内容正文:
专题06 二力平衡重难点突破
目●标●导●航
专题名称
对应教材章节
核心考点内容
二力平衡重难点突破
苏科八下 8.1 二力平衡
平衡状态判断、二力平衡四个条件;探究二力平衡条件实验;二力平衡与相互作用力区分;利用平衡条件求未知力;期末选择、填空、受力分析必考
核●心●考●点●清●单
考点一 平衡状态与平衡力基础
1. 平衡状态两类情况:①静止状态;②匀速直线运动状态。
☑核心结论:物体处于平衡状态→受力平衡,即受平衡力。
2. 二力平衡定义:一个物体在两个力作用下保持平衡状态,这两个力彼此平衡,简称二力平衡。
考点二 二力平衡四大条件(等大、反向、共线、同体)
(1)大小相等;(2)方向相反;(3)作用在同一直线上;(4)作用在同一个物体上。四条条件必须同时满足,缺一才是平衡力。
考点三 探究二力平衡条件实验(期末实验高频)
1. 实验选用轻质卡片:卡片重力忽略不计,减小自重对实验干扰;
2. 两边挂等重钩码:改变拉力大小,探究力的大小关系;
3. 卡片扭转一定角度后松手:卡片转动复原,验证二力必须共线;
4. 剪开卡片:两卡片分别运动,证明二力必须作用在同一物体。
☑实验结论:满足同体、等大、反向、共线,二力平衡。
考点四 二力平衡实际应用(受力计算必考)
已知物体静止或匀速直线运动,利用二力平衡求力的大小:
(1)静止在桌面物体:重力 = 支持力;(2)匀速直线拉动物体:拉力 = 滑动摩擦力;(3)竖直匀速提物体:拉力 = 物体重力。
考点五 二力平衡 VS 相互作用力(全册重难点辨析)
对比项目
二力平衡
相互作用力
受力物体
同一个物体
两个不同物体
力的个数
两个力作用一物
两两互施,分别在两物
消失特点
一个消失,另一个可存在
同时产生、同时消失
实例:书静止桌面,书的重力与支持力→平衡力;书对桌面压力、桌面对书支持力→相互作用力。
考点六 高频易错概念辨析
✘易错 1:速度不变的运动物体不受力;✔正解:匀速直线运动受平衡力,合力为 0。
✘易错 2:大小相等、方向相反的两个力一定是平衡力;✔正解:缺少 “同体、共线” 条件,不一定平衡。
✘易错 3:物体不动就不受任何力;✔正解:静止受一对或多对平衡力。
✘易错 4:相互作用力可以是平衡力;✔正解:受力物体不同,永远不可能是平衡力。
✘易错 5:拉力越大,物体摩擦力越大;✔正解:匀速拉动时摩擦力 = 拉力;加速时拉力>摩擦力,滑动摩擦力不变。
真●题●演●练●
一、单选题
1.如图所示,甲乙叠放在一起,静止在水平地面上,下列说法正确的是( )
A.甲受到的重力与甲对乙的压力是一对相互作用力
B.乙受到的重力与地面对乙的支持力是一对平衡力
C.甲对乙的压力和乙对甲的支持力是一对平衡力
D.甲受到的重力与乙对甲的支持力是一对平衡力
【答案】D
【解析】A.甲受到的重力与甲对乙的压力这两个力大小相等、方向相同,所以不是一对相互作用力,故A错误;
B.地面对乙的支持力等于甲、乙的重力之和,不等于乙的重力,所以这两个力大小不相等,不是一对平衡力,故B错误;
CD.甲受到的重力与乙对甲的支持力是作用在同一物体上的两个力,大小相等,方向相反,是一对平衡力,故C错误,D正确。
故选D。
2.如图所示,在“探究二力平衡的条件”时,选质量为10g的卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上等质量的重物,对卡片施加两个拉力。为探究这两个力满足什么条件才能平衡,则所挂重物质量最合适的是( )
A.5g B.10g C.50g D.100g
【答案】D
【解析】为了避免卡片质量对实验的影响,卡片两边重物的质量尽可能大些,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3.如图甲所示,小明和小王两人站在水平地面上,分别用150N的拉力拉绳,结果两人正好处于相持状态;如乙图所示,小明站在一平板小车上,小王站在地面上,两人用90N的拉力拉绳,小明同学被小王匀速向右拉动,甲乙两图中整个过程不计绳及弹簧测力计自重,则下列说法正确的是( )
