内容正文:
高三年级 物理试卷
考试时间:75分钟 试题满分:100分
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分。
1. 雨滴在空气中下落时会受到空气阻力,空气阻力的大小与雨滴下落速率的二次方成正比,即,其中为常数,则关于的单位下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题干给出的阻力公式,变形可得,通过量纲分析推导的单位:
力的单位为牛顿,由牛顿第二定律可知:
速率的单位为,因此的单位为
将上述单位代入的表达式,可得的单位为:,故B正确。
故选B。
2. 当一列声波从空气中进入水中,关于描述其传播的物理量,下列说法正确的是( )
A. 波速变小 B. 波长变小 C. 频率变大 D. 频率不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.机械波的波速由传播介质决定,声波属于机械波,其在水中的传播速度远大于空气中的传播速度,因此波速变大,故A错误;
B.根据波速公式
声波频率不变、波速变大,推导可得波长变大,故B错误;
CD.波的频率由波源决定,和传播介质无关,因此声波从空气进入水中频率不变,故C错误, D正确。
故选D。
3. 如图所示,一束由a、b两单色激光组成的复色光从水中射向空气中,分成、两束。由此可知( )
A. 逐渐增大入射角,单色光a先消失
B. 单色光a的折射率比单色光b的大
C. 用这两束单色光分别做双缝干涉实验,单色光a的条纹间距大
D. 在同一种玻璃介质中,单色光a的速度比单色光b的小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由图可知,两束光从水中射向空气,入射角相同,b光的折射角大于a光的折射角,根据折射定律
可知,水对b光的折射率较大,即
根据全反射临界角公式
因为,所以,逐渐增大入射角,b光先达到临界角发生全反射,先消失,故AB错误;
C.折射率越大,光的频率越大,波长越短,因为,所以a光的频率小于b光的频率,a光的波长大于b光的波长,即
根据双缝干涉条纹间距公式
可知单色光a的条纹间距大,故C正确;
D.根据光在介质中的速度公式
因为,所以在同一种玻璃介质中,单色光a的速度比单色光b的大,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,用三根细线、、将两个小球1和2连接并悬挂,两个小球质量相等,两球均处于静止状态,细线与竖直方向的夹角为,细线水平,下列说法正确的是( )
A. 细线、拉力之比为
B. 细线、拉力之比为
C. 若剪断细线的瞬时,小球1和2的加速度之比为
D. 若剪断细线的瞬时,小球1和2的加速度之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A.对两球整体受力分析,受重力、细线的拉力和细线的拉力,根据平衡条件有,
解得,
则,故A错误;
B.对2小球分析
解得
所以细线、拉力之比为,故B错误;
CD.剪断细线的瞬时,细线的拉力突变为零,小球2只受重力,加速度
小球1受重力和细线的拉力,合力沿圆周切线方向,加速度
则,故C正确,D错误。
故选C。
5. 如图所示,小球与水平地面成角以某一初速度在地面斜向上抛出,在小球的正上方处小球以某一初速度水平抛出。两个小球同时抛出且同时落在地面上同一点,则小球B上升的最大高度和小球A落地时速度大小分别为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设小球A做平抛运动的时间为,竖直方向有
解得
小球B做斜抛运动,竖直方向分运动为竖直上抛运动,两球同时落地,则B球运动时间也为,有
解得B球竖直分速度
小球B上升的最大高度
解得
小球A落地时竖直分速度
两球水平位移相同,运动时间相同,则水平分速度大小相等,即
对B球,由
得
小球A落地速度
故选B。
6. 人造地球卫星绕地球的轨道是个椭圆,公转周期为,其近地点到地心的距离为,远地点到地心的距离为,、为半短轴与椭圆轨道的交点,如图所示。若地球的质量为,引力常量为,人造卫星绕地球沿顺时针方向运动,忽略其他行星的影响,则下列说法中正确的是( )
