内容正文:
第02讲 幂的乘方与积的乘方
课程标准
学习目标
1.幂的乘方
2.积的乘方
1.掌握幂的乘方的运算的运算法则以及逆运算,并能够在题目中熟练的应用解决相应的题目。
2.掌握积的乘方的运算的运算法则以及逆运算,并能够在题目中熟练的应用解决相应的题目。
知识点01 幂的乘方
1. 幂的乘方:底数 ,指数 .
即:(m,n都是正整数)
推广:(m,n,p都是正整数)
2.幂的乘方的逆运算:(m,n都是正整数)
【即学即练1】
计算的值是 .
【即学即练2】
如果,,则 .
知识点02 积的乘方
1. 积的乘方:积的乘方等于乘法的积。即把积中的每一个因式分别 ,再把所得的幂 。
即:(m都是正整数)
推广:(m都是正整数)
2. 积的乘方的逆运算:(m都是正整数)
【即学即练1】
计算: .
题型01 幂的乘方
【典例1】计算的结果是( )
A. B. C. D.
【变式1】可以表示为( )
A. B. C. D.
【变式2】计算的结果是( )
A. B. C. D.
【变式3】计算:
【变式4】计算: ; .
题型02 积的乘方
【典例1】计算的结果是( )
A. B. C. D.
【变式1】形如这样的运算叫作( )
A.同底数幂相乘 B.幂的乘方 C.积的乘方 D.乘方的幂
【变式2】化简的结果为( )
A. B. C. D.
【变式3】计算: .
【变式4】计算:
(1);
(2).
题型03 比较幂的大小关系
【典例1】的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【变式1】已知,,,则,,的大小关系是( )
A. B. C. D.
【变式2】若,,,则a、b、c的大小关系是 .(用“”连接)
题型04 巧用幂的乘方的逆运算求值
【典例1】的个位数字是( )
A.1 B.9 C.3 D.7
【变式1】已知,那么值为( )
A.1 B.2 C. D.3
【变式2】已知,,则的值为 .
【变式3】若,,则 .
题型05 巧用积的乘方的逆运算求值
【典例1】,,则 .
【变式1】计算: .
【变式2】计算: .
【变式3】确定的末位数是几,简单说明理由
【变式4】解决下列有关幂的问题:
(1)若,求值;
(2)若n为正整数,且,求的值.
题型06 对不同底数进行换底计算
【典例1】已知,,为自然数,且满足,则的取值不可能是( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【变式1】若,则n的值是 .
【变式2】若,则的值为 .
【变式3】已知,求的值.
一、单选题
1.下列运算一定正确的是( )
A. B. C. D.
2.下列计算中正确的是( )
A. B.
C. D.
3.计算:的结果是( )
A. B. C. D.2
4.形如这样的运算叫做( )
A.同底数幂相乘 B.幂的乘方 C.积的乘方 D.乘方的幂
5.已知,,则的值为( )
A.14 B.126 C.24 D.128
6.计算的结果等于( )
A. B. C. D.
7.已知,则( )
A.16 B.25 C.32 D.64
8.的个位上的数字是( )
A.3 B.9 C.7 D.1
9.已知,,,,则 a、b、c的大小关系是( )
A. B. C. D.
10.若,,则的值为( )
A.1 B.2021 C. D.
11.观察等式(2a﹣1)a+2=1,其中a的取值可能是( )
A.﹣2 B.1或﹣2 C.0或1 D.1或﹣2或0
二、填空题
12.已知,则 .
13.已知,则
14.若,,则的值为 .
15.计算: .
16.当,则的值为 .
17.已知正整数m、、、都是质数,并且,则 .
三、解答题
18.在数学中,我们经常会运用逆向思考的方法来解决一些问题,例如:“若,,求的值.”这道题我们可以这样思考:逆向运用同底数幂的乘法公式,即,所以,所以.
(1)若,,请你也利用逆向思考的方法求出的值.
(2)下面是小贤用逆向思考的方法完成的一道作业题,请你参考小贤的方法解答下面的问题:
小贤的作业
计算:.
解:.
