内容正文:
南星中学、泉港二中、晋江陈埭民族中学、福师大泉州附中四校联盟
2024年度下学期高二年段物理学科期末考
一、单项选择题:(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. 历史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程,关于电磁波技术的应用,下列说法正确的是( )
A. 医学上常用X射线杀菌消毒
B. 电视机遥控器可用红外线遥控
C. 铁路、民航等安检口使用紫外线对行李内物品进行检测
D. 用烤箱烤面包时,烤箱中会有淡红色的光,这是一种红外线
【答案】B
【解析】
【详解】A.医学上常用紫外线杀菌消毒,A错误;
B.电视机遥控器可用红外线遥控,B正确;
C.铁路、民航等安检口使用X射线对行李内物品进行检测,C错误;
D.用烤箱烤面包时,烤箱中会有淡红色的光,这是一种可见光,红外线是不可见的,D错误。
故选B。
2. 一交变电压随时间变化的图像如图所示,已知横轴下方为正弦曲线的一半,则该交变电压的有效值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据有效值的概念可得
解得
故选B。
3. 如图,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,,。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜,然后垂直于AC边射出。则该棱镜的折射率为( )
A. B. C. D. 3
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意,由折射定律和反射定律画出光路图,如图所示
由几何关系可得
则该棱镜的折射率为
故选B。
4. 如图,为“日”字形导线框,其中和均为边长为的正方形,导线的电阻相等,其余部分电阻不计。导线框右侧存在着宽度同为的匀强磁场,磁感应强度为,导线框以速度匀速穿过磁场区域,运动过程中线框始终和磁场垂直且无转动。线框穿越磁场的过程中,两点电势差随位移变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意,设的电阻均为,线框匀速通过磁场,且磁场宽度
可知,开始时,切割磁感线,感应电动势为
棒中电流方向由,则点电势高于点电势,则有
棒离开磁场,棒切割磁感线,感应电动势为
棒中电流方向由,则点电势高于点电势,则有
棒离开磁场,棒切割磁感线,感应电动势为
棒中电流方向由,则点电势高于点电势,则有
综上所述可知,两点电势差随位移变化一直保持不变为。
故选B。
二、双项选择题:(本题共4小题,每题6分,共24分。每小题只有两项符合题目要求,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. 下列关于光的说法正确的是( )
A. 图甲中阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的干涉现象
B. 拍摄图乙中玻璃橱窗中的物体,通常要在照相机镜头前加一个滤光片来消除反光
C. 图丙中所示的衍射图样是由光照射一个不透光的圆盘得到的
D. 图丁知在真空中a光的传播速度大于b光的
【答案】AC
【解析】
【详解】A.图甲中阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象,故A正确;
B.反射光属于偏振光,拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片能减弱橱窗玻璃表面的反射光,提高拍摄的效果,故B错误;
C.如图丁所示,在圆形阴影中心有亮斑,即泊松亮斑,是由光照射一个不透光的圆盘得到的衍射图样,故C正确;
D.光在真空中的传播速度均为光速c,所以D错误。
故选AC。
6. 如图所示,a、b灯分别标有“3.6V,2.5W”和“3.6V,4.0W”,闭合开关,调节R,能使a、b都正常发光。断开开关后重做实验,则( )
A. 闭合开关,a将慢慢亮起来,b立即达到最亮
B. 闭合开关,a、b立即达到最亮
C. 断开开关,a逐渐熄灭,b灯闪亮一下再熄灭
D. 断开开关,a、b都逐渐熄灭
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.闭合瞬间,L相当于断路,b立刻变亮,a逐渐变亮,故A正确,B错误;
CD.闭合开关稳定时,a的亮度比b的小;根据知通过a的电流小;电键断开,L相当于电源与两个灯泡串联,逐渐熄灭,由于稳定后a灯的电流小于b灯,所以电键断开瞬间b灯的电流比稳定时的电流小,b灯不会再闪亮一下,故C错误,D正确。
