内容正文:
安岳中学高2023级第三期半期考试
物 理 试 卷
考试时间:75分钟;
一、单选题(本题共8小题,每题4分,共32分)
1. 下列说法中,正确的是( )
A. 由公式可知电场中某点的电势与成反比
B. 公式,其中电容器的电容与电容器两极板间电势差无关
C. 试探电荷在电场中所受的电场力与其电量q无关
D. 电容器电容越大,电容器所带的电荷量就越多
2. 两个完全相同的金属球A和B带电荷量之比为1∶7,相距为。两者接触一下放到相距的位置,若两电荷原来带异种电荷,则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是( )
A. 4∶7 B. 3∶7 C. 9∶7 D. 36∶7
3. 如图所示的电路中,闭合开关后,电压表有示数、电流表指针几乎不动。关于电路故障分析正确的是( )
A. 灯泡L1短路
B. 电流表接触不良
C. 开关处短路
D. 灯泡L2断路
4. 如图所示,虚线是一个带电粒子从a点运动到d点的运动轨迹,若粒子只受电场力作用,粒子从a点运动到d点的过程中( )
A. 该粒子带负电荷
B. 粒子的电势能逐渐增加,动能逐渐减小
C. 粒子运动的加速度逐渐增大
D. 若该粒子在b点静止释放,轨迹将与电场线bc重合
5. 如图所示,A、B为两块竖直放置的平行金属板,G是静电计,开关S合上后,静电计指针张开—个角度, .那么下述哪些做法可使指针张角增大( )
A. 使A、B两板靠近些
B. 使A、B两板正对面积错开些
C. 断开S后,使A、B两板靠近些
D. 断开S后,使A、B正对面积错开些
6. 在如图所示的U-I图像中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路,由图像可知下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势为6V B. 电阻R的阻值为1Ω
C. 电源的内阻为2Ω D. 电源的输出功率为6W
7. 有两只完全相同的电流表,分别改装成一只电流表和一只电压表,一位同学在做实验时误将改装后这两只电表串联起来连接入电路中,则两只电表的指针将出现下列哪种情况( )
A. 两表指针都偏转,电流表的指针偏转角度较大
B. 两表指针都偏转,电压表的指针偏转角度较大
C. 两表指针都不偏转
D. 两表指针的偏转角度相同
8. 如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R1为定值电阻,R2为光敏电阻(阻值随光照强度增大而减小),C为电容器,L为小灯泡,电表均为理想电表,闭合开关S电路达到稳定状态后,若增大照射光强度,则 ( )
A. 小灯泡的功率减小
B. 电容器极板上的电荷量增加
C. 电源的输出功率一定增大
D. 两表示数变化量的比值不变
二、多选题(本题共4小题,每题4分,共16分,多选选对得4分,选对但不全得2分,选错得0分)
9. 下列说法中正确的是( )
A. 铅蓄电池的电动势为2 V,这表示电路中每通过1C电荷量,电源把2J的化学能转变为电能
B. 因为电流有方向,所以电流是矢量
C. 导体在低于某一温度时,电阻突然变为零的现象叫超导现象,实现这一转变的温度被称为临界温度
D. 电阻率与温度和材料有关,各种材料的电阻率都随温度的升高而增大
10. 一根粗细均匀的金属导线两端加上恒定电压U时,通过金属导线的电流为I,金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v。若将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,仍给它两端加上恒定电压U,则此时( )
A. 通过金属导线的电流为
B. 通过金属导线的电流为
C. 自由电子定向移动的平均速率为
D. 自由电子定向移动的平均速率为
11. 如图甲所示,AB是某电场中的一条电场线,有一带正电的粒子仅在静电力作用下,以某一初速度沿AB由A点运动到B点,该该粒子所经位置的电势能Ep,随它与A点的距离x的变化规律如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 电场线的方向由A指向B
B. A点的电场强度比B点的大
C. 该粒子从A到B的过程中静电力做正功
D. 该粒子在A点时的速度大于它在B点时的速度
12. 如图所示,AB、CD为一圆的两条直径,且互相垂直,O点为圆心。空间存在一未知静电场,方向与圆周所在平面平行。现有一电子,仅在电场力作用下(重力不计),先从A点运动至C点,动能减少了;又从C点运动至B点,动能增加了,那么关于此空间存在的静电场可能是( )
A. 方向垂直于AB并由C指向O的匀强电场
B. 方向垂直于AB并由O指向C的匀强电场
C. 位于O点的负点电荷形成的电场
D. 位于D点的正点电荷形成的电场
三、实验题(本题共2小题,13题6分,14题9分,共15分)
13. 现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,分别用螺旋测微器和游标卡尺测量圆柱体的直径和长度,示数如图(甲)和图(乙)所示。
(1)由上图读得圆柱体的直径为________mm,长度为________cm。
(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=___________。
14. 某同学通过实验测定一个阻值约为的电阻Rx的阻值.
