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第14课三角函数的概念、基本公式
普查与练习141
任意角、孤度制及任意角的三角函数
三组题学透
1.任意角相关概念的理解
(1)2026汇编,5分)下列结论中错误的是
①终边经过点(a,a)(a≠0)的角的集合是{aa=π4十kx,k∈Z}:
②第二象限角大于第一象限角:
③三角形的内角是第一或第二象限角:
④若a是第三象限角,则a2是第二或第四象限角,2a是第一或第二象限角:
⑤将表的分针拨慢10分钟,则分针转过的角的弧度数是π3:
⑥M={lavs4 alcol(x)x=45°+k90°,k∈Z;,N={avs4 al col0yy=90°+k45°,
k∈Z},则M:N
⑦2025°角的终边在第二象限:
⑧若a=2kπ+0,B=(2k+1)π+0,其中k∈Z,则角a与的终边关于y轴对称.
解析:①点(a,a)(a≠O在直线y=x上,终边在直线y=x上的角的集合为a
bilcinalvs4 alcol(a=π4)+k,k∈Z)》,①正确;
②设a=43玩,B=π3,则a为第二象限角,B为第一象限角,此时aB,②错误:
③当三角形的一个内角为直角时,该角不是象限角,③错误:
④角a是第三象限角,则由180°+k360°<a270°+k360°,k∈Z,得90°+k180°
<a2<135°+k180°,k∈Z,当k=2mm∈Z时,90°+m360°<a2<135°+m:360°,
m∈Z,此时a2为第二象限角,当k=2m十1(m∈Z)时,270°+m360°<
a2315°+m360°,m∈Z,此时2为第四象限角,∴.a2是第二或第四象限角:由
180°+k360°<a←270°+k360°,k∈Z,得360°+2k360°<2a<540°+2k360°,k∈Z,
即(2k+1)360°<2a<180°+(2k+1)360°,k∈Z,,∴.2a是第一象限角、第二象限角
或终边在y轴正半轴上的角,④错误;
⑤将表的分针拨慢10分钟,则分针逆时针旋转360°×1060=60°,转化为弧度数
为60×π180=x3,⑤正确:
⑥M={xt=45°+k90°,k∈Z}=xr=(2k+1)45°,k∈Z;,N=y=90°+k
45°,k∈Z}=y=(2+)45°,k∈Z,易知M年N,⑥正确:
⑦2025°=5×360°+225°,,225角的终边在第三象限,∴.2025°角的终边在第三
象限,⑦错误:
⑧B一a=元,当角的终边不在x轴上时,角a与的终边不关于y轴对称,⑧错误
故错误的是②③④⑦⑧
2.扇形的弧长及面积公式的应用
(2江西抚州期中,10分)某企业欲做一个介绍企业发展史的铭牌,铭牌的截面形
状是如图所示的扇环(由扇形OAD挖去扇形OBC后构成).
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已知OA=10米,OB=x米(0x<10),扇环的周长为30米,圆心角为0弧度.
