高考物理第二轮复习专题四.docx
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高考物理第二轮复习专题四
高考物理第二轮复习专题四
电磁学计算题
1.(15分)如图所示,A、B是系在绝缘细线两端、带有等量同种电荷的小球,其中mA=0.1kg,细线总长为20cm,现将绝缘细线绕过固定于O点的光滑定滑轮,将两球悬挂起来,两球平衡时,OA的线长等于OB的线长,A球依于光滑绝缘竖直墙上,B球悬线OB偏离竖直方向60°,求B球的质量和墙所受A球的压力(g取10N/kg).
2.(15分)(2012年厦门模拟)如图所示,将点电荷A、B放在绝缘的光滑水平面上.A带正电,B带负电,带电量都是q,它们之间的距离为d.为使两电荷在电场力作用下都处于静止状态,必须在水平方向加一个匀强电场.求:
两电荷都处于静止状态时,AB连线中点处的场强大小和方向.(已知静电力常数为k)
3.(15分)在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场,场强大小E=6.0×105N/C,方向与x轴正方向相同.在O处放一个电荷量q=-5.0×10-8C,质量m=1.0×10-2kg的绝缘物块.物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2.0m/s,如图所示.(g取10m/s2)
试求:
(1)物块向右运动的最大距离;
(2)物块最终停止的位置.
4.(15分)如图所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电荷.一质量为m、电荷量为+q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,当运动到P点正下方B点时速度为v.已知点电荷产生的电场在A点的电势为φ(取无穷远处电势为零),PA连线与水平轨道的夹角为60°.试求:
(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小;
(2)点电荷+Q产生的电场在B点的电势;
(3)物块能获得的最大速度.
5.(15分)(2012年石家庄模拟)如图所示,两块平行金属板竖直放置,两板间的电势差U=1.5×103V(仅在两板间有电场),现将一质量m=1×10-2kg、电荷量q=4×10-5C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h=20cm的地方以初速度v0=4m/s水平抛出,小球恰好从左板的上边缘进入电场,在两板间沿直线运动,从右板的下边缘飞出电场,求:
(1)金属板的长度L.
(2)小球飞出电场时的动能Ek.
6.(15分)在示波管中,电子通过电子枪加速,进入偏转电极,然后射到荧光屏上.如图所示,设电子的质量为m(不考虑所受重力),电荷量为e,从静止开始,经过加速电场加速,加速电压为U1,然后进入偏转电场,偏转电极中两板之间的距离为d,板长为L,偏转电压为U2,求电子射到荧光屏上的动能为多大?
7.(15分)神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类.现代生物学认为,髓鞘是由多层(几十到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的,髓质具有很大的电阻.已知蛙有髓鞘神经,髓鞘的厚度只有2μm左右,而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6×105Ω.
(1)若不计髓质片层间的接触电阻,计算髓质电阻率.
(2)若有一圆柱体是由髓质制成的,该圆柱体的体积为32πcm3,当在其两底面上加上1000V的电压时,通过该圆柱体的电流为10πμA,求该圆柱体的圆面半径和高.
8.(15分)用一个额定电压为12V的灯泡做实验,测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系图象如图所示.
(1)在正常发光条件下,灯泡的电功率为多大?
(2)设灯丝电阻与绝对温度成正比,室温为300K,求正常发光条件下灯丝的温度.
(3)将一定值电阻与灯泡串联后接到20V电压上,要使灯泡能正常发光,串联的电阻为多大?
(4)当合上开关后,需要0.5s灯泡才能达到正常亮度,为什么这时电流比开始时小?
计算电流的最大值.
9.(15分)如图所示为一测速计原理图,滑动触头P与某运动物体相连,当P匀速滑动时,电流表有一定的电流通过,从电流表示数可得到运动物体的速度,已知电源电动势E=4V.内阻r=10Ω,AB为粗细均匀的电阻丝,阻值R=30Ω,长度L=30cm,电容器电容C=50μF,现测得电流表示数为0.05mA,方向由N流向M,试求物体速度的大小和方向.
