物理凸透镜大题培优及详细答案.docx
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物理凸透镜大题培优及详细答案
一、初中物理凸透镜成像的规律
1.在探究凸透镜成像规律的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示,烛焰恰好在光屏上成清晰的像,下列说法正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是30cm
B.换成焦距为10cm的凸透镜,在蜡烛和光屏不动的情况下,凸透镜从紧靠蜡烛向光屏移动,在光屏上可以得到两次清晰倒立的像
C.在凸透镜左侧放一凹透镜,将光屏向右移动还能接收到清晰的像
D.凸透镜与蜡烛不动,去掉光屏,人眼在100cm处能看到蜡烛的像
【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图可知,此时蜡烛到凸透镜的距离等于光屏到凸透镜的距离,在光屏上恰能成清晰的像,则此时物距等于像距等于二倍焦距,成倒立等大的实像,则
则焦距为15cm,故A项错误;
B.换成焦距为10cm的凸透镜,在蜡烛和光屏不动的情况下,凸透镜从紧靠蜡烛向光屏移动,当蜡烛到凸透镜的距离在10cm~20cm之间时,光屏到凸透镜的距离在50cm~40cm,移动凸透镜在适当位置能成清晰的像,由光路可逆原理可知,光屏距离凸透镜10cm~20cm之间时,可以再次成清晰的像,故B项正确;
C.在凸透镜左侧放一凹透镜,凹透镜对光有发散作用,所以将光屏向右移动还能接收到清晰的像,故C项正确;
D.凸透镜与蜡烛不动,去掉光屏,光依然沿原来的方向传播进,人眼在100cm处能看到蜡烛的像,故D项正确。
故选BCD。
2.小蕊做“研究远视眼的矫正”实验时,她把凸透镜看作眼晴的晶状体,光屏看作眼睛的视网膜,烛焰看作眼睛观察的物体.她拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,如图所示.若拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊.下列操作能使光屏上重新得到清晰像的是
A.将光屏适当靠近凸透镜B.将蜡烛适当靠近凸透镜
C.将光屏适当远离凸透镜D.将蜡烛适当远离凸透镜
【答案】CD
【解析】
【详解】
远视眼镜是凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,而蜡烛烛焰的像实际上在光屏后;拿走远视镜则烛焰的像变得模糊,原因是烛焰清晰的像在光屏的后面;
AB.将光屏适当靠近凸透镜或将蜡烛适当靠近凸透镜,所成的像会更加模糊,故AB不符合题意;
CD.可以用增大光屏与凸透镜的距离或增大蜡烛与凸透镜的距离,使得光屏上呈现一个清晰的像的目的,故CD符合题意。
3.在做“凸透镜成像”实验时,将点燃的蜡烛放在凸透镜前20cm处,在透镜另一侧的光屏上观察到缩小的像.接着又把点燃的蜡烛置于原来的光屏处,则所成像的性质是
A.倒立等大的实像B.正立放大的虚像C.倒立放大的实像D.倒立缩小的实像
【答案】C
【解析】
当蜡烛放在凸透镜前20cm处时,光屏上成缩小的像,所以u>2f,此时f<v<2f;
若把蜡烛放在光屏的位置,则f<u<2f,所以会成放大、倒立的实像.
故选C.
【点睛】本题是关于凸透镜成像的题目,解答此题的关键是要掌握凸透镜的成像规律;凸透镜成倒立缩小实像的条件是:
物距大于两倍焦距,像在一倍到两倍焦距之间;若把蜡烛放在光屏的位置,物距就在一倍到两倍焦距之间,根据凸透镜的成像规律来分析解答.
