内容正文:
2024-2025翼城中学高二开学测试
物理试题
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,共46分。其中1-7小题为单项选择题,每小题4分。8-10小题为多项选择题,每小题6分,全部选对得6分,选对但不全得3分,有错选或不答的得0分)
1. 下列有关物理学史的说法正确的是( )
A. 伽利略发现了万有引力定律
B. 引力常量是卡文迪什通过实验测量并计算得出的
C. 开普勒提出行星运动规律,并发现了万有引力定律
D. 牛顿发现了万有引力定律并通过实验测量出引力常量
2. 在物理学的发展过程中,科学家们运用了许多研究方法。以下关于物理研究方法的叙述错误的是( )
A. “探究向心力大小的表达式”实验中用到了等效替代法
B. 卡文迪什利用扭称实验测量引力常量运用了放大的思想
C. 在研究物体沿曲面运动时重力做功的过程中用到了微元法
D. “探究曲线运动的速度方向”运用了极限的思想
3. 在下图各种电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
A. B.
C. D.
4. 一条小船要从岸边到达宽为的河对岸,河水流速为,小船在静水中的速度为。下列说法正确的是( )
A. 小船渡河的最短时间为
B. 小船渡河的最小位移是
C. 若河水流速变大,小船渡河的最短时间变大
D. 无论如何改变船头朝向,小船都不可能到达正对岸
5. 我国嫦娥六号探测器于2024年5月3日成功发射,开启世界首次月球背面采样返回之旅。如图所示,假设探测器在圆轨道1上的P点实施变轨,进入椭圆轨道2,再由近月点Q进入圆轨道3。已知探测器在轨道上运动时均只受到月球的引力作用,下列说法正确的是( )
A. 探测器由轨道1进入轨道2要在P点点火加速
B. 探测器在轨道2上Q点和轨道3上Q点的速度不相等
C. 探测器在轨道1上P点和轨道2上P点的加速度不相等
D. 若已知引力常量、轨道1上的周期和轨道3上的半径可求出月球的平均密度
6. 如图所示,摆球(可视为质点)质量为m,悬线长为L,把悬线拉直至水平位置A点后由静止释放摆球。设摆球从A运动到最低点B的过程中,空气阻力f的大小不变,重力加速度为g,则摆球运动到最低点B时的速率为( )
A. B. C. D.
7. 四个完全相同的小球A、B、C、D均在水平面内做圆锥摆运动。如图甲所示,小球A、B在同一水平面内做圆锥摆运动(连接B球的绳较长);如图乙所示,小球C、D在不同水平面内做圆锥摆运动,但是连接C、D的绳与竖直方向之间的夹角相等(连接D球的绳较长),则下列说法错误的是( )
A. 小球A、B角速度相等
B. 小球A、B线速度大小相等
C. 小球C、D所需的向心加速度大小相等
D. 小球D受到绳的拉力与小球C受到绳的拉力大小相等
8. 如图所示,篮球在指尖上绕轴转动。关于球面上做圆周运动的P、Q两点,下列说法正确的是( )
A. Q点的转动半径大于P点的转动半径
B. Q点的线速度大于P点的线速度
C. Q点的角速度大于P点的角速度
D. Q点的向心加速度大于P点的向心加速度
9. 如图所示,实线表示某电场中的四个等势面,它们的电势分别为1、2、3和4,相邻等势面间的电势差相等,一带负电的粒子,重力不计,在该电场中运动的轨迹如虚线所示,a、b、c、d是其运动轨迹与等势面的四个交点,则可以判断( )
A. 4等势面上各点场强处处相同
B. 四个等势面的电势关系是
C. 粒子从a运动到d的过程中静电力一直做负功
D. 粒子在a、b、c、d四点的速度大小关系是va>vb>vc=vd
10. 如图所示,滑雪运动员在倾角为30°的滑雪道上,从距底端高度为h处由静止开始滑下,其运动过程可近似看作加速度大小为的匀加速直线运动。已知运动员的质量为m(含身上所有装备),重力加速度为g,则整个下滑过程中( )
A. 运动员获得的动能为
