山东省届高三冲刺模拟四理科综合物理试题.docx
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山东省届高三冲刺模拟四理科综合物理试题
2015年山东省高考物理模拟试卷(四)
一、选择题(共7小题,每小题6分,共42分.第每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.)
1.(6分)(2015•山东模拟)物理学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律,为人类的科学事业做出了巨大贡献,值得我们敬仰.下列描述中符合物理学史实的是( )
A.开普勒发现了行星运动三定律,从而提出了日心说
B.牛顿发现了万有引力定律但并未测定出引力常量G
C.奥斯特发现了电流的磁效应并提出了分子电流假说
D.法拉第发现了电磁感应现象并总结出了判断感应电流方向的规律
【考点】:
物理学史.
【分析】:
根据开普勒、牛顿、奥斯特和法拉第等等科学家对科学事业的贡献进行分析解答.
【解析】:
解:
A、哥白尼提出了日心说,开普勒在研究前人观测的天文数据的基础上,发现了行星运动三定律,支持了日心说,此项不符合史实,故A错误.
B、牛顿发现了万有引力定律,但并没有测定出引力常量G,后来由卡文迪许测出引力常量G,符合史实,故B正确.
C、奥斯特发现了电流的磁效应,是安培提出了分子电流假说,故C错误.
D、法拉第发现了电磁感应现象,是楞次总结出了判断感应电流方向的规律﹣﹣楞次定律,故D错误.
故选:
B.
【点评】:
在探究自然的物理规律过程中,很多科学家作出了贡献,平时要加强记忆,注意收集物理学史,不能张冠李戴.
2.(6分)(2015•山东模拟)在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图乙所示,产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图甲所示,已知发电机线圈内阻为1.0Ω,外接一只电阻为9.0Ω的灯泡,则( )
A.电压表V的示数为20V
B.电路中的电流方向每秒改变5次
C.灯泡实际消耗的功率为36W
D.电动势随时间变化的瞬时值表达式为e=20cos5πt(V)
【考点】:
正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率;电功、电功率.
【专题】:
交流电专题.
【分析】:
由甲图知电压峰值、周期,从而求电压有效值、角速度和频率,交流电每周期方向改变两次,电压表测量的是路端电压,在图示位置磁通量为零,磁通量的变化率最大.
【解析】:
解:
由甲图知电压峰值为20
V,周期0.2s,所以有效值为20V,角速度ω=
=10π.
A、电压表测的是路端电压U=
=18V,A错误;
B、交流电的频率为5Hz,每一周期电流改变两次,所以每秒改变10次,B错误;
C、灯泡实际消耗的功率为P=
W=36W,C正确;
D、线框在如图乙位置时,穿过线框的磁通量为零,线框的感应电动势最大,电动势随时间变化的瞬时值表达式为e=20
cos10πt(V),D错误;
故选:
C.
【点评】:
本题考查了交流电的产生原理,要学会从图象中获取有用物理信息的能力,结合峰值和有效值的关系去分析.
3.(6分)(2015•山东模拟)“嫦娥三号”探月卫星于2013年12月2日1点30分在西昌卫星发射中心发射,将实现“落月”的新阶段.若已知引力常量G,月球绕地球做圆周运动的半径r1、周期T1,“嫦娥三号”探月卫星绕月球做圆周运动的环月轨道(如图)半径r2、周期T2,不计其他天体的影响,则根据题目条件可以( )
A.求出“嫦娥三号”探月卫星的质量
B.求出地球与月球之间的万有引力
C.求出地球的密度
D.得出
【考点】:
万有引力定律及其应用.
【专题】:
万有引力定律的应用专题.
【分析】:
根据万有引力提供向心力列式,化简可得月球和地球的质量.根据万有引力定律分析计算地球与月球之间的引力.根据AB两项的结果分析D项.
【解析】:
解:
A、“嫦娥三号”探月卫星绕月球做圆周运动,由万有引力提供向心力得:
,由此可知卫星的质量m在等式两边约去了,只能得到月球的质量M月=
,故A错误;
C、根据月球绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为T1
,可求得地球的质量M地=
,但地球的半径未知,不能求出地球的密度,故C错误.
B、由上求出月球和地球的质量,又月球绕地球做圆周运动的半径为r1,根据万有引力定律可求得地球与月球之间的引力,故B正确.
D、由A、B两项结果可得:
与中心天体的质量成正比,所以
,故D错误.
故选:
B.
【点评】:
本题是典型的天体运动的问题,根据万有引力提供向心力是解决这类问题的重要的关系,要能根据题目的要求熟练选择不同的向心力的表达式.