10.(15分)图甲是某同学在科技活动中自制的电子秤原理图,利用理想电压表的示数来指示物体的质量.托盘与金属弹簧(电阻可忽略)相连,托盘与弹簧的质量均不计.滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,滑动触头恰好指在变阻器R最上端,此时电压表示数为零.设变阻器总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻阻值为R0,弹簧劲度系数为k,若不计一切摩擦和其他阻力.
(1)求出电压表示数Ux与所称物体的质量m之间的关系式;
(2)由
(1)的计算结果可知,电压表示数与待测物体质量不成正比,不便于进行刻度,为使电压表示数与待测物体质量成正比,请利用原有器材进行改进,在图乙上完成改进后的电路原理图,并求出电压表示数Ux′与所称物体的质量m的关系.
11.(15分)水平放置的光滑金属导轨宽L=0.2m,接有电源电动势E=3V,电源内阻及导轨电阻不计.匀强磁场竖直向下穿过导轨,磁感应强度B=1T.导体棒ab的电阻R=6Ω,质量m=10g,垂直放在导轨上并良好接触,求合上开关的瞬间,
(1)金属棒受到安培力的大小和方向;
(2)金属棒的加速度.
12.(15分)(2012年济宁模拟)粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的弹簧下边,ab恰好处在水平位置(如图所示).已知ab的质量为m=10g,长度L=60cm,沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B=0.4T.
(1)要使两根弹簧能处在自然状态,既不被拉长,也不被压缩,ab中应沿什么方向、通过多大的电流?
(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2A的电流通过时,两根弹簧均被拉长了Δx=1mm,求该弹簧的劲度系数.
(3)当导线中由b到a方向通过0.2A的电流时两根弹簧被拉长多少?
(取g=9.6m/s2=9.6N/kg)
13.(15分)在电视机的设计制造过程中,要考虑到地磁场对电子束偏转的影响,可采用某种技术进行消除.为确定地磁场的影响程度,需先测定地磁场的磁感应强度的大小,在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量B1和竖直向下的分量B2,其中B1沿水平方向,对电子束影响较小可忽略,B2可通过以下装置进行测量.如图所示,水平放置的显像管中电子(质量为m,电荷量为e)从电子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为0),先经电压为U的电场加速,然后沿水平方向自南向北运动,最后打在距加速电场出口水平距离为L的屏上,电子束在屏上的偏移距离为d.
(1)试判断电子束偏向什么方向;
(2)试求地磁场的磁感应强度的竖直分量B2.
14.(15分)如图所示,一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R=0.50m的绝缘光滑槽轨.槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=0.50T.有一个质量m=0.10g,带电荷量为q=+1.6×10-3C的小球在水平轨道上向右运动.若小球恰好能通过最高点,重力加速度g=10m/s2.
试求:
(1)小球在最高点所受的洛伦兹力F;
(2)小球的初速度v0.
15.(15分)(2012年南通模拟)磁流体发电机的示意图如图所示,横截面为矩形的管道长为L,高为a,宽为b,前后两个侧面是绝缘体,相距为a的上、下两个侧面是电阻可忽略的导体,两导体侧面与一负载电阻RL相连,整个管道放在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向垂直于前后侧面向后.现有电离气体(正、负带电粒子)持续稳定地流经管道,从图中左侧流进,右侧流出.为了使问题简化,设矩形管道中各点的流速相同.已知电离气体所受的摩擦阻力与流速成正比,且无论有无磁场存在,都维持管两端电离气体的压强差皆为p.设无磁场存在时电离气体的流速为v0,求有磁场存在时磁流体发电机的电动势E的大小,已知电离气体的平均电阻率为ρ.
16.(15分)如图所示,一质量为m、电荷量为q的带正电的小球以水平初速度v0从离地高为h的地方做平抛运动,落地点为N,不计空气阻力,求:
(1)若在空间加一个竖直方向的匀强电场,使小球沿水平方向做匀速直线运动,则场强E为多大?
(2)若在空间再加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场,小球的落地点仍为N,则磁感应强度B为多大?
17.(15分)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B随时间t应怎样变化?
请推导出这种情况下B与t的关系式.