A. 人造卫星在点加速度指向椭圆中心
B. 人造卫星从所用的时间一定等于
C. 人造卫星在点和点的速度之比为
D. 人造卫星在点的加速度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A.人造卫星绕地球做椭圆运动,万有引力提供合外力,加速度方向指向地球,而不是椭圆中心,故A错误;
B.根据开普勒第二定律,卫星与地球连线在相等时间内扫过相等的面积。过程经过近地点,卫星运动速度较快,且该段轨道与地球连线扫过的面积小于椭圆面积的一半,所以所用时间小于,故B错误;
C.根据开普勒第二定律,在近地点和远地点,有
解得,故C错误;
D.由题意知近地点距离为,远地点距离为,则椭圆长轴
半长轴
根据椭圆几何性质,短轴端点到焦点的距离等于半长轴。卫星到地心距离
由牛顿第二定律
解得加速度大小,故D正确
故选D。
7. 如图所示,直角三角形处在匀强电场中,匀强电场与纸面平行,边长为,。将电荷量为、、三个试探电荷先后分别置于点、点、点时,电势能分别为、、。则匀强电场的电场强度为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据电势的定义式,可计算出、、三点的电势分别为,,
由几何关系可知,
根据匀强电场中场强与电势差关系,
所以匀强电场的电场强度为
故选B。
8. 两个氘核聚变的反应方程为,其中的质量为,的质量为,的质量为。两个氘核等速对撞,初动能都是,释放的核能都转变成动能,已知相当于的能量。则( )
A. 该聚变反应过程动量守恒
B. 该聚变反应释放的核能约为
C. 的比结合能大于的比结合能
D. 反应后的动能大约
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.核反应过程中,系统所受合外力为零,满足动量守恒定律,故A正确;
B.根据质能方程,反应前后的质量亏损为
释放的核能,故B正确;
C.聚变反应释放能量,说明生成物比反应物更稳定,即生成物的比结合能大于反应物的比结合能,故C错误;
D.两个氘核等速对撞,初动量之和为零,根据动量守恒定律,反应后和中子的动量大小相等,设为。反应后的总动能
根据
动能与质量成反比,即
所以的动能,故D正确。
故选ABD。
9. 如图所示,一倾角为的固定粗糙斜面,下端固定一轻质弹簧,弹簧上端位于点。一质量为的小物块从点以某一速度滑下,当物块到达点后将弹簧压缩到点,然后向上返回恰好能回到点。已知长度为,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 物块与斜面之间的动摩擦因数为
B. 物块与斜面之间的动摩擦因数为
C. 弹簧的最大弹性势能为
D. 弹簧的最大弹性势能为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.对物块从下滑到再反弹回的全过程,初速度为,末速度为0,重力做功为零,弹簧弹力做功为零,只有摩擦力做负功。根据动能定理有
解得,故A正确,B错误;
CD.物块从点反弹恰好回到点的过程中,初末动能均为零,根据能量守恒定律,弹簧的最大弹性势能转化为物块的重力势能和克服摩擦力做的功,即
代入数据解得,故C正确,D错误。
故选AC。
10. 如图所示,一固定的绝缘圆筒的横截面半径为,筒壁开有小孔,圆筒内有与纸面垂直的强弱能调节的匀强磁场。初速为0的带电粒子经电压加速后沿筒的半径方向从小孔射入圆筒,当桶内不加磁场时,粒子与筒壁碰撞一次后从小孔射出圆筒,在筒内运动的时间为。已知粒子与筒壁碰撞是弹性碰撞,不计碰撞时间,且电荷量不变,粒子的重力不计。( )
A. 粒子的比荷为
B. 若改变桶内的磁感应强度,当粒子射入圆筒并与筒壁发生2次碰撞后射出圆筒,则粒子在桶内运动的时间
C. 若改变桶内的磁感应强度,当粒子射入圆筒并与筒壁发生4次碰撞后射出圆筒,则此时桶内的磁感应强度大小可能为
D. 若改变桶内的磁感应强度,当粒子射入圆筒并与筒壁发生4次碰撞后射出圆筒,则此时桶内的磁感应强度大小可能为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.不加磁场时,粒子沿半径方向射入,必过圆心,垂直撞击对面筒壁后原路返回,从小孔射出。路程为