B. 运动员减少的重力势能全部转化为动能
C. 运动员的机械能减少了
D. 运动员克服摩擦力做的功为
二、实验题(本题共2小题,共16分)
11. 在“探究平抛运动的特点”的实验中。
(1)某组同学用如图甲所示装置探究平抛运动的特点。多次实验时,让小锤用不同的力击打弹性金属片,可以观察到(或听到)______。
A. A、B两球总是同时落地
B. A、B两球的运动路线相同
C. 击打的力度越大,A、B两球落地时间间隔越大
(2)该组同学继续用如图乙所示装置继续探究平抛运动的规律,在该实验中,下列说法正确的是______。
A. 斜槽轨道末端必须水平
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 小球每次都从斜槽上同一位置由静止释放
D. 将坐标纸上确定的点用直线依次连接
(3)一小球做平抛运动,某同学记录了运动轨迹上的三个点A 、B、C,如图所示。以A点为坐标原点建立坐标系,各点的坐标值已在图丙中标出。小球做平抛运动的初速度大小______(g取,结果保留两位有效数字)。
12. 实验小组利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。重力加速度g取,据此回答下列问题:
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、交流电源(频率为50Hz)、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是________。(填正确答案前的字母标号)
A.秒表 B.刻度尺 C.天平(含砝码)
(2)实验小组让重物带动纸带从静止开始自由下落,按正确操作得到了一条完整的纸带,在纸带上选取连续打出的点1、2、3、4、5、6,测出点3、4、5到起始点0的距离,如图乙所示。已知重物的质量为。从打点0到打点4的过程中,重物的重力势能减少量________J,动能增加量_________J,在误差范围内,若等于则可验证重物下降过程中机械能守恒。(计算结果均保留3位有效数字)
(3)在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点0的距离h,计算对应计数点的重物速度v,作出图像,若图像是一条过原点的直线,且斜率为__________(用g表示),也可以验证重物下落过程中机械能守恒。
(4)实验小组选用两个质量相同、材料不同的重物P和Q分别进行实验,多次记录下落高度h和相应的速度大小v,作出的图像如图丙所示,对比图像分析可知选重物_________(选填“P”或“Q”)进行实验误差更小。
三、计算题(本题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。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,电荷量为q、质量为m的带正电小球,用轻质不可伸长的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,细线长为L。假设电场区域足够大,静止时细线与竖直方向夹角,小球在运动过程中电荷量始终保持不变,,,重力加速度为g。
(1)求匀强电场电场强度的大小E;
(2)若保持电场强度大小不变,某时刻将电场方向改为竖直向上,求小球运动到最低点时的速度大小v;
14. 一辆跑车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动, 末达到额定功率,速度,之后保持额定功率运动。其图像如图所示。已知该跑车受到的阻力f恒为1000 N,跑车的质量 。问:
(1)该车在前5s内的牵引力为多少?
(2)该车的最大速度为多少?
(3)假设末该车已经达到最大速度,则0~20s内汽车牵引力所做功为多少?
