高中生物新课标必修一知识框架

必修Ⅰ

组成生物体的化学元素及化合物

知识框架

种类

C

基本元素:C、H、O、N

主要元素:C、H、O、N、P、S

大量元素:占生物体总重量万分之一以上的元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、Mo

组成化合物进而构成细胞,如蛋白质、核酸等

影响生物体的生命活动,如B能促进花粉萌发和花粉管的伸长

作用

生物体有选择地吸收

生物体内和无机自然界中的含量相差很大——差异性

60%~95%

结合水:与细胞内其他物质相结合,含量相对稳定

存在形式

自由水:以游离的形式存在,可自由流动,含量变化大水

结合水:细胞结构的重要组分(4.5%)

功能

②生化反应的重要场所

自由水

③参与许多重要生化反应1%~1.5%

存在形式:大多数以离子的形式存在于细胞中,少数以化合物形式存在

无机盐

ATP

、磷脂的成分

维持生物体的生命活动,如Ca2+

维持细胞的渗透压和酸碱平衡,如

Na+、K+、HCO3等

-

存在形式

有机物

脂质蛋白质

第二节细胞中的有机物(包括2、3、4节)

含量:占细胞鲜重7%~10%,干重的50%以上

组成元素:C、H、O、N,少数含有Fe、Mg等元素

20种氨基酸

通式:

结构特点:至少有一个氨基和一个羧基,且连在同一个碳原子上;

R基不同导致氨基酸种类不同

构成:多个氨基酸分子经脱水缩合形成含有多个肽键(—CO—NH—)的化合物,

多肽

如:n个氨基酸⎯⎯⎯⎯→n肽+(n-1)H

2O(含有n-1

个肽键)

结构:链状(即肽链)

蛋白质结构多样性:氨基酸种类不同;氨基酸数目不同;排列顺序变化多端;肽链空间结构千差万别(生命活动的②催化功能:如酶承担着)

功能多样性③运输功能:如血红蛋白、载体

④调节功能:如胰岛素、生长激素功能蛋白C、H、O

、N、P

真核细胞:主要在细胞核中,少量分布于线粒体、叶绿体中

:双链

原核细胞:在拟核中

核酸脱氧核苷酸T)

A)

G)核糖核苷酸

C)

U)

RNA:(核糖核苷酸):单链,主要分布于细胞质中

功能:遗传信息的携带者:在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用

C、H、O三种

C6H12O6):主要能源物质

核糖(C5H10O5):主要存在于细胞质中

五碳糖

脱氧核糖(C5H10O4):主要存在于细胞核中

种类

C12H22O11)如:麦芽糖、乳糖

(C6H10O5)n

植物:淀粉、纤维素

转化关系:单糖CO2+H2O+能量

功能:生命活动的主要能源物质;组成生物体的重要成分

缩合

组成

脱水缩合

糖类

脂质1%~2%

组成元素:C、H、O,有些含有N、P等

细胞内的储能物质脂肪减少身体热量散失,维持体温恒定

动物及人体缓冲和减压,保护内脏器官

种类及功能磷脂:构成细胞膜及各种细胞器膜的主要成分

固醇性激素:促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞形成

D:有效地促进肠道对Ca、P的吸收

生物大分子以碳链为骨架:碳链骨架→单体(如单糖、氨基酸、核苷酸)→多聚体(如多糖、蛋白质、核酸)

细胞(真核)的基本结构

成分:主要是纤维素、果胶

功能:支持、保护细胞特有)

、蛋白质(约40%)、糖类(约2%~10%)细胞膜(系统成分:脂质(约50%)

的边界)

功能控制物质进出细胞:控制细胞与外界环境的物质交换

(细胞代谢的主要场所)胶质状,含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶

线粒体结构:双层膜、嵴、基质(含有氧呼吸酶,少量DNA)

