内容正文:
德化一中2023-2024学年第二学期月考高一物理试题
(考试时间:75分钟 总分:100分)
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、单选题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 以下四种情境中,物体a机械能守恒的是(不计空气阻力)( )
A. 物块a沿固定斜面匀速下滑 B. 物块a沿粗糙的圆弧面加速下滑
C. 摆球a由静止释放,自由摆动 D. 小球a由静止释放至运动到最低点过程
2. 如图所示,质量为的物体静止于倾角为的斜面体上,斜面体的质量为,现对该斜面体施加一个水平向左的推力,使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动的位移为,则在此运动过程中斜面体B对物体A所做的功为( )
A. B. C. D. 0
3. 如图所示,两个完全相同的小球A、B分别用细线悬在等高的点。A球的悬线比B球的长,把两球的悬线拉至水平后无初速释放,不计阻力,则经过最低点时( )
A. A球的重力势能大于B球的重力势能
B. A球的机械能大于B球的机械能
C. A球重力的瞬时功率等于B球重力的瞬时功率
D. A球的速度小于B球的速度
4. 如图所示,A、B两小球在竖直方向上通过劲度系数为k轻质弹簧相连,B球放在水平地面上,整个系统处于竖直静止状态。现用竖直向上的拉力F缓慢将A上提,直至B恰好离开地面。已知A、B的质量均为m,重力加速度为g。在此过程中拉力做的功( )
A. B. C. D.
二、多选题(本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
5. 某人跑步过程中不同时刻的速度与加速度矢量如图,则关于此人在这些时刻的运动情况,说法正确的是( )
A. 图①时刻此人正匀速率向右转 B. 图②时刻此人正减速向左转
C. 图③时刻此人正加速向右转 D. 图④时刻此人正加速向右转
6. 如图所示,套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连。由于B的质量较大,故在释放B后,A将沿杆上升,不计一切摩擦和阻力。当A环上升至定滑轮的连线处于水平位置时,其上升速度,则( )
A. 该时刻B的速度大小也等于
B. 该时刻B的速度恰好为0
C. 该时刻A的加速度恰好为0
D. 当A运动到如图虚线位置时,此时,绳与水平方向成角,则A该时刻速度大小恰好是B的两倍
7. 如图甲,足够长的光滑斜面倾角为时质量为的物块在沿斜面方向的力作用下由静止开始运动,设沿斜面向上为力的正方向,力随时间的变化关系如图乙。取物块的初始位置为零势能位置,重力加速度取,则物块( )
A. 在过程中机械能减少
B. 在时动能为
C. 在时机械能为
D. 在时速度大小为
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
三、填空、实验题(共20分)
8. 如图甲所示,竖直放置两端封闭的玻璃管中注满清水,内有一个红蜡块能在水中以0.3m/s的速度匀速上浮。现当红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时,使玻璃管水平匀速向右运动,测得红蜡块实际运动的方向与水平方向的夹角为37°,则:(sin37°=0.6;cos37°=0.8)
(1)根据题意可知玻璃管水平方向的移动速度为___________m/s。
(2)如图乙所示,若红蜡块从A点匀速上浮的同时,使玻璃管水平向右做匀加速直线运动,则红蜡块实际运动的轨迹是图中的___________。
9. 如图所示,若河中各处水流速度相同,河两岸之间距离,现有一小船在静水中的速度大小为,保持船头与上游河岸成角的从处渡河,经过一段时间正好到达正对岸的处。则该船渡河所用时间为______,河中水流速度大小为______,小船的实际速度大小为______取)。
10. 如图所示,倾角为光滑斜面固定在水平地面上,一根不计质量的细绳跨过斜面顶端的定滑轮,两端连接着质量均为的物体A和B。开始时用手把物体B固定在斜面最底端,这时物体A离地面的高度为,放开物体B后,A、B组成的系统开始运动,全过程中物体B始终没有碰到定滑轮,忽略一切摩擦,取。则物体A着地前,A、B组成的系统重力势能______(填“增加”、“减少”或“不变”);物体A着地时的速度为______;物体A着地后物体B沿斜面上滑的最大距离为______m。
11. 某同学用如图所示的实验装置验证动能定理。所用器材包括:气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片入、两个光电门、码盘和码等。已知当地的重力加速度为g。实验步骤如下:
