備戰(zhàn)2020高考物理 3年高考2年模擬1年原創(chuàng) 專題3.4 超重和失重(含解析)
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1、專題3.4 超重和失重 【考綱解讀與考頻分析】 超重和失重是常見(jiàn)現(xiàn)象,也是考綱要求的考點(diǎn),高考命題頻率較高。 【高頻考點(diǎn)定位】 超重 失重 考點(diǎn)一:超重和失重 【3年真題鏈接】 1. (2019年4月浙江選考)如圖所示,A、B、C為三個(gè)實(shí)心小球,A為鐵球,B、C為木球。A、B兩球分別連在兩根彈簧上,C球連接在細(xì)線一端,彈簧和細(xì)線的下端固定在裝水的杯子底部,該水杯置于用繩子懸掛的靜止吊籃內(nèi)。若將掛吊籃的繩子剪斷,則剪斷的瞬間相對(duì)于杯底(不計(jì)空氣阻力,ρ木<ρ水<ρ鐵)( ) A. A球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng),B、C球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng) B. A、B球?qū)⑾?/p>
2、上運(yùn)動(dòng),C球不動(dòng) C. A球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng),B球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng),C球不動(dòng) D. A球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng),B球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng),C球不動(dòng) 【參考答案】D 【名師解析】 開(kāi)始時(shí)A球下的彈簧被壓縮,彈力向上;B球下的彈簧被拉長(zhǎng),彈力向下;將掛吊籃的繩子剪斷的瞬時(shí),系統(tǒng)的加速度為g,為完全失重狀態(tài),此時(shí)水對(duì)球的浮力為零,則A球?qū)⒃趶椓ψ饔孟孪蛏线\(yùn)動(dòng),B球?qū)⒃趶椓ψ饔孟孪蛳逻\(yùn)動(dòng),C球不動(dòng);選項(xiàng)D正確。 2.(浙江新高考2018年4月選考科目物理試題)如圖所示,小芳在體重計(jì)上完成下蹲動(dòng)作,下列F-t圖像能反應(yīng)體重計(jì)示數(shù)隨時(shí)間變化的是 A. B. C. D. 【參考答案】 C
3、 【名師解析】對(duì)人的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析可知,人下蹲的過(guò)程可以分成兩段:人在加速下蹲的過(guò)程中,有向下的加速度,處于失重狀態(tài),此時(shí)人對(duì)傳感器的壓力小于人的重力的大?。辉跍p速下蹲的過(guò)程中,加速度方向向上,處于超重狀態(tài),此時(shí)人對(duì)傳感器的壓力大于人的重力的大小,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤; 故選C。 【點(diǎn)睛】人在加速下蹲的過(guò)程中,有向下的加速度,處于失重狀態(tài),在減速下蹲的過(guò)程中,加速度方向向上,處于超重狀態(tài)。 【2年模擬再現(xiàn)】 1. (2019浙江稽陽(yáng)聯(lián)誼學(xué)校聯(lián)考模擬)紹興市S區(qū)奧體中心舉行CH杯全國(guó)蹦床錦標(biāo)賽,對(duì)于如圖所示蹦床比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員的分析,下列說(shuō)法中正確的是( ?。? A.運(yùn)動(dòng)員在蹦床上
4、上升階段,一直處于超重狀態(tài) B.運(yùn)動(dòng)員在蹦床上加速上升階段,蹦床的彈性勢(shì)能增大 C.運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床在空中運(yùn)動(dòng)階段,一直處于失重狀態(tài) D.運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床在空中運(yùn)動(dòng)階段,重力勢(shì)能一直增大 【參考答案】.C 【命題意圖】 本題以蹦床錦標(biāo)賽為情景,考查牛頓第二定律、超重和失重、機(jī)械能及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。 【解題思路】運(yùn)動(dòng)員在蹦床上上升階段,先加速向上運(yùn)動(dòng)后減速向上運(yùn)動(dòng),減速向上運(yùn)動(dòng)加速度向下,處于失重狀態(tài),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員在蹦床上加速上升階段,蹦床的彈力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做功,蹦床的彈性勢(shì)能減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床在空中運(yùn)動(dòng)階段,只受重力作用,加速度向下,一直處于失重狀態(tài),選項(xiàng)C正確
5、;運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床在空中運(yùn)動(dòng)上升階段,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,重力勢(shì)能增大,在空中運(yùn)動(dòng)下降階段,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,重力勢(shì)能減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【方法歸納】判斷超重或失重的方法是:當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí),處于失重狀態(tài);具有向上的加速度時(shí),處于超重狀態(tài)。 2.(2019浙江紹興模擬)如圖所示,橡皮膜包住空心塑料管的底端,細(xì)線將橡皮膜固定密封,用手豎直握住塑料管保持靜止?fàn)顟B(tài),先將水從塑料管頂端倒入并灌至整管的三分之二處,然后在管頂處加一個(gè)多孔的瓶蓋,此時(shí)橡皮膜突出成半球狀,現(xiàn)用力將塑料管向上加速提升一段距離,再減速上升直至速度為零,則( ?。? A. 加速上升時(shí)塑料管處于失重狀態(tài) B.