叶绿体

基粒—分布光合色素及相关酶

细胞质(系统DNA的代谢中心)内质网分布:绝大多数动植物细胞

粗面内质网:蛋白质的合成加工与运输

滑面内质网:脂质和糖类的合成

核糖体种类:固着核糖体,游离核糖体

普遍分布于动植物细胞

高尔基体

功能蛋白质的加工和转运

分布:动物细胞和低等植物细胞

中心体

功能:动物细胞有丝分裂中形成纺锤体液泡膜

液泡细胞液:含糖类、无机盐、色素、蛋白质等结构:单层膜、含水解酶

分解衰老、损伤的细胞器

吞噬侵入细胞的病毒、病菌—消化车间

活动:用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体细胞器之间的配合:分泌蛋白的合成、运输

细胞结构

翻译内质网

加工

加工蛋白质

分泌的蛋白质

蛋白质

概念:化学组成相似,基本结构大致相同的细胞膜、核膜和细胞器膜统称为生物膜系统

核膜内质网膜线粒体

小泡

联系

结构联系:

(注:““功能联系—分工合作:如分泌蛋白的合成、加工与分泌

细胞�基本结构

和信息传递的过程中起着决定性作用

②细胞的许多重要化学反应在生物膜内或膜表面进行,细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着

功能

位点,有利于化学反应的顺利进行

③各种生物膜把细胞分隔成一个个小的区室,使得细胞内能够进行多种化学反应(区域化),而不会相互干扰,保证了细胞的生命活动高效、有序地进行

核仁:与核糖体形成及某种RNA的合成有关

DNA和蛋白质细胞核(系统

染色体

功能:是遗传信息库,是细胞遗传和代谢的控制中心

细胞的物质输入和输出

外界溶液]>[细胞质]→细胞失水皱

动物细胞

[外界溶液]=[细胞质]→细胞水分进出平衡,形态不变

外界溶液]<[细胞质]→细胞吸水膨胀(或胀破)原生质层(细胞膜、液泡膜以及两膜间的细胞质)相当于一层半透膜水和失水细胞和输成熟植物细胞是

一个渗透系统细胞液]<[外界溶液植物细胞

细胞液]>[外界溶液实验:质壁分离与复原

物质跨膜运输

的其他实例

子的吸收探究历程

生命现象:生物膜对物质进出细胞有选择性

提出问题:为什么生物膜能够控制物质进出?这与膜的结构有何关系?

1920科学1925探究

细胞膜中脂质分子排列为连续的两层

1959罗伯特森通过电镜观察,提出静态结构模型→生物膜都由蛋白质(暗层)1970年科学家对膜蛋白进行荧光标记后使膜融合→细胞膜具有流动性

建立模型:流动镶嵌模型

流动镶嵌模型

蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,

有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的横跨

低浓度,如O2、CO2等

种类被动运输

低浓度,如离子和一些较大的分子

特点:不耗能,顺浓度梯度

高浓度,如植物吸收矿质离子

主动运输特点:逆浓度转运,需耗能,需载体

意义:保证活细胞按生命活动的需要主动选择吸收所需物质,排出代谢废物和对细胞

有害的物质

胞吞、胞吐:细胞摄取或排出大分子时

酶和ATP

活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量

实验:比较过氧化氢在不同的条件下的分解

作用实质

结论:酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著

酶的本质:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数为RNA酶的特性(与无机催专一性

化剂相比)需要适宜的温度和pH细胞生命活动所需能量的直接来源结构简式:A—P~P~P

ATP与ADP的相互转化:ATP的形成途径:

酶和AT

P

ATP

ATP分子在吸能反应之间循环流通,保证了生命活动所需能量的持续供应

ATP的主要来源——细胞呼吸

CO2或其他产物,并

且释放出能量的总过程

探究酵母菌细胞呼吸的方式:有氧、无氧时均可进行细胞呼吸,但产物不同

CO2和H2O,同时释放出大量能量的过程(1molC6H12O6彻底氧化放能2870KJ,其中1161KJ转移到ATP中,产生38molATP)