①小贤的求解方法逆用了哪一条幂的运算性质,直接写出该逆向运用的公式:______.
②计算:.
19.已知,求的值.
20.计算:.
21.先化简,再求值:,其中,.
22.(1)计算:;
(2)已知,求的值.
23.阅读理解:我们在学习了幂的有关知识后,对两个幂与(都是正数,都是正整数)的大小进行比较,并归纳总结了如下两个结论:
①若,则.(底数相同,指数大的幂大)
②若,则.(指数相同,底数大的幂大)
尝试应用:试比较与的大小.
解:因为,
,……(第1步)
又,
所以……(第2步)
问题解决:
(1)在尝试应用的解题过程中,第1步的思路是将底数和指数都不相同的两个幂转化化归为_______;第2步的依据是_______.
(2)请比较下面各组中两个幂的大小:
①与;
②与.
24.如果,那么我们规定.例如:因为,所以.
(1)______ ;若,则______ ;
(2)已知,,,若,求的值;
(3)若,,令.
①求的值;
②求的值.
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第02讲 幂的乘方与积的乘方
课程标准
学习目标
1.幂的乘方
2.积的乘方
1.掌握幂的乘方的运算的运算法则以及逆运算,并能够在题目中熟练的应用解决相应的题目。
2.掌握积的乘方的运算的运算法则以及逆运算,并能够在题目中熟练的应用解决相应的题目。
知识点01 幂的乘方
1. 幂的乘方:底数不变,指数相乘.
即:(m,n都是正整数)
推广:(m,n,p都是正整数)
2.幂的乘方的逆运算:(m,n都是正整数)
【即学即练1】
计算的值是 .
【答案】
【分析】本题考查了积的乘方法则,根据积的乘方法则:先把积中的每一个因数分别乘方,再把所得的幂相乘计算即可.
【详解】解:原式
,
故答案为:.
【即学即练2】
如果,,则 .
【答案】75
【分析】此题考查了幂的运算法则.根据幂的乘方、同底数幂的乘法法则得到,把已知条件代入进行解题即可.
【详解】解:∵,,
∴.
故答案为:.
知识点02 积的乘方
1. 积的乘方:积的乘方等于乘法的积。即把积中的每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘。
即:(m都是正整数)
推广:(m都是正整数)
2. 积的乘方的逆运算:(m都是正整数)
【即学即练1】
计算: .
【答案】
【分析】本题考查了幂的乘方与积的乘方,熟练掌握运算法则是解题的关键.根据积的乘方,等于把积中的每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘进行计算即可.
【详解】解:,
故答案为:.
题型01 幂的乘方
【典例1】计算的结果是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题考查了幂的乘方,根据幂的乘方进行计算,即可求解.
【详解】解:,
故选:B.
【变式1】可以表示为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】本题考查了同底数幂乘法、幂的乘方,合并同类项等运算,熟练掌握幂的运算法则是解答此题的关键.根据同底数幂的乘法,幂的乘方运算及合并同类项,对所给选项进行判断,即可求解.
【详解】解:A、,故此选项不符合题意;
B、,故此选项不符合题意;
C、,故此选项不符合题意;
D、,故此选项符合题意.
故选:D.
【变式2】计算的结果是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题主要考查了幂的乘方运算,掌握幂的乘方运算法则:底数不变,指数相乘,是解题的关键.根据幂的乘方运算法则计算即可.
【详解】解:.
故选:B.
【变式3】计算:
【答案】
【分析】本题考查了整式的混合运算,先计算幂的乘方,再计算同底数幂相乘,最后合并同类项即可得解,熟练掌握运算法则是解此题的关键.
【详解】解:
,
故答案为:.
【变式4】计算: ; .
【答案】
【分析】本题考查了同底数幂的乘法和积的乘方,解答的关键是掌握同底数幂的乘法和积的乘方运算法则.
根据同底数幂的乘法和积的乘方的运算法则求解即可.
【详解】解:;.
故答案为:.
题型02 积的乘方
【典例1】计算的结果是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】此题考查幂的乘方与积的乘方运算,科学记数法的表示方法,先进行幂的乘方与积的乘方运算,再化为科学记数法的形式即可,掌握相关知识是解题的关键.
