内容正文:
第2章
匀变速直线运动
第1讲 描述运动的基本概念
第2节 位移变化规律
基础过关练
第1讲 描述运动的基本概念
题组一 位移-时间关系的理解与应用
1.一物体做匀变速直线运动,下列说法中正确的是 ( )
A.物体的末速度一定与时间成正比
B.物体的位移一定与时间的二次方成正比
C.物体的速度在一定时间内发生的变化与这段时间成正比
D.若为匀加速直线运动,速度和位移都随时间增加;若为匀减速直线运动,速度和位移都随时间减小
C
解析 根据v=v0+at和x=v0t+ at2可知,若物体的初速度v0不为零,A、B选项错误;由a= 可知,Δv=a·Δt,a
不变,Δv与Δt成正比,C正确;当物体做匀减速直线运动时,速度减小但位移增大,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
2.[2026广西柳州模拟]2025年9月,歼-35舰载机在福建舰上弹射起飞。若歼-35从静止开始到离开甲板
的时间为2 s,离开甲板时的速度为288 km/h,该过程视为匀加速直线运动,则歼-35此过程通过的位移为
( )
A.288 m B.160 m C.144 m D.80 m
D
解析 由题意可知,歼-35舰载机从静止开始做匀加速直线运动,初速度为零,末速度为v=288 km/h=80 m
/s,加速时间t=2 s,根据速度公式v=at,可得加速度为a= =40 m/s2,故位移为x= at2=80 m,故选D。
第1讲 描述运动的基本概念
3.[2026江苏淮安期末]文明驾驶,礼让行人。某司机发现前方行人通过人行横道,立即开始刹车做匀减
速直线运动,恰好停在停止线处,减速过程用时4 s。若从减速开始计时,第1 s内位移大小为7 m,则最后1
s内的位移大小为 ( )
A.0.5 m B.1 m C.3 m D.5 m
B
解析 汽车做匀减速直线运动,设初速度为v0,加速度为a,由速度公式可得0=v0+a×4 s;第1 s内的位移为7
m,由位移公式x=v0t+ at2可得7 m=v0×1 s+ a×(1 s)2,解得a=-2 m/s2,v0=8 m/s,由逆向思维可知最后1 s内的
位移大小为x= ×|a|×(1 s)2=1 m,故选B。
第1讲 描述运动的基本概念
4.[2026山东济南外国语学校期中]一辆汽车在平直道路上行驶时,从某时刻开始的一段时间内其位置
与时间的关系式为x=t2+2t+3(式中x的单位为m,t的单位为s),下列关于该汽车运动的说法正确的是 ( )
A.汽车的加速度大小为1 m/s2
B.t=0时刻,汽车的速度大小为3 m/s
C.0~2 s内,汽车的位移大小为11 m
D.0~5 s内,汽车的平均速度大小为7 m/s
D
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据匀变速直线运动的位移-时间公式有x=v0t+ at2,结合汽车运动位置与时间的关系式x=t2+2t+
3,可知t=0时刻,汽车的初速度大小为v0=2 m/s,汽车的加速度满足 a=1 m/s2,解得a=2 m/s2,故A、B错误;
汽车在t=0时刻的位置为x0=3 m,汽车在t=2 s时刻的位置为x2=11 m,则汽车在0~2 s内的位移大小为11 m-
3 m=8 m,故C错误;汽车在t=5 s时刻的位置为x5=38 m,汽车在0~5 s内的位移为Δx5=x5-x0=38 m-3 m=35 m,
汽车的平均速度大小为 = = m/s=7 m/s,故D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
5.[2026湖南郴州期中]如图所示,一物块(可看作质点)以一定的初速度从一光滑斜面底端A点上滑,最高
可滑至C点,已知B、C的距离为2x0,A、B的距离为6x0,物块从A至B所需时间为t0,且物块在光滑斜面上运
动时加速度a恒定,则它从B滑至C需要的时间是 ( )
A.t0 B.2t0 C. D.
