高考物理选修33真题精选.docx
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高考物理选修33真题精选
第八章分子动理论功和能气体
知识扩展
温室效应
温室效应,在物理学上是指透射阳光的密闭空间,由于与外界缺乏对流等的热交换而产生的保温效应.农业上的塑料薄膜育秧、玻璃窗苗床以及冬季北方的塑料大棚菜畦,利用的就是温室效应.
我们居住的地球,事实上也是一个“大温室”.在地球周围的大气中,除了氮气、氧气外,还有各种微量气体,如二氧化碳、水蒸气、甲烷等.这些气体具有类似玻璃窗和塑料薄膜的作用,太阳光可通过大气层射向地球而使地球受热温度升高,同时,这些气体又能吸收部分从地面散发出来的热能,并重新辐射出热能,其中有一部分又回到了地表,从而减少了地表热量向空间散失,增加了地表温度,这种现象很像温室中的情况——辐射能量进来容易出去难,人们就把这种现象叫做温室效应.
正是由于地球大气中二氧化碳、水汽等产生的温室效应,地球表面温度才能维持在15℃的平均温度上,为人类和整个生物圈提供了一个温暖的环境.
高考真题精选
2006高考题
选择题
1.(2006全国高考理综Ⅰ,18)下列说法中正确的是()
A.气体的温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的平均动能增大,撞击器壁时对器壁的作用力增大,从而气体的压强一定增大
B.气体的体积变小时,单位体积的分子数增多,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多,从而气体的压强一定增大
C.压缩一定量的气体,气体的内能一定增加
D.分子a从远处趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处时,a的动能一定最大
答案:
D
解析:
气体的压强由温度和体积共同决定,A、B选项都分别从一个因素来讨论气体压强,不知另一个因素的变化,无法确定气体压强的变化,所以A、B选项错误.由热力学第一定律,ΔU=W+Q,气体的内能由做功和吸放热共同决定,C选项只知外界对气体做功,但不知气体是吸热还是放热,无法判断气体的内能,所以C选项错误.当a分子从远处趋近至分子力为零时,是从平衡位置外靠向至平衡位置,分子间作用力为引力,且做正功,分子势能减小,分子动能增加,从平衡位置再向里靠近,分子间作用力为斥力,且做负功,分子势能增加,分子动能减小,所以在平衡位置处分子动能最大,所以D选项正确.
2.(2006全国高考理综Ⅱ,21)对一定量的气体,若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数,则()
A.当体积减小时,N必定增加
B.当温度升高时,N必定增加
C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化
D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变
答案:
C
解析:
单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数N由体积和温度共同决定.由压强p=NmΔV,
,压强不变,温度T变化,ΔV必变化,所以N必定变化.所以C选项正确.
3.(2006北京高考理综,15)如图8-1所示,两个相通的容器P、Q间装有阀门K,P中充满气体,Q内为真空,整个系统与外界没有热交换。
打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则()
图8-1
A.气体体积膨胀,内能增加B.气体分子势能减少,内能增加
C.气体分子势能增加,压强可能不变D.Q中气体不可能自发地全部退回到P中
答案:
D
解析:
当阀门K被打开,P中的气体进入Q中,由于Q中为真空,且系统与外界无热交换,所以气体内能不变,A、B选项错误.气体体积增大,温度不变,压强减小,选项C错误.
由热力学第二定律可知,Q中气体不可能自发地全部退回到P中,所以D选项正确.
4.(2006天津高考理综,14)下列说法中正确的是()
A.任何物体的内能就是组成该物体的所有分子热运动动能的总和
B.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
C.做功和热传递在改变内能的方式上是不同的
D.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行
答案:
C
解析:
物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和,所以A选项错误.将内能全部转化为机械能而不引起其他变化是不可能的,B选项错误.在热力学第二定律中,热传导是具有方向性的,不违背能量转化和守恒定律,但不能自发进行,D选项错误.做功和热传递是改变内能的两种方式,C选项正确.
5.(2006江苏高考,1)从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量()
A.氧气的密度和阿伏加德罗常数B.氧气分子的体积和阿伏加德罗常数
C.氧气分子的质量和阿伏加德罗常数D.氧气分子的体积和氧气分子的质量
答案:
C
解析:
氧气的摩尔质量是每摩尔氧气的质量,等于氧气分子质量与阿伏加德罗常数的乘积,故C正确,ABD错误.
