内容正文:
8.3 向量的坐标表示(第1课时)
题型一 判断是否构成一个基(底)
1.设,是不共线的两个向量,给出下列四组向量:①与;②与;③与;④与.其中不能作为平面内所有向量的一组基底的是 .(写出所有满足条件的序号)
2.若是平面内的一个基底,则下列四组向量中可以作为平面向量基底的是( )
A. B.
C. D.
3.若是平面内所有向量的一个基底,则下列四组向量中能构成平面内所有向量的一个基底的是( )
A., B.,
C., D.,
题型二 根据基(底)求参数范围
4.已知与不共线,是一组基底,则实数的取值范围是 .
5.若为平面内所有向量的一组基,且,不能作为一组基,则k的值为 .
题型三 用基(底)表示向量
6.已知矩形ABCD中,对角线交于点O,若,则 .
7.若=3,=3,且P是线段AB靠近点A的一个三等分点,则向量用,可表示为= .
8.是不共线向量,且,若为一组基,则 (线性表示).
题型四 用基(底)表示向量的几何应用
9.如图所示,在中,是AB中点,设,,则 .(请用表示)
10.如图,矩形中,为中点,与交于点,若将,作为平面向量的一个基,则向量可表示为 (用表示).
11.如图所示,在△ABC中,点D是线段BC的中点,E是线段AD的靠近A的三等分点,则=( )
A. B. C. D.
12.在梯形中,,设,若用的线性组合表示,则 .
题型五 根据三点共线求参数
13.设是平面内的一个基底,若三点共线,且,则实数的值为 .
14.设和是两个不共线的向量,若,且三点共线,则实数k的值等于 .
15.设,为一组基底,已知向量,,,若,,三点共线,则实数k的值是( )
A.2 B. C. D.
题型六 向量线性组合的应用
16.已知向量是一个基底,实数x,y满足,则 .
17.在中,D为边上一点,且满足,设,则 .
18.设,是平面内一组基向量,且,,则向量可以表示为另一组基向量的线性组合,即 .
19.在中,点D,E满足,.若,则 .
20.已知,为不共线的单位向量,则以下四个向量中模最大者为( )
A. B. C. D.
21.已知基底,,,,且,则 .
题型七 网格问题
22.如图所示,O,A,B,C四点在正方形网格的格点处.若,则 ; .
23.向量在正方形网格中的位置如图所示.若 ,则= .
24.如图,在的方格中,已知向量的起点和终点均在格点,且满足,那么 .
题型八 向量基本定理的应用
25.已知在中,为上的一点,且,若,则 .
26.在三角形ABC中,D是BC上靠近点C的三等分点,E为AD中点,若则 .
27.如图所示,在中,,是上的一点,若,则实数的值为 .
28.如图,在三角形中,已知边上的两条中线分别为,且相交于点,则( )
A. B. C. D.
29.在中,点P是上一点,且P为靠近A点的三等分点,Q是中点,与交点为M,又,则( )
A. B. C. D.
30.已知的重心为,过点的直线分别与边,交于点,,若,,则的值为( )
A.2 B.3 C.4 D.不确定
31.已知为所在平面内的一点,且,若点在的内部(不含边界),则实数的取值可以是
题型九 向量基本定理有关的最值、取值范围问题
32.已知为直线外一点,且,若,,三点共线,则的最小值为( )
A. B. C.1 D.
33.在△ABC中,D为AC上一点且满足,若P为BD上一点,且满足,λ,μ为正实数,则λμ的最大值为 .
34.在中,点D在BC上,且满足,点E为AD上任意一点,若实数x,y满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
35.在中,点满足,当点在线段上移动时,若,则的最小值是 .
36.如图,在中,点在线段上,且,点是线段的中点.过点的直线与边分别交于点,设,则的最小值为( )
A. B.
C. D.
37.如图所示,A,B,C是圆O上的三点,线段的延长线与的延长线交于圆O外的一点D,若,则的取值范围是 .
题型十 解答综合题
38.如图,在中,.设.
(1)用表示;
(2)若为内部一点,且.求证:三点共线.
39.已知是夹角为的两个单位向量,.
