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精研重难点(四)通过“模式生物”分析“基因定位”类试题010203命题点(一)一对等位基因位置

关系的判定命题点(二)两(多)对等位基因位置关系的判定命题点(三)利用单体、三体或缺体定位特定基因的位置命题点(一)一对等位基因位置关系的判定[例1]

(2022·海南高考)家蚕是二倍体生物(2n=56),雌、雄个体性染色体组成分别是ZW、ZZ。某研究所在野生家蚕资源调查中发现了一些隐性纯合突变体。这些突变体的表型、基因及基因所在染色体见表。回答下列问题。突变体表型基因基因所在染色体第二隐性灰卵a12号第二多星纹b12号抗浓核病d15号幼蚕巧克力色eZ(1)幼蚕巧克力色的控制基因位于性染色体上,该性状的遗传总是和性别相关联,这种现象称为______。(2)表中所列的基因,不能与b基因进行自由组合的是____________。(3)正常情况下,雌家蚕的1个染色体组含有____________条染色体,雌家蚕处于减数第二次分裂后期的细胞含有____________条W染色体。(4)幼蚕不抗浓核病(D)对抗浓核病(d)为显性,黑色(E)对巧克力色(e)为显性。为鉴定一只不抗浓核病黑色雄性幼蚕的基因型,某同学将其饲养至成虫后,与若干只基因型为ddZeW的雌蚕成虫交配,产生的F1幼蚕全部为黑色,且不抗浓核病与抗浓核病个体的比例为1∶1,则该雄性幼蚕的基因型是______。(5)家蚕的成虫称为家蚕蛾,已知家蚕蛾有鳞毛和无鳞毛这对相对性状受一对等位基因控制。现有纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体若干只,设计实验探究控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上还是Z染色体上(不考虑Z、W同源区段),并判断有鳞毛和无鳞毛的显隐性。要求简要写出实验思路、预期结果及结论。[解析]

(1)决定某种性状的基因位于性染色体上,在遗传上总是和性别相关联,这种现象叫作伴性遗传。(2)只有位于非同源染色体上的非等位基因的遗传才遵循基因的自由组合定律,a基因与b基因均位于12号染色体上,二者不能进行自由组合。(3)正常情况下,家蚕(2n=56)的每个染色体组均含有28条染色体。由于减数第一次分裂发生同源染色体的分离,因此雌家蚕(ZW)处于减数第二次分裂后期的细胞含有0或2条W染色体。(4)不抗浓核病黑色雄蚕(D_ZEZ-)与基因型为ddZeW的雌蚕杂交,后代全部为黑色,则该雄蚕体色基因型为ZEZE;后代不抗浓核病与抗浓核病个体的比例为1∶1,则该雄蚕不抗浓核病的基因型为Dd,故该雄蚕基因型为DdZEZE。(5)判断性状的显隐性及基因位于常染色体上还是性染色体上,常选用雌雄个体为不同性状的纯合亲本进行正反交实验,实验思路、预期结果及结论详见答案。[答案]

(1)伴性遗传(2)a基因(3)28

0或2

(4)DdZEZE

(5)实验思路:选用不同性状的雌雄纯合个体进行正反交实验,正交:有鳞毛雌性×无鳞毛雄性,反交:有鳞毛雄性×无鳞毛雌性。预期结果及结论:若正反交子代表型一致,且与性别无关,则该对等位基因位于常染色体上,子代表现出的性状为显性;若正反交子代表型不一致,一组子代雌雄个体各为一种性状,另一组子代雌雄个体性状相同,则该对等位基因位于Z染色体上,且子代雄性个体表现出的性状为显性。[思维建模]一对等位基因位置关系的判定实验法判断基因是位于常染色体、X(Z)染色体还是X、Y(Z、W)染色体同源区段上的思路:续表[针对训练]1.果蝇的直毛与分叉毛由基因B、b控制,现让一只直毛雌果蝇与一只分叉毛雄果蝇杂交,F1中雌雄个体数相等,且直毛∶分叉毛=1∶1,欲选F1中直毛果蝇单独饲养,统计F2中果蝇的表型(不考虑突变)。下列叙述正确的是

