届高考生物一轮复习精品导学案专题31 降低化学反应活化能的酶解析版.docx
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届高考生物一轮复习精品导学案专题31降低化学反应活化能的酶解析版
1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。
2.探究影响酶活性的因素。
一、酶的本质和作用
1.酶的本质及作用
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
主要是细胞核
来源
一般来说,活细胞都能产生酶
生理功能
具有催化作用
作用原理
降低化学反应的活化能
2.比较过氧化氢在不同条件下的分解
变量分析:
3.实验成功的3个关键点
(1)实验时必须用新鲜的(刚从活的动物体中取出的)肝脏作实验材料(肝脏如果不新鲜,肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解,使组织中酶分子的数量减少且活性降低)。
(2)实验中使用肝脏的研磨液,可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积,从而加速过氧化氢的分解。
(3)滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管,(因为酶的催化效率具有高效性,少量酶带入FeCl3溶液中就会影响实验结果的准确性,甚至使人产生错觉,作出错误的判断)。
4.酶本质的探索(连一连)
5.酶的特性
(1)高效性:
催化效率约是无机催化剂的107~1013倍。
(2)专一性:
每一种酶只能催化某一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和:
在最适温度和pH条件下,酶的活性最高。
高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活;低温条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。
二、酶作用相关图像及曲线解读
1.酶高效性曲线解读
(1)如图表示未加催化剂时,生成物浓度随时间的变化曲线,请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变化曲线。
(2)由曲线可知:
酶比无机催化剂的催化效率更高;酶只能缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。
因此,酶不能(“能”或“不能”)改变最终生成物的量。
(3)酶只能催化已存在的化学反应。
2.表示酶专一性的图像和曲线解读
(1)图像
①图中A表示酶,B表示被催化的底物,E、F表示B被分解后产生的物质,C、D表示不能被酶催化的物质。
②酶和被催化的反应物分子都有特定的结构。
(2)曲线
①在A反应物中加入酶A,反应速率较未加酶时明显加快,说明酶A能催化底物A的反应。
②在A反应物中加入酶B,反应速率和未加酶时相同,说明酶B不能催化底物A的反应。
3.影响酶活性的曲线解读
(1)分析图A、B可知,在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高。
温度和pH偏高或偏低,酶活性都会明显降低。
(2)分析图A、B中曲线的起点和终点可知:
过酸、过碱、高温都会使酶失去活性,而低温只是使酶的活性降低。
前者都会使酶的空间结构遭到破坏,而后者并未破坏酶的分子结构。
高频考点一酶的本质、作用和特性
例1、下列关于酶的叙述,正确的是()
A.酶提供了反应过程所必需的活化能从而提高了化学反应速率
B.活细胞能通过转录、翻译产生酶,或通过转录产生酶
C.人体中酶的活性受温度、pH的影响,并只能在人体的内环境中起作用
D.酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段
答案B
挥作用的酶一般不需要内质网和高尔基体的加工,少数酶是RNA,其合成不需要核糖体、内质网和高尔基体参与,D项错误。
【变式探究】如图所示,曲线b表示在最适温度、最适pH条件下,反应物浓度与酶促反应速率的关系。
据图分析正确的是()
A.酶量是限制曲线AB段反应速率的主要因素
B.酶量减少后,图示反应速率可用曲线a表示
C.升高温度后,图示反应速率可用曲线c表示
D.减小pH,重复该实验,A、B点位置都不变
答案B
高频考点二(实验)探究影响酶活性的因素
例2.下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是()
试验编号
探究课题
选用材料与试剂
①
温度对酶活性的影响
过氧化氢溶液、新鲜的肝脏研磨液
②
温度对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
③
pH对酶活性的影响
新制的蔗糖酶溶液、可溶性淀粉溶液、碘液
④
pH对酶活性的影响
新制的淀粉酶溶液、可溶性淀粉溶液、斐林试剂
A.实验①B.实验②C.实验③D.实验④
答案B