(I)求0关于x的函数表达式:
(Ⅱ)记铭牌的截面面积为(单位:平方米),试问当x取何值时,y的值最大?并求
出y的最大值,
解:(I)在扇形OBC中,OB=x米,∠BOC=0,
则根据扇形弧长公式可得I=x(米).(1分)
在扇形OAD中,OA=10米,∠AOD=0,
则1n=10代米).(2分)
由题意可知AB+CD+/十1D=30,
所以2(10-x)+:+100=30,解得0=2x+10:+10,
所以0关于x的函数表达式为0=2x十10x十100x<10.(4分)
(Ⅱ)根据题意及()中结论,可知
y=S肩形a4D一S扇形o5c=120102-12:2
=12102-x2=12×2(x+5)(102-x2)x+10
=(x+510-x=-x2+5x+50
=-ahs4 alco1-522+2254,010,(8分)
所以当x=52时,y的值最大,最大值为2254.(10分)
3.三角函数定义的应用
a.任意角的三角函数值在各象限的符号
(3)2026汇编,10分)①已知点P(cos0,tan)是第二象限内的点,则的终边位于
()
A.第一象限B.第二象限
C,第三象限D.第四象限
②若α为第四象限角,则(
)(全国川经典真题)
A.cos2a>0 B.cos2a<0
C.sin200 D.sin2a<0
解析:①因为点P(cos0,tan是第二象限内的点,所以cos00,an00
由cos0O,可得的终边位于第二象限或第三象限或x轴的非正半轴:
由an>0,可得的终边位于第一象限或第三象限,
综上所述,的终边位于第三象限.故选C
②因为a为第四象限角,所以一x2十2kπ<a<2kπ,k∈Z,所以一π+4kπ
<2a<4kπ,k∈Z,
所以2a是第三象限角、第四象限角或终边在y轴非正半轴上的角,所以sin2a<0
故选D
b.利用三角函数的定义求值
(42026汇编,30分)在平面直角坐标系xOy中,已知角a的顶点在坐标原点,始
边与x轴的非负半轴重合
①若角af的终边经过点P(-3,4),则sina十tana=()
A.-815B815C,-2915D.-1115
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②若将角a的终边按逆时针方向旋转π6后经过点(一1,3),则sia=
③若角a的终边经过点Q(一x,一6,且cosa=一513,则1sima+1ama
④在同一直角坐标系中,角的顶点为坐标原点,始边与x轴的非负半轴重合,终
边与角a的终边关于原点对称,点Mm,一1)在角的终边上.若sina=13,则snB
,m=
⑤若角a的终边在直线2x十y=0上,则sin2a=()
A.±35B.45C.-45D.-25
⑥若角a的终边上有两点A(1,a),B(2,b),且cos2a=23,则a一b1=()
A.15B.5)5C.55D.1
解析:①:角a的终边经过点P(一3,4),
.0P=(-3)2+42=5,
∴.由三角函数的定义可得sina=45,ana=一43,
∴.sina+tana=45-43=-815.故选A
②由题可知,角a十π6的终边经过点(一1,3),
,tanlavs4 alcol(a十fπ6)=3)-1=-3,且角a十x6为第二象限角,',a+π6=
2π3+2k元,k∈Z,
.a=x2+2kπ,k∈Z,.sina=1
③,角a的终边经过点Q(一x,一6),且cosa=一513,
∴.由三角函数的定义可得cosa=一xr2十36)=一513,
即1692=25(x2+36),x>0,)解得x=52,
..Olaws4allcol(-f(52),-6),
∴.sina=-6 blc\rc2)2+(-6)2=-1213,tana=-652=125
.1sima+11ama=-1312+512=-23
④角a与角的终边关于原点对称,点M(m,一1)在角的终边上,'.点M(一m,
1)在角a的终边上
sina=13,..sinp=-sina=-13,1 (m2+1)=13,
解得m=士22
⑤取终边上不与顶点重合的任意一点W
(法一)不妨设点N的坐标为,一2x),
则sina=20-2x0re+(-2x0)2)=5x05x0,
cosa=20x0rk+(-2x0)2=5x05x0,
.'.sin2a=2sinacosa=2-5)x05x0-5)x05 x0=-45.
故选C
(法二)易知直线2x十y=0经过第二、四象限
若角a的终边在第四象限,则不妨设点N的坐标为(1,一2),则sina=一2r(12十
(-2)2=-5)5,
cosa=1r12+(-2)2)=55,
∴.sin2a=2 sinacosa=2×avs4 alcol(-f2r(5)5)×5)5=-45
同理,若角a的终边在第二象限,则不妨设点N的坐标为(一1,2),则sina=5)5,
cosa=-5)5,.'.sin2a=-45.
综上,sin2a=一45.故选C
⑥,cos2a=23,
.cos2a=2cos2a-1=23,解得cos2a=56,
.cosa =30)6,Isina =56)=6)6.
