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物理知识点回顾
高考考前必读之——物理知识点回顾
必考部分(必修Ⅰ、Ⅱ,选修3-1、3-2)
(一)物体的受力分析
1.重力:
①由于地球的吸引而使物体受到的力,方向竖直向下,大小为G=mg。
②重力是由地球的吸引而产生,但是重力却不是万有引力,要注意两者的区别和联系。
2.弹力:
(1)产生原因:
由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的.
(2)产生条件:
①直接接触;②有弹性形变.
(3)弹力的方向:
与物体形变的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体.在点面接触的情况下,垂直于面;在两个曲面接触(相当于点接触)的情况下,垂直于过接触点的公切面.①绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向,且一根轻绳上的张力大小处处相等.②轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向不一定沿杆,在分析时要注意。
(4)弹力的大小:
一般情况下应根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解.弹簧弹力可由胡克定律来求解.
★(5)胡克定律:
在弹性限度内,弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比,即F=kx.k为弹簧的劲度系数,它只与弹簧本身因素有关,单位是N/m.
3.摩擦力:
(1)产生的条件:
①相互接触的物体间存在压力;②接触面不光滑;③接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力),这三点缺一不可.
(2)摩擦力的方向:
沿接触面切线方向,与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与物体运动的方向可以相同也可以相反.
(3)判断静摩擦力方向的方法:
①假设法:
首先假设两物体接触面光滑,这时若两物体不发生相对运动,则说明它们原来没有相对运动趋势,也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动,则说明它们原来有相对运动趋势,并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.②平衡法:
根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向.
(4)大小:
先判明是何种摩擦力,然后再根据各自的规律去分析求解.
①滑动摩擦力大小:
利用公式f=μFN进行计算,其中FN是物体的正压力,不一定等于物体的重力,甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解.②静摩擦力大小:
静摩擦力大小可在0与fmax之间变化,一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.
4.物体受力分析的一般步骤:
①首先分析场力:
常见的重力场中的物体的重力,电场中带电物体的电场力,磁场中带电物体的洛仑滋力和通电导体的安培力。
②再分析弹力:
弹力的分析看接触,有接触的地方才有可能受弹力的作用。
③最后分析摩擦力:
摩擦力的分析首先要明确是静摩擦还是滑动摩擦,然后根据静摩擦力和滑动摩擦力的分析方法进行分析。
物体受力分析的过程要画出规范的受力图。
务必用铅笔画图,即使物体受两个力也要画受力图。
5.力的合成与分解
(1)合力与分力:
如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力就叫做这个力的分力.
(2)力合成与分解的根本方法:
平行四边形定则.
(3)力的合成:
求几个已知力的合力,叫做力的合成.
共点的两个力(F1和F2)合力大小F的取值范围为:
|F1-F2|≤F≤F1+F2
(4)力的分解:
求一个已知力的分力,叫做力的分解(力的分解与力的合成互为逆运算).
在实际问题中,通常将已知力按力产生的实际作用效果分解;为方便某些问题的研究,在很多问题中都采用正交分解法.
(二)共点力作用下的物体的平衡
(1)共点力:
作用在物体的同一点,或作用线相交于一点的几个力.
(2)平衡状态:
物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态,是加速度等于零的状态.
★(3)共点力作用下的物体的平衡条件:
物体所受的合外力为零,即∑F=0,若采用正交分解法求解平衡问题,则平衡条件应为:
∑Fx=0,∑Fy=0.
(4)解决平衡问题的常用方法:
隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等等.
(三)匀变速直线运动
1.质点:
用来代替物体的只有质量没有形状和大小的点,它是一个理想化的物理模型.仅凭物体的大小不能做视为质点的依据。
2.位移和路程:
位移描述物体位置的变化,是从物体运动的初位置指向末位置的有向线段,是矢量.路程是物体运动轨迹的长度,是标量。
路程和位移是完全不同的概念,仅就大小而言,一般情况下位移的大小小于路程,只有在单方向的直线运动中,位移的大小才等于路程.
3.速度和速率
(1)速度:
描述物体运动快慢的物理量,是矢量.