解析过氧化氢受热会加快分解,不宜用于探究温度对酶活性的影响;溶液的pH会影响淀粉的水解,并且碘液可与碱反应,斐林试剂可与酸反应,不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响;因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响,用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。
【变式探究】下列有关酶的实验设计思路,正确的是()
A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
C.利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性
D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响
答案C
解析因为过氧化氢不稳定,在高温下会自行分解成水和氧气,从而不能正确表现温度对酶活性
1.(2019上海卷.20)下列化学反应属于水解反应的是
核酸→核苷酸
葡萄糖→丙酮酸
ATP→ADP
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】核酸在水解酶的作用下水解为核酸的基本组成单位核苷酸;葡萄糖经过呼吸作用第一阶段转变为丙酮酸;ATP通过水解,远离A的高能磷酸键断裂,释放能量。
【考点定位】本题考查细胞代谢。
2.(2019海南卷.3)下列有关生物膜上蛋白质或酶的叙述,错误的是
A.植物根细胞膜上存在运输离子的蛋白质
B.植物叶肉细胞中液泡膜与类囊体膜上的蛋白质不同
C.光合作用中,催化ATP合成的酶分布在类囊体膜上
D.呼吸作用中,催化ATP合成的酶分布在线粒体外膜上
【答案】D
【解析】植物根细胞通过主动运输吸收离子,存在载体蛋白,A项正确;液泡膜与类囊体膜功能不同,其上的蛋白质不同,B项正确;类囊体膜上发生光反应,存在催化ATP合成的酶,C项正确;细胞呼吸第一阶段可以产生ATP,发生在细胞质基质中,D项错误。
【考点定位】生物膜
4.(2019江苏卷.8)过氧化物酶能分解H2O2,氧化焦性没食子酸呈橙黄色。
为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶,设计实验如下表。
下列相关叙述正确的是
管号
1%焦性没食子酸/mL
2%
/mL
缓冲液/mL
过氧化物酶溶液/mL
白菜梗提取液/mL
煮沸冷却后的白菜梗提取液/mL
1
2
2
2
-
-
-
2
2
2
-
2
-
-
3
2
2
-
-
2
-
4
2
2
-
-
-
2
A.1号管为对照组,其余不都是实验组
B.2号管为对照组,其余都为实验组
C.若3号管显橙红色,无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D.若4号管不显橙红色,可明白菜梗中无氧化物酶
【答案】A
【解析】该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化物酶,自变量是白菜梗的有无,则1号和2号是对照组,3号和4号是实验组,3号与1、2号对照,3号管显橙红色,1、2号不变色,证明白菜梗中存在过氧化物酶,C错误;若4号管不显橙红色,与3号对照,说明高温使过氧化物酶变性失活,D错误。
【考点定位】酶,实验分析
5.(2019课标1卷.3)若除酶外所有试剂均已预保温,则在测定酶活力的试验中,下列操作顺序合理的是
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B.加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C.加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D.加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
【答案】C
B、D三项均错误,C项正确。
【考点定位】影响酶活性的因素及其实验设计
(2019年海南卷.4)关于生物体产生的酶的叙述,错误的是()
A.酶的化学本质是蛋白质或RNAB.脲酶能够将尿素分解成氨和CO2
C.蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类D.纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁
【答案】D
【解析】酶的化学本质是蛋白质或RNA,A正确;脲酶能够将尿素分解成氨和CO2,B正确;蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类,C正确;纤维素酶能够降解植物细胞壁,细菌细胞壁的成分是肽聚糖,需用肽聚糖酶降解,D错误。
(2019年海南卷.15)关于人体内激素和酶的叙述,错误的是()
A.激素的化学本质都是蛋白质B.高效性是酶的重要特性之一
C.酶可以降低化学反应的活化能D.激素与靶细胞结合可影响细胞的代谢
【答案】A