(1)若可以作为一组基底,求实数的取值范围;
(2)若垂直,求实数的值;
(3)求的最小值.
40.如图,在中,,设,.
(1)试用,表示;
(2)若,,与的夹角为,求.
41.如图,已知正三角形的边长为2,点为边上一点,且.
(1)若,求实数的值.
(2)计算的值.
42.如图所示,在中,D为BC边上一点.过D点的直线EF与直线AB相交于E点,与直线AC相交于F点(E,F两点不重合).
(1)若,
(ⅰ)用,表示;
(ⅱ)若,,求的值.
(2)若,,P是线段AD上任意一点,求最大值.
一、填空题
1.正方形的边长为3,是线段上靠近的三等分点,是线段(含端点)上的动点,为线段的中点,则的最小值为 .
2.设平面上的向量满足关系,又设与的模均为1且互相垂直,则与的夹角取值范围为 .
3.已知点在所在平面内,满足,且,,则边BC的长为 .
二、单选题
4.记的三个内角的对边分别为,若,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
5.已知,,,,则下列结论错误的是( )
A.若是的重心,则 B.若是的内心,则
C.若是的垂心,则 D.若是的外心,则
三、解答题
6.已知中,过重心的直线交线段于,交线段于,连结并延长交于点,设的面积为,的面积为,.
(1)用表示,并证明为定值;
(2)求的取值范围.
7.如图所示,在中,在线段BC上,满足,是线段的中点.
(1)延长交于点Q(图1),求的值;
(2)过点的直线与边,分别交于点E,F(图2),设,.
(i)求证为定值;
(ii)设的面积为,的面积为,求的最小值.
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8.3 向量的坐标表示(第1课时)
题型一 判断是否构成一个基(底)
1.设,是不共线的两个向量,给出下列四组向量:①与;②与;③与;④与.其中不能作为平面内所有向量的一组基底的是 .(写出所有满足条件的序号)
【答案】③
【分析】根据基底的定义判断即可.
【解析】解:③中,可知两向量共线,不能作为一组基底,选③;
其它选项中的两个向量都不满足,都能做基底,不选.
故答案为:③.
2.若是平面内的一个基底,则下列四组向量中可以作为平面向量基底的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用基底的性质结合选项可以判断.
【解析】因为,所以不能作为平面向量的基底,A不正确;
因为不共线,所以能作为平面向量的基底,B正确;
因为,所以不能作为平面向量的基底,C不正确;
因为,所以不能作为平面向量的基底,D不正确;
故选:B
3.若是平面内所有向量的一个基底,则下列四组向量中能构成平面内所有向量的一个基底的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【分析】根据基底的概念,分别判断四个选项中的向量是否共线即可.
【解析】对于A选项:,共线,故不能构成基底;
对于B选项:,共线,故不能构成基底;
对于C选项:,共线,故不能构成基底;
对于D选项:假设与共线,由题他们均为非零向量,故存在非零实数,使得:,整理得:,故共线,与是平面内所有向量的一个基底矛盾,故假设不成立,所以与不共线,可以构成基底.
故选:D.
题型二 根据基(底)求参数范围
4.已知与不共线,是一组基底,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】由是一组基底,可得两个向量不共线,利用平面向量共线定理结合平面向量基本定理求出时的值,即可得解.
【解析】当时,
则存在唯一实数,使得,
所以,解得,
因为是一组基底,
所以两个向量不共线,
所以.
故答案为:.
5.若为平面内所有向量的一组基,且,不能作为一组基,则k的值为 .
【答案】-8
【分析】由题得存在实数λ,使得,把代入计算即得解.
【解析】因为不能作为一组基,
所以存在实数λ,使得,
即,
则6λ=3,且kλ=-4,解得λ=,k=-8.
故答案为:
题型三 用基(底)表示向量
6.已知矩形ABCD中,对角线交于点O,若,则 .
【答案】
【分析】利用向量的线性运算可得的表达形式.
【解析】
因为是矩形,所以,
所以.
故答案为:
7.若=3,=3,且P是线段AB靠近点A的一个三等分点,则向量用,可表示为= .
【答案】2+
【分析】根据向量的线性运算法则计算.