4.(6分)(2015•山东模拟)如图是由某种材料制成的固定在水平地面上半圆柱体的截面图,O点为圆心,半圆柱体表面是光滑的.质量为m的小物块(视为质点)在与竖直方向成θ角的斜向上的拉力F作用下静止在A处,半径0A与竖直方向的夹角也为θ,且O、F均在同一横截面内,则小物块对半圆柱体表面的压力为( )
A.
B.mgcosθC.
D.
【考点】:
共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.
【专题】:
共点力作用下物体平衡专题.
【分析】:
对滑块受力分析,受重力、拉力和支持力,根据共点力平衡条件并结合合成法列式求解即可.
【解析】:
解:
对滑块受力分析,受重力、拉力和支持力,如图所示:
根据平衡条件,有:
N=F=
=
根据牛顿第三定律,压力与支持力平衡,也为
;
故选:
D.
【点评】:
本题关键是对滑块受力分析,然后根据平衡条件并采用图解法列式分析,找直角三角形是基本功,基础题.
5.(6分)(2015•山东模拟)近来,我国大部分地区都出现了雾霾天气,给人们的正常生活造成了极大的影响.在一雾霾天,某人驾驶一辆小汽车以30m/s的速度行驶在高速公路上,突然发现正前方30m处有一辆大卡车以10m/s的速度同方向匀速行驶,小汽车紧急刹车,但刹车过程中刹车失灵.如图a、b分别为小汽车和大卡车的v﹣t图象,以下说法正确的是( )
A.因刹车失灵前小汽车已减速,不会追尾
B.在t=5s时追尾
C.在t=3s时追尾
D.由于初始距离太近,即使刹车不失灵也会追尾
【考点】:
匀变速直线运动的图像;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【专题】:
运动学中的图像专题.
【分析】:
当两车通过的位移之差等于30m时,两车会发生追尾.根据速度﹣时间图象所时间轴所围“面积”大小等于位移,进行分析.
【解析】:
解:
根据速度﹣时间图象所时间轴所围“面积”大小等于位移,由图知,t=3s时,b车的位移为:
sb=vbt=10×3m=30m
a车的位移为sa=
×(30+20)×1+
×(20+15)×2=60m
则sa﹣sb=30m,所以在t=3s时追尾.故C正确.
故选:
C
【点评】:
解答本题关键要抓住速度图象的面积表示位移,由几何知识和位移关系进行求解,
6.(6分)(2015•山东模拟)如图所示,AC、BD为圆的两条相互垂直的直径,圆心为O,半径为R.E、F为圆周上关于BD对称的两点,∠EOD=30°.将电量均为Q的两个异种点电荷分别放在E、F两点,E点放负电荷.静电力常量为K,下列说法正确的是( )
A.电子沿圆弧从B点运动到C点,电场力做功为零
B.电子在A点的电势能比C点小
C.A点和C点的场强相同
D.O点的场强大小为
【考点】:
电势差与电场强度的关系;电场强度;电势能.
【专题】:
电场力与电势的性质专题.
【分析】:
两个等电量点电荷Q产生的电场等势线与电场线具有对称性,根据顺着电场线电势降低和对称性,分析B与C电势的高低,判断电场力做功情况,分析A点和C点的电势高低,判断电势能的大小,根据点电荷的电场E=k
和电场叠加原理可求解O点的场强大小.
【解析】:
解:
A、BD是一条等势线,根据顺着电场线方向电势降低,可知C点的电势比O点低,则C点的电势比B点电势低,所以电子沿圆弧从B点运动到C点,电场力做功不为零,故A错误.
B、根据顺着电场线电势降低和对称性,φC>φA,由电势能公式Ep=qφ,电子带负电,则知电子在C点的电势能比A点小,故B错误;
C、根据电场线的分布情况可知,A、C两点的电场强度大小相等,但方向不同,所以场强不同,故C错误.
D、根据点电荷的电场E=E=k
知:
两个电荷在O产生的电场强度大小都为
,夹角为120°,则根据电场叠加原理,得知O点的场强大小为
.故D正确.
故选:
D.
【点评】:
本题关键抓住电场线与等势线的分布情况及其对称性,知道空间每一点的电场是由两个点电荷产生的电场叠加而成,能熟练运用平行四边形定则求解合场强.
7.(6分)(2015•山东模拟)如图所示,在磁感应强度B=1.0T的匀强磁场中,金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U型导轨上以速度v=2m/s向右匀速滑动,两导轨间距离L=1.0m,电阻R=3.0Ω,金属杆的电阻r=1.0Ω,导轨电阻忽略不计,则下列说法正确的是( )
A.通过R的感应电流的方向为由d到a
B.金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0V
C.金属杆PQ受到的安培力大小为0.5N
D.外力F做功大小等于电路产生的焦耳热
【考点】:
导体切割磁感线时的感应电动势.
