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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nGrundkurs Vorschlag C \nSeite 1 von 7I Erläuterungen \nVoraussetzungen gemäß KCGO und Abiturerlass in der für den Abiturjahrgang geltenden \nFassung \n \nStandardbezug \nDie nachfolgend ausgewiesenen Kompetenzen sind für die Bearbeitung der jeweiligen Aufgabe beson-\nders bedeutsam. Darüber hinaus können weitere, hier nicht ausgewiesene Kompetenzen für die Bear-\nbeitung der Aufgabe nachrangig bedeutsam sein, zumal die Kompetenzen in engem Bezug zueinander \nstehen. Die Operationalisierung des Standardbezugs erfolgt in Abschnitt II. \n \nAufgabe Kompetenzen \nF1 F2 E1 E2 E3 K1 K2 K3 B1 B2 \n1 X \n2 X X \n3 X X X \n4 X X \n5 X X X \n6 X X \n7 X X X X \n8 X X X X \n \nInhaltlicher Bezug \nQ1: Genetik und Gentechnik \nQ2: Ökologische und stoffwechselphysiologische Zusammenhänge \nverbindliche Themenfelder: Von der DNA zum Protein (Q1.1), Gene und Gentechnik (Q1.2), Human-\ngenetik (Q1.3), Strukturierung von Ökosystemen an einem Beispiel (Q2.1), Biodiversität (Q2.5) \n \n \nII Lösungshinweise und Bewertungsraster \nIn den nachfolgenden Lösungshinweisen sind alle wesentlichen Gesichtspunkte, die bei der Bearbei-\ntung der einzelnen Aufgaben zu berücksichtigen sind, konkret genannt und diejenigen Lösungswege \naufgezeigt, welche die Prüflinge erfahrungsgemäß einschlagen werden. Lösungswege, die von den \nvorgegebenen abweichen, aber als gleichwertig betrachtet werden können, sind ebenso zu akzeptieren. \n \nAufg. erwartete Leistungen BE \n1 \n Unterrichtsbezogene Angabe der Definitionen: \nÖkologische Nische: Gesamtheit aller biotischen und abiotischen Faktoren, mit de-\nnen ein Organismus in Wechselwirkung steht. \nSymbiose: Vergesellschaftung artverschiedener Lebewesen mit wechselseitigem \nNutzen. \nParasitismus: Wechselbeziehung zwischen verschiedenen Arten, bei der eine Art, der \nParasit, der anderen Art, dem Wirt, Nahrung und/oder Stoffe entzieht und sie schä-\ndigt, in der Regel jedoch ohne sie zu töten. 6",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nGrundkurs Vorschlag C \nSeite 2 von 7Aufg. erwartete Leistungen BE \n Nennung jeweils eines Beispiels: \nSymbiose: z.B. Algen/Pilze in der Flechte; Blattlaus und Ameise \nParasitismus: z.B. Stechmücke (oder Bandwurm, Floh, Laus) und Mensch 2 \n2 Beschreibung der Toleranzkurve: \nDie Toleranzkurve zeigt den Verpuppungserfolg der Asiatischen Tigermücke in Ab-\nhängigkeit von der Wassertemperatur. \nDer Toleranzbereich liegt zwischen dem Minimum bei 10°C und dem Maximum bei \n37°C. Das Optimum mit 100% Verpuppungserfolg ist breit und befindet sich im Be-\nreich von ca. 16°C bis 31°C (kann alternativ auch als Präferendum eingestuft wer-\nden). 4 \n Beschreibung und Erklärung der Abhängigkeit der Entwicklungsgeschwindigkeit der \nTigermückenpuppe von der Temperatur: \nDie Puppenentwicklung ist deutlich temperaturabhängig. Erst ab einer minimalen \nTemperatur von 10°C findet sie statt. Bis ca. 30°C steigt die Entwicklungsgeschwin-\ndigkeit pro 10°C um das 2–3fache, d.h. die Entwicklung unterliegt der RGT-Regel. \nAb ca. 30°C verringert sich die Zunahme der Geschwindigkeit bis zum Maximum \nbei ca. 35°C. Bei weiterer Temperaturerhöhung sinkt die Entwicklungsgeschwindig-\nkeit bis 40°C rapide bis auf null ab. Dies lässt sich auf die durch hohe Temperaturen \nzunehmende Denaturierung von Proteinen zurückführen, die ab 40°C keine erfolgrei-\nche Puppenentwicklung mehr zulässt. 