【人教生物必修1知识梳理及训练】3.2 细胞器之间的分工合作 第2课时 细胞器之间的协调配合和细胞的生物膜系统（含解析）

生物学 必修1［RJ］（不定项）
人教生物必修1知识梳理及训练
3.2 细胞器之间的分工合作
第2课时　细胞器之间的协调配合和细胞的生物膜系统
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知识点1　分泌蛋白的合成和运输
1．分泌蛋白
(1)概念：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。
(2)举例：消化酶、抗体和一部分激素等。
2．分泌蛋白的合成、加工与运输
(1)研究方法：同位素标记法。
①定义：用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向。
②作用：用于示踪物质的运行和变化规律。
③具有放射性的同位素：14C、32P、3H、35S等。不具有放射性的同位素：15N、18O等。
(2)分泌蛋白形成过程
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知识归纳
1．区分与分泌蛋白形成有关的“细胞器”“结构”和“膜结构”
分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌过程依次经过的结构 核糖体、内质网、囊泡、高尔基体、囊泡、细胞膜
与分泌蛋白合成、加工、运输和分泌过程有关的结构 核糖体、内质网、高尔基体、囊泡、细胞膜和线粒体
与分泌蛋白合成、加工、运输和分泌过程有关的细胞器 核糖体、内质网、高尔基体和线粒体
与分泌蛋白合成、加工、运输和分泌过程有关的具膜细胞器 内质网、高尔基体和线粒体
2.在分泌蛋白的加工、运输中，相关结构的膜面积变化示意图
(1)直方图
(2)曲线图
知识点2　细胞的生物膜系统
1．概念：由细胞膜、细胞器膜和核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
2．特点
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3．功能
(1)细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转化和信息传递的过程中起着决定性的作用。
(2)许多重要的化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点。
(3)细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内能同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
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1．生物体内所有膜都是生物膜系统吗？
提示：生物膜系统主要针对真核细胞而言，细胞中的细胞器膜和细胞膜、核膜等结构共同构成细胞的生物膜系统，属于细胞水平的范畴，而生物体内的有些膜，如视网膜、小肠黏膜等，不属于生物膜。
2．生物膜和生物膜系统如何区分？
提示：生物膜是细胞中各种膜结构的总称，而不是生物体内各种膜结构的总称；生物膜系统是真核生物独有的，是由细胞膜、细胞器膜和核膜等构成的整体。
3．原核生物中有生物膜系统吗？
提示：原核生物中只有细胞膜这一种生物膜，不存在生物膜系统。
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1．细胞器之间是如何协调配合的？
答案　细胞中存在多种细胞器，它们既有分工又有合作，共同配合完成着生命活动。例如，在分泌蛋白合成与分泌过程中，核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程需要的能量主要由线粒体提供。
2．什么是生物膜系统？它具有什么功能？
答案　细胞器膜、细胞膜和核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
功能：首先，细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞与外部环境进行物质运输、能量转化和信息传递的过程中起着决定性的作用。第二，许多重要的化学反应需要酶的参与，广阔的膜面积为多种酶提供了附着位点。第三，细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，如同一个个小的区室，这样使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会互相干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