15. 如图所示,水平轨道AB的左端有一压缩的弹簧,其储存的弹性势能Ep=4.5J。弹簧左端固定,右端放一个质量为m=1kg的物块(可视为质点),物块与弹簧不粘连,弹簧恢复原长时,物块仍未到B点。传送带BC的长为L1=0.7m,CD'为水平轨道,DE、FG是竖直放置的两个半径分别为R=0.3m和r=0.15m的半圆轨道,HI为固定的光滑长直轨道,其上放置一长为L2=0.5m,质量为M=1kg的木板,木板上表面与G点相平,AB、BC、CD'、DE、FG均平滑连接,HI轨道足够长,且与DE轨道相互错开,不影响物块的运动。已知物块与传送带间以及物块与长木板间的动摩擦因数均为μ=0.5,其余轨道均光滑,重力加速度g=10m/s2。
(1)当传送带静止时,物块到达传送带右端C点时的速度大小;
(2)若传送带沿顺时针方向匀速转动,物块恰好不脱离轨道运动至G点,求传送带的速度;
(3)若物块能滑上木板且不滑离木板,求传送带的速度范围。
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2024-2025翼城中学高二开学测试
物理试题
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,共46分。其中1-7小题为单项选择题,每小题4分。8-10小题为多项选择题,每小题6分,全部选对得6分,选对但不全得3分,有错选或不答的得0分)
1. 下列有关物理学史的说法正确的是( )
A. 伽利略发现了万有引力定律
B. 引力常量是卡文迪什通过实验测量并计算得出的
C. 开普勒提出行星运动规律,并发现了万有引力定律
D. 牛顿发现了万有引力定律并通过实验测量出引力常量
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.牛顿发现了万有引力定律,选项A正确;
B.引力常量是卡文迪什通过实验测量并计算得出的,选项B正确;
C.开普勒提出行星运动规律,牛顿发现了万有引力定律,选项A错误;
D.牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许通过实验测量出引力常量,选项D错误。
故选B。
2. 在物理学的发展过程中,科学家们运用了许多研究方法。以下关于物理研究方法的叙述错误的是( )
A. “探究向心力大小的表达式”实验中用到了等效替代法
B. 卡文迪什利用扭称实验测量引力常量运用了放大的思想
C. 在研究物体沿曲面运动时重力做功的过程中用到了微元法
D. “探究曲线运动的速度方向”运用了极限的思想
【答案】A
【解析】
【详解】A.“探究向心力大小的表达式”实验中用到了控制变量法,故A错误,满足题意要求;
B.卡文迪什利用扭称实验测量引力常量运用了放大的思想,故B正确,不满足题意要求;
C.在研究物体沿曲面运动时重力做功的过程中用到了微元法,故C正确,不满足题意要求;
D.“探究曲线运动的速度方向”运用了极限的思想,故D正确,不满足题意要求。
故选A。
3. 在下图各种电场中,A、B两点电场强度相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】C.场强是矢量,既有大小又有方向,而电场线的疏密反映场强的大小,电场线的切线方向反映场强的方向,电场强度相同必须大小和方向均相同的,故C正确;
A.两点电场强度大小相等,但方向不同,故A错误;
B.两点电场强度方向相同,但大小不等,故B错误;
D.两点电场强度大小不等,方向不同,故D错误。
故选C。
4. 一条小船要从岸边到达宽为的河对岸,河水流速为,小船在静水中的速度为。下列说法正确的是( )
A. 小船渡河的最短时间为
B. 小船渡河的最小位移是
C. 若河水流速变大,小船渡河的最短时间变大
D. 无论如何改变船头朝向,小船都不可能到达正对岸
【答案】A
【解析】
【详解】AC.当船头垂直河岸时,小船渡河的时间最短,为
可知小船渡河的最短时间与河水流速无关,故A正确,C错误;
BD.由于小船在静水中的速度大于河水流速,则小船的合速度方向可以垂直河岸,小船都可以到达正对岸,小船渡河的最小位移是,故BD错误。
故选A。
5. 我国嫦娥六号探测器于2024年5月3日成功发射,开启世界首次月球背面采样返回之旅。如图所示,假设探测器在圆轨道1上的P点实施变轨,进入椭圆轨道2,再由近月点Q进入圆轨道3。已知探测器在轨道上运动时均只受到月球的引力作用,下列说法正确的是( )