6.(2006江苏高考,5)用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分,A中盛有一定质量的理想气体,B为真空(如图8-2①).现把隔板抽去,A中的气体自动充满整个容器(如图8-2②),这个过程称为气体的自由膨胀.下列说法正确的是()
图8-2
A.自由膨胀过程中,气体分子只作定向运动
B.自由膨胀前后,气体的压强不变
C.自由膨胀前后,气体的温度不变
D.容器中的气体在足够长的时间内,能全部自动回到A部分
答案:
C
解析:
A选项,由分子动理论知,气体分子的热运动是永不停息的无规则运动,故A错误.
B选项,因温度T不变,由
恒量知,气体压强变小,故B错误.
C选项,由能量转化和守恒定律知,气体膨胀前后内能不变,又因一定量理想气体内能只与温度有关,所以气体温度不变,故C正确.
D选项,由热力学第二定律知,真空中气体膨胀具有方向性,在无外界条件下,容器中气体不能自发地全部回到容器的A部分,故D错误.
7.(2006江苏高考,7)下列说法正确的是()
A.气体的温度升高时,并非所有分子的速率都增大
B.盛有气体的容器作减速运动时,容器中气体的内能随之减小
C.理想气体在等容变化过程中,气体对外不做功,气体的内能不变
D.一定质量的理想气体经等温压缩后,其压强一定增大
答案:
AD
解析:
A选项,由分子动理论知,温度升高时,物质分子热运动的平均动能增大,但由于分子无规则运动的相互作用,对个别分子,有的速率增大,有的速率减小,故A正确.
B选项,容器中气体的内能与容器的机械运动无因果关系和必然联系,故B错误.
C选项,由热力学第一定律,气体内能变化ΔU=W+Q,在W=0时,若发生热传递,内能也可发生变化,故C错误.
D选项,由
恒量知一定质量理想气体T不变,V变小,气体压强p一定增大,故D正确.
8.(2006广东高考,4)关于永动机和热力学定律的讨论,下列叙述正确的是()
A.第二类永动机违反能量守恒定律
B.如果物体从外界吸收了热量,则物体的内能一定增加
C.外界对物体做功,则物体的内能一定增加
D.做功和热传递都可以改变物体的内能,但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的
答案:
D
解析:
第二类永动机并不违反能量守恒定律,它只不符合热力学第二定律,所以A项错误.从热力学第一定律可知物体内能的改变ΔU与物体吸、放热ΔQ和做功ΔW有关,即ΔU=ΔQ+ΔW.物体只从外界吸收了热量,做功情况不明确,同样道理,对物体做功而吸、放热情况不明确,都不能断定物体的内能如何变化,所以B、C项错误.做功是通过机械能转化为热能,而热传递是热能从一个物体转移到另一个物体,两种改变内能的方式和本质是有区别的,所以D项正确.
9.(2006广东高考,8)图8-3为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时,强迫致冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中致冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时致冷剂液化,放出热量到箱体外,下列说法正确的是()
图8-3
A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B.电冰箱的致冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
答案:
BC
解析:
在电冰箱的热量传递过程中是由于压缩机消耗电能做功才使热量从冰箱内传到冰箱外,并不是自发地进行,所以A项错误,B项正确.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律和能量守恒定律,所以C项正确,D项错误.
10.(2006重庆高考理综,16)如图8-4,某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中.设水温均匀且恒定,筒内空气无泄漏,不计气体分子间相互作用,则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中,筒内空气体积减小()
图8-4
A.从外界吸热B.内能增大C.向外界放热D.内能减小
答案:
C
解析:
水温恒定且金属筒缓慢下降,则空气的温度始终不变,气体的内能不变,B、D错误.筒内空气体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律,气体必须向外界放热,A错误,所以C正确.
11.(2006四川高考理综,19)对一定质量的气体,下列说法中正确的是()
A.温度升高,压强一定增大B.温度升高,分子热运动的平均动能一定增大
C.压强增大,体积一定减小D.吸收热量,可能使分子热运动加剧、气体体积增大
答案:
BD
解析:
压强由温度和体积共同决定.A和C中只知道其中一个因素的变化,不知道另一个因素的变化,无法确定压强的变化,A、C选项均错误.温度是分子平均动能的标志,温度升高,分子热运动的平均动能一定增大,B选项正确.由热力学第一定律,ΔU=W+Q,吸收热量大于对外做的功值,物体内能增加,分子热运动加剧,D选项正确.所以B、D选项正确.
