内容正文:
专题12.5 复数32道压轴题型专训(8大题型)
题型一 已知复数的类型求参数
题型二 复数加减法几何意义的运用
题型三 复数的乘方
题型四 复数范围内方程的根
题型五 由复数模求参数
题型六 与复数模相关的轨迹(图形)问题
题型七 复数的三角表示
题型八 复数乘、除运算的三角表示
【经典例题一 已知复数的类型求参数】
1.已知,若(i为虚数单位),则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】因为,,
所以,所以,所以,
解得或,所以实数a的取值范围是.
2.已知复数满足,,x,,,所对应的向量分别为,,其中O为坐标原点,则( )
A.的共轭复数为
B.当时,为纯虚数
C.若,则
D.若,则
【答案】ACD
【分析】根据复数的除法运算化简复数,进而根据共轭复数以及虚部的定义可判断A,B,根据复数的几何意义以及向量的垂直平行坐标满足的关系,即可判断C,结合复数模长公式即可判断D.
【详解】A选项:由于,所以的共轭复数为,故选项A正确,
B选项:当时,,若,则为为实数,故选项B错误;
C选项:易知,,又,则,即,故选项C正确;
D选项:由于,则,
,
,故,选项D正确.
故选:ACD.
3.若复数为纯虚数,则复数的共轭复数为______.
【答案】
【分析】先根据复数类型计算求参得出复数,再应用共轭复数定义求解.
【详解】因为为纯虚数,
所以解得,
所以,
所以.
故答案为:
4.当实数m分别为何值时,
(1)复数是:实数?虚数?
(2)复数纯虚数?
【答案】(1)当或时复数为实数,当且时复数为虚数
(2)当时复数为纯虚数
【分析】(1)根据实数的特点列方程求m使得复数为实数,再根据虚数的特点列方程求m使得复数为虚数,(2)根据纯虚数的特点列方程求m使得复数为纯虚数.
【详解】(1)若复数为实数,则
∴ 或,
若复数为虚数,则
∴ 且,
(2)若复数纯虚数,则
且,
由可得或,
又时不存在,时,
所以.
【经典例题二 复数加减法几何意义的运用】
5.复数,表示的共轭复数,表示的模,则下列各式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据复数的四则运算、模的坐标运算及复数的几何意义即可判断.
【详解】因为,所以,故A错误;
,,故B错误;
,,故C错误;
由复数的几何意义可知:,则,故D正确.
故选:D.
6.已知复数,下列说法正确的是( )
A.若,则 B.
C. D.
【答案】BCD
【分析】举出反例即可判断A;根据复数的乘法运算及复数的模的公式即可判断B;根据复数加减法的几何意义及坐标表示即可判断CD.
【详解】对于A,设,显然,
但,故A错;
对于B,设,
则,
,
,
所以,故B对;
对于CD,根据复数的几何意义可知,复数在复平面内对应向量,
复数对应向量,复数加减法对应向量加减法,
故和分别为和为邻边构成平行四边形的两条对角线的长度,
所以,,故C对,D对.
故选:BCD.
7.复平面上点对应着复数以及向量,对于复数,下列命题都成立;①;②;③;④;⑤若非零复数,满足,则.则对于非零向量仍然成立的命题的所有序号是___________.
【答案】①②③
【分析】①根据平面向量加法交换律判定;
②结合平面向量加法运算法则判定;
③由判定;
④结合平面向量数量积判定;
⑤结合平面向量数量积判定.
【详解】解:①成立,故①正确;
②由平面向量加法运算法则可得,故②正确;
③成立,故③正确;
④,故④不成立,
⑤若非零向量,满足,
则,则,
所以不一定成立,故⑤不成立.
故答案为:①②③
8.已知平行四边形ABCD中,与对应的复数分别是3+2i与1+4i,两对角线AC与BD相交于P点.
(1)求对应的复数;
(2)求对应的复数;
(3)求△APB的面积.
【答案】(1)-2+2i;(2)5;(3).
