高二物理扬州中学学年高二上学期期中物理试题选修.docx
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高二物理扬州中学学年高二上学期期中物理试题选修
2015-2016学年江苏省扬州中学高二(上)期中物理试卷(选修)
一、单项选择题:
本题共5小题,每小题4分,共20分.每小题只有一个选项符合题意.
1.关于电源和电流,下述说法正确的是( )
A.电源的电动势在数值上始终等于电源正负极之间的电压
B.由公式R=
可知,导体的电阻与通过它的电流成反比
C.从能量转化的角度看,电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能
D.打开教室开关,日光灯立刻就亮了,表明导线中自由电荷定向运动的速率接近光速
2.图示为某收音机内一部分电路元件的电路图,各个电阻的阻值都是1Ω,AC间接一只内阻忽略不计的电流表,若将该部分与收音机的其他电路剥离出来,并在A、B两点间加6V的恒定电压,则电流表的示数是( )
A.3AB.2AC.1AD.0
3.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J.为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( )
A.3V,1.8JB.3V,3.6JC.6V,1.8JD.6V,3.6J
4.如图所示,abcd四边形闭合线框,a、b、c三点坐标分别为(0,L,0),(L,L,0),(L,0,0),整个空间处于沿y轴正方向的匀强磁场中,通入电流I,方向如图所示,关于四边形的四条边所受到的安培力的大小,下列叙述中正确的是( )
A.ab边与bc边受到的安培力大小相等
B.cd边受到的安培力最大
C.cd边与ad边受到的安培力大小相等
D.ad边不受安培力作用
5.如图所示,水平放置的两块带电平行金属板.板间存在着方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面的匀强磁场.假设电场、磁场只存在于两板间.一个带正电的粒子,以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射入极板间,恰好做匀速直线运动.不计粒子的重力及空气阻力.则( )
A.板间所加的匀强磁场M,方向垂直于纸面向里
B.若粒子电量加倍,将会向下偏转
C.若粒子从极板的右侧射入,一定沿直线运动
D.若粒子带负电,其它条件不变,将向上偏转
二、多项选择题:
本题共5小题,每小题4分,共计20分.每小题有多个选项符合题意,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答得0分
6.关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量,下列说法正确的是( )
A.与加速器的半径有关,半径越大,能量越大
B.与加速器的磁场有关,磁场越强,能量越大
C.与加速器的电场有关,电场越强,能量越大
D.与带电粒子的质量有关,质量越大,能量越大
7.如图所示为圆柱形区域的横截面.在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射时,穿过此区域的时间为t;若该区域加垂直该区域的匀强磁场,磁感应强度为B,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射,粒子飞出此区域时,速度方向偏转了
,根据上述条件可求得的物理量为( )
A.带电粒子的初速度
B.带电粒子在磁场中运动的半径
C.带电粒子在磁场中运动的周期
D.带电粒子的比荷
8.如图所示,某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动,下列说法正确的是( )
A.微粒一定带负电B.微粒动能一定减小
C.微粒的电势能一定增加D.微粒的机械能一定增加
9.如图所示,E为电源,其内阻不可忽略,RT为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,L为指示灯泡,C为平行板电容器,G为灵敏电流计.闭合开关S,在环境温度明显升高的过程中,下列说法正确的是( )
A.L变亮B.RT两端电压变小
C.C所带的电荷量保持不变D.G中电流方向由a→b
10.在如图甲所示的电路中,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后,电路中的总电流为0.25A,则( )
A.L1上的电压为L2上电压的2倍
B.L1消耗的电功率为0.75W
C.L2的电阻为12Ω
D.L1、L2消耗的电功率的比值小于4:
1
三、简答题:
本题共3小题,共计33分.请将解答填写在答题卡相应的位置.
11.(12分)(2015秋•扬州校级期中)某研究性学习小组欲较准确地测量一电池组的电动势及其内阻.给定的器材如下:
A.电流表G(满偏电流10mA,内阻10Ω)
B.电流表A(0~0.6A~3A,内阻未知)
C.滑动变阻器R0(0~100Ω,1A)
D.定值电阻R(阻值990Ω)
E.多用电表F.开关与导线若干
(1)某同学首先用多用电表的直流10V挡粗略测量电池组的电动势,电表指针如右图所示,则该电表读数为 V.
(2)该同学再用提供的其他实验器材,设计了如下图甲所示的电路,请你按照电路图在图乙上完成实物连线.
