内容正文:
中山市华侨中学2027届高一下学期第一次段考
物理科试题
一、单选题(本大题共7小题,每题4分,共28分)
1. 2024年9月珠海航展,我国新型隐身战机“歼-35”首次亮相。图中虚线表示飞机在竖直平面内沿曲线从右向左减速飞行的轨迹,则飞机在轨迹最高点时的速度v方向和空气对它的作用力F方向可能正确的是( )
A. B. C. D.
2. 一同学在桌面的白纸上匀速划一道竖直线,如图所示。在划线的过程中另一位同学水平向左加速抽动了白纸,白纸上的划痕图样可能是( )
A. B. C. D.
3. 如图所示,有五片荷叶伸出荷塘水面,一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处荷叶、和青蛙在同一竖直平面内, 高度相同,高度相同, 分别在正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动,则下列说法正确的是( )
A. 青蛙跳到荷叶上和荷叶上的初速度相等
B. 青蛙跳到荷叶上和荷叶上的初速度相等
C. 青蛙跳到荷叶上的初速度最小
D. 青蛙跳到荷叶上的初速度最大
4. 如图所示,甲乙两人进行击球训练,甲在A处将球以4 m/s的速度水平击出,乙在比A处低45 cm的B处将球击回,不计空气阻力,重力加速度取10 m/s2,若要使球垂直击中乙球拍,则乙接球时球拍与水平方向的夹角应为( )
A. 37° B. 45° C. 53° D. 60°
5. 如图为“探究向心力大小的表达式”实验装置,已知两个钢球的质量和转动半径相等,且左右标尺上露出的等间距的格子数分别为1格和4格,则此时所用的左右两个变速塔轮的半径之比为( )
A. B. C. D.
6. 金星是太阳系由内向外的第二颗行星。已知金星质量约为地球的a倍,金星的直径约为地球直径的b倍,它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的c倍.则金星表面与地球表面的重力加速度大小比值和金星与地球公转周期比值分别为( )
A. , B. , C. , D. ,
7. 如图所示,质量为、的两个小球A、B套在光滑圆环上,圆环绕竖直方向的直径匀速旋转,已知,不计空气阻力。小球相对圆环静止时,两小球在圆环上相对位置可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题(本大题共6小题,每题5分,共30分,漏选3分,错选0分)
8. 某条河宽度为,河水流速恒为,小船在静水中的速度大小为,则( )
A. 若船以最短时间渡河,渡河时间为120s
B. 若船以最短时间渡河,渡河路程为600m
C. 若船以最短航程渡河,渡河时间为150s
D. 若船以最短航程渡河,渡河路程为1000m
9. 半径为R的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动,A为圆盘边缘上一点,在O的正上方有一个可视为质点的小球以初速度v水平抛出时,半径OA恰好与v的方向相同,如图所示,若要使小球与圆盘只碰一次,且落在A点,重力加速度为g,则圆盘转动的角速度可能为( )