反应式:CHO+6O⎯⎯→6CO2+6H2O+能量61262有氧呼吸酶

C6H12O6⎯⎯→2C3H4O3+4[H]+能量(少量)……细胞质基质酶

过程及场所②2C3H4O3+6H2O⎯⎯→6CO2+20[H]+能量(少量)……线粒体基质

24[H]+6O2⎯⎯→12H2O+能量(大量)……线粒体内膜

细胞呼吸

特点:在温和条件下进行,能量逐步释放、部分能量储存于ATP

产生少量能量的过程(1molC6H12O6分解为乳酸时释放能量196.65KJ,其中储存于ATP中61.08KJ;分解为酒精和CO2时放能225.94KJ,转存于ATP中的能量也是61.08KJ

无氧呼吸

反应式:C6H12O6⎯C2H5OH+2CO2+能量

2C3H6O3+能量酶

C6H12O6⎯⎯→2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+过程及场所

②2C3H4O3+4[H2C2H5OH+2CO2

2C3H6O(乳酸)3

细胞质基质

实质:氧化分解有机物,释放能量

意义

细胞呼吸原理应用:伤口包扎、作物松土、稻田排水、传统发酵产品的生产等

光与光合作用——能量之源

叶绿素a主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿素(3/4叶绿素b1/4)主要吸收蓝紫光

叶黄素(黄色)

内部叶绿体

分布于

恩格尔曼的实验

CO2+H2OCH2O)+O2

探究历程:1771年普利斯特利(英)→1779年英格豪斯(荷)→1845年梅耶(德)

→1864年萨克斯(德)→1880年恩格尔曼(美)→1939年鲁宾卡门(美)

光、色素、酶、ADP、Pi、NADP+场所:叶绿体囊状结构薄膜上

H2O⎯光、酶⎯⎯→2[H]+1O2↑物质变化光、酶

色素和结构

光合作用的原理和应用

的生成:ADP+Pi⎯⎯⎯→ATP

过程

ATP、NADPH([H])中活跃的化学能[H](NADPH)、ATP场所:叶绿体基质物质变化

2的固定:CO2+C5⎯⎯→2C3

CO2的还原:C3+[H]

(CH2O)+C5+H2O

ATP、NADPH([H])中活跃的化学能

光合作用是最基本的物质代谢和能量代谢②将光能转化为化学能,储存于有机物中

意义

③维持大气中O2与CO2相对稳定

CO2浓度

自养型:自己将无机物合成有机物并储存能量

同化作用

异养型:利用环境中现成的有机物化能合成作用

化能合成作用:利用体外环境中某些无机物氧化所释放的能量合成有机物

细胞的增值

限制细胞长大的因素

细胞的增值

意义:生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础

分裂间期

DNA

分子复制和有关蛋白质合成(物质准备)

核仁解体、核膜消失

中期

分裂期后期

纺锤体消失

核仁、核膜重新出现种类

代之间保持了遗传性状的稳定性

→两个子细胞

无丝分裂

特点:无染色体和纺锤体出现举例:蛙的活细胞

细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

上发生稳定性差异的过程

时间:发生于整个生命过程,但在胚胎时期达到最大程度结果:形成不同组织和器官

特点:稳定性、持久性、不可逆性

分化

意义

实质:基因的选择性表达

全能性实例动物克隆:核移植

②有些酶活性降低(如酪氨酸酶活性降低,头发变白

特征③色素沉积:如老年斑

衰老

④呼吸速率减慢,核体积增大,染色质固缩DNA损伤论

②自由基理论

细胞原因:严格的由遗传机制决定的程序性调控(细胞编程性死亡)

