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2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 力和直線運(yùn)動(dòng)

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 力和直線運(yùn)動(dòng) 【典型例題】 【例題1】(勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用)物體以速度v勻速通過(guò)直線上的A、B兩點(diǎn)需要的時(shí)間為t?,F(xiàn)在物體由A點(diǎn)靜止出發(fā),先做加速度大小為a1的勻加速直線運(yùn)動(dòng)到某一最大速度vm后立即做加速度大小為a2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)停下,歷時(shí)仍為t,則物體的 A. 最大速度vm只能為2v,無(wú)論a1、 a2為何值 B. 最大速度vm可以為許多值,與a1、 a2的大小有關(guān) C. a1、 a2的值必須是一定的,且a1、 a2的值與最大速度vm有關(guān) D.a1、 a2必須滿足 【例題2】(v-t圖像的應(yīng)用)某學(xué)習(xí)小組對(duì)一輛自制小遙控汽車

2、的性能進(jìn)行研究。他們讓這輛汽車在水平地面上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),并將小車運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程記錄下來(lái),通過(guò)數(shù)據(jù)處理得到如圖所示的v-t圖,已知小車在0~ts內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),ts~10s內(nèi)小車牽引力的功率保持不變,且7s~10s為勻速直線運(yùn)動(dòng);在10s末停止遙控,讓小車自由滑行,小車質(zhì)量m=1kg,整個(gè)過(guò)程小車受到的阻力Ff大小不變。求 ⑴小車受到阻力Ff的大小。 ⑵在ts~10s內(nèi)小車牽引力功率P ⑶小車在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的總位移x。 【例題3】(動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題)如圖(a)所示質(zhì)量m=1kg的物體沿傾角q=37°的固定粗糙斜面由靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),風(fēng)對(duì)物體的作用

3、力沿水平方向向右,其大小與風(fēng)速v成正比,比例系數(shù)用k表示,物體加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖(b)。求: (1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)m;(2)比例系數(shù)k。(sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2) 【例題4】(運(yùn)動(dòng)學(xué)中的臨界和極值問(wèn)題)在水平長(zhǎng)直的軌道上,有一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的平板車在外力控制下始終保持速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)某時(shí)刻將一質(zhì)量為m的小滑塊輕放到車面的中點(diǎn),滑塊與車面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ. (1)證明:若滑塊最終停在小車上,滑塊和車摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能與動(dòng)摩擦因數(shù)μ無(wú)關(guān),是一個(gè)定值. v0 (2)已知滑塊與車面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2

4、,滑塊質(zhì)量m=1kg,車長(zhǎng)L=2m,車速v0=4m/s,取g=10m/s2,當(dāng)滑塊放到車面中點(diǎn)的同時(shí)對(duì)該滑塊施加一個(gè)與車運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F,要保證滑塊不能從車的左端掉下,恒力F大小應(yīng)該滿足什么條件? 【例題5】(運(yùn)動(dòng)學(xué)中的連接體問(wèn)題)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)、內(nèi)壁光滑的直管與水平地面成30°角固定放置.將一質(zhì)量為m的小球固定在管底,用一輕質(zhì)光滑細(xì)線將小球與質(zhì)量為M=km的小物塊相連,小物塊懸掛于管口?,F(xiàn)將小球釋放,一段時(shí)間后,小物塊落地靜止不動(dòng),小球繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng),通過(guò)管口的轉(zhuǎn)向裝置后做平拋運(yùn)動(dòng),小球在轉(zhuǎn)向過(guò)程中速率不變。(重力加速度為g)

5、. (1)求小物塊下落過(guò)程中的加速度大小; (2)求小球從管口拋出時(shí)的速度大小; (3)試證明小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移總小于L. 【例題6】(應(yīng)用動(dòng)力學(xué)方法分析傳送帶問(wèn)題) 如圖所示,豎直固定的光滑圓弧軌道AB半徑R=1.25 m,BC為水平傳送帶與a、b兩驅(qū)動(dòng)輪的切點(diǎn),AB與BC水平相切于B點(diǎn)(未連接,圓弧軌道不影響傳送帶運(yùn)動(dòng)).一質(zhì)量為m=3 kg的小滑塊,從A點(diǎn)由靜止滑下,當(dāng)傳送帶靜止時(shí),滑塊恰好能滑到C點(diǎn).已知a、b兩輪半徑均為r=0.4 m且兩輪與傳送帶間不打滑,滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,取g=10 m/s2.問(wèn):