6、 加速上升時(shí)橡皮膜底部進(jìn)一步向下突出 C. 減速上升時(shí)塑料管處于超重狀態(tài) D. 減速上升時(shí)塑料管內(nèi)的水面將下降 【參考答案】B 【名師解析】 加速上升時(shí),塑料管的加速度向上,處于超重狀態(tài),故A錯(cuò)誤; 對(duì)塑料管中的水分析可知,加速上升時(shí),由于液體超重,液體受到的支持力變大,由牛頓第三定律可知,液體對(duì)橡皮膜的壓力增大,故橡皮膜底部進(jìn)一步向下突出,故B正確; 減速上升時(shí),加速度向下,故塑料管處于失重狀態(tài),故C錯(cuò)誤; 減速上升時(shí),管中液體處于失重狀態(tài),塑料管內(nèi)的水面將上升,故D錯(cuò)誤。 【關(guān)鍵點(diǎn)撥】明確超重和失重的性質(zhì),知道物體加速度向下時(shí)為失重狀態(tài),加速度向上時(shí)為超重狀態(tài)。本題考查
7、超重和失重現(xiàn)象的應(yīng)用,要注意分別對(duì)塑料管和管中的水進(jìn)行分析,注意根據(jù)牛頓第二定律分析解答。 3.(2019洛陽(yáng)聯(lián)考)如圖所示,臺(tái)秤上有一裝水容器,容器底部用一質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線系住一個(gè)乒乓球.某時(shí)刻細(xì)線斷開(kāi),乒乓球向上加速運(yùn)動(dòng),在此過(guò)程中,關(guān)于臺(tái)秤的示數(shù)與線斷前相比的變化情況及原因.下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.由于乒乓球仍在容器中,所以示數(shù)與細(xì)線斷前相同 B.細(xì)線斷后不再向上提拉容器底部,所以示數(shù)變大 C.細(xì)線斷后,乒乓球有向上的加速度,處于超重狀態(tài),故示數(shù)變大 D.容器、水、乒乓球整個(gè)系統(tǒng)的重心加速下移,處于失重狀態(tài),所以示數(shù)變小 【參考答案】D 【名師解析】乒乓球加速上升
8、,整個(gè)系統(tǒng)重心加速下移,處于失重狀態(tài),故D正確. 4. (2019武漢聯(lián)考)如圖所示,是某同學(xué)站在壓力傳感器上,做下蹲-起立的動(dòng)作時(shí)記錄的力隨時(shí)間變化的圖線,縱坐標(biāo)為力(單位為牛頓),橫坐標(biāo)為時(shí)間.由圖線可知 ( ) A.該同學(xué)做了兩次下蹲-起立的動(dòng)作 B.該同學(xué)做了一次下蹲-起立的動(dòng)作 C.下蹲過(guò)程中人處于失重狀態(tài) D.下蹲過(guò)程中先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài) 【參考答案】B 【名師解析】在一次下蹲過(guò)程中,該同學(xué)要先后經(jīng)歷失重狀態(tài)和超重狀態(tài),所以對(duì)壓力傳感器的壓力先小于自身重力后大于自身重力,而在一次起立過(guò)程中,該同學(xué)又要先后經(jīng)歷超重狀態(tài)和失重狀態(tài),
9、所以對(duì)壓力傳感器的壓力先大于自身重力后小于自身重力,所以題圖記錄的應(yīng)該是一次下蹲-起立的動(dòng)作. 5.(2019浙江模擬)雅加達(dá)亞運(yùn)會(huì)田徑比賽,男子跳高決賽,中國(guó)選手王宇以2米30的成績(jī)奪得冠軍,這也是中國(guó)時(shí)隔28年后再次拿到亞運(yùn)會(huì)該項(xiàng)目金牌,則( ) A.王宇起跳瞬間地面對(duì)他的支持力等于他所受的重力 B.王宇起跳以后在上升過(guò)程中處于失重狀態(tài) C.王宇在最高點(diǎn)處于平衡狀態(tài) D.王宇在下降過(guò)程中處于超重狀態(tài) 【參考答案】C 【名師解析】無(wú)論是在上升過(guò)程、下落過(guò)程,還是在最高點(diǎn),王宇的加速度始終向下,所以始終處于失重狀態(tài),故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤,B正確;起跳時(shí)王宇有一個(gè)向上的的加速度,
10、故合力向上,地面對(duì)他的支持力大于他受到的重力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 預(yù)測(cè)考點(diǎn)一:超重和失重 【2年模擬再現(xiàn)】 1、(2018北京密云摸底)我國(guó)“蛟龍?zhí)枴鄙顫撈髟谀炒螌?shí)驗(yàn)時(shí),內(nèi)部顯示屏上顯示了從水面開(kāi)始下潛到返回水面過(guò)程中的速度圖象,如圖所示。以下判斷正確的是 A.6 min~8 min內(nèi),深潛器的加速度最大 B.4 min~6 min內(nèi),深潛器停在深度為60 m處 C.3 min~4 min內(nèi),潛水員處于超重狀態(tài) D.6 min~10 min內(nèi),深潛器的加速度不變 【參考答案】.C 【名師解析】根據(jù)速度圖象斜率表示加速度可知,6 min~8 min內(nèi),深潛器的加速度