故选AD。
7. 如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为4:1,电流表和电压表均为理想电表,R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、C是耐压值和电容都足够大的电容器、D是灯泡、K是单刀双掷开关。当原线圈接入手摇发电机(内阻忽略不计)产生的如图乙所示的正弦交流电时,下列说法正确的是( )
A. 开关K连通1时,电压表的示数为
B. 开关K连通1时,若光照增强,电流表的示数变大
C. 开关K连通2时,灯泡不亮
D. 手摇发电机线框转到图示位置时,穿过线框的磁通量变化率为零
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由乙图知原线圈两端电压的有效值
根据变压器原理可得,副线圈两端电压
所以开关K连通1时,电压表的示数为55V,故A错误;
B.开关K连通1时,若光照增强,则光敏电阻R的阻值减小,副线圈两端电压不变,副线圈电路中电流增大,根据变压器原理可得,原线圈电路电流也变大,故电流表的示数变大,故B正确;
C.由于电容器能够“通交流”,所以开关K连通2时灯泡可以发光,故C错误;
D.手摇发电机线框转到图示位置时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,故D正确;
故选BD。
8. 如图所示,金属杆从离地高为0.8m处从静止开始沿弧形轨道下滑,轨道的水平部分有竖直向上磁感应强度为的匀强磁场,水平轨道足够长,其上原来放一个金属杆.已知杆的质量为1kg,杆的质量为3kg,不计一切摩擦,杆、的电阻之比为:=1:2,其余电阻不计,g取10m/s2,以下说法正确的是( )
A. 和的最终速度都为零
B. b杆的最终速度为1m/s
C. 整个过程b杆产生的热量为4J
D. 整个过程产生的总热量为8J
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB.a下滑h过程中机械能守恒
解得
v0=4m/s
a进入磁场后,回路中产生感应电流,a、b都受安培力作用,a作减速运动,b作加速运动,经一段时间,a、b速度达到相同,之后回路的磁通量不发生变化,感应电流为零,安培力为零,二者匀速运动,匀速运动的速度即为a、b的最终速度,设为v,由过程中a、b系统所受合外力为零,动量守恒得
解得最终速度为
v=1m/s
A错误,B正确;
CD.由能量守恒知,回路中产生的电能等于a、b系统机械能的损失,所以有
其中b杆中产生的热量为
D错误,C正确。
故选BC。
三、填空、实验题(本题共5小题,共21分。)
9. 一列简谐横波沿x轴传播,图(a)是时刻的波形图;P是介质中位于处的质点,其振动图像如图(b)所示。则:
(1)该波的振幅是__________cm。
(2)该波的波速是__________m/s。
(3)该波的传播方向是_________(填“向左”或“向右”)。
【答案】 ①. 5 ②. 2 ③. 向左
【解析】
【详解】(1)[1]由图可知该波的振幅是
(2)[2]由图a可知,波长为
由图b知,周期为
所以该波波速是
(3)[3]由图b可知是时刻位于处的质点向y轴负方向振动,结合图a可知该波的传播方向是向左。
10. 轻质细线吊着一边长L=1m、匝数n=1匝的正方形线圈,其总电阻R=1Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,如图甲所示,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。求:
(1)线圈中产生的感应电动势的大小为______V,感应电流的方向为______(选填“顺时针” 或“逆时针”)。
(2)t=6s时,磁场对线圈的作用力大小为______N。
【答案】 ①. 0.05 ②. 逆时针 ③. 0.04
【解析】
【详解】(1)[1]线圈中产生的感应电动势的大小为
[2]通过线圈的磁感应强度增强,所以磁通量增大,由楞次定律可知感应电流的方向为逆时针。
(2)[3] t=6s时,磁感应强度大小为
磁场对线圈的作用力大小为
11. 如图甲所示,在一条张紧的绳子上挂三个完全相同的摆球,a、c摆的摆长相同且为b摆的摆长的。先让a摆振动起来,通过张紧的绳子给其它各摆施加驱动力,它们随后也振动起来。忽略空气阻力,各摆稳定后,图乙是b摆的振动图像。c摆振动的周期为_________;b摆的最大振幅_________c摆的最大振幅(选填“大于”、“等于”或“小于”);a摆的摆长为_________,重力加速度为g。
【答案】 ①. ②. 小于 ③.