(

)若F2雌雄果蝇均为直毛,则B、b位于常染色体上且直毛为显性B.若F2雌雄果蝇中都有直毛和分叉毛出现,则B、b一定位于常染色体上C.若F1无子代,则B、b位于X染色体上且直毛为隐性性状D.若F2只在雄果蝇中出现分叉毛,则B、b位于X染色体上且直毛为显性答案:B

解析:若B、b位于常染色体上,则亲本组合是Bb×bb,F1是Bb、bb,将F1中直毛果蝇单独饲养:若直毛为显性,即可看作Bb自交,则子代会出现性状分离,即F2雌雄果蝇中都有直毛和分叉毛;若直毛为隐性,即可看作bb自交,子代不会出现性状分离,全为直毛。若B、b位于X染色体上且直毛为隐性性状,则双亲基因型为XbXb×XBY,F1基因型为XBXb、XbY,其中直毛果蝇均表现为雄性,单独饲养无子代;若B、b位于X、Y染色体的同源区段且直毛为隐性性状,则双亲基因型为XbXb×XBYb,子代直毛均为XbYb,都是雄性,也无子代。若B、b位于X、Y染色体的同源区段(或只位于X染色体上)且直毛为显性性状,则双亲基因型为XBXb×XbYb(或XbY),F1中直毛基因型为XBXb、XBYb(或XBY),F1直毛果蝇单独培养,F2中的分叉毛为XbYb(或XbY),即只在雄果蝇中出现分叉毛。综合上述分析可推知,B正确。2.(2023·合肥一模)某昆虫的性别决定类型为XY型,该种昆虫的星眼、圆眼由位于常染色体上的一对等位基因A/a控制,体色红色、白色由等位基因B/b控制。现让白色星眼雌昆虫与红色星眼雄昆虫杂交,获得的F1性状分离比为白色星眼雄虫∶白色圆眼雄虫∶红色星眼雌虫∶红色圆眼雌虫=2∶1∶2∶1,不考虑X、Y染色体的同源区段的遗传,回答下列问题:(1)控制体色的基因位于____(填“常”或“X”)染色体,理由是______________________________________。(2)F1中星眼∶圆眼=2∶1的原因是____________________;F1中星眼与圆眼昆虫自由交配,子代中圆眼个体所占的比例是______。(3)假设某隐性致死突变基因有纯合致死效应(胚胎纯合致死),无其他性状效应。有一只雄性昆虫接受射线辐射处理,发生隐性致死突变,为探究该突变基因位于常染色体上,还是X染色体上,请设计杂交实验进行探究并预测实验结果。实验思路:_______________________________________________________________________________________________________________________________________。预期结果:若__________________________,则隐性致死突变基因在X染色体上;若______________________,则隐性致死突变基因在常染色体上。解析:(1)亲代白色雌昆虫与红色雄昆虫杂交,子代中体色与性别相关联,说明控制体色的基因位于X染色体上。(2)亲代星眼杂交,子代中出现圆眼,说明星眼为显性性状,且亲代基因型均为Aa,正常情况下子代应为A-∶aa=3∶1,即星眼∶圆眼=3∶1,出现星眼∶圆眼=2∶1的原因是AA纯合致死;F1中星眼基因型为Aa,占2/3,圆眼基因型为aa,占1/3,则A的基因频率为1/3,a的基因频率为2/3,因AA纯合致死,所以两者自由交配,子代中圆眼个体(aa)所占的比例是1/2。(3)假设该隐性致死突变基因为d,欲探究该突变基因位于常染色体上,还是X染色体上,可将该只突变雄性昆虫与正常雌性昆虫杂交获得F1,F1雌雄果蝇相互交配,统计F2成虫中雄性昆虫比例;若隐性致死突变基因在X染色体上,则该雄性个体基因型为XdY,与正常雌性个体XDXD杂交,F1为XDXd、XDY,F1相互交配,由于胚胎纯合致死,则子代XdY个体死亡,存活个体基因型及比例为XDXD∶XDXd∶XDY=1∶1∶1,F2中雄性昆虫占1/3。若隐性致死突变基因在常染色体上,则致死现象与性别无关,即F2中雌∶雄=1∶1。答案:(1)X昆虫体色的遗传与性别相关联(2)AA纯合致死(星眼基因纯合致死)