第一,调节气垫导轨水平;
第二,砝码的质量,用天平测得砝码盘的质量、滑块(含遮光片)的质量;测出之间的距离;
第三,用细线跨过轻质定滑轮,将滑块与砝码盘连接,滑块在细线水平拉动下向右运动,记录遮光片经过两处光电门的挡光时间;
第四,改变砝码的质量,测出遮光片经过两处光电门的挡光时间。
请回答下列问题:
(1)在遮光片随滑块从运动到的过程中,如果______(填“远大于”或“远小于”),就可将砝码和砝码盘所受重力大小视为滑块所受的拉力大小;
(2)在满足(1)的条件下,滑块从运动到,合力对滑块做的功______,滑块动能的变化______(均用题中物理量的符号表示),若,则合力对物体做的功等于物体动能的改变量。
12. 甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验,实验装置如图甲所示。
(1)关于本实验,下列说法正确是( )
A.应选择质量大、体积小的重物进行实验
B.重物的质量可以不用测量
C.释放纸带之前,用手托住重物保持静止
D.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度,需要先测量该点到点的距离,再根据公式计算,其中应取当地的重力加速度
(2)甲同学实验时,质量的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示,为计时器打下的第一个点,相邻计数点时间间隔为,长度单位是,取。(结果均保留2位有效数字)
①打点计时器打下计数点时,物体的速度______。
②从点到打下计数点的过程中,物体重力势能的减小量______。
③若甲同学选取了包含点在内的某个过程,发现重物动能的增加量略大于重力势能的减小量,造成这一结果的原因可能是______
A重物质量过大
B.重物质量测量错误
C.先释放纸带,后接通电源
D.阻力因素影响较大
④重锤在下落的过程中,如果所受阻力均忽略不计,代表下落的距离,代表物体速率,代表动能,代表势能,代表机械能,以地面为参考面,下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
四、解答题(共40分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写最后答案的不给分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,质量的物块静止在粗糙的水平面上,物块与水平面间的动摩擦因数。现用大小、方向与水平方向角斜向上的力拉物块。重力加速度,,。求:
(1)求物体运动的加速度:
(2)力F作用3s的过程中,拉力F对物块做的功;
(3)力作用时,摩擦力对物块做功的功率。
14. 某同学对一辆自制小遥控车的性能进行测试,让小车在水平地面上由静止开始运动。小车上的传感器将小车运动的全过程记录下来,通过数据处理得到如图所示的图像。已知小车在内做匀加速直线运动,内小车牵引力的功率保持不变,在末停止遥控,关闭电动机。小车的总质量,整个过程中小车受到的阻力保持不变。求:
(1)小车受到的阻力的大小;
(2)小车的额定功率;
(3)小车时速度为,此时小车加速度的大小;
(4)时电动机对小车做的功。
15. 如图所示,水平传送带左端处与竖直面内的光滑曲面平滑连接,右端处与光滑水平面平滑连接,水平面上固定一个竖直挡板,挡板左侧连接一个轻弹簧,弹簧处于自然状态,弹簧左端刚好处在水平面上的点。光滑曲面上的点距离水平传送带的高度差,传送带长,以速度顺时针转动。一质量为的物块从点由静止释放,已知物块与传送带之间的动摩㧒因数为,取重力加速度,求:
(1)物块第一次滑到曲面底端处的速度大小;
(2)物块第一次到达处的速度大小;
(3)弹簧获得的最大弹性势能;
(4)在物块第一次从运动到的过程中,摩擦力对物块做的功以及系统因摩擦而产生的热量。
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德化一中2023-2024学年第二学期月考高一物理试题
(考试时间:75分钟 总分:100分)
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、单选题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 以下四种情境中,物体a机械能守恒的是(不计空气阻力)( )
A. 物块a沿固定斜面匀速下滑 B. 物块a沿粗糙的圆弧面加速下滑
C. 摆球a由静止释放,自由摆动 D. 小球a由静止释放至运动到最低点的过程
【答案】C
【解析】
【详解】AB、物体a在沿固定斜面匀速下滑和沿粗糙的圆弧面加速下滑过程中都受到摩擦力作用,有内能的产生,物体a的机械能不守恒,故AB错误.