7 \n3 \n Formulierung zweier Fragestellungen: \nz.B.: Wie hängt die Larvensterblichkeit vom Futterangebot ab? \nGibt es eine zwischenartliche Konkurrenz zwischen Tigermückenlarven und Gemei-\nnen Stechmückenlarven in Abhängigkeit vom Futterangebot? 2 \n Zusammenfassung und Auswertung der Versuchsergebnisse: \nBei hohem Futterangebot (A) sterben von beiden Mückenarten nur wenige Larven \n(< 10%), bei TM-Larven etwas weniger, unabhängig von der gleichzeitigen Anwe-\nsenheit der jeweils anderen Art. Ist das Futterangebot ausreichend, spielt die zwi-\nschenartliche Konkurrenz also keine Rolle. 4 \n Bei niedrigem Futterangebot (B) steigt die Larvensterblichkeit bei SML auf ca. 20%, \nund zwar unabhängig von der Anwesenheit von TML. Bei TML erhöht sich die \nSterblichkeit sogar auf fast den dreifachen Wert der SM-Larvensterblichkeit \n(ca. 58%), allerdings nur bei Anwesenheit der konkurrierenden Art. \nWird das Futterangebot reduziert, beeinträchtigt das bei Alleinhaltung nur die SML, \ndie TML dagegen nicht. Die innerartliche Konkurrenz ist bei den SML stärker ausge-\nprägt als bei den TML. Bei geringem Futterangebot ist eine starke zwischenartliche \nKonkurrenz feststellbar. Allerdings sind die TML unter diesen Bedingungen in An-\nwesenheit der SML offensichtlich deutlich konkurrenzschwächer, sodass ihre Sterb-\nlichkeit stark ansteigt, während die SML durch die interspezifische Konkurrenz nicht \nbeeinträchtigt werden. 10",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nGrundkurs Vorschlag C \nSeite 3 von 7Aufg. erwartete Leistungen BE \n4 \n Skizze eines Nahrungsnetzes der in Material 4 genannten Organismen bei Anwesen-\nheit von Ratten und Menschen: \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n 6 \n Zuordnung von drei Organismen zu unterschiedlichen Trophieebenen (Auswahl): \nKokosnuss, Baumsamen: Produzenten (Pflanzen); \nRatte, Mensch: Konsument 1. Ordnung (Pflanzenfresser), Konsument 2. und höherer \nOrdnung (Fleischfresser); \nTigermücke und Südliche Hausmücke: Konsument 2. Ordnung bzw. höherer Ord-nung (ernährt sich von Ratte, Mensch und Vogel). 3 \n5 Erklärung des Vorkommens von Stechmückenarten vor und nach Ausrottung der \nRatten: \nSolange Ratten auf der Insel vorkamen, fand die Tigermücke hervorragende Bedin-\ngungen vor, da ihr Hauptwirt, die Ratte, sehr häufig war und zudem für (zusätzliche) \nBrutbiotope durch mit Regenwasser gefüllte Kokosnussschalen sorgte. Durch Auftei-\nlung der Wirte minimierte sich außerdem die Konkurrenz zwischen Haus- und Tiger-\nmücke. \nDa durch die Ausrottung der Ratten der Hauptwirt wegfiel und auch Menschen nicht \ndauerhaft auf der Insel lebten, musste die Tigermücke mehr und mehr auf Vögel aus-\nweichen. Auf diesen Wirt sind jedoch Hausmücken spezialisiert. Hierdurch trat die \nTigermücke in Konkurrenz zur Hausmücke, was schließlich zum Zusammenbruch \nder Tigermückenpopulation führte (Konkurrenzausschlussprinzip). 