2018版高中生物 第1章 生物科學與健康 第3節(jié) 人體的器官移植學案 新人教版選修2.doc
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第3節(jié) 人體的器官移植 [課程目標]導航 1.概述器官移植的科學研究和臨床實踐的歷史。 2.評述器官移植在一些重大疾病救治中的突出貢獻。 3.關注供體器官短缺問題,認同解決這個問題的個人社會責任,以及制定相關法律規(guī)范的必要性。 4.描述組織工程技術在解決供體器官短缺問題方面的前景。 知識點1 器官移植的歷史檔案 [知識梳理] 1.幻想階段 相傳公元前200年左右,名醫(yī)扁鵲曾給兩個病人進行了心臟移植。 2.實驗研究階段 移植后的器官需要有血液供應才能成活,因此血管吻合技術是器官移植首先需要跨越的障礙;如何克服免疫排斥反應,是器官移植需要跨越的巨大障礙。 3.進入臨床階段 避免或減弱免疫排斥反應是移植成功的關鍵;進行器官移植后使用全身免疫抑制劑抑制排斥反應,可以延長移植器官的存活期。 4.臨床發(fā)展階段 1978年新一代強有力的免疫抑制劑環(huán)孢素A問世,使器官移植成功率迅速提高。 思考:器官移植的最大障礙是免疫排斥反應,為克服免疫排斥反應,最好的器官移植供體是什么? 提示:同卵雙胞胎。 [活學活用] 下列器官移植經歷的階段正確的是( ) A.幻想階段、動物實驗階段、進入臨床階段、分子研究階段 B.幻想階段、實驗研究階段、進入臨床階段、臨床發(fā)展階段 C.理論階段、實驗研究階段、進入臨床階段、現(xiàn)代發(fā)展階段 D.理論階段、動物實驗階段、進入臨床階段、臨床發(fā)展階段 解析 器官移植共經歷了四個階段,即幻想階段、實驗研究階段、進入臨床階段、臨床發(fā)展階段。 答案 B [歸納總結] 器官移植的三大障礙 首先是可供移植的人類器官越來越不能滿足人類自身的需要。其次是經費的短缺,嚴重妨礙著器官移植的發(fā)展。以我國的肝臟移植為例,移植第一年就需要醫(yī)療費用30萬~40萬元,以后服用免疫抑制劑每年需要10萬元左右的費用,這無疑會將經濟不寬裕的患者拒之門外。再次,有很多患者因為排斥反應而存活時間不長。同時,接受移植的患者長期使用免疫抑制劑會導致患惡性腫瘤的幾率增加,使生活質量下降。 針對上述問題,現(xiàn)在主要的解決之道有兩條:一是研發(fā)更加有效、經濟的抗排斥反應藥,目前已取得了一些進展。另一條就是人和動物之間的異種器官移植。如果它能大規(guī)模應用,將徹底解決器官供體不足的現(xiàn)狀,并且延長移植器官存活時間。 知識點2 器官移植的實例——腎移植 [知識梳理] 1.成功率 在所有的器官移植中,腎移植是最成功、最穩(wěn)定的。 2.影響腎移植成功的因素 主要有三個:手術技巧、供體器官的質量、供體與受體器官的組織相容性。其中供體與受體器官的組織相容性,即兩者細胞表面抗原的相似程度,是器官移植是否成功最關鍵的因素。只要供體和受體主要的HLA有一半以上相同,就可以進行器官移植。為了減輕器官移入后的免疫排斥反應,病人還要長期服用免疫抑制藥物。 [活學活用] 下列關于器官移植的說法錯誤的是( ) A.手術的成功關鍵在于配型相合 B.手術后患者要服用免疫抑制劑,以提高移植器官的成活率 C.免疫抑制劑的應用會使淋巴細胞減少,反而容易患感染性疾病 D.免疫抑制劑主要作用于B細胞 解析 為了減弱免疫反應,器官移植過程中,受體與供體的主要HLA有一半以上相同才可以進行器官移植。同時要使用免疫抑制劑,以減弱免疫反應,提高異體器官的存活率。但受體免疫能力的降低,又會增加感染其他疾病的風險。免疫抑制劑可以影響免疫細胞的增殖與分化,包括B細胞、T細胞等免疫細胞。 答案 D [歸納總結] 器官移植的實例——腎移植 腎移植是把一個健康的腎臟植入病人右下腹的髂窩內。因為右側髂窩的血管較淺,手術時容易與新腎臟血管接駁。