2020-2021备战中考物理专题复习杠杆平衡条件的应用问题的综合题含答案解析.docx

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1、一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1 如图所示,轻质杠杆 MON 及支架是一个固连在一起的整体,且能绕O 点转动,MO : NO 3: 2 ,图中正方体D 通过细线与 N 点相连且与水平地面的接触面积S 为 8-102m2。当物体 A 的质量为 8kg 时,杠杆在水平位置上平衡,物体D 对水平地面的压强p1 为4000Pa;当把物体 A 换成质量为 30kg 的物体 B,支点移至 O ,使 MO : NO4:3时,杠杆仍在水平位置上平衡,物体D 对水平地面的压强为p2;此时用物体C 替换物体 B,杠杆仍在水平位置上平衡,物体D 对水平地面的压强为0,(杠杆、支架和托盘的重力不计, g 取 I0

2、N/kg ) 则下列结论正确的是()A物体 C 的重力为 300NB物体 D 的质量为 32kgC p2 为 500PaD物体 C 对托盘的压力为40N【答案】 C【解析】【分析】【详解】当放物体 A 时,地面对物体的支持力等于物体对地面的压力F1p1S 4000Pa8 10 2 m 2320N此时杠杆受到的拉力F2GDF1根据杠杆平衡条件可知mA g OMGDF1ON解得mA g OMF1ON8kg10N/kg3 ON320N ON2440NGDONON则物体 D 的质量mDGD440N44kgg10N/kg故 B 错误;放物体 C 时, D 对地面的压强为0,此时支持点在O ,根据杠杆的平

3、衡条件可知GC O MGDO N则GCGD O N440N O NO M330N4O N3故 A 错误;物体 C 对托盘的压力等于 C 的重力为 330N,故 D 错误;当放上物体 B 时,根据杠杆的平衡条件可知mB g O M GDF2 O N则GD O N mB g O M440N O N30kg 10N/kg4 O NF2340NO NO N则物体 D 对地面的压强F240Np2S8 10 2 m 2500Pa故 C 正确。故选 C。2 如图所示,在一个轻质杠杆的中点挂一重物,在杆的另一端施加一个动力F,使杠杆保持平衡,然后向右缓慢转动F 至水平方向,这一过程中()A F 先变小后变大B

4、F 逐渐变大C动力臂逐渐变小D动力臂逐渐变大【答案】 A【解析】【分析】杠杆平衡条件及应用。【详解】杠杆在图中所示位置平衡,阻力(重物对杠杆的拉力)及阻力臂大小不变;动力F 由图中所示位置转动至水平方向的过程中,当动力F 的方向与杠杆垂直时,动力F 的力臂最长,因此动力F 的力臂先增大后减小,由杠杆平衡条件F1l1=F2l2 可知,动力 先变小后变大。故选 A。【点睛】中等题 .失分的原因是:不知道动力不会画动力FF方向变化的过程中阻力和阻力臂的大小不变;在不同位置时的动力臂;不会利用杠杆平衡条件通过动力臂的变化分析出动力的变化;不知道当动力 F 与杠杆垂直时,动力臂最大,动力 F 最小。3

5、如图所示,作用在A 点的各个力中,不可能使杠杆平衡的力是A F3 和 F4B F1 和 F3C F2 和 F4D F1 和 F2【答案】 A【解析】【详解】因为力 F3 的作用线所在的直线过支点O,所以力 F3 的力臂为 0,又因为 0 乘以任何数都为0,所以力 F3 不能使杠杆平衡;力F4 使杠杆转动方向与重物使杠杆的转动方向相同,所以力 F4不能使杠杆平衡;力121F和 F 使杠杆转动方向与重物使杠杆转动方向相反,所以力F和 F2可以使杠杆平衡;故选A。4 要使图中的杠杆平衡,分别用FA、 FB、 FC 的拉力,这三个力的关系应是A FA FB FCB FA FB FCC FAFC FBD

