次次无菌水无菌水消毒液消毒液脱分化脱分化形态学下端形态学下端倒插倒插氯酸钠氯酸钠(4)培养培养培养温度应控制在培养温度应控制在_。培养。培养20 d左右可形成左右可形成_。将愈伤组织接种到。将愈伤组织接种到“_培养基培养基”上,每天用日光上,每天用日光灯光照灯光照12 h,待枝条长到,待枝条长到3 cm左右时,将它切下后插在左右时,将它切下后插在“

11、_培养基培养基”上诱导生根。上诱导生根。通过植物组织培养技术,可以在较短时间内利用一株植物通过植物组织培养技术,可以在较短时间内利用一株植物繁殖出繁殖出_株幼苗。这项技术对株幼苗。这项技术对_的保护、的保护、 _的大规模生产有着积极的意义。植物的大规模生产有着积极的意义。植物组织培养在室内进行,所需组织培养在室内进行,所需_小,小, _,条件,条件可可_,不受,不受_限制,可以进行限制,可以进行_生产,实现组生产,实现组织培养技术的织培养技术的_。2植物快速繁殖的意义植物快速繁殖的意义1822 愈伤愈伤生芽生芽生根生根几十万至几百万几十万至几百万濒危植物濒危植物名贵花木名贵花木空间空间繁殖速度

12、快繁殖速度快控制控制季节季节连续连续产业化产业化组织组织 植物组织培养中无菌技术是操作成功的关键,针植物组织培养中无菌技术是操作成功的关键,针对培养基和外植体应进行消毒还是灭菌?对培养基和外植体应进行消毒还是灭菌?提示提示针对培养基应进行高压蒸汽灭菌,针对外植体应先针对培养基应进行高压蒸汽灭菌,针对外植体应先后使用后使用70%酒精及酒精及2%的次氯酸钠予以消毒。的次氯酸钠予以消毒。思维激活思维激活2植物的快速繁殖过程植物的快速繁殖过程(1)配制培养基配制培养基(2)外植体消毒外植体消毒(以月季幼茎为例以月季幼茎为例)取生长健壮月季的幼茎取生长健壮月季的幼茎12 cm,先用清水洗净,再用体,先用

13、清水洗净,再用体积分数为积分数为70%的酒精浸泡的酒精浸泡5 s后,立即放入质量分数为后,立即放入质量分数为2%的次氯酸钠溶液中浸泡的次氯酸钠溶液中浸泡610 min,取出后在无菌水中至,取出后在无菌水中至少清洗少清洗3次,漂净消毒液后,用无菌滤纸吸干。次,漂净消毒液后,用无菌滤纸吸干。(3)接种接种在超净工作台上铺无菌滤纸,将已消毒的月季的幼茎切成在超净工作台上铺无菌滤纸,将已消毒的月季的幼茎切成小块小块(长长0.51.0 cm),迅速接种到,迅速接种到“脱分化培养基脱分化培养基”上,每上,每瓶接种瓶接种68段嫩茎。接种后,将锥形瓶瓶口在酒精灯火焰段嫩茎。接种后,将锥形瓶瓶口在酒精灯火焰上转

14、动灼烧一遍,将封口膜重新扎好,贴上标签,做好记上转动灼烧一遍,将封口膜重新扎好,贴上标签,做好记录。录。(4)培养培养接种后的锥形瓶放在恒温箱中,温度为接种后的锥形瓶放在恒温箱中,温度为1822 。20 d左左右后就可在茎段形成愈伤组织。将愈伤组织接种到右后就可在茎段形成愈伤组织。将愈伤组织接种到“生芽生芽培养基培养基”上,每天在日光灯下光照上,每天在日光灯下光照12 h。培养。培养10 d左右即可左右即可长出小芽,小芽继续生长成枝条。待枝条长到长出小芽,小芽继续生长成枝条。待枝条长到3 cm左右时,左右时,将它切下后插入到将它切下后插入到“生根培养基生根培养基”上诱导生根,培养上诱导生根,培