18.(15分)磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,如图所示,从ab进入磁场时开始计时,到线框离开磁场为止.
(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象;
(2)判断线框中有无感应电流.若有,答出感应电流的方向.
19.(15分)如图所示,不计电阻的U形导轨水平放置,导轨宽l=0.5m,左端连接阻值为0.4Ω的电阻R.在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1Ω的导体棒MN,并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m=2.4g的重物,图中L=0.8m.开始时重物与水平地面接触并处于静止.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B0=0.5T,并且以
=0.1T/s的速度在增大.不计摩擦阻力,求至少经过多长时间才能将重物吊起?
(g取10m/s2)
20..(15分)如图所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内.MO间接有阻值为R=3Ω的电阻.导轨相距d=1m,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T.质量为m=0.1kg,电阻为r=1Ω的导体棒CD垂直于导轨放置,并接触良好.用平行于MN的恒力F=1N向右拉动CD,CD受的摩擦阻力Ff恒为0.5N.求:
(1)CD运动的最大速度是多少?
(2)当CD达到最大速度后,电阻R消耗的电功率是多少?
(3)当CD的速度为最大速度的一半时,CD的加速度是多少?
21.(15分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率
=k,k为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框,将方框固定于纸面内,其右半部分位于磁场区域中.求:
(1)导线中感应电流的大小;
(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.
22.(15分)如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略.初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v0.在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力.
(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为Ep,则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少?
(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?
从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q为多少?
23.(15分)如图所示,矩形线圈abcd在磁感应强度B=2T的匀强磁场中绕轴OO′以角速度ω=10πrad/s匀速转动,线圈共10匝,电阻r=5Ω,ab=0.3m,bc=0.6m,负载电阻R=45Ω.求:
(1)写出从图示位置开始计时线框中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)电阻R在0.05s内产生的热量;
(3)0.05s内流动电阻R上的电量(设线圈从垂直中性面开始转动).
24.(15分)(2012年郑州模拟)如图甲所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝,电阻r=1.0Ω,所围成矩形的面积S=0.040m2,小灯泡的电阻R=9.0Ω,磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=nBmS
·cos(
t),其中Bm为磁感应强度的最大值,T为磁场变化的周期.不计灯丝电阻随温度的变化,求:
(1)线圈中产生的感应电动势的最大值;
(2)小灯泡消耗的电功率;
(3)在磁感应强度变化的0~
的时间内,通过小灯泡的电荷量.
25.(15分)(2012年嘉定模拟)某小型实验水电站输出功率是20kW,输电线路总电阻为6Ω.
(1)若采用380V输电,求输电线路损耗的功率.
(2)若改用5000V高压输电,用户端利用n1∶n2=22∶1的变压器降压,求用户得到的电压.
26.(15分)某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为9.8×104W,电厂输出电压仅为350V,为减少输送功率损失,先用一升压变压器将电压升高再输出.已知输电线路的总电阻为4Ω,允许损失的功率为输送功率的5%,所需电压为220V,求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比各是多少?
27.一个标准足球场的面积为105m×68m=7140m2.通常用空气湿度(相对湿度、绝对湿度)表示空气中含有水蒸气的情况,若球场附近一定体积的空气中所含的水蒸气凝结成水后的体积为103cm3,已知水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,水的摩尔质量Mmol=1.8×10-2kg/mol,一标准大气压为1.0×105Pa,试求:
(1)该足球场上方空气的质量;
(2)水蒸气凝结成的水中含多少水分子;
(3)估算一个水分子的直径为多大.(以上计算结果均保留一位有效数字)
28.一定质量的气体从外界吸收了1×105cal的热量,同时气体对外做了6×105J的功,问:
(1)物体的内能变化多少?
(2)分子势能是增加还是减少?
(3)分子平均动能如何变化?
(1cal=4.2J)
29.
(1)已知某气体的摩尔体积为VA,摩尔质量为MA,阿伏加德罗常数为NA,由以上数据能否估算出每个分子的质量、每个分子的体积、分子之间的平均距离?
(2)当物体体积增大时,分子势能一定增大吗?
