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文档简介

九年级物理上册第十一章机械功与机械能必考点解析

考试时间:90分钟;命题人:物理教研组

考生注意:

1、本卷分第I卷(选择题)和第I[卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟

2、答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上

3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置,如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新

的答案;不准使用涂改液、胶带纸、修正带,不按以上要求作答的答案无效。

第I卷(选择题20分)

一、单选题(10小题,每小题2分,共计20分)

1、小明将一箱书搬上三楼,先后采用了两种方法:一是一次把所有的书搬上三楼;二是分两次把所

有的书搬上三楼.假设他上楼的速度相同,则这两种方法中

A.第一种所做的总功多一些B.第二种对书做的功多一些

C.第一种搬书的功率大一些D.第二种搬书的效率大一些

2、一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点,最远的一

点叫远地点(如图所示)。已知卫星在运行过程中机械能保持不变,下列说法中错误的是()

A.卫星在远地点的势能最大、动能为零

B.卫星在近地点的动能最大、势能最小

C.卫星从近地点向远地点运动过程中,高度增大、速度减小

D.卫星从远地点向近地点运动过程中,动能增大、势能减小

3、北京冬奥会引入的AI评分系统,能逐帧抓取运动员从起跳到落地之间的空中姿态,将运动员的精

彩表现在最短时间内真切地呈现给观众,为裁判评分提供可视依据。如图所示,某次比赛系统呈现运

动员上升(a力及下落Qbc)瞬间,下列说法中正确的是()

b

A.运动员在勖段重力势能增大,动能减小

B.运动员在段重力势能减小,动能增大

C.运动员在儿段重力势能减小,动能减小

D.运动员在A段重力势能增大,动能增大

4、甲、乙两车同时同地沿同一直线做匀速直线运动,它们的s-f图像如图所示,则()

A.甲车的动能大于乙车的动能B.甲、乙两车的重力势能相等

C.经过8秒,甲、乙两车相距10米D.运动10米,甲车比乙车少用4秒

5、物理学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图象中能用阴影面积表示某物理量的是

()

6、如图,这是一种塔式起重机,已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330kg的物体时,滑轮组的机械

效率是60%,g取10N/kg。下列分析和计算错误的是()

二U二德

A.起重机的吊臂力如可视为杠杆

B.增加起吊物体的质量,滑轮组的机械效率将减小

C.物体上升2m,滑轮组所做有用功是6.6Xl(rj

D.物体上升2m,滑轮组所做总功是LIXIO'J

7、2020年7月23日12时41分,我国用长征五号遥四运载火箭成功发射火星探测任务的“天问一

号”探测器,迈出了我国行星探测的第一步。火箭加速升空过程中,对于火箭搭载的“天问一号”探

测器,下列叙述正确的是()

A.探测器的机械能总量不变B.探测器的机械能总量增加

C.探测器的动能增加,重力势能不变D.探测器的动能不变,重力势能增加

8、如图所示,小桂利用动滑轮竖直匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是()

A.适当减小木箱重力B.增大木箱上升高度

C.增大提升木箱的速度D.换用质量较小的动滑轮

9、如图所示,将小球与固定在竖直墙壁上的轻质弹簧相连,小球可以在光滑的水平面上滑动。当小

球在。点时,弹簧处于自然伸长状态。现将小球推至/点,松手后小球在间运动。(不考虑空气阻

力)下列说法正确的是()。

^wwwwwwwvQ

I•a

AOB

A.小球在0点时,受到弹簧向右的弹力B.小球在。点时,动能最大

C.小球在8点时,动能最大D.小球的机械能越来越小,最终会停下来

10、图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮,小红乘坐该摩天轮时速度大小不变,则她从最低点上

升到最高点的过程中()

A.动能减少B.重力势能不变C.机械能增大D.机械能不变

第n卷(非选择题80分)

二、填空题(5小题,每小题4分,共计20分)

1、小明新购了一批书,将书从一楼搬到三楼,小红想测定小明一次全部搬完书的过程中对书做功的

功率。于是小红进行了如下的实验步骤:(A)测出所有书的总质量例(B)测出楼梯的总长度£;