11、小于0~1min內(nèi)的加速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)速度圖象表示位移可知,4 min~6 min內(nèi),深潛器停在深度為360 m處,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;3 min~4 min內(nèi),潛水員向下做減速運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,處于超重狀態(tài),選項(xiàng)C正確;6 min~10 min內(nèi),深潛器的加速度變化,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.(2019浙江嘉興、麗水聯(lián)考模擬)如圖所示是足球運(yùn)動(dòng)員在比賽時(shí)某瞬間頭頂球的照片,頭頂球后足球沿右上方飛出,下列分析正確的是( ) A.足球受到人頭的作用力是因?yàn)榍虻男巫儺a(chǎn)生的 B.頭對(duì)球的作用力與球?qū)︻^的作用力大小相等 C.頭對(duì)球的作用力與球的重力是一對(duì)平衡力 D.球員離地爭(zhēng)頂頭球上升階
12、段屬于超重狀態(tài),下降階段屬于失重狀態(tài) 【參考答案】.B 【命題意圖】 本題以足球比賽爭(zhēng)頂頭球?yàn)榍榫埃疾榱Α⑴nD第三定律、超重和失重及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。 【解題思路】人頭頂球,球受到人的作用力是因?yàn)槿祟^的形變產(chǎn)生的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;頭對(duì)球的作用力與球?qū)︻^的作用力是作用力反作用力,根據(jù)牛頓第三定律,作用力反作用力大小相等,選項(xiàng)B正確;頭頂球后球飛出,頭對(duì)球的作用力大于球的重力,二者不是一對(duì)平衡力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;球員離地爭(zhēng)頂頭球上升階段只受重力作用,加速度向下,屬于失重狀態(tài),下降階段也是只受重力作用,屬于失重狀態(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【方法歸納】物體受到的力一定是施力物體發(fā)生形變產(chǎn)生的。當(dāng)物體具有向下
13、的加速度時(shí),處于失重狀態(tài);具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)。 3.(2019浙江省舟山市聯(lián)考)2012年10月25日,中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭,成功將第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空并送入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。這是一顆地球靜止軌道衛(wèi)星,它將與先期發(fā)射的15顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行,形成區(qū)域服務(wù)能力。根據(jù)計(jì)劃,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將于明年初向亞太大部分地區(qū)提供正式服務(wù)。則下列說(shuō)法正確的是 A.火箭發(fā)射時(shí),噴出的高速氣流對(duì)火箭的作用力大于火箭對(duì)氣流的作用力 B.高溫高壓燃?xì)鈴幕鸺膊繃姵鰰r(shí)對(duì)火箭的作用力與火箭對(duì)燃?xì)獾淖饔昧κ且粚?duì)平衡力 C.發(fā)射初期,火箭處于超重狀態(tài) D.發(fā)射的衛(wèi)星進(jìn)入
14、軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,均處于完全失重狀態(tài) 【參照答案】CD 【名師解析】由牛頓第三定律可知,火箭發(fā)射時(shí),噴出的高速氣流對(duì)火箭的作用力等于火箭對(duì)氣流的作用力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;高溫高壓燃?xì)鈴幕鸺膊繃姵鰰r(shí)對(duì)火箭的作用力與火箭對(duì)燃?xì)獾淖饔昧κ且粚?duì)作用力和反作用力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;發(fā)射初期,火箭加速上升,處于超重狀態(tài),選項(xiàng)C正確;發(fā)射的衛(wèi)星進(jìn)入軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,只受萬(wàn)有引力作用,加速度指向地心,均處于完全失重狀態(tài),選項(xiàng)D正確。 4. (2018河北正定聯(lián)考)2015年世界懸崖跳水比賽7月18日在葡萄牙亞速爾群島的一處懸崖開(kāi)展.自某運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)懸崖開(kāi)始計(jì)時(shí),在t2時(shí)刻運(yùn)動(dòng)員以速度v2落水,選向下為正方向,其速度隨時(shí)