【分析】(1)平行四边形ABCD中,有且与对应的复数分别是3+2i与1+4i,即对应的复数为-2+2i
(2)同(1),由于,而与对应的复数分别是3+2i与-2+2i,即对应的复数为5
(3) 平行四边形ABCD中,根据向量的关系得到、,由向量数量积的坐标公式和几何意义有,解得cos∠APB=进而得到sin∠APB=,再由三角形面积公式求得面积为5
【详解】由题意,画出平行四边形如下图示
(1)在平行四边形ABCD中,有
∴有 = (1+4i)-(3+2i)=-2+2i
即对应的复数是-2+2i
(2)∵= (3+2i)-(-2+2i)=5
即对应的复数是5
(3)∵
∴,而,
即
∴cos∠APB=,故sin∠APB=
故
即的面积为
【经典例题三 复数的乘方】
9.复数的实部为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用复数的四则运算求出,即可求其实部.
【详解】,
故的实部为,
故选:B.
10.已知复数,,则下列说法正确的有( )
A.若,则
B.若,则
C.若则为纯虚数
D.若,则为实数
【答案】AD
【分析】根据复数的乘法运算化简可判断A,取特例可判断BC,根据只有实数或纯虚数的平方为实数判断D.
【详解】,所以或,
此时成立,故A正确;
取,则,
此时,故B错误;
设,满足,此时
为实数,故C错误;
当为实数时,为实数或纯虚数,
若为实数时,满足(其中只有时取等号),
若为纯虚数时,,
所以由,可得为实数,故D正确.
故选:AD
11.若非零复数满足,则的值是___________.
【答案】
【分析】由题设有、易得 ,同理,,而,,由此可知,即可求值.
【详解】由题设有:,解得,且,
∴,即,同理有,,
,,又,
∴,,
∴,
故答案为:.
12.已知为虚数,若,且.
(1)求的实部的取值范围;
(2)设,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设复数,根据复数的四则运算化简可得,进而可得的取值范围;
(2)根据复数的四则运算,结合基本不等式可得最小值.
【详解】(1)设,
则,
又,则,
所以,
所以,即,
解得;
(2),
由(1)得,
所以,
所以,
又,
所以,
所以,当且仅当,即时等号成立,
所以,
即的最小值为.
【经典例题四 复数范围内方程的根】
13.已知关于x的实系数方程的两虚根a,b满足,则p的值是( )
A. B. C. D.1
【答案】C
【分析】根据复数的性质和判别式求解即可.
【详解】因为关于x的实系数方程的两虚根为a,b,
所以,即.
因为,,
所以,而,
所以,两边平方得,解得.
故选:C.
14.在复数范围内,关于的方程的其中一个根为,另一根为,则下列结论正确的是( )
A., B.
C. D.
【答案】BCD
【分析】对于A将代入方程求解即可判断,对于B利用A选项得方程,求方程的根即可求,对于C计算即可判断,对于D先计算,最后利用即可求解.
【详解】对于A:是方程的根,则,
即,那么,所以,,故A错误;
对于B:由A知,,所以,,故B错误;
对于C:,故C正确;
对于D:,所以,故D正确.
故选:BCD.
15.已知关于 的方程 的根为复数 ,其中 为虚数单位,则 _____.
【答案】
【分析】令,代入方程,利用复数相等,求出,即可求得.
【详解】由题意,令,
则,
展开并整理得,
所以,解得或,
则或,
当时,;当时,,
所以.
故答案为:
16.已知常数,设关于的方程.
(1)在复数范围内求解该方程.
(2)当时,设该方程的复根分别为,证明:
(3)如果多项式的系数是复数,那么称该多项式为复系数多项式.已知任何一元次)复系数多项式方程至少有一个复根.证明:有个复数根(重根按重数计).
(4)将题设的常数“”改为“”,并证明:(2)仍然成立.
【答案】(1)答案见解析
(2)证明见解析
(3)证明见解析
(4)答案见解析
【分析】(1)根据分类讨论得到不同的方程再求解方程的根;
(2)在一元二次方程中,根据判别式的不同情况,求解根验证韦达定理即可证明;
(3)通过方程分解因式的方法层层递进即可得证;
(4)由(3)得复系数二次方程有两个复数根,结合分解因式和对应系数相等,得到证明;
【详解】(1)当时,方程有无数个根,所有根组成的集合是;
当时,方程无根;
当时,方程的根为;
时,配方得.