15、养710 d。(5)驯化试管苗驯化试管苗当小苗长到当小苗长到56 cm,基部形成根原基的时候即可进行驯,基部形成根原基的时候即可进行驯化。将试管苗培养瓶的瓶口敝开一半,放置在化。将试管苗培养瓶的瓶口敝开一半,放置在2025 的遮阴环境中,适应的遮阴环境中,适应714 d。若试管苗不萎蔫,有新生。若试管苗不萎蔫,有新生长的趋势,便可将试管苗取出,小心洗净黏在根上的培养长的趋势,便可将试管苗取出,小心洗净黏在根上的培养基,植入盛有培养土的花盆中,浇足水分,罩上带孔的塑基,植入盛有培养土的花盆中,浇足水分,罩上带孔的塑料薄膜,将花盆放置在料薄膜,将花盆放置在2025 的阴凉处的阴凉处35 d。(6)

16、移栽移栽待幼苗长出新叶时,揭去塑料薄膜,再经过待幼苗长出新叶时,揭去塑料薄膜,再经过710 d,幼,幼苗即可移栽。苗即可移栽。特别提醒特别提醒 培养过程中污染的原因与处理:培养过程中污染的原因与处理:污染污染类型类型细菌污染细菌污染真菌污染真菌污染污染污染原因原因可能是由操作人员造成可能是由操作人员造成的,如未戴口罩、接种的,如未戴口罩、接种时说话、手或器械消毒时说话、手或器械消毒不彻底等不彻底等可能是由植物材料消毒可能是由植物材料消毒灭菌不当引起的灭菌不当引起的处理处理措施措施将所污染的培养瓶统一放在高压蒸汽灭菌锅内进将所污染的培养瓶统一放在高压蒸汽灭菌锅内进行高压蒸汽灭菌,然后再打开培养瓶

17、进行清理行高压蒸汽灭菌,然后再打开培养瓶进行清理在植物组织培养过程中,生长素与细胞分裂素用量在植物组织培养过程中,生长素与细胞分裂素用量的比值高时,下列描述正确的是的比值高时,下列描述正确的是 ()。A有利于根的分化和芽的形成有利于根的分化和芽的形成B不利于根的分化和芽的形成不利于根的分化和芽的形成C有利于芽的形成,抑制根的分化有利于芽的形成,抑制根的分化D有利于根的分化,抑制芽的形成有利于根的分化,抑制芽的形成解析解析生长素与细胞分裂素用量的比值高时,有利于根的生长素与细胞分裂素用量的比值高时,有利于根的分化,抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的分化,抑制分化,抑制芽的形成;比值低时,有利于芽

18、的分化,抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的形成。根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的形成。答案答案D【巩固巩固2】 科学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出来,将单个细胞科学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出来,将单个细胞放入特定的培养基中培养,获得了许多完整的植株,此过放入特定的培养基中培养,获得了许多完整的植株,此过程依据的原理和技术是程依据的原理和技术是 ()。A细胞的分裂和细胞工程细胞的分裂和细胞工程B细胞的全能性和组织培养细胞的全能性和组织培养C细胞的分化和基因工程细胞的分化和基因工程D花药离体和单倍体培养花药离体和单倍体培养【例例1】示例示例一一植物组织培养的原理植物组织培养的原理思维导图

19、:思维导图:深度剖析深度剖析由单个细胞发育成许多完整个体,尽管涉及细由单个细胞发育成许多完整个体,尽管涉及细胞的分裂、细胞的脱分化和再分化等,但其原理仍然是细胞的分裂、细胞的脱分化和再分化等,但其原理仍然是细胞的全能性。要完成植物外植体的脱分化、再分化等,必胞的全能性。要完成植物外植体的脱分化、再分化等,必须进行植物组织培养,当然从工程技术的分类范畴分析,须进行植物组织培养,当然从工程技术的分类范畴分析,组织培养技术属于细胞工程。组织培养技术属于细胞工程。答案答案B归纳提升归纳提升 植物组织培养的原理、条件及结果:植物组织培养的原理、条件及结果:原理:植物细胞的全能性。原理:植物细胞的全能性。