A.甲图中弹簧测力计的示数等于0N
B.甲图中弹簧测力计的示数等于300N
C.乙图中弹簧测力计的示数等于90N
D.乙图中弹簧测力计的示数等于180N
【答案】C
【解析】AB.由甲图可知,此时弹簧处于静止,受平衡力,故弹簧受到向左的拉力和向右的拉力相等,即都是150N,而弹簧测力计的读数以挂钩一侧的示数为准,故此时弹簧测力计的示数是150N,故AB错误;
CD.由乙图可知,小明同学被小王匀速向右拉动,此时弹簧处于平衡状态,故弹簧受到向左的拉力和向右的拉力相等,即都是90N,而弹簧秤的读数以挂钩一侧的示数为准,故此时弹簧秤的读数等于90N,故C正确,D错误。
故选C。
4.图甲是蹦床表演的情景,图乙是运动员从最高点A下落到最低点C的简化图,B点是运动员与蹦床刚开始的接触点,不考虑空气阻力,以下关于运动员运动过程中一些说法,正确的是( )
A.运动员向上弹起时受到的弹力是由他的脚形变产生的
B.运动员在B点时只受重力作用,速度最大
C.运动员从B点运动到C点,速度先增大后减小
D.运动员在C点时,速度为零,受平衡力的作用
【答案】C
【解析】A.运动员向上弹起时受到的弹力施力物是蹦床,是由蹦床形变产生的,故A错误;
BCD.B点是运动员与蹦床刚开始接触的点,此时蹦床尚未发生明显形变,因此运动员只受重力作用,从B点到C点,开始一段时间内蹦床的弹力小于运动员的重力,合力方向向下,运动员继续向下做加速运动,因此,B点的速度并非最大。当蹦床的弹力等于运动员的重力时,运动员的速度达到最大;此后,蹦床的弹性形变继续增大,向上的弹力大于向下的重力,合力方向向上,运动员向下做减速运动,到最低点时运动员的速度为零;故C正确,BD错误。
故选C。
二、填空题
5.如图所示,用50N的压力F把一个重为10N的物体压在竖直墙壁上,物体处于静止状态,则此时物体所受的摩擦力为________N;当压力减小为30N时,物体沿竖直墙壁匀速下滑,则物体此时受到的摩擦力为________N;当压力继续变小至12N时,用14N竖直向上的拉力,可使物体竖直向上匀速移动,此时物体所受的摩擦力为________N。
【答案】 10 10 4
【解析】[1][2]物体静止和匀速下滑时都处于平衡状态,受平衡力作用。在这两种状态下物体所受的摩擦力与物体的重力为一对平衡力,大小相等,方向相反。则在这两种情况下的摩擦力都等于10N。
[3]用14N竖直向上的拉力,可使物体竖直向上匀速移动,此时物体受力平衡,竖直向上的力与竖直向下的力大小相等,竖直向上的力为拉力,竖直向下的力为重力和摩擦力,根据力的平衡可得
则物体所受的摩擦力为
6.如图所示,在“探究二力平衡的条件实验”中,将系于轻质卡片两个对角的线分别跨过支架上的滑轮,然后在线的两端分别挂上钩码。改变钩码的个数,可以探究二力平衡时力的______关系,两个力平衡则这两个力的合力大小为_____。将处于平衡状态的卡片转过一个角度后松手,卡片会转回原位置,这说明两个力要平衡,它们必须作用在______。
【答案】 大小 0 同一直线上
【解析】[1]小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码,两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力,并通过调整钩码个数来改变拉力的大小,从而探究二力平衡时力的大小关系。
[2]作用在同一物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,且作用在同一直线上,这两个力就平衡,此时这两个力的合力为0N。
[3]将图中的小卡片转过一个角度,这两个力就不在一条直线上了,所以松开手后小卡片不能平衡,说明二力平衡需要两个力在同一条直线上。
7.如图所示,为探月工程嫦娥五号返回器从月球上携带“月壤”回到地球的轨道示意图,在环月轨道上运行时,返回器受________(选填“平衡力”或“非平衡力”)作用;“月壤”样品被带回地球后,质量________(选填:“变大”、“变小”或“不变”),由此可见,质量是物体的一个基本________。