一般多選擇髂內動脈進行吻合,如果右髂內動脈管腔內出現(xiàn)動脈硬化、管腔狹小,術后恐血流量不足,亦可以與病人髂外動脈作吻合。血管吻合后,放開全部阻斷血管的血管鉗,待新的腎臟供血良好,便逐層縫合腹壁,完成手術。腎移植并非新腎與舊腎的交換。 腎移植手術能否成功,其影響因素主要有三個:手術技巧、供體器官的質量、供體與受體器官的組織相容性。其中供體與受體器官的組織相容性,即兩者細胞表面抗原的相似程度,是關系到器官移植是否成功最關鍵的因素。細胞表面這種特異性的組織抗原就是白細胞抗原(HLA)。 知識點3 供體器官來源的展望 [知識梳理] 1.靈長類動物作為器官供體 除腎臟外,沒有任何一種植入的動物器官在人體內存活超過兩周。 2.豬作為器官供體 利用豬的器官作供體器官,必須克服免疫排斥、微生物交叉感染和功能差異三大障礙。 3.利用干細胞和組織工程技術構建人體器官 組織工程是將細胞、三維支架和細胞因子應用于體外組織的再生或體內組織的構建。 思考:孕婦在分娩后保留臍血,有什么用途? 提示:臍血中有胚胎干細胞,具有發(fā)育的全能性,可以通過組織工程技術培養(yǎng)出自己所需的器官。 [活學活用] 1.骨髓移植是治療白血病常用的有效方法之一,最主要的原因是移植骨髓中的造血干細胞可在患者體內( ) A.正常生長 B.增殖并分化成多種細胞 C.分泌抗體 D.殺死各種病原菌 解析 考查學生的理解能力。白血病又稱血癌,病人異常白細胞量升高,而正常白細胞、紅細胞、血小板產生量減少。移植骨髓中的造血干細胞可以增殖分化為各種血細胞和淋巴細胞。 答案 B 2.(2016福州質檢)角膜移植手術成功率高的原因是( ) A.角膜移植無排斥反應 B.角膜移植不需血管供應營養(yǎng) C.角膜移植中免疫藥物效率高 D.角膜移植中不需低溫冷藏器官,技術簡單 解析 角膜移植無排斥反應。 答案 A [歸納總結] 器官移植的分類 (1)自體移植:器官取自受體自身,如多數(shù)燒、燙傷患者的皮膚移植。 (2)同系移植:器官取自遺傳基因與受體完全相同或基本相同的供者,如同卵孿生兄弟、姐妹。 (3)同種異體移植:器官取自同種但遺傳基因有差異的個體,如多數(shù)腎移植。 (4)異種移植:器官取自異種動物,遺傳基因相差很大,存在生殖隔離的差異。 [隨堂練習]鞏固 1.腎移植手術是否能成功,其影響因素中最關鍵的是( ) A.手術技巧 B.供體器官質量 C.使用免疫抑制藥物 D.供體與受體器官的組織相容性 解析 腎移植手術能否成功,其影響因素主要有三個:手術技巧(如血管是否吻合)、供體器官的質量、供體與受體器官的組織相容性。其中供體與受體器官的組織相容性是關系到器官移植能否成功最關鍵的因素。因HLA在人與人之間有差異性,如果供體與受體的HLA相差太大,受體排斥反應強烈,則移植器官難以成活,但在器官移植中,供體與受體的組織相容性抗原完全一致難以做到,只要供體與受體的主要HLA有一半以上相同就可以進行器官移植,再使用免疫抑制藥物,植入器官就可以長期存活。 答案 D 2.(2015南昌質檢)美、英研究人員相繼宣布,“去除排斥基因”的豬已經降生。人們渴望利用這種豬大量“生產”適用于移植手術的器官。在此之前如果把豬器官移植給人體,人體的免疫系統(tǒng)能識別豬細胞上的X物質,從而發(fā)生強烈的排斥反應。X物質所處的位置和化學成分分別是( ) A.細胞膜 類脂 B.細胞膜 糖與蛋白質的復合物 C.細胞核 脫氧核糖核酸 D.細胞質 糖和脂肪的復合物 解析 人體免疫系統(tǒng)能夠識別異體細胞的組織相容性抗原,從而發(fā)生強烈的免疫排斥反應。組織相容性抗原位于細胞膜上,化學成分是糖蛋白。 答案 B 3.(2015銀川質檢)下列關于器官移植的發(fā)展過程的敘述中,不正確的是( ) A.器官移植的實驗研究階段解決了血管吻合移植 B.器官移植的實驗研究階段解決了免疫排斥反應 C.器官移植技術進入臨床階段認識到免疫排斥問題,并使用全身免疫抑制劑抑制排斥反應 D.