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(新高考)2020版高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題強(qiáng)化訓(xùn)練(二十)概率與統(tǒng)計(jì) 理

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1、專題強(qiáng)化訓(xùn)練(二十) 概率與統(tǒng)計(jì) 1.[2019·天津卷]設(shè)甲、乙兩位同學(xué)上學(xué)期間,每天7:30之前到校的概率均為,假定甲、乙兩位同學(xué)到校情況互不影響,且任一同學(xué)每天到校情況相互獨(dú)立. (1)用X表示甲同學(xué)上學(xué)期間的三天中7:30之前到校的天數(shù),求隨機(jī)變量X的分布列和數(shù)學(xué)期望; (2)設(shè)M為事件“上學(xué)期間的三天中,甲同學(xué)在7:30之前到校的天數(shù)比乙同學(xué)在7:30之前到校的天數(shù)恰好多2”,求事件M發(fā)生的概率. 解:(1)因?yàn)榧淄瑢W(xué)上學(xué)期間的三天中到校情況相互獨(dú)立,且每天7:30之前到校的概率均為,故X~B,從而P(X=k)=Ck3-k,k=0,1,2,3. 所以,隨機(jī)變量X的分布列為

2、 X 0 1 2 3 P 隨機(jī)變量X的數(shù)學(xué)期望E(X)=3×=2. (2)設(shè)乙同學(xué)上學(xué)期間的三天中7:30之前到校的天數(shù)為Y,則Y~B,且M={X=3,Y=1}∪{X=2,Y=0}.由題意知事件{X=3,Y=1}與{X=2,Y=0}互斥,且事件{X=3}與{Y=1},事件{X=2}與{Y=0}均相互獨(dú)立,從而由(1)知 P(M)=P({X=3,Y=1}∪{X=2,Y=0})=P({X=3,Y=1})+P({X=2,Y=0})=P({X=3})P({Y=1})+P({X=2})P({Y=0})=×+×=. 2.[2019·合肥質(zhì)檢二]某種大型醫(yī)療檢查機(jī)器生產(chǎn)商,

3、對(duì)一次性購(gòu)買2臺(tái)機(jī)器的客戶,推出2種超過質(zhì)保期后2年內(nèi)的延保維修優(yōu)惠方案, 方案一:交納延保金7 000元,在延保的2年內(nèi)可免費(fèi)維修2次,超過2次每次收取維修費(fèi)2 000元; 方案二:交納延保金10 000元,在延保的2年內(nèi)可免費(fèi)維修4次,超過4次每次收取維修費(fèi)1 000元. 某醫(yī)院準(zhǔn)備一次性購(gòu)買2臺(tái)這種機(jī)器.現(xiàn)需決策在購(gòu)買機(jī)器時(shí)應(yīng)購(gòu)買哪種延保方案,為此搜集并整理了50臺(tái)這種機(jī)器超過質(zhì)保期后延保2年內(nèi)維修的次數(shù),得下表: 維修次數(shù) 0 1 2 3 臺(tái)數(shù) 5 10 20 15 以這50臺(tái)機(jī)器維修次數(shù)的頻率代替1臺(tái)機(jī)器維修次數(shù)發(fā)生的概率.記X表示這2臺(tái)機(jī)器超過質(zhì)保期后延

4、保的2年內(nèi)共需維修的次數(shù). (1)求X的分布列; (2)以方案一與方案二所需費(fèi)用(所需延保金及維修費(fèi)用之和)的期望值為決策依據(jù),醫(yī)院選擇哪種延保方案更合算? 解:(1)X的所有可能取值為0,1,2,3,4,5,6. P(X=0)=×=, P(X=1)=××2=, P(X=2)=×+××2=, P(X=3)=××2+××2=, P(X=4)=×+××2=, P(X=5)=××2=, P(X=6)=×=, ∴X的分布列為 X 0 1 2 3 4 5 6 P (2)選擇延保方案一,所需費(fèi)用Y1的分布列為 Y1 7 000 9

5、 000 11 000 13 000 15 000 P EY1=×7 000+×9 000+×11 000+×13 000+×15 000=10 720(元). 選擇延保方案二,所需費(fèi)用Y2的分布列為 Y2 10 000 11 000 12 000 P EY2=×10 000+×11 000+×12 000=10 420(元). ∵EY1>EY2,∴該醫(yī)院選擇延保方案二較合算. 3.[2019·石家莊一模]東方商店欲購(gòu)進(jìn)某種食品(保質(zhì)期兩天),此商店每?jī)商熨?gòu)進(jìn)該食品一次(購(gòu)進(jìn)時(shí),該食品為剛生產(chǎn)的).根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查,該食品每份進(jìn)價(jià)8元,售