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又点A(,a),B(2,b)均在角a的终边上,
.tanal=b-a2-1))=la-b=sinallcosa=r(66r(306=5)5
故选B
随堂普查练141
1.(2024北京真题,5分)在平面直角坐标系xOy中,角a与角均以Ox为始边,
它们的终边关于原点对称.若a∈f(π3),则cos的最大值为
解析:由题可知,B=a十元十2kr,k∈Z,
所以cos3=cos(a十元+2km)=-cosa
因为a∈f3),所以cosa∈f(1r(32),
所以cosB∈-f0r(312),
所以cos$的最大值为一12.故答案为一12
2.(山西太原期未,5分)中国古代数学的瑰宝一《九章算术》中记载了一种名
为“曲池”的几何体,该几何体是上、下底面均为扇环形的柱体(扇环是指圆环被
扇形截得的部分).现有一个如图所示的“曲池”,A41垂直于底面ABCD,AA1
=3,底面扇环所对的圆心角为π2,的长度是长度的2倍,CD=1,则该“曲
池”的体积为()
A.9r4B.3r4C.9π2D.3π2
解析:设所在圆的半径为R,所在圆的半径为r
因为的长度是长度的2倍,扇环所对的圆心角为π2,所以π2R=2Xπ2,即R
=2r
又CD=1,则R-r=1,所以R=2,r=1,
所以该“曲池”的体积V=14元R2A41一142A41=14R2-2)441=3x4X3=9π4
战选A
3.(2026汇编,10分)①若角a满足sina cosa<0,cosa-sina0,则a是()
A.第一象限角B.第二象限角
C.第三象限角D.第四象限角
②已知角a为第三象限角,则y=a2alws4 alcol(sin f(a2)十a2
aws4\alcol(cos\f(a2))++a2aws4alcol(tan f(a2))=
解析:①,sina cosa0,∴.a是第二或第四象限角.当a是第二象限角时,cosa<0,
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sina0,满足cosa一sina<0:当a是第四象限角时,cos0,sina0,cosa-sna
>0,不符合题意.综上所述,a是第二象限角.故选B
②角a为第三象限角,.2kπ十元a<2kπ十3π2,k∈Z,.kx十π2<a2<kπ十3π4,k
∈Z,∴.a2为第二或第四象限角,∴.sin2,cosa2,tana2中有两个负值和一个正
值,y=-1+1-1=-1
4.(北京大兴期末改编,5分)在平面直角坐标系中,动点M在单位圆上按逆时针
方向做匀速圆周运动,每12分钟转动一周.若点M的初始位置坐标为
avs4alco10f(1r(32),则运动到3分钟时,动点M所处位置的坐标是
解析:动点M每12分钟转动一周,则运动到3分钟时,OM转过的角为312×2元
=元2
如图,记∠AMOx=a,
则当点M在初始位置时,根据坐标,可令a=x3,
所以当动点M运动到3分钟时,a=π3十2=5π6,
此时cosa=-3)2,sina=12,
所以动点M所处位置的坐标是alvs4 alcol(-fr(312)
5.(2026改编,5分)已知角a的终边上一点P(m,一3)m≠0),且cosa=2m4,则
tand=
解析:设OP=r,,.2=(一3)2+m2,即r=3十m2.
又,cosa=mr=2)m4,∴r=22,∴.3十m2=22,即3+m2=8,解得m=±5.当m
=5时,tana==-155;当m=-5时,tana==15)5.综上所述,tana=±15)5.
6.(2026原创,5分)己知角的终边上有一点P(3a,a)(a≠0),则sin0-cos0=()
A.3)2B.3)-12
C.3)2或3)-12D.3)2或3)2
解析:因为P(3a,a)(a≠0)是角的终边上一点,
所以角8的终边落在直线y=3)3x上,所以0=π6十2k或0=7π6+2k红,k∈Z当0
x6+2k,k∈Z时,sin0=12,cos0=3)2,所以sin0-cos0=3)2:当0=7π6+2kx,
k∈Z时,sin0=-12,cos0=-3)2,所以sin0-cos0=3)-12.综上所述,sin0-cos0
=3)2或3)一12故选C
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普查与练习14川
同角三角函数关系式及诱导公式
两组题学透
4.同角三角函数的基本关系及其应用
a.sina,cosa,tana知一求二
(5)2026汇编,10分)(I)已知a是第二象限角,sna=725,则tana=()
A.-724B.524
C.-524D.57
(IⅡ)若0∈as4 alcolt0,fπ2),tan0=12,则sin0-cos0=
(2023全国
乙真题)
解析:(I),角a的终边在第二象限,且sina=725,.cosa=一1-m2a=-一2425,
.tana=nacosa=一724.故选A
(lⅡ)法-).0∈aws4 alco10,fπ2小,,.sin0>0,cos0>0.
