2020版广西高考生物人教一轮复习课件:第3单元 第3讲 光合作用的探究历程与基本过程 .pdf

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1、第第3 3讲 光合作用的探究历程讲 光合作用的探究历程与与 基本基本过程过程 -2- 1.光合作用的基本过程()。 2.实验:绿叶中色素的提取和分离。 核心考点分层突破 -3- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 捕获光能的色素和结构及光合作用的探究历程 1.叶绿体中色素的种类和颜色 核心考点分层突破 -4- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.叶绿体中色素的吸收光谱 (1)色素的功能:叶绿素主要吸收 红光和蓝紫光 ,类胡萝 卜素主要吸收 蓝紫光 。 (2)色素吸收光的范围:可见光的波长范围是390760 nm,叶绿体 中的色素只吸收 可见光 ,对红外光和紫外光等不吸收。 核心考点分层突破 -

2、5- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 教材深挖无色透明大棚中植物的光合效率为何最高? 提示:无色透明大棚能透过可见光中的各种色光,有色大棚主要 透过可见光中的同色光,其他可见光被其吸收,所以无色透明的大 棚中植物的光合效率最高。 核心考点分层突破 -6- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 3.叶绿体的结构 图中中含有与 暗 反应有关的酶;由类囊体堆叠而成,分 布有 色素 和与光反应有关的酶。 核心考点分层突破 -7- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 4.光合作用的探究历程 核心考点分层突破 -8- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 (1)被叶绿素吸收的光可用于光合作用。( ) (2)叶绿素

3、a和叶绿素b在红光区的吸收峰值不同。 ( ) (3)植物呈现绿色是由于叶绿素能有效吸收绿光。 ( ) (4)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。 ( ) (5)液泡中色素吸收的光能用于光合作用。( ) (6)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。( ) 核心考点分层突破 -9- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 1.英格豪斯认为普利斯特利的实验只有在光下才能成功,即只要 有光照,植物就一定能更新空气,对吗? 提示:不对,植物更新空气的前提是光合速率大于呼吸速率,即净 光合速率0,若光照不够强(在光补偿点以下),植物不但不能更新空 气,反而会使空气变得更污浊。 核心考点分层突破 -10- 核心

4、梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.某植物叶片不同部位的颜色不同,将该植物在黑暗中放置48 h 后,用锡箔纸遮蔽叶片两面,如右上图所示。在日光下照光一段时 间,去除锡箔纸,用碘染色法处理叶片,观察到叶片有的部位出现蓝 色,有的没有出现蓝色。请思考并回答下列问题。 核心考点分层突破 -11- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 (1)本实验设置了哪些对照?其自变量和因变量分别是什么?实验 结论分别是什么? 提示:图中b(d)与e对照,其单一变量为有无光照,结果b(d)部位经 碘液检测显示蓝色,e部位不显示蓝色,表明光合作用制造淀粉必须 有“光”。 图中a与b(d)对照,其单一变量为叶绿体的有无,结果

5、b(d)部位经 碘液检测显示蓝色,a部位不显示蓝色,表明光合作用制造淀粉必须 有“叶绿体”。 (2)实验中对植株进行暗处理,其目的是什么? 提示:该实验需要对植株进行暗(饥饿)处理,其目的是使叶片中的 营养物质消耗掉,避免了原有淀粉对实验的干扰。 核心考点分层突破 -12- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向1 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构 1.(2018河北石家庄二中模拟)图甲为叶绿体结构模式图,图乙是 从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是( ) A.图乙所示结构取自图甲中的或 B.与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上 C.图乙所示的结构是产生H并消耗

6、ATP的场所 D.叶绿体以图甲中的形式扩大膜的表面积 答案解析解析 关闭 图乙所示结构含有光合色素,光合色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上, 对应于图甲中的,A项错误;在叶绿体的基质(图甲)中,也分布有与光合 作用有关的酶,B项错误;消耗ATP的场所是叶绿体基质(图甲),C项错误; 是叶绿体的类囊体,叶绿体以图甲的形式扩大膜的表面积,D项正确。 答案解析 关闭 D 核心考点分层突破 -13- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.(2017全国卷)植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用 对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是( ) A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光