【解析】
【详解】[1]物体做受迫振动时,振动周期等于驱动力的周期,即a、b、c振动的周期相同,所以c摆振动的周期为
[2]对c,驱动力的周期等于其固有周期,所以c的振幅最大,即b摆的最大振幅小于c摆的最大振幅;
[3]根据单摆的周期公式可得
所以
12. 某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;加上红色滤光片,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)若想增加从目镜中观察到条纹个数,该同学可 ;(单选)
A. 将单缝向双缝靠近 B. 将屏向靠近双缝的方向移动
C. 将屏向远离双缝的方向移动 D. 使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为L,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为,则单色光的波长______________;
(3)如果用紫色光重新实验,相邻亮纹间距会___________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)B (2)
(3)变小
【解析】
【小问1详解】
若想增加从目镜中观察到的条纹个数,则需减小条纹间距,根据条纹间距可知,将单缝向双缝靠近不变;将屏向靠近双缝的方向移动,减小;将屏向远离双缝的方向移动,增大;使用间距更小的双缝,增大,故B正确,ACD错误。
故选B。
【小问2详解】
根据题意相邻条纹间距为
所以单色光的波长
【小问3详解】
由于紫光的波长比红光的波长短,由可知如果用紫色光重新实验,相邻亮纹间距会变小。
13. 图甲是验证动量守恒定律装置,气垫导轨上安装了1、2两个光电门,两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。
(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示,其读数为___________mm。
(2)实验前,接通气源后,在导轨上轻放一个滑块,给滑块一初速度,使它从轨道左端向右运动,发现滑块通过光电门1时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平,可调节Q使轨道右端___________(选填“升高”或“降低”)一些。
(3)测出滑块A和遮光条的总质量为mA,滑块B和遮光条的总质量为mB,遮光条的宽度用d表示。将滑块A静置于两光电门之间,将滑块B静置于光电门2右侧,推动B,使其获得水平向左的速度,经过光电门2并与A发生碰撞且被弹回,再次经过光电门2。光电门2先后记录的挡光时间为△t1、△t2,光电门1记录的挡光时间为△t3,则实验中两滑块的质量应满足mA_________mB(选填“>”、“<”或“=”)。
(4)若碰撞过程中动量守恒,则满足的关系式是___________。
(5)实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程动量守恒___________影响(选填“有”或“无”)。
【答案】 ①. 13.45 ②. 升高 ③. > ④. ⑤. 无
【解析】
【详解】(1)[1]图中读数为
(2)[2]滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间,说明光电门1到光电门2为加速运动,则左端较高,因此可调节Q使轨道右端升高。
(3)[3]滑块B与A碰撞后被弹回,根据碰撞规律可知滑块B的质量较小,则有
(4)[4]若碰撞过程中动量守恒,取水平向左正方向,根据公式有
整理得
(5)[5]根据(4)中分析可得最后的验证式中跟遮光条的宽度d无关,所以遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程动量守恒无影响。
四、计算题(本题共3小题,共39分。解题要求:(1)写出必要的文字说明、依据的主要公式或变形公式;(2)代入数据;(3)凡有数字运算的题目,运算结果要写明单位。)
14. 排球运动是一项同学们喜欢的体育运动,为了了解排球的某些性能,某同学让排球从距地面高h1=1.8m处自由落下,测出该排球从开始下落到第一次反弹到最高点所用时间为t=1.4s,第一次反弹的高度为h2=1.25m。已知排球的质量为m=0.5kg,g取10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)排球与地面的作用时间;
(2)排球对地面的平均作用力的大小。
【答案】(1)0.3s;(2)23.3N
【解析】
【分析】
【详解】(1)排球下落时间
排球上升时间
排球与地作用时间
△t=t﹣t1﹣t2=0.3s
(2)设排球对地面的平均作用力为F,对全过程根据动量定理有
代入数据得
F=23.3N
15. 如图甲所示,空间分布着方向平行于纸面、宽度为d的水平匀强电场。在紧靠电场右侧半径为R的圆形区域内,分布着垂直于纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为-q的粒子从左极板上A点由静止释放后,在M点离开加速电场,并以速度v0沿半径方向射入匀强磁场区域,然后从N点射出。MN两点间的圆心角∠MON=120°,粒子重力可忽略不计。
(1)求加速电场场强E0的大小;
(2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)若仅将该圆形区域的磁场改为平行于纸面的匀强电场,如图乙所示,带电粒子垂直射入该电场后仍然从N点射出。求该匀强电场场强E的大小。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)根据动能定理有