器官移植臨床發(fā)展階段免疫抑制劑的發(fā)現(xiàn)和應用,才使同種器官移植成功率迅速提高 解析 器官移植的實驗研究階段并沒有解決免疫排斥的問題,仍然是一個難題。 答案 B 4.下圖為哺乳動物的胚胎干細胞及其分化的示意圖。請回答: (1)胚胎干細胞是從動物胚胎發(fā)育至________期的內細胞團或胎兒的________中分離得到的一類細胞。 (2)圖中分化程度最低的干細胞是________。在體外培養(yǎng)條件下,培養(yǎng)液中加入________因子,可誘導該種干細胞向不同類型的組織細胞分化。 (3)在機體內,皮膚干細胞分化成皮膚細胞是機體細胞中基因________的結果。 (4)某患者不能產生正常的白細胞,通過骨髓移植可以達到治療的目的,骨髓移植的實質是將上圖的________細胞移植到患者體內。 (5)若要克隆某種哺乳動物,從理論上分析,上述紅細胞、白細胞、皮膚細胞、神經細胞中不能選用作為供體的細胞是成熟的________,其原因是__________________________________________________。 (6)若某藥物可抑制肝腫瘤細胞DNA的復制,使用該藥物可使肝腫瘤細胞停留在細胞周期的________期。 (7)在制備單克隆抗體過程中的細胞融合階段,用________細胞與骨髓瘤細胞融合,經多次篩選最終得到能分泌________的雜交瘤細胞。 解析 (1)胚胎干細胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞,囊胚階段細胞開始分化為內細胞團和滋養(yǎng)層細胞。(2)圖中分化程度最低的干細胞是胚胎干細胞,全能性最高,在體外培養(yǎng)條件下,該種干細胞可誘導分化形成不同類型的組織細胞,但需要在培養(yǎng)液中加入分化誘導因子。(3)細胞分化是基因選擇性表達的結果。(4)骨髓是人體的造血組織,具有造血功能,骨髓移植的實質是將題圖的造血干細胞移植到患者體內。(5)克隆某種哺乳動物需要供體提供細胞核,而成熟的紅細胞沒有細胞核,所以不能作為供體。(6)細胞周期包括分裂間期和分裂期,分裂間期完成DNA分子的復制和有關蛋白質的合成。(7)單克隆抗體制備過程中的細胞融合階段,用B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合,經篩選最終得到能分泌一種特異性抗體的雜交瘤細胞。 答案 (1)囊胚 原始性腺 (2)胚胎干細胞 分化誘導 (3)選擇性表達 (4)造血干 (5)紅細胞 成熟的紅細胞中無細胞核 (6)間 (7)B淋巴 特異性抗體 [課時作業(yè)]達標 一、選擇題 1.我國器官移植領域已步入哪一階段( ) A.空白 B.臨床試驗 C.臨床應用 D.臨床技術改良 解析 目前我國在器官移植領域已步入臨床應用階段。 答案 C 2.組織相容性抗原( ) A.由核酸組成 B.是位于細胞表面的 C.它能被漿細胞識別 D.不引起移植物抗宿主反應 解析 組織相容性抗原是每個人細胞表面都帶有的一組與別人不同的特異性抗原(簡稱HLA),就是白細胞抗原。如果將他人的器官移植到某個人身上,這個人的免疫系統(tǒng)就會認出“非己”成分而加以排斥。 答案 B 3.腎移植手術中,供體腎臟移植入受體腹腔后,必須和哪些結構相吻合( ) ①髂動脈?、邝撵o脈?、圯斈蚬堋、苣虻? A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④ 答案 A 4.器官移植的成功,必須有各種成熟的技術作保證,下列哪項技術不是器官移植所必需的( ) A.克隆技術 B.血管吻合技術 C.低溫保存技術 D.免疫抑制劑的開發(fā)利用 解析 血管吻合技術可使供體和受體供血主干吻合,是實現(xiàn)血流再通的前提;低溫保存技術是保持離體器官長時間存活的技術;免疫抑制劑的使用大大提高了同種異體器官移植成活的幾率;克隆技術可以為解決供體短缺問題提供克隆器官,但不是器官移植所必需的。 