沪科版物理高一上3A《牛顿第一定律 惯性》练习1.docx
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沪科版物理高一上3A《牛顿第一定律惯性》练习1
牛顿第一定律惯性
牛顿第一定律
1.牛顿第一定律(惯性定律):
一切物体总是保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2.惯性:
物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
【例1】下列关于惯性的说法中正确的是
A.物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性B.物体只有受外力作用时才有惯性
C.物体的运动速度大时惯性大D.物体在任何情况下都有惯性
【例2】关于牛顿第一定律的下列说法中,正确的是
A.牛顿第一定律是实验定律
B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因
C.惯性定律与惯性的实质是相同的
D.物体的运动不需要力来维持
【例3】在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上,一运动员做立定跳远,若向各个方向都用相同的力,则()
A.向北跳最远B.向南跳最远
C.向东向西跳一样远,但没有向南跳远D.无论向哪个方向都一样远
【例4】某人用力推原来静止在水平面上的小车,使小车开始运动,此后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动,可见()
A.力是使物体产生运动的原因B.力是维持物体运动速度的原因
C.力是使物体速度发生改变的原因D.力是使物体惯性改变的原因
【例5】如图中的甲图所示,重球系于线DC下端,重球下再系一根同样的线BA,下面说法中正确的是()
A.在线的A端慢慢增加拉力,结果CD线拉断
B.在线的A端慢慢增加拉力,结果AB线拉断
C.在线的A端突然猛力一拉,结果AB线拉断
D.在线的A端突然猛力一拉,结果CD线拉断
课堂强化练习
1.火车在长直水平轨道上匀速行驶,坐在门窗密闭的车厢内的一人将手中的钥匙相对车竖直上抛,当钥匙(相对车)落下来时()
A.落在手的后方B.落在在手的前方C.落在手中D.无法确定
2.根据牛顿第一定律,我们可以得到如下的推论()
A.静止的物体一定不受其它外力作用
B.惯性就是质量,惯性是一种保持匀速运动或静止状态的特性
C.物体的运动状态发生了改变,必定受到外力的作用
D.力停止作用后,物体就慢慢停下来
3.关于物体的惯性,下列说法中正确的是()
A.只有处于静止或匀速运动状态的物体才具有惯性B.只有运动的物体才能表现出它的惯性
C.物体做变速运动时,其惯性不断变化D.以上结论不正确
4.伽利略的理想实验证明了()
A.要物体运动必须有力作用,没有力作用物体将静止
B.要物体静止必须有力作用,没有力作用物体就运动
C.物体不受外力作用时,一定处于静止状态
D.物体不受外力作用时,总保持原来的匀速直线运动或静止状态
5.关于惯性,下述哪些说法是正确的()
A.惯性除了跟物体质量有关外,还跟物体速度有关
B.物体只有在不受外力作用的情况下才能表现出惯性
C.乒乓球可快速抽杀,是因为乒乓球的惯性小的缘故
D.战斗机投人战斗时,必须丢掉副油箱,减小惯性以保证其运动的灵活性
6.如图所示,一个劈形物体M放在固定的粗糙的斜面上,上面成水平.在水平面上放一光滑小球m,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是()
A.沿斜面向下的直线B.竖直向下的直线
C.无规则曲线D.抛物线
7.下面关于惯性的说法中,正确的是
A.运动速度大的物体比速度小的物体难以停下来,所以运动速度大的物体具有较大的惯性
B.物体受的力越大,要它停下来就越困难,所以物体受的推力越大,则惯性越大
C.物体的体积越大,惯性越大
D.物体含的物质越多,惯性越大
8.(2002年春上海大综试题)根据牛顿运动定律,以下选项中正确的是
A.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在车厢的原来位置
B.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
C.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
D.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
9.关于物体的惯性,下列说法正确的是
A.只有处于静止或匀速直线运动的物体才具有惯性
B.只有运动的物体才能表现出它的惯性
C.物体做变速运动时,其惯性不断变化
D.以上说法均不正确
10.下列现象中能直接由牛顿第一定律解释的是
A.竖直上升的气球上掉下的物体,仍能继续上升一定高度后才竖直下落
B.水平匀速飞行的飞机上释放的物体,从飞机上看是做自由落体运动
C.水平公路上运动的卡车,速度逐渐减小直至停止
D.用力将完好的鸡蛋敲碎
11.火车在平直轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起,发现仍落回车上原处,这是因为
A.人跳起时,车厢内的空气给他以向前的力,带着他随同火车一起向前运动
B.人跳起瞬间,车厢地板给他一个向前的力,推动他随同火车一起向前运动
C.人跳起后,车在继续向前运动,所以人落下必定偏后一些,只是由于时间很短,偏后距离太小,不明显而已
D.人跳起后直到落地,在水平方向上保持与车相同的速度
牛顿第三定律
一、牛顿第三定律:
两物体之间的作用力与反作用力总是作用在两个物体,方向相反,而且大小相等.