(C)测出一楼到三楼的竖直高度A;(D)测出小明搬书上楼所用的时间t;(E)计算出小明搬书的功

率产.小红的实验步骤中多余的是:.__。(填写步骤前的字母即可)实际中由于书较多,小明采用

分两批将书搬上三楼的办法搬完了书,两种搬书的方法:①是把所有书一次搬上楼;②是先搬一部分

书上楼,再搬剩下的部分。假设小明搬书上楼的速度相同,两种方法中功率大的是机械效率高的

是(填序号①或②)

2、2021年8月5日,中国14岁的全红婵以创奥运纪录的高分夺得东京奥运会10米跳台冠军,如图

甲所示,在下落过程中忽略空气阻力,她的重力势能转化为能。2022年2月16日、中

国运动员齐广璞在北京冬奥会男子自由滑雪空中技巧赛上获得冠军,如图乙所示,他离开大跳台后由

于,仍能在空中继续“飞行”。

甲乙

3、如图所示滑轮组提升重物(不计绳重和摩擦),重600N的物体在10s内匀速上升1m。已知拉绳子

的力尸为400N,则在这一过程中做的有用功J,滑轮组的机械效率是_____,拉力的功率为

_也若利用该装置提升重为1000N的物体,则该滑轮组机械效率将_____(选填“变大”“变

小”或“不变”)。

G

4、2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛,17岁中国小将苏翊鸣摘得金牌,成为冬奥历史上该

项目最年轻的金牌获得者。比赛场地简化如图所示,力。为助滑道,8为4c的最低点。运动员某次从

力点由静止开始下滑到达6点的过程中(不考虑一切阻力),重力势能转化能,机械能

(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

5、在“探究影响重力势能大小因素”的实验中,小明在水平地面上铺一张白纸,将皮球表面涂黑,

使其分别从不同高度处自由下落,目的是探究重力势能大小与的关系。如图所示,在纸上留下

黑色圆斑A、B,圆斑(填“A”或"B”)是皮球从较高处下落形成的。

B

三、计算题(5小题,每小题8分,共计40分)

1、如图,塔式起重机上的滑轮组匀速吊起重物时,所用的拉力为5X10%,重物升高2m,此过程中

滑轮组的机械效率为80%,g取10N/kgo求:

(1)拉力做的总功;

(2)有用功与物重;

(3)若克服摩擦和钢绳重所做的功为5.0X103J,求动滑轮重。

2、如图甲所示,支架如固定于竖直墙面。点,且可绕。点在竖直面内转动,细绳与支架连接于

8点,另一端固定在墙上C点,此时支架水平,细绳与支架夹角为30°。滑轮组悬挂于支架4处,

OA:0庐3:5,细绳8C能承受的最大拉力为2000No重600N的工人用完全相同的两个滑轮绕成的滑

轮组提升货物,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示。(不计支架和细绳的重力,不

计滑轮组的摩擦和绳重,支10N/kg)

求:(1)动滑轮的重力;

(2)当工人用400N的力在5s内匀速提升货物,货物升高了2m,工人的功率多大?

(3)通过计算说明,此工人用上面的装置能否提起1000N的货物?

3、一辆小轿车以15m/s的速度在水平公路上匀速行驶300m,受到的阻力是1200N。求:

(1)在水平路面行驶时小轿车牵引力所做的功;

(2)行驶过程中小轿车的功率。

4、如图所示,在科普节目《加油向未来》中,有一项对抗性实验,甲、乙两人站在平衡板上,滑轮

组将平衡板提升至一定高度后,两人在平衡板上挪动,并保持平衡板平衡。若甲的质量为55kg,乙

的质量为45kg,平衡板质量为900kg,且质量分布均匀,重心在点。。(g取10N/kg)

(1)甲、乙两人竖直站在平衡板上,滑轮组在25s内将平衡板匀速提升至离地面5m的高度处。提升

过程中平衡板始终保持水平平衡,拉力厂为6250N。求在此过程中:

①滑轮组所做的有用功为多少?

②拉力尸的功率多大?滑轮组的机械效率为多少?