4.如图所示,F为凸透镜的两个焦点,A′B′为物体AB的像,则物体AB在
A.图中Ⅰ区域,箭头水平向右
B.图中Ⅱ区域,箭头水平向右
C.图中Ⅱ区域,箭头方向向左斜上方
D.图中Ⅰ区域,箭头方向向右斜上方
【答案】D
【解析】
试题分析:
根据图中告诉的像距与焦距的关系,结合凸透镜成像的规律即可确定像与物体之间的大小关系,以及物距与焦距的关系.由题意知,像在一倍焦距和二倍焦距之间,根据凸透镜成像的特点,此时物体应在二倍焦距以外,且成的像是倒立缩小的实像,因此物体应比A′B′大,箭头方向向上;像在主光轴下方,根据凸透镜的三条特殊光线,利用折射时光路是可逆的,作出物体AB,由图可知;则物体应在主光轴下方,所以物体在图中Ⅰ区域,箭头方向向右斜上方.
故选D.
考点:
此题考查的是凸透镜成像.
点评:
凸透镜成像的规律涉及四个方面:
①物距与焦距的关系;②成像的性质;③像距与焦距来的关系;④应用.只要告诉其中的一个方面,就可以确定其它三个方面的内容.在此题中,根据图示确定了像距与焦距的关系;然后利用凸透镜成像的规律物距与物体与像的大小关系.
5.在探究“凸透镜成像规律”的实验中,小明将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐向远离凸透镜的方向移动,物距u随时间t的变化图像如图甲所示,则像距v与t的大致变化关系为乙图中的
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透,物距逐渐增大,根据凸透镜成的实像时有:
物远(物距变大)像近(像距变小)像变小,像距逐渐减小,从
到
但像距只能接近1倍焦距,而不能小于1倍焦距,故只有C正确,ABD错误.
所以C选项是正确的.
【点睛】
根据凸透镜成实像时:
物远(物距变大)像近(像距变小)像变小分析.
6.某凸透镜成像时,像距v跟物距u之间关系的图像如图所示,下列判断正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是16cm
B.把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,像逐渐变小
C.当u<16cm时,该凸透镜可作放大镜使用
D.当u=20cm时成放大的像,投影仪就是根据这一原理制成的
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.当u=v=2f,凸透镜成倒立、等大的实像,如图,u=v=2f=16cm ,所以f=8cm,即凸透镜的焦距是8cm,故A错误;
B.物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,凸透镜的物距大于焦距,成实像,凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小,故B正确;
C.当u<16cm时,有两种情况:
若u D.u=20cm时,u>2f,成倒立、缩小的实像,应用是照相机,故D错误。 故选B。 7.如图所示的四种现象中,有关叙述正确的是( ) A. 让凸透镜正对太阳,后面放一张白纸,在白纸上形成了较大的光斑,此时光斑离透镜12.0厘米,若将透镜远离白纸则光斑变小,则焦距可能小于12.0厘米也可能大于12.0厘米 B. 手影是光的直线传播形成虚像,它不是能量的聚集 C. 水中铅笔看起来变弯折是由于光的折射形成的 D. 我们看到塔在水中形成倒影是由于光在同种均匀介质中沿直线传播而成的等大虚像 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.让凸透镜正对太阳,后面放一张白纸,在白纸上形成了较大的光斑,此时光斑离透镜12.0厘米,若将透镜远离白纸则光斑变小,根据凸透镜三条特殊光线,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点,太阳光是相当于平行光的,所以白纸越靠近凸透镜,光斑越大,则焦距是大于12.0cm的,A错误; B.手影是光的直线传播所形成的暗区,不是物体的像,B错误; C.