由
得
加速过程
联立解得,故A正确;
B.加磁场后,粒子做匀速圆周运动,半径。粒子每次碰撞筒壁,由对称性可知,入射沿半径,出射必沿半径,速度方向均沿半径方向。根据几何关系,当粒子射入圆筒并与筒壁发生2次碰撞后射出圆筒,粒子的半径
运动时间
解得,故B错误;
CD.当粒子射入圆筒并与筒壁发生4次碰撞后射出圆筒,粒子的轨迹有两种情况
第1种: ,
解得
第2种:,
解得,故CD正确。
故选ACD。
二、实验题(每空2分,共计14分)
11. 某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。质量分别为和()的滑块、用绕过光滑轻质定滑轮的轻绳连接,滑块上装有质量不计、宽度为的遮光片,测出滑块由静止释放时光电门距遮光片上沿的高度为,并记录遮光片通过光电门的遮光时间。(重力加速度为)
(1)滑块通过光电门时的瞬时速度大小__________(用、表示)
(2)如果考虑遮光片宽度的大小,则测出的瞬时速度比实际遮光片上沿经过光电门的瞬时速度_____(填“偏大、偏小、相等”)
(3)若不计空气阻力和其他摩擦阻力,则满足表达式_______________,可以验证和组成的系统机械能守恒。(用、、、和表示)
(4)若用该装置测定当地的重力加速度,可以多次改变的高度并记录相应的遮光时间,做出图像,图像是一条过原点的倾斜直线,算出斜率为,则当地的重力加速度为_______________。(用、、、表示)
【答案】(1)
(2)偏大 (3)
(4)
【解析】
【小问1详解】
由于遮光片宽度很小,滑块通过光电门的时间极短,可以用这段时间内的平均速度近似表示滑块通过光电门时的瞬时速度,即。
【小问2详解】
测出的速度实际上是遮光片通过光电门过程中的平均速度,根据匀变速直线运动的推论,它等于该段时间中间时刻的瞬时速度。由于滑块做加速运动,中间时刻的速度大于起始时刻,即遮光片上沿刚到达光电门时的速度,因此测出的速度比实际遮光片上沿经过光电门的瞬时速度偏大。
【小问3详解】
在此过程中,系统重力势能的减少量为
系统动能的增加量为
若机械能守恒,则减少的重力势能等于增加的动能,即
【小问4详解】
由机械能守恒定律
变形可得
由此可知,图像的斜率
解得当地重力加速度
12. 电压表和电流表是电路测量的重要仪器。理想电压表的内阻可视为无限大,但实际使用的电压表内阻并不是无限大。为了测量量程3 V电压表的内阻,给出的器材有:
A.待测电压表(,内阻约)
B.变阻箱阻值范围为;
C.变阻箱阻值范围为;
D.电源,电动势约,内阻不计;
E.单刀单掷开关,导线若干。
(1)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表的内阻的实验电路,请选择变阻箱_____(填序号)
(2)画出电路原理图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注),要求测量尽量准确。
(3)写出计算电压表的内阻的计算公式为_______。(写出表达式中对应字母的含义)
【答案】(1)B (2)
(3) 和为变阻箱阻值为和是的电压表示数
【解析】
【小问1详解】
待测电压表内阻约为,需要变阻箱最大阻值不小于该值,因此选择,故选B。
【小问2详解】
电路采用串联分压法,将待测电压表与变阻箱、电源、开关串联,故电路图如下:
【小问3详解】
调节变阻箱,分别读出变阻箱为和,以及对应的电压表示数和,根据闭合回路的欧姆定律,
解得
三、计算题:(写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。共计3个小题,计40分)
13. 如图所示,一敞口圆筒形气缸竖直放置在水平桌面上,导热良好的活塞可沿气缸壁无摩擦滑动且不漏气。气缸的顶部放有一密封性能良好的缸盖,缸盖和活塞的质量均为,活塞横截面积为S,气缸外界的大气压强恒为(为重力加速度)。开始时、两部分气体体积之比为,缸内此时气体的热力学温度为,气体的压强恰好为,对气缸缓慢加热,求:
(1)没有加热前,B中的气体的压强是多少?