C、摆球a由静止释放,自由摆动过程中只有重力做功,物体a的动能和重力势能相互转化,机械能守恒,故C正确.
D、小球a由静止释放至运动到最低点的过程中,小球a和弹簧组成的系统机械能守恒,小球a的机械能不守恒,故D错误.
2. 如图所示,质量为的物体静止于倾角为的斜面体上,斜面体的质量为,现对该斜面体施加一个水平向左的推力,使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动的位移为,则在此运动过程中斜面体B对物体A所做的功为( )
A. B. C. D. 0
【答案】D
【解析】
【详解】物体受重力以及斜面对物体的作用力,而物体做匀速直线运动,合外力对物体做功为0,其中重力的方向与物体位移的方向垂直,因此重力对物体不做功,由此可知斜面对物体的作用力对物体做功为0.
故选D。
3. 如图所示,两个完全相同的小球A、B分别用细线悬在等高的点。A球的悬线比B球的长,把两球的悬线拉至水平后无初速释放,不计阻力,则经过最低点时( )
A. A球的重力势能大于B球的重力势能
B. A球的机械能大于B球的机械能
C. A球重力的瞬时功率等于B球重力的瞬时功率
D. A球的速度小于B球的速度
【答案】C
【解析】
【详解】A.在最低点时,A球的位置比B球位置低,则A球的重力势能小于B球的重力势能,选项A错误;
B.两球的机械能守恒,因在初始位置机械能相等,则A球的机械能等于B球的机械能,选项B错误;
C.在最低点时两球的竖直速度均为零,根据
P=mgvy
可知,A球重力的瞬时功率等于B球重力的瞬时功率,均为零,选项C正确;
D.根据
可得
则A球的速度大于B球的速度,选项D错误。
故选C。
4. 如图所示,A、B两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,B球放在水平地面上,整个系统处于竖直静止状态。现用竖直向上的拉力F缓慢将A上提,直至B恰好离开地面。已知A、B的质量均为m,重力加速度为g。在此过程中拉力做的功( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】原来系统静止时弹簧处于压缩状态,B恰好离开地面时弹簧处于伸长状态,由于A、B的质量均为m,设弹簧的压缩量和伸长量均为,由胡克定律,可得
弹簧压缩时的弹性势能与伸长时的弹性势能相等,在此过程中拉力做的功等于系统机械能的增量
故选A。
二、多选题(本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
5. 某人跑步过程中不同时刻的速度与加速度矢量如图,则关于此人在这些时刻的运动情况,说法正确的是( )
A. 图①时刻此人正匀速率向右转 B. 图②时刻此人正减速向左转
C. 图③时刻此人正加速向右转 D. 图④时刻此人正加速向右转
【答案】BC
【解析】
【详解】A.加速度方向向左且与速度垂直,该时刻此人向左转,故A错误;
B.将加速度分解为垂直速度方向与沿速度方向,可知该时刻此人正减速向左转,故B正确;
C.将加速度分解为垂直速度方向与沿速度方向,可知该时刻此人正加速向右转,故C正确;
D.将加速度分解为垂直速度方向与沿速度方向,可知该时刻此人正加速向左转,故D错误。
故选BC。
6. 如图所示,套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连。由于B的质量较大,故在释放B后,A将沿杆上升,不计一切摩擦和阻力。当A环上升至定滑轮的连线处于水平位置时,其上升速度,则( )
A. 该时刻B的速度大小也等于
B. 该时刻B的速度恰好为0
C. 该时刻A的加速度恰好为0
D. 当A运动到如图虚线位置时,此时,绳与水平方向成角,则A该时刻速度大小恰好是B的两倍