设0是直角三角形的一个内角,,tan0=12,
∴,设其对边和邻直角边分别为1,2,如图所示,
2
∴.sin0=1r22+12)=1r5,cos0=2r22+12=25),
.sin0-cos0=1r(5)-2r5)=-1r5)=-5)5.故答案为-5)5
(法二),0∈1aws4acol10,fπ2,.sin0>0,cos00.
'.'tan0=sin0cos0=12,.'.cos0=2sin0,
.'.cos20+sin20=4sin20+sin20=5sin20=1,
解得sin0=5)5或sin0=一55(舍去),
.'sine-cos=sin-2sin0=-sin=-5)5.
故答案为-5)5
b,已知asina十bcosa-=m(a,b,m为常数),求tana
(6〔经典题,6分)己知3sina+4cosa=5,求tana.
解:(法一)由3sina十4cosa=5,sn2a十cos2a=1,)】
得25sin2a-30sina+9=0,解得sina=35,(4分)
.'.cosa=45,.'.tana=sinacosa=34.(6)
(法二)设4sina-3cosa=x,等式两边平方得16sin2a-24 sinacosa+9cos2a=x2,①
(1分)
将3sina+4cosa=5两边平方得
9sin2a+24 sinacosa+16cos2a=25,②2分)
①+②,整理得9sin2a+cos2a)+16(sin2a+cos2a)=25+x2,即25=x2+25,解得
x=0,(4分)
.'.4sina-3cosa=0,4sina=3cosa,
∴.tana=sinacosa=34.(6分)
(法三)将3sina+4cosa=5两边平方得
9sin2a+24sinacosa+16cos2a=25,(1)
即9sin2a+24 sinacosa十16cos2aim2a十cos2a=25,(3分)
即9tam2a十24tama+16tan2a+1=25,
p 16tan2a-24tana+9=0,
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即(4ana-3)2=0,(5分)
解得tana=34.(6分)
c.利用tana=sinacosa及“1”的代换化弦为切求值
(72026汇编,20分)已知角a满足s7ma+cosas7ma-cosa=2
①tana的值等于()
A.13B.2C3D.-13
②cos2a+4 sinacosa=()
A.1310B.2110
C.-1110D.-310
③(s1a十cosa)cos2asma=()
A.1615B.35C.-35D.-1615
Asina (1+sin2a)sina+cosa=(
A.-56B.56C.-65D.65
解析:①将sina十cosasina一cosa=2等号左边的分子与分母同除以cosa,
可得fama十1tama一1=2,解得tana=3.故选C
②由①可知tana=3,
cos2a+4sinacosa=cos2a+4sinacosasin2a+cos2a
=cos2a4sinacosacos2asin2acos2acos2a=1+4tanatan2a+1=14x3321=1310.
故选A
3 (sina+cosa)cos2asina=sina+cosasina (cos2a-sin2a)
=sina+cosasina cos2a-sin2acos2a+sin2a=tana+ltana 1-tan2al+tan2a.
由①知tana=3,
所以(sina十cosa)cos2 asina=3+13×1-91+9=-1615
故选D
④.szma(1十sim2a)sima+cosa=sna(sin2a十cos2a+2 sinacosa)sma十cosa
=sina (sina +cosa)2sina+cosa=sina(sina+cosa)
=sin2a+sinacosasin2a+cos2a=tan2a+tanatan2a+1
由①可知tana=3,
所以sina(1+sin2a)sina+cosa=9+39+1=65.
故选D
d.sina十cosa,sinacosa.,sina-cosa知-求二
(8)〔湖北武汉模拟改编,7分)已知0<x<π,si十cosr=I4.
(I)求sinx-cosx的值:
(Ⅱ)求sinx+cosx的值.