2005高考题
选择题
1.(2005全国高考理综Ⅰ,21)如图8-5所示,绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分,K与气缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略.现通过电热丝对气体a加热一段时间后,a、b各自达到新的平衡()
图8-5
A.a的体积增大了,压强变小了B.b的温度升高了
C.加热后a的分子热运动比b分子热运动更激烈D.a增加的内能大于b增加的内能
答案:
BCD
解析:
a气体受热膨胀,通过活塞压缩气体b对b做功,气体b体积减小,由热力学第一定律,b内能增加,温度升高,则b气体压强增大,最终达到平衡时,a气体和b气体压强相等,而a气体体积变大,所以a气体的温度大于b气体的温度,所以B、C、D选项正确.
2.(2005全国高考理综Ⅱ,16)对于定量气体,可能发生的过程是()
A.等压压缩,温度降低B.等温吸热,体积不变
C.放出热量,内能增加D.绝热压缩,内能不变
答案:
AC
解析:
等压压缩,体积变小,要使压强不变,则温度降低,A选项正确.等温吸热,温度不变,内能不变,吸收热量,由热力学第一定律ΔU=W+Q,则一定要对外做功,体积变大,B选项错误.放出热量的同时,外界对气体做功,则可能内能增加,C选项正确.绝热压缩,外界对气体做功,则内能必增加,D选项错误.
3.(2005北京高考理综,14)下列关于热现象的说法,正确的是()
A.外界对物体做功,物体的内能一定增加
B.气体的温度升高,气体的压强一定增大
C.任何条件下,热量都不会由低温物体传递到高温物体
D.任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
答案:
D
解析:
由热力学第一定律,ΔU=W+Q,物体的内能由做功和热传递两者共同决定,A选项错误.压强由温度和体积共同决定,B选项错误.在其他条件下,热量可以从低温物体传到高温物体,例如电冰箱,由热力学第二定律,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,所以D选项正确.
4.(2005北京春季高考,15)以下关于分子力的说法,正确的是()
A.分子间既存在引力也存在斥力B.液体难于被压缩表明液体中分子力总是引力
C.气体分子之间总没有分子力的作用D.扩散现象表明分子间不存在引力
答案:
A
解析:
略
5.(2005天津高考理综,14)下列说法中正确的是()
A.一定质量的气体被压缩时,气体压强不一定增大
B.一定质量的气体温度不变压强增大时,其体积也增大
C.气体压强是由气体分子间的斥力产生的
D.在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强
答案:
A
解析:
一定质量的气体压强由温度和体积共同决定,体积减小,温度也有可能降低,A选项正确.温度不变,压强增大,则体积必减小,B选项错误.气体的压强是由气体频繁地撞击器壁而产生的,C选项错误.失重时,密闭容器内的气体对器壁的压强不变,D选项错误.
6.(2005江苏高考,9)分别以p、V、T表示气体的压强、体积、温度.一定质量的理想气体,其初始状态表示为(p0、V0、T0).若分别经历如下两种变化过程:
①从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中,温度保持不变(T1=T0);②从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程中,既不吸热,也不放热.
在上述两种变化过程中,如果V1=V2>V0,则()
A.p1>p2,T1>T2B.p1>p2,T1<T2C.p1<p2,T1<T2D.p1<p2,T1>T2
答案:
D
解析:
①从(p0、V0、T0)变为(p1、V1、T1)的过程中,等温变化,体积增大(V1>V0),故压强减小,即p1<p0.
②从(p0、V0、T0)变为(p2、V2、T2)的过程,体积增大(V2>V0),气体对外做功,同时气体与外界绝热,故气体内能减少,则T2<T0,又T1=T0,所以T2<T1,又p2V2>p0V0,p0V0=p1V1,V1=V2,所以p2>p1,故D正确.
7.(2005江苏高考理综,20)一定质量的气体,压强保持不变,下列过程可以实现的是()
A.温度升高,体积增大B.温度升高,体积减小
C.温度不变,体积增大D.温度不变,体积减小
答案:
A
解析:
与压强有关的两个因素为气体分子的密集程度和气体分子的平均动能.而这两个因素分别与体积和温度有关.若温度升高,分子的平均动能增加,要使压强不变,必须使分子的密集度减小,即增大体积.若温度不变,即分子的平均动能不变,要使压强不变,则分子的密集度也不能变化,即体积不变.故选项A正确.
8.(2005广东高考,4)封闭在气缸内一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,以下说法正确的是()
A.气体的密度增大B.气体的压强增大
C.气体分子的平均动能减少D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
答案:
BD
解析:
气体等容变化,温度升高,压强增大,故B、D项正确.
