内容正文:
2024年滁州市高二教学质量监测
物理
注意事项:
1.答卷前,务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡和试卷上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,务必擦净后再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的。
1. 下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 变化磁场产生变化的电场,变化的电场产生变化的磁场
B. 减小电容器电容,可以增大振荡电路的频率
C. 射线比射线的频率高
D. 射线的穿透能力很强,可用于医院透视检查
2. 图甲为一简谐横波在时刻的波形图,、为该波传播方向上的两个质点,图乙为质点的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为
B. 该波的周期为,波长为
C. 时,质点正在向轴正方向运动
D. 时,质点的加速度最大
3. 某实验小组为了探究某种新材料的尺寸随温度变化的情况,设计了如图所示的实验装置,平行板电容器的上极板固定,下极板可随材料尺寸的变化上下移动。若材料温度改变时,电流传感器检测出方向如图所示的电流,下列说法正确的是( )
A. 电容器在放电 B. 极板间电场强度不变
C. 电容器电容变大 D. 材料竖直方向尺寸减小
4. 回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其工作原理如图所示,D1和D2是两个中空的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的匀强磁场中,将它们接在电压为U的高频交流电源上,一质量为m、电荷量为q的带电粒子从加速器的某处由静止开始加速。已知D形盒的半径为R,匀强磁场的磁感应强度为B,不计粒子的重力,忽略粒子在电场中的加速时间,不考虑相对论效应。下列说法正确的是( )
A. 粒子第n次被加速前、后的轨道半径之比为
B. 高频交流电源的周期为
C. 粒子的最大动能为
D. 若只增大交变电压U,则粒子最大动能Ek会增大
5. 图甲为某电源的图线,图乙为某小灯泡的图线的一部分,虚线为图线在点处的切线,则下列说法中正确的是( )
A. 小灯泡的电阻随两端电压的增大而减小
B. 当小灯泡两端的电压为时,它的电阻约为
C. 把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡两端的电压约为
D. 把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为
6. 如图所示,一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框,两直角边的长度均为,水平向右匀速穿过宽度为的匀强磁场区域,线框中产生随时间变化的感应电流,规定逆时针方向为感应电流的正方向,则下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
7. 如图所示,利用一内阻不计交流发电机向某电路供电,发电机线圈的匝数为,处于图示位置时通过线圈的磁通量,,电流表、电压表的示数分别为、,若电流表和电压表均为理想电表,发电机内部的磁场视为匀强磁场,则交流发电机线圈转动的角速度为( )
A. B.
C. D.
8. 如图甲所示,在光滑绝缘水平面内取点为坐标原点建立直角坐标系。一个质量为、电量为带正电的小球沿平行轴方向运动,当它到达点时,在空间加上水平方向的匀强电场,并同时给小球一个水平拉力,发现小球可以沿逆时针绕点做匀速圆周运动。从小球经过点开始计时,测得途经位置的电势随时间的变化情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为,方向沿轴负方向
B. 小球从点运动到点,电场力做功为
C. 时力达到最大值
D. 力的最大值为
二、选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献,书中对彩虹作了如下描述:“虹乃雨中日影也,日照雨则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图,设水滴是球形的,图中的圆代表过球心O的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是( )
A. 由图可知水滴对b光的折射率为
B. a、b两种光由相同介质进入空气时,b光更容易发生全反射
C. a、b两种光经相同的单缝发生衍射时,b光中央亮条纹更宽
D. 通过同一装置发生双缝干涉时,光的相邻条纹间距较大
