内容正文:
2023—2024学年下学期期末联考
高一数学
注意事项:
1. 答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置.
2. 选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效.
3. 非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内.写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效.
4. 考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交.
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题所给的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 已知复数,则( )
A. 1 B. C. D.
2. 已知圆锥的表面积为,它的侧面展开图是一个半圆,则此圆锥的体积为( )
A. B. C. D.
3. 已知正方体的棱长为分别是和的中点.则两条平行线和间的距离为( )
A. B. C. D.
4. 端午节吃粽子是我国的一个民俗,记事件 “甲端午节吃甜粽子”,记事件 “乙端午节吃咸粽子”,且,,事件A与事件B相互独立,则( )
A. B. C. D.
5. 菏泽市博物馆里,有一条深埋600多年的元代沉船,对于研究元代的发展提供了不可多得的实物资料.沉船出土了丰富的元代瓷器,其中的白地褐彩龙风纹罐(如图)的高约为,把该瓷器看作两个相同的圆台拼接而成(如图),圆台的上底直径约为,下底直径约为,忽略其壁厚,则该瓷器的容积约为( )
A. B. C. D.
6. 人脸识别就是利用计算机检测样本之间的相似度,余弦距离是检测相似度的常用方法.假设二维空间中有两个点,,O为坐标原点,定义余弦相似度为,余弦距离为.已知,,若P,Q的余弦距离为.则( )
A. B. C. D.
7. 在棱长为1的正方体中,,E是线段(含端点)上的一动点,
①;
②平面;
③三棱锥的体积为定值;
④ 与所成的最大角为.
上述命题中正确的个数是( )
A. 4 B. 3 C. 2 D. 1
8. 已知正方体的棱长为是棱的中点,空间中的动点满足,且,则动点的轨迹长度为( )
A. B. 3 C. D.
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求,全部选对得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9. 下列有关复数的说法正确的是( )
A. 若则
B.
C.
D. 若,则的取值范围为
10. 已知点,则下列结论正确的是( )
A. 与向量垂直的向量坐标可以是
B. 与向量平行的向量坐标可以是
C. 向量在方向上的投影向量坐标为
D. 对 ,向量与向量所成角均为锐角
11. 在正方体中,是棱的中点,则下列结论正确的是( )
A. 若是线段的中点,则异面直线与所成角的余弦值是
B. 若为线段上的动点,则的最小值为
C. 若为线段上的动点,则平面与平面夹角的余弦值的取值范围为
D. 若为线段上的动点,且 与平面 交于点,则三棱锥的体积为
三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 降雨量是指降落在水平地面上单位面积的水层深度(单位:).气象学中,把24小时内的降雨量叫作日降雨量,等级划分如下表:
日降雨量
等级
小雨
中雨
大雨
暴雨
某数学建模小组为了测量当地某日的降雨量,制作了一个圆台形水桶,如图所示,若该圆台的上、下底面积之比为,母线长为,且侧面积等于上、下底面积之和,若在某日的一次降雨过程中用此桶接了24小时的雨水,水深恰好是桶深的,则当日的降雨量等级为___________.
13. 2023年中国成功举办了第31届世界大学生夏季运动会和第19届亚运会,某市积极响应全民锻炼的号召,组织村级足球联赛,其中组有甲、乙、丙、丁4支足球队,每支球队都要跟组内其他球队进行一场比赛,最后按各队的积分排列名次(积分多者名次靠前,积分同者名次并列),积分规则为每队胜一场得3分,平一场得1分,负一场得0分.若每场比赛中两队胜、平、负的概率都为,比赛结束时,在甲队输给乙队的情况下,其积分仍超过其余三支球队的积分的概率为______.
14. 在三棱锥中,平面平面是边长为4的等边三角形,,,则三棱锥的外接球的表面积为__________.
四、解答题(本大题共5小题,共77分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
15. 在四棱锥中,平面平面为棱的中点.