6、 FA=FB=FC【答案】 C【解析】【分析】【详解】分别从支点向三条作用线做垂线,作出三个力的力臂,如图;从图可知,三个方向施力, F B 的力臂 L OB 最长,其次是 L OC 、 L OA ,而阻力和阻力臂不变,由杠杆平衡条件 F1 L1 F2 L2 可知,动力臂越长动力越小,所以三个方向施力大小:F A F C F B 故选 C5 用图示装置探究杠杆平衡条件,保持左侧的钩码个数和位置不变,使右侧弹簧测力计的作用点 A 固定,改变测力计与水平方向的夹角,动力臂l 也随之改变,所作出的“F-”图象和“ F-l” 图象中,正确的是ABCD【答案】 C【解析】【详解】A 动力 F 和 的关系

7、,当F 从沿杆方向(水平向左)垂直于杆方向(与水平方向成90) 沿杆方向(水平向右),由图可知,F 对应的动力臂l=OAsin ,动力臂 l 先变大后变小,则动力 F 先变小后变大,所以 A 错误;B当 等于 90时,动力臂最大,动力最小但不为零,所以B 错误;2 2可得: F=F2l 2 ,由于 F22不变,则 F 和 l 成反比,故 CCD根据杠杆平衡条件 Fl =F l、ll正确, D 错误。6 如图所示装置,杆的两端A、B 离支点 O 的距离之比 OA : OB1: 2 , A 端接一重为 GA的物体, B 端连一滑轮,滑轮上挂有另一重为GB 的物体。现杠杆保持平衡,若不计滑轮重力,则

8、 GA 与 GB 之比应是()A1 4B 12C 1 1D 2 1【答案】 C【解析】【分析】【详解】由杠杆平衡条件可知GA OAF OB即F GA OA OB因OA : OB1: 2所以F1 GA2由图和动滑轮的特点可知1FGB2故GA1:1GB故选 C。7 如图所示,杠杆在水平位置处于平衡状态。下列操作仍能使杠杆在水平位置保持平衡的是 ( )A两侧钩码同时向外移一格B左侧的钩码向左移一格,右侧增加一个钩码C在两侧钩码下方,同时加挂一个相同的钩码D在两侧钩码下方,同时减去一个相同的钩码【答案】 B【解析】【分析】【详解】设一个钩码的重力为G,横梁上一个格的长度为L,原来杠杆处于平衡状态,则有

9、2G3L3G2LA两边各向外移一格,左边2G4L8GL右边3G3L9GL由于8GL9GL杠杆右端下沉,故A 不符合题意;B左侧的钩码向左移一格,右侧增加一个钩码,因左边2G4L右边4G2L因2G4L4G2L故 B 符合题意;C在两侧钩码下方,同时加挂一个相同的钩码,左边3G3L9GL右边4G2L8GL因为9GL8GL杠杆左端下沉,故C 不符合题意;D在两侧钩码下方,同时减去一个相同的钩码,左边G3L3GL右边2G2L4GL由于3GL4GL杠杆右端下沉,故D 不符合题意。故选 B。8 如图所示为建筑工地上常用的吊装工具,物体M 为重5000N的配重,杠杆AB 的支点为 O,已知OA OB=12,

10、滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100N,工人体重为700N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计,当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时()A工人对地面的压力为400NB建筑材料P 重为 600NC建筑材料P 上升的速度为3m/sD物体 M 对地而的压力为4400N【答案】 A【解析】【分析】【详解】A当工人用300N 的力竖直向下拉绳子时,绳子对工人会施加竖直向上的拉力,其大小也为 300N,此时人受竖直向下的重力 G、竖直向上的拉力 F、竖直向上的支持力 F 支 ,由力的平衡条件知道F+F 支 =G即F 支 =G-F=700N-300N=400N由于地面对人的支持力和人

11、对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,所以,工人对地面的压力F 压=F 支 =400N故 A 正确;B由图知道,绳子的有效段数是n=2,且滑轮组摩擦均不计,由F1 G物G动知道,2建筑材料 P 的重力G=2F-G动 =2 300N-100N=500N故 B 错误;C因为物重由 2 段绳子承担,所以,建筑材料P 上升的速度v1 v绳 = 11m/s=0.5m/s22故 C 错误;D以定滑轮为研究对象,定滑轮受向下的重力、 3 段绳子向下的拉力、杆对定滑轮向上的拉力,由力的平衡条件知道FA =3F+G 定 =3 300N+100N=1000N杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力