①当时,方程有两个实根
.
②当时,方程化为,
由于,因此.
由于,因此,
故方程有两个复根.
(如果认为,然后把两种情况合并成一种情况,则只能得1分.
因为我们只曾定义过,但从来没有规定过,而也不能推出.
这是因为开方这种运算本身仅对非负实数而言,对负数是没有意义的.
就算,那为什么不是?我们从来没定义过对负数开根是什么概念,更没有规定过根号下有负数时的运算规则.)
再次强调:不是,“”不能写成“”,i仅仅只是人为规定的一个抽象的数,它满足.
(2)①当时,
②当时,根据复数的运算法则,得
(如果和(1)一样认为合并情况的话,只能得1分)
(3)一元次复系数多项式方程至少有一个复根,
不妨设该方程的一个复根为,则必然能够分解出一个因式,即.
由复数的运算法则可知,方程是一元次复系数多项式方程.
不妨设该方程的一个复根为,则必然能够分解出一个因式,即.
重复该过程,最终,
其中为常数,.显然有个复数根(重根按重数计).
(4)由(3)得复系数二次方程有两个复数根,分别设为,则原方程可化为,
即,
和原方程比较系数,得
即.
【经典例题五 由复数模求参数】
17.复数的模为1,其中为虚数单位,,则这样的一共有( )个.
A.9 B.10 C.11 D.无数
【答案】C
【分析】先根据复数的模为1及复数模的运算公式,求得即,接下来分与两种情况进行求解,结合,求出的个数.
【详解】,其中,所以,即,,当时,①,,所以,,因为,所以或;②,,所以,,因为,所以,,,,或;当时,①,,即,,因为,所以,②,,即,,因为,所以,,,,,综上:,,一共有11个.
故选:C
18.下面四个命题中的真命题为( )
A.若复数,则 B.复数的充要条件条件是
C.对任意复数都有 D.若复数(),且,则
【答案】ABC
【分析】根据共轭复数的概念判断AC,根据复数为实数及共轭复数的概念判断B,根据复数模的运算判断D.
【详解】对于A,设,若复数,即,则,正确;
对于B,设,若,
所以,复数的充要条件是,正确;
对于C,设,,则,
所以,而,
即有,正确;
对于D,若复数(),且,所以,解得,错误.
故选:ABC.
19.已知为复数,满足,则的值是________
【答案】
【分析】根据题意分析可得为纯虚数,且虚部小于0,设,代入方程可得,解得y 即可得到答案.
【详解】由已知得,且,故为纯虚数,且虚部小于0,
设,代入方程可得,
解得或 (正根舍去),
故,.
故答案为:.
20.类比高中函数的定义,引入虚数单位,自变量为复数的函数称之为复变函数.已知复变函数,且,.
(1)当时,解关于的方程:.
(2)当时,①若,求的最小值.
②若存在实部不为5,虚部不为12的虚数和实数,使得恒成立,求的取值范围.
【答案】(1);
(2)①;②.
【分析】(1)由题设得,将方程化为求解即可;
(2)①令(,且),进而得到,且,结合求最值;②令(且,,),进而得到得代数形式,结合复数的性质有,进而有,即可得范围.
【详解】(1)当时,,则.
由,整理得,则;
(2)①令(,且),因为,所以.
,
因为,所以.
因为,当时,.
②当时
令(且,,),
则
,
要使的恒成立,所以,即,
所以,则对应点在以为圆心,1为半径的圆周上(不含横坐标为5,纵坐标为12的点),
所以.
【经典例题六 与复数模相关的轨迹(图形)问题】
21.复数、分别对应复平面内的点、,若,则(其中为坐标原点),是( )
A.锐角三角形 B.钝角三角形
C.等腰直角三角形 D.有一个锐角为的直角三角形
【答案】C
【分析】本题考查复数运算与复平面几何意义,通过对等式变形分析复数关系,判断三角形形状.
【详解】依题意,,若,则(反之亦成立),
则与原点重合,与已知能组成三角形矛盾,所以.
由,两边除以(),设,则方程变为:
,解得
由,得.
所以,
,故.
在中:
,,即(等腰).
由勾股定理:,
而,故(直角).