【解析】一些激素的化学本质是蛋白质,一些激素的化学成分不是蛋白质,如性激素的成分是固醇,A错误;酶具有高效性、专一性和多样性的特点,B正确;酶通过降低化学反应的活化能提高反应速率,C正确;激素通过与靶细胞结合传递信息,影响靶细胞的代谢活动,D正确。
(2019年福建卷.3)在光合作用中,RuBP羧化酶能催化CO2+C5(即RuBP)→2C3。
为测定RuBP羧化酶的活性,某学习小组从菠菜叶中提取该酶,用其催化C5与14CO2的反应,并检测产物14C3的放射性强度。
下列分析错误的是()
A.菠菜叶肉细胞内BuBP羧化酶催化上述反应的场所是叶绿体基质
B.RuBP羧化酶催化的上述反应需要在无光条件下进行
C.测定RuBP羧化酶活性的过程中运用了同位素标记法
D.单位时间内14C3生成量越多说明RuBP羧化酶活性越高
【答案】B
【解析】由题意可知,该酶催化的过程为光合作用暗反应过程中的CO2的固定,反应场所是叶绿体基
(2019年江苏卷.7)下列关于酶的叙述,正确的是()
A.发烧时,食欲减退是因为唾液淀粉酶失去了活性
B.口服多酶片中的胰蛋白酶可在小肠中发挥作用
C.用果胶酶澄清果汁时,温度越低澄清速度越快
D.洗衣时,加少许白醋能增强加酶洗衣粉中酶的活性
【答案】B
【解析】发烧时,体温升高,消化酶活性降低,患者表现为食欲减退,A错误;胰蛋白酶在小肠中发
(2019年重庆卷.10)(14分)小麦的穗发芽影响其产量和品质。
某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。
为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系,进行了如下实验。
(1)取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子,分别加蒸馏水研磨、制成提取液(去淀粉),并在适宜条件下进行实验。
实验分组、步骤及结果如下:
步骤①中加入的C是____,步骤②中加缓冲液的目的是______。
显色结果表明:
淀粉酶活性较低的品种是____;据此推测:
淀粉酶活性越低,穗发芽率越__。
若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小,为保持显色结果不变,则保温时间应____。
(2)小麦淀粉酶包括α-淀粉酶和β-淀粉酶,为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用,设计了如下实验方案:
X处理的作用是使____。
若Ⅰ中两管显色结果无明显差异,且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著____白粒管(填“深于”或“浅于”),则表明α-淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
【答案】
(1)0.5mL蒸馏水控制pH红粒小麦低缩短
(2)β-淀粉酶失活深于
【解析】
(1)步骤①中加入的C是0.5mL蒸馏水,以形成对照实验;步骤②中加缓冲液的目的是维持培养液中pH的相对稳定。
显色结果表明,红粒管中蓝色较深,说明此时淀粉酶活性较低。
据此推测,淀粉酶活性越低,穗发芽率也越低。
若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小,为达到相同显色效果的时间应当缩短。
(2)图中X处理的作用是使β-淀粉酶失活,若Ⅰ中两管显色结果无明显差异,且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色明显较深,表明α-淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
(2019·福建理综,1)用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质,处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应。
由此可推测核糖体中能催化该反应的物质是()
A.蛋白酶B.RNA聚合酶
C.RNAD.逆转录酶
【解析】大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,核糖体是由蛋白质和rRNA组成的,用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质后,核糖体中只剩下RNA成分,因此,由题中信息“用蛋白酶去除大肠杆菌核糖体的蛋白质,处理后的核糖体仍可催化氨基酸的脱水缩合反应”可说明催化该反应的物质是RNA,故C正确,A、B、D错误。
【答案】C
(2019·重庆理综,5)下图为乙醇在人体内主要的代谢过程。
下列相关叙述,正确的是()
A.乙醇转化为乙酸发生的氧化反应,均由同一种氧化酶催化
B.体内乙醇浓度越高,与乙醇分解相关的酶促反应速率越快
C.乙醇经代谢产生的[H]可与氧结合生成水,同时释放能量
D.正常生理情况下,人体分解乙醇的速率与环境温度呈正相关
【解析】本题考查酶促反应的特点和细胞代谢。