A. B. C. D.
10. 有、、、四颗地球卫星,卫星还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,卫星在近地轨道上正常运行,是地球静止卫星,是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示,则有( )
A. 的角速度大于的角速度 B. 在相同时间内转过的弧长比长
C. 所受合外力大于所受合外力 D. 的运动周期大于的运动周期
11. 嫦娥六号是中国嫦娥探月计划第六个探测器,着陆区为月球背面南极-艾特肯盆地,2024年5月8日10时12分,嫦娥六号顺利进入环月圆轨道飞行。若探测器在轨飞行的周期为T,轨道半径为r,月球的半径为R,万有引力常量为G,则下列说法正确的有( )
A. 嫦娥六号的发射速度必须超过第一宇宙速度
B. 月球的第一宇宙速度
C. 在环月轨道上,地球对探测器的引力小于月球对探测器的引力
D. 月球的平均密度
12. 从地面上的O点以相同的速率,朝不同方向分别抛出三个小球A、B、C,它们在同一竖直平而内的运动轨迹如图所示,假设球在空中相遇时不会相互影响,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 三球落地时速度大小相等
B. A球在空中飞行时间最长
C. 若A、B两球是同时抛出的,则它们在P点相遇
D. C球在最高点时的速率大于A球在最高点时的速率
13. 甲图是质量为m的小球,在竖直平面内绕O点做半径为R的圆周运动(OA为轻绳);乙图是质量为m的小球,在竖直平面内绕O点做半径为R的圆周运动(OB为轻质杆);丙图是质量为m的小球,在半径为R的竖直光滑圆轨道内侧做圆周运动;丁图是质量为m的小球在竖直放置的半径为R的光滑圆形管道内做圆周运动。则下列说法正确的是( )
A. 甲图中,小球通过最高点的最小速度是
B. 乙图中,若小球通过最高点的速度增大,则在最高点杆对小球的弹力也增大
C. 丙图中,小球在水平线ab以上沿轨道做圆周运动时,轨道对小球一定有作用力
D. 丁图中,小球在水平线ab以下管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力
三、实验题
14. 图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图。实验通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
(1)为了能较准确的描绘出小球的运动轨迹,下列实验要求中,你认为正确的是( )
A. 通过调节使斜槽的末端保持水平
B. 每次必须由静止释放小球
C. 斜槽轨道必须是光滑的
D. 记录小球经过不同高度的位置时,每次必须严格地等距离下降
(2)本实验需要选择合适的点作为坐标原点O建立直角坐标系,图中,原点选择正确的是( )
A. B.
C. D.
(3)某同学在描绘平抛运动轨迹时,得到部分轨迹曲线如图。在曲线上取A、B、C三个点,测得AB、BC点间竖直距离分别为、,水平距离,重力加速度,则小球在B点竖直方向的分速度vBy=___________;小球平抛运动的初速度___________(结果均保留两位有效数字)。
四、解答题(本大题共4道题,共34分)
15. 飞镖是一种集竞技、健身及娱乐于一体的运动。一名运动员在距离一竖直木板墙壁前的位置,将一质量的飞镖(视为质点)以的速度水平投出。取重力加速度大小。
(1)若不计空气阻力,求飞镖插在墙壁上的位置与抛掷点的竖直距离h。
(2)若飞镖投出后,受到大小的恒定水平空气阻力(不计竖直方向的空气阻力),要使飞镖仍插在墙壁原来的位置,求飞镖水平投出时的速度大小v。
16. 如图所示,质量为0.5kg的小杯里盛有1.5kg的水,用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为1m,小杯通过最高点的速度为4m/s,g取10m/s2,求:
(1)在最高点时,绳的拉力;
(2)为使小杯经过最高点时水不流出,在最高点时最小速率是多少?