(1)求证:平面 ;
(2)求直线与平面所成角的正弦值.
16. 在中,内角 所对的边分别为 , ,,已知
(1)求角A的大小;
(2)若,的面积为,求 ,的值.
17. 辽宁省数学竞赛初赛结束后,为了解竞赛成绩情况,从所有学生中随机抽取100名学生,得到他们的成绩,将数据整理后分成五组:,并绘制成如图所示的频率分布直方图.
(1)若只有的人能进决赛,入围分数应设为多少分(保留两位小数);
(2)采用分层随机抽样的方法从成绩为 的学生中抽取容量为6的样本,再从该样本中随机抽取2名学生进行问卷调查,求至少有1名学生成绩不低于90的概率;
(3)进入决赛的同学需要再经过考试才能参加冬令营活动.考试分为两轮,第一轮为笔试,需要考2门学科,每科笔试成绩从高到低依次有五个等级. 若两科笔试成绩均为 ,则直接参加;若一科笔试成绩为 ,另一科笔试成绩不低于,则要参加第二轮面试,面试通过也将参加,否则均不能参加.现有甲、乙二人报名参加,二人互不影响.甲在每科笔试中取得的概率分别为;乙在每科笔试中取得的概率分别;甲、乙在面试中通过的概率分别为.求甲、乙能同时参加冬令营的概率.
18. 在中,角 所对的边分别为 .已知
(1)若 ,判断的形状;
(2)若,求的最大值.
19. 如图,在四棱台中,底面 为菱形,且 ,,侧棱与底面 所成角的正弦值为.若球与三棱台内切(即球与棱台各面均相切).
(1)求证:平面;
(2)求二面角的正切值;
(3)求四棱台的体积和球的表面积.
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2023—2024学年下学期期末联考
高一数学
注意事项:
1. 答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置.
2. 选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效.
3. 非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内.写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效.
4. 考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交.
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题所给的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 已知复数,则( )
A. 1 B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据复数乘法加法运算可解.
【详解】.
故选:B
2. 已知圆锥的表面积为,它的侧面展开图是一个半圆,则此圆锥的体积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】设圆锥的底面半径为 ,母线为,高为,根据圆锥的表面积及弧长公式得到方程组,求出 、,即可求出,再由锥体的体积公式计算可得.
【详解】设圆锥的底面半径为 ,母线为,高为,
则,解得(负值已舍去),
所以,
所以圆锥的体积.
故选:A
3. 已知正方体的棱长为分别是 和的中点.则两条平行线 和间的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】利用线面垂直的性质可证得,,由此可知所求距离为,利用勾股定理可求得结果.
【详解】连接,分别与交于点,,
,平面,平面,又平面,
;
四边形为正方形,,
又平面,,平面,
平面,;
又,,,
和间的距离即为的长;
,,,
即 和间的距离为.
故选:C.
4. 端午节吃粽子是我国的一个民俗,记事件 “甲端午节吃甜粽子”,记事件 “乙端午节吃咸粽子”,且,,事件A与事件B相互独立,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据给定条件,利用相互独立事件的概率公式及概率的基本性质计算即得.
【详解】由事件A与事件B相互独立,得,
所以.
故选:B
5. 菏泽市博物馆里,有一条深埋600多年的元代沉船,对于研究元代的发展提供了不可多得的实物资料.沉船出土了丰富的元代瓷器,其中的白地褐彩龙风纹罐(如图)的高约为,把该瓷器看作两个相同的圆台拼接而成(如图),圆台的上底直径约为,下底直径约为,忽略其壁厚,则该瓷器的容积约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据圆台体积公式求解.
【详解】根据题意,.
故选:B
6. 人脸识别就是利用计算机检测样本之间的相似度,余弦距离是检测相似度的常用方法.假设二维空间中有两个点,,O为坐标原点,定义余弦相似度为,余弦距离为.已知,,若P,Q的余弦距离为.则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】先求出,得到方程,求出,由诱导公式求出答案.