A. 探测器由轨道1进入轨道2要在P点点火加速
B. 探测器在轨道2上Q点和轨道3上Q点的速度不相等
C. 探测器在轨道1上P点和轨道2上P点的加速度不相等
D. 若已知引力常量、轨道1上的周期和轨道3上的半径可求出月球的平均密度
【答案】B
【解析】
【详解】A.嫦娥六号绕月飞行从高轨道变道到低轨道时,引力大于所需向心力才能做近心运动,所以是在P点点火减速,A错误;
BC.经过轨道2上Q点时要点火减速才能进入轨道3,则在轨道2上Q点的速度要大于轨道3上Q点时速度,但根据
可知,探测器在轨道1上P点和轨道2上P点的加速度相等,所以B正确,C错误;
D.轨道1上的周期与轨道3的半径不是对应关系,故不能求出月球的平均密度,选项D错误。
故选B。
6. 如图所示,摆球(可视为质点)质量为m,悬线长为L,把悬线拉直至水平位置A点后由静止释放摆球。设摆球从A运动到最低点B的过程中,空气阻力f的大小不变,重力加速度为g,则摆球运动到最低点B时的速率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设摆球从A运动到最低点B的过程中,将运动过程分为无数小段,每一小段的阻力可视为恒力,则克服空气阻力做功为
设摆球从A运动到最低点B的过程中,根据动能定理有
解得
故选B。
7. 四个完全相同的小球A、B、C、D均在水平面内做圆锥摆运动。如图甲所示,小球A、B在同一水平面内做圆锥摆运动(连接B球的绳较长);如图乙所示,小球C、D在不同水平面内做圆锥摆运动,但是连接C、D的绳与竖直方向之间的夹角相等(连接D球的绳较长),则下列说法错误的是( )
A. 小球A、B角速度相等
B. 小球A、B线速度大小相等
C. 小球C、D所需的向心加速度大小相等
D. 小球D受到绳的拉力与小球C受到绳的拉力大小相等
【答案】B
【解析】
【详解】AB.对题图甲中A、B分析,设绳与竖直方向的夹角为,绳长为l,小球的质量为m,小球A、B到悬点O的竖直距离为h,则
解得
所以小球A、B的角速度相等,线速度大小不相等,故A正确,不符合题意;B错误,符合题意;
CD.对题图乙中C、D分析,设绳与竖直方向的夹角为,小球的质量为m,绳上拉力为FT,则有
,
得
,
所以小球C、D所需的向心加速度大小相等,小球C、D受到绳的拉力大小也相等,故CD正确,不符合题意。
故选B。
8. 如图所示,篮球在指尖上绕轴转动。关于球面上做圆周运动的P、Q两点,下列说法正确的是( )
A. Q点的转动半径大于P点的转动半径
B. Q点的线速度大于P点的线速度
C. Q点的角速度大于P点的角速度
D. Q点的向心加速度大于P点的向心加速度
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.因为点到转轴的距离大于点到转轴的距离,所以点的转动半径大于点的转动半径,选项A正确;
BC.、两点的角速度相等,根据可知,点的线速度大于点的线速度,选项B正确、C错误;
D.根据可知,点的向心加速度大于点的向心加速度,选项D正确。
故选ABD。
9. 如图所示,实线表示某电场中的四个等势面,它们的电势分别为1、2、3和4,相邻等势面间的电势差相等,一带负电的粒子,重力不计,在该电场中运动的轨迹如虚线所示,a、b、c、d是其运动轨迹与等势面的四个交点,则可以判断( )
A. 4等势面上各点场强处处相同
B. 四个等势面的电势关系是
C. 粒子从a运动到d的过程中静电力一直做负功
D. 粒子在a、b、c、d四点的速度大小关系是va>vb>vc=vd
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图可得,等势面的疏密不同,所以等势面上各点场强大小并不相同,故A错误;
B.做曲线运动的带负电粒子,受力的方向指向凹侧,因此受力斜向右下,电场线斜向左上,沿着电场线电势降低,所以四个等势面的电势关系是
故B正确;
C.粒子从a运动到c的过程中,轨迹电势降低,粒子带负电,则电势能增大,静电力一直做负功,电场中由于c、d两点电势相等,从c到d的过程中,电场力先做负功后做正功,故C错误;
D.由C项分析可得,根据动能定理,粒子在a、b、c、d四点的速度大小关系是