①平均速度:
质点在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间(或位移)的平均速度v,即v=s/t,平均速度是对变速运动的粗略描述.
②瞬时速度:
运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧.瞬时速度是对变速运动的精确描述.
(2)速率:
①速率只有大小,没有方向,是标量.
②平均速率:
质点在某段时间内通过的路程和所用时间的比值叫做这段时间内的平均速率.在一般变速运动中平均速度的大小不一定等于平均速率,只有在单方向的直线运动,二者才相等.
4.加速度
(1)加速度是描述速度变化快慢的物理量,它是矢量.加速度又叫速度变化率.
(2)定义:
在匀变速直线运动中,速度的变化Δv跟发生这个变化所用时间Δt的比值,叫做匀变速直线运动的加速度,用a表示,即
.
(3)方向:
与速度变化Δv的方向一致.但不一定与v的方向一致.
注意:
加速度与速度无关.只要速度在变化,无论速度大小,都有加速度;只要速度不变化(匀速),无论速度多大,加速度总是零;只要速度变化快,无论速度是大、是小或是零,物体加速度就大.
5.匀速直线运动
(1)定义:
在任意相等的时间内位移相等的直线运动叫做匀速直线运动.
(2)特点:
a=0,v=恒量.(3)位移公式:
S=vt.
6.匀变速直线运动
(1)定义:
在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫匀变速直线运动.
(2)特点:
a=恒量
★(3)公式:
速度公式:
v=v0+at位移公式:
s=v0t+
at2
速度位移公式:
vt2-v02=2as平均速度:
v=
以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值.
7.重要结论
(1)匀变速直线运动的质点,在任意两个连续相等的时间T内的位移差值是恒量,即ΔS=Si+l-Si=aT2=恒量
(2)匀变速直线运动的质点,在某段时间内的中间时刻的瞬时速度,等于这段时间内的平均速度,即:
(3)匀变速直线运动的质点,在某段位移中点的瞬时速度
8.特例:
自由落体运动,竖直上抛运动,竖直下抛运动。
9.运动图像
(1)位移图像(x-t图像):
①图像上一点切线的斜率表示该时刻所对应速度;
②图像是直线表示物体做匀速直线运动,图像是曲线则表示物体做变速运动;③图像与横轴交叉,表示物体从参考点的一边运动到另一边.
(2)速度图像(v-t图像):
①在速度图像中,可以读出物体在任何时刻的速度;
②在速度图像中,物体在一段时间内的位移大小等于物体的速度图像与这段时间轴所围面积的值.③在速度图像中,物体在任意时刻的加速度就是速度图像上所对应的点的切线的斜率.④图线与横轴交叉,表示物体运动的速度反向.⑤图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动;图线是曲线表示物体做变加速运动.
(四)牛顿第二定律
1.牛顿第一定律:
一切物体总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运动状态为止.
(1)运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持.
(2)定律说明了任何物体都有惯性.
(3)不受力的物体是不存在的.牛顿第一定律不能用实验直接验证.但是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的.它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法:
通过观察大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律.
(4)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系.
(5)惯性:
物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.
①惯性是物体的固有属性,即一切物体都有惯性,与物体的受力情况及运动状态无关.因此说,人们只能“利用”惯性而不能“克服”惯性.②质量是物体惯性大小的量度.
2.牛顿第二定律:
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,加速度的方向跟合外力的方向相同,表达式
(1)牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律,分析出物体的运动规律;反过来,知道了运动,可根据牛顿第二定律研究其受力情况,为设计运动,控制运动提供了理论基础.
(2)对牛顿第二定律的数学表达式:
F合=ma,F合是力,ma是力的作用效果,特别要注意不能把ma看作是力.
(3)牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果.即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,注意力的瞬间效果是加速度而不是速度.
(4)F合是矢量,ma也是矢量,且ma与F合的方向总是一致的.F合可以进行合成与分解,ma也可以进行合成与分解.
(5)应用牛顿第二定律解决问题的一般思路:
(1)认真审题,确定研究对象m;
(2)分析物体的受力情况,画出受力图;(3)建立直角坐标系,列出方程
和
;(4)求解方程,验证结果。
3.牛顿第三定律:
两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上.