(1)现有电源(4 V,内阻可不计),滑动变阻器(~,额定电流2 A),开关和导线若干以及下列电表.
A.电流表(0~3 A,内阻约)
B.电流表(0~0.6 A,内阻约)
C.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)
D.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用__________,电压表应选用__________(选填器材前的字母);实验电路应采用图中的__________(选填“甲”或“乙”).
(2)如图是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图中实物间的连线______________.
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如上面右图所示,可得该电阻的测量值 _______ .(保留两位有效数字),测出的比真实值__________ ( 选填“偏大”、“偏小”或“相等” )
四、解答题(本题共3小题,15题8分,16题 12分,17题17分)
15. 如图A、B、C、D为一匀强电场中的四个点,其中AB=4cm,AC=4cm,电场线与矩形所在平面平行。已知将的正电荷从A点移到B点,电场力做功; =-16V ,设A点电势为零。求:
(1)AB两点的电势差;
(2)匀强电场的电场强度大小和方向。
16. 如图所示,为电动机提升重物的装置,电动机线圈电阻为r=1Ω,电动机两端电压为5V,电路中的电流为1A,物体A重20N,在电动机的牵引下匀速上升,不计摩擦力,求:
(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率;
(2)电动机输入功率和输出功率;
(3)重物A匀速上升的速度大小。
17. 如图甲所示,真空中的粒子源可连续不断均匀地逸出带负电粒子(初速度为零),粒子质量,带电量,粒子通过电压的加速电场后,由小孔穿出,沿两个彼此绝缘且靠近的金属板A、B的中点垂直射入偏转电场,A、B板间距,板长,两板间电压如图乙所示为方波形周期电压,已知,时刻进入金属板的粒子恰好从偏转电场的中线离开,距两极板右端处竖直放置一足够大的荧光屏,以荧光屏中点O为原点建立如图所示坐标,不计粒子重力。(粒子若打在极板上,不影响两板间电压)
(1)能从板离开的粒子在偏转电场中运动时间;
(2)电压;
(3)粒子打在荧光屏上的坐标范围。
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安岳中学高2023级第三期半期考试
物 理 试 卷
考试时间:75分钟;
一、单选题(本题共8小题,每题4分,共32分)
1. 下列说法中,正确的是( )
A. 由公式可知电场中某点的电势与成反比
B. 公式,其中电容器的电容与电容器两极板间电势差无关
C. 试探电荷在电场中所受的电场力与其电量q无关
D. 电容器电容越大,电容器所带的电荷量就越多
【答案】B
【解析】
【详解】A.公式为比值定义式,电势与试探电荷没有本质上的决定关系,不能够认为电势与成反比,故A错误;
B.公式为比值定义式,电容与电荷量、电压没有本质上的决定关系,即电容器的电容与电容器两极板间电势差无关,故B正确;
C.根据
可知,试探电荷在电场中所受的电场力与其电量q有关,故C错误;
D.根据
解得
可知,电容器所带的电荷量与电容、极板之间的电压有关,即电容器电容越大,电容器所带的电荷量不一定越多,故D错误。
故选B。
2. 两个完全相同的金属球A和B带电荷量之比为1∶7,相距为。两者接触一下放到相距的位置,若两电荷原来带异种电荷,则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是( )
A. 4∶7 B. 3∶7 C. 9∶7 D. 36∶7
【答案】D
【解析】
【详解】两个完全相同的金属小球,间距为,将它们相互接触再分开,带电量先中和后平分,设开始金属球A和B的带电量为Q:7Q,则分开后A、B所带的电荷相等都为3Q,间距变为根据库仑定律得
解得
则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是36:7。
故选D。
3. 如图所示的电路中,闭合开关后,电压表有示数、电流表指针几乎不动。关于电路故障分析正确的是( )
A. 灯泡L1短路
B. 电流表接触不良
C. 开关处短路
D. 灯泡L2断路
【答案】D
【解析】
【详解】灯泡L1短路,电流表和电压表均有示数;电流表接触不良时,电路断路,电压表和电流表均无示数;开关短路,电流表和电压表都要示数,灯泡L2断路,闭合开关后,电压表有示数、电流表指针几乎不动。
故选D。
4. 如图所示,虚线是一个带电粒子从a点运动到d点的运动轨迹,若粒子只受电场力作用,粒子从a点运动到d点的过程中( )
A. 该粒子带负电荷
B. 粒子的电势能逐渐增加,动能逐渐减小
C. 粒子运动的加速度逐渐增大
D. 若该粒子在b点静止释放,轨迹将与电场线bc重合
【答案】C