解得
(2)粒子运动轨迹如图所示
粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有
由几何关系可得
解得
(3)粒子在偏转电场中做匀加速曲线运动,运动轨迹如图所示
根据运动的合成分解及几何关系,在x方向有
在y方向有
根据牛顿第二定律有
Eq=ma
联立解得
16. 如图甲,在光滑水平地面上摆放有一个四分之一光滑圆轨道A及两块长木板B、C,圆轨道末端与长木板上表面齐平,一可视为质点的滑块D从圆轨道顶端由静止释放。已知A、B、C、D的质量均为m=1kg,圆轨道半径R=0.2m,两木板长均为L=0.2m,D与B上表面的动摩擦因数,D与C上表面的动摩擦因数从左端到右端随距离变化如图乙所示,。求:
(1)滑块D从A的顶端滑至底端时的速度大小;
(2)若将A固定在地面上,滑块D刚滑上C时的速度大小;
(3)若将A固定在地面上,滑块D将在C上滑行的最远距离x。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)滑块D从圆轨道滑下的过程中,A将在压力作用下向左侧运动,与B、C分离。A与D所组成的系统水平方向动量守恒,则
由系统能量守恒可得
解得
(2)滑块D从圆轨道滑下的过程,由动能定理得
解得
滑块滑上B的过程中,对B、C、D整体,由动量守恒定律可得
由功能关系得
联立解得
(3)设滑块D在C上滑行过程中产生的热量为Q,对C、D由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
由功能关系得
由图像分析可得
联立解得
(舍去)
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南星中学、泉港二中、晋江陈埭民族中学、福师大泉州附中四校联盟
2024年度下学期高二年段物理学科期末考
一、单项选择题:(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. 历史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程,关于电磁波技术的应用,下列说法正确的是( )
A. 医学上常用X射线杀菌消毒
B. 电视机遥控器可用红外线遥控
C. 铁路、民航等安检口使用紫外线对行李内物品进行检测
D. 用烤箱烤面包时,烤箱中会有淡红色的光,这是一种红外线
2. 一交变电压随时间变化的图像如图所示,已知横轴下方为正弦曲线的一半,则该交变电压的有效值为( )
A. B. C. D.
3. 如图,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,,。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜,然后垂直于AC边射出。则该棱镜的折射率为( )
A. B. C. D. 3
4. 如图,为“日”字形导线框,其中和均为边长为的正方形,导线的电阻相等,其余部分电阻不计。导线框右侧存在着宽度同为的匀强磁场,磁感应强度为,导线框以速度匀速穿过磁场区域,运动过程中线框始终和磁场垂直且无转动。线框穿越磁场的过程中,两点电势差随位移变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
二、双项选择题:(本题共4小题,每题6分,共24分。每小题只有两项符合题目要求,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. 下列关于光说法正确的是( )
A. 图甲中阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的干涉现象
B. 拍摄图乙中玻璃橱窗中的物体,通常要在照相机镜头前加一个滤光片来消除反光
C. 图丙中所示的衍射图样是由光照射一个不透光的圆盘得到的
D. 图丁知在真空中a光的传播速度大于b光的
6. 如图所示,a、b灯分别标有“3.6V,2.5W”和“3.6V,4.0W”,闭合开关,调节R,能使a、b都正常发光。断开开关后重做实验,则( )
A. 闭合开关,a将慢慢亮起来,b立即达到最亮
B. 闭合开关,a、b立即达到最亮
C. 断开开关,a逐渐熄灭,b灯闪亮一下再熄灭
D. 断开开关,a、b都逐渐熄灭
7. 如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为4:1,电流表和电压表均为理想电表,R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、C是耐压值和电容都足够大的电容器、D是灯泡、K是单刀双掷开关。当原线圈接入手摇发电机(内阻忽略不计)产生的如图乙所示的正弦交流电时,下列说法正确的是( )
A. 开关K连通1时,电压表的示数为
B. 开关K连通1时,若光照增强,电流表的示数变大
C 开关K连通2时,灯泡不亮
D. 手摇发电机线框转到图示位置时,穿过线框的磁通量变化率为零
8. 如图所示,金属杆从离地高为0.8m处从静止开始沿弧形轨道下滑,轨道的水平部分有竖直向上磁感应强度为的匀强磁场,水平轨道足够长,其上原来放一个金属杆.已知杆的质量为1kg,杆的质量为3kg,不计一切摩擦,杆、的电阻之比为:=1:2,其余电阻不计,g取10m/s2,以下说法正确的是( )
A. 和最终速度都为零
B. b杆的最终速度为1m/s
C. 整个过程b杆产生的热量为4J
D. 整个过程产生的总热量为8J
三、填空、实验题(本题共5小题,共21分。)