答案 A 5.取一只小鼠的皮膚,分別移植到切除和不切除胸腺的幼年小鼠的身上,切除胸腺小鼠的皮膚移植更容易成功,這個實驗結果說明對異體皮膚排斥起重要作用的是( ) A.造血干細胞 B.T淋巴細胞 C.B淋巴細胞 D.吞噬細胞 解析 器官移植的最大障礙是免疫排斥,免疫排斥中起主要作用的是效應T細胞。效應T細胞是由T淋巴細胞和記憶細胞分化而來的。 答案 B 6.美國杜克大學醫(yī)療中心的一個研究小組曾在《科學》雜志上撰文透露,他們利用成年豬的動脈血管細胞和能夠模擬胚胎環(huán)境的新型生物反應器,成功地在實驗室里培養(yǎng)出新的動脈血管。這種血管的外形和功能都與真的血管一樣。這一研究成果是生物組織培養(yǎng)工程領域的重大進展。下列關于以上技術的敘述中,不正確的是( ) A.以上技術屬于“克隆” B.這項技術中可能要利用去核卵細胞 C.這項技術的關鍵是激發(fā)血管細胞的“全能性” D.這項技術的關鍵是激發(fā)血管細胞發(fā)育成血管的潛能 解析 這項技術只是促進血管細胞的有絲分裂,沒有把血管細胞培養(yǎng)成一個完整的個體,所以不能激發(fā)血管細胞的全能性。 答案 C 7.下列關于“人耳鼠”的敘述,不正確的是( ) A.用聚羥基乙酸做成人耳廓的模型支架 B.牛的軟骨細胞在模型支架上增殖生長 C.應用了細胞和組織培養(yǎng)技術 D.具有完整人耳器官的功能 解析 “人耳鼠”是用聚羥基乙酸做成人耳廓的模型支架。在支架上培養(yǎng)牛的軟骨細胞,牛的軟骨細胞在模型支架上能增殖生長。 答案 D 8.在器官移植中,雙胞胎間或兄弟姐妹間自愿捐獻的器官移植成功率高、免疫排異反應小,其原因是( ) ①同卵雙胞胎有共同的遺傳物質來源,其組織相容性抗原的特異性相同,排斥反應小?、谛值芙忝糜邢嘟幕?,組織相容性抗原相近,移植后排斥反應較小?、弁改傅男值芙忝煤屯央p胞胎的個體容易協(xié)商,愿意捐獻器官 ④兄弟姐妹間的器官可以相互代替 A.①② B.①③ C.②③ D.③④ 解析 在同種異體器官移植中,由于同卵雙胞胎的遺傳物質基本一致,所以其組織相容性抗原基本一致,排斥反應最?。恍值芙忝糜泄餐倪z傳物質來源,基因相近,組織相容性抗原相近,產生的排斥反應小,更容易成活,因此最好的供體來自親屬。 答案 A 9.2004年10月17日日本《讀賣新聞》報道,2004年4月和7月日本京都大學附屬醫(yī)院先后兩次通過胰島細胞移植治愈了一名Ⅰ型糖尿病女性患者。該女性患者治愈的檢查指標和出院后一段時間內還需服用的藥物分別是( ) A.糖和胰島素 B.胰島素和脫過敏藥 C.血糖和免疫抑制劑 D.血糖和胰島血糖 解析 胰島細胞移植是將他人的胰島細胞移植到患者體內,屬于異體移植,所以會產生免疫排斥反應,需要服用免疫抑制劑。同時,需要定期測血糖,來確定移植后的胰島細胞是不是在正常發(fā)揮作用。 答案 C 10.解決器官移植中排斥反應的途徑是免疫抑制藥物的使用,下列說法錯誤的是( ) A.藥物作用于供體器官,使其抗原性降低 B.藥物作用于受體免疫系統(tǒng),使機體免疫機能降低 C.藥物需長期使用 D.藥物的使用可導致患者易受到病原體感染而發(fā)病 解析 免疫抑制藥物使免疫系統(tǒng)變得“遲鈍”。 答案 A 11.現(xiàn)在有一個嬰兒在出生后醫(yī)院為他保留了臍帶血,在以后他生長發(fā)育過程中如果出現(xiàn)了某種難治療的疾病,就可以通過臍帶血中的干細胞來為其治病。下列說法正確的是( ) A.用干細胞培育出人體需要的器官用來移植治病,需要激發(fā)細胞的所有全能性 B.用臍帶血中的干細胞能夠治療這個孩子所有的疾病 C.如果要移植用他的干細胞培育出的器官,需要用到動物細胞培養(yǎng)技術 D.如果要移植用他的干細胞培育出的器官,應該長期給他使用免疫抑制藥物 解析 臍帶血中含有可以重建人體造血和免疫系統(tǒng)的造血干細胞,可用于造血干細胞移植,治療多種血液系統(tǒng)疾病和免疫系統(tǒng)疾病,但不能治療所有的疾病。