内容正文:
专题04 类周期函数与嵌套函数的零点问题
目录
A题型建模・专项突破 1
题型一、类周期函数(难点) 1
题型二、内外自复合型的零点问题(重点) 2
题型三、内外双函数复合型的零点问题(难点) 2
题型四、二次型因式分解型的零点问题(难点) 3
B综合攻坚・能力跃升 3
题型一、类周期函数(难点)
1.(25-26高一上·黑龙江绥化·期中)(多选题)已知定义在上的函数满足,且当时,,则下列结论正确的是( )
A.
B.在上单调递增
C.若方程的实数根从小到大依次记为,且,则实数的取值范围为
D.若方程在上恰有4个实数根,则实数的取值范围为
2.函数在R内满足为偶函数,且当时,,函数,则当时,方程所有根的和为 .
3.已知函数,给出下列四个结论.
①若函数有4个零点,则实数k的取值范围为
②关于x的方程有个不同的解
③对于实数,不等式恒成立
其中所有正确结论的序号是 .
题型二、内外自复合型的零点问题(重点)
1.已知函数,若函数有7个零点,则可以为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
2.(25-26高一上·山东潍坊·期中)已知函数,方程的所有实数根之和为( )
A.-2 B.-1 C.0 D.2
3.(25-26高一上·山东枣庄·期中)已知函数,则函数的零点个数为 .
题型三、内外双函数复合型的零点问题(难点)
1.(25-26高一上·山东·期中)已知函数,,若方程有四个不同的实数根,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.(25-26高一上·湖南邵阳·月考)已知函数,,其中均为实数.若方程有且仅有5个不相等的整数解,则其中最大整数解和最小整数解之积为( )
A. B. C. D.
3.(多选题)已知函数,,则下列结论正确的是( )
A.当时,有1个零点
B.当时,有4个零点
C.可能有6个零点
D.当的零点个数最多时,的取值范围为
4.(24-25高一下·江西南昌·月考)已知函数,若有6个零点,则的取值范围为
题型四、二次型因式分解型的零点问题(难点)
1.(25-26高一上·山东枣庄·期中)(多选题)已知函数,若方程有四个实数根,且,则( )
A. B.
C. D.
2.(25-26高一上·河南新乡·期中)(多选题)已知函数若方程有三个不等的实根,则整数的可能取值是( )
A. B. C.8 D.16
3.(25-26高一上·江苏连云港·期中)已知函数,若关于的方程有8个相异的实根,则实数b的取值范围为
4.(24-25高一下·广西柳州·期末)已知函数,若函数有5个不同的零点,则实数m的取值范围为
1.(24-25高一下·江西·期中)已知函数,则函数的零点个数为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
2.已知函数,若函数有6个零点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.(24-25高一下·湖南衡阳·期末)已知函数,,若关于x的方程有19个不等实数根,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.(24-25高一上·福建龙岩·期末)若函数,则函数的零点个数为( )
A.2 B.3 C.4 D.无数个
5.(25-26高一上·山东·期中)(多选题)已知函数,,若方程有4个不同的实数根,则实数可能的取值为( )
A. B.1 C. D.
6.(24-25高一上·安徽蚌埠·期末)(多选题)已知函数函数,则( )
A.
B.
C.若恒成立,则实数的取值范围是
D.若,则函数恰好有5个零点,且5个零点之和的取值范围是
7.(25-26高一上·湖南邵阳·月考)(多选题)已知函数则下列说法正确的是( )
A.若函数恰有4个零点,则
B.关于的方程有8个不同的实数解
C.当时,不等式恒成立
D.函数的图象与直线,及轴所围成图形的面积为
8.(25-26高一上·浙江温州·期中)(多选题)设函数的定义域为,若对任意,存在唯一的实数满足,则可以是( )
A. B.
C. D.
9.(25-26高一上·重庆·期中)已知函数,若关于的不等式有且只有一个整数解,则实数的取值范围为 .
10.(2025高一上·全国·专题练习)已知函数,若方程无实根,则实数的范围为 .
11.已知函数若方程有且仅有5个不同实数根,则实数的取值范围为 .