12、,大小相等,即FA=FA =1000N由杠杆的平衡条件知道FA OA=FB OB又因为 OA: OB=1: 2,所以FB = FAOA 1000NOA500NOB2OA由于物体间力的作用是相互的,所以,杠杆对物体M 的拉力等于物体M 对杠杆的拉力,即FB =FB =500N物体 M 受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力,则物体M 受到的支持力为F=G-F =5000N-500N=4500NM 支持MB因为物体间力的作用是相互的,所以物体M 对地面的压力FM 压 =FM 支持 =4500N故 D 错误。故选 A。9 生活中,小华发现有如图甲所示的水龙头,很难徒手拧开,但用如图乙所示

13、的钥匙,安装并旋转钥匙就能正常出水(如图丙所示)下列有关这把钥匙的分析中正确的是A在使用过程中可以减小阻力臂B在使用过程中可以减小阻力C在使用过程中可以减小动力臂D在使用过程中可以减小动力【答案】 D【解析】【详解】由图可知,安装并旋转钥匙,阻力臂不变,阻力不变,动力臂变大,根据杠杆平衡的条件F1L 1 =F2L 2 可知,动力变小,故选D 。10 如图,用橇棒撬起石块并保持平衡,下列说法正确的是()A动力对橇棒的转动效果小于阻力对橇棒的转动效果B手在A 点竖直向下施力时,撬棒是个省力杠杆C手在A 点向不同方向施力时,力的大小都相等D手分别在【答案】 BA、B 两点沿竖直向下方向施力时,在B

14、点比在A 点费力【解析】【分析】【详解】A因用撬棒撬起石块并保持平衡,根据杠杆的平衡条件,动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂。所以动力对撬棒的转动效果等于于阻力对撬棒的转动效,A 选项错误;B手在 A 点竖直向下施力时,动力臂大于阻力臂,根据杠杆的平衡条件,动力小于阻力,撬棒是个省力杠杆,B 选项正确;C手在 A 点向不同方向施力时,动力的力臂大小随方向的改变而改变,而阻力和阻力臂大小不变,所以动力的大小不相等,C 选项错误;D手分别在 A、 B 两点沿竖直向下方向施力时,在 A 点的动力臂小于在 B 点的动力臂,根据杠杆的平衡条件,手在 A 点沿竖直向下方向施力大于在 B 点沿竖直向下方向施加的力

15、,即在故选A 点比在B。B 点费力,D 选项错误。11 如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态。如果在两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码,则()A左端下降B右端下降C仍然平衡D无法判断【答案】 A【解析】【分析】本题考查杠杆的平衡原理。【详解】杠杆的平衡原理是:动力动力臂=阻力阻力臂。图中,设一个钩码的重为G,杠杆每一小格的长度为L,则有 G?4L=2G?2L,若两侧钩码下方各增加一个与原来规格相同的钩码,则杠杆的左边变成 2G?4L=8GL,右边变成 3G?2L=6GL,此时 8GL6GL,所以左端下降,故 A 符合题意, BCD都不符合题意。故选

16、 A。12 如图,轻质杠杆上各小格间距相等,O 为杠杆中点,甲、乙是同种金属材料制成的实心物体,甲为正方体,乙重15N,将甲、乙用能承受最大拉力为25N 的细线分别挂于杠杆上 M 、 Q 两刻线处时,两细线被拉直且都沿竖直方向,M 、Q 正好在甲、乙重心正上方,杠杆在水平位置平衡,这时甲对地面的压强为4000Pa;当甲不动,把乙移挂至R 时,甲对地面的压强为3750Pa,下列说法中正确的是()A将甲挂在B将甲挂于C将甲挂在3750PaM 下,乙挂在 Q 下,此时甲对地面的压力为 45N N 正下方,乙挂于 S,放手后甲被拉离地面N 的下方,乙挂于R,再将乙沿水平方向切去1/3,此时甲对地面的压