10. 如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接,并静止在光滑的水平面上。现给A一个水平向右的初速度,大小为3m/s,以此刻为计时起点,两物块的速度随时间变化的关系如图乙所示。已知m1=1kg,下列说法正确的是( )
A. t1时刻和t3时刻弹簧都处于压缩状态
B. B的质量为2kg
C. B的最大速度为2m/s
D. 弹簧的最大弹性势能为3J
三、非选择题:共5题,共58分。
11. 某同学要测量一半圆形玻璃砖的折射率。步骤如下:
A.在平铺的白纸上描出玻璃砖的半圆形轮廓,画出直径和圆心;
B.拿走玻璃砖,过点画法线,并画出一条入射光线(点在半圆轮廓上),再过点作法线的垂线;
C.将半圆形玻璃砖重新放好,右侧放置光屏,光屏下端处于点;
D.用一绿色激光笔沿着方向射入一束光,在光屏上将会出现光斑;
E.绕过点垂直纸面的轴旋转光屏,使其与出射光线垂直,记下此时光斑的位置。
(1)拿走玻璃砖,用刻度尺测量出的长度x1以及______的长度x2(选填“”、“”或“”),则玻璃砖的折射率______(用x1、x2表示);
(2)若改用红色激光笔仍沿方向照射,则光在界面上______发生全反射现象(选填“可能”或“不可能”)。
12. 某实验小组用图甲所示电路测量电源的电动势和内阻,图甲中电压表V的量程为3V,虚线框内为用电流计G改装的电流表。
(1)已知电流计的满偏电流、内阻,电路中已将它改装成量程为的电流表,则______。
(2)通过移动变阻器滑片,得到多组电压表的读数和电流计的读数,作出如图乙的图像。某次测量时,电压表的指针位置如图丙所示,则电压表读数为______V。
(3)请根据图乙求出电源的电动势E=______(此空保留到小数点后两位),电源内阻r=______(此空保留到小数点后一位)。若只考虑电表内阻可能造成的影响,则电源内阻测量值______真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
13. 在图甲所示坐标系中,一软绳沿x轴放置,绳左端位于坐标原点,现使其沿着y轴方向振动,形成一沿x轴正方向传播的简谐横波。图乙为绳上、处的A、B两质点在一段时间内的振动图像。
(1)求绳波的波速;
(2)若波长,求质点A在波源开始振动后3s内运动的路程。
14. 如图所示,和是两根足够长且电阻不计的固定光滑平行金属轨道,其中和为轨道的水平部分,和是倾角的倾斜部分,两部分轨道之间各用一段极短的金属圆弧连接,导轨间距均为,在右侧空间中存在磁感应强度大小、方向竖直向上的匀强磁场。两导体棒a、b垂直于导轨放置,接入回路的电阻均为,导体棒a的质量,导体棒b的质量。时刻,导体棒b静止于水平导轨上,导体棒a从倾斜导轨上距离底端高度为处由静止释放,在以后的运动过程中两棒未发生碰撞,取重力加速度g=10m/s2,。求从开始计时到两棒最终稳定运动过程中:
(1)导体棒a上产生的焦耳热;
(2)通过导体棒b的电荷量。
15. 如图所示,竖直平面内有一直角坐标系,其第一、二象限存在一场强为的匀强电场,方向竖直向下,虚线内的圆形区域还存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场,该区域圆心的坐标为,半径为。现从点水平向右发射一个初速度为带负电的微粒,发现微粒在电场中做匀速直线运动,进入磁场后发生偏转,并恰好从点射出磁场。已知重力加速度为。
(1)求微粒的比荷和磁场的磁感应强度大小;
(2)若将发射微粒的位置调整为,其他条件不变,求微粒从发射到穿出磁场的时间;
(3)在第(2)问中,微粒会穿过轴进入下方区域,若轴下方区域存在大小也为的匀强电场(图中未画出),并使微粒轨迹发生偏转经过轴某点,该电场朝什么方向时,能使微粒用最短时间到达轴?并求出轨迹与轴交点的坐标。
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物理
注意事项:
1.答卷前,务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡和试卷上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,务必擦净后再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的。
1. 下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 变化的磁场产生变化的电场,变化的电场产生变化的磁场
B. 减小电容器的电容,可以增大振荡电路的频率
C. 射线比射线的频率高
D. 射线的穿透能力很强,可用于医院透视检查
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据麦克斯韦电磁场理论,变化的磁场能产生电场,变化的电场产生磁场,而且均匀变化的磁场产生恒定不变的电场,同理均匀变化的电场产生恒定不变的磁场,故A错误;
B.根据可知,减小电容C,则振荡电路的频率增大,故B正确;
C.根据光谱分布可知,X射线比γ射线的频率低,故C错误;