【答案】 非平衡力 不变 属性
【解析】[1]返回器在做曲线运动,运动方向一直在改变,则处于非平衡状态,故返回器受非平衡力作用。
[2]质量与空间位置无关,故月壤样品被带回地球后,质量不变。
[3]质量与物体的形状、状态、空间位置无关,故质量是物体的一个基本属性。
8.引体向上是体育学业水平考试项目,如图所示,臂力小的小明借助弹力带进行训练,他用脚蹬弹力带,弹力带由于发生______从而对小明施加力的作用,随着小明身体上升,弹力带对他向上的力______(选填“变大”“变小”或“不变”),在图示位置时,单杠对小明的拉力与小明受到的重力______一对平衡力(选填“是”或“不是”)。
【答案】 弹性形变 变小 不是
【解析】[1]物体由于发生弹性形变产生弹力,弹力带由于发生弹性形变从而对小明施加力的作用。
[2]随着小明身体上升,弹力带的弹力形变变小,弹力带对他向上的力变小。
[3]在图示位置时,单杠对小明的拉力与小明受到的重力大小不同,不是一对平衡力。
9.小明在老师的指导下用小球和弹性很好的轻质橡皮筋等器材进行了如下探究:让一系于橡皮筋一端的小球从悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示,整个下落过程中,橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示;小球下落的速度与下落高度h的关系如图丙所示,已知该轻质橡皮筋每多受到0.2N的拉力就伸长1cm,经测量小球从P点下落到A、B、C三点的距离分别为:,,。(不计空气阻力)
(1)小球从P点开始下落,从A位置到C位置,小球的速度___________(选填“一直变大”、“先变大后变小”或“一直变小”);
(2)当小球在C位置,即橡皮筋的伸长量最大时,小球处于___________(选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(3)实验中选用小球的重力为___________N。
【答案】 先变大后变小 非平衡 4
【解析】(1)[1]由图丙知,小球从A点运动到C点的过程中,小球下落速度的变化情况是先变大后变小。
(2)[2]由图甲和乙可知,在C点橡皮筋的伸长量最大,由图丙可知在C点时小球的速度为0;由图丙可知在B点时,小球停止加速,速度达到最大值,下一时刻小球将开始减速,经分析可知在B点时小球受到橡皮筋的拉力等于重力,而在C点时由于橡皮筋的伸长量比B点大,所以此时橡皮筋对小球的拉力大于小球的重力,此时小球处于非平衡状态。
(3)[3]由图可知,在hB处时小球的速度是最大的,重力等于弹力;此时橡皮筋的伸长量为
橡皮筋每受到0.2N的拉力就伸长1cm,则弹力为
所以小球的重力为4N。
三、作图题
10.根据要求作图。如图把平衡鹰嘴放在手指上,画出平衡鹰静止时所受支持力示意图;
【答案】
【解析】图中所示平衡鹰玩具静止时,手指尖与平衡鹰玩具接触的位置即为重心,平衡鹰玩具处于平衡状态,受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力作用。据此作图。
四、实验题
11.某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)小丽同学设计了如图甲所示实验装置,实验中应选择轻质小卡片,原因是___________。将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向相反,并通过调整钩码的个数来改变拉力的大小,设计此步骤的目的是为了探究二力平衡时,___________。
(2)用如图乙装置研究二力平衡时,在轻质小卡片两端的细绳上挂等重的钩码,手放开小卡片后,可观察到小卡片将___________。(填字母)
A.向左下运动 B.向右上运动 C.仍静止不动 D.转过一定角度