(1)牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的,因而力总是成对出现的,它们总是同时产生,同时消失.
(2)作用力和反作用力总是同种性质的力.(3)作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可叠加.
4.超重和失重
(1)超重:
物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力mg,即FN=mg+ma.
(2)失重:
物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg.即FN=mg-ma.当a=g时FN=0,物体处于完全失重.(3)对超重和失重的理解应当注意的问题:
①不管物体处于失重状态还是超重状态,物体本身的重力并没有改变,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)不等于物体本身的重力.②超重或失重现象与物体的速度无关,只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重.
③在完全失重的状态下,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.
5.处理连接题问题----通常是用整体法求加速度,用隔离法求力。
6.牛顿运动定律的适用范围:
宏观低速的物体和在惯性系中.
(五)功和能
1.功
(1)功的定义:
力和作用在力的方向上通过的位移的乘积.是描述力对空间积累效应的物理量,是过程量.
定义式:
W=F·s·cosθ,其中F是力,s是力的作用点位移(对地),θ是力与位移间的夹角.
(2)功的大小的计算方法:
①恒力的功可根据W=F·S·cosθ进行计算,本公式只适用于恒力做功.
②根据W=P·t,计算一段时间内平均做功.
③利用动能定理计算力的功,特别是变力所做的功.④根据功是能量转化的量度反过来可求功.
(3)摩擦力、空气阻力做功的计算:
功的大小等于力和路程的乘积.
发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:
W=fd(d是两物体间的相对路程),且W=Q(摩擦生热)
2.功率
(1)功率的概念:
功率是表示力做功快慢的物理量,是标量.求功率时一定要分清是求哪个力的功率,还要分清是求平均功率还是瞬时功率.
(2)功率的计算①平均功率:
P=W/t(定义式)表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用.②瞬时功率:
P=F·v·cosα,P和v分别表示t时刻的功率和速度,α为两者间的夹角.
(3)额定功率与实际功率:
额定功率:
发动机正常工作时的最大功率.
实际功率:
发动机实际输出的功率,它可以小于额定功率,但不能长时间超过额定功率.
(4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率.
①以恒定功率P启动:
机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度
vm=P/f作匀速直线运动.
②以恒定牵引力F启动:
机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
3.动能定理
内容:
合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
应用动能定理解决问题时注意:
其研究对象为单个物体,应用时注意分析过程中物体的受力和初、末状态的速度。
4.机械能守恒定律
(1)动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,E=Ek+Ep.
(2)机械能守恒定律的内容:
在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变.
(3)机械能守恒定律的表达式:
(4)系统机械能守恒的三种表示方式:
①系统初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2,即E1=E2
②系统减少的总重力势能ΔEP减等于系统增加的总动能ΔEK增,即ΔEP减=ΔEK增
③若系统只有A、B两物体,则A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能,
即ΔEA减=ΔEB增
注意:
解题时究竟选取哪一种表达形式,应根据题意灵活选取;需注意的是:
选用①式时,必须规定零势能参考面,而选用②式和③式时,可以不规定零势能参考面,但必须分清能量的减少量和增加量.
(5)判断机械能是否守恒的方法
①用做功来判断:
分析物体或物体受力情况(包括内力和外力),明确各力做功的情况,若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒.
②用能量转化来判定:
若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒.
③对一些绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等问题,除非题目特别说明,机械能必定不守恒,完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒.
5.能的转化和守恒定律
能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者由一个物体转移到别的物体上,而总的能量保持不变。
在应用时要注意分析有多少种形式的能在相互转化。
6.功能关系
(1)当只有重力(或弹簧弹力)做功时,物体的机械能守恒.
(2)重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:
WG=Ep1-Ep2.