凋亡意义:对于多细胞生物体完成正常发育,维持内环境的稳定,以及抵御外界各种

因素的干扰都起着非常关键的作用

原癌基因

抑癌基因

②形态、结构发生改变③易分散和转移(因为细胞膜上糖蛋白物质减少,黏着性减小)④接触抑制丧失细胞癌变

正常细胞癌细胞

预防:远离致癌因子

诊断:病理切片的显微观察、CT、核磁共振及癌基因检测等手段治疗:手术治疗、化疗、放疗等

必修Ⅰ

组成生物体的化学元素及化合物

知识框架

种类

C

基本元素:C、H、O、N

主要元素:C、H、O、N、P、S

大量元素:占生物体总重量万分之一以上的元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、Mo

组成化合物进而构成细胞,如蛋白质、核酸等

影响生物体的生命活动,如B能促进花粉萌发和花粉管的伸长

作用

生物体有选择地吸收

生物体内和无机自然界中的含量相差很大——差异性

60%~95%

结合水:与细胞内其他物质相结合,含量相对稳定

存在形式

自由水:以游离的形式存在,可自由流动,含量变化大水

结合水:细胞结构的重要组分(4.5%)

功能

②生化反应的重要场所

自由水

③参与许多重要生化反应1%~1.5%

存在形式:大多数以离子的形式存在于细胞中,少数以化合物形式存在

无机盐

ATP

、磷脂的成分

维持生物体的生命活动,如Ca2+

维持细胞的渗透压和酸碱平衡,如

Na+、K+、HCO3等

-

存在形式

有机物

脂质蛋白质

第二节细胞中的有机物(包括2、3、4节)

含量:占细胞鲜重7%~10%,干重的50%以上

组成元素:C、H、O、N,少数含有Fe、Mg等元素

20种氨基酸

通式:

结构特点:至少有一个氨基和一个羧基,且连在同一个碳原子上;

R基不同导致氨基酸种类不同

构成:多个氨基酸分子经脱水缩合形成含有多个肽键(—CO—NH—)的化合物,

多肽

如:n个氨基酸⎯⎯⎯⎯→n肽+(n-1)H

2O(含有n-1

个肽键)

结构:链状(即肽链)

蛋白质结构多样性:氨基酸种类不同;氨基酸数目不同;排列顺序变化多端;肽链空间结构千差万别(生命活动的②催化功能:如酶承担着)

功能多样性③运输功能:如血红蛋白、载体

④调节功能:如胰岛素、生长激素功能蛋白C、H、O

、N、P

真核细胞:主要在细胞核中,少量分布于线粒体、叶绿体中

:双链

原核细胞:在拟核中

核酸脱氧核苷酸T)

A)

G)核糖核苷酸

C)

U)

RNA:(核糖核苷酸):单链,主要分布于细胞质中

功能:遗传信息的携带者:在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用

C、H、O三种

C6H12O6):主要能源物质

核糖(C5H10O5):主要存在于细胞质中

五碳糖

脱氧核糖(C5H10O4):主要存在于细胞核中

种类

C12H22O11)如:麦芽糖、乳糖

(C6H10O5)n

植物:淀粉、纤维素

转化关系:单糖CO2+H2O+能量

功能:生命活动的主要能源物质;组成生物体的重要成分

缩合

组成

脱水缩合

糖类

脂质1%~2%

组成元素:C、H、O,有些含有N、P等

细胞内的储能物质脂肪减少身体热量散失,维持体温恒定

动物及人体缓冲和减压,保护内脏器官

种类及功能磷脂:构成细胞膜及各种细胞器膜的主要成分

固醇性激素:促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞形成

D:有效地促进肠道对Ca、P的吸收

生物大分子以碳链为骨架:碳链骨架→单体(如单糖、氨基酸、核苷酸)→多聚体(如多糖、蛋白质、核酸)

细胞(真核)的基本结构

成分:主要是纤维素、果胶

功能:支持、保护细胞特有)

、蛋白质(约40%)、糖类(约2%~10%)细胞膜(系统成分:脂质(约50%)

的边界)

功能控制物质进出细胞:控制细胞与外界环境的物质交换

(细胞代谢的主要场所)胶质状,含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶

线粒体结构:双层膜、嵴、基质(含有氧呼吸酶,少量DNA)