【详解】,
故,
所以,则.
故选:C
7. 在棱长为1的正方体中,,E是线段(含端点)上的一动点,
①;
②平面;
③三棱锥的体积为定值;
④ 与所成的最大角为.
上述命题中正确的个数是( )
A. 4 B. 3 C. 2 D. 1
【答案】A
【解析】
【分析】利用正方体的结构特征,利用线面位置关系的判定和性质,异面直线所成角及锥体体积计算对4个命题逐个判断即可得出结论.
【详解】对于①,因为 平面,平面,则,
又因为,且平面,
得平面,又平面,所以;
因为平面,平面,则,
又因为平面,
所以平面,又平面,
所以,又平面,所以平面.
又平面,所以,正确;
对于②,在正方体中,因为,,
所以四边形是平行四边形,所以,
又因为平面,平面,所以平面,
同理, 平面,又平面,
所以平面平面.又平面,所以平面,正确;
对于③,由②知,平面,平面,
所以平面,所以点 到平面的距离等于点到平面的距离,
所以为定值,正确;
对于④,当 与重合时, 与所成的角最大,最大为,理由如下:
因为, 平面,平面,
所以,,且平面,
所以平面,
平面,所以,所以 与所成的最大角为,正确.
故正确的命题个数为4个.
故选:A.
【点睛】关键点点睛:本题考查了线线、线面关系的判断及锥体的体积,解题的关键是利用等体积转化法判断体积为定值.
8. 已知正方体的棱长为是棱的中点,空间中的动点满足,且,则动点的轨迹长度为( )
A. B. 3 C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】分别取的中点,连接,证明 平面,从而可得点在平面内,再根据,得点在以为球心,半径为1的球面上,可得动点的轨迹为平面与球的球面的交线,求出平面 截球所得截面圆的半径,即可得解.
【详解】如图,分别取的中点,连接,
因为平面,平面,所以,
在中,,
所以,所以,
又,所以,所以,
又,平面,所以 平面,
由,得点在平面内,
由,得点在以为球心,半径为1的球面上,
因此动点的轨迹为平面与球的球面的交线,即在平面内的圆,
连接 ,设点到平面 的距离为,平面 截球所得截面圆的半径为 ,
则由得,
且,所以,则,
因此动点的轨迹长度为.
故选:D.
【点睛】思路点睛:涉及立体图形中的轨迹问题,若动点在某个平面内,利用给定条件,借助线面、面面平行、垂直等性质,确定动点与所在平面内的定点或定直线关系,结合有关平面轨迹定义判断求解.
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求,全部选对得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9. 下列有关复数的说法正确的是( )
A. 若则
B.
C.
D. 若,则的取值范围为
【答案】BCD
【解析】
【分析】对于A,举例判断,对于B,令,分别计算进行判断,对于C,设对应的向量分别为,利用向量的几何意义分析判断,对于D,令,则由已知可得点在以为圆心,2为半径的圆上,根据圆的性质分析判断.
【详解】对于A,因为时,所以A错误,
对于B,令,则,
所以,
因为,所以,所以B正确,
对于C,设对应的向量分别为,则,
,
因为,所以,所以C正确,
对于D,令,则由,得
,,
所以点在以为圆心,2为半径的圆上,
所以的最小值为,最大值为,
即的取值范围为,所以D正确,
故选:BCD
10. 已知点,则下列结论正确的是( )
A. 与向量垂直的向量坐标可以是
B. 与向量平行的向量坐标可以是
C. 向量在方向上的投影向量坐标为
D. 对 ,向量与向量所成角均为锐角
【答案】AC
【解析】
【分析】根据数量积等于0,可判定A正确;根据向量共线的坐标表示,可得判定B不正确;根据向量的数量积的运算和投影向量的运算,可得判定C正确;结合 和,可得判定D不正确.