1/2

(3)将该只突变雄性昆虫与正常雌性昆虫杂交获得F1,F1雌雄果蝇相互交配,统计F2成虫中雄性昆虫比例(或统计F2成虫的性别比例)

F2中雄性昆虫占1/3(或F2中雌∶雄=2∶1)

F2中雄性昆虫占1/2(或F2中雌∶雄=1∶1)命题点(二)两(多)对等位基因位置关系的判定[例2]

(2023·浙江1月选考)某昆虫的性别决定方式为XY型,野生型个体的翅形和眼色分别为直翅和红眼,由位于两对同源染色体上两对等位基因控制。研究人员通过诱变育种获得了紫红眼突变体和卷翅突变体昆虫。为研究该昆虫翅形和眼色的遗传方式,研究人员利用紫红眼突变体、卷翅突变体和野生型昆虫进行了杂交实验,结果见下表。杂交组合PF1F2甲紫红眼突变体、紫红眼突变体直翅紫红眼直翅紫红眼乙紫红眼突变体、野生型直翅红眼直翅红眼∶直翅紫红眼=3∶1丙卷翅突变体、卷翅突变体卷翅红眼∶直翅红眼=2∶1卷翅红眼∶直翅红眼=1∶1丁卷翅突变体、野生型卷翅红眼∶直翅红眼=1∶1卷翅红眼∶直翅红眼=2∶3注:表中F1为1对亲本的杂交后代,F2为F1全部个体随机交配的后代;假定每只昆虫的生殖力相同。续表(1)红眼基因突变为紫红眼基因属于________(填“显性”或“隐性”)突变。若要研究紫红眼基因位于常染色体还是X染色体上,还需要对杂交组合________的各代昆虫进行________鉴定。鉴定后,若该杂交组合的F2表型及其比例为____________________________,则可判定紫红眼基因位于常染色体上。(2)根据杂交组合丙的F1表型比例分析,卷翅基因除了控制翅形性状外,还具有纯合________效应。(3)若让杂交组合丙的F1和杂交组合丁的F1全部个体混合,让其自由交配,理论上其子代(F2)表型及其比例为______________________。(4)又从野生型(灰体红眼)中诱变育种获得隐性纯合的黑体突变体,已知灰体对黑体为完全显性,灰体(黑体)和红眼(紫红眼)分别由常染色体上的一对等位基因控制。欲探究灰体(黑体)基因和红眼(紫红眼)基因的遗传是否遵循自由组合定律。现有3种纯合品系昆虫:黑体突变体、紫红眼突变体和野生型。请完善实验思路,预测实验结果并分析讨论。(说明:该昆虫雄性个体的同源染色体不会发生交换;每只昆虫的生殖力相同,且子代的存活率相同;实验的具体操作不作要求)①实验思路第一步:选择____________________进行杂交获得F1,______________________。第二步:观察记录表型及个数,并做统计分析。②预测实验结果并分析讨论Ⅰ:若统计后的表型及其比例为______________________________________,则灰体(黑体)基因和红眼(紫红眼)基因的遗传遵循自由组合定律。Ⅱ:若统计后的表型及其比例为____________________________________________,则灰体(黑体)基因和红眼(紫红眼)基因的遗传不遵循自由组合定律。[解析]