A
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据逆向思维,物块从A到C的逆运动可看作是从C开始的初速度为零的匀加速直线运动,根据位
移公式x= at2,可得运动时间t= ;设物块从C滑至B需要的时间为t1,则t1= ,物块从C运动到A,有t
1+t0= =2t1,解得t1=t0,A正确。
第1讲 描述运动的基本概念
6.[2026陕西汉中期中]可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图所示,有一企鹅在倾斜冰面上,先从冰面
底部由静止开始沿直线向上匀加速“奔跑”,用时t1=8 s,速度达到v1=4 m/s,再突然卧倒,肚皮贴着冰面
以大小为a2=4 m/s2的加速度向前匀减速滑行,直到最高点。求:
(1)企鹅匀加速“奔跑”时的加速度大小;
(2)企鹅前8 s向上“奔跑”的位移大小;
(3)企鹅在冰面向上运动的总位移大小和总时间。
答案 (1)0.5 m/s2 (2)16 m (3)18 m 9 s
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)企鹅在前8 s内由静止开始做匀加速运动,有v1=a1t1
解得a1=0.5 m/s2
(2)企鹅前8 s向上“奔跑”的位移大小为x1= a1 = ×0.5×82 m=16 m
(3)企鹅做减速运动过程,减速运动的时间为t2= =1 s
减速运动的位移为x2=v1t2- a2 =4 m/s×1 s- ×4 m/s2×(1 s)2=2 m
故企鹅在冰面向上运动的总位移为x=x1+x2=18 m
企鹅在冰面向上运动的总时间为t=t1+t2=9 s
第1讲 描述运动的基本概念
一题多解 求解(3)中企鹅在冰面向上运动的总位移大小时,可利用图像法:画出企鹅运动的v-t图像,如
图所示,根据v-t图线与t轴围成的面积表示位移,可得企鹅在冰面向上运动的总位移为x= ×4 m/s×9 s=18
m。
第1讲 描述运动的基本概念
题组二 位移速度关系的应用
7.[2026辽宁点石联盟联考]如图所示,一小球从A点由静止开始沿斜面向下做匀变速直线运动,若到达B
点时速度为v,到达C点时速度为2v,则AB∶BC等于 ( )
A.1∶4 B.1∶3 C.1∶2 D.1∶1
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据匀变速直线运动的速度-位移公式v2- =2ax,可得AB= 、AC= ,则AB∶AC=1∶4,故
AB∶BC=1∶3,B正确。
第1讲 描述运动的基本概念
8.[2026山东青岛第五十八中学月考]汽车由静止开始沿直线从甲站开往乙站,先做加速度大小为a的匀
加速运动,位移大小为x,接着在t时间内做匀速运动,最后做加速度大小为2a的匀减速运动,到达乙站时
速度恰好为0。已知甲、乙两站之间的距离为7.5x,则 ( )
A.x= at2 B.x= at2
C.x= at2 D.x= at2
A
解析 设汽车加速阶段的最大速度为v,则有v2=2ax,汽车做匀速运动的位移为x1=vt= t,最后汽车做
匀减速运动,通过的位移为x2= =0.5x,根据题意可知,x+x1+x2=7.5x,代入数据可解得x= at2,A正确。
第1讲 描述运动的基本概念
9.[2025山东聊城第二中学期中,]如图所示是公路上的避险车道,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下
坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。一辆货车在倾角为30°的连续长直下坡高速路上以v0=18 m/s的速
度匀速行驶,突然货车刹车失灵,开始加速运动,此时货车的加速度大小为a1=3 m/s2,在加速前进了x1=96
m后,货车平滑冲上了倾角为53°的碎石铺成的避险车道,已知货车在该避险车道上的加速度大小为a2=1
6 m/s2。货车刹车失灵后的两段运动过程均可视为直线运动。求:
(1)货车刚冲上避险车道时速度的大小;
(2)货车在长直下坡高速路上加速运动96 m所用的时间;
(3)要使该车能安全避险,避险车道的最小长度为多少。
答案 (1)30 m/s (2)4 s (3)28.125 m