综上,是等腰直角三角形.
故选:C
22.在复数域内,大小成为了没有意义的量,那么我们能否赋予它一个定义呢,在实数域内,我们通常用绝对值来描述大小,而复数域中也相应的有复数的模长来代替绝对值,于是,我们只需定义复数的正负即可,我们规定复数的“长度”即为模长,规定在复平面轴上方的复数为正,在轴下方的复数为负,在轴上的复数即为实数大小.“大小”用符号+“长度”表示,我们用来表示复数的“大小”,例如:,则下列说法正确的是( )
A.在复平面内表示一个圆
B.若,则方程无解
C.若为虚数,且,则
D.复数满足,则的取值范围为
【答案】BCD
【分析】根据已知条件,理解的意义,结合复数的几何意义,模长计算,逐一判断即可.
【详解】A:根据已知条件表示模长为1,在复平面位于轴上方的复数,所以并不是一个圆,故A错误;
B:若,则方程为一个实数,所以无解,故B正确;
C:若为虚数,且,设,则,
若,;若,,
均有,故C正确;
D:设,
根据复数的新定义有,
所以,且,
所以,
所以是,
所以,故D正确;
故选:BCD.
【点睛】关键点点睛:本题关键在于对的理解.
23.已知复数满足,记满足的复数组成的集合为.若且,则的取值范围是__________.
【答案】
【分析】先对已知条件进行化简,得出的值,再根据确定集合中元素的轨迹,最后分析且时的取值范围.
【详解】,.
设,则,即,,.
已知,根据复数模的几何意义,表示复数所对应的点到复数所对应的点的距离,集合中的元素对应的点的轨迹是以为圆心,半径分别在范围内的圆环上的点.
记的距离为.
当分别在以为圆心,半径为的圆上时,的最小值为.
当分别在以为圆心,半径为的圆上时,的最大值为.
的取值范围是.
24.已知关于的方程有实数根.
(1)求实数的值;
(2)若复数满足,求当为何值时,有最小值,并求出的最小值.
【答案】(1)
(2)当时,有最小值为
【分析】(1)根据复数相等的条件列式可求出结果;
(2)设,代入可得复数对应的点的轨迹是圆,根据复数的模的几何意义可求出结果.
【详解】(1)因为是方程的实数根,
所以,即,
所以,解得,
(2)设,由,得,
得,整理得,
所以复数对应的点的轨迹是以为圆心,为半径的圆,如图所示,
当复数对应的点在的延长线上时,取最小值,
因为,圆的半径,所以的最小值为.
此时复数对应的点与关于原点对称,则.
【经典例题七 复数的三角表示】
25.复数等于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据题意,利用复数的运算法则,准确计算,即可求解.
【详解】令,
可得,
令,
可得,
则.
故选:B.
26.(多选)设的辐角主值为,则的辐角可以是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【分析】根据复数的乘法化简,再应用复数的三角表示结合诱导公式计算求解辐角.
【详解】.
又,,
,,,
,,
.
的辐角主值为,则的辐角可以是或.
故选:AC.
27.点(4,5)绕点(1,1)顺时针旋转60度,所得的点的坐标为 __.
【答案】
【分析】不妨设 A(1,1),B(4,5),则 ,在在复平面对应的复数求出来,并用三角表示,再结合复数乘法运算的几何意义即可求出所对应的复数z2,进而求出的坐标,再求C点坐标,即为答案.
【详解】解:不妨设 A(1,1),B(4,5),则 ,
在复平面对应的复数为,
则顺时针旋转 60°,则,
,
,
因此,
从而可得点.
故答案为:
28.复数的辐角主值是,且为一实数,求复数.
【答案】
【分析】根据辐角主值的定义,写出的表达式,并带入化简,结合为一实数求出参数,进而得到的值.
【详解】∵复数的辐角主值是,且,
,
,
,
,
为实数,
,
整理得:,
,
【经典例题八 复数乘、除运算的三角表示】
29.设有复数,,令,则复数( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用复数三角形式的乘方运算,化简计算即可得到答案.
【详解】根据复数的三角形式,复数,模为,极角为,
则.又因为,
所以,
所以,
,所以.