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1．(目标1)下列有关分泌蛋白的叙述，错误的是(　　)
A．分泌蛋白在细胞内的合成需要核糖体的参与
B．线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量
C．分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外
D．分泌蛋白从细胞内排出时，囊泡的膜可与细胞膜融合
答案　C
解析　分泌蛋白的合成过程大致是：在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成，当合成了一段肽链后，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上，继续其合成过程，并且边合成边转移到内质网腔，再经过加工、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质，内质网再以囊泡的形式将蛋白质运送到高尔基体，与高尔基体膜融合后，高尔基体对蛋白质进行进一步的修饰加工，然后由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡，转运到细胞膜，将蛋白质分泌到细胞外，C错误。
2．(目标2)细胞膜、核膜及细胞器膜统称为生物膜，下列对生物膜的叙述不正确的是(　　)
①各种生物膜的化学组成和结构完全相同　②细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为多种化学反应的进行提供了条件　③细胞膜在细胞和环境之间进行物质运输、能量转化、信息传递的过程中起重要的作用　④生物膜把细胞质分割成多个微小的结构，使多种化学反应能够同时进行，而互不干扰　⑤各种细胞器膜在结构上都是各自独立的
A．②④ B．②③
C．③⑤ D．①⑤
答案　D
解析　各种细胞器膜在结构和功能上相互联系，如分泌蛋白的分泌过程，⑤错误；生物膜的化学组成和结构相似，生物膜中的蛋白质的种类和含量随膜功能的不同而有所差异，①错误。
3．(不定项)(目标2)细胞内生物膜为细胞生命活动提供了广阔空间，不同细胞器增大膜面积的方式可能不同。下列有关细胞器增大膜面积方式的叙述，正确的是(　　)
A．叶绿体通过类囊体堆叠来增大膜面积
B．内质网通过折叠广泛分布于细胞质中
C．线粒体通过内膜向内折叠来增大膜面积
D．高尔基体通过产生囊泡而增大膜面积
答案　ABC
解析　高尔基体通过产生囊泡而对其加工的物质进行运输，其结果是使高尔基体膜的面积减小。
4．(目标1)如图是动物某分泌细胞，向细胞内注射用放射性同位素3H标记的氨基酸，一段时间后，在细胞外检测到含有放射性的分泌蛋白。请回答下列问题([　　]内填序号)：
(1)图中将出现放射性同位素的细胞结构是______________(填序号)；参与该过程的细胞器是______________(填序号)。
(2)分泌蛋白⑥首先是由________合成一段肽链，该过程的实质是__________________________________________。接着形成的肽链会和核糖体一同转移到________继续其合成过程，并且边合成边转移到________，再经过________，形成具有一定空间结构的蛋白质。
(3)在分泌蛋白的合成、运输和分泌过程中，需要的能量主要是由[　　]________提供的。
(4)图中②是________，在细胞内被形象地称为“深海中的潜艇”。
答案　(1)④⑤③②①　④⑤③⑦
(2)游离核糖体　氨基酸通过脱水缩合形成多肽链　粗面内质网上　内质网腔内　加工、折叠
(3)⑦　线粒体
(4)囊泡
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[例1]　甲状腺细胞可以将氨基酸和碘合成为甲状腺球蛋白，并且将甲状腺球蛋白分泌到细胞外，其过程如图所示。下列叙述不正确的是(　　)
A．与c过程有关的细胞器是内质网、高尔基体、线粒体
B．b过程首先发生在游离的核糖体中
C．用含3H标记的氨基酸注射到该细胞中，则出现3H的部位依次为③①②⑥④
D．若含18O的氨基酸在甲状腺细胞内的代谢过程中产生了H2 18O，那么水中的18O最可能来自于氨基酸的—COOH
解题分析　甲状腺球蛋白属于分泌蛋白，合成需要I－，从图中可以看出c属于蛋白质的加工过程，此过程需要内质网、高尔基体和线粒体参与，A正确；标记的氨基酸先在游离的核糖体中合成一段肽链，然后该肽链与核糖体一起转移到粗面内质网上，继续其合成过程，并且边合成边转移到内质网腔内，再进行折叠、加工，形成具有一定空间结构的蛋白质，内质网通过囊泡将蛋白质转运到高尔基体，高尔基体对蛋白质做进一步的修饰加工后，通过囊泡运输到细胞膜，并分泌到细胞外，所以依次经过的部位是①③②⑥④，B正确，C错误；氨基酸脱水缩合形成的水中的O来自氨基酸的—COOH，D正确。