【详解】解:
,
故选:B.
【变式1】形如这样的运算叫作( )
A.同底数幂相乘 B.幂的乘方 C.积的乘方 D.乘方的幂
【答案】C
【分析】本题考查了积的乘方法则“积的乘方,等于把积的每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘,即 (为正整数)”,掌握了以上知识是解答本题的关键;
本题应用积的乘方法则进行计算,即可得到答案;
【详解】∵ (为正整数),
∴,
故选:C.
【变式2】化简的结果为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】此题主要考查了积的乘方运算.利用积的乘方法则:把每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘,进而得出答案.
【详解】解:.
故选:B.
【变式3】计算: .
【答案】
【分析】本题考查了幂的乘方与积的乘方,熟练掌握运算法则是解题的关键.根据积的乘方,等于把积中的每一个因式分别乘方,再把所得的幂相乘进行计算即可.
【详解】解:,
故答案为:.
【变式4】计算:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【分析】本题考查幂的运算,熟练掌握相关运算法则,是解题的关键:
(1)根据同底数幂的乘法和积的乘方法则进行计算即可;
(2)根据同底数幂的乘法和幂的乘方法则进行计算即可。
【详解】(1)解:原式.
(2)原式.
题型03 比较幂的大小关系
【典例1】的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】本题考查了有理数的大小比较和幂的乘方,先根据幂的乘方进行变形,再比较即可,能正确根据幂的乘方进行变形是解题的关键.
【详解】解:,
,
,
∵,
∴,
∴,
故选:B.
【变式1】已知,,,则,,的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了幂的乘方,将三个数全部化成底数为的幂,再进行比较即可得解.
【详解】解:,,,
∴,
故选:A.
【变式2】若,,,则a、b、c的大小关系是 .(用“”连接)
【答案】
【分析】本题考查幂的乘方逆用,根据幂的乘方的计算方法得到即可.
【详解】解:∵,,,而,
∴,
即,
故答案为:.
题型04 巧用幂的乘方的逆运算求值
【典例1】的个位数字是( )
A.1 B.9 C.3 D.7
【答案】C
【分析】本题考查了幂的运算,同底数幂乘法以及幂的乘方的逆运算是解题关键.先根据,确定的个位数字为1,再将变形为,即可得到答案.
【详解】解:,
,
的个位数字为1,
,
的个位数字是,
故选:C.
【变式1】已知,那么值为( )
A.1 B.2 C. D.3
【答案】A
【分析】本题主要考查幂的乘方的逆用,根据幂的乘方逆用得出,再进行变形即可求解.
【详解】解:∵,
∴,,即,,
∴,即,
∴,
∴,
故选:A.
【变式2】已知,,则的值为 .
【答案】72
【分析】根据,结合,,计算即可.
本题考查了同底数幂的乘法的逆应用,幂的乘方的逆运算,熟练掌握公式是解题的关键.
【详解】解:,
∵,,
∴,
故答案为:.
【变式3】若,,则 .
【答案】
【分析】本题考查了同底数幂的乘法和幂的乘方运算,先逆用同底数幂的乘法和幂的乘方法则变形,然后把,代入计算即可.
【详解】解:∵,,
∴.
故答案为:72.
题型05 巧用积的乘方的逆运算求值
【典例1】,,则 .
【答案】
【分析】此题考查了积的乘方,幂的乘方逆用.原式先依据积的乘方计算得,再将,代入求值即可.
【详解】解:∵,,
∴.
故答案为:.
【变式1】计算: .
【答案】/1.5
【分析】逆用公式解答即可.
本题考查了积的乘方的逆应用,熟练掌握公式是解题的关键.
【详解】解:
.
故答案为:.
【变式2】计算: .
【答案】
【分析】本题考查了积的乘方的逆应用,根据积的乘方的逆运算计算即可求解,掌握积的乘方的逆应用是解题的关键.
【详解】解:,
故答案为:.