17. 2024年12月17日,神舟十九号的三位航天员在空间站机械臂的配合支持下完成了空间碎片防护装置的安装。如图所示,空间站绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为r,航天员在空间站内操纵长为d的轻质机械臂捕获了空间站外一质量为m的空间碎片。已知在机械臂的作用下,空间碎片、空间站和地球球心始终在同一直线上,地球半径为R,地球表面重力加速度为g。忽略捕获过程中空间站轨道的变化及空间站对空间碎片的引力,忽略地球自转。求:
(1)空间站做匀速圆周运动的周期T;
(2)空间站捕获碎片后稳定运行过程中,机械臂对空间碎片的作用力F的大小。
18. 如图所示为跳台滑雪轨道简化模型,AB段光滑曲面为加速滑道,BCD段圆弧滑道为半径的姿态调整滑道,左侧与AB段平滑连接,右侧与水平跳台DE连接,EF段为倾角为30°的速降斜坡。质量为60kg的滑雪运动员从加速滑道滑下后到达圆弧轨道的最低点C点时的速度大小,经过D点时的速度大小为,运动员整个运动过程的最高点P恰好在E点的正上方处,最后落在斜坡上的Q点。已知重力加速度为,不计空气阻力,速降斜坡足够长,,,求:
(1)运动员在C点时受到圆弧轨道的弹力;
(2)水平平台DE的长度;
(3)经过P点之后,运动员距斜坡的最远距离(结果用根式表示)。
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中山市华侨中学2027届高一下学期第一次段考
物理科试题
一、单选题(本大题共7小题,每题4分,共28分)
1. 2024年9月珠海航展,我国新型隐身战机“歼-35”首次亮相。图中虚线表示飞机在竖直平面内沿曲线从右向左减速飞行的轨迹,则飞机在轨迹最高点时的速度v方向和空气对它的作用力F方向可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】飞机在竖直平面内沿曲线从右向左减速飞行,飞机在轨迹最高点时的速度v方向沿轨迹切线向左,由于此时飞机的重力竖直向下,与速度方向垂直,而飞机做减速运动,所以此时空气对飞机的作用力与速度方向的夹角大于。
故选D。
2. 一同学在桌面的白纸上匀速划一道竖直线,如图所示。在划线的过程中另一位同学水平向左加速抽动了白纸,白纸上的划痕图样可能是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意可知笔尖相对白纸参与水平向右的匀加速运动和水平向外的匀速运动,所以轨迹向右弯曲。
故选A。
3. 如图所示,有五片荷叶伸出荷塘水面,一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处荷叶、和青蛙在同一竖直平面内, 高度相同,高度相同, 分别在正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动,则下列说法正确的是( )
A. 青蛙跳到荷叶上和荷叶上的初速度相等
B. 青蛙跳到荷叶上和荷叶上的初速度相等
C. 青蛙跳到荷叶上的初速度最小
D. 青蛙跳到荷叶上的初速度最大
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据平抛运动规律可知,
联立解得
青蛙跳到荷叶a上和荷叶b上的下落高度相同,荷叶b的水平位移大,所以青蛙跳到荷叶a上的初速度小于跳到荷叶b上的初速度,故A错误;
B.青蛙跳到荷叶上和荷叶上水平位移相等,跳到荷叶c的下落高度大,所以青蛙跳到荷叶a上的初速度大于跳到荷叶c上的初速度,故B错误;
C.青蛙跳到荷叶c的下落高度最大,水平位移最小,所以青蛙跳到荷叶c上的初速度最小,故C错误;
D.青蛙跳到荷叶b的下落高度最小,水平位移最大,所以青蛙跳到荷叶b上的初速度最大,故D正确。
故选D。
4. 如图所示,甲乙两人进行击球训练,甲在A处将球以4 m/s的速度水平击出,乙在比A处低45 cm的B处将球击回,不计空气阻力,重力加速度取10 m/s2,若要使球垂直击中乙球拍,则乙接球时球拍与水平方向的夹角应为( )
A. 37° B. 45° C. 53° D. 60°
【答案】C
【解析】
【详解】小球从A处开始做平抛运动,竖直位移为
解得
竖直方向的速度
则速度方向与竖直方向的夹角的正切值为
解得
解得
即乙接球时球拍与水平方向的夹角应为53°。
故选C。