6、價(jià)12元,如果兩天內(nèi)無法售出,則食品過期作廢,且兩天內(nèi)的銷售情況互不影響,為了解市場(chǎng)的需求情況,現(xiàn)統(tǒng)計(jì)該產(chǎn)品在本地區(qū)100天的銷售量如下表: 銷售量(份) 15 16 17 18 天數(shù) 20 30 40 10 (視樣本頻率為概率) (1)根據(jù)該產(chǎn)品100天的銷售量統(tǒng)計(jì)表,記兩天中一共銷售該食品份數(shù)為ξ,求ξ的分布列與期望. (2)以兩天內(nèi)該產(chǎn)品所獲得的利潤(rùn)期望為決策依據(jù),東方商店一次性購(gòu)進(jìn)32或33份,哪一種得到的利潤(rùn)更大? 解:(1)根據(jù)題意可得ξ的可能取值為30,31,32,33,34,35,36, P(ξ=30)=×=, P(ξ=31)=××2=, P(

7、ξ=32)=××2+×=, P(ξ=33)=××2+××2=, P(ξ=34)=××2+×=, P(ξ=35)=××2=, P(ξ=36)=×=. ξ的分布列如下: ξ 30 31 32 33 34 35 36 P E(ξ)=30×+31×+32×+33×+34×+35×+36×=32.8. (2)當(dāng)購(gòu)進(jìn)32份時(shí),利潤(rùn)為 32×4×+(31×4-8)×+(30×4-16)×=107.52+13.92+4.16=125.6(元). 當(dāng)購(gòu)進(jìn)33份時(shí),利潤(rùn)為 33×4×+(32×4-8)×+(31×4-16)×+(30×4-24)×=

8、77.88+30+12.96+3.84=124.68(元). 125.6>124.68, 可見,當(dāng)購(gòu)進(jìn)32份時(shí),利潤(rùn)更大. 4.[2019·長(zhǎng)沙一模]某互聯(lián)網(wǎng)公司為了確定下一季度的前期廣告投入計(jì)劃,收集了近6個(gè)月廣告投入量x(單位:萬元)和收益y(單位:萬元)的數(shù)據(jù)如下表: 月份 1 2 3 4 5 6 廣告投入量/萬元 2 4 6 8 10 12 收益/萬元 14.21 20.31 31.8 31.18 37.83 44.67 他們用兩種模型①y=bx+a,②y=aebx分別進(jìn)行擬合,得到相應(yīng)的回歸方程并進(jìn)行殘差分析,得到如圖所示的殘差圖及一

9、些統(tǒng)計(jì)量的值: xiyi x 7 30 1 464.2 364 (1)根據(jù)殘差圖,比較模型①,②的擬合效果,應(yīng)選擇哪個(gè)模型?并說明理由. (2)殘差絕對(duì)值大于2的數(shù)據(jù)被認(rèn)為是異常數(shù)據(jù),需要剔除: (ⅰ)剔除異常數(shù)據(jù)后,求出(1)中所選模型的回歸方程; (ⅱ)廣告投入量x=18時(shí),(1)中所選模型收益的預(yù)報(bào)值是多少? 附:對(duì)于一組數(shù)據(jù)(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn),其回歸直線=x+的斜率和截距的最小二乘估計(jì)分別為:==,=-. 解:(1)應(yīng)該選擇模型①,因?yàn)槟P廷俚臍埐铧c(diǎn)比較均勻地落在水平的帶狀區(qū)域中,且模型①的帶狀區(qū)域比模型②的帶狀區(qū)域窄

10、,所以模型①的擬合精度高,回歸方程的預(yù)報(bào)精度高. (2)(ⅰ)剔除異常數(shù)據(jù),即3月份的數(shù)據(jù)后,得 =×(7×6-6)=7.2, =×(30×6-31.8)=29.64. xiyi=1 464.24-6×31.8=1 273.44, x=364-62=328. ====3, =-=29.64-3×7.2=8.04. 所以y關(guān)于x的回歸方程為=3x+8.04. (ⅱ)把x=18代入(ⅰ)中所求回歸方程得=3×18+8.04=62.04, 故預(yù)報(bào)值約為62.04萬元. 5.[2019·福州質(zhì)檢]最近,中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主辦的中國(guó)房?jī)r(jià)行情網(wǎng)調(diào)查的一份數(shù)據(jù)顯示,2018年7月,大部分