(3)在同一个坐标系中画出分子力F和分子势能Ep随分子间距离的变化图象,要求表现出Ep最小值的位置及Ep变化的大致趋势.
30.内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中,用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105Pa、体积为2.0×10-3m3的理想气体,现在活塞上方缓缓倒上沙子,使封闭气体的体积变为原来的一半,然后将汽缸移出水槽,缓慢加热,使气体温度变为127℃.
(1)求汽缸内气体的最终体积;
(2)在图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化.(大气压强为1.0×105Pa)
31.
(1)干湿泡温度计通常由干泡温度计和湿泡温度计组成,由于蒸发________(吸热、放热),湿泡所示的温度________(选填“大于”或“小于”)干泡所示的温度.干湿泡温度计温差的大小与空气湿度有关,温度相差越大,说明空气越________(选填“干燥”或“潮湿”).
(2)一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,初始时气体体积为3.0×10-3m3.用DIS实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300K和1.0×105Pa.推动活塞压缩气体,稳定后测得气体的温度和压强分别为320K和1.6×105Pa.
①求此时气体的体积;
②保持温度不变,缓慢改变作用在活塞上的力,使气体压强变为0.8×104Pa,求此时气体的体积.
32.利用油膜法可以粗略的测出阿伏加德罗常数,把密度ρ=0.8×103kg/m3的某种油,用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜,已知这滴油的体积为V=0.5×10-3cm3,形成的油膜面积为S=0.7m2,油的摩尔质量为M0=0.09kg/mol.若把油膜看成是单分子层,每个油分子看成球形,那么:
(1)油分子的直径是多少?
(2)由以上数据可以粗略地测出阿伏加德罗常数NA是多少?
先列出文字计算式,再代入计算,只要求保留一位有效数字.
33.(8分)
(1)一定质量的理想气体,由初始状态A开始,按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化,最后又回到初始状态A,即A→B→C→A(其中BC与纵轴平行,CA与横轴平行),这一过程称为一个循环,则:
①由A→B,气体分子的平均动能________.(填“增大”、“减小”或“不变”)
②由B→C,气体的内能________.(填“增大”、“减小”或“不变”)
③由C→A,气体________热量.(填“吸收”或“放出”)
(2)热力学第二定律常见的表述方式有两种,其一是:
不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化;其二是:
不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化.第一种表述方式可以用右图来表示,根据你对第二种表述的理解,如果也用类似的示意图来表示,你认为下列图示中正确的是________.
34.(12分)
(1)以下说法中正确的是( )
A.热现象的微观理论认为:
各个分子的运动都是无规则的、带有偶然性的,但大量分子的运动却有一定的规律
B.从微观角度看,气体压强的大小跟两个因素有关:
一个是气体分子的最大速率,另一个是分子的数目
C.同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,如金刚石是晶体,石墨是非晶体,但组成它们的微粒均是碳原子
D.一定温度下,饱和汽的分子数密度是一定的,因而饱和汽的压强也是一定的
E.物体吸收热量同时对外做功,内能一定不变
(2)如图所示,在水平面上固定一个汽缸,缸内由质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与缸壁间无摩擦且不漏气,活塞到汽缸底距离为L0,今有一质量也为m的重物自活塞上方h高处自由下落到活塞上并立即以碰前速度的
与活塞一起向下运动,向下运动过程中活塞可达到的最大速度为v,求从活塞开始向下移动到达到最大速度的过程中活塞对封闭气体做的功.(被封闭气体温度不变,外界大气压强为p0)
35.(2011年西南师大附中模拟)已知金刚石的密度为ρ=3.5×103kg/m3,现有体积为4.0×10-8m3的一小块金刚石,
(1)它有多少个碳原子?
(2)假如金刚石中的碳原子是紧密地挨在一起,试估算碳原子的直径?