2004高考题
选择题
1.(2004全国高考理综Ⅰ,16)一定量的气体吸收热量,体积膨胀并对外做功,则此过程的末态与初态相比()
A.气体内能一定增加B.气体内能一定减少
C.气体内能一定不变D.气体内能是增是减不能确定
答案:
D
解析:
本题考查了热学第一定律.当气体吸收热量小于气体对外做功时,则内能减少;当气体吸收热量大于气体对外做功时,则内能增加;当气体吸收热量等于气体对外做功时,则内能不变.题中由于气体吸收热量与气体对外界做功的关系不确定,只能选择D选项.
2.(2004全国高考理综Ⅱ,16)若以μ表示水的摩尔质量,v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积,ρ表示在标准状态下水蒸气的密度,NA为阿伏加德罗常数,m、Δ分别表示每个水分子的质量和体积,下面是四个关系式:
①
②
③
④
其中()
A.①和②都是正确的B.①和③都是正确的
C.②和④都是正确的D.①和④都是正确的
答案:
B
解析:
水蒸气的摩尔体积与其密度的乘积是摩尔质量,摩尔质量除以一个分子的质量得阿伏加德罗常数,所以①表达式正确.②表达式得到的不是水蒸气的密度,则②不正确.③式是摩尔质量与阿伏加德罗常数的比值,可求得一个分子的质量,它对固、液、气三种状态下的物体求分子的质量都适用.④表达式求每个分子的体积,该式只适用于固体、液体,不适用于气体,则④不正确.综上可得只有B选项正确.
3.(2004全国高考理综Ⅲ,18)分子间有相互作用的势能,规定两分子相距无穷远时两分子的势能为零.设分子a固定不动,分子b以某一初速度从无穷远处向a运动,直至它们之间的距离最小,在此过程中,a、b之间的势能()
A.先减小,后增大,最后小于零B.先减小,后增大,最后大于零
C.先增大,后减小,最后小于零D.先增大,后减小,最后大于零
答案:
B
解析:
当分子间的距离大于r0时,分子力表现为引力,当分子间的距离小于r0时,分子力表现为斥力.若分子a固定不动,分子b以某一初速度从无穷远处向a运动,直至它们之间的距离最小,在此过程中,分子力先做正功,后做负功,分子势能先减少,后增加,最后分子势能应大于零.
4.(2004全国高考理综Ⅳ,16)一定质量的理想气体,从某一状态开始经过一系列变化后又回到开始状态,用W1表示外界对气体做的功,W2表示气体对外界做的功,Q1表示气体吸收的热量,Q2表示气体放出的热量,则整个过程中一定有()
A.Q1-Q2=W2-W1B.Q1=Q2C.W2=W1D.Q1>Q2
答案:
A
解析:
一定质量的理想气体,从某一状态开始经过一系列变化后又回到开始状态,根据热力学第一定律可得,A正确.
5.(2004北京高考理综,15)下列说法正确的是()
A.外界对气体做功,气体的内能一定增加
B.气体从外界吸收热量,气体的内能一定增加
C.气体的温度越低,气体分子无规则运动的平均动能越大
D.气体的温度越高,气体分子无规则运动的平均动能越大
答案:
D
解析:
A、B考查了热力学第一定律.外界对物体做功,物体可能同时放出热量,当放出的热量大于外界对物体做的功,内能可能减少,A错误.气体从外界吸收的热量,可能同时对外界做功,当气体从外界吸收的热量小于对外界所做的功,则内能减少,B错误.温度高低是分子热运动剧烈程度的标志,温度越高,则分子热运动就越剧烈,其分子的平均动能就越大,C错误,D正确.
6.(2004北京春季高考,20)一定质量的理想气体处于某一平衡状态,此时其压强为p0,有人设计了四种途径,使气体经过每种途经后压强仍为p0.这四种途径是
①先保持体积不变,降低压强,再保持温度不变,压缩体积
②先保持体积不变,使气体升温,再保持温度不变,让体积膨胀
③先保持温度不变,使体积膨胀,再保持体积不变,使气体升温
④先保持温度不变,压缩气体,再保持体积不变,使气体降温
可以断定()
A.①②不可能B.③④不可能C.①③不可能D.①②③④都可能
答案:
D
解析:
根据压强的微观含义,确定压强大小的两个因素为分子的密集程度和气体分子的平均动能.①中先保持体积不变,降低压强,则温度降低,再保持温度不变,压缩体积,则压强要增大,可能会增大到原来的p0.②中先保持体积不变,使气体升温,则压强增大,再保持温度不变,让体积膨胀,则压强要减小,可能会减小到原来的p0.③中先保持温度不变,使体积膨胀,则压强减小,再保持体积不变,使气体升温,则压强要增大,可能会增大到原来的p0.④中先保持温度不变,压缩气体,则压强增大,再保持体积不变,使气体降温,则压强要减小,可能会减小到原来的p0.可见①②③④四种途径都有可能使压强回到原来的值.故选项D正确.