D.γ射线的穿透能力很强,对人体有较大的伤害,所以一般不用来做透视检查,故D错误。
故选B。
2. 图甲为一简谐横波在时刻的波形图,、为该波传播方向上的两个质点,图乙为质点的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为
B. 该波的周期为,波长为
C. 时,质点正在向轴正方向运动
D. 时,质点的加速度最大
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由图甲和图乙可知
,
则该波的波速为
故AB错误;
C.根据图乙可知时,质点正在向轴正方向运动,故C正确;
D.由于周期为,可知时,质点处于平衡位置,加速度最小,故D错误。
故选C。
3. 某实验小组为了探究某种新材料的尺寸随温度变化的情况,设计了如图所示的实验装置,平行板电容器的上极板固定,下极板可随材料尺寸的变化上下移动。若材料温度改变时,电流传感器检测出方向如图所示的电流,下列说法正确的是( )
A. 电容器在放电 B. 极板间电场强度不变
C. 电容器电容变大 D. 材料竖直方向尺寸减小
【答案】C
【解析】
【详解】AC.由图可知,电流从电源正极流出,说明电容器在充电,则电容器极板上的电荷量增加,由可知,由于不变,则电容器电容变大,故A错误,C正确;
BD.由公式可知,电容器电容变大,和不变,则减小,可知,材料竖直方向尺寸增大,由公式可知,极板间电场强度变大,故BD错误。
故选C。
4. 回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其工作原理如图所示,D1和D2是两个中空的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的匀强磁场中,将它们接在电压为U的高频交流电源上,一质量为m、电荷量为q的带电粒子从加速器的某处由静止开始加速。已知D形盒的半径为R,匀强磁场的磁感应强度为B,不计粒子的重力,忽略粒子在电场中的加速时间,不考虑相对论效应。下列说法正确的是( )
A. 粒子第n次被加速前、后的轨道半径之比为
B. 高频交流电源的周期为
C. 粒子的最大动能为
D. 若只增大交变电压U,则粒子的最大动能Ek会增大
【答案】A
【解析】
【详解】CD.根据洛伦兹力提供向心力有
可得粒子的最大速度为
则粒子的最大动能为
可知,粒子的最大动能与交变电压无关,故CD错误;
B.高频交流电源的周期等于粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期,即
故B错误;
A.根据动能定理可得粒子第n次被加速前有
粒子第n次被加速后有
所以
故A正确
故选A。
5. 图甲为某电源的图线,图乙为某小灯泡的图线的一部分,虚线为图线在点处的切线,则下列说法中正确的是( )
A. 小灯泡的电阻随两端电压的增大而减小
B. 当小灯泡两端的电压为时,它的电阻约为
C. 把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡两端的电压约为
D. 把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据欧姆定律
可知图乙图像中点与原点连线斜率表示小灯泡的电阻,则小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大,故A错误;
B.当小灯泡两端的电压为时,电流为,则此时小灯泡的电阻为
故B错误;
CD.把电源和小灯泡组成闭合回路,则将电源的图像画在灯泡的图像上,则交点为电路的工作点,如图所示
可知小灯泡两端的电压为,通过小灯泡的电流为,则小灯泡的功率为
故C错误,D正确。
故选D。
6. 如图所示,一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框,两直角边的长度均为,水平向右匀速穿过宽度为的匀强磁场区域,线框中产生随时间变化的感应电流,规定逆时针方向为感应电流的正方向,则下列图像可能正确的是( )
A. B.
C D.
【答案】B
【解析】
【详解】在时间内,穿过线圈的磁通量向里增加,根据楞次定律可知线框中产生的感应电流为逆时针方向(正方向),产生的感应电动势大小为
设线圈的电阻为,感应电流大小为
()
在时间内,穿过线圈的磁通量向里增加,根据楞次定律可知线框中产生的感应电流为逆时针方向(正方向),产生的感应电动势恒定不变,大小为
感应电流大小为
()
在时间内,穿过线圈的磁通量向里减小,根据楞次定律可知线框中产生的感应电流为顺时针方向(负方向),产生的感应电动势大小为
感应电流大小为
()
故选B。
7. 如图所示,利用一内阻不计的交流发电机向某电路供电,发电机线圈的匝数为,处于图示位置时通过线圈的磁通量,,电流表、电压表的示数分别为、,若电流表和电压表均为理想电表,发电机内部的磁场视为匀强磁场,则交流发电机线圈转动的角速度为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】副线圈的电流为