11、一線城市的房租租金同比漲幅都在10%以上.某部門研究成果認(rèn)為,房租支出超過月收入的租戶“幸福指數(shù)”低,房租支出不超過月收入的租戶“幸福指數(shù)”高.為了了解甲、乙兩小區(qū)租戶的幸福指數(shù)高低,隨機(jī)抽取甲、乙兩小區(qū)的租戶各100戶進(jìn)行調(diào)查.甲小區(qū)租戶的月收入以,,,, (單位:千元)分組的頻率分布直方圖如下圖: 乙小區(qū)租戶的月收入(單位:千元)的頻數(shù)分布表如下: 月收入 戶數(shù) 38 27 24 9 2 (1)設(shè)甲、乙兩小區(qū)租戶的月收入相互獨(dú)立,記M表示事件“甲小區(qū)租戶的月收入低于6千元,乙小區(qū)租戶的月收入不低于6千元”.把頻率視為概率,求M的概率; (2)利

12、用頻率分布直方圖,求所抽取甲小區(qū)100戶租戶的月收入的中位數(shù); (3)若甲、乙兩小區(qū)每戶的月租費(fèi)分別為2千元、1千元.請(qǐng)根據(jù)條件完成下面的2×2列聯(lián)表,并說明能否在犯錯(cuò)誤的概率不超過0.001的前提下認(rèn)為“幸福指數(shù)高低與租住的小區(qū)”有關(guān). 幸福指數(shù)低 幸福指數(shù)高 總計(jì) 甲小區(qū)租戶 乙小區(qū)租戶 總計(jì) 附:臨界值表 P 0.10 0.010 0.001 k 2.706 6.635 10.828 參考公式:K2=, 其中n=a+b+c+d. 解:(1)記A表示事件“甲小區(qū)租戶的月收入低于6千元”,記B表示事件“乙小區(qū)租戶的

13、月收入不低于6千元”, 甲小區(qū)租戶的月收入低于6千元的頻率為 (0.060+0.160)×3=0.66, 故P(A)的估計(jì)值為0.66; 乙小區(qū)租戶的月收入不低于6千元的頻率為 =0.35, 故P(B)的估計(jì)值為0.35; 因?yàn)榧?、乙兩小區(qū)租戶的月收入相互獨(dú)立, 事件M的概率的估計(jì)值為P(M)=P(A)P(B)=0.66×0.35=0.231. (2)設(shè)甲小區(qū)所抽取的100戶的月收入的中位數(shù)為t,則0.060×3+(t-3)×0.160=0.5, 解得t=5. (3)設(shè)H0:幸福指數(shù)高低與租住的小區(qū)無關(guān), 幸福指數(shù)低 幸福指數(shù)高 總計(jì) 甲小區(qū)租戶 66 3

14、4 100 乙小區(qū)租戶 38 62 100 總計(jì) 104 96 200 根據(jù)2×2列聯(lián)表中的數(shù)據(jù), 得到K2的觀測(cè)值k=≈15.705>10.828, 所以能在犯錯(cuò)誤的概率不超過0.001的前提下認(rèn)為“幸福指數(shù)高低與租住的小區(qū)”有關(guān). 6.[2019·廣州調(diào)研]某企業(yè)對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造,現(xiàn)從設(shè)備改造前后生產(chǎn)的大量產(chǎn)品中各抽取了100件產(chǎn)品作為樣本,檢測(cè)一項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)值,若該項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)值落在[20,40)內(nèi)的產(chǎn)品視為合格品,否則為不合格品,圖1是設(shè)備改造前樣本的頻率分布直方圖,表1是設(shè)備改造后樣本的頻數(shù)分布表. 圖1:設(shè)備改造前樣本的頻率分布直方圖 表1:設(shè)備改造