【变式3】确定的末位数是几,简单说明理由
【答案】7
【分析】本题考查了同底数幂的乘法的逆用与积的乘方的逆用,掌握法则是关键;把三个幂化为指数为99的幂,再逆用积的乘方,即可求解.
【详解】解:
;
由于的个位数字为1,其任何次方后个位数字仍为1,与847的积的个位数字为7;
故的末位数是7.
【变式4】解决下列有关幂的问题:
(1)若,求值;
(2)若n为正整数,且,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】本题考查幂的乘方以及积的乘方,
(1)根据幂的乘方法则进行计算即可;
(2)根据幂的乘方、积的乘方进行计算即可.
【详解】(1)解:∵,
∴,,
∴,,
∴,
∴;
(2)解:∵,
∴
.
题型06 对不同底数进行换底计算
【典例1】已知,,为自然数,且满足,则的取值不可能是( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【答案】D
【分析】本题考查了幂的乘方,根据题意可得,从而得出,,再分情况讨论求解即可.
【详解】解:∵,
∴,
∴,
∴,,
∵,,为自然数,
∴当时,,此时,
当时,,此时,
当时,,此时,
当时,,此时,
综上所述,的取值不可能是8,
故选:D.
【变式1】若,则n的值是 .
【答案】4
【分析】本题考查幂的乘方的逆运算及同底数幂相乘的逆运算,根据及求解即可得到答案;
【详解】解:∵,
∴,
即:,
∴,解得:,
故答案为:4.
【变式2】若,则的值为 .
【答案】16
【分析】本题考查了同底数幂的乘法,幂的乘方,解题的关键是化同底,整体代入求值;把,化为以2为底,再根据同底数幂的乘法和整体代入求值求解即可.
【详解】解:,
,
故答案为:16.
【变式3】已知,求的值.
【答案】
【分析】本题主要考查积的乘方的逆用.根据积的乘方法则构造出方程,求解即可.
【详解】解:由,
得,
即,
所以,
所以,
所以,
所以,
所以.
一、单选题
1.下列运算一定正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题考查同底数幂的乘法,积的乘方,幂的乘方,掌握各运算法则是解题关键.根据同底数幂的乘法法则,积的乘方和幂的乘方法则逐项计算即可.
【详解】解:,故A计算错误,不符合题意;
,故B计算错误,不符合题意;
,故C计算正确,符合题意;
,故D计算错误,不符合题意.
故选C.
2.下列计算中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】本题考查了整式的运算,掌握相关运算法则是解题的关键.
利用同底数幂相乘法则,幂的乘方法则逐项判定即可.
【详解】解:A.,原计算错误,不符合题意;
B.,原计算错误,不符合题意;
C.,原计算正确,符合题意;
D.,原计算错误,不符合题意;
故选:C.
3.计算:的结果是( )
A. B. C. D.2
【答案】A
【分析】本题考查积的乘方的逆运算,由求解即可.
【详解】解:
,
故选:A.
4.形如这样的运算叫做( )
A.同底数幂相乘 B.幂的乘方 C.积的乘方 D.乘方的幂
【答案】C
【分析】本题主要考查了积的乘方运算,解题的关键是熟练掌握积的乘方运算定义.根据积的乘方运算定义,进行判断即可.
【详解】解:形如这样的运算叫做积的乘方.
故选:C.
5.已知,,则的值为( )
A.14 B.126 C.24 D.128
【答案】D
【分析】本题考查的是同底数幂的逆运算,幂的乘方的逆运算,解题的关键在于熟练掌握幂的公式的逆运算. 根据幂的乘方的逆运算和同底数幂的乘法逆运算即可求解.
【详解】解: ,,
,
故选:D.
6.计算的结果等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题主要考查积的乘方的逆用,熟练掌握积的乘方是解题的关键;由题意得,进而求解即可.
【详解】解:
.
故选:A.
7.已知,则( )
A.16 B.25 C.32 D.64
【答案】C
【分析】本题主要考查幂的乘方和同底数幂的乘法的逆运算,利用幂的乘方、同底数幂的乘法逆运算法则将原式变形为,再整体代入计算即可.
【详解】解:原式.
∵,
∴.
故选:C.