7 \n6 \n Benennung der nummerierten Bestandteile des lac-Operons: \n1 = Regulatorgen; 2 = mRNA des Regulatorgens; 3 = aktiver Repressor; \n4 = Promotor; 5 = RNA-Polymerase; 6 = Operon; 7 = Operator; 8 = Strukturgene 4 \n Beschreibung der Funktionsweise des lac-Operons in Abwesenheit von Lactose: \nDas Regulatorgen wird in eine mRNA transkribiert und in ein Repressorprotein \ntranslatiert. Da keine Lactose vorhanden ist, ist das Repressorprotein aktiv und bindet \nnach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an den Operator. Dadurch kann die RNA-Poly-\nmerase, die am Promotor bindet, die nachfolgenden Strukturgene nicht ablesen. Da-\nmit werden diese Gene nicht exprimiert und es werden keine Enzyme zum Lactose-\nAbbau hergestellt. Das lac-Operon ist durch den aktiven Repressor abgeschaltet. 8 \nA \n B =\n B ernährt sich von A \nKrustentiere \nTigermücke \nSüdliche Hausmücke \nMensch \nSeevogel \nRatte \nKokosnüsse \nBaumsamen",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nGrundkurs Vorschlag C \nSeite 4 von 7Aufg. erwartete Leistungen BE \n Skizze des lac-Operons in Anwesenheit von Lactose: \nFolgende Elemente sollen in der Skizze enthalten sein: \nLactose-Molekül mit Bindung an Repressor; veränderte Raumstruktur des Repres-\nsors mit Verlust der Bindungsfähigkeit an den Operator; RNA-Polymerase transkri-\nbiert die Strukturgene; Translation der mRNA und Enzymbildung; Abbau der Lac-\ntose durch die neugebildeten Enzyme. 6 \n7 \n Auswertung des Vererbungsschemas: \nVererbungsschema A: \nHier wird die Kreuzung von heterozygoten weiblichen und männlichen Fliegen be-\ntrachtet: Alle Eizellen enthalten das Gift, da die weibliche Fliege ein MEDEA-Allel \nbesitzt. Auch jeweils die Hälfte der Eizellen bzw. Spermien besitzt das MEDEA-Al-\nlel. Alle befruchteten Eizellen, denen entweder vom Spermium, der Eizelle oder von \nbeiden das MEDEA-Allel vererbt wurde, besitzen damit auch das Immunitätsgen, so-\ndass sich die Giftwirkung nicht entfalten kann. Nur bei der Kombination Wt/Wt ist in \nder befruchteten Eizelle kein Immunitätsgen vorhanden, so dass der Embryo abstirbt. 5 \n Vererbungsschema B: \nDie männlichen Fliegen sind homozygot ohne MEDEA und damit auch alle Sper-\nmien. Da die Weibchen heterozygot sind, enthalten alle Eier das Gift und die Hälfte \ndas MEDEA-Allel. Nach der Befruchtung überleben nur die Embryonen, die durch \ndas MEDEA-Allel auch das Immunitätsgen der weiblichen Fliegen erhalten haben. 3 \n Vererbungsschema C: \nHier wird die Kreuzung von homozygot weiblichen Fliegen ohne MEDEA-Allel und \nheterozygoten männlichen Fliegen betrachtet: Da das Gift nur während der Eizellrei-\nfung hergestellt wird, enthalten Eizellen dieser weiblichen Fliegen kein Gift. Das \nVorhandensein eines MEDEA-Allels in männlichen Spermien ist damit unerheblich \nfür die erfolgreiche Embryonalentwicklung, so dass alle Embryonen überleben. 