【解析】如图,
=+=+=+(-)=+=×3+×3=2+.
故答案为:2+.
8.是不共线向量,且,若为一组基,则 (线性表示).
【答案】
【分析】令,由平面向量的线性运算即可求解;
【解析】设,
则,
即,
解得
.
故答案为:
题型四 用基(底)表示向量的几何应用
9.如图所示,在中,是AB中点,设,,则 .(请用表示)
【答案】
【分析】根据平面向量加、减法的几何意义进行求解即可.
【解析】因为是AB中点,
所以.
又因为,所以,
即.
故答案为:
10.如图,矩形中,为中点,与交于点,若将,作为平面向量的一个基,则向量可表示为 (用表示).
【答案】
【分析】先利用平行线的性质求出,进而利用向量的线性运算求解即可.
【解析】由已知,
则,
所以,
所以.
故答案为:.
11.如图所示,在△ABC中,点D是线段BC的中点,E是线段AD的靠近A的三等分点,则=( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用平面向量的线性运算计算可得结果.
【解析】依题意,.
故选:B
12.在梯形中,,设,若用的线性组合表示,则 .
【答案】
【分析】结合图形,根据向量的线性运算即可得到答案.
【解析】,
则,
则,
故答案为:.
题型五 根据三点共线求参数
13.设是平面内的一个基底,若三点共线,且,则实数的值为 .
【答案】
【分析】根据三点共线,得到,由此列方程组,解方程组求得的值.
【解析】由于三点共线,所以,即,
所以,解得.
故答案为:
14.设和是两个不共线的向量,若,且三点共线,则实数k的值等于 .
【答案】
【分析】由三点共线,转化为两个向量共线且有一个公共点,求解参数即可.
【解析】因三点共线,故.
,,
.
故答案为:.
15.设,为一组基底,已知向量,,,若,,三点共线,则实数k的值是( )
A.2 B. C. D.
【答案】C
【分析】利用向量的加法法则求出,将,,三点共线转化为与共线即可求解.
【解析】,,
,
又,且,,三点共线,,
即,
,.
故选:C.
题型六 向量线性组合的应用
16.已知向量是一个基底,实数x,y满足,则 .
【答案】3
【分析】利用平面的基底不共线得到关于的方程组,解之即可得解.
【解析】因是一个基底,故与不共线,
由平面向量基本定理得,解得,
则.
故答案为:3.
17.在中,D为边上一点,且满足,设,则 .
【答案】
【分析】根据,得,用向量的减法得到,整理可得,的值,从而求出结果.
【解析】,
,
,
.则
故答案为:.
18.设,是平面内一组基向量,且,,则向量可以表示为另一组基向量的线性组合,即 .
【答案】,
【解析】试题分析:因为,,两式相加,得,代入可得,所以.
考点:平面向量基本定理的应用.
【方法点晴】本题主要考查了平面向量的基本定理的应用,其中解答中涉及到向量的表示,向量的基本运算,平面向量的基本定理及其应用,着重考查了学生分析问题和解答问题的能力,以及推理与运算能力,试题有一定的技巧性,属于中档试题,本题的解答中根据题设条件和平面向量的运算,得到是解答的关键.
19.在中,点D,E满足,.若,则 .
【答案】/
【分析】利用向量的线性运算,结合平面向量基本定理求解即得.
【解析】在中,点D,E满足,,
则,
而不共线,又,因此,
所以.
故答案为:
20.已知,为不共线的单位向量,则以下四个向量中模最大者为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】依题意可得,再根据数量积的运算律及作差法比较大小,即可判断.
【解析】因为,为不共线的非零向量,且,
所以,因为,,
,,
因为,
所以,
因为,
所以,
因为,
所以,
所以的模最大.
故选:D.
21.已知基底,,,,且,则 .
【答案】
【分析】根据平面向量的运算法则,结合共线向量的性质、基底的性质进行求解即可.
【解析】,
因为是基底,所以是不共线向量,
因此有:,
故答案为:
题型七 网格问题
22.如图所示,O,A,B,C四点在正方形网格的格点处.若,则 ; .