2.区分一对作用力反作用力和一对平衡力
一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有:
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
不同点有:
作用力反作用力作用在两个不同物体上,而平衡力作用在同一个物体上;作用力反作用力一定是同种性质的力,而平衡力可能是不同性质的力;作用力反作用力一定是同时产生同时消失的,而平衡力中的一个消失后,另一个可能仍然存在。
一对作用力和反作用力
一对平衡力
作用对象
两个物体
同一个物体
作用时间
同时产生,同时消失
不一定同时产生或消失
力的性质
一定是同性质的力
不一定是同性质的力
力的大小关系
大小相等
大小相等
力的方向关系
方向相反且共线
方向相反且共线
【例1】汽车拉着拖车在水平道路上沿直线加速行驶,根据牛顿运动定律可知()
A.汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力
B.汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力
C.汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力
D.汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力
【例2】甲、乙二人拔河,甲拉动乙向左运动,下面说法中正确的是
A.做匀速运动时,甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等
B.不论做何种运动,根据牛顿第三定律,甲、乙二人对绳的拉力大小一定相等
C.绳的质量可以忽略不计时,甲乙二人对绳的拉力大小一定相等
D.绳的质量不能忽略不计时,甲对绳的拉力一定大于乙对绳的拉力
【例3】物体静止在斜面上,以下几种分析中正确的是
A.物体受到的静摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力
B.物体所受重力沿垂直于斜面的分力就是物体对斜面的压力
C.物体所受重力的反作用力就是斜面对它的静摩擦力和支持力这两个力的合力
D.物体受到的支持力的反作用力,就是物体对斜面的压力
【例4】人走路时,人和地球间的作用力和反作用力的对数有
A.一对B.二对C.三对D.四对
【例5】物体静止于水平桌面上,则
A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力,这两个力是一对平衡力
B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力
C.物体对桌面的压力就是物体的重力,这两个力是同一种性质的力
D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡的力
课堂强化练习
1.关于作用力与反作用力以及相互平衡的两个力的下列说法中,正确的是()
A.作用力与反作用力一定是同一性质的力
B.作用力与反作用力大小相等,方向相反,因而可以互相抵消
C.相互平衡的两个力的性质,可以相同,也可以不同
D.相互平衡的两个力大小相等,方向相反,同时出现,同时消失
2.质量为M的木块静止在倾角为α的斜面上,设物体与斜面间的动摩擦因数为μ,则下列说法正确的是()
A.木块受重力,斜面对它的支持力和摩擦力的作用
B.木块对斜面的压力与斜面对木块的支持力大小相等,方向相反
C.斜面对木块的摩擦力与重力沿科面向下的分力Mgsinα大小相等,方向相反
D.斜面对木块的摩擦力大小可以写成μMgcosα
3.关于作用力与反作用力,下列说法中正确的有
A.物体相互作用时,先有作用力,后有反作用力
B.作用力与反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,因而这二力平衡
C.作用力与反作用力可以是不同性质的力,例如,作用力是弹力,其反作用力可能是摩擦力
D.作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上
4.大人拉小孩,下列说法正确的是
A.当小孩被大人拉走时,大人拉力大于小孩拉力
B.当小孩赖着不动时,大人拉力大于小孩的拉力
C.不管什么情况下,大人拉力总大于小孩的拉力,因为大人的力气总比小孩大
D.不管什么情况下,大人拉力与小孩拉力大小相等
牛顿第二定律
一、牛顿第二定律
1.定律的表述
物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同,即F=ma(其中的F和m、a必须相对应)
2.对定律的理解:
(1)瞬时性:
(2)矢量性:
(3)同一性:
(4)相对性:
(5)局限性:
二、应用举例
1.力与运动关系的定性分析
【例1】如图所示,如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上。
一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。
在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是
A.小球刚接触弹簧瞬间速度最大
B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上
C.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小
D.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大
【例2】如图所示.弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住物体m.现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体一直可以运动到B点.如果物体受到的阻力恒定,则
A.物体从A到O先加速后减速
B.物体从A到O加速运动,从O到B减速运动
C.物体运动到O点时所受合力为零
2.牛顿第二定律的瞬时性
【例3】(2001年上海高考题)如图
(1)所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态。
现将L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。
(1)下面是某同学对该题的某种解法:
解:
设L1线上拉力为T1,L2线上拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下处于平衡。
mg,
,解得
=mgtanθ,剪断线的瞬间,T2突然消失,物体却在T2反方向获得加速度,因为mgtanθ=ma所以加速度a=gtanθ,方向在T2反方向。
你认为这个结果正确吗?