(1)只考虑眼色性状,分析甲组亲本和后代的表型,可知紫红眼突变体为纯合子;根据乙组F1的表型、F2的表型及比例可知,红眼对紫红眼为显性,即紫红眼突变体为隐性突变体。欲判断相关基因在常染色体上还是在性染色体上,可对杂交组合乙各代的性别进行统计,若相关基因在常染色体上,则F2的表型及比例与性别无关。(2)杂交组合丙的亲本都为卷翅个体,F1出现了性状分离(卷翅∶直翅=2∶1),可判断卷翅为显性性状,据亲本、Fl及F2的表型可知,控制翅形的基因具有显性纯合致死效应。(3)根据杂交组合丙和杂交组合丁的后代有关眼色的表型都为红眼可知,这两组杂交实验中的个体有关眼色的基因型都为纯合的,故在计算后代的表型和比例时不用考虑眼色,只分析翅形即可。设与翅形相关的基因为A、a,则杂交组合丙的F1中与翅形有关的基因型及比例为Aa∶aa=2∶1;杂交组合丁的F1中与翅形有关的基因型及比例为Aa∶aa=1∶1;由于F1是一对亲本的杂交后代,且每只昆虫的生殖力相同,假设理论上两组杂交组合的亲本均可产生100只昆虫,实际上杂交组合丙F1的个体数为75只,基因型为Aa的个体数为50只,基因型为aa的个体数为25只,而杂交组合丁F1的个体数为100只,基因型为Aa的个体数为50只,基因型为aa的个体数为50只,让它们自由交配,群体中基因型为Aa的个体占100÷175=4/7,基因型为aa的个体占75÷175=3/7,则产生A配子的概率为2/7,产生a配子的概率为5/7。所以后代的表型及比例为(用配子法表示):

2/7A5/7a2/7A4/49AA(致死)10/49Aa(卷翅)5/7a10/49Aa(卷翅)25/49aa(直翅)综上,后代的表型及比例为卷翅红眼∶直翅红眼=4∶5。(4)欲判断控制体色和眼色的基因的遗传是否遵循自由组合定律(即解决控制两对相对性状的两对等位基因在两对同源染色体上还是在一对同源染色体上的问题),可先获得双杂合子(F1),然后让双杂合子随机交配得F2,对F2的表型及比例进行统计和分析就可确定基因的位置。假设控制灰体和黑体的基因分别为B和b,控制红眼和紫红眼的基因分别为D和d,让纯合黑体红眼昆虫(bbDD)与纯合灰体紫红眼昆虫(BBdd)杂交,所得F1(BbDd)表现为灰体红眼,让F1进行随机交配得F2,对F2的表型及比例进行分析。若控制体色和眼色的基因的遗传遵循自由组合定律,则F2的表型及比例为灰体红眼(B_D_)∶灰体紫红眼(B_dd)∶黑体红眼(bbD_)∶黑体紫红眼(bbdd)=9∶3∶3∶1;若控制体色和眼色的基因的遗传不遵循自由组合定律,由题中信息该昆虫雄性个体的同源染色体不会发生交换,可知F1中的雄性个体可产生两种数量相同的配子(bD和Bd),若雌性个体在产生配子的过程中发生交叉互换,则可产生四种配子(bD、Bd、bd、BD),不管这四种配子的比例为多少,最后所得F2中表型及比例均为灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼=2∶1∶1,若雌性个体产生配子时不发生交叉互换,F2的表型及比例也为灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼=2∶1∶1。[答案]

(1)隐性乙性别直翅红眼雌性∶直翅紫红眼雌性∶直翅红眼雄性∶直翅紫红眼雄性=3∶1∶3∶1

(2)致死(3)卷翅红眼∶直翅红眼=4∶5

(4)①黑体突变体与紫红眼突变体F1随机交配得F2

②Ⅰ.灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼∶黑体紫红眼=9∶3∶3∶1

Ⅱ.灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼=2∶1∶1[思维建模]两(多)对等位基因位置关系的判定实验法判断两(多)对等位基因位于一对还是两对同源染色体上,实质是确定两对等位基因的遗传是遵循自由组合定律,还是遵循连锁与互换规律。(1)如图所示,①图中A/a、B/b、D/d这三对等位基因的遗传都遵循分离定律;②图中基因A/a与D/d(或基因B/b与D/d)分别位于两对同源染色体上,其遗传遵循自由组合定律;③图中基因A/a和B/b位于一对同源染色体上,其遗传不遵循自由组合定律。(2)根据后代性状分离比确定基因在染色体上的位置(以AaBb自交为例)性状分离比9∶3∶3∶13∶11∶2∶1位置图示[特别提醒]①若自交后代出现(3∶1)n的分离比(或其变式),或测交后代出现(1∶1)n的分离比(或其变式),则说明这n对等位基因位于非同源染色体上,且遵循自由组合定律。②若显性表型出现的概率为(3/4)n或子代性状分离比之和为4n,则n代表等位基因的对数,且n对等位基因位于n对同源染色体上。[针对训练]3.(2023·浙江6月选考)某昆虫的性别决定方式为XY型,其翅形长翅和残翅、眼色红眼和紫眼为两对相对性状,各由一对等位基因控制,且基因不位于Y染色体。现用长翅紫眼和残翅红眼昆虫各1只杂交获得F1,F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等。不考虑突变、交叉互换和致死。下列关于该杂交实验的叙述,错误的是