(3)合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:
W合=Ek2-Ek1(动能定理)
(4)除了重力(或弹簧弹力)之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:
WF=E2-E1
(六)平抛运动(类平抛运动):
匀变速曲线运动
1.处理方法:
把这类运动看成是某一方向的匀速直线运动和垂直方向的匀变速直线运动的合运动。
2.带电粒子在匀强电场中的偏转
只有偏转电场时:
加速电场U1与偏转电场U2:
(七)圆周运动
1.物体做匀速圆周运动时,向心力F向=
=
=
。
2.卫星的运动
⑴人造卫星的线速度和周期。
人造卫星的向心力是由地球对它的万有引力提供的,因此有:
,
由此可得到两个重要的结论:
和
。
可以看出,人造卫星的轨道半径r、线速度大小v和周期T是一一对应的,其中一个量确定后,另外两个量也就唯一确定了。
⑵物体在地面附近做圆周运动时,轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R,则有
=mg(也可以看成地面上的物体所受的重力约等于万有引力。
该式往往是解决天体运动的技巧所在)。
所以有
。
它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。
⑶同步卫星。
“同步”的含义就是和地球保持相对静止(又叫静止轨道卫星),所以其周期等于地球自转周期,既T=24h,根据⑴可知其轨道半径是唯一确定的,经过计算可求得同步卫星离地面的高度为h=3.6×107m≈5.6R地(三万六千千米),而且该轨道必须在地球赤道的正上方,卫星的运转方向必须是由西向东。
3.氢原子的核外电子绕核运动:
等同于卫星、行星的运动,只是库仑引力提供向心力。
4.带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动:
洛仑兹力提供向心力:
Bqv=
周期T=
=
解题关键:
找圆心、定半径、画轨迹。
注意圆心的几种找法:
圆心在圆弧切线的垂线上;在两切线交角的角平分线;在弦的垂直平分线上。
(八)静电场
1.要记住正(负)电荷、同种电荷、异种电荷所形成电场的电场线和等势面的分布情况。
2.几个公式要注意适用条件:
(适用两个点电荷)
(适用任何电场)
(适用点电荷形成的电场)
(适用任何电场)
(适用匀强电场)
3.电场力做功与电势能变化的关系(类于重力做功和重力势能的变化关系及分子力做功与分子势能的变化关系)。
4.电容器和电容
电容器的电容定义式:
平行板电容器的电容决定式:
(1)电容器保持与电源连接,则U不变:
d增加,Q减小(减小的Q返回电源);d减小,Q增加(继续充电).
注:
插入原为L且与极板同面积的金属板A(如图).相当于平行板电容器两极板缩短L距离,故C是增加(
是空气为最小,故也是增加的)同时
,同样E是增加的.
(2)电容器充电后与电源断开,则Q不变:
d增加,C减小,U增加;d减小,C增大,U减小.
无论d怎样变化,E恒定不变.
注:
仅插入原为L且与两极板面积相同的金属板A,则同样是d减小C增大,U减小,E同样不变.
静电计是检验电势差的,电势差越大,静电计的偏角越大,那么电容就越小(假设Q不变),验电器是检验物体是否带电,原理是库仑定律.
(3)电容器的击穿电压和工作电压:
击穿电压是电容器的极限电压。
额定电压是电容器最大工作电压。
(九)恒定电流
1.电流强度
2.欧姆定律
3.电阻定律
,ρ随温度的升高而增大。
4.电功W=UIt,电功率P=IU。
注意电功和电热的区别和联系:
在纯电阻电路中W=Q,U=IR,此时IU=I2R=
。
在非纯电阻电路中W>Q,此时U>IR,部分电路欧姆定律不能使用。
IU为电功率,I2R为热功率,
无意义。
5.闭合电路中
(纯电阻电路),ε=U内+U外(任何电路)。
电源输出功率P=IU,总功率P总=Iε,效率
。
6.电源的电动势和内电阻的测量
电路图
多测几组U、I值、做图
(如右图)。
7.电阻的测量
①欧姆表测量:
②伏安法:
小电阻,安培表外接法。