(2)当甲、乙两人竖直站立在图中4、8位置时,平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位

置同时向平衡板左、右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至G〃竖直站立时,平衡板也恰好处于

水平平衡,则两人挪动的距离力C和劭之比为多少?

5、将重为20N的重物用图示滑轮组匀速提升3m,所用拉力后8N。不计轮与轴间的摩擦及绳重。求:

(1)该过程中的有用功;

(2)滑轮组的机械效率;

(3)动滑轮的重力。

四、实验探究(2小题,每小题10分,共计20分)

1、物理小组在做“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,用质量为加、2加的两个钢球,分别

从同一斜面的反2人高度由静止开始滚下,观察木块被撞击后移动的距离,实验过程如图所示。请你

完成下列内容:

(1)实验是通过比较木块被撞击后滑行的距离来反映;(填写字母)

A.钢球撞击木块后的动能

B.钢球撞击木块前的动能

C.木块被撞击后的动能

(2)由图甲、乙实验表明,钢球从高处滚下,高度越高,钢球运动到水平面时速度越(选填

“大”或“小”),木块被撞得越远。所以,质量相同时,钢球的速度越大,动能越_____。这个结

论可用来解释汽车(选填“超速”或“超载”)带来的危害;

(3)①由图乙、丙实验表明,钢球的速度相同时,质量越大,动能越_____。

②在同样的道路上,交通管理部门会对不同车型设定不同的最高行驶速度。大型客车、载货汽车最高

行驶速度比小型客车最高行驶速度(选填“小”或“大”)。

2、为了研究拉力做功的快慢,某同学设计了如下所述的实验.他把不同质量的物体匀速提升不同的

高度,同时测出相应高度的所用时间,记录的实验数据如表一、表二、表三所示。已知表一所示实验

拉力做功最快,表三所示实验拉力做功最慢,每一个表格所示的三次实验拉力做功快慢相同:

(1)分析比较实验序号,可得出的初步结论是:在时间相同的情况下,拉力所做的功越多,

做功就越快;

(2)分析比较实验序号1、5、9(或2、6或4、8),可得出的初步结论是;

(3)请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及相关条件,并归纳得出结论;

(a)分析比较表一、表二或表三中的数据及所给已知条件,可初步得出;

(b)分析比较表一、表二和表三中的数据及所给已知条件,可初步得出。一

表一

拉力提升高度功所用时间

实验序号

(牛)(米)(焦)(秒)

1250.80202

2600.50303

32000.20404

表二

拉力提升高度功所用时间

实验序号

(牛)(米)(焦)(秒)

4500.20102

5800.25204

61000.30306

表三

拉力提升高度

功所用时间

实验序号

(焦)(秒)

(牛)(米)

7100.5052

8400.25104

91000.20208

-参考答案-

一、单选题

1、C

【详解】

AB.这箱书的重力一定,楼的高度前后不变,由聆仍可知,两次对书所做的有用功相等;

第一种所做的额外功为克服人的重力做的功,而第二种所做的额外功是两次克服人的重力做的功,因

此第二种所做的额外功大于第一种所做的额外功,故第二种所做的总功大于第一种所做的总功,故

AB不符合题意;

C.因上楼的速度相同,第二种需要上楼二次,所以第二种所用时间长;两次搬书对书做的功相同,由

W

六一可知故C符合题意;

t

D.由〃=簪LX100%可知,〃,>〃?,故D不符合题意.

%.

2、A

【详解】

A.卫星在远地点时,高度最大,故重力势能越大,动能转化为重力势能,此时的动能最小,但由于

卫星继续运动,说明有速度,动能不为零,故A错误,A符合题意;

B.卫星在近地点的高度最小,势能最小,将重力势能转化为动能,动能最大,故B正确,B不符合

题意;

C.卫星从近地点向远地点运动过程中,高度增大,重力势能变大,动能转化为重力势能,速度减

小,故C正确,C不符合题意;

D.卫星从远地点向近地点运动过程中,高度减小,重力势能减小,重力势能转化为动能,动能变

大,故D正确,D不符合题意。

故选A„

3、A

【详解】

AB.由图可知,运动员在数段上升时,高度变大,速度减小,说明运动员重力势能增大,动能减

小,故A正确,B错误。

CD.运动员在6c段下落时,高度变小,速度变大,明运动员重力势能减小,动能增大,故CD错误。

故选Ao

4、D

【详解】

由图可知,甲乙经过8s,甲的路程是20m,乙的路程是10m,甲的速度

s甲20m.