水中铅笔看起来变弯折是由于光从水中斜射向空气时,发生折射形成的,C正确; D.我们看到塔在水中形成倒影是由于光在水面发生反射形成的,不是由于光在同种均匀介质中沿直线传播而成的等大虚像,D错误。 故选C。 8.如图所示,在“用‘凸透镜’观察周围的景物”活动中,小科将印有绿色环保标志“ ”的纸固定在墙上,再将一只装有水的圆柱形玻璃杯移到标志的正前方,然后改变破璃杯与标志之间的距离。 小科站立时透过玻璃杯和水观察。 下列图象中,不可能看到的是( ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.因为装有水的圆柱形玻璃杯,中间厚边缘薄,相当于柱形凸透镜,所以成像时左右颠倒,上下不变。 当物距小于焦距时,成正立放大的虚像,即左右变大,上下不变,故A可能出现,不符合题意; B.当物距大于焦距小于二倍焦距时,成倒立、放大的实像,即左右颠倒变大,上下不变,故B可能出现,不符合题意; C.柱形凸透镜成像时左右颠倒,上下不变,不可能出现左右和上下都颠倒的像,故C不可能出现,C符合题意; D.当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,左右颠倒变小,上下不变,故D可能出现,不符合题意。 故选C。 9.如图所示,凸透镜竖直放置,凸透镜焦距f,现有一点光源S在凸透镜左侧以凸透镜两倍焦距处为圆心,在经过主光轴的竖直平面内做顺时针圆周运动,直径为D,且f A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 将点光源S运动的轨迹看成一个物体,在物体上找出四个点: 上、下、左、右各一个,利用凸透镜成像的规律作出像点,可以发现,四个点正好围成一个不规则的圆,且转动方向为逆时针,所以像点运动图象是选项D的形状; 故选D. 10.如图所示,光屏上得到一个清晰的像,此时蜡烛到凸透镜的距离为24cm,则下列说法正确的是() A.此时的应用是投影仪,且凸透镜的焦距小于12cm B.只将凸透镜向左移动,就可以在光屏上得到倒立缩小的像 C.在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜,凸透镜和光屏不动,蜡烛向右移动光屏上会成清晰的像 D.将蜡烛移到距离凸透镜18cm,向右调节光屏到适当位置,在光屏上可能得到放大的像 【答案】D 【解析】 【详解】 A.物距大于1倍焦距小于2倍焦距成倒立放大的实像,应用是投影仪;则 ;又因为 ,所以 ,故A错误; B.只将凸透镜向左移,减小物距,此时应该增大像距,且物像之间的距离增大,故光屏向右移动才可以在光屏上得到清晰放大的像,故B错误; C.近视眼镜的镜片是凹透镜,对光线由发散作用;若在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜时,光线会延迟会聚,所以像会落在光屏的右侧;如果此时蜡烛向右移动,物距减小,像距增大,像会更加远离光屏,光屏应该向右移动才能得到清晰的像,故C项错误; D.将蜡烛右移至距离凸透镜18cm,由 可知,此时物距仍大于焦距,故向右调节光屏至适当位置,在光屏上仍可能得到清晰放大的像,故D正确; 11.某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象,如图所示,下列判断正确的是() A.该凸透镜的焦距是16cm B.把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,像逐渐变小 C.当u=20cm时成放大的像.投影仪就是根据这一原理制成的 D.当u=12cm时,在光屏上能得到一个缩小的像 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.根据凸透镜成像的规律,在物体等于二倍焦距时,像距也等于二倍焦距,此时成倒立等大的实像,如图,物距为16cm时,像距也为16cm,即都等于二倍焦距,所以该凸透镜的焦距是8cm,故A错误; B.由图可知,把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,即物距增大时,像距变小,像会逐渐变小,故B正确; C.