【专题】:
电磁感应与电路结合.
【分析】:
导体PQ垂直切割磁感线,由E=BLv求解感应电动势的大小.由右手定则判断感应电流的方向,根据左手定则判断安培力的方向.PQ做匀速运动,力F与安培力平衡,求出安培力,即可求解力F;外力F克服摩擦力和安培力做功.
【解析】:
解:
A、由右手定则判断知,导体PQ产生的感应电流方向为Q→P,通过R的感应电流的方向为由a到d.故A错误.
B、导体PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为:
E=BLv=1.0×1×2V=2V.故B正确.
C、感应电流为:
I=
A,
F=F安=BIL=1.0×0.5×1N=0.5N.故C正确.
D、金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U型导轨上以速度v向右匀速滑动,外力F做功大小等于电路产生的焦耳热和导轨与金属杆之间的摩擦力产生的内能的和.故D错误.
故选:
BC
【点评】:
本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式等的综合应用,基础题.
该题中要作用的是外力F克服摩擦力和安培力做功,外力F做功大小等于电路产生的焦耳热和导轨与金属杆之间的摩擦力产生的内能的和.
二.(必做157分+36分,共193分)【必做部分】
8.(10分)(2015•山东模拟)某同学用如图所示的装置探究小车加速度与合外力的关系.图1中小车A左端连接一纸带并穿过打点计时器B的限位孔,右端用一轻绳绕过滑轮系于拉力传感器C的下端,A、B置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上.不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量.实验时,先接通电源再释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点.该同学在保证小车A质量不变的情况下,通过改变P的质量来改变小车A所受的外力,由传感器和纸带测得的拉力F和加速度a数据如下表所示.
(1)第4次实验得到的纸带如图2所示,O、A、B、C和D是纸带上的五个计数点,每两个相邻点间有四个点没有画出,A、B、C、D四点到O点的距离如图.打点计时器电源频率为50Hz.根据纸带上数据计算出加速度为 0.43 m/s2.
(2)在实验中, 不需要 (选填“需要”或“不需要”)满足重物P的质量远小于小车的质量.
(3)根据表中数据,在图示坐标系图3中作出小车加速度a与力F的关系图象.
(4)根据图象推测,实验操作中重要的疏漏是 没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足 .
次数12345
F/N0.100.180.260.300.40
a/(m•s﹣2)0.080.220.37 0.42 0.59
【考点】:
探究加速度与物体质量、物体受力的关系.
【专题】:
实验题;牛顿运动定律综合专题.
【分析】:
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求加速度的大小.
因为绳子拉小车的力可以由拉力传感器直接测量出来,故不需要满足重物P的质量远小于小车的质量.
采用描点法作图,绘出一条倾斜的直线.
【解析】:
解:
(1)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔:
T=0.1s;
根据图中数据运用逐差法计算加速度a=
=
≈0.43m/s2.
(2)因为绳子拉小车的力可以由拉力传感器直接测量出来,故不需要满足重物P的质量远小于小车的质量.
(3)运用描点,拟合直线法,描绘的a﹣F图线如下图所示.
由作图可知,当F=0.30N时,a=0.42m•s﹣2
(4)从上图中发现直线没过原点,当F≤0.1N时,a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消了.该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤.所以原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够.
故答案为:
(1)0.43;
(2)不需要;(3)如上图所示;(4)没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足.
【点评】:
要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.解决本实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项.其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚.
9.(8分)(2015•山东模拟)要测绘一个标有“3V,6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,并便于操作.已选用的器材有:
电池组:
(电动势4.5V,内阻约1Ω);
电流表:
(量程为0﹣250mA,内阻约5Ω);
电压表:
(量程为0﹣3V,内阻约3kΩ);
电键一个、导线若干.
(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 A (填字母代号).
A.滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)
B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)
(2)实验的电路图应选用图甲的图 B (填字母代号).
(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2Ω的定值电阻R串联,接在电动势为1.5V,内阻为1Ω的电源两端,如图丙所示.每个小灯泡消耗的功率是 0.09 W.
【考点】:
描绘小电珠的伏安特性曲线.
【专题】:
实验题;恒定电流专题.
【分析】:
(1)为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器.
(2)根据题意确定滑动变阻器的接法,根据灯泡电阻与电表内阻的关系确定电流表的接法,然后选择实验电路.