%,=—1-=------=2.5m/s

而8s

丘=2=W^=L25m/s

,乙8s

A.动能与质量和速度有关,甲车的速度大于乙车的速度,由于甲乙两车的质量未知,甲车的动能不

一定大于乙车的动能,故A不符合题意;

B.重力势能与质量和高度有关,由于甲乙两车的质量和高度未知,甲、乙两车的重力势能不一定相

等,故B不符合题意;

C.甲乙经过8s,甲的路程是20m,乙的路程是10m,若甲、乙两车的运动方向相反,则此时甲车与

乙车相距

20m+10m=30m

故C不符合题意;

D.运动10米,甲车的时间是4s,乙车的时间是8s,甲车比乙车少用4s,故D符合题意。

故选D。

5、B

【详解】

A.横坐标表示功,纵坐标表示功率,阴影部分面积是功和功率乘积,无意义,故A不符合题意;

B.横坐标表示时间,纵坐标表示功率,阴影部分面积是功率和时间乘积,表示功,故B符合题意;

C.横坐标表示功率,纵坐标表示功,阴影部分面积是功和功率乘积,无意义,故C不符合题意;

D.横坐标表示时间,纵坐标表示功,阴影部分面积是功和时间乘积,无意义,故D不符合题意。

故选Bo

6、B

【详解】

A.由图可知,起重机的吊臂可以视为支点在。点,力臂分别为总、仍的杠杆,故A正确,不符合题

章・

B.滑轮组的机械效率

"限一^=,

%%+%:i+%

%

增加起吊物体的质量时,有用功增加,额外功不变,有用功与总功的比值变大,则滑轮组的机械效率

变大,故B错误,符合题意;

C.物体上升2m,滑轮组所做有用功

川行67尸侬330kgX10N/kgX2m=6.6X10:1J

故C正确,不符合题意;

D.滑轮组所做总功

W=%=6.6X10'J=][x]04j

总q60%

故D正确,不符合题意。

故选B。

7、B

【详解】

当火箭推动探测器加速上升时,探测器的质量不,其速度与高度都增大,所以探测器的动能和重力势

能都增加;因机械能等于动能与势能之和,所以探测器的机械能也增加。

故选B。

8、D

【详解】

A.由公式

可知,减小木箱的重力,在提升相同的高度时,有用功会减小,而额外功不变,所以有用功所占总功

的比值会减小,所以机械效率会减小,故A不符合题意;

BC.由公式

力=吗才=G物力=G物

W&FsnF

可知,机械效率的大小与物体上升的高度和物体上升的速度无关,所以增大木箱的上升高度和增大提

升木箱的速度不能改变机械效率,故BC不符合题意;

D.由公式

%=%

7=

可知,换用质量较小的动滑轮,在提升相同高度时,额外功会减少,而有用功不变,所以有用功占总

功的比值会增大,所以机械效率会增大,故D符合题意。

故选D。

9、B

【详解】

A.由图知,当小球在。点时,弹簧处于自然伸长的状态,没有发生弹性形变,弹簧没有弹力,故A

错误;

BC.若将小球推至/点,弹簧被压缩,发生弹性形变,产生弹力(推力),小球在推力作用下加速运

动,当小球到。点时,弹簧处于自然伸长的状态,弹簧的推力为零,小球的速度达到最大,动能最

大,过。点后弹簧被拉伸,对小球产生拉力,小球在拉力的作用下减速运动,到8点时速度为零,动

能最小,故B正确,C错误;

D.由于不考虑空气阻力且小球在光滑的水平面上滑动,只有弹力做功,所以机械能守恒,不会停下

来。故D错误。

故选Bo

10、C

【详解】

A.小红的质量不变,乘坐该摩天轮时速度大小不变,则她从最低点上升到最高点的过程中动能不

变,故A不符合题意;