8.的个位上的数字是( )
A.3 B.9 C.7 D.1
【答案】C
【分析】本题主要考查幂的乘方,熟练掌握幂的乘方是解题的关键;由题意易得的个位上的数字分别是,四个一循环,进而问题可求解
【详解】解:因为的个位上的数字分别是,四个一循环,且的余数为3,所以的个位上的数字是7;
故选C.
9.已知,,,,则 a、b、c的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题主要考查有理数乘方的应用,解决本题的关键是熟记有理数的乘方法则.应先将化为指数都为11的乘方形式,再比较底数的大小,即可确定出的大小.
【详解】解:,
,
故选:A
10.若,,则的值为( )
A.1 B.2021 C. D.
【答案】C
【分析】本题考查了积的乘方的应用,根据题意得出,进而代入代数式,即可求解.
【详解】解:因为,
所以.
因为,
所以,
所以,
所以.
故选:C.
11.观察等式(2a﹣1)a+2=1,其中a的取值可能是( )
A.﹣2 B.1或﹣2 C.0或1 D.1或﹣2或0
【答案】D
【分析】存在3种情况:一种是指数为0,底数不为0;第二种是底数为1,指数为任意值;第三种是底数为-1,指数为偶数,分别求解可得.
【详解】情况一:指数为0,底数不为0
即:a+2=0,2a-1≠0
解得:a=-2
情况二:底数为1,指数为任意值
即:2a-1=1
解得:a=1
情况三:底数为-1,指数为偶数
即:2a-1=-1,解得a=0
代入a+2=2,为偶数,成立
故答案为:D
【点睛】本题考查0指数和底数为±1的指数的特点,本题底数为-1的情况容易遗漏,需要关注.
二、填空题
12.已知,则 .
【答案】
【分析】此题考查了幂的乘方和积的乘方的计算及应用能力,运用幂的乘方和积的乘方知识进行变形、求解.
【详解】解:∵
,
∴,
即,
解得,
故答案为:.
13.已知,则
【答案】35
【分析】本题考查了同底数幂的乘法逆运算,幂的乘方逆运算,熟练掌握知识点是解题的关键.
将化为,再由即可求解.
【详解】解:∵,
∴,
∴,
故答案为:35.
14.若,,则的值为 .
【答案】3
【分析】此题主要考查了幂的乘方运算以及二元一次方程组的解法,直接利用幂的乘方运算性质将原式变形,进而得出关于x,y的等式求出答案.
【详解】解:∵,,
∴,
解得:,
则.
故答案为:3.
15.计算: .
【答案】
【分析】本题考查了积和乘方,根据积的乘方运算法则求解即可,熟记幂的运算法则是解题的关键.
【详解】解:
.
16.当,则的值为 .
【答案】
【分析】本题考查了同底数幂的乘法,幂的乘方,熟练掌握相关知识点是解题的关键.
根据同底数幂的乘法和幂的乘方计算即可.
【详解】解:∵,
∴,
故答案为: .
17.已知正整数m、、、都是质数,并且,则 .
【答案】793
【分析】本题考查了幂的乘方,质数的意义;从是质数入手是解题的关键;质数中唯一的偶数是2,其余的质数都是奇数,根据两个奇数的和为偶数,则可断定中必为偶数,由此分析即可求解.
【详解】因为m、n、都是质数,所以必为偶数,所以m、n至少有一个为2.
当时,,不相等且都不是质数,矛盾;
当时,,此时,符合题意,
所以;
当时,,不满足条件.
综上, .
三、解答题
18.在数学中,我们经常会运用逆向思考的方法来解决一些问题,例如:“若,,求的值.”这道题我们可以这样思考:逆向运用同底数幂的乘法公式,即,所以,所以.
(1)若,,请你也利用逆向思考的方法求出的值.
(2)下面是小贤用逆向思考的方法完成的一道作业题,请你参考小贤的方法解答下面的问题:
小贤的作业
计算:.
解:.
①小贤的求解方法逆用了哪一条幂的运算性质,直接写出该逆向运用的公式:______.
②计算:.