,
故选:A
30.已知复数、,则下列结论正确的是( )
A.
B.若,则
C.若,则、中至少有个是
D.若且,则
【答案】ACD
【分析】利用复数的模长公式可判断A选项;利用虚数不能比较大小可判断B选项;利用复数的三角形式的代数运算结合反证法可判断C选项;利用复数的运算性质结合C选项可判断D选项.
【详解】设,,
对于A选项,,
所以,
,
因为
,
则,
所以,,A对;
对于B选项,若、中至少有一个为虚数,则、不能比较大小,B错;
对于C选项,若,假设、均不为零,则,,
则存在、,使得,,
则,
因为,则、不可能同时为零,
所以,,
故假设不成立,所以,、中至少有一个为零,C对;
对于D选项,,则,
因为,则,由C选项可知,,即,D对.
故选:ACD.
31.已知复数、满足,若和的幅角之差为,则___________.
【答案】
【分析】分别设,,可得 ,由题意可得或,即可得,再代入计算即可求解.
【详解】因为,设,,
所以
由题意可知或,
当时,,
,
当时,,
,
综上所述:,
故答案为:.
32.形如的数称为复数的代数形式,而任何一个复数都可以表示成的形式,即其中为复数的模,叫做复数的辐角,我们规定范围内的辐角的值为辐角的主值,记作.复数叫做复数的三角形式.由复数的三角形式可得出,若,则.其几何意义是把向量绕点按逆时针方向旋转角(如果,就要把绕点按顺时针方向旋转角),再把它的模变为原来的倍.
(1)试将写成三角形式(辐角取主值);
(2)复平面内,将对应的向量绕原点顺时针方向旋转,模长变为原来的2倍后,所得向量对应的复数为,求;
(3)类比高中函数的定义,引入虚数单位,自变量为复数的函数称之为复变函数.已知复变函数.若存在实部不为0,且虚部大于0的复数和实数,使得成立,复数在复平面上对应的点为为坐标原点,点,以为边作正方形,其中在上方,求线段的最大值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据向量三角函数形式的定义代入计算辐角即可;
(2)先计算得,再代入化简即可;
(3)设,代入化简,则,从而得到,最后计算得,从而得到其最值.
【详解】(1)由于,故,所以,
所以,因为,所以,
所以.
(2)
.
.
(3)设,
则
.
因为存在实数,使得成立,所以为实数,
所以,
因为,所以,
当时,,符合题意,点A的轨迹为单位圆的一部分.
设所表示的复数为,
则
记所表示的复数为,则,
故,
当时,.
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专题12.5 复数32道压轴题型专训(8大题型)
题型一 已知复数的类型求参数
题型二 复数加减法几何意义的运用
题型三 复数的乘方
题型四 复数范围内方程的根
题型五 由复数模求参数
题型六 与复数模相关的轨迹(图形)问题
题型七 复数的三角表示
题型八 复数乘、除运算的三角表示
【经典例题一 已知复数的类型求参数】
1.已知,若(i为虚数单位),则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
2.已知复数满足,,x,,,所对应的向量分别为,,其中O为坐标原点,则( )
A.的共轭复数为
B.当时,为纯虚数
C.若,则
D.若,则
3.若复数为纯虚数,则复数的共轭复数为______.
4.当实数m分别为何值时,
(1)复数是:实数?虚数?
(2)复数纯虚数?
【经典例题二 复数加减法几何意义的运用】
5.复数,表示的共轭复数,表示的模,则下列各式正确的是( )
A. B. C. D.
6.已知复数,下列说法正确的是( )
A.若,则 B.
C. D.
7.复平面上点对应着复数以及向量,对于复数,下列命题都成立;①;②;③;④;⑤若非零复数,满足,则.则对于非零向量仍然成立的命题的所有序号是___________.
8.已知平行四边形ABCD中,与对应的复数分别是3+2i与1+4i,两对角线AC与BD相交于P点.
(1)求对应的复数;
(2)求对应的复数;
(3)求△APB的面积.
【经典例题三 复数的乘方】
9.复数的实部为( )
A. B. C. D.
10.已知复数,,则下列说法正确的有( )
A.若,则
B.若,则
C.若则为纯虚数
D.若,则为实数
11.若非零复数满足,则的值是___________.