12.(25-26高一上·浙江·期中)已知定义在上的单调函数满足,若方程有2个不相等的实数根,则实数的取值范围是 .
13.(25-26高一上·江苏南京·期中)定义在上的函数满足,且当时,.若关于的方程至多有三个不同的解,则正实数的取值范围是 .
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专题04 类周期函数与嵌套函数的零点问题
目录
A题型建模・专项突破 1
题型一、类周期函数(难点) 1
题型二、内外自复合型的零点问题(重点) 4
题型三、内外双函数复合型的零点问题(难点) 8
题型四、二次型因式分解型的零点问题(难点) 12
B综合攻坚・能力跃升 15
题型一、类周期函数(难点)
1.(25-26高一上·黑龙江绥化·期中)(多选题)已知定义在上的函数满足,且当时,,则下列结论正确的是( )
A.
B.在上单调递增
C.若方程的实数根从小到大依次记为,且,则实数的取值范围为
D.若方程在上恰有4个实数根,则实数的取值范围为
【答案】ACD
【分析】对于A,根据推导即可;对于B,令,再结合已知区域的函数关系式即可求解;对于C,画出函数的图像,结合图像判断与交点的位置,即可求出实数的取值范围;对于D,结合图像判断与交点的位置,即可求出实数的取值范围.
【详解】对于A,因为,所以,
当时,,则,
所以,故A正确;
对于B,由A知,,因此当时,,
故由,则,故,
其开口向下,且对称轴为,所以在上单调递减,故B错误;
对于C,方程的实数根可看作函数与直线图象交点的横坐标,
由题可作出的图象如图所示,
若,则是与在对称轴为对应区间上交点的横坐标,
,,,故C正确;
对于D,同C分析,若在上有4个实数根,
则与的图象有4个交点,由图知,则的取值范围为,故D正确.
故选:ACD.
2.函数在R内满足为偶函数,且当时,,函数,则当时,方程所有根的和为 .
【答案】12
【分析】由题可得函数与都关于对称,画出函数的大致图象利用数形结合即得.
【详解】因为为偶函数,
∴,即函数关于对称,
又,,
即函数关于对称,
当时,,
方程的所有根即为函数与的图象交点的横坐标,
作出函数与的图象,
由图可知当时,函数与的图象共有12个交点,且两两关于对称,
所以方程所有根的和为.
故答案为:12.
3.已知函数,给出下列四个结论.
①若函数有4个零点,则实数k的取值范围为
②关于x的方程有个不同的解
③对于实数,不等式恒成立
其中所有正确结论的序号是 .
【答案】①③
【分析】分区间讨论去掉绝对值号,作出函数图象,数形结合可判断①,特殊化取可判断②,由数形结合判断③,借助图象归纳规律可判断④.
【详解】当时,;
当 时,;
当,则, ;
当,则, ;
当,则, ;
当,则,;
依次类推,作出函数的图像:
对于①,函数有4个零点,即与有4个交点,
如图,直线的斜率应该在直线m, l的斜率之间,
又,,,故①正确;
对于②,当时,有3个交点,与不符合,故②错误;
对于③,对于实数,不等式恒成立,即恒成立,
由图知函数的每一个上顶点都在曲线上,故恒成立,故③正确;
故答案为:①③
题型二、内外自复合型的零点问题(重点)
1.已知函数,若函数有7个零点,则可以为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】A
【分析】根据解析式,作出图象,根据有7个零点,可得与的图象有7个交点,分别讨论、、、和,5种不同的情况,根据图象交点个数,分析判断,可得a的范围,即可得答案.
【详解】当时,单调递减,
当时,单调递减,当时,单调递增,
作出图象,如图所示
因为函数有7个零点,所以有7个根,
即与的图象有7个交点,
令,则,
当时,与的图象只有一个交点,此时,
因为,所以与图象只有一个交点,不符合题意;
当时,与的图象有2个交点,且为-1和2,
则和与图象共有4个交点,不符合题意;
当时,与的图象有3个交点,设为,
则,
此时与共有7个交点,符合题意;
当时,与的图象有3个交点,设为,
则,
此时与共有6个交点,不符合题意;
当时,与的图象有2个交点,设为,
则,
若时,此时与共有4个交点,不符合题意,
若时,此时与共有3个交点,不符合题意,参考上图,
综上,a的取值范围是,则可以为2.