【详解】由点,可得 ,
对于A中,由 ,
所以与向量垂直的向量坐标可以是,所以A正确;
对于B中,由,所以向量与向量不平行,所以B不正确;
对于C中,由在方向上的投影向量,所以C正确;
对于D中,由 ,
设 ,可得 ,则,
解得或,所以向量与夹角为锐角时,则 且且 ,
所以D不正确.
故选:AC
11. 在正方体中,是棱的中点,则下列结论正确的是( )
A. 若 是线段的中点,则异面直线 与 所成角的余弦值是
B. 若 为线段上的动点,则的最小值为
C. 若 为线段上的动点,则平面与平面夹角的余弦值的取值范围为
D. 若 为线段上的动点,且 与平面交于点 ,则三棱锥的体积为
【答案】ACD
【解析】
【分析】由异面直线所成角的定义即可判断A;将平面展开到平面,即可判断B;由二面角的定义可知为平面与平面的夹角,结合余弦定理代入计算,即可判断C;由三棱锥的体积公式代入计算,即可判断D.
【详解】对于A:由正方体的定义可知 ∥,
则是异面直线 与 所成的角或补角,
因为平面,且 平面,则,
在中,因为,则,
所以,则A正确;
对于B:将平面展开到平面,
则,仅当共线时等号成立,
所以的最小值为,故错误;
对于C:过点 作∥,交于 点,
可知:∥ ∥,
则平面即为平面,平面即为平面 ,
则平面 平面,
且平面,则平面,
且平面,则,
可知为平面与平面的夹角,
因为 为线段上的动点,所以 为线段上的动点,
在正方体,结合对称性可知:
当 为线段的中点时,取到最大值,取到最小值,
此时,则;
当 为线段的端点重合时,取到最小值,取到最大值;
综上所述:,
所以平面与平面夹角的余弦值的取值范围为,故C正确;
对于D:设平面与平面的交线为,
因为∥平面,平面,则∥,
又因为∥,且,可知为平行四边形,
则∥,可得∥,
因为 与平面交于点 ,即,平面,
且平面,可知平面,
又因为平面平面,则,可知,
且平面,可知三棱锥的高为 ,
所以三棱锥的体积为,故D正确.
故选:ACD.
三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 降雨量是指降落在水平地面上单位面积的水层深度(单位:).气象学中,把24小时内的降雨量叫作日降雨量,等级划分如下表:
日降雨量
等级
小雨
中雨
大雨
暴雨
某数学建模小组为了测量当地某日的降雨量,制作了一个圆台形水桶,如图所示,若该圆台的上、下底面积之比为,母线长为,且侧面积等于上、下底面积之和,若在某日的一次降雨过程中用此桶接了24小时的雨水,水深恰好是桶深的,则当日的降雨量等级为___________.
【答案】小雨
【解析】
【分析】根据题意,由圆台的侧面积公式可求出圆台高,再计算其体积,即可得到结果.
【详解】设上口半径为 ,下口半径为 ,桶深为,水面半径为,
根据题意,且,
解得,则,
降水量的体积,
降水深度为,属于小雨等级.
故答案为:小雨.
13. 2023年中国成功举办了第31届世界大学生夏季运动会和第19届亚运会,某市积极响应全民锻炼的号召,组织村级足球联赛,其中组有甲、乙、丙、丁4支足球队,每支球队都要跟组内其他球队进行一场比赛,最后按各队的积分排列名次(积分多者名次靠前,积分同者名次并列),积分规则为每队胜一场得3分,平一场得1分,负一场得0分.若每场比赛中两队胜、平、负的概率都为,比赛结束时,在甲队输给乙队的情况下,其积分仍超过其余三支球队的积分的概率为______.
【答案】
【解析】
【分析】根据甲是最高分可得甲余下两场比赛全赢,再就甲乙、甲丁的输赢(丙的第一场对手若为甲)分类讨论后可得正确的选项.