酶具有专一性,乙醇转化为乙醛、乙醛转化为乙酸是
【答案】C
(2019·安徽理综,2)细胞代谢受酶的调节和控制。
下列叙述正确的是()
A.激素都是通过影响靶细胞内酶活性来调节细胞代谢
B.代谢的终产物可反馈调节相关酶活性,进而调节代谢速率
C.同一个体各种体细胞酶的种类相同、数量不同,代谢不同
D.对于一个细胞来说,酶的种类和数量不会发生变化
【解析】激素通过作用于靶细胞内外的受体,从而使细胞的基因表达以及生理状态发生变化,起到调
【答案】B
(2019·新课标全国高考Ⅱ,6)关于酶的叙述,错误的是()
A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物
【解析】低温抑制酶的活性,在一定范围内,当温度回升后,酶的活性可以恢复,但酶的空间结构一旦被破坏,其活性将无法恢复,低温没有破坏酶的空间结构。
【答案】B
(2019·课标全国理综Ⅱ,29)已知大麦在萌发过程中可以产生α淀粉酶,用GA(赤霉素)溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α淀粉酶。
为验证这一结论,某同学做了如下实验。
试管号
GA溶液
缓冲液
水
半粒种子10个
实验步骤
实验结果
步骤1
步骤2
1
0
1
1
带胚
25℃保温24h后去除种子,在各试管中分别加入1mL淀粉液
25℃保温10min后各试管中分别加入1mL碘液,混匀后观察溶液颜色深浅
++
2
0
1
1
去胚
++++
3
0.2
1
0.8
去胚
++
4
0.4
1
0.6
去胚
+
5
0.4
1
0.6
不加种子
++++
注:
实验结果中“+”越多表示颜色越深,表中液体量的单位均为mL。
回答下列问题。
(1)α淀粉酶催化______________水解可生成二糖,该二糖是__________________。
(2)综合分析试管1和2的实验结果,可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的________,这两支试管中淀粉量不同的原因是________。
(3)综合分析试管2、3和5的实验结果,说明在该实验中GA的作用是__________________________________。
(4)综合分析试管2、3和4的实验结果,说明____________________。
【解析】
(1)酶具有专一性,α-淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖。
(2)淀粉与碘反应变成蓝色,颜色越浅,
【答案】
(1)淀粉麦芽糖
(2)少带胚的种子保温后能够产生α-淀粉酶,使淀粉水解(3)诱导种子生成α-淀粉酶(4)GA溶液浓度高对α-淀粉酶的诱导效果好
1.如图中,①表示有酶催化的反应曲线,②表示没有酶催化的反应曲线,E表示酶降低的活化能。
正确的图解是()
解析酶可以有效降低化学反应活化能,使细胞代谢在温和条件下快速进行。
答案B
2.下列关于影响酶反应速率(v)因素的研究中,条件控制和预期结果的关系合理的是()
A.有足够的底物,温度、pH等条件适宜且恒定——v与酶浓度成正比
B.酶浓度恒定,温度、pH等条件适宜且恒定——v与底物浓度成反比
C.酶浓度和底物一定,在pH适宜的条件下——v与温度成反比
D.酶浓度和底物一定,在温度适宜的条件下——v与pH成正比
解析B选项,在底物浓度较低的情况下,反应速率与底物浓度成正比,超过一定范围,底物浓度增加,反应速率不变。
C选项和D选项,在一定范围内,酶促反应速率随温度或pH的增大而增大,超过最适值后,随温度和pH的增大而减小。
答案A
3.生命活动中,酶是不可缺少的生物催化剂,以下五种酶的作用对象分别是()
①肽酶②解旋酶③纤维素酶④ATP水解酶⑤DNA连接酶
A.碱基间氢键、肽键、植物细胞壁、磷酸基团、磷酸基团
B.肽键、碱基间氢键、植物细胞壁、高能磷酸键、磷酸二酯键
C.肽键、碱基间氢键、原生质层、NADPH、氢键
D.R基、脱氧核苷酸、细胞膜、ATP、磷酸基
解析肽酶破坏的是肽键,解旋酶破坏的是碱基间氢键,纤维素酶破坏植物细胞壁(植物细胞壁由纤维素和果胶组成),ATP水解酶破坏高能磷酸键,高能磷酸键断裂释放化学能供给生命活动的需要;DNA连接酶连接被限制酶切开的核苷酸之间的磷酸二酯键,形成重组DNA分子。
答案B
4.科学家证实:
RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,将这种酶中的蛋白质和RNA分开,在适宜条件下,RNA仍然具有与这种酶相同的催化活性,而蛋白质不具有。
这一结果表明()
A.酶都是由蛋白质和RNA组成的
B.RNA具有催化作用
C.酶的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸
D.绝大多数酶是蛋白质,少数是RNA
解析根据题意,RNaseP酶由蛋白质和RNA组成,但这并不能说明酶都是由蛋白质和RNA组成的;
答案B
5.下表是探究温度对纤维素酶活性的影响实验设计及结果()
试管
①
②
③
纤维素悬液/mL
2
2
2
纤维素酶液/mL
1
1
1
反应温度/℃
30
40
50