(3)图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1﹣I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得到被测电池组的电动势E= V,内阻r= Ω(保留2位有效数字).
12.(15分)(2015秋•扬州校级期中)在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,若待测电阻丝的电阻约为5Ω,要求测量结果尽量准确,提供以下器材供选择:
A.电池组(3V,内阻约1Ω)
B.电流表(0~3A,内阻0.0125Ω)
C.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
D.电压表(0~3V,内阻4KΩ)
E.电压表(0~15V,内阻15KΩ)
F.滑动变阻器(0~20Ω,允许最大电流1A)
G.滑动变阻器(0~2000Ω,允许最大电流0.3A)
H.开关、导线若干
(1)实验时应从上述器材中选用 (填写仪器前字母代号)
(2)测电阻时,电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时,应采用安培表 接法,测量值比真实值偏 (选填“大”或“小”)
(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图,则读数为 mm.
(4)若用L表示金属丝的长度,d表示直径,测得电阻为R,请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ= .
13.一个表头的内阻25Ω,当通过2mA电流时,其指针偏转一小格.
(1)用它做电压表,要使它偏转一小格表示1V,应 (选填“串联”、“并联”)电阻值为 Ω的电阻.
(2)用它做电流表,要使它量程扩大6倍,应 (选填“串联”、“并联”)电阻值为 Ω的电阻.
四、计算题.本题共3小题,共计47分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
14.(15分)(2014秋•金平区校级期末)如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin37°=0.60、cos37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力;
(3)导体棒受到的摩擦力.
(4)若将磁场方向改为竖直向上,要使金属杆继续保持静止,且不受摩擦力左右,求此时磁场磁感应强度B2的大小?
15.(16分)(2015秋•扬州校级期中)如图甲所示,电源由n个电动势E=1.5V、内阻均为r(具体值未知)的电池串联组成,合上开关,在变阻器的滑片C从A端滑到B端的过程中,电路中的一些物理量的变化如图乙中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示,电表对电路的影响不计.Ⅰ图为输出功率与路端电压关系曲线;Ⅱ图为路端电压与总电流关系图线;Ⅲ图为电源的输出效率与外电阻的关系图线)
(1)求组成电源的电池的个数以及一个电池的内阻;
(2)求滑动变阻器的总阻值;
(3)写出图Ⅰ、Ⅱ中a、b、c三点的坐标(不要求计算过程).
16.(16分)(2015秋•扬州校级期中)如图所示,在边长为a的正方形ABCD的对角线AC左右两侧,分别存在垂直纸面向内磁感应强度为B的匀强磁场和水平向左电场强度大小为E的匀强电场,AD、CD是两块固定荧光屏(能吸收打到屏上的粒子).现有一群质量为m、电量为q的带正电粒子,从A点沿AB方向以不同速率连续不断地射入匀强磁场中,带电粒子速率范围为
≤v≤
.已知E=
,不计带电粒子的重力和粒子之间的相互作用.求:
(1)带电粒子从A点射入到第一次进入电场的时间;
(2)恰能打到荧光屏CD上的带电粒子的入射速度;
(3)CD荧光屏上形成亮线的长度;
(4)AD荧光屏上形成亮线的长度.
2015-2016学年江苏省扬州中学高二(上)期中物理试卷(选修)
参考答案与试题解析
一、单项选择题:
本题共5小题,每小题4分,共20分.每小题只有一个选项符合题意.
1.关于电源和电流,下述说法正确的是( )
A.电源的电动势在数值上始终等于电源正负极之间的电压
B.由公式R=
可知,导体的电阻与通过它的电流成反比
C.从能量转化的角度看,电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能
D.打开教室开关,日光灯立刻就亮了,表明导线中自由电荷定向运动的速率接近光速
【考点】电源的电动势和内阻;电流、电压概念.
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题.
【分析】电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量.电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压.电动势由电源性质决定,外电路无关;公式R=
是电阻的定义式;打开教室开关,日光灯立刻就亮了,是由于导线中电场传播的速度接近光速.
【解答】解:
A、电源正负极之间的电压称为路端电压,当外电路接通时,路端电压小于电源的电动势.故A错误;
B、公式R=
是电阻的定义式,与电阻两端的电压以及通过它的电流都无关.故B错误;
C、从能量转化的角度看,电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能.故C正确;
D、打开教室开关,日光灯立刻就亮了,是由于导线中电场传播的速度接近光速,而不是自由电荷定向运动的速率接近光速.故D错误.