【解析】
【详解】AB.带电粒子在电场中运动时,受到的电场力的方向指向运动轨迹的弯曲的内侧,由此可知,此带电的粒子受到的电场力的方向为沿着电场线向上,所以此粒子为正电荷,粒子带正电,从a到d的过程中,电场力对粒子做正功,所以粒子由a点向d点运动的过程中电势能逐渐减小,动能逐渐增加,故AB错误;
C.由电场线的分布可知,电场线在d点较密,在d点的电场强,粒子在d点时受到的电场力大,在d点加速度大,粒子运动的加速度逐渐增大,故C正确;
D.电场中的带电粒子受力的方向沿电场线的切线方向,由于b点所在电场线为曲线,所以将该粒子在b点由静止释放,它一定不能沿电场线运动,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,A、B为两块竖直放置的平行金属板,G是静电计,开关S合上后,静电计指针张开—个角度, .那么下述哪些做法可使指针张角增大( )
A. 使A、B两板靠近些
B. 使A、B两板正对面积错开些
C. 断开S后,使A、B两板靠近些
D. 断开S后,使A、B正对面积错开些
【答案】D
【解析】
【详解】开关S闭合后,电容器的电压不变,静电计的张角不变,故A、B错误;断开S后,电容器的电量Q不变.使B板向左平移拉近些,板间距离减小,根据电容的决定式:可知,电容C增大,由定义式:可知,电势差U减小,静电计指针张角减小,故C错误;断开S后,电容器的电量Q不变,使A、B正对面积错开些,根据电容的决定式:可知,电容C减小,由定义式:可知,电势差U变大,静电计指针张角变大,故D错误.所以D正确,ABC错误.
6. 在如图所示的U-I图像中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路,由图像可知下列说法正确的是( )
A. 电源的电动势为6V B. 电阻R的阻值为1Ω
C. 电源的内阻为2Ω D. 电源的输出功率为6W
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图像Ⅰ可知,电源的电动势为3V,选项A错误;
B.电阻R的阻值为
选项B正确;
C.电源的内阻为
选项C错误;
D.电源的输出功率为
P=IU=2×2W=4W
选项D错误。
故选B。
7. 有两只完全相同的电流表,分别改装成一只电流表和一只电压表,一位同学在做实验时误将改装后这两只电表串联起来连接入电路中,则两只电表的指针将出现下列哪种情况( )
A. 两表指针都偏转,电流表的指针偏转角度较大
B. 两表指针都偏转,电压表的指针偏转角度较大
C. 两表指针都不偏转
D. 两表指针的偏转角度相同
【答案】B
【解析】
【详解】电流表改装成电压表是串联较大的分压电阻;电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻;两表串联后,通过电流表的总电流与电压表的电流相等,由于电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻,所以大部分电流通过了分流电阻,通过表头的电流很小,所以电流表的指针几乎不偏转;电压表的指针偏转较大,故B正确,ACD错误.
8. 如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R1为定值电阻,R2为光敏电阻(阻值随光照强度增大而减小),C为电容器,L为小灯泡,电表均为理想电表,闭合开关S电路达到稳定状态后,若增大照射光强度,则 ( )
A. 小灯泡的功率减小
B. 电容器极板上的电荷量增加
C. 电源的输出功率一定增大
D. 两表示数变化量的比值不变
【答案】D
【解析】
【详解】AB.若增大照射光强度,则R2阻值减小,总电阻减小,总电流变大,通过小灯泡的电流变大,可知小灯泡的功率增加,R1和内阻上的电压变大,则电容器两板电压减小,则电容器极板上的电荷量减小,选项AB错误;
C.当外电阻等于电源内阻时电源输出功率变大,外电阻和内阻的关系不能确定,可知电源的输出功率不一定增大,选项C错误;
D.两表示数变化量的比值
不变,选项D正确。
故选D。
二、多选题(本题共4小题,每题4分,共16分,多选选对得4分,选对但不全得2分,选错得0分)
9. 下列说法中正确的是( )
A. 铅蓄电池的电动势为2 V,这表示电路中每通过1C电荷量,电源把2J的化学能转变为电能
B. 因为电流有方向,所以电流是矢量
C. 导体在低于某一温度时,电阻突然变为零的现象叫超导现象,实现这一转变的温度被称为临界温度
D. 电阻率与温度和材料有关,各种材料的电阻率都随温度的升高而增大
【答案】AC
【解析】
【详解】根据定义式:,可知,铅蓄电池的电动势为2V表示电路中每通过1C电荷量,电源把2J的化学能转变为电能,故A正确;电流有方向,但其运算不符合平行四边形定则,故电流是标量,故B错误;导体在低于某一温度时,电阻突然变为零的现象叫超导现象,实现这一转变的温度被称为临界温度,故C正确;电阻率与温度和材料有关,不同材料的电阻率都随温度的变化规律不同,金属导体随温度的升高而增大,而半导体随温度的升高而降低,故D错误.所以AC正确,BD错误.