说明理由。
(2)若将图
(1)中的细线L1改为长度相同,质量不计的轻弹簧,如图
(2)所示,其它条件不变,求解的步骤和结果与
(1)完全相同,即a=gtanθ,你认为这个结果正确吗?
请说明理由。
3.正交分解法
【例4】如图所示,质量为4kg的物体静止于水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体受到大小为20N,与水平方向成30°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动,求物体的加速度是多大?
(g取10m/s2)
4.合成法与分解法
【例5】如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角,球和车厢相对静止,球的质量为1kg.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况.
(2)求悬线对球的拉力.
【例6】如图所示,m=4kg的小球挂在小车后壁上,细线与竖直方向成37°角。
求:
(1)小车以a=g向右加速;
(2)小车以a=g向右减速时,细线对小球的拉力F1和后壁对小球的压力F2各多大?
【例7】如图所示,在箱内倾角为α的固定光滑斜面上用平行于斜面的细线固定一质量为m的木块。
求:
(1)箱以加速度a匀加速上升,
(2)箱以加速度a向左匀加速运动时,线对木块的拉力F1和斜面对箱的压力F2各多大?
5.在动力学问题中的综合应用
【例7】如图所示,质量m=4kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5,在与水平成θ=37°角的恒力F作用下,从静止起向右前进t1=2.0s后撤去F,又经过t2=4.0s物体刚好停下。
求:
F的大小、最大速度vm、总位移s。
课堂强化练习
1.下列关于力和运动关系的几种说法中,正确的是
A.物体所受合外力的方向,就是物体运动的方向
B.物体所受合外力不为零时,其速度不可能为零
C.物体所受合外力不为零,其加速度一定不为零
D.合外力变小的,物体一定做减速运动
2.放在光滑水平面上的物体,在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态,若其中一个力逐渐减小到零后,又恢复到原值,则该物体的
A.速度先增大后减小B.速度一直增大,直到某个定值
C.加速度先增大,后减小到零D.加速度一直增大到某个定值
3.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解,正确的是
A.由F=ma可知,物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比
B.由
可知,物体的质量与其所受合外力成正比,与其运动的加速度成反比
C.由
可知,物体的加速度与其所受合外力成正比,与其质量成反比
D.由
可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合外力而求得
4.在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中,有关比例系数k的说法正确的是
A.在任何情况下k都等于1B.因为k=1,所以k可有可无
C.k的数值由质量、加速度和力的大小决定D.k的数值由质量、加速度和力的单位决定
5.对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力,当力刚开始作用的瞬间
A.物体立即获得速度B.物体立即获得加速度
C.物体同时获得速度和加速度D.由于物体未来得及运动,所以速度和加速度都为零
6.质量为1kg的物体受到两个大小分别为2N和2N的共点力作用,则物体的加速度大小可能是
A.5m/s2B.3m/s2C.2m/s2D.0.5m/s2
7.如图所示,质量为10kg的物体,在水平地面上向左运动.物体与水平面间的动摩擦因数为0.2.与此同时,物体受到一个水平向右的推力F=20N的作用,则物体的加速度为(g取10m/s2)
A.0B.4m/s2,水平向右
C.2m/s2,水平向右D.2m/s2,水平向左
8.质量为m的物体放在粗糙的水平面上,水平拉力F作用于物体上,物体产生的加速度为a,若作用在物体上的水平拉力变为2F,则物体产生的加速度
A.小于aB.等于a
C.在a和2a之间D.大于2a
9.物体在力F作用下做加速运动,当力F逐渐减小时,物体的加速度________,速度______;当F减小到0时,物体的加速度将_______,速度将________.(填变大、变小、不变、最大、最小和零)等.