故选:
C
【点评】该题考查电动势的概念以及对电阻的理解,解答的关键是理解并掌握电动势的物理意义和闭合电路欧姆定律.基础题目.
2.图示为某收音机内一部分电路元件的电路图,各个电阻的阻值都是1Ω,AC间接一只内阻忽略不计的电流表,若将该部分与收音机的其他电路剥离出来,并在A、B两点间加6V的恒定电压,则电流表的示数是( )
A.3AB.2AC.1AD.0
【考点】闭合电路的欧姆定律;串联电路和并联电路.
【专题】恒定电流专题.
【分析】在A、B两点间加6V的恒定电压时,由于电流表内阻不计,则下面两个电阻并联后与上面的电阻串联,由串、并联电路的特点求出电流表的读数.
【解答】解:
设各个电阻的阻值为R.在A、B两点间加6V的恒定电压时,下面两个电阻并联后与上面的电阻串联,电路的总电阻为R总=R+
=1.5R=1.5Ω
则并联电路的电压为U并=
U=
×6V=2V
故电流表的示数是I=
=2A
故选:
B
【点评】解决本题的关键要理解电流表内阻不计的意义,将电流表可看成能测量电流的导线,从而分析电路的连接方式.
3.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J.为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( )
A.3V,1.8JB.3V,3.6JC.6V,1.8JD.6V,3.6J
【考点】闭合电路的欧姆定律.
【分析】
(1)已知电阻丝在通过0.3C的电量时,消耗的电能0.9J,根据W=UQ变形可求出电压;当在相同的时间内通过电阻丝的电量是0.6C时,根据I=
可知,当时间相同,由电荷时的关系可知电流关系,因为电阻不变,根据U=IR,由电流关系可知电压关系,即可求出电阻丝两端所加电压U;
(2)已知通过电阻丝的电量是0.6C,电阻丝两端所加电压U已求出,根据W=UQ可求出电阻丝在这段时间内消耗的电能W.
【解答】解:
因为电阻丝在通过0.3C的电量时,消耗的电能是0.9J,所以此时电压为:
U′=
=
=3V
当在相同的时间内通过电阻丝的电量是0.6C时,根据I=
可知,I=2I′,
根据U=IR可知,电阻不变,此时电阻丝两端电压:
U=2U′=6V,
电阻丝在这段时间内消耗的电能:
W=UQ=6V×0.6C=3.6J.
故选D.
【点评】本题考查了电量和电功的计算及欧姆定律的应用.本题由于不知道时间不能求出电流,只能根据相关公式找出相关关系来求解.
4.如图所示,abcd四边形闭合线框,a、b、c三点坐标分别为(0,L,0),(L,L,0),(L,0,0),整个空间处于沿y轴正方向的匀强磁场中,通入电流I,方向如图所示,关于四边形的四条边所受到的安培力的大小,下列叙述中正确的是( )
A.ab边与bc边受到的安培力大小相等
B.cd边受到的安培力最大
C.cd边与ad边受到的安培力大小相等
D.ad边不受安培力作用
【考点】安培力.
【分析】通电导线放入磁场中受到安培力作用,当导线与磁场垂直放置时安培力是最大;当导线与磁场平行时安培力为零.
【解答】解:
A、因为ab垂直放置磁场中,所以其安培力Fab=BLabI,而bc平行于磁场,所以其安培力为零.故A错误;
B、cd边垂直于磁场,且长度最长,所以其受到安培力最大.故B正确;
C、cd边与ad边虽然垂直放置,但ab边的长度没有cd长,所以受到的安培力大小不等.故C错误;
D、ab边受到安培力,然而bc没有受到安培力,因为是平行.故D错误;
故选:
B
【点评】虽然电流是相同的,但放入磁场中的不同长度、或不是垂直放置都将影响安培力的大小.
5.如图所示,水平放置的两块带电平行金属板.板间存在着方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面的匀强磁场.假设电场、磁场只存在于两板间.一个带正电的粒子,以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射入极板间,恰好做匀速直线运动.不计粒子的重力及空气阻力.则( )
A.板间所加的匀强磁场M,方向垂直于纸面向里
B.若粒子电量加倍,将会向下偏转
C.若粒子从极板的右侧射入,一定沿直线运动
D.若粒子带负电,其它条件不变,将向上偏转
【考点】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】粒子受到向上的洛伦兹力和向下的电场力,二力平衡时粒子沿直线运动,当二力不平衡时,粒子做曲线运动,由公式qv0B=qE,电量与电性不会影响粒子的运动性质,只有当运动方向相反时,才不会做直线运动,从而即可求解.