5. 如图为“探究向心力大小的表达式”实验装置,已知两个钢球的质量和转动半径相等,且左右标尺上露出的等间距的格子数分别为1格和4格,则此时所用的左右两个变速塔轮的半径之比为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据向心力的公式
若两个钢球质量和转动半径相等,向心力的比值为1:4,则两球转动的角速度之比为1:2,根据线速度与角速度的关系
与皮带连接的左右两个变速塔轮边缘点的线速度相等,所以两个变速塔轮的半径之比为2:1。
故选A。
6. 金星是太阳系由内向外的第二颗行星。已知金星质量约为地球的a倍,金星的直径约为地球直径的b倍,它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的c倍.则金星表面与地球表面的重力加速度大小比值和金星与地球公转周期比值分别为( )
A. , B. , C. , D. ,
【答案】B
【解析】
【详解】根据万有引力等于重力
所以土星与地球表面的重力加速度大小之比
研究土星和地球绕太阳公转,根据开普勒第三定律有
所以土星与地球公转周期之比
故选B。
7. 如图所示,质量为、的两个小球A、B套在光滑圆环上,圆环绕竖直方向的直径匀速旋转,已知,不计空气阻力。小球相对圆环静止时,两小球在圆环上相对位置可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】光滑圆环绕竖直方向的直径匀速旋转,稳定后,两小球在圆环上在水平面内做匀速圆周运动,小球所受重力与圆环的支持力提供向心力,则小球一定在О点所在水平面的下面,如图所示
根据牛顿第二定律可得
解得
两小球转动的角速度相等,所以θ相同,两小球在同一水平面上。
故选C。
二、多选题(本大题共6小题,每题5分,共30分,漏选3分,错选0分)
8. 某条河宽度为,河水流速恒为,小船在静水中的速度大小为,则( )
A. 若船以最短时间渡河,渡河时间为120s
B. 若船以最短时间渡河,渡河路程为600m
C. 若船以最短航程渡河,渡河时间为150s
D. 若船以最短航程渡河,渡河路程为1000m
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.渡河时,船头始终垂直河岸方向,则小船渡河时间最短
沿水流方向位移
渡河路程为
故A正确B错误;
CD.小船在静水中的速度大于河水的流速,当合速度与河岸垂直,小船到达正对岸,此时船的最短渡河位移大小为600m,渡河时间
故C正确D错误。
故选AC。
9. 半径为R的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动,A为圆盘边缘上一点,在O的正上方有一个可视为质点的小球以初速度v水平抛出时,半径OA恰好与v的方向相同,如图所示,若要使小球与圆盘只碰一次,且落在A点,重力加速度为g,则圆盘转动的角速度可能为( )
A. B. C. D.
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】小球做平抛运动,在水平方向上做匀速直线运动,则运动的时间为
小球与圆盘只碰一次,且落在A点,满足
ωt=2nπ
联立解得
(n=1,2,3)
CD正确。
故选CD。
10. 有、、、四颗地球卫星,卫星还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,卫星在近地轨道上正常运行,是地球静止卫星,是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示,则有( )
A. 的角速度大于的角速度 B. 在相同时间内转过的弧长比长
C. 所受合外力大于所受合外力 D. 的运动周期大于的运动周期
【答案】BD
【解析】
【详解】A.对于卫星、,由万有引力提供向心力得
可得
因为,则有;因为是地球静止卫星,所以,则的角速度小于的角速度,故A错误;
B.对于卫星、,由万有引力提供向心力得
可得
因为,则有,所以在相同时间内转过的弧长比长,故B正确;
C.对于卫星、,可得万有引力为
由于不知道卫星、的质量,所以无法判断所受合外力和所受合外力的大小关系,故C错误;
D.对于卫星、,由开普勒第三定律可知,卫星的半径越大,周期越大,所以的运动周期大于的运动周期,又因为是地球静止卫星,所以的运动周期大于的运动周期,故D正确。
故选BD。