(3)在探究同一问题时,同组小明将物块M放在水平桌面上,设计了图丙所示的实验,左右两端用细线通过滑轮连接着两个相同的吊盘,两盘内放有一定量的砝码。当在左盘中放250g的砝码,物块M可以向左做匀速直线运动:当把左盘中的砝码减少150g后,物块M 可以向右做匀速直线运动(滑轮的摩擦不计),这时木块在水平方向受到的力___________(选填“平衡”或“不平衡”)。请你帮小明算出物块M受到的摩擦力大小是___________N。
【答案】(1)见解析 两个大小是否相等;(2)C;(3)平衡 0.75
【解析】(1)[1][2]如图甲所示实验装置,实验中应选择轻质小卡片,卡片的重力忽略不计,系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向相反,并通过调整钩码的个数来改变拉力的大小,是为了探究二力平衡时,两个力大小是否相等。
(2)如图乙装置研究二力平衡时,在轻质小卡片两端的细绳上挂等重的钩码,手放开小卡片后,因二力大小相等、方向相反、作用在同一直线上且在同一物体上,则可观察到小卡片将静止不动,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[1][2]在左盘中放质量为250g的砝码,物体M恰好向左做匀速直线运动,即物体受力平衡,物体受到向右的摩擦力,即
即
当把左盘中的砝码减少150g后,左盘质量为250g-150g=100g
此时物块M可以向右做匀速直线运动,则
综上可得f=0.75N
12.小强将一根橡皮筋左端固定在墙上,用弹簧测力计拉其右端来“探究两个分力与合力的关系”。
(1)如图所示,当使用弹簧测力计进行拉动橡皮筋之前,应该在______(水平/竖直)方向对弹簧测力计进行校零;
(2)图甲中,小强用两个弹簧测力计一起沿水平相同方向作用于橡皮筋上拉到A点(如图①),此时两个弹簧测力计的示数分别为、;小强只用一个弹簧测力计把该橡皮筋也水平拉到A点(如图②),弹簧测力计的示数。F的作用效果与、共同作用的效果相同,即F为和的合力,这种探究物理规律的方法是______(转换法/等效替代法/控制变量法);
(3)小强在实验中突发奇想,将两弹簧测力计相互垂直作用在橡皮筋上拉到点(如图③),记下两弹簧测力计的示数分别为、;然后只用一个弹簧测力计把该橡皮筋也拉到点(如图④),读出弹簧测力计的示数。______。根据你对合力与分力的理解,判断______(是/不是)、的合力。
【答案】(1)水平;(2)等效替代法;(3)5 是
【解析】(1)因为需要测量水平方向上拉力的大小,所以实验前首先应在水平方向对弹簧测力计进行调零。
(2)F的作用效果与F1、F2同时作用的效果相同,可以F代替F1、F2,这种探究物理规律的方法是等效替代法。
(3)[1]由图乙④可得,测力计的分度值为0.2N,示数为5N,则此时弹簧测力计的示数F′=5N。
[2]依题意得,F′的作用效果与F3、F4共同作用的效果相同,则F′是F3、F4的合力。
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专题06 二力平衡重难点突破
目●标●导●航
专题名称
对应教材章节
核心考点内容
二力平衡重难点突破
苏科八下 8.1 二力平衡
平衡状态判断、二力平衡四个条件;探究二力平衡条件实验;二力平衡与相互作用力区分;利用平衡条件求未知力;期末选择、填空、受力分析必考
核●心●考●点●清●单
考点一 平衡状态与平衡力基础
1. 平衡状态两类情况:①静止状态;②匀速直线运动状态。
☑核心结论:物体处于平衡状态→受力平衡,即受平衡力。
2. 二力平衡定义:一个物体在两个力作用下保持平衡状态,这两个力彼此平衡,简称二力平衡。
考点二 二力平衡四大条件(等大、反向、共线、同体)
(1)大小相等;(2)方向相反;(3)作用在同一直线上;(4)作用在同一个物体上。四条条件必须同时满足,缺一才是平衡力。
考点三 探究二力平衡条件实验(期末实验高频)
1. 实验选用轻质卡片:卡片重力忽略不计,减小自重对实验干扰;