20、起点:离体的植物细胞、组织或器官起点:离体的植物细胞、组织或器官(外植体外植体)。 下图是运用植物组织技术培养兰花植株的示意图。下下图是运用植物组织技术培养兰花植株的示意图。下列错误的是列错误的是 ()。【例例2】示例二示例二植物组织培养的过程植物组织培养的过程A这种技术叫做组织培养,可以克隆生物体这种技术叫做组织培养,可以克隆生物体B过程的单细胞细胞质丰富,液泡小而细胞核大过程的单细胞细胞质丰富,液泡小而细胞核大C用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞全能性表达用此方法克隆植物要尽量选择优良、细胞全能性表达 不充分的基因型不充分的基因型D这种技术可与基因工程、航天工程结合培育高产、优这种技术可

21、与基因工程、航天工程结合培育高产、优 质的作物品种质的作物品种思维导图:思维导图:深度剖析深度剖析过程的单细胞细胞质丰富,液泡小而细胞核过程的单细胞细胞质丰富,液泡小而细胞核大,这是胚性细胞的特征,在适宜的培养基中,这种单细大,这是胚性细胞的特征,在适宜的培养基中,这种单细胞可发育成胚状体。要获得植物克隆的成功,要尽量选择胞可发育成胚状体。要获得植物克隆的成功,要尽量选择优良、细胞全能性表达充分的基因型。随着科技的发展,优良、细胞全能性表达充分的基因型。随着科技的发展,植物组织培养可与基因工程、航天工程结合培育高产、优植物组织培养可与基因工程、航天工程结合培育高产、优质的作物品种。质的作物品种

22、。答案答案C规律方法规律方法 (1)容易进行营养繁殖的植物细胞,其全能性容容易进行营养繁殖的植物细胞,其全能性容易表达,易进行植物组织培养。易表达,易进行植物组织培养。(2)培养一株完整的试管苗,必须先进行生芽培养,然后进培养一株完整的试管苗,必须先进行生芽培养,然后进行生根培养,如果顺序颠倒,先诱导生根,就不好诱导生行生根培养,如果顺序颠倒,先诱导生根,就不好诱导生芽了。芽了。(3)试管苗应该进行见光培养。试管苗应该进行见光培养。第一组,不加任何植物激素;第二组,生长素用量与细胞第一组,不加任何植物激素;第二组,生长素用量与细胞分裂素用量的比值为分裂素用量的比值为1 1;第三组,两种植物激素

23、用量的比;第三组,两种植物激素用量的比值大于值大于1;第四组,两种植物激素用量的比值小于;第四组,两种植物激素用量的比值小于1。观察。观察不同条件对实验结果的影响。不同条件对实验结果的影响。探究组织培养过程中植物激素的作用探究组织培养过程中植物激素的作用技法必备技法必备2设计思路设计思路设计实验,探究生长素和细胞分裂素用量的比例对植物组织培养设计实验,探究生长素和细胞分裂素用量的比例对植物组织培养的影响。的影响。(1)材料用具略。材料用具略。(2)实验步骤实验步骤取取4个已灭菌的装有个已灭菌的装有MS培养基的锥形瓶,编号为培养基的锥形瓶,编号为1、2、3、4。设置对照:设置对照:A1号瓶不添加

24、任何植物激素。号瓶不添加任何植物激素。B_。C3号瓶中生长素号瓶中生长素 细胞分裂素细胞分裂素1。D_。外植体消毒外植体消毒接种接种培养。培养。能力展示能力展示(3)预期结果及分析:预期结果及分析:若若1号瓶中外植体生根发芽正常,说明号瓶中外植体生根发芽正常,说明_。若若2号瓶中愈伤组织不断生长,说明号瓶中愈伤组织不断生长,说明_。若若3号瓶中只生根不生芽,说明号瓶中只生根不生芽,说明_。若若4号瓶中只生芽不生根,说明号瓶中只生芽不生根,说明_。解析解析设计实验探究生长素和细胞分裂素用量的比例对植物组设计实验探究生长素和细胞分裂素用量的比例对植物组织培养的影响时,应遵循对照原则及单一变量原则等