6、 (1)BC兩點(diǎn)間的距離是多少? (2)當(dāng)a、b順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω0時(shí),將滑塊從A點(diǎn)由靜止釋放,滑塊恰好能由C點(diǎn)水平飛出傳送帶.求ω0的大小以及這一過(guò)程中滑塊與傳送帶間產(chǎn)生的內(nèi)能. 【例題7】(混合場(chǎng)內(nèi)直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析)帶負(fù)電的小物體A放在傾角為的足夠長(zhǎng)的絕緣斜面上,整個(gè)斜面處于范圍足夠大、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,如圖物體A的質(zhì)量為m,電荷量為-q,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,它在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力大小等于重力的一半。物體A在斜面上由靜止開(kāi)始下滑,經(jīng)過(guò)時(shí)間t后突然在斜面區(qū)域加上范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

7、為B,此后物體A沿斜面繼續(xù)下滑距離L后離開(kāi)斜面。求: ⑴物體A在斜面上的運(yùn)動(dòng)情況如何?說(shuō)明理由 ⑵物體A在斜面上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中有多少能量轉(zhuǎn)化成內(nèi)能? xx屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題二提升練習(xí) 1.(單)(xx·浙江·17)如圖甲所示,水平木板上有質(zhì)量m=1.0 kg的物塊,受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F的作用,用力傳感器測(cè)出相應(yīng)時(shí)刻物塊所受摩擦力Ff的大小.取重力加速度g=10 m/s2,下列判斷正確的是( ) A.5 s內(nèi)拉力對(duì)物塊做功為零 B.4 s末物塊所受合力大小為4.0 N C.物塊與木板之間的

8、動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4 D.6 s~9 s內(nèi)物塊的加速度大小為2.0 m/s2 2.(多)壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小,有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置,其工作原理如圖(a)所示,將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上,中間放置一個(gè)絕緣重球。小車向右做直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電流表示數(shù)如圖(b)所示,下列判斷正確的是 ( ) A.從0到t1時(shí)間內(nèi),小車可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) B.從t1到t2時(shí)間內(nèi),小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C.從t2到t3時(shí)間內(nèi),小車做勻速直線運(yùn)動(dòng) D.從t2到t3時(shí)間內(nèi),小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng) F1 F2 3.(多)如圖,在光滑水平面上,放著

9、兩塊長(zhǎng)度相同,質(zhì)量分別為M1和M2的木板,在兩木板的左端各放一個(gè)大小、形狀、質(zhì)量完全相同的物塊。開(kāi)始時(shí),各物均靜止,今在兩物體上各作用一水平恒力F1、F2,當(dāng)物塊和木板分離時(shí),兩木板的速度分別為v1和v2,物體和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,下列說(shuō)法正確的是( ) A.若F1=F2,M1>M2,則v1>v2 B.若F1=F2,M1<M2,則v1>v2 C.若F1>F2,M1=M2,則v1>v2 D.若F1>F2,M1=M2,則v1

10、強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T. 一質(zhì)量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放置的導(dǎo)軌上,并以v0=2m/s的初速度進(jìn)入磁場(chǎng),在安培力和一垂直于直桿的水平外力F的共同作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng),加速度在小為a=2m/s2方向與初速度方向相反. 設(shè)導(dǎo)軌和金屬桿的電阻都可以忽略,且連接良好.求: (1)電流為零時(shí)金屬桿所處的位置; (2)電流為最大值的一半時(shí)施加在金屬桿上外力F的大小和方向. 5.航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器,其質(zhì)量m =2㎏,動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F =28 N。試飛時(shí),飛行器從地面由靜止開(kāi)始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的阻力大小不變,g取

11、10m/s2。 (1)第一次試飛,飛行器飛行t1 = 8 s 時(shí)到達(dá)高度H = 64 m。求飛行器所阻力f的大??; (2)第二次試飛,飛行器飛行t2 = 6 s 時(shí)遙控器出現(xiàn)故障,飛行器立即失去升力。求飛行器能達(dá)到的最大高度h; (3)為了使飛行器不致墜落到地面,求飛行器從開(kāi)始下落到恢復(fù)升力的最長(zhǎng)時(shí)間t3 。 6.如圖所示,質(zhì)量M = 8kg的小車放在水平光滑的平面上,在小車左端加一水平恒力F,F(xiàn) = 8N,當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到1.5m/s時(shí),在小車前端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì),質(zhì)量為m = 2kg的小物塊,物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ = 0.