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)对于货车在长直下坡高速路上加速运动96 m的过程,由匀变速直线运动的速度-位移公式有v2
- =2a1x1
解得v=30 m/s
(2)根据匀变速直线运动的速度公式有v=v0+a1t1
解得t1=4 s
(3)货车进入避险车道,最终停止,因此末速度为v'=0(点拨:“安全避险”对应货车在避险车道上减速到
0)
由匀变速直线运动的速度-位移公式有v'2-v2=-2a2x2,解得x2=28.125 m
即要使该车能安全避险,避险车道至少长28.125 m。
第1讲 描述运动的基本概念
题组三 匀变速直线运动的图像问题
10.[2026安徽合肥期中]一物块沿直线运动的速度-时间(v-t)图像如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.0~5 s内物块的位移大小为17.5 m
B.3~5 s内物块的位移大小为5 m
C.第4 s内与第5 s内物块的加速度不相同
D.前4 s内物块的平均速度大小为3.75 m/s
D
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由v-t图线与t轴围成的面积表示位移(易错:面积在t轴上方表示正位移,在t轴下方表示负位移),可
得0~5 s内物块的位移大小为x= ×5 m- ×1×5 m=12.5 m(点拨:前4 s“面积”为正位移,第5 s“面
积”为负位移,总位移为两者代数和),A错误;由题图可知,3~4 s内物块的正位移与4~5 s内物块的负位移
代数和为零,则3~5 s内物块的位移为0,B错误;由v-t图线的斜率表示加速度,可知第4 s内与第5 s内的加
速度相同(点拨:斜率的绝对值、正负分别对应加速度的大小、方向),C错误;根据v-t图线与t轴围成的面
积表示位移,求得前4 s内物块的位移大小为x'= ×(2+4)×5 m=15 m,则平均速度大小为 = = m/s=3.
75 m/s,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
11.[多选题][2026山东菏泽第一中学期中]一电动小车沿平直路面做匀变速直线运动,其位移-时间图像
如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.小车的初速度为零
B.小车的加速度大小为1 m/s2
C.小车在第2 s末的速度大小为2 m/s
D.小车在第3 s内的位移大小为4.5 m
BD
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据匀变速直线运动的位移公式x=v0t+ at2,将(1 s,2.5 m)、(2 s,6 m)代入,解得初速度v0=2 m/s,加
速度a=1 m/s2,故A错误,B正确;根据匀变速直线运动的速度公式v=v0+at,可得小车在第2 s末的速度为v2=
2 m/s+1 m/s2×2 s=4 m/s,C错误;小车在第3 s内的位移大小为x3=v0t3+ a -(v0t2+ a )=4.5 m,D正确。
一题多解 根据匀变速直线运动的位移差公式Δx=aT2,可得小车在第3 s内的位移大小为x3=x2+aT2=(6 m
-2.5 m)+1 m/s2×(1 s)2=4.5 m,故D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
12.[2026河南新未来期中联考]一物体从静止开始在平直的路面上做匀加速直线运动,将此时刻记为t=0
时刻,其速度的二次方v2随位移x变化的关系可用如图所示的v2-x图像表示。关于该物体的运动,下列说
法正确的是 ( )
A.物体的加速度为2 m/s2
B.物体从0到12 m所用的时间为4 s
C.物体在0~12 m内的平均速度为6 m/s
D.物体在t=6 s时的速度大小为10 m/s
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据匀变速直线运动的速度-位移公式v2- =2ax,整理得v2= +2ax,可知v2-x图像的纵轴截距表示
,图线斜率表示2a(破题关键),由题图可得,斜率k=2a= m/s2,解得a=1.5 m/s2,A错误;物体运动12 m时v2
=36 m2·s-2,则此时物体的速度v=6 m/s,结合速度公式v=at,解得运动时间t=4 s,B正确;物体在0~12 m内的