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,滑雪运动员在倾角为30°的滑雪道上,从距底端高度为h处由静止开始滑下,其运动过程可近似看作加速度大小为的匀加速直线运动。已知运动员的质量为m(含身上所有装备),重力加速度为g,则整个下滑过程中( )
A. 运动员获得的动能为
B. 运动员减少的重力势能全部转化为动能
C. 运动员的机械能减少了
D. 运动员克服摩擦力做的功为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.运动员下滑的距离
由运动学公式可得
得动能为
故A正确;
B.运动员减少的重力势能为,增加的动能为,所以运动员减少的重力势能一部分转化为动能一部分转化为内能,故B错误;
C.运动员的机械能减少了
故C正确;
D.设运动员克服摩擦力做的功为W,根据动能定理
解得
故D错误。
故选AC。
二、实验题(本题共2小题,共16分)
11. 在“探究平抛运动的特点”的实验中。
(1)某组同学用如图甲所示装置探究平抛运动的特点。多次实验时,让小锤用不同的力击打弹性金属片,可以观察到(或听到)______。
A. A、B两球总是同时落地
B. A、B两球的运动路线相同
C. 击打的力度越大,A、B两球落地时间间隔越大
(2)该组同学继续用如图乙所示装置继续探究平抛运动的规律,在该实验中,下列说法正确的是______。
A. 斜槽轨道末端必须水平
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 小球每次都从斜槽上同一位置由静止释放
D. 将坐标纸上确定的点用直线依次连接
(3)一小球做平抛运动,某同学记录了运动轨迹上的三个点A 、B、C,如图所示。以A点为坐标原点建立坐标系,各点的坐标值已在图丙中标出。小球做平抛运动的初速度大小______(g取,结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)A (2)AC
(3)1.0
【解析】
【小问1详解】
该实验中,A球做平抛运动,而B球做自由落体运动,由于A球竖直方向的分运动也为自由落体运动,所以多次实验时,让小锤用不同的力击打弹性金属片,可以听到A、B两球总是同时落地。
故选A。
【小问2详解】
A.为了让小球在斜槽末端获得水平方向的速度以保证小球做平抛运动,则斜槽末端必须水平,故A正确;
BC.该实验中只要保证小球每次都从斜槽上同一高度由静止释放,则可保证小球每次做平抛运动的初速度相同,不需要斜槽轨道必须光滑,故B错误,C正确;
D.由于平抛运动的轨迹为抛物线,因此应该用平滑的曲线将坐标纸上确定的点连接起来,故D错误。
故选AC。
【小问3详解】
由图可知A、B两点间的水平位移等于B、C两点间的水平位移,则A、B两点间的时间间隔等于B、C两点间的时间间隔,在竖直方向上根据逐差公式有
解得A、B两点间的时间间隔为
则小球做平抛运动的初速度大小为
12. 实验小组利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。重力加速度g取,据此回答下列问题:
(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、交流电源(频率为50Hz)、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是________。(填正确答案前的字母标号)
A.秒表 B.刻度尺 C.天平(含砝码)
(2)实验小组让重物带动纸带从静止开始自由下落,按正确操作得到了一条完整的纸带,在纸带上选取连续打出的点1、2、3、4、5、6,测出点3、4、5到起始点0的距离,如图乙所示。已知重物的质量为。从打点0到打点4的过程中,重物的重力势能减少量________J,动能增加量_________J,在误差范围内,若等于则可验证重物下降过程中机械能守恒。(计算结果均保留3位有效数字)
(3)在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点0的距离h,计算对应计数点的重物速度v,作出图像,若图像是一条过原点的直线,且斜率为__________(用g表示),也可以验证重物下落过程中机械能守恒。
(4)实验小组选用两个质量相同、材料不同的重物P和Q分别进行实验,多次记录下落高度h和相应的速度大小v,作出的图像如图丙所示,对比图像分析可知选重物_________(选填“P”或“Q”)进行实验误差更小。