15、間變化的規(guī)律如圖所示,下列結(jié)論正確的是( ) A.該運(yùn)動(dòng)員在0~t2時(shí)間內(nèi)加速度大小先減小后增大,加速度的方向不變 B.該運(yùn)動(dòng)員在t2~t3時(shí)間內(nèi)加速度大小逐漸減小,處于失重狀態(tài) C.在0~t2時(shí)間內(nèi),平均速度1= D.在t2~t3時(shí)間內(nèi),平均速度2= 【參考答案】:C 【名師解析】由圖象可知,在0~t2時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)員的加速度一直不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤.在t2~t3時(shí)間內(nèi)圖線上各點(diǎn)切線的斜率的大小逐漸減小,則加速度大小逐漸減小,運(yùn)動(dòng)員減速下落處于超重狀態(tài),B項(xiàng)錯(cuò)誤.由圖象可知,在0~t2時(shí)間內(nèi)為勻變速直線運(yùn)動(dòng),所以平均速度1=,C項(xiàng)正確.在t2~t3時(shí)間內(nèi),由圖線與t軸所圍“面積”表示
16、位移可知,此時(shí)間內(nèi)的平均速度2<,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 5.下列說(shuō)法正確的是( ) A.對(duì)運(yùn)動(dòng)員“大力扣籃”過(guò)程進(jìn)行技術(shù)分析時(shí),可以把運(yùn)動(dòng)員看做質(zhì)點(diǎn) B.“和諧號(hào)”動(dòng)車組行駛313 km從成都抵達(dá)重慶,這里的“313 km"指的是位移大小 C.高臺(tái)跳水運(yùn)動(dòng)員騰空至最高位置時(shí),處于超重狀態(tài) D.火箭運(yùn)載神舟十號(hào)發(fā)射,開(kāi)始階段,宇航員一定處于超重狀態(tài) 【參考答案】D 【名師解析】對(duì)運(yùn)動(dòng)員“大力扣籃”過(guò)程進(jìn)行技術(shù)分析時(shí),不可以把運(yùn)動(dòng)員看做質(zhì)點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;“和諧號(hào)”動(dòng)車組行駛313 km從成都抵達(dá)重慶,這里的“313 km"指的是路程大小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。高臺(tái)跳水運(yùn)動(dòng)員騰空至最高位置時(shí),
17、處于失重狀態(tài),選項(xiàng)C錯(cuò)誤?;鸺\(yùn)載神舟十號(hào)發(fā)射,開(kāi)始階段,一定是向上做加速運(yùn)動(dòng),加速度向上,宇航員一定處于超重狀態(tài),選項(xiàng)D正確。, 6.【2019·鎮(zhèn)江高三期中考試】某運(yùn)動(dòng)員(可看成質(zhì)點(diǎn))參加跳板跳水比賽,t=0是其向上起跳瞬間,其速度與時(shí)間關(guān)系圖象如圖所示,則 A.t1時(shí)刻開(kāi)始進(jìn)入水面 B.t2時(shí)刻開(kāi)始進(jìn)入水面 C.t3時(shí)刻已浮出水面 D.t2—t3的時(shí)間內(nèi),運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài) 【參考答案】B 【名師解析】運(yùn)動(dòng)員起跳后進(jìn)入水面前,做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。由圖象可知,0~t1為上升階段,t1時(shí)刻速度減小到零,到達(dá)最高點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤。t1~t2為下落階段
18、,做加速直線運(yùn)動(dòng),t2時(shí)刻速度到達(dá)最大,開(kāi)始進(jìn)入水面,選項(xiàng)B正確。進(jìn)入水后,向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài),選項(xiàng)CD錯(cuò)誤??键c(diǎn):本題考查了運(yùn)動(dòng)圖像,超重和失重的知識(shí)。 【1年仿真原創(chuàng)】 1.在游泳世錦賽中,運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)斜向上跳起,一段時(shí)間后落入水中,如圖所示。不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是( ) A.她在空中上升過(guò)程中處于超重狀態(tài) B.她在空中下落過(guò)程中做自由落體運(yùn)動(dòng) C.她即將入水時(shí)的速度為整個(gè)跳水過(guò)程中的最大速度 D.入水過(guò)程中,水對(duì)她的作用力大小等于她對(duì)水的作用力大小 【參考答案】D 【名師解析】 起跳以后的上升和下落過(guò)程中她的加速度方向都是向下