【详解】若甲与丙、丁的两场比赛一赢一平,则甲只得4分,
这时乙丙、乙丁两场比赛中乙只能输,否则乙的分数不小于4分,不合题意,
在乙输的情况下,丙、丁已有3分,
那么它们之间的比赛无论什么情况,丙、丁中有一队得分不小于4分,不合题意;
若甲与丙、丁的两场比赛全赢(概率为)时,甲得6分,其他3队分数最高为5分,
这时乙丙,乙丁两场比赛中乙不能赢,否则乙的分数不小于6分,只有乙平或乙输;
若乙一平一输,概率为.如乙平丙,乙输丁,则丙丁比赛时,丁不能赢,概率为;
若乙两场均平,概率为,丙丁这场比赛无论结果如何均符合题意;
若乙两场都输,概率为,丙丁这场比赛只能平,概率为.
综上所述,在甲队输给乙队的情况下,其积分仍超过其余三支球队的积分的概率为
.
故答案为:.
14. 在三棱锥中,平面平面是边长为4的等边三角形,,,则三棱锥的外接球的表面积为__________.
【答案】##
【解析】
【分析】在 中利用余弦定理求出,再由勾股定理的逆定理可得,取 的中点,连接,记的外接圆的圆心为,则证得,从而可得外接球的半径为,进而可求出球的表面积.
【详解】在 中,,由余弦定理得,
即,解得,
所以,所以,
取 的中点,连接,则 .
记的外接圆的圆心为,又是等边三角形,
所以,
又平面平面 ,平面平面平面,
所以平面 ,
又平面 ,所以,
所以,
所以为三棱锥的外接球的球心,为三棱锥的外接球的半径,
所以三棱锥的外接球的表面积为.
故答案为:
【点睛】关键点点睛:此题考查三棱锥的外接球问题,考查球的表面积公式的应用,解题的关键是根据题意找出外接球的球心,考查空间想象能力和计算能力,属于较难题.
四、解答题(本大题共5小题,共77分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
15. 在四棱锥中,平面平面为棱的中点.
(1)求证:平面 ;
(2)求直线与平面所成角的正弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【解析】
【分析】(1)如图,利用平行四边形的判断方法证明四边形为平行四边形,则,结合线面平行的判定定理即可证明;
(2)根据勾股定理的逆定理可得,利用面面、线面垂直的性质可得,设到平面的距离为,直线与平面的所成角为,结合等体积法和三棱锥的体积公式计算可得,即可求解.
【小问1详解】
取的中点 ,连接,则且,
又且,所以且,
故四边形为平行四边形,所以,
又 平面 ,平面 ,
所以平面 .
【小问2详解】
由,得,所以,
又平面平面,平面平面平面,
所以平面,又平面,所以.
由,得,
所以,,
得,则,所以.
又,
设到平面的距离为,直线与平面的所成角为,
则,所以,解得,
所以,
即直线与平面的所成角的正弦值为.
16. 在 中,内角 所对的边分别为 , , ,已知
(1)求角A的大小;
(2)若, 的面积为,求 , 的值.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)由正弦定理得,求出;
(2)由面积公式和余弦定理得到,,从而求出.
【小问1详解】
,由正弦定理得,
即,
因为,所以,故,
因为,所以;
【小问2详解】
由题意得,解得,
由余弦定理得,即,
故,
所以,,
,,
故.
17. 辽宁省数学竞赛初赛结束后,为了解竞赛成绩情况,从所有学生中随机抽取100名学生,得到他们的成绩,将数据整理后分成五组:,并绘制成如图所示的频率分布直方图.