平均速度 = = =3 m/s,C错误;物体在t=6 s时的速度大小为v=at=1.5×6 m/s=9 m/s,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
第2节 位移变化规律
能力提升练
第1讲 描述运动的基本概念
题组一 位移与时间关系的综合应用
1.[2026福建龙岩期中]司机驾驶汽车遇到紧急情况刹车后的运动可视为匀减速直线运动,若一辆汽车
以18 m/s的速度沿平直公路匀速运动,遇紧急情况立即刹车,汽车的加速度大小为5 m/s2,则汽车刹车后
第1 s内与第4 s内的位移之比为 ( )
A.7∶1 B.15∶2 C.31∶4 D.155∶9
D
第1讲 描述运动的基本概念
解析 汽车从开始刹车至停止运动的时间为t= =3.6 s(易错:先判断刹停时间,避免直接用4 s计算致
错),汽车刹车后第1 s内的位移x1=v0t1- a =15.5 m,汽车在3.6 s时停止,第4 s内实际运动时间为t'=0.6 s(易
错:汽车在第4 s内并非运动完整的1 s,实际是从3 s到3.6 s),则第4 s内的位移x4= at'=0.9 m(点拨:逆向思
维法的应用),故位移之比 = ,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
2.[2025山西晋中期末]小学课文《上学一路歌》中的“冬天上学,走一路,滑一路冰。我们或者站,或者
坐,往冰上一冲,要么让小伙伴帮忙一推,便从自己家门口一直滑到了学校”,描写了小时候上学路上的
欢乐情景。如图乙所示,一同学(可视为质点)从斜坡顶端由静止开始滑下,他在斜坡上的运动可视为匀
加速直线运动,用时10 s到达坡底,斜坡长度为15 m。下列说法正确的是 ( )
A.他在斜坡上的加速度大小为0.4 m/s2
B.他到达坡底时的速度大小为3 m/s
C.他到达斜坡中点时的速度大小为1.5 m/s
B
D.他从顶端到达斜坡中点所用的时间为5 s
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据初速度为零的匀变速直线运动的位移公式,有x= at2,解得加速度大小为a=0.3 m/s2,故A错
误;根据速度公式,可得该同学到达坡底时的速度大小为v=at=3 m/s,故B正确;设该同学到达斜坡中点时
的速度大小为v',根据速度-位移公式可得v'2=2a× ,解得v'= m/s,故C错误;设该同学到达斜坡中点时
所用时间为t',根据位移公式有 x= at'2,解得t'=5 s,故D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
3.[2025吉林长春实验中学月考]强行超车是道路交通安全的极大隐患之一。如图为车辆在平直道路上
行驶过程的示意图。甲车长度L1=5 m,以大小为v0=20 m/s的速度向右行驶,货车车长L2=7 m,以大小为v=
12 m/s的速度在甲车前方同向匀速行驶,当两车相距s=8 m时,甲车行驶到对向车道准备借对向车道超
越货车,但甲车司机发现对向车道与甲车相距L=98 m处有另一汽车乙正以大小为v乙=30 m/s的速度迎面
驶来。已知甲车加速时加速度大小为a1=2 m/s2,不考虑超车变道的时间。
(1)假设对向车道没有车,求甲车超越货车至少需要多长时间;
第1讲 描述运动的基本概念
(2)若甲车司机选择超越货车,为避免甲、乙两车相撞,求乙车司机至少以多大加速度刹车才能让甲车
超车成功。
答案 (1)2 s (2)3 m/s2
第1讲 描述运动的基本概念
题图解读 甲车超越货车的运动过程示意图如图所示:
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)设经过时间t1超车成功,则甲车通过的位移大小为x甲=v0t1+ a1
货车通过的位移大小为x货=vt1
且有x甲=x货+L1+L2+s,联立解得t1=2 s
(2)设甲车超车过程中乙车前进的距离为x乙,乙车刹车的最小加速度大小为a乙,则有x乙=v乙t1- a乙 且x甲+x
乙=L,解得a乙=3 m/s2
第1讲 描述运动的基本概念
题组二 位移与速度关系的综合应用
4.[2026四川成都期中]一做匀加速直线运动的物体,其位移与速度的关系满足4x=v2-9(式中物理量的单
位均为国际单位制单位)。下列说法正确的是 ( )