10.如图所示,物体A、B用弹簧相连,mB=2mA,A、B与地面间的动摩擦因数相同,均为μ,在力F作用下,物体系统做匀速运动,在力F撤去的瞬间,A的加速度为_______,B的加速度为_______(以原来的方向为正方向).
11.甲、乙两物体的质量之比为5∶3,所受外力大小之比为2∶3,则甲、乙两物体加速度大小之比为.
12.质量为8×103kg的汽车,以1.5m/s2的加速度沿水平路面加速,阻力为2.5×103N,那么汽车的牵引力为N.
13.质量为1.0kg的物体,其速度图像如图所示,4s内物体所受合外力的最大值是N;合外力方向与运动方向相反时,合外力大小为N.
14.在质量为M的气球下面吊一质量为m的物体匀速上升.某时刻悬挂物体的绳子断了,若空气阻力不计,物体所受的浮力大小不计,求气球上升的加速度.
牛顿运动定律的应用
一、牛顿运动定律在动力学问题中的应用
1.运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可以分为两种类型(两类动力学基本问题):
(1)已知物体的受力情况,要求物体的运动情况.如物体运动的位移、速度及时间等.
(2)已知物体的运动情况,要求物体的受力情况(求力的大小和方向).
但不管哪种类型,一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度,然后再由此得出问题的答案.
两类动力学基本问题的解题思路图解如下:
可见,不论求解那一类问题,求解加速度是解题的桥梁和纽带,是顺利求解的关键。
点评:
我们遇到的问题中,物体受力情况一般不变,即受恒力作用,物体做匀变速直线运动,故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式,如
等.
2.应用牛顿运动定律解题的一般步骤
(1)认真分析题意,明确已知条件和所求量,搞清所求问题的类型。
(2)选取研究对象.所选取的研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的整体.同一题目,根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。
(3)分析研究对象的受力情况和运动情况。
(4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时:
如果物体只受两个力,可以用平行四边形定则求其合力;如果物体受力较多,一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力;如果物体做直线运动,一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。
(5)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程,物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式,按代数和进行运算。
(6)求解方程,检验结果,必要时对结果进行讨论。
3.应用例析
【例1】一斜面AB长为10m,倾角为30°,一质量为2kg的小物体(大小不计)从斜面顶端A点由静止开始下滑,如图所示(g取10m/s2)
(1)若斜面与物体间的动摩擦因数为0.5,求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间.
(2)若给小物体一个沿斜面向下的初速度,恰能沿斜面匀速下滑,则小物体与斜面间的动摩擦因数μ是多少?
【例2】如图所示,一高度为h=0.8m粗糙的水平面在B点处与一倾角为θ=30°光滑的斜面BC连接,一小滑块从水平面上的A点以v0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右运动。
运动到B点时小滑块恰能沿光滑斜面下滑。
已知AB间的距离s=5m,求:
(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数;
(2)小滑块从A点运动到地面所需的时间;
【例3】静止在水平地面上的物体的质量为2kg,在水平恒力F推动下开始运动,4s末它的速度达到4m/s,此时将F撤去,又经6s物体停下来,如果物体与地面的动摩擦因数不变,求F的大小。
点评:
解决动力学问题时,受力分析是关键,对物体运动情况的分析同样重要,特别是像这类运动过程较复杂的问题,更应注意对运动过程的分析。
在分析物体的运动过程时,一定弄清整个运动过程中物体的加速度是否相同,若不同,必须分段处理,加速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量。
分析受力时要注意前后过程中哪些力发生了变化,哪些力没发生变化。
四、连接体(质点组)
在应用牛顿第二定律解题时,有时为了方便,可以取一组物体(一组质点)为研究对象。
这一组物体一般具有相同的速度和加速度,但也可以有不同的速度和加速度。
以质点组为研究对象的好处是可以不考虑组内各物体间的相互作用,这往往给解题带来很大方便。
使解题过程简单明了。
二、整体法与隔离法
1.整体法:
在研究物理问题时,把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法。
采用整体法时不仅可以把几个物体作为整体,也可以把几个物理过程作为一个整体,采用整体法可以避免对整体内部进行繁锁的分析,常常使问题解答更简便、明了。
运用整体法解题的基本步骤:
(1)明确研究的系统或运动的全过程.