(保留两位有效数字)
36.一个房间的地面面积是15m2,高3m.已知空气的平均摩尔质量是2.9×10-2kg/mol.通常用空气湿度(有相对湿度、绝对湿度)表示空气中含有水蒸气的情况.若房间内所有水蒸气凝结成水后的体积为103cm3,已知水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,水的摩尔质量Mmol=1.8×10-2kg/mol,求:
(保留两位有效数字)
(1)房间内空气的质量;
(2)房间中有多少个水分子;
(3)估算一个水分子的大小
37.在一个标准大气压下,水在沸腾时,1g的水由液态变成同温度的气态,其体积由1.043cm3变为1676cm3.已知水的汽化热为2263.8J/g.求:
(1)体积膨胀时气体对外界做的功W;
(2)气体吸收的热量Q;
(3)气体增加的内能ΔU.
38.如图所示,固定在地面上的一根足够长的内壁光滑的水平圆管内,有两个可左右自由滑动的活塞A和B,两活塞之间封闭着一定质量的气体.现有一块粘土C,以Ek0的初动能水平飞行撞到A上,并与之粘在一起.已知A、B、C三者质量相等,封闭的气体质量太少,与活塞比较可忽略不计,且与外界没有热传递,求封闭的气体的内能增加的最大值.
39.在场强为E的匀强电场中,取O点为圆心,r为半径作一圆周,在O点固定一电量为+Q的点电荷,a、b、c、d为相互垂直的两条直线(其中一条沿竖直方向)和圆周的交点.当把一试探电荷+q放在d点时恰好平衡(如图所示).
(1)匀强电场场强E的大小、方向如何?
(2)试探电荷+q放在点c时,受力Fc的大小、方向如何?
(3)试探电荷+q放在点b时,受力Fb的大小、方向如何?
40.如图所示,两根长均为L的绝缘细线下端各悬挂质量均为m的带电小球A和B,带电荷量分别为+q和-q,若加上水平向左的场强为E的匀强电场后,使连接A、B的长也为L的绝缘细线绷紧,且两球均处于平衡状态.则匀强电场的场强大小E应满足什么条件?
41.如图所示,倾角为θ的斜面AB是粗糙且绝缘的,AB长为L,C为AB的中点,在A、C之间加一方向垂直斜面向上的匀强电场,与斜面垂直的虚线CD为电场的边界.现有一质量为m、电荷量为q的带正电的小物块(可视为质点),从B点开始在B、C间以速度v0沿斜面向下做匀速运动,经过C后沿斜面匀加速下滑,到达斜面底端A时的速度大小为v.试求:
(1)小物块与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)匀强电场场强E的大小.
42.(2011年郑州模拟)如图所示,一质量为m的塑料球形容器放在桌面上,它的内部有一劲度系数为k的轻弹簧,弹簧直立地固定于容器内壁的底部,弹簧上端用绝缘体系住一个带正电q、质量也为m的小球.从加一个竖直向上的场强为E的匀强电场起,到容器对桌面压力减为零时为止,求:
(1)小球的电势能改变量;
(2)容器对桌面压力减为零时小球的速度大小
43.如图所示,水平地面上方分布着水平向右的匀强电场.一“L”形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中.管的水平部分长为l1=0.2m,离水平地面的距离为h=5.0m,竖直部分长为l2=0.1m.一带正电的小球从管的上端口A由静止释放,小球与管间摩擦不计且小球通过管的弯曲部分(长度极短可不计)时没有能量损失,小球在电场中受到的电场力大小为重力的一半.求:
(1)小球运动到管口B时的速度大小;
(2)小球着地点与管的下端口B的水平距离.(取g=10m/s2)
44.(2010年高考安徽理综)如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲,以速度v0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞.已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg.乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10m/s2.(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)
(1)甲、乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离;
(2)在满足
(1)的条件下,求甲的速度v0;
(3)若甲仍以速度v0向右运动,增大甲的质量,保持乙的质量不变,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围.
45.如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设a=1m,b=0.2m,c=0.1m,当里面注满某电解液,且P、Q加上电压后,其U-I图线如图乙所示,当U=10V时,求电解液的电阻率ρ是多少?
46.图甲是一种家用电熨斗的电路原理图(额定电压为220V).R0是定值电阻,R是可变电阻(调温开关),其电阻值均不受温度影响.
(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121W,温
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