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.环上升过程中其速度v1可分解为两个分速度v∥和v⊥,如下图所示
其中v∥为沿绳方向的速度,其大小等于重物B的速度为v2;v⊥为绕定滑轮转动的线速度,则关系式为
v2=v1cosθ
θ为v1与v∥间夹角,当A上升至与定滑轮的连线处于水平的位置时
θ=90°
即
cosθ=0
可得
v2=0
故A错误,B正确;
C.环A到达此位置时,受到重力、绳子的拉力和杆的支持力,其中绳子的拉力和杆的支持力平衡,物体A的合力等于其重力,由牛顿第二定律得
mg=maA
解得
aA=g
故C错误;
D.当A运动到如图虚线位置时,此时,绳与水平方向成角,由上分析可知
v2=v1cos60°
可得
故D正确。
故选BD。
7. 如图甲,足够长的光滑斜面倾角为时质量为的物块在沿斜面方向的力作用下由静止开始运动,设沿斜面向上为力的正方向,力随时间的变化关系如图乙。取物块的初始位置为零势能位置,重力加速度取,则物块( )
A. 在过程中机械能减少
B. 在时动能为
C. 在时机械能为
D. 在时速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.在过程中物块的加速度
方向沿斜面向下,则1s内向下的位移
力F做功为
机械能减少量等于克服力F做功,则机械能减少量为,选项A正确;
B.在时的速度
动能为
选项B错误;
C.初始位置的机械能为0,在时因除重力以外的其他力F做功为-4J,则该时刻的机械能为,选项C正确;
D.在力F的冲量为,方向向下,则由动量定理
解得此时速度大小为
选项D错误。
故选AC。
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
三、填空、实验题(共20分)
8. 如图甲所示,竖直放置两端封闭的玻璃管中注满清水,内有一个红蜡块能在水中以0.3m/s的速度匀速上浮。现当红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时,使玻璃管水平匀速向右运动,测得红蜡块实际运动的方向与水平方向的夹角为37°,则:(sin37°=0.6;cos37°=0.8)
(1)根据题意可知玻璃管水平方向的移动速度为___________m/s。
(2)如图乙所示,若红蜡块从A点匀速上浮的同时,使玻璃管水平向右做匀加速直线运动,则红蜡块实际运动的轨迹是图中的___________。
【答案】 ①. 0.4 ②. Q
【解析】
详解】(1)[1]根据平行四边形定则,有
则有
(2)[2]根据运动的合成与分解,运动的轨迹偏向合外力的方向,则有:图中的Q。
9. 如图所示,若河中各处水流速度相同,河两岸之间距离,现有一小船在静水中的速度大小为,保持船头与上游河岸成角的从处渡河,经过一段时间正好到达正对岸的处。则该船渡河所用时间为______,河中水流速度大小为______,小船的实际速度大小为______取)。
【答案】 ①. 45 ②. 3 ③. 4
【解析】
【详解】[1]该船渡河所用时间为
[2]河中水流速度大小为
[3]小船的实际速度大小为
10. 如图所示,倾角为的光滑斜面固定在水平地面上,一根不计质量的细绳跨过斜面顶端的定滑轮,两端连接着质量均为的物体A和B。开始时用手把物体B固定在斜面最底端,这时物体A离地面的高度为,放开物体B后,A、B组成的系统开始运动,全过程中物体B始终没有碰到定滑轮,忽略一切摩擦,取。则物体A着地前,A、B组成的系统重力势能______(填“增加”、“减少”或“不变”);物体A着地时的速度为______;物体A着地后物体B沿斜面上滑的最大距离为______m。
【答案】 ①. 减少 ②. 2 ③. 0.4
【解析】
【详解】[1]因AB系统的机械能守恒,则当A向下加速运动时,整个系统的动能增加,则系统的重力势能减小;