当 时,大于二倍焦距,成缩小的像,投影仪根据凸透镜成放大的实像原理制成,故C错误; D.当 时,即物距处于一倍到二倍焦距之间,成倒立放大的实像,故D错误. 故选B. 【点睛】 凸透镜成像规律是常考试的内容,应牢记凸透镜的成像规律,有些同学总是记不住,要下点功夫,可以结合成像光路图进行练习、记忆. 12.用照相机拍摄水池底部的物体时,若保持照相机的位置不变,比较池中有水和无水两种情况(假设两种情况下,人眼看到的物体等大),则有水时() A.暗箱应略短一些,得到的像会略大些B.暗箱应略长一些,得到的像会略大些 C.暗箱应略短一些,得到的像会略小些D.暗箱应略长一些,得到的像会略小些 【答案】B 【解析】 【详解】 照相机是利用凸透镜成像原理工作的。 当无水时物体在光屏(暗箱)上形成一个倒立、缩小的实像,当有水时,由于光的折射,物体感觉变浅,相当于靠近凸透镜,根据“物近像远像变大”原则,在暗箱上得到的像会比原来的像略大一些。 故B正确。 13.凸透镜成像实验中,移动物体到某位置时,能在光屏上成清晰放大的像,则下面说法正确的是 A.将物体靠近透镜后,无论如何移动光屏,光屏上都不能呈现物体的像,则一定成虚像 B.保持透镜位置不变,将物体和光屏位置互换,一定可以在光屏上得到清晰缩小的像 C.如果物体靠近透镜,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏必须远离透镜且光屏移动距离小于物体移动距离 D.将透镜遮挡一部分,则一定不能成完整的像 【答案】B 【解析】 【详解】 A.由题意可知,移动物体到某位置时,能在光屏上成清晰放大的像,说明此时 , ;将物体靠近透镜后,只要物距仍在 这个范围,此时只需要把光屏远离凸透镜,还可以成放大的实像;故A项错误; B.保持透镜位置不变,将物体和光屏位置互换后,此时 , ,故此一定可以在光屏上得到清晰缩小的像;故B项正确; C.物体靠近透镜即物距减小,像距增大,光屏应远离透镜,当 时光屏移动距离小于物体移动距离,当 时光屏移动距离大于物体移动距离,故C项错误; D.凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,当将透镜的下半部分挡住后,整个物体发出的光虽有一部分被挡住,但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像,因此,像与原来相同,仍然完整;由于透镜的一半被遮住,因此折射出的光线与原来相比减少了一半,故亮度会减弱,像会变暗。 故D项错误; 14.当物体距凸透镜8厘米时,在透镜的另一侧光屏上成一个清晰放大的像,若是将凸透镜向光屏方向移动2厘米,则在光屏上又成一个清晰像,那么这透镜的焦距f为 A.2厘米<f<4厘米B.4厘米<f<5厘米 C.5厘米<f<8厘米D.无法确定 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 物体离凸透镜8cm时,在透镜的另一侧得到一个倒立的、放大的实像,2f>u>f,所以,f 8cm f,即4cm f 8cm−−−−−①;由“保持物体与光屏的位置不变,把凸透镜向光屏方向移动2cm,则在光屏上又成一清晰的缩小的像”,可知u=10cm>2f,即f<5cm−−−−②,综上所述,由①②可4cm 故选B. 15.如图所示,OO'为凸透镜的主光轴,将点光源放在A点时,像在B点;将点光源放在B点时,像在C点。 当将点光源放在C点时,则() A.一定在B点成一个实像B.一定在A点的左侧成一个虚像 C.可能在B、C之间成一个实像D.可能在C点的右侧成一个虚像 【答案】D 【解析】 如果凸透镜放在C点右侧,那么当点光源放在A点时,成像在A点左侧,而不是右侧的B,所以不可能;当光源在A点时,像在透镜另一侧,说明成实像,那么像距应在一倍焦距外,这样当点光源在B点时就也会在相对于B的另一侧成实像,(也就是A的一侧)而不是成像在C点.所以透镜不可能在AB和BC之间.如果凸透镜放在A点左侧,那么当点光源放在A点时,成像在B点,当点光源放在B点时,成像在C点,成像都是虚像.