7、反应中ATP的合成 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘 制 C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化 来表示 D.叶片在640660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用 引起的 答案解析解析 关闭 类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素,主要吸收蓝紫光,基本不吸收红光,A 项错误;各种色素的吸收光谱可以通过测量其对不同波长光的吸收值来绘 制,B项正确;光合作用的作用光谱可用光合作用的强度随光波长的变化来 表示,通常用O2的释放速率或CO2的吸收速率来表示光合作用强度,故C项 正确;波长为640660 nm的光为红光,叶绿素对其吸收量较大,在此波长光 下释

8、放O2是由于叶绿素参与了光合作用,故D项正确。 答案解析 关闭 A 核心考点分层突破 -14- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向2 光合作用的探究历程光合作用的探究历程 3.下列关于光合作用探究历程的叙述,错误的是 ( ) A.普利斯特利的实验证明了植物可以更新空气 B.萨克斯的实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉 C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量 D.鲁宾和卡门的实验中,用18O分别标记H2O和CO2,证明了光合作 用产生的氧气来自H2O而不是CO2 答案解析解析 关闭 恩格尔曼的实验能够证明氧气是由叶绿体释放出来的,叶绿体是进行光合 作用的场所,但不能定量

9、分析光合作用生成的氧气量。 答案解析 关闭 C 核心考点分层突破 -15- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 4.下图是光合作用探索历程中恩格尔曼和萨克斯的实验示意图, 下列有关叙述正确的是( ) A.两实验均需进行“黑暗”处理,以消耗细胞中原有的淀粉 B.两实验均需要光的照射 C.两实验中只有恩格尔曼的实验设置了对照 D.两实验均可证明光合作用的产物有氧气 答案解析解析 关闭 图示的两实验中,只有萨克斯的实验需进行“黑暗”处理,目的是消耗掉细 胞中原有的淀粉。恩格尔曼实验的目的是探究光合作用进行的场所,萨克 斯实验的目的是探究光合作用的产物,所以两实验均需要光的照射。恩格 尔曼的实验中,照光

10、处与不照光处、黑暗与完全曝光形成对照,萨克斯的 实验中,暗处理的叶片一半曝光,一半遮光,形成对照。恩格尔曼的实验可 证明氧气是光合作用的产物,萨克斯的实验可证明淀粉是光合作用的产物。 答案解析 关闭 B 核心考点分层突破 -16- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 恩格尔曼实验方法的巧妙之处 (1)巧选实验材料:选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式 带状,便于观察;用好氧细菌可以确定释放氧气的部位。 (2)巧妙排除干扰因素:没有空气的黑暗环境排除了氧气和除极细 光束外其他光的干扰。 (3)巧妙设计对照实验:用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照 部位和黑暗部位,相当于一组对照实验;临时装片暴

11、露在光下的实 验再一次验证实验结果。 体系构建随堂演练 -17- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 光合作用的基本过程 1.光合作用的过程 体系构建随堂演练 -18- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 教材深挖依据下列物质和能量,利用箭头构建光反应和暗反应的 关系模型。 光能、H、ATP、ADP+Pi、H2O、O2、CO2、(CH2O) 提示: 体系构建随堂演练 -19- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.光反应与暗反应的比较 体系构建随堂演练 -20- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 (1)类囊体上产生的ATP可用于暗反应。( ) (2)光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化

12、学能转 变为热能和ATP。( ) (3)H2O在光下分解为H和O2的过程发生在叶绿体基质中。 ( ) (4)在适宜光照条件下,叶肉细胞中CO2的固定和产生场所分别是 叶绿体基质、线粒体基质。( ) (5)光反应为暗反应提供H和H2O。( ) (6)离体叶绿体基质中添加ATP、H和CO2后,可完成暗反应。 ( ) (7)进入叶绿体的CO2不能被H直接还原。( ) 体系构建随堂演练 -21- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 (8)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段,不能用于其他 生命活动,其他生命活动所需要的ATP来自细胞呼吸。( ) 体系构建随堂演练 -22- 核心梳理提能探究考向感悟

13、归纳总结 下页左上图为环境因素骤变时光合作用中C3、C5、H、ATP等 物质含量变化模型图。 体系构建随堂演练 -23- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 (1)当光照由强弱时,光反应减弱, 减少,C3 还原减弱,C3消耗减少,C5产生减少,结果使C3含量 ,C5含量 。当光照由弱强时,情况与之 。 (2)当CO2供应充足不充足时, 减弱,C3产生减 少,C5消耗减少,结果使C3含量 ,C5含量 。当CO2供 应不足充足时,情况与之 。 答案: (1)H和ATP 增加 减少 相反 (2)CO2固定 减少 增加 相反 体系构建随堂演练 -24- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向1 考查