B.小红的质量不变,她从最低点上升到最高点的过程中高度升高,则重力势能变大,故B不符合题

意;

CD.机械能等于动能与势能之和,从最低点上升到最高点的过程中,小红的动能不变,重力势能变

大,则机械能变大,故C符合题意,D不符合题意。

故选Co

二、填空题

1、B①①

【详解】

[1]测量小红同学搬运器材过程中对箱子做功的功率,需结合公式后皿;而为箱子的质量,h为一

i

楼到三楼的竖直高度,r为上楼所用的时间。所以需要台秤测量箱子的质量小用卷尺测量一楼到三

楼的竖直高度力,用秒表测量上楼所用的时间£,由以上分析可知并不需要测量楼梯的总长度,即步

骤B是多余的;

[2]这箱书的重力一定,楼的高度前后不变,由的G弥可知,两次所做的有用功相等,即H方法

①所做的额外功为一次克服自身重力所做的功,而方法②所做的额外功是两次克服自身重力所做的

功,因此方法②的额外功大于方法①的额外功,故方法②的总功(甲肝2甲Q大于方法①的总功(/

苏入);

因上楼的速度相同,方法②需要上楼二次,所以方法②所用时间是第一次的两倍,由於:可知月>

2,即方法①功率大;

[3]两次所做的有用功相等,方法①做的总功较少,由〃=瞿可知,心即机械效率高的是方

法①。

2、动惯性

【详解】

口]全红婵在下落过程中忽略空气阻力,高度降低,质量不变,所以重力势能减小;而速度增大,质

量不变,所以动能增大,故全红婵在下落过程中重力势能转化为动能。

[2]齐广璞在离开大跳台时是运动的,由于惯性,他离开大跳台后仍保持原来的运动状态,在空中继

续“飞行”o

3、60075%80变大

【详解】

[1]这一过程中做的有用功

/行G/F600NXlm=600J

[2]由图可知,77=2,则绳端移动的距离

s=nh=2Xlm=2m

拉力做的总功

,

//.£FF5=400NX2m=800J

滑轮组的机械效率

〃=上x100%=x100%=75%

Wg800J

[3]拉力的功率

幽=80W

t10s

[4]不计绳重和摩擦,则滑轮组的机械效率为

=%用=%用=Gh=[

明—明加+%外—G/I+G/—]+且

G

用该装置提升重为1000N的物体,则提升物体的重力增大,动滑轮重不变,由上式可知,滑轮组的机

械效率将变大。

4、动不变

【详解】

口]运动员某次从4点由静止开始下滑到达6点的过程中,运动员质量保持不变,高度变小,重力势

能能变小;速度增大,动能变大,重力势能转化动能。

[2]因不考虑一切阻力,故机械能守恒,即机械能不变。

5、高度B

【详解】

口]相同的皮球质量不变,由于从不同高度自由下落,则目的是探究重力势能与高度的关系。

[2]当皮球从较高的地方下落时,落地时的动能更大,则与地面撞击后形变量更大,形成的黑色圆斑

更大,故B是皮球从较高处下落形成的。

三、计算题

1、(1)3X10'J;(2)2.4X107;1.2X10'N;(3)500N

【详解】

解:(1)由图可知,物体由3根绳承担,所以

S=3/F3X2m=6m

拉力做的总功为

“Fs=5X103NX6m=3X10'J

(2)根据公式四可得,拉力所做的有用功为

Wkn/f.^80%X3X10'j=2.4X10'J

物重为

G^^^=24X104J=]2X]0,N

物人2m

(3)拉力所做的额外功为

『硒=心-『谬3X10'J-2.4X10j=6X10]

其中克服动滑轮的重所做的额外功为

//"6.0X10)-5.0X103J=l.0X103J

动滑轮的重为

G&=10xl°3j=500N

动h2m

答:⑴拉力做的总功为3X1O'J;

(2)有用功为2.4X104J;物重为1.2X10%;