25、。织培养的影响时,应遵循对照原则及单一变量原则等。答案答案(2)实验步骤:实验步骤:B.2号瓶中生长素号瓶中生长素 细胞分裂素细胞分裂素1D4号瓶中生长素号瓶中生长素 细胞分裂素细胞分裂素1(3)预期结果及分析预期结果及分析植物激素对其无影响植物激素对其无影响生长素和细胞分裂素用量的比值等于生长素和细胞分裂素用量的比值等于1时,促进愈伤组织的生时,促进愈伤组织的生长长生长素和细胞分裂素用量的比值大于生长素和细胞分裂素用量的比值大于1时,有利于根的分化,时,有利于根的分化,抑制芽的形成抑制芽的形成生长素和细胞分裂素用量的比值小于生长素和细胞分裂素用量的比值小于1时,有利于芽的分化,时,有利于芽的

26、分化,抑制根的形成抑制根的形成用高度分化的植物细胞、组织或器官进行组织培养可以形用高度分化的植物细胞、组织或器官进行组织培养可以形成愈伤组织,下列叙述错误的是成愈伤组织,下列叙述错误的是 ()。A该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B该愈伤组织的细胞没有全能性该愈伤组织的细胞没有全能性C该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的D该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构解析解析植物组织脱分化形成愈伤组织,愈伤组织经过再分植物组织脱分化形成愈伤组织,愈伤组织经过再分化形成具有

27、生根发芽能力的胚状结构,最后可培养成完整化形成具有生根发芽能力的胚状结构,最后可培养成完整的植物体,这反映了愈伤组织的细胞具有全能性。的植物体,这反映了愈伤组织的细胞具有全能性。答案答案B1.影响植物组织培养的因素包括影响植物组织培养的因素包括 ()。培养基的配制培养基的配制外植体的选取外植体的选取激素的使用激素的使用消毒消毒温度、温度、pH、光照、光照A BC D解析解析培养基是组织培养的营养来源;外植体的选取决定培养基是组织培养的营养来源;外植体的选取决定培养的难易程度;激素决定培养物的生长及发育情况;消培养的难易程度;激素决定培养物的生长及发育情况;消毒是否成功决定培养的成败;温度、毒是

28、否成功决定培养的成败;温度、pH、光照决定植物、光照决定植物组织的生长状况。组织的生长状况。答案答案A2下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作,接入试管后,下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作,接入试管后,在一定条件下,形成试管苗的培育过程。请据图回答下列在一定条件下,形成试管苗的培育过程。请据图回答下列问题。问题。(1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素。要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括营养物质包括_和有机物,激素包括细胞分裂素和和有机物,激素包括细胞分裂素和_两类植物激素。两类植物激素。(2)此过程依据的原理是此过程依据的原理是_。A和和B阶段主要

29、进行阶段主要进行的分裂方式是的分裂方式是_,B阶段除了细胞分裂外,还进行阶段除了细胞分裂外,还进行细胞细胞_等。等。3(3)B阶段需要光照,原因是阶段需要光照,原因是_。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶的叶肉细胞具有叶绿试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶的叶肉细胞具有叶绿素,这是基因素,这是基因_的结果。的结果。解析解析(1)用于植物组织培养的培养基中应包含有机物、无机用于植物组织培养的培养基中应包含有机物、无机物和植物激素,植物激素包括生长素和细胞分裂素。物和植物激素,植物激素包括生长素和细胞分裂素。(2)植物组织培养依据的原理是细胞的全能性,图示植物组织培养依据的原理是细胞的全能性,图示A过程细过程细胞分裂方式为有丝分裂,胞分裂方式为有丝分裂,B过程除细胞分裂外还进行细胞分过程除细胞分裂外还进行细胞分化。化。(3)B过程中涉及叶的形成,叶肉细胞中叶绿素的合成需过程中涉及叶的形成,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。要光照。(4)基因的选择性表达导致根细胞无叶绿素,叶肉基因的选择性表达导致根细胞无叶绿素,叶肉细胞含叶绿素。细胞含叶绿素。答案答案(1)无机物生长素无机物生长素(2)植物细胞的全能性有丝分裂分化植物细胞的全能性有丝分裂分化(3)芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件(4)选择性表达选择性表达课堂小结课堂小结

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