叶绿体

基粒—分布光合色素及相关酶

细胞质(系统DNA的代谢中心)内质网分布:绝大多数动植物细胞

粗面内质网:蛋白质的合成加工与运输

滑面内质网:脂质和糖类的合成

核糖体种类:固着核糖体,游离核糖体

普遍分布于动植物细胞

高尔基体

功能蛋白质的加工和转运

分布:动物细胞和低等植物细胞

中心体

功能:动物细胞有丝分裂中形成纺锤体液泡膜

液泡细胞液:含糖类、无机盐、色素、蛋白质等结构:单层膜、含水解酶

分解衰老、损伤的细胞器

吞噬侵入细胞的病毒、病菌—消化车间

活动:用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体细胞器之间的配合:分泌蛋白的合成、运输

细胞结构

翻译内质网

加工

加工蛋白质

分泌的蛋白质

蛋白质

概念:化学组成相似,基本结构大致相同的细胞膜、核膜和细胞器膜统称为生物膜系统

核膜内质网膜线粒体

小泡

联系

结构联系:

(注:““功能联系—分工合作:如分泌蛋白的合成、加工与分泌

细胞�基本结构

和信息传递的过程中起着决定性作用

②细胞的许多重要化学反应在生物膜内或膜表面进行,细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着

功能

位点,有利于化学反应的顺利进行

③各种生物膜把细胞分隔成一个个小的区室,使得细胞内能够进行多种化学反应(区域化),而不会相互干扰,保证了细胞的生命活动高效、有序地进行

核仁:与核糖体形成及某种RNA的合成有关

DNA和蛋白质细胞核(系统

染色体

功能:是遗传信息库,是细胞遗传和代谢的控制中心

细胞的物质输入和输出

外界溶液]>[细胞质]→细胞失水皱

动物细胞

[外界溶液]=[细胞质]→细胞水分进出平衡,形态不变

外界溶液]<[细胞质]→细胞吸水膨胀(或胀破)原生质层(细胞膜、液泡膜以及两膜间的细胞质)相当于一层半透膜水和失水细胞和输成熟植物细胞是

一个渗透系统细胞液]<[外界溶液植物细胞

细胞液]>[外界溶液实验:质壁分离与复原

物质跨膜运输

的其他实例

子的吸收探究历程

生命现象:生物膜对物质进出细胞有选择性

提出问题:为什么生物膜能够控制物质进出?这与膜的结构有何关系?

1920科学1925探究

细胞膜中脂质分子排列为连续的两层

1959罗伯特森通过电镜观察,提出静态结构模型→生物膜都由蛋白质(暗层)1970年科学家对膜蛋白进行荧光标记后使膜融合→细胞膜具有流动性

建立模型:流动镶嵌模型

流动镶嵌模型

蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,

有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的横跨

低浓度,如O2、CO2等

种类被动运输

低浓度,如离子和一些较大的分子

特点:不耗能,顺浓度梯度

高浓度,如植物吸收矿质离子

主动运输特点:逆浓度转运,需耗能,需载体

意义:保证活细胞按生命活动的需要主动选择吸收所需物质,排出代谢废物和对细胞

有害的物质

胞吞、胞吐:细胞摄取或排出大分子时

酶和ATP

活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量

实验:比较过氧化氢在不同的条件下的分解

作用实质

结论:酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著

酶的本质:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数为RNA酶的特性(与无机催专一性

化剂相比)需要适宜的温度和pH细胞生命活动所需能量的直接来源结构简式:A—P~P~P

ATP与ADP的相互转化:ATP的形成途径:

酶和AT

P

ATP

ATP分子在吸能反应之间循环流通,保证了生命活动所需能量的持续供应

ATP的主要来源——细胞呼吸

CO2或其他产物,并

且释放出能量的总过程

探究酵母菌细胞呼吸的方式:有氧、无氧时均可进行细胞呼吸,但产物不同

CO2和H2O,同时释放出大量能量的过程(1molC6H12O6彻底氧化放能2870KJ,其中1161KJ转移到ATP中,产生38molATP)