[2]对AB系统由机械能守恒定律
解得
[3]物体A着地后物体B沿斜面向上减速,到达最高点时由机械能守恒
解得
x=0.4m
11. 某同学用如图所示的实验装置验证动能定理。所用器材包括:气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片入、两个光电门、码盘和码等。已知当地的重力加速度为g。实验步骤如下:
第一,调节气垫导轨水平;
第二,砝码的质量,用天平测得砝码盘的质量、滑块(含遮光片)的质量;测出之间的距离;
第三,用细线跨过轻质定滑轮,将滑块与砝码盘连接,滑块在细线水平拉动下向右运动,记录遮光片经过两处光电门的挡光时间;
第四,改变砝码的质量,测出遮光片经过两处光电门的挡光时间。
请回答下列问题:
(1)在遮光片随滑块从运动到的过程中,如果______(填“远大于”或“远小于”),就可将砝码和砝码盘所受重力大小视为滑块所受的拉力大小;
(2)在满足(1)的条件下,滑块从运动到,合力对滑块做的功______,滑块动能的变化______(均用题中物理量的符号表示),若,则合力对物体做的功等于物体动能的改变量。
【答案】(1)远小于 (2) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
在遮光片随滑块从运动到的过程中,根据牛顿第二定律,对滑块有
对整体有
解得
若要将砝码和砝码盘所受重力大小视为滑块所受拉力大小,需要让
此时需要满足远小于。
【小问2详解】
[1]在满足(2)的条件下,滑块从运动到,合力做的功
[2]滑块经过的速度
滑块经过速度
则滑块动能的变化
12. 甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验,实验装置如图甲所示。
(1)关于本实验,下列说法正确的是( )
A.应选择质量大、体积小的重物进行实验
B.重物的质量可以不用测量
C.释放纸带之前,用手托住重物保持静止
D.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度,需要先测量该点到点的距离,再根据公式计算,其中应取当地的重力加速度
(2)甲同学实验时,质量的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示,为计时器打下的第一个点,相邻计数点时间间隔为,长度单位是,取。(结果均保留2位有效数字)
①打点计时器打下计数点时,物体的速度______。
②从点到打下计数点的过程中,物体重力势能的减小量______。
③若甲同学选取了包含点在内的某个过程,发现重物动能的增加量略大于重力势能的减小量,造成这一结果的原因可能是______
A.重物质量过大
B.重物质量测量错误
C.先释放纸带,后接通电源
D.阻力因素影响较大
④重锤在下落的过程中,如果所受阻力均忽略不计,代表下落的距离,代表物体速率,代表动能,代表势能,代表机械能,以地面为参考面,下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】 ①. AB##BA ②. 0.97 ③. 0.48 ④. C ⑤. B
【解析】
【详解】[1] A.为减小阻力,重物应选择质量大、体积小的进行实验,A正确;
B.要验证机械能守恒,即
等式两边都有质量,所以重物的质量可以不用测量,B正确;
C.释放纸带之前,要用手拎着纸带保持纸带竖直,不能用手托住重物,C错误;
D.若根据公式
来计算速度,则默认重锤做自由落体运动,机械能守恒,要验证机械能守恒定律,不能用此公式进行计算,D错误。
故选AB。
[2]过点时,物体的速度为
[3] 物体重力势能的减小量为
[4] AB.验证机械能守恒定律,即
等式两边都有质量,不会造成动能的增加量略大于重力势能的减小量,AB均错误,