(

)A.若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因可位于两对染色体B.若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因不可都位于X染色体C.若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则控制翅形和眼色的基因不可都位于常染色体D.若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则控制翅形和眼色的基因不可位于一对染色体答案:D

解析:若控制翅形的基因(用A/a表示)和眼色的基因(用B/b表示)位于两对常染色体上,且假设亲代长翅紫眼的基因型为AaBb、残翅红眼基因型为aabb,则后代有四种表型且比例相等,且每种表型都可能有雌雄个体,A正确;若控制翅形和眼色的基因都位于X染色体,则两对基因连锁,且遗传将与性别相联系,不会出现F1每种表型都有雌雄个体的情况,B正确;若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,性状与性别相联系,则控制翅形和眼色的基因不可都位于常染色体,C正确;若控制翅形和眼色的基因都位于X染色体,且假设亲代长翅紫眼的基因型为XAbXab、残翅红眼的基因型为XaBY,则后代表型符合题设要求,D错误。4.某种雌雄同花的植物,花的颜色由两对基因(A和a,B和b)控制,A基因控制红色色素合成(AA和Aa的效应相同),B基因为修饰基因,淡化颜色的深度(BB使红色完全消失而表现为白色,Bb使红色变淡而表现为粉色)。为了探究两对基因(A和a,B和b)是在一对同源染色体上,还是在两对同源染色体上,某课题小组选用基因型为AaBb的植株进行自交实验。(1)实验假设:这两对基因在染色体上的位置有三种类型,已给出两种类型,请将未给出的类型画在方框内。(注:竖线表示染色体,黑点表示基因在染色体上的位点。)(2)实验步骤:第一步:基因型为AaBb的植株自交。第二步:观察并统计子代植株花的颜色和比例。(3)实验可能的结果(不考虑基因突变、互换等变异)及相应的结论:①若子代植株花的颜色及比例为__________,则两对基因在两对同源染色体上(符合第一种类型)。②若子代植株花的颜色及比例为__________,则两对基因在一对同源染色体上(符合第二种类型)。③若子代植株花的颜色及比例为__________,则两对基因在一对同源染色体上(符合第三种类型)。答案:(1)(3)①红色∶粉色∶白色=3∶6∶7②粉色∶白色=1∶1③红色∶粉色∶白色=1∶2∶1命题点(三)利用单体、三体或缺体定位特定基因的位置[例3]

(2023·湛江一模)西红柿是严格的自花传粉植物。科学家利用诱变育种获得了雄性不育突变体,并让该雄性不育突变体和雄性可育株进行杂交,F1均表现为雄性可育,F1自交,F2中雄性可育株∶雄性不育株=3∶1。回答下列问题:(1)用雄性不育突变体与雄性可育株进行杂交实验时,操作步骤为___________________。(2)雄性育性由等位基因(B/b)控制,西红柿苗期茎色由另一对等位基因(A/a)控制。研究人员让紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株杂交,F1均为紫茎雄性可育株,F1自交,F2的表型及比例为紫茎雄性可育株∶绿茎雄性不育株=3∶1,由此可判断苗期茎色中______为显性性状,且F2出现3∶1的原因是______________________________________________________________________________________。现有各种基因型的个体,且两对基因在染色体上的位置情况与上述实验中的个体相同,若想根据苗期茎色最大比例筛选出雄性不育株,可选择________基因型(母本)×________基因型(父本)进行杂交,筛选子代中的______个体即可。(3)西红柿果肉颜色红色(C)对紫色(c)为显性,为判断该对基因是否位于2号染色体上,研究人员让果肉紫色植株与2号染色体三体果肉红色植株(纯合子)杂交,F1中的三体植株自交,若F2的表型及比例为________________________,说明该对基因位于2号染色体上。[解析]