【答案】 ①. B ②. 1.98 ③. 1.82 ④. ⑤. P
【解析】
【详解】(1)[1]实验过程中需要使用刻度尺测量重物下降的高度,因此本实验必须使用的器材还有刻度尺。
故选B。
(2)[2]从打点0到打点4的过程中,重物的重力势能减少量为
[3]根据匀变速直线运动的规律可得,打点计时器打点4时的速度大小为
所以重物动能的增加量为
(3)[4]若重物下落过程中机械能守恒,则有
化简整理可得
因此作出图像,若图像是一条过原点的直线,且斜率为,也可以验证重物下落过程中机械能守恒。
(4)[5]设重物下落过程中受到的阻力为,根据动能定理可得
化简整理可得
因此图像的斜率
由于重物质量相同,结合题目图丙可知重物所受阻力较大,因此选重物进行实验误差更小。
三、计算题(本题共3小题,共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。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,电荷量为q、质量为m的带正电小球,用轻质不可伸长的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中,细线长为L。假设电场区域足够大,静止时细线与竖直方向夹角,小球在运动过程中电荷量始终保持不变,,,重力加速度为g。
(1)求匀强电场电场强度的大小E;
(2)若保持电场强度大小不变,某时刻将电场方向改为竖直向上,求小球运动到最低点时的速度大小v;
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对小球进行受力分析,根据平衡条件有
解得
【小问2详解】
根据动能定理,电场方向改为竖直向上,小球运动到最低点过程有
解得
14. 一辆跑车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动, 末达到额定功率,速度,之后保持额定功率运动。其图像如图所示。已知该跑车受到的阻力f恒为1000 N,跑车的质量 。问:
(1)该车在前5s内的牵引力为多少?
(2)该车的最大速度为多少?
(3)假设末该车已经达到最大速度,则0~20s内汽车牵引力所做功为多少?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由题意,根据图像可知汽车在前5s内的加速度大小为
根据牛顿第二定律有
得牵引力
(2)额定功率
当牵引力等于阻力,速度最大,则
(3)0~5s内汽车牵引力所做功
5~20s内汽车牵引力所做功
0~20s内汽车牵引力所做功为
15. 如图所示,水平轨道AB的左端有一压缩的弹簧,其储存的弹性势能Ep=4.5J。弹簧左端固定,右端放一个质量为m=1kg的物块(可视为质点),物块与弹簧不粘连,弹簧恢复原长时,物块仍未到B点。传送带BC的长为L1=0.7m,CD'为水平轨道,DE、FG是竖直放置的两个半径分别为R=0.3m和r=0.15m的半圆轨道,HI为固定的光滑长直轨道,其上放置一长为L2=0.5m,质量为M=1kg的木板,木板上表面与G点相平,AB、BC、CD'、DE、FG均平滑连接,HI轨道足够长,且与DE轨道相互错开,不影响物块的运动。已知物块与传送带间以及物块与长木板间的动摩擦因数均为μ=0.5,其余轨道均光滑,重力加速度g=10m/s2。
(1)当传送带静止时,物块到达传送带右端C点时的速度大小;
(2)若传送带沿顺时针方向匀速转动,物块恰好不脱离轨道运动至G点,求传送带的速度;
(3)若物块能滑上木板且不滑离木板,求传送带的速度范围。
【答案】(1)m/s;(2)m/s;(3)
【解析】
【详解】(1)A到C过程,由总能量守恒得
解得
(2)物块恰好不脱离轨道
D到E过程,由总能量守恒得
解得
弹簧压缩最短到物块运动到B点过程,由总能量守恒得
解得
物块在传送带上加速,若物块一直加速
解得
所以传送带速度为。
(3)物块要能滑上木板,传送带的速度需满足,要使物块不滑离木板,临界为物块到达木板的右端时恰好与木板共速
,
可得
所以
得
从D点到G点,由总能量守恒得
解得
所以传送带的速度。
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