(2)当缸内气体的热力学温度为多少,缸盖刚要离开缸体。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对于活塞根据平衡可知
解得
【小问2详解】
当缸盖刚要离开缸体时,对于缸盖
解得
对活塞受力分析
解得
设B中气体初始体积为,此时活塞上移的体积为,对于A部分气体
对于B部分气体
解得
14. 如图所示,足够长的倾斜金属导轨两侧与水平地面的夹角,其间距。电容,电阻,导轨所在区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小。现使质量的导体棒静止在轨道上,导体棒始终与两侧金属导轨垂直且接触良好,两者间动摩擦因数处处相同,导轨和导体棒电阻均不计。(重力加速度,,。)
(1)若开关闭合,断开,由静止释放金属棒,金属棒最终以速度做匀速直线运动,求金属棒与导轨间的动摩擦因数;
(2)若开关闭合,断开,由静止释放金属棒(整个过程中电容器未被击穿),时金属棒的速度和此时电容器储存的能量;
(3)在第(2)问条件下,时后对金属棒施加沿斜面向上的恒定外力,经过后金属棒速度恰好为0,求外力的大小;
【答案】(1)0.5 (2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
闭合,断开,金属棒稳定后做匀速直线运动,对棒受力分析可得
其中,
联立解得
【小问2详解】
闭合,断开时,在时间内,对金属棒
对电容器,有
解得
分析可知金属棒向下做匀加速运动
此时金属棒的速度
解得
金属棒前进的位移
解得
电容器储存的能量
解得
【小问3详解】
同理可知施加外力后,金属棒向下做匀减速运动
向下加速运动和向下减速运动时,有
所以,
15. 如图所示,放在光滑水平面上的平直木板,其左上方竖直平面内固定一倾角的传送带(足够长),传送带与木板平滑对接(不拴接),物块经过点前后速率不变。点的正右方一半径的竖直光滑螺旋圆形轨道与木板固定为一个整体。质量的小物块在传送带上某点由静止释放,传送带上的动摩擦因数为。传送带顺时针匀速转动的速度为,已知段的长度,物块与木板动摩擦因数,木板与圆形轨道的整体总质量,,,不计空气阻力。
(1)若木板固定,物块恰能通过圆轨道最高点,求小物块经过点的速率是多少?
(2)在(1)问条件下,小物块释放的位置到点的距离以及小物块在皮带上滑动时摩擦产生的热量?