14、光合作用的过程考查光合作用的过程 1.(2015安徽卷)右图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。 下列叙述正确的是( ) A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能 B.CO2可直接被H还原,再经过一系列的变化形成糖类 C.被还原的C3在有关酶的催化作用下,可再形成C5 D.光照强度由强变弱时,短时间内C5含量会升高 答案解析解析 关闭 CO2的固定实质上是CO2与叶绿体基质中的C5结合生成C3,C3被H还原,再 经一系列变化,生成有机物(糖类)和C5,其能量变化是ATP中活跃的化学能 转变成有机物中稳定的化学能,综上分析,A、B两项错误,C项正确。光照 强度由强变弱时,

15、光反应阶段生成的H和ATP减少,故C3的还原减慢,生成 的C5减少,所以短时间内C5含量会减少,D项错误。 答案解析 关闭 C 体系构建随堂演练 -25- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 2.(2017全国卷)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作 用的示意图。据图回答下列问题。 (1)图中代表的物质依次是 、 、 、 ,H代表的物质主要是 。 (2)B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP 合成发生在A过程,还发生在 (填“B和C”“C和D”或“B和D”)。 (3)C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是 。 体系构建随堂演练 -26- 核心梳理提能探究考向感

16、悟归纳总结 答案:(1)O2 NADP+ ADP+Pi C5 NADH(或答还原型辅酶) (2)C和D (3)在缺氧条件下进行无氧呼吸 解析:由图可知,A表示光合作用的光反应,B表示暗反应; 代表的物质依次是O2、NADP+、ADP+Pi、C5;H代表的物质为 NADH(还原型辅酶)。在植物叶肉细胞中,ATP合成除了发生在 光反应过程中,还发生在有氧呼吸的整个过程中,有氧呼吸的第一 阶段发生在细胞质基质(C)中,第二、三阶段发生在线粒体(D)中。 在缺少氧气的条件下,细胞可进行无氧呼吸产生酒精。 体系构建随堂演练 -27- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 3.(2018北京卷)光反应在叶绿体

17、类囊体上进行。在适宜条件下, 向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP,照光后DCIP由蓝色逐 渐变为无色,该反应过程中( ) A.需要ATP提供能量 B.DCIP被氧化 C.不需要光合色素参与 D.会产生氧气 答案解析解析 关闭 光反应过程中有H2O的光解,产生O2和还原剂H。氧化还原指示剂DCIP由 蓝色变为无色,说明DCIP被H还原。光合色素吸收、传递、转化光能。 答案解析 关闭 D 体系构建随堂演练 -28- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 考向考向2 考查环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响考查环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响 4.(2016天津卷)在适宜反应条件下,用

18、白光照射离体的新鲜叶绿 体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。 下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是( ) A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升 C.绿光,H下降D.绿光,C5上升 答案解析解析 关闭 光合作用主要吸收红光和蓝紫光,所以突然改用光照强度与白光相同的红 光后,光反应增强,ATP的生成速率上升,暗反应中C3的还原加快,未被还原 的C3减少,所以A、B两项错误。光合作用利用最少的光是绿光,所以突然 改用光照强度与白光相同的绿光照射,光反应减弱,产生的还原剂H下 降,C3的还原减慢,C5下降,所以C项正确,D项错误。 答案解析 关闭 C 体系构

19、建随堂演练 -29- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 5.下图表示在夏季晴朗的白天,植物细胞内C3和C5的相对含量随 一种环境因素的改变而变化的情况。下列对这一环境因素改变的 分析,正确的是( ) A.突然停止光照B.突然增加CO2浓度 C.降低环境温度D.增加光照强度 答案解析解析 关闭 突然停止光照,光反应产生的H和ATP减少,被还原的C3减少,生成的C5减少, 而CO2被C5固定形成C3的过程不受影响,故C3的相对含量将增加,C5的相对 含量将减少。突然增加CO2浓度,CO2被C5固定形成C3的量增加,消耗的C5量 增加,C3还原速率不变,植物细胞内C3的相对含量增加,C5相对含量减少