3 \n Begründung, dass es sich um Gene Drive handelt: \nDa das eine MEDEA-Gen-Element eine Vergiftung der Eizellen bewirkt, verhindert \nes so die Entwicklung aller Nachkommen, die nur das Wt-Gen enthalten, da diese \nohne das zweite MEDEA-Gen-Element auch keine Immunität entwickeln können. \nDadurch besitzen bei einer Kreuzung heterozygoter männlicher und weiblicher Flie-\ngen (Beispiel A) alle überlebenden Nachkommen (also 100%) mindestens ein \nMEDEA-Allel, während es bei regulärer Vererbung nur 75% wären. Das MEDEA-\nAllel ist in diesem Fall deutlich überrepräsentiert, es handelt sich damit um Gene \nDrive. \nBei der Kreuzung heterozygoter weiblicher MEDEA-Fliegen mit männlichen Fliegen \nohne MEDEA-Allel (Beispiel B) wird die Differenz noch deutlicher. Auch hier fin-\ndet sich das MEDEA-Allel in allen überlebenden Nachkommen, während bei regulä-\nrer Vererbung sogar nur 50% der Fliegen mit dem MEDEA-Allel ausgestattet wären. \nNur bei der Kreuzung von männlichen heterozygoten MEDEA-Fliegen mit weibli-\nchen Fliegen ohne MEDEA (Beispiel C) gibt es keine Änderung im Vergleich zur re-gulären Vererbungsweise. 8",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nGrundkurs Vorschlag C \nSeite 5 von 7Aufg. erwartete Leistungen BE \n8 Beurteilung, ob Gene Drive als Alternative zur bisherigen Bekämpfungsstrategie ge-\ngen die Tigermücke geeignet ist: \nEs sollen die verschiedenen im Material genannten Aspekte (Spezifität, Effizienz, Re-\nsistenz, ökologische Folgen, Anwendung, Haltbarkeit) angesprochen und auf mögli-\nche Vorteile bezüglich des Gene Drives hin untersucht werden. \nGene Drive wirkt spezifisch nur auf die Tigermücke, während Bti allgemein auf Flie-\ngen und Mücken anspricht. Dadurch wäre evtl. auch eine weniger negative Auswir-\nkung auf die Nahrungskette zu erwarten. \nIm Idealfall würde das einmalige Ausbringen von gentechnisch veränderten Tieren \nzum Zusammenbruch der Population führen. Somit wäre die Methode deutlich effek-\ntiver. \nDa sich die erwachsenen Tigermücken nur maximal 200m von ihren Brutstätten ent-\nfernen, ist Gene Drive eher zur lokalen Bekämpfung geeignet, d.h. voneinander ent-\nfernt lebende Populationen müssten, wie bei Bti-Einsatz, jeweils gesondert bekämpft \nwerden. Bti ist nur wenige Wochen haltbar und muss daher immer wieder angewen-\ndet werden. \nGene Drive hat also einige Vorteile gegenüber Bti, allerdings ist das Verfahren rela-\ntiv neu und bisher nur unter Laborbedingungen getestet. Die Auswirkungen auf das\nÖkosystem (z.B. die Gefahr des Übergreifens des Gene Drives auf andere Organis-\nmen) sind ebenso schwer abzuschätzen wie Resistenzen und Gesundheitsrisiken für \nden Menschen. 12 \n Summe 100 \n \n \n \nIII Bewertung und Beurteilung \nDie Bewertung und Beurteilung erfolgt unter Beachtung der nachfolgenden Vorgaben nach § 33 der \nOberstufen- und Abiturverordnung (OAVO) in der jeweils geltenden Fassung. Bei der Bewertung und \nBeurteilung der sprachlichen Richtigkeit in der deutschen Sprache sind die Bestimmungen des \n§ 9 Abs. 12 OAVO in Verbindung mit Anlage 9b anzuwenden. \n \nIn den modernen Fremdsprachen ist nach den Bestimmungen des § 9 Abs. 13 OAVO in Verbindung \nmit dem „Erlass zur Bewertung und Beurteilung von schriftlichen Arbeiten in allen Grund- und Leis-\ntungskursen der neu beginnenden