19、,所以處于失重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;她在空中下落過(guò)程中受到的空氣的阻力不能忽略不計(jì),所以不能看做自由落體運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;入水過(guò)程中,開(kāi)始時(shí)水對(duì)她的作用力大?。ǜ×妥枇Γ┬∮谒闹亓?,所以先向下做一段加速運(yùn)動(dòng),即入水后的速度先增大,故C錯(cuò)誤;入水過(guò)程中,水對(duì)她的作用力和她對(duì)水的作用力,因是一對(duì)作用力與反作用力,二者相對(duì).故D正確。 考點(diǎn):牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用-超重和失重 【名師點(diǎn)睛】分析陳若琳的運(yùn)動(dòng)情況得出其加速度的方向.根據(jù)牛頓第二定律分析她的浮力和她的重力的關(guān)系;超重或失重取決于加速度的方向,與速度方向無(wú)關(guān)。0.5 1.0 1.5 2.0 t/s v/cms-1 10 20 3
20、0 0 40 圖 2.質(zhì)量為m=60kg的同學(xué),雙手抓住單杠做引體向上,他的重心的速率隨時(shí)間變化的圖像如圖所示.取g =10m/s2,由圖像可知( ) A.t=0.5s時(shí)他的加速度為3m/s2 B.t=0.4s時(shí)他處于超重狀態(tài) C.t =1.1s時(shí)他受到單杠的作用力的大小是620N D.t =1.5s時(shí)他處于超重狀態(tài) 【參考答案】B 【名師解析】 根據(jù)速度圖象斜率表示加速度可知,t=0.5s時(shí)他的加速度為0.3m/s2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。t=0.4s時(shí)他向上加速運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,他處
21、于超重狀態(tài),選項(xiàng)B正確。t =1.1s時(shí)他的加速度為0,他受到單杠的作用力的大小等于重力600N,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。t=1.5s時(shí)他向上做減速運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,他處于失重狀態(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3.游樂(lè)園中,游客乘坐能加速或減速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī),可以體會(huì)超重或失重的感覺(jué)。下列描述正確的是( ) A.當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí),游客是處在失重狀態(tài) B.當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí),游客是處在超重狀態(tài) C.當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí),游客是處在失重狀態(tài) D.當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí),游客是處在超重狀態(tài) 【參照答案】BC 【名師解析】 當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí),游客有向上的加速度,是由重力與升降機(jī)對(duì)游客支持力的合力產(chǎn)生的.此時(shí)升降機(jī)對(duì)游客的支持力大于游客的重力,所以處于超重狀態(tài).A錯(cuò)誤.當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí),具有向上的加速度,同理此時(shí)游客也處于超重狀態(tài).B正確.當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí),具有向下的加速度,是由重力與升降機(jī)對(duì)游客支持力的合力產(chǎn)生的,所以升降機(jī)對(duì)游客的支持力小于游客的重力.此時(shí)失重.C正確.當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí),也具有向下的加速度,同理可得此時(shí)游客處于失重狀態(tài).故D錯(cuò)誤.故選BC. 10
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