故选:A
2.(25-26高一上·山东潍坊·期中)已知函数,方程的所有实数根之和为( )
A.-2 B.-1 C.0 D.2
【答案】C
【分析】通过和都是奇函数,交点横坐标和为0,即可求解.
【详解】,定义域为,
,
所以为奇函数,
令,由题意定义域为,
,
所以为奇函数,
又也是奇函数,
所以方程的所有实数根,即为函数和图象交点的横坐标,
因为为奇函数,也是奇函数,
所以函数和图象交点的横坐标的和为0,
即方程的所有实数根之和为0,
故选:C
3.(25-26高一上·山东枣庄·期中)已知函数,则函数的零点个数为 .
【答案】
【分析】计算可得,令,求解,可得的所有可能取值,再分类讨论,求出所有符合要求的的值即可得.
【详解】,
令,则令,
则当时,则,解得,
由,故舍去,故;
当时,,解得或;
即有三解,分别为、与;
而,
由时,,
则当时,与无解,
由时,,
则当时,无解;
当,令,即,解得或;
当时,令,即,解得;
令,即,解得,
由,故舍去,故;
综上可得,函数的零点有:、、、.
故答案为:.
题型三、内外双函数复合型的零点问题(难点)
1.(25-26高一上·山东·期中)已知函数,,若方程有四个不同的实数根,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】作出图象,问题转化为必须有两个小于2的不同根,数形结合得解.
【详解】令,则,如图,
由图像可知,和均最多有2个不同的根,
所以要使得有四个不同的解,则必须有两个小于2的不同根,由的图像可得实数的取值范围是.
故选:B
2.(25-26高一上·湖南邵阳·月考)已知函数,,其中均为实数.若方程有且仅有5个不相等的整数解,则其中最大整数解和最小整数解之积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】画出的图象,令,根据函数图象可得有两个不等实根,且有两个整数根,有三个整数根,数形结合得到,此时两个整数根分别为2和,数形结合得到三个整数根中,必有一个小于2,只有满足要求,故,求出五个整数根分别为,,1,2,4,即可得到答案.
【详解】令,则,
根据的图象可知,要满足题意必须有两个不等实根,
且有两个整数根,有三个整数根,
结合图象,当与相切时满足要求,
在上单调递减,在上单调递增,
故当时,取得最小值,最小值为,故,
又,,其在定义域内单调递减,令,解得,
故时,有两个整数根,分别为2和,
由图象可知,的三个整数根中,必有一个小于2,显然只有满足要求,
此时,故,令,解得另一个根为4,
又,解得,
故五个整数根分别为,,1,2,4,
所以最大整数解和最小整数解之积为.
故选:A.
3.(多选题)已知函数,,则下列结论正确的是( )
A.当时,有1个零点
B.当时,有4个零点
C.可能有6个零点
D.当的零点个数最多时,的取值范围为
【答案】BCD
【分析】由题可得求的零点个数等价于关于的方程的解的个数,令,分别作出函数,的图象,利用数型结合及零点的嵌套可逐项求解判断.
【详解】A:的零点个数等价于关于的方程的解的个数,令,函数,的图象如图,
当时,无解;当时,的解为,则有两个解,故A错误;
B:当时,设方程的解为,,易得,,
则,均有两个根,所以有个解,即有个解,故B正确.
C:当时,易得方程的解为,,,则,,,均有个解,所以有个解,即有个解,故C正确.
D:当时,设方程的解为,,,易得,,,
则,均有个解,最多有个解,所以最多有个解,
当有个解时,则,即,
所以当的解最多时,的取值范围为,故D正确.
故选:BCD.
4.(24-25高一下·江西南昌·月考)已知函数,若有6个零点,则的取值范围为
【答案】
【分析】作出函数图象,进行分析,因为最多有两个零点,根据一个零点对应最多4个解,用数形结合讨论各种情况,根据一元二次方程根的分布即可得出结果.