und fortgeführten modernen Fremdsprachen in der gymnasialen \nOberstufe, dem beruflichen Gymnasium, dem Abendgymnasium und dem Hessenkolleg“ vom 7. Au-\ngust 2020 (ABl. S. 519) die sprachliche Leistung kriteriengeleitet zu bewerten. Bei der Bewertung und \nBeurteilung der Übersetzungsleistung in den Fächern Latein und Altgriechisch sind die Bestimmungen \ndes § 9 Abs. 14 OAVO in Verbindung mit Anlage 9c anzuwenden. \n \nDer Fehlerindex ist nach Anlage 9b zu § 9 Abs. 12 OAVO zu berechnen. Für die Ermittlung der \nPunkte nach Anlage 9a zu § 9 Abs. 12 OAVO sowie Anlage 9c zu § 9 Abs. 14 OAVO wird jeweils \nder ganzzahlige nicht gerundete Prozentsatz bzw. Fehlerindex zugrunde gelegt. \n \nDarüber hinaus sind die Vorgaben der Erlasse „Hinweise zur Vorbereitung auf die schriftlichen Abi-\nturprüfungen (Abiturerlass)“ und „Durchführungsbestimmungen zum Landesabitur“ in der für den \nAbiturjahrgang geltenden Fassung zu beachten.",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nGrundkurs Vorschlag C \nSeite 6 von 7Bei der Bewertung und Beurteilung ist auch die Intensität der Bearbeitung zu berücksichtigen. Als Be-\nwertungskriterien dienen über das Inhaltliche hinaus qualitative Merkmale wie Strukturierung, Diffe-\nrenziertheit, sprachliche Gestaltung und Schlüssigkeit der Argumentation. \n \nEin Prüfungsergebnis von 5 Punkten (ausreichend) setzt voraus, dass insgesamt 45% der zu verge-\nbenden BE erreicht werden. Ein Prüfungsergebnis von 11 Punkten (gut) setzt voraus, dass insgesamt \n75% der zu vergebenden BE erreicht werden. \n \n \nGewichtung der Aufgaben und Zuordnung der Bewertungseinheiten zu den Anforderungsbereichen \n \nAufgabe Bewertungseinheiten in den Anforderungsbereichen Summe AFB I AFB II AFB III \n1 8 8 \n2 4 7 11 \n3 16 16 \n4 9 9 \n5 7 7 \n6 18 18 \n7 11 8 19 \n8 12 12 \nSumme 30 50 20 100 \n \nDie auf die Anforderungsbereiche verteilten Bewertungseinheiten innerhalb der Aufgaben sind als \nRichtwerte zu verstehen. \n \n \nIV Quellen \nMaterial 1 basiert auf: \nURL: https://soziales.hessen.de/gesundheit/infektionsschutz/infektionsshykrankheiten/faq-asiatische-tigermuecke-hessen \n(abgerufen am 09.02.2020). \nURL: https://www.pexels.com/de-de/foto/insekt-makro-nahansicht-moskito-86722/ (abgerufen am 13.02.2020). \nURL: https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Lebenszyklus_der_Asiatischen_Tigermücke_Aedes_albopictus_syn._Stegomyia\n_albopicta.jpg (abgerufen am 13.02.2020). \n \nMaterial 2 basiert auf: \nBjörn Pluskota: Die Asiatische Tigermücke (Aedes albopictus): Thermale Ökologie und Risikoeinschätzung einer \nEtablierung in Deutschland, Dissertation Heidelberg 2011, S. 64 und 88, URL: http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/\nvolltextserver/12938/1/Pluskota.pdf (abgerufen am 15.02.2020). \n \nMaterial 3 basiert auf: \nRuth Müller et al.: Larval superiority of Culex pipiens to Aedes albopictus in a replacement series experiment: prospects for \ncoexistence in Germany, in: Parasites & Vectors 11, 80, 2018, URL: https://parasitesandvectors.biomedcentral.com/articles/\n10.1186/s13071-018-2665-3 (abgerufen am 16.02.2020). \n \nMaterial 4 basiert auf: \nDaniel