9. 一列简谐横波沿x轴传播,图(a)是时刻的波形图;P是介质中位于处的质点,其振动图像如图(b)所示。则:
(1)该波的振幅是__________cm。
(2)该波的波速是__________m/s。
(3)该波的传播方向是_________(填“向左”或“向右”)。
10. 轻质细线吊着一边长L=1m、匝数n=1匝的正方形线圈,其总电阻R=1Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,如图甲所示,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。求:
(1)线圈中产生的感应电动势的大小为______V,感应电流的方向为______(选填“顺时针” 或“逆时针”)。
(2)t=6s时,磁场对线圈的作用力大小为______N。
11. 如图甲所示,在一条张紧的绳子上挂三个完全相同的摆球,a、c摆的摆长相同且为b摆的摆长的。先让a摆振动起来,通过张紧的绳子给其它各摆施加驱动力,它们随后也振动起来。忽略空气阻力,各摆稳定后,图乙是b摆的振动图像。c摆振动的周期为_________;b摆的最大振幅_________c摆的最大振幅(选填“大于”、“等于”或“小于”);a摆的摆长为_________,重力加速度为g。
12. 某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;加上红色滤光片,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 ;(单选)
A. 将单缝向双缝靠近 B. 将屏向靠近双缝的方向移动
C. 将屏向远离双缝的方向移动 D. 使用间距更小的双缝
(2)若双缝间距为d,屏与双缝间的距离为L,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为,则单色光的波长______________;
(3)如果用紫色光重新实验,相邻亮纹间距会___________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
13. 图甲是验证动量守恒定律的装置,气垫导轨上安装了1、2两个光电门,两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。
(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示,其读数为___________mm。
(2)实验前,接通气源后,在导轨上轻放一个滑块,给滑块一初速度,使它从轨道左端向右运动,发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平,可调节Q使轨道右端___________(选填“升高”或“降低”)一些。
(3)测出滑块A和遮光条的总质量为mA,滑块B和遮光条的总质量为mB,遮光条的宽度用d表示。将滑块A静置于两光电门之间,将滑块B静置于光电门2右侧,推动B,使其获得水平向左的速度,经过光电门2并与A发生碰撞且被弹回,再次经过光电门2。光电门2先后记录的挡光时间为△t1、△t2,光电门1记录的挡光时间为△t3,则实验中两滑块的质量应满足mA_________mB(选填“>”、“<”或“=”)。
(4)若碰撞过程中动量守恒,则满足的关系式是___________。
(5)实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程动量守恒___________影响(选填“有”或“无”)。
四、计算题(本题共3小题,共39分。解题要求:(1)写出必要的文字说明、依据的主要公式或变形公式;(2)代入数据;(3)凡有数字运算的题目,运算结果要写明单位。)
14. 排球运动是一项同学们喜欢的体育运动,为了了解排球的某些性能,某同学让排球从距地面高h1=1.8m处自由落下,测出该排球从开始下落到第一次反弹到最高点所用时间为t=1.4s,第一次反弹的高度为h2=1.25m。已知排球的质量为m=0.5kg,g取10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)排球与地面的作用时间;
(2)排球对地面的平均作用力的大小。
15. 如图甲所示,空间分布着方向平行于纸面、宽度为d的水平匀强电场。在紧靠电场右侧半径为R的圆形区域内,分布着垂直于纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为-q的粒子从左极板上A点由静止释放后,在M点离开加速电场,并以速度v0沿半径方向射入匀强磁场区域,然后从N点射出。MN两点间的圆心角∠MON=120°,粒子重力可忽略不计。
(1)求加速电场场强E0的大小;
(2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)若仅将该圆形区域的磁场改为平行于纸面的匀强电场,如图乙所示,带电粒子垂直射入该电场后仍然从N点射出。求该匀强电场场强E的大小。
16. 如图甲,在光滑水平地面上摆放有一个四分之一光滑圆轨道A及两块长木板B、C,圆轨道末端与长木板上表面齐平,一可视为质点的滑块D从圆轨道顶端由静止释放。已知A、B、C、D的质量均为m=1kg,圆轨道半径R=0.2m,两木板长均为L=0.2m,D与B上表面的动摩擦因数,D与C上表面的动摩擦因数从左端到右端随距离变化如图乙所示,。求:
(1)滑块D从A的顶端滑至底端时的速度大小;
(2)若将A固定在地面上,滑块D刚滑上C时的速度大小;
(3)若将A固定在地面上,滑块D将在C上滑行最远距离x。
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