【详解】由题可得函数图象,当或时,有两个解;
当时,有4个解;当时,有3个解;
当时,有1个解;因为最多有两个解.
因此,要使有6个零点,则有两个解,设为,.则存在下列几种情况:
有2个解,有4个解,即或,,显然,则此时应满足,即 ,解得,
有3个解,有3个解,设即,,
则应满足,.综上所述,的取值范围为.
故答案为:
题型四、二次型因式分解型的零点问题(难点)
1.(25-26高一上·山东枣庄·期中)(多选题)已知函数,若方程有四个实数根,且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【分析】由题意有,得或,由解得,即有3个不等的实根,作出的函数图像,利用数形结合即可求解.
【详解】由,所以,所以或,
由有,,解得,即,故A正确;
所以有3个不等的实根,
作出的函数图像:
由图可知:,故B正确;,故C正确;由,
,所以,
由,所以,故D错误,
故选:ABC.
2.(25-26高一上·河南新乡·期中)(多选题)已知函数若方程有三个不等的实根,则整数的可能取值是( )
A. B. C.8 D.16
【答案】CD
【分析】将方程有根问题转化为函数交点问题,在结合图象建立不等式,求解参数值即可.
【详解】如图,作出函数的大致图象,
由,可得.
由图可知,与有且两个不同的交点,
即方程有两个不等的实根,
而方程有三个不等的实根
得到方程有且只有一个实根,
即与有且只有一个交点,
故或,解得或.
故选:CD.
3.(25-26高一上·江苏连云港·期中)已知函数,若关于的方程有8个相异的实根,则实数b的取值范围为
【答案】
【分析】通过分析分段函数图像,利用换元法将方程转化为二次方程,结合二次方程根的分布条件求解参数范围.
【详解】画出函数的图像如下图所示,
当时,,在处取得最小值,
时单调递减,时单调递增;
当时,,在处取得最大值,
时单调递增,时单调递减.
令,则方程转化为.
要使原方程有个相异的实根,需有两个不同实根,
且每个对应有个解.
由的图像可知,需在内,因此的两根均在内.
设,需满足:
①判别式或;
②对称轴;
③.
综上,实数的取值范围为.
故答案为:
4.(24-25高一下·广西柳州·期末)已知函数,若函数有5个不同的零点,则实数m的取值范围为
【答案】或
【分析】首先由方程,求得或,再画出函数的图象,再利用数形结合求实数的取值范围,即可求解.
【详解】令,
所以或,如图,画出函数的大致图象,
时,与的图象有3个交点,
所以与的图象只能有2个交点,则或,
所以或.
故答案为:或
1.(24-25高一下·江西·期中)已知函数,则函数的零点个数为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【答案】A
【分析】令,由可得,,,分类讨论结合函数图象分析求解即可.
【详解】求函数的零点个数,即求方程的不同实数根的个数,
如图,作出函数的大致图象,
令,则,解得,,.
当时,,则,此时方程无解;
当时,,则,此时方程有3个不同实数根;
当时,,则,此时方程有2个不同实数根.
综上可知,函数的零点个数为5.
故选:A.
2.已知函数,若函数有6个零点,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据题意对实数进行讨论,分,,再利用函数零点问题,结合函数图象进行分析求解.
【详解】当,时,,对称轴为,
所以在单调递增,函数图象如下:
令,,解得或,
即或,根据图象有2个解,有1个解,
所以此时有3个零点,不符合题意;
当,时,,对称轴为,
所以在单调递增,在单调递减,函数图像如下:
令,,解得或或,
根据图象有2个解,有3个解,
又有6个零点,所以要有1个解,
即,解得,
故选:D.
3.(24-25高一下·湖南衡阳·期末)已知函数,,若关于x的方程有19个不等实数根,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】化简题目所给方程,对进行分类讨论,根据复合函数、图象、根的个数等知识求得的取值范围.
【详解】原方程可化为,
而的解为或或,若,则或或,
由图象可知此时有10个实数解.当时,显然无解,
当时,,此时有3个实数解,不合题意.
当时,显然有两解,此时实数解个数不超过8,不合题意.显然.
当时,有三解,此时由图象易知实数解个数不超过8,不合题意.