C.若先释放纸带,后接通电源,则O点的初速度不为0,具有初动能,所以动能的增加量略大于重力势能的减小量,C争取;
D.阻力因素影响较大会导致重力势能的减小量大于动能的增加量,D错误。
故选C。
[5]A.若忽略阻力,重锤下落过程中机械能守恒,有
与成正比,A错误;
B.若忽略阻力,重锤下落过程中机械能守恒,有
与成二次函数关系,B正确;
CD.重锤下落过程中机械能守恒,所以机械能不随高度变化,且
与成一次函数关系,C、D均错误。
故选B。
四、解答题(共40分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写最后答案的不给分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13. 如图所示,质量的物块静止在粗糙的水平面上,物块与水平面间的动摩擦因数。现用大小、方向与水平方向角斜向上的力拉物块。重力加速度,,。求:
(1)求物体运动的加速度:
(2)力F作用3s的过程中,拉力F对物块做的功;
(3)力作用时,摩擦力对物块做功的功率。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由牛顿第二定律得
解得
(2)由匀变速直线运动规律得
拉力对物块做的功为
联立并代入数据解得
由匀变速直线运动规律得
摩擦力对物块做功的功率为
解得
14. 某同学对一辆自制小遥控车的性能进行测试,让小车在水平地面上由静止开始运动。小车上的传感器将小车运动的全过程记录下来,通过数据处理得到如图所示的图像。已知小车在内做匀加速直线运动,内小车牵引力的功率保持不变,在末停止遥控,关闭电动机。小车的总质量,整个过程中小车受到的阻力保持不变。求:
(1)小车受到的阻力的大小;
(2)小车的额定功率;
(3)小车时速度为,此时小车加速度大小;
(4)时电动机对小车做的功。
【答案】(1)2N;(2)16W;(3);(4)
【解析】
【详解】(1)对小车分析,关闭发动机后在内,根据加速度的定义式是
解得
根据牛顿第二定律有
解得
(2)小车在内功率不变,设为,在内,由于汽车做匀速运动,根据平衡条件可得
根据功率的表达式有
解得
(3)小车时速度,此时牵引力大小
根据牛顿第二定律有
解得
(4)的位移
加速度
根据牛顿第二定律有
解得
时电动机对小车做的功
代入数据可得
15. 如图所示,水平传送带左端处与竖直面内的光滑曲面平滑连接,右端处与光滑水平面平滑连接,水平面上固定一个竖直挡板,挡板左侧连接一个轻弹簧,弹簧处于自然状态,弹簧左端刚好处在水平面上的点。光滑曲面上的点距离水平传送带的高度差,传送带长,以速度顺时针转动。一质量为的物块从点由静止释放,已知物块与传送带之间的动摩㧒因数为,取重力加速度,求:
(1)物块第一次滑到曲面底端处的速度大小;
(2)物块第一次到达处的速度大小;
(3)弹簧获得的最大弹性势能;
(4)在物块第一次从运动到的过程中,摩擦力对物块做的功以及系统因摩擦而产生的热量。
【答案】(1);(2);(3);(4),
【解析】
【详解】(1)设物块滑到斜面底端的速度为,根据机械能守恒有
(2)由于,因此物块滑上传送带后开始做匀减速运动,设加速度大小为a,则
解得
设物块在传送带上先减速运动后匀速运动,减速运动的位移为,则
解得
由于,因此假设不成立,物块在传送带上一直做匀减速运动。
设物块经过B点的速度为v,根据动能定理有
解得
(3)由分析可得,物块第一次将弹簧压缩到最短时,弹簧获得的弹性势能最大。
根据功能关系得
解得
(4)在物块第一次从A运动到B的过程中,摩擦力对物块做的功为
解得
设物块第一次在传送带上滑动经历的时间为t,则
解得
则物块第一次在传送带由于相对滑动而产生的热量为
解得
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