20、。 降低环境温度,CO2固定速率和C3还原速率均下降,C5的相对含量不会大幅 度地增加。增加光照强度,光反应产生的H和ATP增多,被还原的C3增多, 生成的C5增多,而CO2被C5固定形成C3的过程不受影响,故C3的相对含量将 减少,C5的相对含量将增加。 答案解析 关闭 D 体系构建随堂演练 -30- 核心梳理提能探究考向感悟归纳总结 C3、C5等物质含量变化的分析方法 叶绿体内相关物质含量变化可根据其来源和去路是否平衡来进 行分析。 (2)来源不变,去路增加,或来源减少,去路不变,则物质含量减少。 (3)来源不变,去路减少,或来源增加,去路不变,则物质含量增加。 -31- 核心梳理归纳总结

21、 (实验) 绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理 (1)提取:绿叶中的色素溶于 有机溶剂 而不溶于水,可用 无水乙醇 提取色素。 (2)分离:各种色素在 层析液 中溶解度不同, 溶解度 高 的随层析液在滤纸上扩散得快,反之,则慢,从而使各种色素 相互分离。 -32- 核心梳理归纳总结 2.实验步骤 -33- 核心梳理归纳总结 典例某班学生以新鲜菠菜叶为材料进行叶绿体中色素的提取和 分离的实验时,由于各组操作不同,出现了如下图所示的四种不同 的层析结果,下列分析最不合理的是 ( ) -34- 核心梳理归纳总结 A.甲可能是误用蒸馏水做提取液和层析液 B.乙可能是因为研磨时未加入SiO2 C.丙是

22、正确操作得到的理想结果 D.丁可能是因为研磨时未加入CaCO3 答案解析解析 关闭 光合色素不溶于水,甲没有色素,可能是误用蒸馏水做提取液和层析液,A 项正确;乙中色素的量较少,可能是因为研磨时未加入SiO2,导致研磨不充 分、滤液色素含量少,B项正确;丙和丁中叶绿素含量都比类胡萝卜素含量 少,可能是因为研磨时未加入CaCO3,导致部分色素被破坏,C项错误,D项正 确。 答案解析 关闭 C -35- 核心梳理归纳总结 强化训练强化训练在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时,甲、乙、 丙、丁四名同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使 用,“-”表示未使用),其余操作均正常,他们所得的实

23、验结果依次应为 ( ) -36- 核心梳理归纳总结 A. B. C.D. 答案解析解析 关闭 解答本题首先要知道表格中各种试剂的作用,然后再分析每名同学所加的 试剂。其中乙同学操作完全正确,其他同学与该同学进行对比,分析缺少 的试剂并根据该试剂的作用分析可能出现的实验结果。无水乙醇为提取 剂,色素提取过程不需要水,若加入水会使色素提取液颜色变浅;二氧化硅 的作用是使研磨更充分;碳酸钙能防止研磨过程中色素被破坏。甲同学由 于没有加入提取剂无水乙醇,所以提取液中不会出现色素,色素分离的结 果是;乙同学操作正确,色素分离后得到的色素带有四条,与情况相符; 丙同学未加碳酸钙,所以提取液中色素含量减少,

24、所得到的色素带中两条 叶绿素带比正常的色素带要窄,对应;丁同学由于未加二氧化硅,导致叶 片研磨不充分, 最终导致各种色素的含量均减少,对应。 答案解析 关闭 B -37- 核心梳理归纳总结 叶绿体中色素的提取和分离实验异常现象分析 (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析 未加入二氧化硅,研磨不充分。 使用放置数天的菠菜叶,滤液中色素(叶绿素)含量太少。 一次加入大量的无水乙醇,提取液浓度太低(正确做法:分次加 入少量无水乙醇提取色素)。 未加入碳酸钙或加入过少,色素被破坏。 (2)滤纸条上色素带重叠 在滤纸条上画的滤液细线较粗。 (3)滤纸条上看不到色素带 忘记画滤液细线。 滤液细线接触到层析液

25、,且时间较长,色素全部溶解到层析液 中。 -38- 核心梳理归纳总结 (4)滤纸条上只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带。 所用叶片为“黄叶”等。 -39- 通关记通关辨通关练 1.叶绿体中的色素有四种,即叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝 卜素。 2.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素 主要吸收蓝紫光。 3.吸收光能的四种色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。 4.叶绿体是进行光合作用的场所。其内部的膜上不仅分布着许 多吸收光能的色素分子,还有许多进行光合作用所必需的酶。 5.光合作用释放的O2来自H2O。 6.光反应阶段就是叶绿体中的色素吸收光能,将H2O分解形成H 和O2,同时形成