故此时凸透镜只能放在A点的左侧;所以该情况下有如下几种可能,即若C点在透镜的1倍焦距以外,像应成在透镜左侧的1倍焦距以外;另一种可能是,若C点还在透镜的1倍焦距以内,即此时所成的像应在C点的右侧.故分析四个选项,只有D是正确的. 故选D. 二、初中物理声现象问题求解方法 16.如图所示,甲、乙、丙、丁是不同的声音先后输入到同一示波器上所显示的波形图.则下面说法中正确的是 A.甲和乙声音的音调不同 B.乙和丙声音的响度相同 C.丙和丁声音的音色相同 D.丙声音在真空中传播速度最快 【答案】B 【解析】 【详解】 A、从图中可以看出,相同时间内,甲和乙振动的频率相同,所以音调相同.故A错误; B、乙和丙声音振动时偏离中间位置的幅度相同,说明振幅相同,则二者的响度相同,故B正确; C、丙和丁声音的波形形状相差较大,故它们的音色不同,故C错误; D、声音不能在真空中传播,故D错误. 故选B. 17.听到考试铃声,同学们立刻开始答卷,这个场景说明 A.铃声以声波的形式传播B.铃声能传递能量 C.铃声属于噪声D.铃声能传递信息 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 同学们开始答卷是因为听到的铃声,在这里铃声就是一种信息,同学们接收到了这种信息,故本题中主要是说明铃声能传递信息,故应选D. 18.关于声现象,下列说法正确的是() A.诗句“蝉噪林逾静,鸟鸣山更幽”中“蝉声、鸟声”靠音调区分 B.诗句“路人借问遥招手,怕得鱼惊不应人”中“为了不惊动鱼”是在传播途中控制噪音 C.诗句“姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船”中“钟声”是大钟振动产生的 D.诗句“入夜思归切,笛声清更哀”中“笛声”是靠笛子传播进入人耳的 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.音色是发声体特有的品质特征,可以区分声源,故诗句中“蝉声、鸟声”靠音色区分,故A错误; B.诗句“路人借问遥招手,怕得鱼惊不应人”中“为了不惊动鱼”是在声源处控制噪音,故B错误; C.声音由振动产生,诗句中“钟声”是大钟振动产生的,故C正确; D.空气可以传播声音,诗句中“笛声”是靠空气传播进入人耳的,故D错误; 故选C。 【点睛】 注意能正确区分声音的三个特征,即音调、响度、音色,其中音色是发声体特有的特征,由声源振动的材料、方式等决定,可以用来区分声源. 19.下列与声现象有关的说法中正确的是( ) A.城市道路旁的隔音板是在入耳处减弱噪声 B.B超是利用了声音可以传递信息 C.我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音是因为响度太小 D.声音在空气的速度一定是340m/s 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.城市路旁安装隔音板是在传播过程中减弱噪声,选项说法错误,不符合题意; B.B超是利用了声音可以传递信息,选项说法正确,符合题意; C.因为蝴蝶翅膀振动发出的声音频率小于20赫兹,是次声波,人耳听不到,选项说法错误,不符合题意; D.声音在空气中不同温度时传播的速度是不同的,在15℃空气中声速约为340m/s,选项说法错误,不符合题意; 故选B. 20.关于声现象下列说法正确的是( ) A.“掩耳盗铃”的寓言故事中,讲述的是在声源处减弱噪声 B.吹奏笛子时,演奏者用手指按住不同气孔,是为了改变发出声音的响度 C.两名宇航员在太空中不能直接对话,是因为声音不能在真空中传播 D.听声辨人主要是由于声音的响度不同 【答案】C 【解析】 【详解】 A.“掩耳盗铃”中的“掩耳”是在人耳处减弱噪声,故A错误; B.吹奏笛子时,演奏者抬起压在不同出气孔上的手指,是为了改变振动的空气柱的长度,即改变空气柱振动的快慢,故是为了改变音调,故B错误; C.太空中没有空气,而真空不能传声,因此两名宇航员在太空中不能直接对话,是因为声音不能在真空中传播,故C正确; D.每个发声体的音色是不同的,听声就能辨人是由于声音的音色不同,故D错误。 故选C。 21.