17、强仍为D将甲挂在M 正下方,乙挂于Q 再将甲沿竖直方向切去1/5,并将这1/5 上挂在乙的下方,此时甲对地面的压强为2800Pa【答案】 C【解析】【分析】(1)利用杠杆平衡条件 Fl1 1F2l2 求出甲上方的绳上的拉力,再分析甲的受力情况,根据压F列出甲在两种情况下的压强,联立解答甲的重力;强 pSF(2)利用杠杆平衡条件判断是否再一次平衡,并利用平衡时的对应物理量根据p计算S【详解】A设甲的重力为G,甲的底面积为S,杠杆上1 小格为 l,则根据杠杆平衡条件可得:F甲6lG乙2l15N2l ,解得 F甲5N ,此时甲对地面的压强为FG5Np4000Pa;SS同理可得:F甲 6lG乙3l 1

18、5N 3l ,解得 F甲7.5N ,此时甲对地面的压强为FG7.5Np3750Pa;SS两式联立解得:G45N ,此时甲对地面的压力为45N-5N=40N,故 A 错误;B如果将甲挂于N 正下方,乙挂于 S,设地面对甲的支持力为F1 ,此时,GF14lG乙7l ,45NF14l15N7l解得 F1 18.75N,则甲对地面仍有压力,故B 错误;C将甲挂于 N 正下方,乙挂于R,再将乙沿水平方向切去1/3,设地面对甲的支持力为F2 ,此时,GF24l11G乙3l ,345NF24l1115N 3l,3解得 F2 37.5N ,由 A 中条件可知此时甲对地面的压强为3750Pa,故 C 正确;D将

19、甲挂在 M 正下方,乙挂于 Q 再将甲沿竖直方向切去1/5,并将这 1/5 上挂在乙的下方,设地面对甲的支持力为F3 ,且假设甲的重心仍在M 正下方,此时,4F36lG乙12lGG,55445NF36l15N145N2l ,55解得 F3 28N ,由 A 中条件可求出甲的底面积为S45N5N0.01m2,4000Pa此时甲对地面的压强为p3F328N2800Pa,S0.01m2而由于甲沿竖直方向切去1/5 后,重心一定会发生水平移动,则其力臂不可能等于6l,所以,此时甲对地面的压强也不可能等于2800Pa,故 D 错误【点睛】本题综合考查杠杆平衡条件的应用和固体压强计算,同时运用到方程组的思

20、想进行解答,要求学生们一方面熟悉杠杆平衡分析,另一方面计算能力一定要扎实13 如图所示,有一个轻质硬杆,两端分别为A, D 点,一重物悬挂于B 点,力F 作用在D 点使硬杆平衡,为了使力F 最小,支点O 应选择在()A A 点B B 点C C 点D D 点【答案】A【解析】【详解】由题意可知,支点O 不会在 B 点,否则有力F 的存在,轻质硬杆不能平衡;支点O 也不会在 D 点,否则无论力F 大小如何,轻质硬杆也不能平衡;假设支点O 在 C 点,那么根据杠杆的平衡原理可知Gl BCFl CD ,变换可得FGl BC ;lCD假设支点 O 在 A 位置时,那么根据杠杆的平衡原理可知Gl ABFl

21、 AD ,变换可得F Gl AB ,lAD从图中可以看到,动力F 的力臂 l AD 最长,那么力F 最小;故选A。14 如图所示,直径为 50cm 的半球形碗固定在水平面上,碗的端口水平。一根密度分布均匀,长度为 60cm 的光滑杆 ABC搁置在半球碗上,碗的厚度不计,平衡时杆受到的重力与杆在 B 点受到的弹力大小之比为()A5 : 3B 6 : 5C 3 :2D 4 :3【答案】 A【解析】【详解】以 AC棒为研究对象受力如图所示:根据几何关系可得:OABOBABAD设杆在 B 点受到的弹力为N,根据力矩平衡可得:NLABGLAD则:N25cos2G30cos解得:G 5 N 3故 A 项符