A.物体的加速度大小为4 m/s2
B.物体的初速度大小为9 m/s
C.物体前3 s内的平均速度大小为6 m/s
D.物体第3 s内的位移大小为18 m
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 根据匀变速直线运动的速度-位移公式v2- =2ax,对比4x=v2-9,可得物体的初速度v0=3 m/s,加速度
a=2 m/s2,A、B错误;物体前3 s内的位移为x=v0t+ at2=3×3 m+ ×2×32 m=18 m,则平均速度为 = m/s=6
m/s,C正确;物体第3 s内的位移为前3 s内的位移与前2 s内的位移之差,前2 s内的位移x2=3×2 m+ ×2×22
m=10 m,第3 s内的位移为18 m-10 m=8 m,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
5.[甄选真题][2023山东高考]如图所示,电动公交车做匀减速直线运动进站,连续经过R、S、T三点。已
知ST段的距离是RS的两倍,RS段的平均速度是10 m/s,ST段的平均速度是5 m/s。则公交车经过T点时的
瞬时速度为 ( )
A.3 m/s B.2 m/s C.1 m/s D.0.5 m/s
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 在匀变速直线运动中,某段时间内的平均速度等于该段时间内初、末速度之和的一半,则有 =
, = ,由此知vS=10 m/s-vT,vR=10 m/s+vT,又有 - =2axRS, - =2axST,2xRS=xST,知vT=1 m/s,故C
正确。
第1讲 描述运动的基本概念
6.[2025安徽合肥皖豫名校联盟月考]如图所示,墙角处有紧挨在一起的两木块A、B,A是软木块,B是硬木
块,A的长度是B长度的2倍。一颗子弹以初速度v0射向木块A后刚好射到木块B的中心位置。如果A、B
交换位置,子弹以初速度v0射向木块B后刚好也射到木块A的中心位置。设子弹在木块A、B中运动时的
加速度大小aA、aB恒定,则aA与aB之间关系正确的是 ( )
A.aA= aB B.aA= aB
C.aA= aB D.aA= aB
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 设木块A的长度为L,A、B交换位置之前,子弹刚进入B时的速度为v1(图甲),对子弹在A中运动过
程有 - =2aAL,对子弹在B中运动过程有 =2aB· L,可得 =2aAL+ aBL;设A、B交换位置之后,子弹刚进
入A时的速度为v2(图乙),对子弹在B中运动过程有 - =2aB· L,对子弹在A中运动过程有 =2aA· L,可得
=aAL+aBL,联立可得aA= aB,故选B。
第1讲 描述运动的基本概念
7.[2025湖南长沙长郡中学月考]国际足球世界杯是影响力和转播覆盖率超过奥运会的全球最大体育盛
事。2022年世界杯在卡塔尔举行,同时也是第一届在冬季举行的世界杯。一次训练中,攻方前锋1、2在
场中位置如图所示,前锋1控球。某时刻前锋1将足球踢出,足球在草地以v1=15 m/s的初速度沿偏离中线
37°的方向做匀减速直线运动,加速度大小为a1=2 m/s2。(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)求足球从开始做匀减速直线运动到停下来的位移大小;
(2)前锋2看到球被踢出后经过t0(反应时间)后沿图中虚线(球场关于虚线对称)从静止开始向对方球门做
匀加速直线运动,达到最大速度后保持匀速,加速度大小为a2=4 m/s2,他能达到的最大速度为v2=8 m/s,前
锋2恰好能截获足球,求前锋2的反应时间t0。
答案 (1)56.25 m (2)0.25 s
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)足球从开始做匀减速直线运动到停下来的过程,根据速度-位移公式可得0- =-2a1x0
解得位移大小为x0= =56.25 m
(2)前锋2截获足球时,足球恰好运动到虚线处,如图所示
第1讲 描述运动的基本概念
此时足球运动的位移大小为x= =50 m
设此时足球的速度大小为v,由速度-位移公式可得v2- =-2a1x
解得v= =5 m/s
足球运动到虚线处所用的时间为t= = s=5 s