11. 嫦娥六号是中国嫦娥探月计划第六个探测器,着陆区为月球背面南极-艾特肯盆地,2024年5月8日10时12分,嫦娥六号顺利进入环月圆轨道飞行。若探测器在轨飞行的周期为T,轨道半径为r,月球的半径为R,万有引力常量为G,则下列说法正确的有( )
A. 嫦娥六号的发射速度必须超过第一宇宙速度
B. 月球的第一宇宙速度
C. 在环月轨道上,地球对探测器的引力小于月球对探测器的引力
D. 月球的平均密度
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.嫦娥六号登月,依然绕地球运动,发射速度需大于第一宇宙速度,故A正确;
B.根据万有引力提供向心力
月球的第一宇宙速度满足
解得
故B正确;
C.在环月轨道上,探测器受月球和地球的引力提供向心力,由于探测器绕月运动,则地球对探测器的引力小于月球对探测器的引力,故C正确;
D.根据万有引力提供向心力有
月球的平均密度为
故D错误;
故选ABC。
12. 从地面上的O点以相同的速率,朝不同方向分别抛出三个小球A、B、C,它们在同一竖直平而内的运动轨迹如图所示,假设球在空中相遇时不会相互影响,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 三球落地时速度大小相等
B. A球在空中飞行时间最长
C. 若A、B两球是同时抛出的,则它们在P点相遇
D. C球在最高点时的速率大于A球在最高点时的速率
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB.不计空气阻力,两球都是只受重力,所以加速度相同,A球最大高度最大,则根据飞行时间
可知A球在空中飞行时间最长,水平位移比B小,水平匀速,则A水平速度小于B的;从地面上的O点以相同的速率,朝不同方向分别抛出三个小球A、B、C,根据斜抛运动对称性可知,三球落地时速度大小相等,故AB正确;
C.若A、B两球是同时抛出的,因为到P点水平位移相同,而水平速度不同,则不会在P点相遇,故C错误;
D.因为抛出速率相同,根据
可知,与水平夹角越小,水平速度越大,则B球水平分速度小于C的,B球在最高点时的速率小于C球在最高点时的速率,故D正确。
故选ABD。
13. 甲图是质量为m的小球,在竖直平面内绕O点做半径为R的圆周运动(OA为轻绳);乙图是质量为m的小球,在竖直平面内绕O点做半径为R的圆周运动(OB为轻质杆);丙图是质量为m的小球,在半径为R的竖直光滑圆轨道内侧做圆周运动;丁图是质量为m的小球在竖直放置的半径为R的光滑圆形管道内做圆周运动。则下列说法正确的是( )
A. 甲图中,小球通过最高点的最小速度是
B. 乙图中,若小球通过最高点的速度增大,则在最高点杆对小球的弹力也增大
C. 丙图中,小球在水平线ab以上沿轨道做圆周运动时,轨道对小球一定有作用力
D. 丁图中,小球在水平线ab以下管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力
【答案】AD
【解析】
【详解】A.甲图中,小球通过最高点有最小速度时满足
可得最小速度是
选项A正确;
B.乙图中,当速度在范围时小球通过最高点的速度增大,则在最高点杆对小球的弹力减小;若当速度在范围时小球通过最高点的速度增大,则在最高点杆对小球的弹力增大,选项B错误;
C.丙图中,小球在水平线ab以上沿轨道做圆周运动时,轨道对小球不一定有作用力,例如当在最高点的速度为时,轨道对小球无作用力,选项C错误;
D.丁图中,小球在水平线ab以下管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力,外侧管壁对小球一定有作用力,选项D正确。
故选AD。
三、实验题
14. 图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图。实验通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
(1)为了能较准确的描绘出小球的运动轨迹,下列实验要求中,你认为正确的是( )
A. 通过调节使斜槽的末端保持水平
B. 每次必须由静止释放小球
C. 斜槽轨道必须是光滑的
D. 记录小球经过不同高度的位置时,每次必须严格地等距离下降
(2)本实验需要选择合适的点作为坐标原点O建立直角坐标系,图中,原点选择正确的是( )