【解答】解:
正离子恰能沿直线飞出离子速度选择器,根据左手定则判断可知,离子受的洛伦兹力方向向上,电场力方向向下,此时洛伦兹力与电场力二力平衡,应该有:
qv0B=qE,即v0B=E.
A、根据电场强度方向,结合正电荷受到的电场力方向,即可得出洛伦兹力方向,再由左手定则可知,匀强磁场,方向垂直于纸面向里,故A正确.
B、若改为电荷量+2q的离子,根据平衡条件得:
qv0B=qE,即v0B=E,该等式与离子的电荷量无关,所以离子仍沿直线运动,故B错误.
C、若速度方向变为图示的反方向,离子带正电,洛伦兹力与电场力同向,所以离子将向下偏转,故C错误.
D、若改为电荷量﹣q的离子,根据左手定则判断可知,离子受的洛伦兹力方向向下,电场力方向向上,由于qv0B=qE,此时洛伦兹力与电场力仍然平衡,所以负离子不偏转,仍沿直线运动,故D错误.
故选:
A.
【点评】本题考查了利用质谱仪进行粒子选择原理,只要对粒子进行正确的受力分析即可解决此类问题,注意掌握粒子做直线运动,一定是匀速直线运动,且粒子的电量与电性均不会影响运动性质.
二、多项选择题:
本题共5小题,每小题4分,共计20分.每小题有多个选项符合题意,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答得0分
6.关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量,下列说法正确的是( )
A.与加速器的半径有关,半径越大,能量越大
B.与加速器的磁场有关,磁场越强,能量越大
C.与加速器的电场有关,电场越强,能量越大
D.与带电粒子的质量有关,质量越大,能量越大
【考点】质谱仪和回旋加速器的工作原理.
【分析】回旋加速器的半径一定,根据洛伦兹力提供向心力,求出最大速度,可知最大速度与什么因素有关.
【解答】解:
由
得,v=
,则最大动能
,知最大动能与加速器的半径、磁感线强度以及电荷的电量和质量有关.半径越大,能量越大;磁场越强,能量越大;质量和电量都大,能量不一定大.故A、B正确,C、D错误.
故选:
AB.
【点评】解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场加速、磁场偏转来加速粒子,但是最终粒子的动能与电场的大小无关.
7.如图所示为圆柱形区域的横截面.在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射时,穿过此区域的时间为t;若该区域加垂直该区域的匀强磁场,磁感应强度为B,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射,粒子飞出此区域时,速度方向偏转了
,根据上述条件可求得的物理量为( )
A.带电粒子的初速度
B.带电粒子在磁场中运动的半径
C.带电粒子在磁场中运动的周期
D.带电粒子的比荷
【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动;洛仑兹力.
【专题】带电粒子在磁场中的运动专题.
【分析】在没有磁场时,不计重力的带电粒子以某一初速度沿截面直径方向入射,穿过此区域时粒子做匀速直线运动;在有磁场时,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射,粒子飞出此区域时,粒子做匀速圆周运动.在匀速直线运动中虽不知半径,但可由位移与时间列出与入射速度的关系,再由匀速圆周运动中半径公式可算出粒子的比荷、周期.
【解答】解:
无磁场时,带电粒子做匀速直线运动,设圆柱形区域磁场的半径为R0,则有:
v=
…①
而有磁场时,带电粒子做匀速圆周运动,由半径公式可得:
R=
…②
由几何关系得,圆磁场半径与圆轨道半径的关系:
R=
…③
由①②③联式可得:
;
带电粒子在磁场中运动的周期为:
T=
.
由于不知圆磁场的半径,因此带电粒子的运动半径也无法求出,以及初速度无法求出.故C、D正确,A、B错误.
故选:
CD.
【点评】带电粒子仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,洛伦兹力只改变速度的方向不改变速度的大小,洛伦兹力对粒子也不做功.同时当粒子沿半径方向入射,则也一定沿着半径方向出射.
8.如图所示,某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动,下列说法正确的是( )
A.微粒一定带负电B.微粒动能一定减小
C.微粒的电势能一定增加D.微粒的机械能一定增加
【考点】带电粒子在混合场中的运动.