解:(I)(法一)因为sinr+cosx=14,所以(six十cosx)2=116,解得sinxcosx=一1532
,(2分)
所以(sinx-cosx)2=1-2 sinxcosx=1-avs4 al col(-f1516)=3116.(3分)
由0x元可得sinr0.又因为sinxcosx=-1532<0,所以cosr<0,
所以sinr-cosx0,故sinr-cosr=31)4.(5分)
(法二)由法一知,sinxcosx=-1532.(2分)
又sir十cosx=I4,所以six,cosx为一元二次方程2-14t-1532=0的两个根,
解方程得1=31)十18,=3)8.(3分)
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由0x元可得sinr>0,
所以sinx=31)+18,cosx=31)8,
所以s1nx-cosx=31)4.(5分)
(II )sin+cos=(sinx++cosx)(sin2x-sinxcosx++cos2x)=14X1-
bllcrc(awvs-4alco1(-y1532)=14×4732=47128.(7分)
5.三角函数诱导公式及其应用
a.利用诱导公式化简求值
(9(北京海淀区月考,5分)计算:cosl1r4十tanalvs4 alcol(-14z3)+sin8709
解析:cosl1π4+tanlalvs4-alco.1(-14π3)+sin870°
=cos11π4一tan14x3+sin870
=coslatvs4alco1(2r+/f3π4-tanlalvs-4alco1(4a+f2π3)+sin(720°+150)
=cos3x4-tan2π3+sinl50°
=coslatvs.4 alcol(π-ffπ4)-tanlavs4 alico.1(π-fπ3)+sin(180°-30)
=-cosπ4+tanπ3+sin30
=-2)2+3+12
=3)-12)2
故答案为3)-2)2
(10(北京朝和区月考,8分)已知a)=rc2)cos(一元-a)tan(-a)cos(2x-a),
a≠kx2,k∈Z
(I)化简a):
(Ⅱ)若a为第三象限角,且cos(a一3π2)=I3,求fc)的值,
解:(Ia=rc2)cos(-元-a)tan(-a)cos(2x-a)
=\rc\2)-a)cos (xa)(-tana)cos (-a)
(-sina)(-cosa)cosa (-cosa)(-tana)cosa=sinatana=cosa.(4)
(lⅡ)因为coslalvs.4 alcol(a-f3m2)=-sina=13,
所以sina=-13.(6分)
又a为第三象限角,所以cosa<0,
所以a=cosa=-1一sn2a=-2)3.(8分)
b.观察角之间的关系,利用诱导公式求值
(11)2026汇编,10分)(I)已知a为锐角,且coslalvs4 alcol(a十fa4)=-I2,则
coslawvs4alicol(a+(3x4))=()
A.-12B.12C.-3)2D.3)2
(IⅡ)已知sinlavs4 alcol(fπ6)-x=I3,则coslalvs4acol+fa3=()
A.-2)3B.-13C.13D.23
解析:(I),a为锐角,且coslalvs-4 alcol(a十fπ4)=-120,
∴a十π4为第二象限角,
.∴.sinlalvs4 alcol(a+ffπ4)=rcfaws4alco1(a+fπ4))=3)2,
.'.coslaivs4 alcol(a+3x4))=cos[alvs4allcol(a+))+2]=-sin(a+4)=
-3)2.
故选C
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(IⅡ).'sinlalvs4 al col(fπ6-x=I3,
.'.coslavs4 alcol(x+a3))=
cosif(rc16)))=
sin(x-
x0=
sinlalvs4 alcol(f(6)-x)=13.