【答案】
【分析】作出辅助线,得到,从而利用向量基本定理得到答案.
【解析】连接,显然在上,且,
故,
又,故.
故答案为:
23.向量在正方形网格中的位置如图所示.若 ,则= .
【答案】4
【分析】记正方形风格边长为1,向右的单位向量为,向上的单位向量为,用表示出,再由向量的线性运算求解.
【解析】记正方形网格边长为1,向右的单位向量为,向上的单位向量为,
则,,,
由得,解得,
所以,
故答案为:4.
24.如图,在的方格中,已知向量的起点和终点均在格点,且满足,那么 .
【答案】1
【分析】可作单位向量,从而可用表示向量,根据平面向量基本定理即可得出关于的方程组,求解即可.
【解析】如图所示,作单位向量,
则,,
所以.
又,所以,
所以,解得,
所以.
故答案为:1.
题型八 向量基本定理的应用
25.已知在中,为上的一点,且,若,则 .
【答案】/
【分析】结合向量的线性运算公式及平面向量基本定理可得,进而可求得的值,即可求解.
【解析】因为,所以,
又,所以,
则.
故答案为:或.
26.在三角形ABC中,D是BC上靠近点C的三等分点,E为AD中点,若则 .
【答案】
【分析】根据向量基本定理得到答案.
【解析】因为E为AD中点,所以,
因为D是BC上靠近点C的三等分点,所以,
所以.
故答案为:
27.如图所示,在中,,是上的一点,若,则实数的值为 .
【答案】/
【分析】依题意设,根据平面向量线性运算法则得到,再根据平面向量基本定理得到方程组,解得即可.
【解析】因为是上的一点,所以设,
所以
,
由已知可得,
所以,所以.
故答案为:
28.如图,在三角形中,已知边上的两条中线分别为,且相交于点,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由平面向量的定理用写出,然后得到和,由向量的夹角公式求得.
【解析】由题意可知,
,
∴,
,
,
∴.
故选:A.
29.在中,点P是上一点,且P为靠近A点的三等分点,Q是中点,与交点为M,又,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】将、向量都用、表示出来,再利用平面向量基本定理列方程组可求的取值.
【解析】因为、、三点共线,点是中点,所以,
又因为是上靠近点三等分点,所以,
且因为,则,
即,消可解得.
故选:.
30.已知的重心为,过点的直线分别与边,交于点,,若,,则的值为( )
A.2 B.3 C.4 D.不确定
【答案】B
【分析】将用作为基底表示,根据三点共线即可求.
【解析】
因为,,
所以,,
因为的重心为,
所以,
又因为三点共线,
所以,
所以.
故选:B
31.已知为所在平面内的一点,且,若点在的内部(不含边界),则实数的取值可以是
【答案】
【分析】由平面向量基本定理和向量加法、减法法则即可求解.
【解析】
如图,在线段AB上取点D,在线段BC上取点E,使,
因为,,
所以点M的轨迹为线段DE(不包含端点),因为,所以,
故答案为:.
题型九 向量基本定理有关的最值、取值范围问题
32.已知为直线外一点,且,若,,三点共线,则的最小值为( )
A. B. C.1 D.
【答案】A
【分析】由,,三点共线,可得,结合基本不等式即可求.
【解析】因为,,三点共线,
所以存在非零实数,使得,
所以,
所以,
所以,
所以.
当时等号成立,所以的最小值为
故选:A
33.在△ABC中,D为AC上一点且满足,若P为BD上一点,且满足,λ,μ为正实数,则λμ的最大值为 .
【答案】
【分析】根据向量共线列方程,利用基本不等式来求得正确答案.
【解析】∵λ,μ为正实数,,故,∴,
又P,B,D三点共线,∴,∴,
当且仅当,时取等号,故λμ的最大值为.
故答案为:
34.在中,点D在BC上,且满足,点E为AD上任意一点,若实数x,y满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先根据平面向量基本定理及共线向量定理的推论,由三点共线得,且,再根据“1”的代换,运用基本不等式可得答案.
【解析】,
由三点共线可得,且,
所以,
当且仅当即时等号成立.
故选:D.