R测 大电阻,安培表内接法。 R测>R真,大电阻是指待测电阻值可与伏特表的内阻相比拟; 电路的设计思路一般分为以下几步: ①确定电表;②确定电流表内接还是外接;③确定滑动变阻器是分压还是限流。 (十)磁场 1.磁感应强度 ,注意: I与磁场方向垂直。 2.磁感线: 条形磁铁、蹄形磁铁、直导线、环形电流、通电螺线管的磁感线分布。 3.磁感线与F的关系: 必须注意B与F垂直而不是同向。 4.安培力大小: F=BILsinθ(θ是B、I的夹角,F垂直于B、I两方向所决定的平面)方向: 用左手定则确定。 5.磁通量: 穿过某一面积的磁感线条数(当平面垂直于B时,φ=BS) 6.洛仑兹力: 速度平行于B时,f为零;速度垂直于B时,f=qBv。 方向确定: 左手定则,且注意带电物体带正电还是负电。 7.磁现象的电本质: 所有磁场都产生于电荷的运动。 提出分子电流假说的依据是: 环形电流的磁场与条形磁铁的磁场相似。 8.安培定则: 确定电流的磁场方向。 (十一)电磁感应 1.感应电流 产生条件: 穿过电路的磁通量发生变化。 楞次定律: 感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 确定感应电流的方向的步骤: ①明确原来磁场的方向;②分析穿过闭合电路的磁通量的变化;③根据楞次定律判断感应电流磁场的方向;④根据安培定则判断感应电流的方向。 2.感应电动势的大小确定: (1)法拉第电磁感应定律的表达式 注意 不能决定E的大小, 才能决定E的大小,而 与 无大小上的必然联系。 该式用于计算平均感应电动势或磁场均匀变化的情况。 以及计算导体中通过的电量 (2) (θ为B、v的夹角)用于导线切割磁感线时瞬时电动势的计算。 根据 可知感应电流大小决定于 与全电路的电阻 。 3.电磁感应现象中能量转化问题 在电磁感应中,其他形式的能转化的电能在数值上等于克服电磁力做的功(导线切割磁感线的情况下,指克服安培力做的功);电磁力往往是一个变力,求其功一般有两种方式: ①以单个的运动物体为研究对象用动能定理 ②以系统为研究对象用能的转化和守恒定律(注意能量间的相互转化)。 4.自感现象: 导体自身电流发生变化而产生的电磁感应现象(实质 )。 自感的效果: 阻碍电流的变化。 5.交流电 闭合线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动,最大电动势 瞬时值表达式 或 电流瞬时值表达式 或 。 (在图像中电流与磁通量互为正余弦) 注意有效值的定义,有效值与最大值的区别与联系。 中性面: 是与磁场垂直的平面。 ①线圈转至中性面时,此时无感应电流,穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,电流方向将发生改变。 ②线圈转至与中性面垂直的位置时,感应电动势最大,穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大。 远距离高压输电的原理及计算。 《选修3—4》 一、机械振动和机械波 (一)简谐运动简谐运动的表达式和图象要求: Ⅱ 1.如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。 简谐运动的回复力: 即F=–kx(课本P12: 问题2、3、4题) 注意: 其中x都是相对平衡位置的位移。 区分: 某一位置的位移(相对平衡位置)和某一过程的位移(相对起点) ⑴回复力始终指向平衡位置,始终与位移方向相反 ⑵“k”对一般的简谐运动,k只是一个比例系数,而不能理解为劲度系数 ⑶F回=-kx是证明物体是否做简谐运动的依据 2.简谐运动的表达式: x=Asin(ωt+φ)(课本P10图11.2-5) 3.简谐运动的图象: 描述振子离开平衡位置的位移随时间遵从正弦(余弦)函数的规律变化的,要求能将图象与恰当的模型对应分析。 可根据简谐运动的图象的斜率判别速度的方向,注意在振幅处速度无方向。 (1)简谐运动(关于平衡位置)对称、相等 ①同一位置: 速度大小相等、方向可同可不同,位移、回复力、加速度大小相等、方向相同. ②对称点: 速度大小相等、方向可同可不同,位移、回复力、加速度大小相等、方向相反. ③对称段: 经历时间相同 ④一个周期内,振子的路程一定为4A(A为振幅); 半个周期内,振子的路程一定为2A; 四分之一周期内,振子的路程不一定为A 每经一个周期,振子一定回到原出发点;每经半个周期
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