12、2,小車足夠長(zhǎng).求從小物塊放上小車開(kāi)始,經(jīng)過(guò)t = 1.5s小物塊通過(guò)的位移大小為多少?(取g = 10m/s2). 7.如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一足夠長(zhǎng)的絕緣細(xì)棒OO′在豎直面內(nèi)垂直于磁場(chǎng)方向放置,細(xì)棒與水平面夾角為α.一質(zhì)量為m帶電荷量為—q的圓環(huán)A套在OO′棒上,圓環(huán)與棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,且μ

13、的斜面AB是粗糙且絕緣的,AB長(zhǎng)為L(zhǎng),C為AB的中點(diǎn),在A、C之間加一方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),與斜面垂直的虛線CD為電場(chǎng)的邊界?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),從B點(diǎn)開(kāi)始在B、C間以速度υ0沿斜面向下做勻速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)C后沿斜面勻加速下滑,到達(dá)斜面底端A時(shí)的速度大小為υ。試求: (1)小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ; (2)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小 10.如圖所示為倉(cāng)庫(kù)中常用的皮帶傳輸裝置示意圖,它由兩臺(tái)皮帶傳送機(jī)組成,一臺(tái)水平,A、B兩端相距3 m,另一臺(tái)傾斜,傳送帶與地面的傾角θ=37°,C、D兩端相

14、距4.45 m,B、C相距很近.水平部分AB以v0=5 m/s的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).將質(zhì)量為10 kg 的一袋大米無(wú)初速度放在A端,到達(dá)B端后,速度大小不變地傳到傾斜的CD部分,米袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5.已知g=10 m/s2,sin θ=0.6,cos 37°=0.8,試求: (1)若CD部分傳送帶不運(yùn)轉(zhuǎn),求米袋沿傳送帶所能上升的最大距離. (2)若要米袋能被傳送到D端,求CD部分順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)的最小速度,以及米袋從C端到D端所用的最長(zhǎng)時(shí)間. 專題二答案 例1. AD 例2. 例2解析:⑴在10s末撤去牽引力后,小車只在阻力的作用下做勻減速運(yùn)動(dòng),

15、由圖像可得減速時(shí)的加速度的值為 (2分) (1分) ⑵小車在7s~10s內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)牽引力為F, 則(1分) 由圖像可知vm=6m/s④(1分) (1分) 在ts~10s內(nèi)小車的功率保持不變,為12w。 ⑶小車的加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分為0~ts和ts~7s兩段,由于ts是功率為12W,所以此次牽引力為,(2分) 所以0~ts內(nèi)加速度大小為 ,(2分) (1分) 在0~7s內(nèi)由動(dòng)能定理得:,(2分) 得x=28.5m⑩(1分) 例3(1)對(duì)初始時(shí)刻:mgsinθ-μmgcosθ=ma0 μ==0.25 (2)對(duì)末時(shí)刻:mgsinθ-μN(yùn)-kvcosθ=0,N=

16、mgcosθ+kvsinθ k==0.84kg/s 例4.解析:(1)根據(jù)牛頓第二定律,滑塊相對(duì)車滑動(dòng)時(shí)的加速度 (1分) 滑塊相對(duì)車滑動(dòng)的時(shí)間 (1分) 滑塊相對(duì)車滑動(dòng)的距離 (1分) 滑塊與車摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能 (1分) 由上述各式解得 (與動(dòng)摩擦因數(shù)μ無(wú)關(guān)的定值) (1分) (2)設(shè)恒力F取最小值為F1,滑塊加速度為a1,此時(shí)滑塊恰好到達(dá)車的左端,則 滑塊運(yùn)動(dòng)到車左端的時(shí)間 ① 由幾何關(guān)系有 ② (1分) 由牛頓定律有 ③ (1分) 由①②③式代入數(shù)據(jù)解得 ,