前锋2截获足球时运动的位移大小为x'=x sin 37°=50×0.6 m=30 m
前锋2匀加速的时间为t1= =2 s,加速过程中的位移大小为x1= t1= ×2 m=8 m
故匀速运动的位移大小为x2=(30-8) m=22 m,匀速运动的时间为t'= s=2.75 s
则前锋2的反应时间t0=t-t1-t'=0.25 s
第1讲 描述运动的基本概念
题组三 匀变速直线运动的图像问题
8.[多选题][2026山东烟台期中]某科研团队利用位移传感器和速度传感器研究某品牌汽车的刹车过程,
得到汽车的速度v与位移x的关系图像如图所示,汽车刹车过程可视为匀减速直线运动,则下列说法正确
的是 ( )
A.汽车刹车过程的时间为10 s
B.汽车刹车过程的加速度大小为2 m/s2
C.汽车的位移x=50 m时,汽车的速度v=10 m/s
D.汽车的速度v=10 m/s时,汽车的位移x=120 m
AC
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由题图可知,汽车刹车过程的初速度v0=30 m/s,刹车位移x=150 m,结合刹车末速度v=0,由速度-位
移公式v2- =2ax,解得a=-3 m/s2(负号表示加速度方向与初速度方向相反),刹车时间为t= =10 s,A正
确,B错误;汽车的位移x=50 m时,根据速度-位移公式v2- =2ax,解得v=10 m/s,C正确;汽车的速度v=10
m/s时,根据速度-位移公式v2- =2ax,解得x= m,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
9.[2026山东滨州期末]两质点M和N在同一水平直线上从同一点由静止开始运动,v-t图像如图所示。下
列说法正确的是 ( )
A.两质点运动方向始终相反
B.0~6 s内M和N的加速度大小之比为3∶2
D
C.6 s末两质点相距最远
D.相距最远时,M和N质点的位移大小之比为3∶7
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由图可知,10~15 s内两质点运动方向相同,故A错误;根据v-t图线的斜率表示加速度可知,0~6 s内,
M的加速度大小为a1= m/s2= m/s2,N的加速度大小为a2= m/s2=1 m/s2,则0~6 s内M和N的加速度大小
之比为2∶3,故B错误;由题图可知,0~10 s内M和N两质点从同一点向相反方向运动,它们之间的距离逐
渐增大,10~12 s内质点M反向运动,即与质点N的运动方向相同,但速度较小,故它们之间的距离继续增
大,t=12 s时,两质点的速度相同,此时两质点相距最远,由v-t图线与横轴所围面积表示位移,可知质点M的
位移大小为x1= ×4×10 m- ×2×2 m=18 m,质点N的位移大小x2= ×6×6 m+ ×(6+2)×6 m=42 m,则相距最
远时M和N的位移大小之比为x1∶x2=18∶42=3∶7,故C错误,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
10.[2026山西晋中联考]如图所示为某质点的位移-时间图像,图线为抛物线,顶点位于(0,-4x0),图中倾斜
的虚线为(2t0,0)点的切线,该切线过(t2,5x0)点,(t1,5x0)为抛物线上的点。下列说法正确的是 ( )
A.质点的加速度大小为
B.2t0时质点的速度大小为
C.图中t1=3t0
D.图中t2=3.5t0
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 质点的位移-时间图线为抛物线,则质点做匀变速直线运动,抛物线的顶点在x轴上,则t=0时刻的
速度为零,所以质点做初速度为0的匀加速直线运动,设质点的加速度大小为a,由图可知,前2t0时间内质
点的位移为4x0,则4x0= a(2t0)2,解得a= ,A错误;由速度公式v=v0+at,得2t0时质点的速度大小为v= ,B
错误;由图可知,0~t1时间内质点的位移为9x0,则9x0= a ,解得t1=3t0,C正确;根据位移-时间图线的斜率表
示速度,2t0时刻有k=v= ,代入v= ,解得t2=3.25t0,D错误。
第1讲 描述运动的基本概念
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