(3)根据图3所示电路图,求出灯泡两端电压与电流的关系表达式,在图2所示坐标系中作出图象,然后根据图象求出灯泡两端电压与通过灯泡的电流,然后求出灯泡实际功率.
【解析】:
解:
(1)电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,为方便实验操作滑动变阻器应选A.
(2)电压表从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法;灯泡正常发光时的电阻为:
RL=
=
=15Ω,
=
=3,
=
=200,
>
,电流表应采用外接法,因此实验电路图应选图B所示实验电路.
(3)设每只电灯加上的实际电压和实际电流分别为U和I,由图3所示实验电路可知,
E=2IR+2Ir+U=2I×2+2I×1+U=6I+U,
U=E﹣6I=1.5﹣6I,
即:
U=1.5﹣6I,
在图2所示坐标系内作出U=1.5﹣6I的图象如图所示,
由图象可知,电压U=0.6V,电流I=0.15A,每个灯泡消耗的功率P=UI=0.6×0.15=0.09W.
故答案为:
(1)A;
(2)B;(3)0.09.
【点评】:
本题考查了实验器材的选择、实验电路选择、求灯泡功率,当电压与电流从零开始变化时,滑动变阻器应采用分压接法;要掌握应用图象法处理实验数据的方法.
10.(18分)(2015•山东模拟)光滑水平面上有一质量为M=2kg的足够长的木板,木板上最有端有一大小可忽略、质量为m=3kg的物块,物块与木板间的动摩擦因数μ=0.4,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力.开始时物块和木板都静止,距木板左端L=2.4m处有一固定在水平面上的竖直弹性挡板P.现对物块施加一水平向左外力F=6N,若木板与挡板P发生撞击时间极短,并且搏击时无动能损失,物块始终未能与挡板相撞,求:
(1)木板第一次撞击挡板P时的速度v为多少?
(2)木板从第一次撞击挡板P到运动至有端最远处所需的时间t1及此时物块距木板右端的距离X为多少?
(3)木板与挡板P会发生多次撞击直至静止,而物块一直向左运动.每次木板与挡板p撞击前物块和木板都已相对静止,最后木板静止于挡板P处,求木板与物块都静止时物块距木板有端的距离X为多少?
【考点】:
牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;功能关系.
【专题】:
牛顿运动定律综合专题.
【分析】:
(1)木板受最大静摩擦力产生的加速度和以整体为研究对象在拉力F作用下产生的加速度比较,确定木板做匀加速运动的加速度,然后根据速度位移关系求物体到达P点时的速度;
(2)分析木板的受力,根据牛顿第二定律,求木板匀减速运动的加速度,再根据速度时间关系求木板运动的时间,再根据时间求位移;
(3)在全过程中只有拉力和木板与物块的摩擦力做功,根据动能定理求出物块相对于木板时的位移.
【解析】:
解:
(1)设木板靠最大静摩擦力或滑动摩擦力产生的加速度为am,则:
am=
=6m/s2
若木板与物块不发生相对运动,设共同加速度为a1,则:
a1=
=1.2m/s2
因a1<am,所以木板与物块靠静摩擦力一起以加速度a1运动
根据匀变速直线运动的速度位移关系:
v2=2a1L
解得木板第一次撞击挡板P时的速度:
v=2.4m/s
(2)设木板第一次撞击挡板P后向右运动时,物块的加速度大小为a2,根据牛顿第二定律有:
μmg﹣F=ma2
解得物块的加速度:
a2=2m/s2
因a2<am,所以在木板向右减速运动过程中,物块一直向左减速,木板速度减为0时,木块仍在向左运动.设木板第一次撞击挡板P后运动到右端最远处所需时间为t1,则:
t1=
=0.4s
设木板左端距挡板P的距离为X1,则:
m
设物块相对地向左的位移为X2,则:
X2=vt1﹣
a2t12=0.8m
此时物块距木板右端的距离为:
X=X1+X2=1.28m
(3)木板最终静止于挡板P处,设物块距木板右端的距离为Xn,此过程中只有拉力和摩擦力做功,根据动能定理有:
F(Xn+L)﹣μmgXn=0
解得:
Xn=2.4m
答:
(1)木板第一次撞击挡板P时的速度v为多少2.4m/s;
(2)木板从第一次撞击挡板P到运动至有端最远处所需的时间t1及此时物块距木板右端的距离X为多少1.28m;
(3)木板与挡板P会发生多次撞击直至静止,而物块一直向左运动.每次木板与挡板p撞击前物块和木板都已相对静止,最后木板静止于挡板P处,求木板与物块都静止时物块距木板有端的距离X为2.4m.