12.已知为虚数,若,且.
(1)求的实部的取值范围;
(2)设,求的最小值.
【经典例题四 复数范围内方程的根】
13.已知关于x的实系数方程的两虚根a,b满足,则p的值是( )
A. B. C. D.1
14.在复数范围内,关于的方程的其中一个根为,另一根为,则下列结论正确的是( )
A., B.
C. D.
15.已知关于 的方程 的根为复数 ,其中 为虚数单位,则 _____.
16.已知常数,设关于的方程.
(1)在复数范围内求解该方程.
(2)当时,设该方程的复根分别为,证明:
(3)如果多项式的系数是复数,那么称该多项式为复系数多项式.已知任何一元次)复系数多项式方程至少有一个复根.证明:有个复数根(重根按重数计).
(4)将题设的常数“”改为“”,并证明:(2)仍然成立.
【经典例题五 由复数模求参数】
17.复数的模为1,其中为虚数单位,,则这样的一共有( )个.
A.9 B.10 C.11 D.无数
18.下面四个命题中的真命题为( )
A.若复数,则 B.复数的充要条件条件是
C.对任意复数都有 D.若复数(),且,则
19.已知为复数,满足,则的值是________
20.类比高中函数的定义,引入虚数单位,自变量为复数的函数称之为复变函数.已知复变函数,且,.
(1)当时,解关于的方程:.
(2)当时,①若,求的最小值.
②若存在实部不为5,虚部不为12的虚数和实数,使得恒成立,求的取值范围.
【经典例题六 与复数模相关的轨迹(图形)问题】
21.复数、分别对应复平面内的点、,若,则(其中为坐标原点),是( )
A.锐角三角形 B.钝角三角形
C.等腰直角三角形 D.有一个锐角为的直角三角形
22.在复数域内,大小成为了没有意义的量,那么我们能否赋予它一个定义呢,在实数域内,我们通常用绝对值来描述大小,而复数域中也相应的有复数的模长来代替绝对值,于是,我们只需定义复数的正负即可,我们规定复数的“长度”即为模长,规定在复平面轴上方的复数为正,在轴下方的复数为负,在轴上的复数即为实数大小.“大小”用符号+“长度”表示,我们用来表示复数的“大小”,例如:,则下列说法正确的是( )
A.在复平面内表示一个圆
B.若,则方程无解
C.若为虚数,且,则
D.复数满足,则的取值范围为
23.已知复数满足,记满足的复数组成的集合为.若且,则的取值范围是__________.
24.已知关于的方程有实数根.
(1)求实数的值;
(2)若复数满足,求当为何值时,有最小值,并求出的最小值.
【经典例题七 复数的三角表示】
25.复数等于( )
A. B. C. D.
26.(多选)设的辐角主值为,则的辐角可以是( )
A. B. C. D.
27.点(4,5)绕点(1,1)顺时针旋转60度,所得的点的坐标为 __.
28.复数的辐角主值是,且为一实数,求复数.
【经典例题八 复数乘、除运算的三角表示】
29.设有复数,,令,则复数( )
A. B. C. D.
30.已知复数、,则下列结论正确的是( )
A.
B.若,则
C.若,则、中至少有个是
D.若且,则
31.已知复数、满足,若和的幅角之差为,则___________.
32.形如的数称为复数的代数形式,而任何一个复数都可以表示成的形式,即其中为复数的模,叫做复数的辐角,我们规定范围内的辐角的值为辐角的主值,记作.复数叫做复数的三角形式.由复数的三角形式可得出,若,则.其几何意义是把向量绕点按逆时针方向旋转角(如果,就要把绕点按顺时针方向旋转角),再把它的模变为原来的倍.
(1)试将写成三角形式(辐角取主值);
(2)复平面内,将对应的向量绕原点顺时针方向旋转,模长变为原来的2倍后,所得向量对应的复数为,求;
(3)类比高中函数的定义,引入虚数单位,自变量为复数的函数称之为复变函数.已知复变函数.若存在实部不为0,且虚部大于0的复数和实数,使得成立,复数在复平面上对应的点为为坐标原点,点,以为边作正方形,其中在上方,求线段的最大值.
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