17、 (2分) 則恒力F大小應(yīng)該滿足條件是 例5.解:(1)設(shè)細(xì)線中的張力為T(mén),根據(jù)牛頓第二定律,有:? Mg-T=Ma,T-mgsin30°=ma? 且M=km? 解得:? (2)設(shè)M落地時(shí)的速度大小為v,m射出管口時(shí)速度大小為v0,M 落地后m的加速度為a0。根據(jù)牛頓第二定律有:-mgsin30°=ma0 勻變速直線運(yùn)動(dòng),有:v2=2aLsin30°,? 解得:? (3)平拋運(yùn)動(dòng)x=v0t,? 解得 則, 例題6解析 (1)滑塊從A到B,由動(dòng)能定理有 mgR=mv (1分) vB==5 m/s (1分

18、) 由B到C:a=-μg=-1 m/s2 (1分) 由0-v=2axBC (1分) 得xBC=12.5 m (1分) (2)滑塊恰能在C點(diǎn)水平飛出傳送帶,則有 mg=m (2分) 解得:vC=2 m/s (1分) ω0= (1分) 解得:ω0=5 rad/s (1分) 由vB>vC知滑塊在傳送帶上受到向左的滑動(dòng)摩擦力作用,即滑塊要減速到C點(diǎn)(1分) -μmg=ma′

19、 (1分) 滑塊減速時(shí)間t= (1分) 滑塊位移x1=vBt+a′t2 (1分) 傳送帶運(yùn)動(dòng)的距離x2=vCt 產(chǎn)生的內(nèi)能Q=μmg(x1-x2) (1分) 解得:Q=13.5 J 例7解析:⑴物體A在斜面上受重力、電場(chǎng)力、支持力、滑動(dòng)摩擦力的作用,如圖所示。由此可知: i. 小物體A在恒力作用下,先在斜面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng); ②加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)后,還受到方向垂直于斜面向上的洛倫茲力的作用,方可使A離開(kāi)斜面,故磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該垂直紙面向里,隨著速度的增加,洛倫茲力增大,斜面的支持力減小,滑動(dòng)摩擦力

20、減小,物體繼續(xù)做加速度增大的加速直線運(yùn)動(dòng)直到斜面的支持力為零,此后物體A將離開(kāi)斜面。 ⑵加磁場(chǎng)之前,物體A做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律,有 , 由以上三式得: A在斜面上運(yùn)動(dòng)的距離為加上磁場(chǎng)后,受洛倫茲力的作用,隨速度的增大支持力在減小,直到支持力為零時(shí)物體A離開(kāi)斜面。有 解得: 物體A在斜面上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,重力和電場(chǎng)力做正功,滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功,洛倫茲力不做功,由動(dòng)能定理得: 物體A克服摩擦力做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 xx屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題二提升練習(xí) 1. D 2. AD 3. BD 4.(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv ① (2分)

21、 ② (1分) 所以I=0時(shí),v=0 ③ (1分) 則: ④ (2)最大電流 ⑤ (1分) 安培力=0.02N ⑥ (1分) 向右運(yùn)動(dòng)時(shí)F+f=ma ⑦ 方向與x正向相反 ⑧ (1分) 向左運(yùn)動(dòng)時(shí)F-f=ma 方向與x正向相反 ⑨ (1分) 5. 解:(1)第一次飛行中,設(shè)加速度為 ???????勻加速運(yùn)動(dòng):???????????????????(1分)

22、 ???????由牛頓第二定律:???????????????(1分) ???????解得:??????????????????????????????????(1分) (2)第二次飛行中,設(shè)失去升力時(shí)的速度為,上升的高度為 ???????勻加速運(yùn)動(dòng):???????????????????????(1分) ???????設(shè)失去升力后的速度為,上升的高度為 ???????由牛頓第二定律:?????????????????(1分) ?????????????????????????????????????????????(1分) ??????????????????????????