答案　C
[例2]　(不定项)用35S标记一定量的氨基酸，并用来培养哺乳动物的乳腺细胞，测得核糖体、内质网、高尔基体上放射性强度的变化曲线(甲图)以及在此过程中高尔基体、内质网、细胞膜膜面积的变化曲线(乙图)，下列分析正确的是(　　)
A．甲图中的a、b、c三条曲线所指代的细胞器分别是核糖体、内质网、高尔基体
B．与乳腺分泌蛋白的合成与分泌密切相关的具膜细胞器是内质网、高尔基体和线粒体
C．乙图中d、e、f三条曲线所指代的分别是内质网膜、细胞膜、高尔基体膜的膜面积的变化
D．35S在细胞各个结构间移动的先后顺序是核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
解题分析　在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始肽链的合成，当合成一段肽链后，该段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，边合成边转移到内质网腔内进行加工，形成具有一定空间结构的蛋白质，内质网再以囊泡的形式将蛋白质运送到高尔基体，导致内质网膜面积减少，由此知d为内质网膜；囊泡与高尔基体融合导致高尔基体膜面积增加，被进一步加工的蛋白质再以囊泡的形式从高尔基体运送到细胞膜，导致高尔基体膜面积减少，则f为高尔基体膜；囊泡与细胞膜融合导致细胞膜膜面积增加，因此膜面积增加的e为细胞膜，在此过程中需要消耗的能量主要由线粒体提供。
答案　ABCD
技法提升
“三看法”解读分泌蛋白的合成、加工、运输
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[例3]　(不定项)下列有关生物膜系统的说法，正确的是(　　)
A．细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜与小肠黏膜均属于生物膜系统
B．所有的酶都在生物膜上，没有生物膜生物就无法进行各种代谢活动
C．内质网外连细胞膜，内连核膜
D．原核细胞不存在细胞核和多种具膜的细胞器，但具有生物膜
解题分析　小肠黏膜不是生物膜，A错误；有些酶附着在膜上，有些游离在基质中，有些分泌到细胞外，B错误。
答案　CD
易错警示
有关生物膜系统的三个注意点
(1)判断某种膜是否属于生物膜主要看两点：一是属于细胞的膜，二是主要成分是脂质和蛋白质。
(2)真核细胞有生物膜系统，原核细胞没有，原核细胞的生物膜只有细胞膜。
(3)内质网外连细胞膜，内连核膜，体现了内质网是细胞内分布最广的细胞器。
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[单项选择题]
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点一　分泌蛋白的合成和运输
1．下列有关分泌蛋白的叙述，正确的是(　　)
A．活细胞都会产生分泌蛋白
B．分泌蛋白的合成与分泌都需要能量
C．分泌蛋白都是消化酶
D．性激素是分泌蛋白
答案　B
解析　分泌蛋白是由细胞内合成，运输到细胞外起作用的蛋白质，并非活细胞都会产生分泌蛋白，A错误；分泌蛋白的合成和分泌整个过程还需要线粒体提供能量，B正确；分泌蛋白包括消化酶，C错误；性激素的化学本质是脂质，D错误。
2．为了研究豚鼠胰腺腺泡细胞中分泌蛋白的形成和分泌过程，研究人员向胰腺腺泡细胞内注射一定量的3H标记的亮氨酸后，追踪观察放射性在细胞内的分布情况，结果正确的是(　　)
A．培养一段时间后，细胞膜外能观察到3H标记
B．内质网是首先观察到3H标记的细胞器
C．高尔基体是首先观察到3H标记的细胞器
D．3H标记先出现在高尔基体，之后出现在内质网
答案　A
解析　3H标记的亮氨酸是合成分泌蛋白的原料，因此培养一段时间后，细胞膜外能观察到3H标记，A正确；首先观察到3H标记的细胞器是核糖体，B、C错误；3H标记先出现在内质网后出现在高尔基体，D错误。
3．下列关于高尔基体加工、分类、包装和运输的蛋白质去路，说法错误的是(　　)
A．通过囊泡被分泌至胞外
B．通过囊泡被运至细胞膜成为膜蛋白
C．被包裹在囊泡中与高尔基体脱离，形成溶酶体
D．参与细胞壁的构建
答案　D
4．细胞生命活动依赖于胞内运输系统。运输系统将大量需要运输的物质分拣、包装到囊泡中，利用动力蛋白水解ATP驱动囊泡在细胞骨架上移动，高效精确地将物质运输到相应结构中发挥功能。下列叙述正确的是(　　)
A．血红蛋白可通过囊泡分泌到细胞外
B．核糖体可出芽形成囊泡将肽链运往内质网进行加工