副线圈输出电压为
根据变压器输入功率等于输出功率可得
解得变压器原线圈输入电压
则交流发电机输出电压为
交流发电动势最大值为
根据
可得交流发电机线圈转动的角速度为
故选A。
8. 如图甲所示,在光滑绝缘水平面内取点为坐标原点建立直角坐标系。一个质量为、电量为带正电的小球沿平行轴方向运动,当它到达点时,在空间加上水平方向的匀强电场,并同时给小球一个水平拉力,发现小球可以沿逆时针绕点做匀速圆周运动。从小球经过点开始计时,测得途经位置的电势随时间的变化情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为,方向沿轴负方向
B. 小球从点运动到点,电场力做功为
C. 时力达到最大值
D. 力的最大值为
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据图乙可知小球经过b点时,电势最高位5V,则电场方向沿轴负方向,根据
解得
V/m=50V/m
故A错误;
B.小球从点运动到点,电场力做功为
=-
故B错误;
CD.外力与电场力的合力提供向心力,向心力指向圆心,可知在b点处,外力最小,在最低点,外力最大,根据牛顿第二定律有
其中
m/s
解得
故C错误,D正确;
故选D。
二、选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9. 《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献,书中对彩虹作了如下描述:“虹乃雨中日影也,日照雨则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图,设水滴是球形的,图中的圆代表过球心O的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是( )
A. 由图可知水滴对b光的折射率为
B. a、b两种光由相同介质进入空气时,b光更容易发生全反射
C. a、b两种光经相同的单缝发生衍射时,b光中央亮条纹更宽
D. 通过同一装置发生双缝干涉时,光的相邻条纹间距较大
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图可知水滴对b光的折射率为
故A错误;
B.第一次折射时,入射角相同,a光的折射角较大,根据折射定律可知,a光的折射率较小,a光发生全反射时临界角较大,所以a、b两种光由相同介质进入空气时,b光更容易发生全反射,故B正确;
CD.由于a光的折射率较小,所以a光频率较小,波长较长,所以a、b两种光经相同的单缝发生衍射时,a光中央亮条纹更宽,根据
可知,通过同一装置发生双缝干涉时,a光的相邻条纹间距较大,故C错误,D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接,并静止在光滑的水平面上。现给A一个水平向右的初速度,大小为3m/s,以此刻为计时起点,两物块的速度随时间变化的关系如图乙所示。已知m1=1kg,下列说法正确的是( )
A. t1时刻和t3时刻弹簧都处于压缩状态
B. B的质量为2kg
C. B的最大速度为2m/s
D. 弹簧的最大弹性势能为3J
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.由题意和图乙可知,在0~t1时间内B向右加速,A向右减速运动,弹簧处于压缩状态,t1时刻二者速度相同,弹簧有最大压缩量;t1后B继续向右加速,A向右减速运动,再向左加速,t2时二者速度差达到最大,弹簧处于原长;t2~t3时间内,A先向左减速后向右加速,B向右减速,弹簧处于伸长状态,t3时二者速度再次相同,此时弹簧有最大伸长量;t3~t4时间内,B向右减速,A向右加速,弹簧处于伸长状态,t4时B速度达到最大,弹簧又恢复原长,故A错误;
BD.0~t1时间内,根据动量守恒定律可得
解得
t1时刻,弹簧的弹性势能最大,根据系统机械能守恒定律可得
故BD正确;
C.0~t2时间内,根据动量守恒定律可得
解得
,
故C正确。
故选BCD。
三、非选择题:共5题,共58分。
11. 某同学要测量一半圆形玻璃砖的折射率。步骤如下:
A.在平铺白纸上描出玻璃砖的半圆形轮廓,画出直径和圆心;
B.拿走玻璃砖,过点画法线,并画出一条入射光线(点在半圆轮廓上),再过点作法线的垂线;
C.将半圆形玻璃砖重新放好,右侧放置光屏,光屏下端处于点;
D.用一绿色激光笔沿着方向射入一束光,在光屏上将会出现光斑;
E.绕过点垂直纸面的轴旋转光屏,使其与出射光线垂直,记下此时光斑的位置。
(1)拿走玻璃砖,用刻度尺测量出的长度x1以及______的长度x2(选填“”、“”或“”),则玻璃砖的折射率______(用x1、x2表示);
(2)若改用红色激光笔仍沿方向照射,则光在界面上______发生全反射现象(选填“可能”或“不可能”)。
【答案】(1) ①. ②.