(3)若木板不固定且只能左右滑动,物块从距点处由静止释放,恰好运动到点,求段的长度和通过最高点的压力。
【答案】(1)
(2),
(3),
【解析】
【小问1详解】
物块恰能通过圆轨道最高点,对点
解得
从运动到过程
解得
【小问2详解】
因为,所以小物块在传送带上一直加速。先加速再加速,第一阶段加速
解得
第二阶段加速
解得
物块与传送带共速
物块位移
皮带位移
相对位移
第二阶段加速时间
物块位移
皮带位移
相对位移
小物块释放的位置到点的距离
小物块在皮带上滑动时摩擦产生的热量
【小问3详解】
在传送带上
解得物块滑上木板速度
物块与木板相互作用过程,根据动量守恒
解得
根据能量守恒
解得
小物块运动到最高点时,
解得,
根据向心力方程
解得
通过最高点的压力
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高三年级 物理试卷
考试时间:75分钟 试题满分:100分
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7题只有一项符合要求,每小题4分;第8-10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分。
1. 雨滴在空气中下落时会受到空气阻力,空气阻力的大小与雨滴下落速率的二次方成正比,即,其中为常数,则关于的单位下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
2. 当一列声波从空气中进入水中,关于描述其传播的物理量,下列说法正确的是( )
A. 波速变小 B. 波长变小 C. 频率变大 D. 频率不变
3. 如图所示,一束由a、b两单色激光组成的复色光从水中射向空气中,分成、两束。由此可知( )
A. 逐渐增大入射角,单色光a先消失
B. 单色光a的折射率比单色光b的大
C. 用这两束单色光分别做双缝干涉实验,单色光a的条纹间距大
D. 在同一种玻璃介质中,单色光a的速度比单色光b的小
4. 如图所示,用三根细线、、将两个小球1和2连接并悬挂,两个小球质量相等,两球均处于静止状态,细线与竖直方向的夹角为,细线水平,下列说法正确的是( )
A. 细线、拉力之比为
B. 细线、拉力之比为
C. 若剪断细线的瞬时,小球1和2的加速度之比为
D. 若剪断细线的瞬时,小球1和2的加速度之比为
5. 如图所示,小球与水平地面成角以某一初速度在地面斜向上抛出,在小球的正上方处小球以某一初速度水平抛出。两个小球同时抛出且同时落在地面上同一点,则小球B上升的最大高度和小球A落地时速度大小分别为( )
A. B.
C. D.
6. 人造地球卫星绕地球的轨道是个椭圆,公转周期为,其近地点到地心的距离为,远地点到地心的距离为,、为半短轴与椭圆轨道的交点,如图所示。若地球的质量为,引力常量为,人造卫星绕地球沿顺时针方向运动,忽略其他行星的影响,则下列说法中正确的是( )
A. 人造卫星在点加速度指向椭圆中心
B. 人造卫星从所用的时间一定等于
C. 人造卫星在点和点的速度之比为
D. 人造卫星在点的加速度大小为
7. 如图所示,直角三角形处在匀强电场中,匀强电场与纸面平行,边长为,。将电荷量为、、三个试探电荷先后分别置于点、点、点时,电势能分别为、、。则匀强电场的电场强度为( )
A. B.
C. D.
8. 两个氘核聚变的反应方程为,其中的质量为,的质量为,的质量为。两个氘核等速对撞,初动能都是,释放的核能都转变成动能,已知相当于的能量。则( )
A. 该聚变反应过程动量守恒
B. 该聚变反应释放的核能约为
C. 的比结合能大于的比结合能
D. 反应后的动能大约
9. 如图所示,一倾角为的固定粗糙斜面,下端固定一轻质弹簧,弹簧上端位于点。一质量为的小物块从点以某一速度滑下,当物块到达点后将弹簧压缩到点,然后向上返回恰好能回到点。已知长度为,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A. 物块与斜面之间的动摩擦因数为
B. 物块与斜面之间的动摩擦因数为
C. 弹簧的最大弹性势能为
D. 弹簧的最大弹性势能为
10. 如图所示,一固定的绝缘圆筒的横截面半径为,筒壁开有小孔,圆筒内有与纸面垂直的强弱能调节的匀强磁场。初速为0的带电粒子经电压加速后沿筒的半径方向从小孔射入圆筒,当桶内不加磁场时,粒子与筒壁碰撞一次后从小孔射出圆筒,在筒内运动的时间为。已知粒子与筒壁碰撞是弹性碰撞,不计碰撞时间,且电荷量不变,粒子的重力不计。( )