(1)若只有的人能进决赛,入围分数应设为多少分(保留两位小数);
(2)采用分层随机抽样的方法从成绩为 的学生中抽取容量为6的样本,再从该样本中随机抽取2名学生进行问卷调查,求至少有1名学生成绩不低于90的概率;
(3)进入决赛的同学需要再经过考试才能参加冬令营活动.考试分为两轮,第一轮为笔试,需要考2门学科,每科笔试成绩从高到低依次有五个等级. 若两科笔试成绩均为 ,则直接参加;若一科笔试成绩为 ,另一科笔试成绩不低于,则要参加第二轮面试,面试通过也将参加,否则均不能参加.现有甲、乙二人报名参加,二人互不影响.甲在每科笔试中取得的概率分别为;乙在每科笔试中取得的概率分别;甲、乙在面试中通过的概率分别为.求甲、乙能同时参加冬令营的概率.
【答案】(1)76.25分
(2)
(3).
【解析】
【分析】(1)根据百分位数的求法求解即可;
(2)根据分层抽样确定两组抽取的人数,结合对立事件的概率公式,用列举法求解古典概型概率即可;
(3)先利用独立事件乘法公式和互斥事件加法公式求解甲、乙能参加冬令营的概率,然后利用独立事件乘法概率公式求解即可.
【小问1详解】
,
所以第分位数位于,且,
所以入围分数应设为76.25分.
【小问2详解】
依题意从抽取人,标记为1,2,3,4;
从 抽取,标记为 ;
从6人中随机选2人其样本空间可记为,
共包含15个样本点,即有15种选法.设事件 “至少有1名学生成绩不低于90”,
则其中2人都是的样本空间可记为,
共包含6个样本点,则,
所以至少有1名学生成绩不低于90的概率为.
【小问3详解】
依题意甲能参加冬令营的概率,
乙能参加冬令营的概率,
二人互不影响,所以甲、乙能同时参加冬令营的概率.
18. 在 中,角 所对的边分别为 .已知
(1)若 ,判断 的形状;
(2)若,求的最大值.
【答案】(1)直角三角形
(2)
【解析】
【分析】(1)利用平面向量数量积的定义和余弦定理化简已知,可得解;
(2)根据(1)可得,利用正弦定理边化角,再借助三角函数恒等变形可得,最后利用基本不等式求最值.
【小问1详解】
根据题意,,
即,
所以,
化简得,
当 时,得,即 为直角三角形;
【小问2详解】
当时,根据(1),有,
根据正弦定理,有,
即,
根据和差化积公式,得,
即,化简得,
所以,
设则
所以,
当且仅当,即时,等号成立,
即当时,取最大值为.
19. 如图,在四棱台中,底面为菱形,且 ,,侧棱与底面 所成角的正弦值为.若球与三棱台内切(即球与棱台各面均相切).
(1)求证:平面;
(2)求二面角的正切值;
(3)求四棱台的体积和球的表面积.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)四棱台的体积为,球的表面积为.
【解析】
【分析】(1)只需证明和即可;
(2)做出二面角的平面角再做计算.
(3)将四棱台还原为四棱锥,把三棱台的内切球转化为三棱锥的内切球问题.
【小问1详解】
设与、与BD分别交点E,F,连接EF,因为底面为菱形,所以.
在等腰梯形 中,因为E,F为底边中点,
所以,又EF与BD相交,平面,所以平面.
【小问2详解】
由(1)可知平面平面,又平面平面,
过点作于 ,则平面,因为平面,
所以,再作于 ,又因为,平面,
所以平面,因为平面,所以,则是二面角的平面角.
因为平面,故是侧棱与底面 所成角,所以.
在,,,
在,,
在,.
因此二面角的正切值为.
【小问3详解】
将四棱台还原为四棱锥,
由题意可知三棱台为正三棱台,所以三棱锥为正三棱锥,
因此三棱台和三棱锥的内切球为同一个球,设,是和 的中心,
由(2)易知在,所以三棱锥为正四面体,所以,
因此平面是四棱锥的中截面,则,,
故四棱台的体积.
球的表面积为.
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