(1)用雄性不育突变体与雄性可育株进行杂交实验时,雄性不育突变体作母本,雄性可育株作父本,这样可以省去对母本进行去雄的操作,操作步骤为(对雄性不育株)套袋→授粉→套袋。(2)紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株杂交,F1均为紫茎雄性可育株,说明紫茎对绿茎为显性,亲本基因型可表示为AABB、aabb,F1(AaBb)自交,F2的表型及比例为紫茎雄性可育株∶绿茎雄性不育株=3∶1,而没有表现出9∶3∶3∶1的比例,说明紫茎基因与雄性可育基因位于一条染色体上,绿茎基因与雄性不育基因位于另一条染色体上,且F1减数分裂时同源染色体的非姐妹染色单体间未发生互换。若想根据苗期茎色最大比例筛选雄性不育株,可选择aabb(母本)×F1紫茎雄性可育株AaBb(父本)进行杂交,选择子代中的绿茎(aabb)个体即可,其表现为雄性不育。(3)若控制果肉颜色的基因C、c位于2号染色体上,果肉紫色植株的基因型为cc,2号染色体三体果肉红色植株(纯合子)的基因型为CCC,二者杂交所得F1中三体植株的基因型为CCc,其减数分裂产生配子的种类及比例为C∶c∶CC∶Cc=2∶1∶1∶2,自交后代F2中表现为紫色的比例为1/6×1/6=1/36,因此F2中个体的表型及比例为红色∶紫色=35∶1,若出现该比例,则能说明控制果肉颜色的基因位于2号染色体上。[答案]

(1)(对雄性不育株)套袋→授粉→套袋(2)紫茎紫茎基因与雄性可育基因位于一条染色体上,绿茎基因与雄性不育基因位于另一条染色体上,且F1减数分裂时同源染色体的非姐妹染色单体间未发生互换aabb

AaBb绿茎(3)红色∶紫色=35∶1[思维建模](1)利用单体进行基因定位(2)利用三体进行基因定位[特别提醒]基因型为Aaa的三体产生的配子类型及比例为Aa∶a∶A∶aa=2∶2∶1∶1;基因型为AAA的三体产生的配子类型及比例为AA∶A=1∶1;基因型为aaa的三体产生的配子类型及比例为aa∶a=1∶1。(3)利用染色体片段缺失进行基因定位[针对训练]5.玉米是雌雄同株、异花传粉植物,其籽粒黄色(T)对白色(t)为显性,基因T、t位于9号染色体上。某基因型为Tt的黄色籽粒玉米的一条9号染色体发生片段缺失,该玉米自交,所得F1中黄色籽粒∶白色籽粒=1∶1。已知含异常染色体的花粉不育,卵细胞不受影响。下列叙述正确的是

(

)A.缺失片段位于基因T所在的染色体上,基因T在缺失片段上B.缺失片段位于基因T所在的染色体上,基因T不在缺失片段上C.缺失片段位于基因t所在的染色体上,基因t在缺失片段上D.缺失片段位于基因t所在的染色体上,基因t不在缺失片段上答案:B

解析:染色体正常的情况下,基因型为Tt的玉米植株自交,所得F1中黄色籽粒∶白色籽粒=3∶1,根据题干信息“F1中黄色籽粒∶白色籽粒=1∶1,含异常染色体的花粉不育,卵细胞不受影响”可知,染色体异常时含T的精子不能参与受精作用(含T的花粉不育),含T的卵细胞可育,即母本可以产生基因型分别为T和t的两种卵细胞,故缺失片段在基因T所在的染色体上,但基因T不在缺失片段上,B正确。6.染色体数目变异类型多样,其中缺失一条染色体称为单体(2n-1),增加一条染色体称为三体(2n+1)。黑腹果蝇是遗传学研究的常用材料,染色体组成如图所示。Ⅳ号染色体(点状染色体)单体和三体的果蝇均能够繁殖,分析回答下列问题:(1)果

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