Lingenhöhl: Doppelschlag gegen Invasoren, in: Spektrum - Die Woche 10/2018, S. 16–17. \nKevin D. Lafferty et al.: Local extinction of the Asian tiger mosquito (Aedes albopictus) following rat eradication on Palmyra \nAtoll, in: Biol. Lett. 14: 20170743, 2018, URL: http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2017.0743 (abgerufen am 09.02.2020). \n \nMaterial 5 basiert auf: \nDiethard Baron et al.: Grüne Reihe Material S II Genetik, Braunschweig 2017, S. 80.",
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"content": "Nicht für den Prüfling bestimmt Hessisches Kultusministerium Landesabitur 2021 \nBiologie Lösungs- und Bewertungshinweise \nGrundkurs Vorschlag C \nSeite 7 von 7Material 6 basiert auf: \nErnst A. Wimmer & Georg Oberhofer: Genetik im Bund mit selbstsüchtigen Genen, in: Spektrum der Wissenschaften,\nFebruar 2020, S. 46–51. \nChun-Hong Chen et al.: A Synthetic Maternal-Effect Selfish Genetic Element Drives Population Replacement in Drosophila, \nin: Science 316, S. 597–600, 2007, URL: https://www.jstor.org/stable/20036130 (abgerufen am 03.03.2020), \nergänzendes Material: URL: www.sciencemag.org/cgi/content/full/1138595/DC1 (abgerufen am 03.03.2020).\nURL: https://www.wissensschau.de/synthetische_biologie/gene_drive_medea_daisy_x-shredder.php (abgerufen am \n03.03.2020). \n \nMaterial 7 basiert auf:\nStefanie Allgeier et al.: Entwicklung eines naturschutzkonformen Konzeptes zur Stechmückenbekämpfung am Oberrhein, in: \nAbschlussbericht zu DBU Projekt, Az 32608/01, IES Landau 2019, URL: https://www.dbu.de/projekt_32608/01_db_\n2848.html (abgerufen am 15.02.2020). \nNorbert Becker et al.: Lack of resistance in Aedes vexans field populations after 36 years of Bacillus thuringensis subsp. \nisraelensis applications in the upper rhine valley, Germany, in: J. of the American Mosquito Control Association. 34 (2), \nS. 154–157, 2018, URL: https://mosquito-jamca.org/doi/pdf/10.2987/17-6694.1 (abgerufen am 17.02.2020). \nAndrew B. Hall et al.: A male-determing factor in the mosquito Aedes aegypti, in: Science 348 (6240), 2015, S. 1268–1270,\nURL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5026532/pdf/nihms773904.pdf (abgerufen am 17.02.2020). \nRoberto Galizi et al.: A CRISPR-Cas9 sex-ratio distortion for genetic control, in: Scientific reports 6:31139, 2016, \nURL: https://www.nature.com/articles/srep31139.pdf (abgerufen am 17.02.2020). \nMegan Scudellari: Hijacking Evolution, in: Nature 571, 2019, S. 160–162, URL: https://www.akbarilab.com/uploads\n/8/7/0/5/87051394/d41586-019-02087-5.pdf (abgerufen am 17.02.2020). \nKyros Kyrou et al.: A CRISPR-Cas9 gene drive targeting doublesex causes complete population suppression in caged \nAnopheles gambiae mosquitoes, in: Nature Biotechnology 36, 2018, S. 1062–1066, URL: https://www.nature.com/\narticles/nbt.4245.pdf (abgerufen am 17.02.2020). \nKathryn E. Kistler et al.: Genome Engineering with CRISPR-Cas9 in the Mosquito Aedes aegypti, in: Cell reports 11, 2015, \nS. 51–60, URL: https://www.cell.com/cell-reports/pdfExtended/S2211-1247(15)00262-4 (abgerufen am 17.02.2020).",
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