7.(2004天津高考理综,15)下列说法正确的是()
A.热量不能由低温物体传递到高温物体
B.外界对物体做功,物体的内能必定增加
C.第二类永动机不可能制成,是因为违反了能量守恒定律
D.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
答案:
D
解析:
本题考查了热力学第一定律和第二定律.借助外界的帮助,热量可以由低温物体传递到高温物体,A错误.外界对物体做功,物体可能同时放出热量,当放出的热量大于外界对物体做的功,内能可能减少,B错误.第二类永动机不可能制成,并不违反能量守恒定律,而是说明了机械能和内能的转化过程具有方向性,机械能可以全部转化为内能,但内能不能全部转化为机械能,C也不正确.D符合热力学第二定律的其中一种表述,D正确.
8.(2004江苏高考,2)下列说法正确的是()
A.物体放出热量,温度一定降低B.物体内能增加,温度一定升高
C.热量能自发地从低温物体传给高温物体D.热量能自发地从高温物体传给低温物体
答案:
D
解析:
本题考查了热力学第一定律和第二定律.物体放出热量,可能同时外界对物体做功,据热力学第一定律可知,当放出的热量小于外界对物体做的功,物体内能将增加,温度升高,A错误.与物体内能有关的因素有物体的质量、温度、体积和物态变化.物体内能增加,其温度不一定升高,如质量一定的0℃的冰块变成0℃的水,其内能增加,但温度不变,所以B说法错误.由热力学第二定律可知:
热量的传递具有方向性,热量能自发地从高温物体传给低温物体,C错误,D正确.
9.(2004江苏高考,5)甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体,已知甲、乙容器气体的压强分别为p甲、p乙,且p甲<p乙.则()
A.甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度
B.甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度
C.甲容器中气体分子的平均动能小于乙容器中气体分子的平均动能
D.甲容器中气体分子的平均动能大于乙容器中气体分子的平均动能
答案:
BC
解析:
质量相等的同种气体装在相同容器中,说明两种气体的体积相同,则两种气体分子的密集程度相同.由于p甲<p乙,一定是乙容器中分子热运动比甲容器中气体分子热运动剧烈,则乙容器中气体的温度高于甲容器中气体的温度,所以B正确,A错误.由于乙容器中气体的温度高于甲容器中气体的温度,则乙容器中气体分子的平均动能大于甲容器中气体分子的平均动能,所以C正确,D错误.
10.(2004两广高考,2)下列说法正确的是()
A.水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现
B.气体总是很容易充满容器,这是分子间存在斥力的宏观表现
C.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在吸引力的宏观表现
D.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在吸引力的宏观表现
答案:
AD
解析:
当r<r0时,减小r的距离,则斥力增大得比引力更快,分子力表现为斥力,所以水的体积很难被压缩,A正确.气体总是很容易充满容器,是分子在不停地做无规则运动的体现,则B错误.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,是大气压强的作用,C错误.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,是由于分子间存在引力的宏观表现,D正确.
11.(2004两广高考,8)如图8-6所示,密闭绝热的具有一定质量的活塞,活塞的上部封闭着气体,下部为真空,活塞与器壁的摩擦忽略不计,置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部.另一端固定在活塞上,弹簧被压缩后用绳扎紧,此时弹簧的弹性势能为Ep(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零).现绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,经过多次往复运动后活塞静止,气体达到平衡态.经过此过程()
图8-6
A.Ep全部转换为气体的内能
B.Ep一部分转换为活塞的重力势能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
C.Ep全部转换为活塞的重力势能和气体的内能
D.Ep一部分转换为活塞的重力势能,一部分转换为气体的内能,其余部分仍为弹簧的弹性势能
答案:
D
解析:
当绳突然断开,弹簧推动活塞向上运动,对气体做功,静止时,弹簧伸长了一些,但弹簧仍处于被压缩状态,根据能量转化和能量守恒定律可知,应选择D.
12.(2004两广高考,4)下列说法正确的是()
A.外界对一物体做功,此物体的内能一定增加
B.机械能完全转化为内能是不可能的
C.将热量传递给一个物体,此物体的内能一定改变
D.一定量气体对外做功,此物体的内能不一定减少
答案:
D
解析:
本题考查了热力学第一定律和第二定律.外界对物体做功,物体可能同时放出热量,当放出的热量大于外界对物体做的功,则内
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