10. 一根粗细均匀的金属导线两端加上恒定电压U时,通过金属导线的电流为I,金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v。若将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,仍给它两端加上恒定电压U,则此时( )
A. 通过金属导线的电流为
B. 通过金属导线的电流为
C. 自由电子定向移动的平均速率为
D. 自由电子定向移动的平均速率为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,横截面积变为原来的,根据电阻定律分析,得电阻变为原来的4倍,电压U恒定不变,根据欧姆定律可知,电流变为原来的,故A错误,B正确;
CD.电流的微观表达式,其中n、e不变,电流Ⅰ为原来的,横截面积S变为原来的,则自由电子定向移动的速率为,故C正确,D错误。
故选BC。
11. 如图甲所示,AB是某电场中的一条电场线,有一带正电的粒子仅在静电力作用下,以某一初速度沿AB由A点运动到B点,该该粒子所经位置的电势能Ep,随它与A点的距离x的变化规律如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 电场线的方向由A指向B
B. A点的电场强度比B点的大
C. 该粒子从A到B的过程中静电力做正功
D. 该粒子在A点时的速度大于它在B点时的速度
【答案】AC
【解析】
【详解】AC.由题图乙可知粒子的电势能Ep随它与A点的距离x的增大而减小,根据
可知从A到B的过程中静电力做正功,电势逐渐降低,电场线的方向由A指向B,AC正确;
B.题图乙的斜率绝对值表示静电力的大小,斜率绝对值变大,静电力变大,则电场强度变大,即A点的电场强度比B点的小,B错误;
D.电势能减小,则静电力做正功,动能增大,电子在A点时的速度比它在B点时的速度小,D错误;
故选AC。
12. 如图所示,AB、CD为一圆的两条直径,且互相垂直,O点为圆心。空间存在一未知静电场,方向与圆周所在平面平行。现有一电子,仅在电场力作用下(重力不计),先从A点运动至C点,动能减少了;又从C点运动至B点,动能增加了,那么关于此空间存在的静电场可能是( )
A. 方向垂直于AB并由C指向O的匀强电场
B. 方向垂直于AB并由O指向C的匀强电场
C. 位于O点的负点电荷形成的电场
D. 位于D点的正点电荷形成的电场
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.电子从A点运动至点,动能减少了;又从点运动至点,动能增加了,若为匀强电场则说明为电场的等势线,故电场方向垂直,电子从点运动至点,动能减少,说明静电力做负功,即电子受到了向左的力,所以电场线方向垂直于AB并由O指向C,故A错误,B正确;
C.若电子是位于点的负点电荷产生的电场中,由于A、、到点的距离相等,则电子由到、到静电力不做功,动能不变,故C错误;
D.若电子是位于点的正电荷产生的电场中,由对称性可知,电子由到过程中静电力做负功,由到过程中,静电力做正功,且做功的绝对值相等,符合题意,故D正确。
故选BD。
三、实验题(本题共2小题,13题6分,14题9分,共15分)
13. 现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,分别用螺旋测微器和游标卡尺测量圆柱体的直径和长度,示数如图(甲)和图(乙)所示。
(1)由上图读得圆柱体的直径为________mm,长度为________cm。
(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=___________。
【答案】 ①. 4.620 ②. 10.14 ③.
【解析】
【详解】(1)[1]圆柱体的直径为
[2]圆柱体的长度为
(2)[3]根据欧姆定律有
根据电阻定律有
联立可得
14. 某同学通过实验测定一个阻值约为的电阻Rx的阻值.
(1)现有电源(4 V,内阻可不计),滑动变阻器(~,额定电流2 A),开关和导线若干以及下列电表.