以自身臍帶血中的干細胞培育的器官移植時,較少有排斥反應,不需要服用免疫抑制劑。 答案 C 二、非選擇題 12.白血病是一種死亡率極高的病癥。在兒童的惡性腫瘤發(fā)病率中,白血病居第一位。白血病是由造血干細胞增殖分化異常而引起的惡性增殖性疾病,它不僅影響骨髓及整個造血系統(tǒng),還侵犯身體其他器官。目前能根治白血病的唯一方法是進行造血干細胞移植。請回答下列問題。 (1)造血干細胞的三種來源是________、________和________。 (2)當前治療白血病的首選方法是__________________。但在沒有親緣關系的骨髓中其配型相合的僅有萬分之一,在同胞兄弟姐妹中也僅有25%的概率,試簡述其原因。__________________________________________________ __________________________________________________。 (3)隨著臨床醫(yī)學的進步,造血干細胞移植技術越來越成熟,從________中提取分離造血干細胞的方法,將得到更廣泛的應用。 解析 造血干細胞主要來源有骨髓、外周血和臍帶血。白血病是惡性疾病,目前根治白血病的唯一方法是進行造血干細胞移植,其中骨髓移植是首選方法。同胞兄弟姐妹中骨髓匹配的幾率也只有25%,因為每個人的細胞表面都帶有一組與別人不同的組織相容性抗原(即人類白細胞抗原,簡稱HLA),從父母那里遺傳得到,根據(jù)基因的自由組合原理,有多種不同的結合方式。 答案 (1)骨髓 外周血 臍帶血 (2)骨髓移植 每個人的細胞表面都帶有一組與別人不同的組織相容性抗原(即人類白細胞抗原,簡稱HLA),如果將別人的器官或組織移植到病人身上,病人的免疫系統(tǒng)會認出這是“非己”成分而加以排斥 (3)外周血或臍帶血 13.某種哺乳動物的心臟形狀、大小很像人的心臟,有可能成為人體器官移植的重要來源,但會導致人體的強烈排斥,這主要是因為該動物有一對純合的基因(AA)能表達GT酶,從而使細胞表面具有一種多糖類物質。人體能夠識別該多糖類物質,從而確定該心臟是外來的異種器官。經過科學家多年努力,目前得到了編碼GT酶的一對基因中有一個喪失表達功能的一些新型個體(Aa)。請回答下列問題。 (1)人體對該動物心臟的排斥,是人類________系統(tǒng)作用的結果,其本質是人體的________與該動物的________相互作用。 (2)上述新型個體能否作為人體器官移植的來源?為什么?_________ _________________________________________ __________________________________________________。 (3)今后用常規(guī)的雜交方法能否獲得GT酶一對基因都喪失表達功能的個體?說明理由。__________________________________________________ __________________________________________________。 解析 醫(yī)學上把用正常的器官置換喪失功能的器官,以重建其生理功能的技術叫器官移植。由于每個人的細胞表面,都帶有一組與別人不同的組織相容性抗原,如果將他人或其他動物的器官移植到病人身上,病人的免疫系統(tǒng)就會認出“非己”成分而加以排斥。其本質是人體的抗體與異己的抗原相互作用。器官移植的成敗,主要取決于供體、受體的組織相容性抗原是否一致或相近,題目中的新型個體(Aa)控制GT酶的基因中仍有一個A具有表達功能,會產生抗原——多糖類物質,與人體的抗體發(fā)生免疫排斥反應,因此該個體不能作為人體器官移植的來源,但是,用常規(guī)雜交的方法,AaAa→AA、Aa、aa,得到的aa即為GT酶的一對基因都喪失表達功能的個體。 答案 (1)免疫 抗體 抗原 (2)不能。因為該新型個體控制GT酶的一對基因中仍有一個具有表達功能 (3)能。