(2)画出系统的受力图和运动全过程的示意图.
(3)寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解
2.隔离法:
把所研究对象从整体中隔离出来进行研究,最终得出结论的方法称为隔离法。
可以把整个物体隔离成几个部分来处理,也可以把整个过程隔离成几个阶段来处理,还可以对同一个物体,同一过程中不同物理量的变化进行分别处理。
采用隔离物体法能排除与研究对象无关的因素,使事物的特征明显地显示出来,从而进行有效的处理。
运用隔离法解题的基本步骤:
(1)明确研究对象或过程、状态,选择隔离对象.选择原则是:
一要包含待求量,二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少。
(2)将研究对象从系统中隔离出来;或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来。
(3)对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究,画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图。
(4)寻找未知量与已知量之间的关系,选择适当的物理规律列方程求解。
3.整体和局部是相对统一相辅相成的
隔离法与整体法,不是相互对立的,一般问题的求解中,随着研究对象的转化,往往两种方法交叉运用,相辅相成.所以,两种方法的取舍,并无绝对的界限,必须具体分析,灵活运用.无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量的出现,如非待求的力,非待求的中间状态或过程等)的出现为原则
4.应用例析
【例4】如图所示,A、B两木块的质量分别为mA、mB,在水平推力F作用下沿光滑水平面匀加速向右运动,求A、B间的弹力FN。
点评:
这个结论还可以推广到水平面粗糙时(A、B与水平面间μ相同);也可以推广到沿斜面方向推A、B向上加速的问题,有趣的是,答案是完全一样的。
【例5】如图所示,质量为2m的物块A和质量为m的物块B与地面的摩擦均不计.在已知水平推力F的作用下,A、B做加速运动.A对B的作用力为多大?
点评:
对连结体(多个相互关联的物体)问题,通常先取整体为研究对象,然后再根据要求的问题取某一个物体为研究对象.
【例6】如图,倾角为α的斜面与水平面间、斜面与质量为m的木块间的动摩擦因数均为μ,木块由静止开始沿斜面加速下滑时斜面始终保持静止。
求水平面给斜面的摩擦力大小和方向。
【例7】如图所示,mA=1kg,mB=2kg,A、B间静摩擦力的最大值是5N,水平面光滑。
用水平力F拉B,当拉力大小分别是F=10N和F=20N时,A、B的加速度各多大?
【例8】如图所示,质量为M的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球,开始时小球在杆的顶端,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的
,即a=
g,则小球在下滑的过程中,木箱对地面的压力为多少?
命题意图:
考查对牛顿第二定律的理解运用能力及灵活选取研究对象的能力.B级要求.
错解分析:
(1)部分考生习惯于具有相同加速度连接体问题演练,对于“一动一静”连续体问题难以对其隔离,列出正确方程.
(2)思维缺乏创新,对整体法列出的方程感到疑惑.
三、临界问题
在某些物理情境中,物体运动状态变化的过程中,由于条件的变化,会出现两种状态的衔接,两种现象的分界,同时使某个物理量在特定状态时,具有最大值或最小值。
这类问题称为临界问题。
在解决临界问题时,进行正确的受力分析和运动分析,找出临界状态是解题的关键。
【例9】一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端,如图,斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计摩擦,当斜面以10m/s2的加速度向右做加速运动时,求绳的拉力及斜面对小球的弹力.
命题意图:
考查对牛顿第二定律的理解应用能力、分析推理能力及临界条件的挖掘能力。
四、超重、失重和视重
1.超重现象:
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况称为超重现象。
产生超重现象的条件是物体具有向上的加速度。
与物体速度的大
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