C．在胞内运输过程中，内质网起到重要的交通枢纽作用
D．动力蛋白驱动囊泡在细胞骨架上的移动伴随着能量代谢
答案　D
解析　血红蛋白是胞内蛋白，组成细胞内的结构，不属于分泌蛋白，A错误；核糖体是无膜细胞器，无法出芽形成囊泡，肽链从附着在内质网上的核糖体直接进入内质网进行加工，B错误；在胞内运输过程中，是高尔基体起着重要的交通枢纽作用，C错误；由题意可知，动力蛋白水解ATP驱动囊泡在细胞骨架上移动，故该过程伴随着能量代谢，D正确。
5.已知分泌蛋白的合成过程中，在游离的核糖体中以氨基酸为原料开始合成分泌蛋白的新生肽链，新生肽链上有一段可以引导其进入内质网的特殊序列(图中P肽段)。若P肽段功能缺失，则关于该蛋白的叙述正确的是(　　)
A．该蛋白质由内质网继续合成
B．该蛋白可以进入高尔基体
C．该蛋白无法被分泌到细胞外
D．该蛋白可以被加工成熟
答案　C
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点二　细胞的生物膜系统
6．下列关于生物膜系统的叙述，错误的是(　　)
A．细胞膜、细胞器膜以及核膜等结构共同构成细胞的生物膜系统
B．各种生物膜的组成成分和结构完全相同，结构和功能紧密联系
C．内质网膜、高尔基体膜、细胞膜可以以“囊泡”的形式进行转化
D．生物膜把细胞分割成一个个小的区室，保证细胞生命活动高效、有序地进行
答案　B
解析　各种生物膜的组成成分和结构相似，结构和功能紧密联系，B错误；分泌蛋白的合成与分泌过程中内质网膜、高尔基体膜、细胞膜可以以“囊泡”的形式进行转化，C正确。
7．下面为细胞的生物膜系统的概念图，据图判断下列叙述正确的是(　　)
A．图中a、c分别是指细胞膜、具膜细胞器的膜
B．若d是叶绿体的膜，则m、n一定是外膜和内膜
C．若e是线粒体的膜，则p一定是线粒体的内膜
D．图中的f和h分别是指内质网和高尔基体的膜
答案　D
解析　性激素属于脂质，是在内质网上合成的，由此可确定f是内质网膜，结合分泌蛋白合成、加工、运输过程可确定g是囊泡，h是高尔基体膜，c是细胞膜，d和e中一个为叶绿体膜、另一个为线粒体膜，b为细胞器膜，a是核膜，A错误，D正确；叶绿体的膜结构有外膜、内膜和类囊体膜，B错误；线粒体膜有内膜和外膜，图中p也有可能是线粒体的外膜，C错误。
8．生物膜系统与细胞代谢和细胞通讯密切相关。下列有关叙述错误的是(　　)
A．细胞膜的成分有磷脂、蛋白质、糖等
B．细胞之间的信息交流均依赖于细胞膜上的特异性受体
C．溶酶体和高尔基体在行使功能时可能伴随膜组分的更新
D．内质网的膜上附着有多种酶，性腺细胞内质网丰富
答案　B
解析　细胞之间的信息交流可依赖于细胞膜上的特异性受体而实现，但有的受体则在细胞内，如性激素的受体，也有的两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞，从而实现信息传递，如高等植物细胞之间通过胞间连丝传递信息，B错误；高尔基体在分泌蛋白的形成过程中膜组分不断更新，溶酶体通过内吞或外排的方式行使功能从而使膜组分不断更新，C正确；内质网是脂质合成的“车间”，性腺细胞主要合成和分泌性激素(固醇类激素)，故性腺细胞内质网丰富，D正确。
[不定项选择题]
9．下图为物质X的合成与分泌过程示意图，甲、乙、丙、丁、戊表示细胞结构。下列说法正确的是(　　)
A．图示过程可体现生物膜系统在结构和功能上的相互联系
B．甲→乙过程的实现与生物膜的流动性有关
C．物质X的形成和分泌过程中乙的生物膜面积减少，丙的生物膜面积增加
D．物质X可能是血红蛋白
答案　A
解析　分泌蛋白的合成和分泌过程可体现生物膜系统在结构和功能上的相互联系，A正确；甲表示核糖体，核糖体是没有膜结构的细胞器，与生物膜的流动性无关，B错误；物质X的形成和分泌过程中乙(内质网)的生物膜面积减少，丙(高尔基体)的生物膜面积基本不变，丁(细胞膜)的生物膜面积增加，C错误；血红蛋白存在于红细胞内，属于胞内蛋白，不属于分泌蛋白，D错误。
10．世界卫生组织认为，母乳喂养可使婴儿增强免疫力、提升智力，降低患病率。如哺乳期乳腺细胞分泌的多种抗体，会附着在婴儿的胃肠道黏膜，从而防止细菌、病毒的侵害。下列说法正确的是(　　)
A．哺乳期乳腺细胞中内质网等结构发达
B．抗体的合成与运输需要线粒体提供能量
C．抗体种类繁多与核糖体的种类和数量多无关
D．奶粉喂养的婴儿可能会因抗体不足容易患病
答案　ABCD
解析　哺乳期乳腺细胞分泌比较旺盛，可分泌较多的抗体，则内质网、高尔基体等结构发达，A正确；抗体属于分泌蛋白，其合成与运输过程需要线粒体提供能量，B正确；核糖体是蛋白质合成的场所，但抗体的种类与核糖体的种类和数量无关，抗体种类繁多与环境中抗原种类多、基因的结构及功能特征有关，C正确；奶粉喂养的婴儿可能会因抗体不足，免疫力偏低，容易患病，D正确。