22、合题意;BCD项不符合题意;15 如图所示,长1m 的粗细均匀的光滑金属杆可绕O 点转动,杆上套一滑环,用测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动,并保持金属杆处于水平状态。则测力计示数F 与滑环离开 O 点的距离s 之间的关系图像为()ABCD【答案】 B【解析】【分析】【详解】由题意可知,测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动的过程中,金属杆处于水平状态,处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件可得1GOA 2lOA Fs k金属杆的重力和金属杠的长度大小不变,即k 是定值,那么可得到F k 1 s从上式可知随着距离s 的变大,测力计示数F 在变小,两者是成反比的,两者的关系图像是 B 图像。故选 B。16

23、 如图所示,杠杆始终处于水平平衡状态,改变弹簧测力计拉力F 的方向,使其从,此过程中()A位置力臂最长B位置力臂最长C弹簧测力计示数先变大后变小D弹簧测力计示数先变小后变大【答案】 D【解析】【分析】【详解】AB力臂是支点到力的作用点的线段,由图可知当弹簧测力计在位置时力臂最大,故AB不符合题意;CD从 时动力臂先变大后变小,由图可知阻力等于钩码重力不变,在水平位置平衡所以阻力臂也不变,根据杠杆平衡的条件可知,弹簧测力计给杠杆的拉力先变小后变大,故 C 不符合题意, D 符合题意。故选 D。17 如图所示,杠杆恰好处于水平平衡状态,若在B 处下方再挂一个钩码,若要使杠杆在水平位置再次平衡,下列

24、可行的操作是_。(选填字母)A减少一个悬挂在A 处的钩码B增加一个悬挂在A 处的钩码C将悬挂在A 处的钩码向左移动一格D将悬挂A 处的钩码向右移动一格【答案】C【解析】【分析】【详解】假设一个钩码重力为G,杠杆一格为l,杠杆平衡时3G2l2G3l6Gl若在 B 处下方再挂一个钩码,则右边为3G3l9GlA减少一个悬挂在A 处的钩码,则左边为2G2l4Gl左边小于右边,杠杆不能平衡,故A 项不符合题意;B增加一个悬挂在A 处的钩码,则左边为4G2l8Gl左边小于右边,杠杆不能平衡,故B 项不符合题意;C将悬挂在A 处的钩码向左移动一格,则左边为3G3l9Gl左边等于右边,杠杆能再次平衡,故C 项

25、符合题意;D将悬挂A 处的钩码向右移动一格,则左边为3G1l3Gl左边小于右边,杠杆能再次平衡,故D 项不符合题意。故选 C。18 有一根一端粗一端细的木棒,用绳子拴住木棒的O 点,将它悬挂起来,恰好在水平位置平衡,如图所示,若把木棒从绳子悬挂处锯开,则被锯开的木棒()A粗细两端质量一样B粗端质量较大C细端质量较大D无法判定【答案】 B【解析】【详解】如图 1,设 O 点到粗端的距离为L,在再次利用对称割法,在O 点右侧割取与O 点左侧对称地割取长也为 L 的一段(图 1)。现 O 点左侧所割等大的一部分(图 2 虚线部分),将两次所割取的部分(各自重力显然是相等的)取走,则原木棒只剩下图2

26、所示部分。设左端剩下的重力为G 左 ,力臂为l 左,右端剩下的重力为G 右 ,力臂为l 右 ,由杠杆平衡条件有:G 左 l 左G 右 l 右 ,很明显 l 左l 右 ,故有 G 左G 右, 再加上被取走的部分,仍有左端的重力小于右端重力,即粗端重力大,质量大。故选 B 。19 如图,一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上,用一竖直向上的力,欲使其一端抬离地面,则( )A F F ,因为甲方法的动力臂长12B F =F ,因为动力臂都是阻力臂的2 倍12C F1 F2,因为乙方法的阻力臂短D F1F2,因为乙方法的动力臂长【答案】 B【解析】【分析】【详解】由图示可知,无论用哪种方法来抬