【点评】:
处理本题的关键是用隔离法对物块和木板进行受力分析,由牛顿第二定律求出各自的加速度,再运用运动学规律求解.正确的受力分析和做功分析是解决本题的关键.
11.(20分)(2015•山东模拟)如图所示,左侧装置内存在着匀强磁场和方向竖直向下的匀强电场,装置上下两极板间电势差为U、间距为L;右侧为“台形”匀强磁场区域ACDH,其中,AH∥CD,
=4L.一束电荷量大小为q、质量不等的带电粒子(不计重力、可视为质点),从狭缝S1射入左侧装置中恰能沿水平直线运动并从狭缝S2射出,接着粒子垂直于AH、由AH的中点M射人“台形”区域,最后全部从边界AC射出.若两个区域的磁场方向均水平(垂直于纸面向里)、磁感应强度大小均为B,“台形”宽度
=L,忽略电场、磁场的边缘效应及粒子间的相互作用.
(1)判定这柬粒子所带电荷的种类,并求出粒子速度的大小;
(2)求出这束粒子可能的质量最小值和最大值;
(3)求出
(2)问中偏转角度最大的粒子在“台形”区域中运动的时间.
【考点】:
带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在混合场中的运动.
【专题】:
带电粒子在复合场中的运动专题.
【分析】:
(1)根据运动轨迹和左手定则判定粒子电性,根据qvB=qE=q
求速度;
(2)由Bqv=m
和几何关系知质量最小值和最大值;
(3)根据运动轨迹图找到最大圆心角,根据周期关系求出运动的时间.
【解析】:
解;
(1)粒子在台型区域,从AC射出,可知粒子带正电,由于粒子在左侧正交场中做匀速直线运动,知:
qvB=qE=q
解得:
v=
(2)在台型区域,粒子做圆周运动由
Bqv=m
由上式可知:
当粒子质量最小时,半径R最小,粒子运动轨迹恰与AC相切,当粒子质量最大,半径R最大,粒子恰过C点,由几何关系知:
R=(2L﹣R)sin45°
解得:
R=2(
)L
因MN=L,所以△AMC是等边直角三角形,R2=L
解得:
mmin=
(3)带电粒子在磁场中运动周期为:
T=
,
如图知粒子沿甲图运动时间最长为:
t=
=
联立以上各式解得:
t=
答;
(1)这束粒子所带电荷为正电,粒子速度的大小为v=
;
(2)这束粒子可能的质量最小值:
mmin=
,质量最大值为:
(3)
(2)问中偏转角度最大的粒子在“台形”区域中运动的时间t=
.
【点评】:
本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题,要求同学们能正确分析粒子的受力情况,再通过受力情况分析粒子的运动情况,画出运动轨迹图,根据几何知识及平抛运动和圆周运动基本公式解答,难度较大.
【物理-物理3-3】(12分)
12.(6分)(2015•山东模拟)下列说法正确的是( )
A.相同质量0℃的水的分子势能比0℃的冰的分子势能大
B.大颗粒的盐磨成了细盐,就变成了非晶体
C.自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大而非分子间相互排斥的原因
D.气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数,与单位体积内气体的分子数和气体温度都有关
【考点】:
气体压强的微观意义.
【分析】:
A、通过0℃的冰融化成0℃的水需要吸热,可得知相同质量0℃的水的分子势能比0℃的冰的分子势能小;从而可判断选项A的正误.
B、大颗粒的盐磨成了细盐,并不会改变分子之间的排列,由此可知细盐仍然是晶体;从而可知选项B的正误.
C、自行车打气会使气体被压缩,胎内气体压强增大,大于外部的气压,内外有压力差;由此可得知选项C的正误.
D、气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数,与气体的分子的密度和气体分子的平均动能有关,由此可得知选项D的正误.
【解析】:
解:
A、相同质量0℃的冰变为0℃的水需要吸收热量,而水分子的平均动能不变,故相同质量0℃的水的分子势能比0℃的冰的分子势能大,A项正确;
B、大颗粒的盐磨成细盐,不改变盐的晶体结构,B项错;
C、自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大而非分子间相互排斥的原因,C项正确;
D、气体分子单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的次数,与单位体积内气体的分子数和气体温度都有关,D项正确.
故选:
ACD
【点评】:
该题考查选项3﹣3中四个不同的知识点,其中容易出现错误的是C选项,要明确自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大,大于外部的气压,内外有压力差的原因,而不是因为分子斥力的原因.
该题特别要注意气体压强的解释,决定气体压强大小的因素可从下列三个方面来理解:
①微观
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