23、??????????(1分) ???????解得:?????????????????????(1分) (3)設(shè)失去升力下降階段加速度為;恢復(fù)升力后加速度為,恢復(fù)升力時(shí)速度為 ???????由牛頓第二定律?????????????????(1分) ?????? F+f-mg=ma4??????? ?????????????????????????????(1分) ???????且?????????????????????????????????(1分) ?????? V3=a3t3??????????????????????????????????(1分) ???????解得t3=

24、(s)(或2.1s)??????????????????????????????????(1分)? 6.解:開(kāi)始一段時(shí)間,物塊相對(duì)小車滑動(dòng),兩者間相互作用的滑動(dòng)摩擦力的大小為Ff=μmg=4N.物塊在Ff的作用下加速,加速度為am= Ff m =2m/s2. 小車在推力F和f的作用下加速,加速度為aM= F?Ff M =0.5m/s2. 初速度為υ0=1.5m/s,設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t1,兩者達(dá)到共同速度υ,則有:υ=amt1=υ0+aMt1 代入數(shù)據(jù)可得:t1=1s,υ=2m/s 在這t1時(shí)間內(nèi)物塊向前運(yùn)動(dòng)的位移為s1= 1 2 amt2=1m.以后兩者相對(duì)靜止,相互

25、作用的摩擦力變?yōu)殪o摩擦力將兩者作為一個(gè)整體, 在F的作用下運(yùn)動(dòng)的加速度為a,則F=(M+m)a??得a=0.8m/s2. 在剩下的時(shí)間t2=t-t1=0.5s時(shí)間內(nèi),物塊運(yùn)動(dòng)的位移為s2=υt2+ 1 2 at2,得s2=1.1m. 可見(jiàn)小物塊在總共1.5s時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移大小為s=s1+s2=2.1m. 答:經(jīng)過(guò)t=1.5s小物塊通過(guò)的位移大小為2.1m. 7.解:(1)由于μ<tanα,所以環(huán)將由靜止開(kāi)始沿棒下滑。環(huán)A沿棒運(yùn)動(dòng)的速度為v1時(shí),受重力mg、洛倫茲力qv1B、桿的彈力FN1和摩擦力Ff1=μFN1,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)圓環(huán)A有? 沿棒的方向:mgsinα-Ff

26、1=ma? 垂直棒的方向:FN1+qv1B=mgcosα? 所以當(dāng)Ff1=0(即FN1=0)時(shí),a有最大值am,且am=gsinα? 此時(shí)qv1B=mgcosα 解得? (2)設(shè)當(dāng)環(huán)A的速度達(dá)到最大值vm時(shí),環(huán)受桿的彈力為FN2,摩擦力為Ff2=μFN2 此時(shí)應(yīng)有a=0,即mgsinα=Ff2? 在垂直桿方向上:FN2+mgcosα=qvmB? 解得 8.解析:(1)小物塊在BC上勻速運(yùn)動(dòng),由受力平衡得 ①(1分) ②(1分) 而 ???③(1分) ?由①②③解得 ④(1分) (2)小物塊在CA上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),受力情況如圖所示。

27、則 ? ⑤(1分) ⑥(1分) 根據(jù)牛頓第二定律得 ? ⑦(1分) ⑧(1分) 由③⑤⑥⑦⑧解得 ⑨(2分) 9.(1)米袋在AB上加速運(yùn)動(dòng)的加速度為?? 米袋速度達(dá)到時(shí)滑過(guò)的距離??????????????????????????????? 故米袋先加速一段時(shí)間后再與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng), 到達(dá)才C端速度為???????????????????????????????????????? 設(shè)米袋在CD上傳送的加速度大小為,據(jù)牛頓第二定律 ??????????????????????????????????? 得??????????

28、???????????????????????????????????? 能沿CD上滑的最大距離???????????????????????????????? (2)(8分)CD順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),米袋速度減為之前的加速度為 ??????????????????????????????????? 此時(shí)上滑的距離?????????????????????????????????? 米袋速度達(dá)到后,由于,米袋繼續(xù)減速上滑 其加速度為????????????????????????? 減速到零時(shí)上滑的距離???????????????????????????????? ???,即速度為零時(shí)剛好到D端???????????????????????? ???由減速為所用時(shí)間??????????????????????????????? ???由減速為0所用時(shí)間?????????????????????????????????? 故米袋從C到D的總時(shí)間??????

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