因為現(xiàn)有新型個體的一對GT酶基因中,有一個喪失表達功能,所以雜交的后代會出現(xiàn)一對GT酶基因都喪失表達功能的個體 14.下圖表示人體代謝廢物的產生以及排出體外的途徑。請根據(jù)圖回答問題。 (1)(多選)人體中,能夠完成與A細胞相同的生理過程的細胞有________(填序號)。 A.皮膚的表皮細胞 B.肌細胞 C.成熟的紅細胞 D.肝細胞 (2)B細胞所示的過程主要發(fā)生在人體的________(填序號)。 A.肝臟 B.膀胱 C.腎臟 D.小腸 (3)氨對細胞有毒,必須迅速排出。若人體雙側腎臟衰弱,導致代謝廢物不能及時排出,就會危及生命。治療方法之一是血液透析。過程如上圖所示:患者的血液從動脈輸出到透析儀,在中空纖維中向一側流動,透析液的水溶液在中空纖維外,相反方向流動。血液中的水分子、廢物通過血液透析膜(中空纖維壁)進入到透析液中,透析后的血液通過病人的靜脈血管回到病人的體內。 ①人工制成的血液透析膜具有________性;為了防止某些鹽類等有用的物質隨著廢物離開血液,透析液中的酸堿度和滲透壓應與________中的基本相同。 ②使用后的透析液成分與使用前相比,主要增加了__________ ________________________________________ __________________________________________________。 (4)要從根本上解決尿毒癥病人的痛苦,就必須進行腎移植。腎移植手術能否成功的影響因素是什么?__________________________________ __________________________________________________, 最關鍵因素是什么?__________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________。 答案 (1)BD (2)A (3)①選擇透過 血漿 ②尿素 (4)手術技巧、供體器官的質量、供體與受體器官的組織相容性 供體與受體器官的組織相容性 15.下圖所示為人類“治療性克隆”的大概過程,請據(jù)圖作答。 (1)它屬于哪項生物工程?_____________________________。 (2)科學家為何要將患者的體細胞的細胞核植入去核的卵細胞中,而不直接用體細胞進行細胞培養(yǎng)?__________________________________ __________________________________________________。 (3)已知有耳垂(A)對無耳垂(a)是顯性的。若圖中患者是無耳垂(aa)的,提供卵細胞的女性是有耳垂(Aa)的,則核移植后得到的細胞所培育出的人耳是否有耳垂?________。 (4)按上述方法克隆的器官在移植方面的主要優(yōu)點是 __________________________________________________; 其原因是__________________________________________________。 解析 “治療性克隆”是和干細胞緊密聯(lián)系在一起的。干細胞是機體中保留的未成熟細胞,具有再分化形成其他細胞和組織的潛力。它包括全能干細胞、多能干細胞和專能干細胞。利用細胞核移植獲取干細胞,并將其培養(yǎng)成移植用的細胞、組織或器官來治療疾病就是治療性克隆,可克服免疫排斥反應。 答案 (1)細胞工程 (2)體細胞核在體細胞中不能表現(xiàn)全能性,而卵細胞可以給它提供表現(xiàn)全能性的環(huán)境 (3)沒有(無耳垂) (4)沒有免疫排斥反應 它們的組織相容性抗原(或HLA)相同,都是由同一套基因表達而來的- 配套講稿:
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