故选C
随堂普查练14川
1.(经典题,5分)己知sin0=a一11十a,cos0=-al十a,若0是第二象限角,则an0
的值为()
A.-12B.-2
C.-34D.-43
解析:由sn20+cos20=1,得1as4 alcol(ffa-l1+a)2+aps4 alcol(-a1+a)
2=1,化简得a2一4a=0,解得a=0或4.因为0是第二象限角,所以a=4,所以sin0
=35,cos0=-45,所以tan0=s7m0cos0=-34.故选C
2.(多选)(辽宁凌源月考,6分)已知2sina一cosa=10)2,则ana的值可以是()
A.13B.-3C.-13D.3
解析:(法一)联立.2sina-cosa=f0r(102sin2a+cos2a=1,
整理得10sin2a-41sina+3=0,
解得sina=10)10或sina=10)10
当sina=10)10时,cosa=10)10,∴.tana=3:
当sina=10)10时,cosa=-10)10,.tana=-13
故选CD
(法二)设sina十2cosa=x,两边平方得
sin2a+4cos2a+4sinacosa=x2,D
将2sina-cosa=10)2两边平方得
4sin2a+cos2a-4sinacosa=52,2
①+②,得5=52+x2,解得x2=52,
,∴.sina+2cosa=±10)2
联立2sina-cosa=f0r(102r(102),
解得sina=f3r(1010r(1010)或sina=f0r(10103r(1010),
.tana=3或tana=-l3故选CD,
(法三),2sina-cosa=10)2,.(2sina-cosa2=52,
即4sin2a-4 sinacosa十cos2a=52,
.∴4sin2a-4 sinacosa十cos2asn2a十cos2a=52,
.'.4tan2a-4tana+Itan2a+1=52,
即3tan2a-8tana-3=0,
解得tana=3或tana=一13
故选CD】
3.(2026汇编,20分)己知4cosa十sina2sina一cosa=2,则
(1sinacosasina-cosa=
(2)1 +2sinacosacos2a-sin2a=
(3)7sin2a+3cos2a=
(4sina+cosa=
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解析:,4cosa十sna2sna一cosa=2,且易知cosa≠0,
.4+tana2tana-1=2,解得tana=2
(1)法-)原式=ama+1taa-1=3.
(法二):tana=2,,∴.sina=2cosa,
.∴原式=2cosa十cosa2co.sa-cosa=3 cosacosa=3
(2)法-)原式=sm2a十cos2a十2 sinacosacos2a-sn2a=
tan2a+1+2tanal-tan2a=-3.
(法二)原式=(sma十cosa)2(cosa十sima)(co.sa-sma)=cosa+sinacosa-sa
,结合(1)中结论可得原式=-3
(3)=7sin2a+3cos2asin2a+cos2a=7tan2a+3tan2a+1=315.
(4X(sina+cosa)2=sin2a+cos2a+2sinacosa=sin2a +cos2a+2sinacosasin2a +cos2a
=tan2a+1 +2tanatan2a+1=95.
'tana=2>0,∴a为第一象限角或第三象限角,
,.sina十cosa=±5)5
4.(2026改编,12分)已知sin0-cos0=15
(1)求tan0+Itane的值:
(2)当0<0元时,求an8的值.
(1)tan0+Itane=sindcos0+cosesine=sin20+cos20sinecos0=Isinecos0.(1)
因为sin0-cos0=15,所以(sin0-cos02=125,
展开,得sin20-2 sinocos0+cos20=125,
即1-2sin0cos0=125,
解得sin0cos0=1225,(3分)
所以tan0+1tand=1sin0cos0=2512.(4分)
(2)由(1)得sin6cos0=1225,
所以(sin0+cos02=1+2sin0cos0=1+2×1225=4925.(6分)
又0<0<元,所以sin6>0,所以cos8>0,
所以sin0+cos0=75.
又sin0-cos0=15,联立求解可得sin0=f(4535),(10分)
所以tan0=43.(12分)
5.(北京大兴区期末,8分)已知cosa=35,a∈aws4 al co1(0,π2》
(l)求sina,tand的值:
(2)求sn2(-x-a)cos(π+a)+coslalvs4-al col(fia2)-atan(a-x)f的值.
解:(1)因为a∈aws4acol0,fπ2)
所以sina>0,cosa>0,tand0.(1分)
由cosa=35,得sina=1-cos2a=45,tana=sinacosa=43.(4分)
(2)sin2 (-x-a)cos (x+a)+coslawvs4alcol(fa2)-a)tan(a-t)
=sn2(π+a)-cosa十sinatana=-(一sma)2cosa十sinatana
=-sin2 acosa十sim2 acosa=0.(8分)
6.(河北保定联考,5分)已知函数fx)=asin(+a)+bcos(x十)十4∈R),且f
(2025)=3,则2026的值为()
A,3B.4C.5D.6
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