35.在中,点满足,当点在线段上移动时,若,则的最小值是 .
【答案】/0.9
【分析】根据题意画出图形,利用表示出,再设,;用分别表示出求出与,再将其代入,可得,然后利用二次函数的性质即可求的最小值.
【解析】如图所示,
中,,
∴,
又点点在线段上移动,设,,
∴,
又,∴,
∴,
∴当时,取到最小值,最小值为.
故答案为:.
36.如图,在中,点在线段上,且,点是线段的中点.过点的直线与边分别交于点,设,则的最小值为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由题意可得,根据共线定理得到,由基本不等式可得的最小值.
【解析】因为,所以,
因为,所以,
因为点是线段的中点,所以,
所以,
又因为三点共线,所以,
所以,
当且仅当,即时,取到最小值,
故选:D.
37.如图所示,A,B,C是圆O上的三点,线段的延长线与的延长线交于圆O外的一点D,若,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】如图所示,由,,三点共线,利用向量共线定理可得:存在实数满足,,,,即,与两比较,即可得出.
【解析】解:如图所示,
,,三点共线,
存在实数满足,
又,,
,
即,与两比较,
可得,,
则.
的取值范围是.
故答案为:.
题型十 解答综合题
38.如图,在中,.设.
(1)用表示;
(2)若为内部一点,且.求证:三点共线.
【答案】(1),
(2)证明见解析
【分析】(1)借助向量加法法则与减法法则计算即可得;
(2)借助向量线性运算法则可用表示出,再利用向量共线定理推导即可得证.
【解析】(1),
;
(2),
又,故,
故三点共线.
39.已知是夹角为的两个单位向量,.
(1)若可以作为一组基底,求实数的取值范围;
(2)若垂直,求实数的值;
(3)求的最小值.
【答案】(1)
(2)
(3).
【分析】(1)根据向量不平行,的系数比值不相等可解;
(2)根据,结合数量积运算性质即可得解;
(3)将向量模转化为数量积,根据二次函数性质可得.
【解析】(1)因为可以作为一组基底,所以不平行,
又不共线,所以,即,
所以,实数的取值范围为.
(2)因为垂直,所以,
即,
又,
所以,解得.
(3)因为,
所以,当时,取得最小值3,
所以的最小值为.
40.如图,在中,,设,.
(1)试用,表示;
(2)若,,与的夹角为,求.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据向量的线性运算即可结合图形关系求解,
(2)根据模长公式即可求解.
【解析】(1)在中,,
则,
(2)已知,,与的夹角为,
则,
则
41.如图,已知正三角形的边长为2,点为边上一点,且.
(1)若,求实数的值.
(2)计算的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)结合图形,根据向量的线性运算即可得到答案;
(2)根据(1)中结论结合向量数量积的运算律和定义即可得到答案.
【解析】(1)由题意得,
则.
(2)由(1)知
.
42.如图所示,在中,D为BC边上一点.过D点的直线EF与直线AB相交于E点,与直线AC相交于F点(E,F两点不重合).
(1)若,
(ⅰ)用,表示;
(ⅱ)若,,求的值.
(2)若,,P是线段AD上任意一点,求最大值.
【答案】(1),
(2)2
【分析】(1)向量的线性表示,利用三角形法则及题所给条件即可得;根据(ⅰ)的结论,转化用,表示,根据三点共线找出等量关系即可求解(ⅱ);
(2)利用基本不等式即可求解.
【解析】(1)(ⅰ)在中,由,又,
所以,
所以
,
(ⅱ)因为,
又,,
所以,,
所以,
又三点共线,且在线外,
所以有:,即.
(2)由于,故是的中点,故,
,
当且仅当时取等号,故最大值为2,
一、填空题
1.正方形的边长为3,是线段上靠近的三等分点,是线段(含端点)上的动点,为线段的中点,则的最小值为 .
【答案】
【分析】设,以为基底,利用向量的线性运算法则将用表示,
则转化为关于的二次函数,求该二次函数的最小值即为答案.
【解析】如图,,且,即不共线,故其可以作为基底,设,
由题意可得,由向量的线性运算法则可得
,
,
故,
这是关于的二次函数,对称轴为,
所以当时,即与重合时,取得最小值.