2. 两边挂等重钩码:改变拉力大小,探究力的大小关系;
3. 卡片扭转一定角度后松手:卡片转动复原,验证二力必须共线;
4. 剪开卡片:两卡片分别运动,证明二力必须作用在同一物体。
☑实验结论:满足同体、等大、反向、共线,二力平衡。
考点四 二力平衡实际应用(受力计算必考)
已知物体静止或匀速直线运动,利用二力平衡求力的大小:
(1)静止在桌面物体:重力 = 支持力;(2)匀速直线拉动物体:拉力 = 滑动摩擦力;(3)竖直匀速提物体:拉力 = 物体重力。
考点五 二力平衡 VS 相互作用力(全册重难点辨析)
对比项目
二力平衡
相互作用力
受力物体
同一个物体
两个不同物体
力的个数
两个力作用一物
两两互施,分别在两物
消失特点
一个消失,另一个可存在
同时产生、同时消失
实例:书静止桌面,书的重力与支持力→平衡力;书对桌面压力、桌面对书支持力→相互作用力。
考点六 高频易错概念辨析
✘易错 1:速度不变的运动物体不受力;✔正解:匀速直线运动受平衡力,合力为 0。
✘易错 2:大小相等、方向相反的两个力一定是平衡力;✔正解:缺少 “同体、共线” 条件,不一定平衡。
✘易错 3:物体不动就不受任何力;✔正解:静止受一对或多对平衡力。
✘易错 4:相互作用力可以是平衡力;✔正解:受力物体不同,永远不可能是平衡力。
✘易错 5:拉力越大,物体摩擦力越大;✔正解:匀速拉动时摩擦力 = 拉力;加速时拉力>摩擦力,滑动摩擦力不变。
真●题●演●练●
一、单选题
1.如图所示,甲乙叠放在一起,静止在水平地面上,下列说法正确的是( )
A.甲受到的重力与甲对乙的压力是一对相互作用力
B.乙受到的重力与地面对乙的支持力是一对平衡力
C.甲对乙的压力和乙对甲的支持力是一对平衡力
D.甲受到的重力与乙对甲的支持力是一对平衡力
2.如图所示,在“探究二力平衡的条件”时,选质量为10g的卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上等质量的重物,对卡片施加两个拉力。为探究这两个力满足什么条件才能平衡,则所挂重物质量最合适的是( )
A.5g B.10g C.50g D.100g
3.如图甲所示,小明和小王两人站在水平地面上,分别用150N的拉力拉绳,结果两人正好处于相持状态;如乙图所示,小明站在一平板小车上,小王站在地面上,两人用90N的拉力拉绳,小明同学被小王匀速向右拉动,甲乙两图中整个过程不计绳及弹簧测力计自重,则下列说法正确的是( )
A.甲图中弹簧测力计的示数等于0N
B.甲图中弹簧测力计的示数等于300N
C.乙图中弹簧测力计的示数等于90N
D.乙图中弹簧测力计的示数等于180N
4.图甲是蹦床表演的情景,图乙是运动员从最高点A下落到最低点C的简化图,B点是运动员与蹦床刚开始的接触点,不考虑空气阻力,以下关于运动员运动过程中一些说法,正确的是( )
A.运动员向上弹起时受到的弹力是由他的脚形变产生的
B.运动员在B点时只受重力作用,速度最大
C.运动员从B点运动到C点,速度先增大后减小
D.运动员在C点时,速度为零,受平衡力的作用
二、填空题
5.如图所示,用50N的压力F把一个重为10N的物体压在竖直墙壁上,物体处于静止状态,则此时物体所受的摩擦力为________N;当压力减小为30N时,物体沿竖直墙壁匀速下滑,则物体此时受到的摩擦力为________N;当压力继续变小至12N时,用14N竖直向上的拉力,可使物体竖直向上匀速移动,此时物体所受的摩擦力为________N。
6.如图所示,在“探究二力平衡的条件实验”中,将系于轻质卡片两个对角的线分别跨过支架上的滑轮,然后在线的两端分别挂上钩码。改变钩码的个数,可以探究二力平衡时力的______关系,两个力平衡则这两个力的合力大小为_____。将处于平衡状态的卡片转过一个角度后松手,卡片会转回原位置,这说明两个力要平衡,它们必须作用在______。