A.电流表(0~3 A,内阻约)
B.电流表(0~0.6 A,内阻约)
C.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)
D.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用__________,电压表应选用__________(选填器材前的字母);实验电路应采用图中的__________(选填“甲”或“乙”).
(2)如图是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图中实物间的连线______________.
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如上面右图所示,可得该电阻的测量值 _______ .(保留两位有效数字),测出的比真实值__________ ( 选填“偏大”、“偏小”或“相等” )
【答案】 ①. B ②. C ③. 甲 ④. ⑤. ⑥. 偏小
【解析】
【分析】合理选择实验器材,先选必要器材,再根据要求满足安全性,准确性,方便操作的原则选择待选器材.电流表的接法要求大电阻内接法,小电阻外接法;根据电路图来连接实物图,注意电表的正负极,并分几个回路来连接;由电压表与电流表读数,依据,即可求解,根据电路的接法确定实验误差;
【详解】解:(1)因电源的电压为4V,因此电压表选择3V量程;由于阻值约为5Ω的电阻Rx的,根据欧姆定律可知,电流的最大值为0.8A,从精确角来说,所以电流表选择0.6A的量程;根据待测电阻的阻值与电压表及电流表的阻值,可知,待测电阻的阻值偏小,因此选择电流表外接法,故选择甲图.
(2)根据电路图来连接实物图原则,注意电表的正负极,并分几个回路来连接,如图所示;
(3)电压表量程为3V,最小分度为0.1V;故其读数为U=2.60V;电流表最小分度为0.02;其读数为I=0.50A;电阻阻值:;因本实验采用电流表外接法,由于电压表的分流,使电流表示数增大,故得出的结果偏小.
四、解答题(本题共3小题,15题8分,16题 12分,17题17分)
15. 如图A、B、C、D为一匀强电场中的四个点,其中AB=4cm,AC=4cm,电场线与矩形所在平面平行。已知将的正电荷从A点移到B点,电场力做功; =-16V ,设A点电势为零。求:
(1)AB两点的电势差;
(2)匀强电场的电场强度大小和方向。
【答案】(1)4.0V
(2)2V/cm,方向与竖直方向夹角为。
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知AB两点的电势差
【小问2详解】
由于A点电势为零,则
解得
由于
可知
将电场强度沿CA方向、AB方向正交分解,且随着电场线方向电势降低,故场强分量方向如图
可知,
则匀强电场的电场强度大小
设E方向与竖直方向夹角为,则
可知
可知场强方向与竖直方向夹角为。
16. 如图所示,为电动机提升重物的装置,电动机线圈电阻为r=1Ω,电动机两端电压为5V,电路中的电流为1A,物体A重20N,在电动机的牵引下匀速上升,不计摩擦力,求:
(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率;
(2)电动机输入功率和输出功率;
(3)重物A匀速上升的速度大小。
【答案】(1)1W;(2)5W,4W;(3)0.2m/s
【解析】
【详解】(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率为
(2) 电动机的输入功率为
电动机的输出功率为
(3)根据
可得重物A匀速上升的速度大小为
17. 如图甲所示,真空中的粒子源可连续不断均匀地逸出带负电粒子(初速度为零),粒子质量,带电量,粒子通过电压的加速电场后,由小孔穿出,沿两个彼此绝缘且靠近的金属板A、B的中点垂直射入偏转电场,A、B板间距,板长,两板间电压如图乙所示为方波形周期电压,已知,时刻进入金属板的粒子恰好从偏转电场的中线离开,距两极板右端处竖直放置一足够大的荧光屏,以荧光屏中点O为原点建立如图所示坐标,不计粒子重力。(粒子若打在极板上,不影响两板间电压)
(1)能从板离开的粒子在偏转电场中运动时间;
(2)电压;
(3)粒子打在荧光屏上的坐标范围。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)当粒子通过加速电场,由动能定理可得
解得
粒子进入偏转电场后在水平方向做匀速直线运动,若能离开偏转电场
解得
粒子在两极板中的运动时间刚好与交变电压的周期T相同
(2)时刻进入金属板的粒子,在内竖直方向做匀加速直线运动,对粒子竖直方向分运动研究,由牛顿第二定律可得
得
时刻
粒子恰好从偏转电场的中线离开,故内粒子的位移为,则有
解得
同理
解得
,
(3)时刻进入的粒子打在荧光屏距离O点最近处,一部分粒子会打在下级板处而不能到达荧光屏,恰好从下级板边缘出射得粒子打在荧光屏距离O点最远处,如图所示
无论从何处离开极板,粒子在竖直方向分速度与水平分速度相同,即速度与水平方向夹角相等。
由几何关系,
故范围为
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