26、ATP的过程。 7.暗反应过程是在叶绿体基质中在多种酶的催化下完成的,包括 CO2的固定和C3的还原等过程。 -40- 通关记通关辨通关练 1.与光合作用有关的物质的来源或去向 (1)光合作用中产生的H为NADPH,呼吸作用中产生的H为 NADH,两种H不是同一种物质。 (2)光合作用光反应中产生的ATP只能被暗反应所利用,呼吸作用 产生的ATP可被除暗反应外的各项生命活动所利用。 (3)CO2中的C进入C3,但不进入C5,最后进入(CH2O),C5中的C不进 入(CH2O),可用放射性同位素标记法证明。 -41- 通关记通关辨通关练 2.光合作用中物质的变化 判断光反应和暗反应中C3、C5、

27、ATP、NADPH和CO2的变化时, 可结合光合作用的过程绘制示意图。以停止光照时物质变化为例: 停止光照光反应停止ATP和NADPH不再产生ATP和 NADPH的含量减少且ADP和NADP+的含量增加;ATP和NADPH的 含量减少C3还原减弱,而CO2固定过程仍在进行C3含量相对增 加,C5含量相对减少。 -42- 通关记通关辨通关练 1.下列关于光合作用的叙述,错误的是( ) A.光反应阶段不需要酶的参与 B.暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗 C.光合作用过程中既有H的产生又有H的消耗 D.光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能 答案解析解析 关闭 光反应阶段,由ADP和Pi形成

28、ATP时需要ATP合成酶的参与;在暗反应阶 段,CO2与C5反应生成C3,然后C3又被还原生成(CH2O)和C5;光合作用光反应 阶段有H的产生,暗反应阶段有H的消耗;光合作用过程中先在光反应阶 段将光能转化为ATP中活跃的化学能,然后在暗反应阶段将ATP中活跃的化 学能转化为(CH2O)中稳定的化学能。 答案解析 关闭 A -43- 通关记通关辨通关练 2.右上图表示某植物叶肉细胞内光合作用的生理过程,下列相关 叙述正确的是( ) A.若给予红光照射,则叶黄素缺失突变体与正常植株光吸收差异 显著 B.过程为暗反应,在类囊体薄膜上产生的2和3只能用于暗反应 还原C3 C.若降低周围环境中的CO

29、2浓度,则释放O2的速率不变 D.若该细胞净光合速率大于0,推测该植物体能积累有机物从而 使植株干重增加 答案解析解析 关闭 叶黄素主要吸收蓝紫光,因此给予红光照射,叶黄素缺失突变体与正常植 株相比,光吸收差异不显著,A项错误;图中表示光反应,表示暗反应,2 表示ATP,3表示H,过程产生的ATP和H只能用于过程,不能用于其他 的生命活动,B项正确;CO2供应减少,直接影响CO2的固定(C3的生成量减少), 而短时间内不影响C3的还原(C3的消耗量不变),因此导致C3含量减少,C3还 原利用的ATP和H减少,进而导致光反应减弱,因此释放O2的速率减小,C项 错误;该细胞为叶肉细胞,若该叶肉细胞

30、净光合速率大于0,只能推测出该细 胞此刻有有机物积累,不能推断出整个植株的有机物含量变化,D项错误。 答案解析 关闭 B -44- 通关记通关辨通关练 3.某生物小组以状态相同的某种植物为材料设计了甲、乙、丙、 丁四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、 适宜且稳定,每组处理的总时间均为135 s,具体处理方法和实验结 果如下表所示。下列相关叙述错误的是( ) -45- 通关记通关辨通关练 A.光照相同的时间,甲组光合作用产物的相对含量少于丙组 B.实验表明,光合作用的某些过程不需要光照,该过程发生于叶绿 体基质 C.该实验表明光合作用的暗反应与光反应无关 D.实验中叶绿体产生的ATP和H没有被光照时的暗反应全部消 耗 答案解析解析 关闭 四组实验的光照时间中,丁的为135 s,其他三组的光照时间都是67.5 s,所以 在相同光照时间内三组光合作用产物的相对含量排序是丙乙甲,A项正 确;该实验说明光反应可以为暗反应提供相关原料,C项错误;实验表明,停 止光照后暗反应还在短时间内进行,因为光照时产生的ATP和H没有全部 被光照时的暗反应消耗尽,暗反应的场所是叶绿体基质,B、D两项正确。 答案解析 关闭 C

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