故答案为:.
2.设平面上的向量满足关系,又设与的模均为1且互相垂直,则与的夹角取值范围为 .
【答案】
【分析】用与表示出向量,利用平面向量数量积结合夹角公式求出即可计算作答.
【解析】当时,由得:,
因与的模均为1且互相垂直,即有,
则,,
则有,
而,于是得,又,则,
所以与的夹角取值范围为.
故答案为:
【点睛】思路点睛:用向量基本定理解决问题,利用已知的不共线的两个向量为基底,将问题中的向量用该基底表示出,再通过向量的运算来解决.
3.已知点在所在平面内,满足,且,,则边BC的长为 .
【答案】
【分析】取的中点,先证明点为的重心,易得点为的外心,将用表示,再根据数量积的几何意义结合求出,再根据求出,进而可得出答案.
【解析】取的中点,则,
因为,所以,
所以,又为公共端点,所以三点共线,
所以点在边的中线上,且,
同理点在边的中线上,即点为的重心,
故,
因为,
所以点为的外心,即为为中垂线的交点,
故,
则,
所以,
而,所以,
即,
所以,所以,
所以.
故答案为:.
【点睛】关键点点睛:根据数量积的几何意义结合求出,是解决本题的关键.
二、单选题
4.记的三个内角的对边分别为,若,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据向量的线性运算可得,结合余弦定理运算求解.
【解析】因为,且,
则,即,
可得,
因为,则,
即,可得,
所以的取值范围为.
故选:B.
5.已知,,,,则下列结论错误的是( )
A.若是的重心,则 B.若是的内心,则
C.若是的垂心,则 D.若是的外心,则
【答案】B
【分析】根据三角形各心的性质求出对应的之间的比值,即可得出答案.
【解析】如图,设,直线与直线交于点,因为,
所以,则,即,
过作分别平行于,则,而,,由平行线分线段成比例得,
同理,所以;
若是的重心,则为的中点,所以,故A正确;
若是的内心,则直线平分,而,,
所以分的比,故B不正确;
若是的垂心,如图,则点与点重合,则,故C正确;
若是的外心,
因为,所以线段AB的中垂线的斜率为,且AB的中点为,
所以线段AB的中垂线的方程为,即,
又线段BC的中垂线为,
联立,解得,所以,
,由于,,所以,则,故D正确,
故选:B.
三、解答题
6.已知中,过重心的直线交线段于,交线段于,连结并延长交于点,设的面积为,的面积为,.
(1)用表示,并证明为定值;
(2)求的取值范围.
【答案】(1),证明见解析
(2)
【分析】(1)以为基底,由三点共线可得,化简为基底根据向量相等即可得出,化简即可证明;
(2)由三角形面积公式可得,根据(1)消元可得,化简求范围即可得解.
【解析】(1)根据题意,;
,,,三点共线,则存在,使得,
即,即,
,整理得,所以为定值;
(2)根据题意,由(1),
,
,
,,
则当时,取得最小值,当时,取得最大值,
的取值范围为.
7.如图所示,在中,在线段BC上,满足,是线段的中点.
(1)延长交于点Q(图1),求的值;
(2)过点的直线与边,分别交于点E,F(图2),设,.
(i)求证为定值;
(ii)设的面积为,的面积为,求的最小值.
【答案】(1)
(2)(i)证明见解析;(ii).
【分析】(1)根据题意,将作为基底表示,由三点共线可知,的系数之和为1,即可求出的值;
(2)(i)根据题意,将,作为基底表示,由三点共线可知,,的系数之和为1,即可求出为一定值;(ii)根据题意,,,,由可将化为关于的函数,利用函数性质求的最小值即可.
【解析】(1)依题意,因为,
所以,
因为是线段的中点,所以,
设,则有,
因为三点共线,所以,解得,
即,所以,所以;
(2)(i)根据题意,
同理可得:,
由(1)可知,,
所以,
因为三点共线,所以,
化简得,
即为定值,且定值为3;
(ii)根据题意,,
,
所以,
由(i)可知,则,
所以,
易知,当时,有最小值,此时.
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