A. B.
C. D.
(3)某同学在描绘平抛运动轨迹时,得到部分轨迹曲线如图。在曲线上取A、B、C三个点,测得AB、BC点间竖直距离分别为、,水平距离,重力加速度,则小球在B点竖直方向的分速度vBy=___________;小球平抛运动的初速度___________(结果均保留两位有效数字)。
【答案】(1)AB (2)D
(3) ①. 2.0 ②. 2.0
【解析】
【小问1详解】
AC.为使小球做平抛运动的初速度大小相等,方向水平,每次钢球需从斜槽同一位置由静止释放,斜槽轨道不必须光滑,轨道末端需保持水平,故A正确,C错误;
B.每次必须由静止从同一高度下落,使得小球离开时具有相同的速度,故B正确;
D.记录小球经过不同高度的位置时,不需等距离下降,故D错误。
故选AB。
【小问2详解】
小球从斜槽末端位置开始做平抛运动,所以平抛运动的初位置为小球在斜槽末端球心的投影点。
故选D。
【小问3详解】
水平距离相等,根据
得相邻两点的时间间隔s
竖直方向有
小球平抛运动的初速度为
四、解答题(本大题共4道题,共34分)
15. 飞镖是一种集竞技、健身及娱乐于一体的运动。一名运动员在距离一竖直木板墙壁前的位置,将一质量的飞镖(视为质点)以的速度水平投出。取重力加速度大小。
(1)若不计空气阻力,求飞镖插在墙壁上的位置与抛掷点的竖直距离h。
(2)若飞镖投出后,受到大小的恒定水平空气阻力(不计竖直方向的空气阻力),要使飞镖仍插在墙壁原来的位置,求飞镖水平投出时的速度大小v。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)根据题意可知,飞镖投出后在空中做平抛运动,其飞行时间
飞镖在竖直方向上的位移大小
解得
(2)飞镖投出后在水平方向上做匀减速运动,其加速度大小
经分析可知
解得
16. 如图所示,质量为0.5kg的小杯里盛有1.5kg的水,用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为1m,小杯通过最高点的速度为4m/s,g取10m/s2,求:
(1)在最高点时,绳的拉力;
(2)为使小杯经过最高点时水不流出,在最高点时最小速率是多少?
【答案】(1)12N,方向竖直向下;(2)3.16m/s
【解析】
【详解】(1)设水的质量为m,杯的质量为,根据牛顿第二定律
代入数据整理得
方向竖直向下。
(2)水对杯底的压力为零时,为临界条件,此时
解得
17. 2024年12月17日,神舟十九号的三位航天员在空间站机械臂的配合支持下完成了空间碎片防护装置的安装。如图所示,空间站绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为r,航天员在空间站内操纵长为d的轻质机械臂捕获了空间站外一质量为m的空间碎片。已知在机械臂的作用下,空间碎片、空间站和地球球心始终在同一直线上,地球半径为R,地球表面重力加速度为g。忽略捕获过程中空间站轨道的变化及空间站对空间碎片的引力,忽略地球自转。求:
(1)空间站做匀速圆周运动的周期T;
(2)空间站捕获碎片后稳定运行过程中,机械臂对空间碎片的作用力F的大小。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
以空间站为研究对象,由万有引力提供向心力可得
在地球表面有
联立可得
【小问2详解】
以碎片为研究对象,则有
解得
18. 如图所示为跳台滑雪轨道简化模型,AB段光滑曲面为加速滑道,BCD段圆弧滑道为半径的姿态调整滑道,左侧与AB段平滑连接,右侧与水平跳台DE连接,EF段为倾角为30°的速降斜坡。质量为60kg的滑雪运动员从加速滑道滑下后到达圆弧轨道的最低点C点时的速度大小,经过D点时的速度大小为,运动员整个运动过程的最高点P恰好在E点的正上方处,最后落在斜坡上的Q点。已知重力加速度为,不计空气阻力,速降斜坡足够长,,,求:
(1)运动员在C点时受到圆弧轨道的弹力;
(2)水平平台DE的长度;
(3)经过P点之后,运动员距斜坡的最远距离(结果用根式表示)。
【答案】(1),方向竖直向上;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)在C点有
解得
即运动员在C点受到圆弧轨道的弹力大小为2100N,方向竖直向上。
(2)运动员在由D点飞出时速度与水平方向成α角,从D点运动到P点的过程中,竖直方向有
,
水平方向有
解得
,
(3)运动到P点的速度
对其垂直斜坡方向分解
,
当垂直斜坡方向上的速度减为0时,距离斜坡最远,由几何关系可知
其中
解得
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