如图所示,用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,乒乓球被弹开,这个实验说明了 A.发声的音叉正在振动 B.声音可以在空气中传播 C.声音的传播不需要介质 D.声音在空气中传播速度最快 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 正在发声的音叉将乒乓球多次被弹开,说明音叉在振动,从而说明声音是由音叉的振动产生的,因此,本探究实验是研究声音产生原因的。 故选A。 22.阅读下面的短文 潜艇的“耳目”——声呐 潜艇最大的特点是它的隐蔽性,作战时需要长时间在水下潜航,这就决定它不能浮出水面使用雷达观察,而只能依靠声呐进行探测,所以声呐在潜艇上的重要性更为突出,被称为潜艇的“耳目”。 声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用广泛的一种重要装置。 声呐能够向水中发射声波,声波的频率大多在10kHz~30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较指向性。 声波在水中传播时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,反射回来的声波被声呐接收,根据声信号往返时间可以确定目标的距离。 声呐发出声波碰到的目标如果是运动的,反射回来的声波(下称“回声”)的音调就会有所变化,它的变化规律是: 如果回声的音调变高,说明目标正向声呐靠拢;如果回声的音调变低,说明目标远离声呐。 请回答以下问题: (1)人耳能够听到声呐发出的声波的频率范围是______kHz到______kHz。 (2)①如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在10s内接收到经B潜艇反射回来的信号,且信号频率不变,潜艇B与潜艇A的距离 是__________。 (设声波在海水中传播速度为1500m/s) ②停在海水中的潜艇A继续监控潜艇B,突然接到潜艇B反射回来的声波频率是变低的,且测出潜艇B的速度是20m/s,方向始终在潜艇A、B的连线上,经一分钟后潜艇B与潜艇A的距离 为__________。 (3)在月球上能否用声呐技术来测量物体间的距离? _____为什么? _____ 【答案】0.02207500m8700m不能月球表面是真空的,而真空不能传声 【解析】 【分析】 (1)超声是指高于20000Hz的声音,次声是指低于20Hz的声音,人耳无法听到超声和次声。 (2)先算出超声波从潜艇A传到潜艇B的时间,再根据速度公式求两者的距离;首先算出1分钟内潜艇B通过的距离,根据声波频率的变化分析出潜艇AB之间的距离变化,从而计算出二者之间的距离。 (3)真空不能传声,所以无法使用声呐。 【详解】 (1)[1][2]人耳只能听到20Hz到20000Hz,即0.02kHz到20kHz之间的声音。 (2)①[3]超声波从潜艇A传到潜艇B的时间 潜艇B与潜艇A的距离 ②[4]1分钟后,潜艇B行驶的路程 因为声波频率变低,所以潜艇B是远离声呐,现在两艘潜艇之间的距离 (3)[5][6]地球和月球之间是真空,因为真空不能传声,所以用声呐技术无法测量地球和月球之间的距离。 【点睛】 本题综合性很强,考查学生对声音知识的综合运用能力;在计算距离时,注意回声测距需要计算单程的长度。 23.材料一: 人耳朵能分辨两次声音的最短时间间隔是0.1s;材料二: 一人在空心钢管的一端敲击一下,一个人在另一端听到两次声音。 一次是通过钢管传播的声音,第二次是通过空气传播的声音,因为声音在不同介质中传播速度不同;材料三: 声音在铁(钢管就是铁)中的传播速度为5200m/s;在空气中声音的传播速度为340m/s。 若敲打钢管听到两次声音的时间间隔为 ,求钢管的长度? (保留一位小数) 【答案】 。 【解析】 【详解】 声音在空气中 传播的路程: ; 声音在钢中传播比空气中传播快: ; 声音在钢中传播的时间: ; 钢管的长度: 。 答: 钢管的长度 。
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