7.如图所示,为探月工程嫦娥五号返回器从月球上携带“月壤”回到地球的轨道示意图,在环月轨道上运行时,返回器受________(选填“平衡力”或“非平衡力”)作用;“月壤”样品被带回地球后,质量________(选填:“变大”、“变小”或“不变”),由此可见,质量是物体的一个基本________。
8.引体向上是体育学业水平考试项目,如图所示,臂力小的小明借助弹力带进行训练,他用脚蹬弹力带,弹力带由于发生______从而对小明施加力的作用,随着小明身体上升,弹力带对他向上的力______(选填“变大”“变小”或“不变”),在图示位置时,单杠对小明的拉力与小明受到的重力______一对平衡力(选填“是”或“不是”)。
9.小明在老师的指导下用小球和弹性很好的轻质橡皮筋等器材进行了如下探究:让一系于橡皮筋一端的小球从悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示,整个下落过程中,橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示;小球下落的速度与下落高度h的关系如图丙所示,已知该轻质橡皮筋每多受到0.2N的拉力就伸长1cm,经测量小球从P点下落到A、B、C三点的距离分别为:,,。(不计空气阻力)
(1)小球从P点开始下落,从A位置到C位置,小球的速度___________(选填“一直变大”、“先变大后变小”或“一直变小”);
(2)当小球在C位置,即橡皮筋的伸长量最大时,小球处于___________(选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(3)实验中选用小球的重力为___________N。
三、作图题
10.根据要求作图。如图把平衡鹰嘴放在手指上,画出平衡鹰静止时所受支持力示意图;
四、实验题
11.某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)小丽同学设计了如图甲所示实验装置,实验中应选择轻质小卡片,原因是___________。将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向相反,并通过调整钩码的个数来改变拉力的大小,设计此步骤的目的是为了探究二力平衡时,___________。
(2)用如图乙装置研究二力平衡时,在轻质小卡片两端的细绳上挂等重的钩码,手放开小卡片后,可观察到小卡片将___________。(填字母)
A.向左下运动 B.向右上运动 C.仍静止不动 D.转过一定角度
(3)在探究同一问题时,同组小明将物块M放在水平桌面上,设计了图丙所示的实验,左右两端用细线通过滑轮连接着两个相同的吊盘,两盘内放有一定量的砝码。当在左盘中放250g的砝码,物块M可以向左做匀速直线运动:当把左盘中的砝码减少150g后,物块M 可以向右做匀速直线运动(滑轮的摩擦不计),这时木块在水平方向受到的力___________(选填“平衡”或“不平衡”)。请你帮小明算出物块M受到的摩擦力大小是___________N。
12.小强将一根橡皮筋左端固定在墙上,用弹簧测力计拉其右端来“探究两个分力与合力的关系”。
(1)如图所示,当使用弹簧测力计进行拉动橡皮筋之前,应该在______(水平/竖直)方向对弹簧测力计进行校零;
(2)图甲中,小强用两个弹簧测力计一起沿水平相同方向作用于橡皮筋上拉到A点(如图①),此时两个弹簧测力计的示数分别为、;小强只用一个弹簧测力计把该橡皮筋也水平拉到A点(如图②),弹簧测力计的示数。F的作用效果与、共同作用的效果相同,即F为和的合力,这种探究物理规律的方法是______(转换法/等效替代法/控制变量法);
(3)小强在实验中突发奇想,将两弹簧测力计相互垂直作用在橡皮筋上拉到点(如图③),记下两弹簧测力计的示数分别为、;然后只用一个弹簧测力计把该橡皮筋也拉到点(如图④),读出弹簧测力计的示数。______。根据你对合力与分力的理解,判断______(是/不是)、的合力。
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