27、,动力臂总是阻力臂的二倍,所用的力总等于阻力的二分之一,由于阻力就是重力,大小是不变的,所以动力的大小也是不变的,故应选B。20 在我国古代书籍墨经中,对杠杆有精辟论述,并有许多巧妙的应用如下图所示是在井上汲水的桔槔,下列对其在使用中正确的解释是A桔槔是等臂杠杆,不省力也不费力B向井内放送水桶时,人用的力气一定小于水桶的重力,所以省力C桔槔是不等臂杠杆,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆D往上提水时,人用的力气一定小于桶与水的总重,所以省力【答案】 D【解析】【分析】杠杆的分类:省力杠杆,动力臂大于阻力臂;费力杠杆,动力臂小于阻力臂;等臂杠杆,动力臂等于阻力臂;要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(用

28、力点、支点和阻力点)的大小跟它们的力臂成反比。【详解】AC由图可见,桔槔是不等臂杠杆,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故AC 错误;B向井内放送水桶时,人用的力通过杠杆原理,与石头的重力相关,一般比木桶的重力要大,故 B 错误;D往上提水时,因为有石头帮忙,人的力气比水和桶的总重力小,故D 正确。故选 D。【点睛】此题主要考查了对简单机械的认识,要掌握杠杆的要素。二、初中物理功和机械能问题21 如图所示,小明水平向右推放在水平地面上的箱子,但没有推动,下列说法正确的是()A箱子虽然没有被推动,但小明对箱子做了功B箱子没有被推动是因为推力小于摩擦力C箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是一对平衡力

29、D箱子没有被推动,选择的参照物是地面【答案】 D【解析】【分析】【详解】A箱子没有被推动,有力但没有距离,小明对箱子不做功,故A 错误;B箱子没有被推动处于静止状态,受到的是平衡力,推力等于摩擦力,故B 错误;C箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故错误;CD箱子没有被推动,相对于地面的位置没有改变,选择的参照物是地面,故故选 D。D 正确;22 如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上,小球由经过另一侧高点 B 后到达最高点 C下列分析不正确的是(A 点以速度)v 沿轨道滚下,A小球在 A、 B、 C 三点的速度大小关系是vC vB vAB小球在 A、

30、B 两点的动能之差等于小球从A 点到 B 点克服摩擦力做的功C小球在 A、 B 两点具有的重力势能相同D整个过程只有重力对小球做功【答案】 D【解析】【分析】【详解】A小球运动过程中会克服摩擦力做功,且质量不变,故从A 运动到 C的过程中,机械能减小,小球在 A 与 B 点的势能相同,故在A 点的动能大于B 点的动能, C 点最高,故小球在 C 点的势能最大,动能最小,所以vCvB vA ,故 A 正确,不符合题意;BCA、 B 两点高度相同,小球的质量不变,故小球的重力势能相同,小球从A 点运动到 B点,会克服摩擦力做功,动能减小,动能之差等于克服摩擦力所做的功,故B、 C 正确,不符合题意

31、;D整个过程中,摩擦力也会对小球做功,故D 错误,符合题意。故选 D。23 将皮球从离地某一高度 O 点处水平抛出,球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示下列说法正确的是A皮球经过同一高度A、B 两点时,动能相等B皮球第一次反弹后到达最高点P 时,动能为零C皮球在D 点时的机械能大于在C 点时的机械能D若将皮球表面涂黑,则在地面【答案】 DM 点的黑色圆斑大于N 点的黑色圆斑【解析】【详解】A由图可知,每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低,说明小球受到空气阻力,机械能逐渐变小,在A 点的机械能大于在B 点的机械能;机械能是物体动能与势能的总和,在A、B 两点高度相同则重力势能相同,所以在A 点的动能大于在B 点的动能;故 A 错误。B从轨迹来看,小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度。小球在最高点时,竖直方向速度为零,但是仍然能往右运动,说明小球还具有水平方向速度,动能不为零;故B 错误。C每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低,说明小球受到空气阻力,

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