A. 粒子的比荷为
B. 若改变桶内的磁感应强度,当粒子射入圆筒并与筒壁发生2次碰撞后射出圆筒,则粒子在桶内运动的时间
C. 若改变桶内的磁感应强度,当粒子射入圆筒并与筒壁发生4次碰撞后射出圆筒,则此时桶内的磁感应强度大小可能为
D. 若改变桶内的磁感应强度,当粒子射入圆筒并与筒壁发生4次碰撞后射出圆筒,则此时桶内的磁感应强度大小可能为
二、实验题(每空2分,共计14分)
11. 某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。质量分别为和()的滑块、用绕过光滑轻质定滑轮的轻绳连接,滑块上装有质量不计、宽度为的遮光片,测出滑块由静止释放时光电门距遮光片上沿的高度为,并记录遮光片通过光电门的遮光时间。(重力加速度为)
(1)滑块通过光电门时的瞬时速度大小__________(用、表示)
(2)如果考虑遮光片宽度的大小,则测出的瞬时速度比实际遮光片上沿经过光电门的瞬时速度_____(填“偏大、偏小、相等”)
(3)若不计空气阻力和其他摩擦阻力,则满足表达式_______________,可以验证和组成的系统机械能守恒。(用、、、和表示)
(4)若用该装置测定当地的重力加速度,可以多次改变的高度并记录相应的遮光时间,做出图像,图像是一条过原点的倾斜直线,算出斜率为,则当地的重力加速度为_______________。(用、、、表示)
12. 电压表和电流表是电路测量的重要仪器。理想电压表的内阻可视为无限大,但实际使用的电压表内阻并不是无限大。为了测量量程3 V电压表的内阻,给出的器材有:
A.待测电压表(,内阻约)
B.变阻箱阻值范围为;
C.变阻箱阻值范围为;
D.电源,电动势约,内阻不计;
E.单刀单掷开关,导线若干。
(1)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表的内阻的实验电路,请选择变阻箱_____(填序号)
(2)画出电路原理图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注),要求测量尽量准确。
(3)写出计算电压表的内阻的计算公式为_______。(写出表达式中对应字母的含义)
三、计算题:(写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。共计3个小题,计40分)
13. 如图所示,一敞口圆筒形气缸竖直放置在水平桌面上,导热良好的活塞可沿气缸壁无摩擦滑动且不漏气。气缸的顶部放有一密封性能良好的缸盖,缸盖和活塞的质量均为,活塞横截面积为S,气缸外界的大气压强恒为(为重力加速度)。开始时、两部分气体体积之比为,缸内此时气体的热力学温度为,气体的压强恰好为,对气缸缓慢加热,求:
(1)没有加热前,B中的气体的压强是多少?
(2)当缸内气体的热力学温度为多少,缸盖刚要离开缸体。
14. 如图所示,足够长的倾斜金属导轨两侧与水平地面的夹角,其间距。电容,电阻,导轨所在区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小。现使质量的导体棒静止在轨道上,导体棒始终与两侧金属导轨垂直且接触良好,两者间动摩擦因数处处相同,导轨和导体棒电阻均不计。(重力加速度,,。)
(1)若开关闭合,断开,由静止释放金属棒,金属棒最终以速度做匀速直线运动,求金属棒与导轨间的动摩擦因数;
(2)若开关闭合,断开,由静止释放金属棒(整个过程中电容器未被击穿),时金属棒的速度和此时电容器储存的能量;
(3)在第(2)问条件下,时后对金属棒施加沿斜面向上的恒定外力,经过后金属棒速度恰好为0,求外力的大小;
15. 如图所示,放在光滑水平面上的平直木板,其左上方竖直平面内固定一倾角的传送带(足够长),传送带与木板平滑对接(不拴接),物块经过点前后速率不变。点的正右方一半径的竖直光滑螺旋圆形轨道与木板固定为一个整体。质量的小物块在传送带上某点由静止释放,传送带上的动摩擦因数为。传送带顺时针匀速转动的速度为,已知段的长度,物块与木板动摩擦因数,木板与圆形轨道的整体总质量,,,不计空气阻力。
(1)若木板固定,物块恰能通过圆轨道最高点,求小物块经过点的速率是多少?
(2)在(1)问条件下,小物块释放的位置到点的距离以及小物块在皮带上滑动时摩擦产生的热量?
(3)若木板不固定且只能左右滑动,物块从距点处由静止释放,恰好运动到点,求段的长度和通过最高点的压力。
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