11．蓖麻毒素是一种蛋白质，它能使真核生物的核糖体失去活性。细胞分泌蓖麻毒素过程中通过高尔基体以囊泡形式运输至液泡，在液泡中加工成成熟的蓖麻毒素，再分泌至细胞外。下列叙述正确的是(　　)
A．蓖麻毒素的加工需要内质网、高尔基体、液泡的参与
B．液泡可以调节细胞内的环境、维持渗透压的相对稳定
C．蓖麻毒素在液泡中成熟可以防止其毒害自身核糖体
D．成熟的蓖麻毒素与抗体、消化酶和性激素都属于分泌蛋白
答案　ABC
解析　性激素属于固醇类物质，不属于分泌蛋白，D错误。
[非选择题]
12．2013年诺贝尔生理医学奖授予了发现细胞内部囊泡运输调控机制的三位科学家。甲图表示细胞通过形成囊泡运输物质的过程，乙图是甲图的局部放大。不同囊泡介导不同途径的运输。图中①～⑤表示不同的细胞结构，请分析回答以下问题([　]内填数字)：
(1)囊泡膜和细胞膜的主要成分一样，都有______________。囊泡膜与细胞膜、细胞器膜和核膜等共同构成细胞的____________。
(2)以细胞“货物”分泌蛋白—胰岛素为例：首先在某一种细胞器上合成了一段肽链后，这段肽链会与该细胞器一起转移到[③]________上继续合成，如甲图所示，包裹在囊泡________(填“X”或“Y”)中离开到达[　]________并与之融合成为其一部分，其中的蛋白质再进一步加工、折叠。然后再由该细胞器膜形成包裹着蛋白质的囊泡，转运到细胞膜，最后经过乙图所示过程，与细胞膜融合，分泌到细胞外。这些生命活动所需的能量主要是由细胞器________提供的。
(3)乙图中的囊泡能精确地将细胞“货物”(胰岛素)运送到细胞膜，据图推测其原因是囊泡膜上的蛋白质A可以和细胞膜上的________特异性识别并结合，此过程体现了细胞膜具有________的功能。
(4)已知囊泡Y内“货物”为水解酶，由此推测细胞器⑤是________。
(5)人体能分泌胰岛素的细胞与植物叶肉细胞相比，没有________、________、________等结构。
答案　(1)脂质和蛋白质(或磷脂和蛋白质)　生物膜系统
(2)内质网　X　④　高尔基体　线粒体
(3)蛋白质B　控制物质进出细胞
(4)溶酶体
(5)细胞壁　液泡　叶绿体(三空顺序可颠倒)
13．内质网是由单层膜形成的囊状、泡状或管状结构，能通过不同方式与其他细胞结构产生直接或间接的联系，并形成一个连续的网膜系统，在维持细胞内各细胞结构之间的协调配合中起到非常重要的作用。
(1)为研究内质网的功能，可通过____________(方法)分离细胞中的各种细胞器，从而得到内质网。内质网具有广阔的膜面积，其生理学意义是______________________________。
(2)抗体的合成和分泌过程依次经过的具膜结构是__________________________。在此过程中，高尔基体的作用是__________________________________________________。囊泡的每一步运输都需要通过信号与特异性受体的相互作用来完成，这体现了生物膜具有____________功能。
(3)研究发现：光面内质网和线粒体之间可以通过形成膜接触位点(MAM)进行物质的交换，这对维持内质网和线粒体的正常功能是至关重要的。
①从细胞器功能的角度分析，光面内质网为线粒体提供了脂质，线粒体为光面内质网提供________。
②β 淀粉样蛋白(Aβ)的沉积可以引发脑内神经细胞的死亡，进而导致阿尔茨海默病。进一步研究发现，Aβ会破坏神经细胞内MAM的结构，据此推测，Aβ导致神经细胞死亡的原因可能是___________________________________
_______________________________________________________________。
答案　(1)差速离心法　为多种酶提供了附着位点
(2)内质网、高尔基体、细胞膜　对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装　信息交流
(3)①能量　②Aβ可破坏神经细胞中的MAM结构，干扰了线粒体和光面内质网正常的物质交换，造成两者功能异常，进而导致神经细胞的死亡
解析　(2)囊泡运输需要通过信号与特异性受体的相互作用来完成，体现了生物膜具有信息交流的功能。
(3)①线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所，生命体95%的能量来自线粒体，线粒体能为光面内质网提供能量。②光面内质网和线粒体之间可以通过形成膜接触位点(MAM)进行物质的交换，对维持内质网和线粒体的正常功能是至关重要的，Aβ可破坏神经细胞中的MAM结构，干扰了线粒体和光面内质网正常的物质交换，造成其功能异常，进而导致神经细胞的死亡。
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