斐林试剂/mL
2
2
2
砖红色深浅
++
+++
+
注:
“+”的多少,代表颜色深浅。
根据以上实验设计及结果,以下说法不正确的是()
A.该实验的自变量为温度
B.该实验检测的因变量是还原糖的生成量
C.纤维素被水解成了还原糖
D.该纤维素酶的最适温度为40℃
解析由表格数据可看出,温度设置只有3个不同温度,无法判断该纤维素酶的最适温度。
要想判断该纤维素酶的最适温度,还需增加温度梯度来进行实验。
答案D
6.将1mL体积分数为5%的胃液稀释液倒入装有10mL蛋白质胶体的试管内,置于25℃的温水中水浴,研究其对蛋白质的消化情况。
下列各方法中能提高酶活性的是()
A.把实验温度提高到37℃
B.在试管内再加入1mL体积分数为5%的胃液稀释液
C.将pH由2调为7
D.在试管内加入1mL唾液
答案A
7.如图曲线1为最适温度下反应物浓度对酶促反应速率的影响,如果将反应温度略微升高或向反应混合物中再加入少量同样的酶,变化后的曲线最可能分别是()
A.42B.32C.24D.34
解析最适温度下酶的活性最高,温度略微偏离最适温度,酶的活性就会下降,致使达到的最大反应速率,要比最适温度下的最大反应速率小,曲线4符合;向反应混合物中加入少量同样的酶,最大反应速率提高,曲线2符合。
答案A
8.下表是某小组为“探究过氧化氢酶的活性是否受pH影响”而设计的实验操作步骤,据表回答下列问题。
操作步骤
操作方法
试管甲
试管乙
1
加体积分数为3%的过氧化氢溶液
2mL
2mL
2
加质量分数为5%的盐酸
1mL
/
3
加质量分数为5%的氢氧化钠溶液
/
1mL
4
加质量分数为20%的猪肝研磨液
2滴
2滴
5
观察
____
____
(1)本实验的因变量是__________________,可观测的指标是_____________。
(2)上述操作步骤中存在明显的缺陷,请写出改进方案:
_________________。
在完成改进方案后,预期实验结果及得出结论:
①________________________________________________________________
________________________________________________________________;
②_______________________________________________________________。
(3)为了将此多余的猪肝研磨液保留到下次使用,应对它进行________(填“高温”或“冷藏”)处理。
(4)如果用出现同一结果所需要的时间来表示酶的活性,那么所需的时间越长,酶的活性越________。
解析
(1)由探究的课题可知,本实验的自变量为pH,因变量为过氧化氢分解速率,具体的观察指标可
答案
(1)过氧化氢分解速率相同时间内气泡的产生量
(2)增设丙组,加2mLH2O2液和1mL蒸馏水后加入2滴猪肝研磨液与甲、乙组对照,其他步骤不变预期的实验结果及结论:
①甲、乙、丙三支试管中产生的气泡量不同,则过氧化氢酶的活性受pH影响
②甲、乙、丙三支试管中产生气泡的情况基本一样,则过氧化氢酶的活性不受pH影响(3)冷藏(4)低(或弱)
9.某研究性学习小组利用荧光素-荧光素酶生物发光法,测定人参愈伤组织中ATP的含量,以研究人参细胞能量代谢的特点。
实验原理:
荧光素在荧光素酶、ATP等物质参与下,进行反应发出荧光;用分光光度计可测定发光强度;当荧光素和荧光素酶都足量时,在一定范围时,ATP的含量与发光强度成正比。
实验步骤:
1.ATP的提取:
称取一定量的人参愈伤组织,研磨后沸水浴10min,冷却至室温,离心,取上清液。
2.ATP的测定:
吸取一定量的上清液,放入分光光度计反应室内,并注入适量的所需物质,在有氧等适宜条件下进行反应,记录发光强度并计算ATP含量。
请回答下面的问题。
(1)步骤一中的沸水浴处理,使酶的________被破坏而失活。
(2)步骤二注入的物质中,属于反应物的是________;分光光度计反应室内能量的转换形式是__________________。
(3)荧光素酶价格昂贵,为能准确测定出ATP的含量,又能节省酶的用量,学习小组探究了“测定ATP时所需荧光素酶溶液的最佳浓度”,实验结果如图。
①学习小组配制了1×10-8mol/LATP标准液、70mg/L荧光素溶液(过量)和___
溶液进行实验。
②结果表明:
图中________点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度。
E、F、G点所对应的荧光素酶浓度不同,但发光强度相同,这是因为______________。
(4)ATP测定对食品卫生监控有重要意义。
食品卫生检验人员利用上述生物发光法测定某熟食品样品中细菌的ATP总含量,测算出了细菌的数量,从而判断食品污染程度。
做出上述判断的理由是:
每个细菌细胞中ATP的含量_____。
解析
(1)沸水浴处理时,高温能够使酶分子空间结构被破坏,使酶的活性永久丧失。
(2)根据实验原理:
量。
答案
(1)空间结构
(2)荧光
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