【专题】压轴题;带电粒子在复合场中的运动专题.
【分析】对带电粒子进行受力分析,受到竖直向下的重力,水平方向的电场力和垂直于虚线的洛伦兹力,由于带电粒子做直线运动,所以洛伦兹力只能垂直于虚线向上,从而可判断粒子的电性(带负电),同时可知电场力的方向向左,再根据各力的做功情况,即可判断各选项的正误.
【解答】解:
根据做直线运动的条件和受力情况(如图所示)可知,微粒一定带负电,且做匀速直线运动,所以选项A正确,选项B错误.
由于电场力向左,对微粒做正功,电势能一定减小,选项C错误.
由能量守恒可知,电势能减小,机械能一定增加,所以选项D正确.
故选AD.
【点评】带电粒子在重力场、电场、磁场的复合场中,只要是做直线运动,一定是匀速直线运动(v与B不平行).若速度是变的,洛伦兹力会变,合力就是变的,合力与速度不在一条直线上,带电体就会做曲线运动.
9.如图所示,E为电源,其内阻不可忽略,RT为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,L为指示灯泡,C为平行板电容器,G为灵敏电流计.闭合开关S,在环境温度明显升高的过程中,下列说法正确的是( )
A.L变亮B.RT两端电压变小
C.C所带的电荷量保持不变D.G中电流方向由a→b
【考点】闭合电路的欧姆定律.
【专题】动态预测题;定性思想;控制变量法;恒定电流专题.
【分析】当环境温度升高时,热敏电阻RT的阻值减小;由闭合电路欧姆定律可知电路中电流及电压的变化;由电容器的充放电知识可知G中电流方向.
【解答】解:
A、由图可知,热敏电阻与灯泡L串联.当环境温度升高时热敏电阻RT的阻值减小,外电路总电阻减小,则电路中电流增大,灯泡L变亮;故A正确;
B、因为电路中电流增大,电源的内压及灯泡L两端的电压均增大,由E=U内+U外可得,RT两端电压减小,故B正确;
C、因为电容器并联在电源两端,因内电压增大,路端电压减小,电容器板间电压U减小,由Q=CU知,电容器的带电量减小.故C错误;
D、电容器的带电量减小,电容器放电,故G中电流由a→b;故D正确;
故选:
ABD
【点评】本题考查闭合电路的欧姆定律的定性运用,此类问题一般按“整体﹣局部﹣整体”顺序进行分析.
10.在如图甲所示的电路中,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后,电路中的总电流为0.25A,则( )
A.L1上的电压为L2上电压的2倍
B.L1消耗的电功率为0.75W
C.L2的电阻为12Ω
D.L1、L2消耗的电功率的比值小于4:
1
【考点】闭合电路的欧姆定律;电功、电功率.
【专题】比较思想;图析法;恒定电流专题.
【分析】L2和L3并联后与L1串联,L2和L3的电压相同,电流也相同,电路中的总电流为0.25A,从而求出通过三个灯泡的电流,由图乙读出三个灯泡两端的电压,由R=
求出L2的电阻,根据P=UI求L1、L2消耗的电功率的比值.
【解答】解:
A、L2和L3并联后与L1串联,L2和L3的电压和电流均相同,则L1的电流为L2电流的2倍,由于灯泡是非线性元件,所以L1的电压不是L2电压的2倍,故A错误;
B、根据图象可知,当电流为0.25A时,电压U=3V,所以L1消耗的电功率P=UI=0.75W,故B正确;
C、L2的电流为0.125A,由图可知,此时L2的电压小于0.5V,根据R2=
可知,L2的电阻小于4Ω,故C错误;
D、根据P=UI可知,L2消耗的电功率P2<0.125×0.5=0.0625W,所以L1、L2消耗的电功率的比值大于4;1,故D错误;
故选:
B
【点评】本题的关键是搞清电路的结构,能够从图中读出有效信息,对于线性元件,R=
=
,但对于非线性元件,R=
≠
.
三、简答题:
本题共3小题,共计33分.请将解答填写在答题卡相应的位置.
11.(12分)(2015秋•扬州校级期中)某研究性学习小组欲较准确地测量一电池组的电动势及其内阻.给定的器材如下:
A.电流表G(满偏电流10mA,内阻10Ω)
B.电流表A(0~0
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