(3)若克服摩擦和钢绳重所做的功为5.0X103;,动滑轮重为500N。

2、(1)100N;(2)320W;(3)此工人用上面的装置不能提起1000N的货物,计算说明见解析

【详解】

解:(1)由图甲可知,该滑轮组的绳子承重段数77=2,由图乙可知,当物重为400N时,滑轮组的机

械效率为80%,若不计滑轮组的绳重与摩擦,根据公式

片%100%=——xlOO%=—空一x100%=—%—xlOO%

艰叫用+%外G物h+G动fiG物+G动

可得,动滑轮的重力为

G=4-6打=-400N=100N

动〃物80%

(2)由题意可得,绳子自由端移动的距离为

s=nh=2X2m=4m

所以拉力做功为

/^s-400NX4m=1600J

所以工人的功率为

P』=3=32OW

t5s

(3)由题意可知,当提升1000N的重物时,此时的拉力

心=g(G+%)=;x(1000N+100N)=550N

将滑轮组与重物看作一个整体,所以此时A点受到的拉力为

£尸/26动+/户1000N+2X100N+550N=1750N

将功由视为一个杠杆,作勿垂直于5G则勿为比对支架的拉力片的力臂,因为细绳与支架夹角为

30°,所以

OD=-OB

2

又因为

OA:叱3:5

所以笈的力臂OA=|OB,根据杠杆的平衡条件,可得出

FB.OD=F^.OA

13

F.-OB=F^OB

可得

FB=,=1X1750N=2100N>2000N

所以此工人用上面的装置不能提起1000N的货物。

答:(1)动滑轮的重力为100N»

(2)工人的功率为320W。

(3)此工人用上面的装置不能提起1000N的货物。

3、(1)3.6X105J;(2)1.8X10'W

【详解】

(1)由于轿车沿水平方向做匀速直线运动处于平衡态,所以

F=f=1200N

小轿车牵引力所做的功

W=Fs=1200NX300m=3.6X105J

(2)行驶过程中小轿车的功率

「」普

Fv=1200Nxl5m/s=1.8xl04W

答:(1)在水平路面行驶时小轿车牵引力所做的功是3.6X10$j;

(2)行驶过程中小轿车的功率是1.8X10'Wo

4、(1)①5X104J;②2500W;80%;(2)9:11

【详解】

解:(1)①由题意可知,甲的质量为55kg,乙的质量为45kg,平衡板质量为900kg,则甲、乙和平

衡板的总重力是

G总=(%+叫+加板)g=(55kg+45kg+900kg)*10N/kg=lx10"N

甲、乙和平衡板的总重力是lxlO」N,滑轮组在25s内将平衡板匀速提升至离地面5m的高度处,则根

据W=G〃可知,滑轮组所做的有用功是

吗制功=Gg/z=1x1O,Nx5m=5x104J

②由题意可知,平衡板匀速提升至离地面5m的高度处,并从图中可以看到,两条绳子托着动滑轮,

则绳端移动的距离是

5=2/?=2x5m=10m

这个过程经历了25s的时间,根据口=±可知,绳端移动的速度是

s10m八//

v=—=------=0.4m/s

t25s

绳端移动的速度是0.4m/s,拉力厂为6250N,平衡板匀速提升,则绳端匀速移动,根据P=G可知,

拉力尸的功率是

P=Fv=6250Nx0.4m/s=2500W

拉力厂的功率是2500W;由上述解析可知,滑轮组所做的有用功是5xl0*J,拉力/为6250N,绳端移

动的距离是10m,那么滑轮组所做的总功是

%功=^=625ONxlOm=6.25xlO“J

根据机械效率的公式,可知滑轮组的机械效率是

或照x100%=5xlO4J

7=x100%=80%

6.25x10"J

滑轮组的机械效率是80机

(2)由题意可知,当甲、乙两人竖直站立在图中46位置时,平衡板在空中处于水平平衡,平衡板

可以看作是一个杠杆,甲的重力是

Gq,="甲g=55kgxlON/kg=550N

乙的重力是

G,==45kgx1ON/kg=450N

根据杠杆的平衡条件可得

G3OA=G乙1OB

代入数据解得做二看9如;甲、乙两人缓慢挪动至公〃竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡,根

据杠杆的平衡条

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