【答案】(1)6
(2)①;②5
【分析】本题考查了同底数幂的乘法、幂的乘方、积的乘方,学会逆向运用幂的运算性质是解答本题的关键.
(1)逆向运用同底数幂的乘法、幂的乘方运算法则计算即可;
(2)①根据幂的运算性质,得出求解方法逆向运用了积的乘方运算法则,即可得出结论;②逆向运算积的乘方运算法则计算即可;
【详解】(1)解:,
,
,
,
,
.
的值为6.
(2)解:①小贤的求解方法逆用了积的乘方运算性质,即,
故答案为:;
②
.
19.已知,求的值.
【答案】128
【分析】此题考查了幂的乘方的逆运算和同底数幂的乘法运算,解题的关键是掌握以上运算法则.首先得到,然后利用幂的乘方的逆运算和同底数幂的乘法运算法则求解即可.
【详解】解:因为,
所以,
所以.
20.计算:.
【答案】0
【分析】此题考查幂的乘方,同底数幂的乘法,合并同类项法则,解题关键在于掌握运算法则;
先根据幂的乘方法则,同底数幂的乘法法则化简,然后合并同类项即可.
【详解】解:
.
21.先化简,再求值:,其中,.
【答案】,.
【分析】本题考查了积的乘方及整式的加减,整式的化简求值,熟练掌握整式的加减运算是解题的关键.化简,合并同类项计算,后代入求值即可.
【详解】解:
,
当,时,
原式.
22.(1)计算:;
(2)已知,求的值.
【答案】(1);(2)27
【分析】此题考查整式的混合运算.
(1)先算乘方,再算同底数幂的乘法,最后算加减;
(2)利用幂的乘方和同底数幂的乘法计算整理,再整体代入即可求出.
【详解】解:(1)
;
(2)∵,
∴
.
23.阅读理解:我们在学习了幂的有关知识后,对两个幂与(都是正数,都是正整数)的大小进行比较,并归纳总结了如下两个结论:
①若,则.(底数相同,指数大的幂大)
②若,则.(指数相同,底数大的幂大)
尝试应用:试比较与的大小.
解:因为,
,……(第1步)
又,
所以……(第2步)
问题解决:
(1)在尝试应用的解题过程中,第1步的思路是将底数和指数都不相同的两个幂转化化归为_______;第2步的依据是_______.
(2)请比较下面各组中两个幂的大小:
①与;
②与.
【答案】(1)指数相同的两个幂;指数相同,底数大的幂大
(2)① ;②
【分析】本题考查了幂的大小比较,熟练掌握比较大小的基本方法是解题的关键.
(1)根据题意,先将底数和指数都不相同的两个幂转化化归为指数相同的两个幂;根据指数相同,底数大的幂大解答即可.
(2)①化成,,根据底数相同,指数大的幂大解答即可;
②,根据指数相同,底数大的幂大解答即可.
【详解】(1)解:根据题意,先将底数和指数都不相同的两个幂转化化归为指数相同的两个幂;根据指数相同,底数大的幂大,
故答案为:指数相同的两个幂;指数相同,底数大的幂大.
(2)解:①∵,,
根据底数相同,指数大的幂大
∴,
∴.
②解:∵,
根据指数相同,底数大的幂大,
∴,
∴.
24.如果,那么我们规定.例如:因为,所以.
(1)______ ;若,则______ ;
(2)已知,,,若,求的值;
(3)若,,令.
①求的值;
②求的值.
【答案】(1)4,64
(2)
(3)①;②
【分析】(1)由,可直接得出;由,可得出;
(2)由题意可得出,,.根据,得出,即,进而即可求出;
(3)①由题意可得出,,再根据,,即可求出;②根据,即得出,结合题意可得出.由①知,即得出,进而得出,即说明,代入中求值即可.
【详解】(1)解:,
;
,且,
.
故答案为:,;
(2)解:,,,若,
,,.
,
,即,
;
(3)解:①,,
,,
,,
;
② ,
,
.
由①知:,
,
,
,
.
【点睛】本题考查有理数的乘方,积的乘方与其逆用,幂的乘方与其逆用.熟练掌握各运算法则是解题关键.
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