当时,有三解,此时对于满足的解,易知其满足,
故由图象可得此时实数解个数不超过7,不合题意.当时,
注意到,且,
故由图象可得此时实数解个数为9,符合题意.
故选:B
4.(24-25高一上·福建龙岩·期末)若函数,则函数的零点个数为( )
A.2 B.3 C.4 D.无数个
【答案】B
【分析】根据函数表达式确定函数在()上是增函数且,零点个数转化为函数与的图象交点个数,作出它们的大致图象后,观察可得交点个数,从而得结论.
【详解】由得,
在区间上的函数值都是区间上相应函数值的一半,,
又时,是增函数,即,
记,因此时,,
函数的零点个数,即的正解的个数,即的正解的个数,
即函数与函数的交点个数,
令,它在上是减函数,,,,,当时,,
作出和在上图象,如图,由图可知:
在时,的图象与的图象没有交点,所以在上,它们只有三个交点,
所以的零点个数为3.
故选:B.
【点睛】关键点点睛:利用函数零点的意义,将函数的零点转化为函数的图象交点,并作出图象是求解的关键.
5.(25-26高一上·山东·期中)(多选题)已知函数,,若方程有4个不同的实数根,则实数可能的取值为( )
A. B.1 C. D.
【答案】BC
【分析】令,问题化为函数与的图象有2个不同的交点,画出函数的图象,数形结合即可得.
【详解】令,则原方程化为,
根据二次函数的性质,时对应有2个值,时对应有1个值,时没有对应值,
由函数的图象(参见如图是一部分,时顺势往右上延申)可知,对于任意的实数,关于的方程至多有2个根,所以要使方程有4个不同的实数根,则关于的方程必须有2个根,即,
同时有2个不同的实数根,
综上,,则函数与有2个不同的交点,如下示意图,
由图可知,即所求a的取值范围是.
故选:BC
6.(24-25高一上·安徽蚌埠·期末)(多选题)已知函数函数,则( )
A.
B.
C.若恒成立,则实数的取值范围是
D.若,则函数恰好有5个零点,且5个零点之和的取值范围是
【答案】ACD
【分析】AB选项,画出的图象,要想使得,只需考虑,分别求出对应的自变量取值范围,B错误,A正确;C选项,恒成立,由函数图象可知,故,解得;D选项,令,得到或,对应两个解,,对应三个解,即,,故,D正确.
【详解】AB选项,画出的图象,如下:
不妨设,则,
要想使得,只需考虑,
令,解得,
令,解得,
且,故不存在,使得,B错误,A正确;
C选项,,
恒成立,即,
恒成立,
由函数图象可知,要想恒成立,
需满足,解得,
则实数的取值范围是,C正确;
D选项,若,令,
即,故或,
显然对应两个解,,令得,
对应三个解,即,
且,,
故,
则函数恰好有5个零点,且5个零点之和的取值范围是
故选:ACD
【点睛】方法点睛:函数零点问题:将函数零点问题或方程解的问题转化为两函数的图象交点问题,将代数问题几何化,借助图象分析,大大简化了思维难度,首先要熟悉常见的函数图象,包括指数函数,对数函数,幂函数,三角函数等,还要熟练掌握函数图象的变换,包括平移,伸缩,对称和翻折等,涉及零点之和问题,通常考虑图象的对称性进行解决.
7.(25-26高一上·湖南邵阳·月考)(多选题)已知函数则下列说法正确的是( )
A.若函数恰有4个零点,则
B.关于的方程有8个不同的实数解
C.当时,不等式恒成立
D.函数的图象与直线,及轴所围成图形的面积为
【答案】CD
【分析】由题作出函数图象,利用数形结合,对A:将题意转化为与有4个交点,结合图象分析判断;对B:将题意转化为与的交点个数,分析判断;对C:转化为恒成立,即可判断;对D:根据图象结合题意运算求解.