反应式:CHO+6O⎯⎯→6CO2+6H2O+能量61262有氧呼吸酶

C6H12O6⎯⎯→2C3H4O3+4[H]+能量(少量)……细胞质基质酶

过程及场所②2C3H4O3+6H2O⎯⎯→6CO2+20[H]+能量(少量)……线粒体基质

24[H]+6O2⎯⎯→12H2O+能量(大量)……线粒体内膜

细胞呼吸

特点:在温和条件下进行,能量逐步释放、部分能量储存于ATP

产生少量能量的过程(1molC6H12O6分解为乳酸时释放能量196.65KJ,其中储存于ATP中61.08KJ;分解为酒精和CO2时放能225.94KJ,转存于ATP中的能量也是61.08KJ

无氧呼吸

反应式:C6H12O6⎯C2H5OH+2CO2+能量

2C3H6O3+能量酶

C6H12O6⎯⎯→2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+过程及场所

②2C3H4O3+4[H2C2H5OH+2CO2

2C3H6O(乳酸)3

细胞质基质

实质:氧化分解有机物,释放能量

意义

细胞呼吸原理应用:伤口包扎、作物松土、稻田排水、传统发酵产品的生产等

光与光合作用——能量之源

叶绿素a主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿素(3/4叶绿素b1/4)主要吸收蓝紫光

叶黄素(黄色)

内部叶绿体

分布于

恩格尔曼的实验

CO2+H2OCH2O)+O2

探究历程:1771年普利斯特利(英)→1779年英格豪斯(荷)→1845年梅耶(德)

→1864年萨克斯(德)→1880年恩格尔曼(美)→1939年鲁宾卡门(美)

光、色素、酶、ADP、Pi、NADP+场所:叶绿体囊状结构薄膜上

H2O⎯光、酶⎯⎯→2[H]+1O2↑物质变化光、酶

色素和结构

光合作用的原理和应用

的生成:ADP+Pi⎯⎯⎯→ATP

过程

ATP、NADPH([H])中活跃的化学能[H](NADPH)、ATP场所:叶绿体基质物质变化

2的固定:CO2+C5⎯⎯→2C3

CO2的还原:C3+[H]

(CH2O)+C5+H2O

ATP、NADPH([H])中活跃的化学能

光合作用是最基本的物质代谢和能量代谢②将光能转化为化学能,储存于有机物中

意义

③维持大气中O2与CO2相对稳定

CO2浓度

自养型:自己将无机物合成有机物并储存能量

同化作用

异养型:利用环境中现成的有机物化能合成作用

化能合成作用:利用体外环境中某些无机物氧化所释放的能量合成有机物

细胞的增值

限制细胞长大的因素

细胞的增值

意义:生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础

分裂间期

DNA

分子复制和有关蛋白质合成(物质准备)

核仁解体、核膜消失

中期

分裂期后期

纺锤体消失

核仁、核膜重新出现种类

代之间保持了遗传性状的稳定性

→两个子细胞

无丝分裂

特点:无染色体和纺锤体出现举例:蛙的活细胞

细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

上发生稳定性差异的过程

时间:发生于整个生命过程,但在胚胎时期达到最大程度结果:形成不同组织和器官

特点:稳定性、持久性、不可逆性

分化

意义

实质:基因的选择性表达

全能性实例动物克隆:核移植

②有些酶活性降低(如酪氨酸酶活性降低,头发变白

特征③色素沉积:如老年斑

衰老

④呼吸速率减慢,核体积增大,染色质固缩DNA损伤论

②自由基理论

细胞原因:严格的由遗传机制决定的程序性调控(细胞编程性死亡)

凋亡意义:对于多细胞生物体完成正常发育,维持内环境的稳定,以及抵御外界各种

因素的干扰都起着非常关键的作用

原癌基因

抑癌基因

②形态、结构发生改变③易分散和转移(因为细胞膜上糖蛋白物质减少,黏着性减小)④接触抑制丧失细胞癌变

正常细胞癌细胞

预防:远离致癌因子

诊断:病理切片的显微观察、CT、核磁共振及癌基因检测等手段治疗:手术治疗、化疗、放疗等


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