(2)不可能
【解析】
【小问1详解】
[1][2]根据光路可逆性,设该光束从空气射入玻璃砖中入射角为i,折射角为r,由几何关系可知
可知用刻度尺测量出的长度x1以及cd的长度x2。由折射率的定义式可得
【小问2详解】
红光的折射率小于绿光的折射率,根据
可知红光的临界角大于绿光的临界角。若改用红色激光笔仍沿方向照射,则光在界面上不可能发生全反射现象。
12. 某实验小组用图甲所示电路测量电源的电动势和内阻,图甲中电压表V的量程为3V,虚线框内为用电流计G改装的电流表。
(1)已知电流计的满偏电流、内阻,电路中已将它改装成量程为的电流表,则______。
(2)通过移动变阻器的滑片,得到多组电压表的读数和电流计的读数,作出如图乙的图像。某次测量时,电压表的指针位置如图丙所示,则电压表读数为______V。
(3)请根据图乙求出电源的电动势E=______(此空保留到小数点后两位),电源内阻r=______(此空保留到小数点后一位)。若只考虑电表内阻可能造成的影响,则电源内阻测量值______真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1)0.9##0.90
(2)2.60 (3) ①. ##2.93##2.94 ②. 0.5 ③. 等于
【解析】
【小问1详解】
根据电流表改装原理可得
代入数据解得
【小问2详解】
由于电压表量程为3V,所以每一小格为0.1V,则读数为2.60V。
【小问3详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
变形整理可得
结合图像可得
解得
[3]根据实验原理可知,该实验方案没有系统误差,所以电源内阻测量值等于真实值。
13. 在图甲所示坐标系中,一软绳沿x轴放置,绳左端位于坐标原点,现使其沿着y轴方向振动,形成一沿x轴正方向传播的简谐横波。图乙为绳上、处的A、B两质点在一段时间内的振动图像。
(1)求绳波的波速;
(2)若波长,求质点A在波源开始振动后3s内运动的路程。
【答案】(1)(n=0,1,2……);(2)20cm
【解析】
【详解】(1)由图乙可知,A、B两个质点的振动状态是反相的,二者之间的距离应是半波长的奇数倍,即
由图乙可得周期为
波速为
(n=0,1,2……)
(2)当波长为4m时,波速为
波从波源传播到A点需要的时间为
故3s时间内质点A的振动时间为
相当于振动了,因此质点A的路程为
14. 如图所示,和是两根足够长且电阻不计的固定光滑平行金属轨道,其中和为轨道的水平部分,和是倾角的倾斜部分,两部分轨道之间各用一段极短的金属圆弧连接,导轨间距均为,在右侧空间中存在磁感应强度大小、方向竖直向上的匀强磁场。两导体棒a、b垂直于导轨放置,接入回路的电阻均为,导体棒a的质量,导体棒b的质量。时刻,导体棒b静止于水平导轨上,导体棒a从倾斜导轨上距离底端高度为处由静止释放,在以后的运动过程中两棒未发生碰撞,取重力加速度g=10m/s2,。求从开始计时到两棒最终稳定运动过程中:
(1)导体棒a上产生的焦耳热;
(2)通过导体棒b的电荷量。
【答案】(1)7.5J;(2)6C
【解析】
【详解】(1)设导体棒a到达倾斜轨道底端时的速度大小为,由动能定理得
导体棒进入磁场后,两棒组成的系统动量守恒,稳定时二者的速度相同,设为,则
由能量守恒可得,回路产生的总热量为
导体棒产生的焦耳热为
解得
(2)对导体棒b,由动量定理可得
通过导体棒a的电荷量为
解得
15. 如图所示,竖直平面内有一直角坐标系,其第一、二象限存在一场强为的匀强电场,方向竖直向下,虚线内的圆形区域还存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场,该区域圆心的坐标为,半径为。现从点水平向右发射一个初速度为带负电的微粒,发现微粒在电场中做匀速直线运动,进入磁场后发生偏转,并恰好从点射出磁场。已知重力加速度为。
(1)求微粒的比荷和磁场的磁感应强度大小;
(2)若将发射微粒的位置调整为,其他条件不变,求微粒从发射到穿出磁场的时间;
(3)在第(2)问中,微粒会穿过轴进入下方区域,若轴下方区域存在大小也为的匀强电场(图中未画出),并使微粒轨迹发生偏转经过轴某点,该电场朝什么方向时,能使微粒用最短时间到达轴?并求出轨迹与轴交点的坐标。
【答案】(1),;(2);(3)沿轴正向,
【解析】
【详解】(1)微粒做匀速直线运动所以受力平衡
解得
作出微粒在磁场中的轨迹如图所示
由几何知识得微粒的轨迹圆半径
根据牛顿第二定律
解得
(2)微粒轨迹如图
由几何知识得
设直线运动的时间为
设圆周运动的时间为
故微粒到达点用时
(3)微粒在第四象限轨迹为抛物线,要用时最短通过轴,则电场方向应水平向右水平方向:先匀减速后反向匀加速,初速度
加速度
用时为
竖直方向:匀加速运动,加速度
初速度
下落高度为
解得
故轨迹与轴交点的坐标为。
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