【详解】当时,,
当时,,
当时,即时,,且,
当时,即时,,
当时,即时,,且,
当时,即时,,
当时,即时,,且,
当时,即时,,
当时,即时,,且,
依次类推,作出函数的大致图象,
若函数恰有5个零点,即与有5个交点,
此时直线过点,所以,;
同理,若函数恰有3个零点,即与有3个交点,
此时直线过点,所以,,
则函数恰有4个零点时,有,故A错;
由图象规律可知与的交点个数是10,故B错;
由,,,,,,
任意实数,不等式恒成立,等价于恒成立,
由图知函数在的每一个上顶点的纵坐标为
,且,
即恒成立,故C对;
函数的图象与直线,及轴所围成图形的面积为
,故D对.
故选:CD.
8.(25-26高一上·浙江温州·期中)(多选题)设函数的定义域为,若对任意,存在唯一的实数满足,则可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【分析】由函数满足的条件,逐个选项验证即可.
【详解】若,定义域为,则,
即,
因为,且单调递增,
所以对任意,存在唯一的实数满足,A正确;
若,定义域为,
则,
即,
当时,,而,无解,不符合,B错误;
若,定义域为,则,
即,
取,得,而,不符合题意,C错误;
若,定义域为,则,
即
而的值域为,的值域为,且单调递增,
所以对任意,存在唯一的实数满足,D正确;
故选:AD
9.(25-26高一上·重庆·期中)已知函数,若关于的不等式有且只有一个整数解,则实数的取值范围为 .
【答案】
【分析】根据二次不等式的解法,求出函数值域的范围,根据分段函数性质,对函数值进行分类讨论,列出不等式,求出参数范围即可.
【详解】函数在上单调递增,
函数在上单调递增,在上单调递减,
且,,,,,,
有且只有一个整数解可知解集非空,则,因为,
可知当时,即,即,有且只有一个整数解则只有时才能成立,即,此时整数解为;
当时,即,即,有且只有一个整数解则只有时才能成立,即,此时整数解为,
综上.的取值范围为.
10.(2025高一上·全国·专题练习)已知函数,若方程无实根,则实数的范围为 .
【答案】
【分析】对于嵌套函数,先讨论不同范围下内函数的根的个数,再研究此时外函数无根的情况,从而得到答案.
【详解】①若无实根,
即,解得,
又,
则,
即方程无实根,
②若有两个相等实根,即,
则,
即方程无实根,
③若有两个不相等实根,即,
当的图像与x轴相切时,
函数的最小值为,若方程无实根,则需最小值大于0,即,解得,结合本情形下的条件,可得,
所以当时,方程无实根,
综上可得:m的范围是,
故答案为:.
11.已知函数若方程有且仅有5个不同实数根,则实数的取值范围为 .
【答案】
【分析】作出函数的图像,令得解得或,利用数形结合即可求解.
【详解】由题意作出函数的图像,
由,令,有,
即,化简得,
解得或,若方程有且仅有5个不同实数根,
所以或,解得或,
即,所以,
故答案为:.
12.(25-26高一上·浙江·期中)已知定义在上的单调函数满足,若方程有2个不相等的实数根,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】由单调性求出解析式,转化为与图像有两个交点,数形结合求的取值范围即可.
【详解】由题意设,则,
因为函数,,在上单调递增,
所以函数在上单调递增,
当时,,
所以,
则,
设,则与的图象有2个交点.
因为在单调递增且,
所以当时,,则不会有两个交点;
当时,在单调递增,在单调递减,且,可得,
所以.
故答案为:.
13.(25-26高一上·江苏南京·期中)定义在上的函数满足,且当时,.若关于的方程至多有三个不同的解,则正实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】该题要通过数形结合来解决,通过观察函数解析式和画函数图象来发现规律,如注意到二次函数过定点,并在图象上发现该二次函数与至少有两个交点,再去研究什么情况下至多再有一交点,即可得出结论.
【详解】
设,
因为,
根据零点存在定理,存在,使得
同理,,
根据零点存在定理,存在,使得.
因此,要使与至多有三个交点,结合图象可知,当时,与的函数图象应相切或没有公共点,
即在上恒成立.
当时,则
恒成立,
因为,因此可参变分离得恒成立,下求的最大值.
因为, 考虑的情况即可.令,则
当且仅当时,取到等号.
因此,
故答案为:.
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