15、后樣本的頻數(shù)分布表 質(zhì)量指標(biāo)值 [15,20) [20,25) [25,30) [30,35) [35,40) [40,45) 頻數(shù) 2 18 48 14 16 2 (1)請(qǐng)估計(jì)該企業(yè)在設(shè)備改造前的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的平均值. (2)該企業(yè)將不合格品全部銷毀后,對(duì)合格品進(jìn)行等級(jí)細(xì)分,質(zhì)量指標(biāo)值落在[25,30)內(nèi)的定為一等品,每件售價(jià)240元;質(zhì)量指標(biāo)值落在[20,25)或[30,35)內(nèi)的定為二等品,每件售價(jià)180元;其他的合格品定為三等品,每件售價(jià)為120元.根據(jù)表1的數(shù)據(jù),用該組樣本中一等品、二等品、三等品各自在合格品中的頻率代替從所有產(chǎn)品中抽到一件相應(yīng)等級(jí)產(chǎn)品

16、的概率.現(xiàn)有一名顧客隨機(jī)購(gòu)買兩件產(chǎn)品,設(shè)其支付的費(fèi)用為X(單位:元),求X的分布列和數(shù)學(xué)期望. 解:(1)根據(jù)題圖1可知,設(shè)備改造前樣本的頻數(shù)分布表如下, 質(zhì)量指標(biāo)值 [15,20) [20,25) [25,30) [30,35) [35,40) [40,45) 頻數(shù) 4 16 40 12 18 10 4×17.5+16×22.5+40×27.5+12×32.5+18×37.5+10×42.5=3 020. 樣本產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)平均值為=30.2. 根據(jù)樣本質(zhì)量指標(biāo)平均值估計(jì)總體質(zhì)量指標(biāo)平均值為30.2. (2)根據(jù)樣本頻率分布估計(jì)總體分布,樣本中一、二、三

17、等品的頻率分別為,,, 故從所有產(chǎn)品中隨機(jī)抽一件,是一、二、三等品的概率分別為,,. 隨機(jī)變量X的取值為240,300,360,420,480. P(X=240)=×=, P(X=300)=C××=, P(X=360)=C××+×=, P(X=420)=C××=, P(X=480)=×=, 所以隨機(jī)變量X的分布列為 X 240 300 360 420 480 P 所以E(X)=240×+300×+360×+420×+480×=400. 7.[2019·福州質(zhì)檢]“工資條里顯紅利,個(gè)稅新政人民心” .隨著2019年新年鐘聲的敲響,我國(guó)自198

18、0年以來,力度最大的一次個(gè)人所得稅(簡(jiǎn)稱個(gè)稅)改革迎來了全面實(shí)施的階段.2019年1月1日實(shí)施的個(gè)稅新政主要內(nèi)容包括:(1)個(gè)稅起征點(diǎn)為5000元;(2)每月應(yīng)納稅所得額(含稅)=收入-個(gè)稅起征點(diǎn)-專項(xiàng)附加扣除;(3)專項(xiàng)附加扣除包括住房、子女教育和贍養(yǎng)老人等. 新舊個(gè)稅政策下每月應(yīng)納稅所得額(含稅)計(jì)算方法及其對(duì)應(yīng)的稅率表如下: 舊個(gè)稅稅率表(個(gè)稅起征點(diǎn)3500元) 新個(gè)稅稅率表(個(gè)稅起征點(diǎn)5000元) 繳稅級(jí)數(shù) 每月應(yīng)納稅所得額(含稅)=收入-個(gè)稅起征點(diǎn) 稅率(%) 每月應(yīng)納稅所得額(含稅)=收入-個(gè)稅起征點(diǎn)-專項(xiàng)附加扣除 稅率(%) 1 不超過1 500元部分

19、3 不超過3 000元部分 3 2 超過1 500元至4 500元部分 10 超過3 000元至12 000元部分 10 3 超過4 500元至9 000元的部分 20 超過12 000元至25 000元的部分 20 4 超過9 000元至35 000元的部分 25 超過25 000元至35 000元的部分 25 5 超過35 000元至55 000元部分 30 超過35 000元至55 000元部分 30 … … … … … 隨機(jī)抽取某市1 000名同一收入層級(jí)的IT從業(yè)者的相關(guān)資料,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,預(yù)估他們2019年的人均月收入24 00

20、0元.統(tǒng)計(jì)資料還表明,他們均符合住房專項(xiàng)扣除;同時(shí),他們每人至多只有一個(gè)符合子女教育扣除的孩子,并且他們之中既不符合子女教育扣除又不符合贍養(yǎng)老人扣除、只符合子女教育扣除但不符合贍養(yǎng)老人扣除、只符合贍養(yǎng)老人扣除但不符合子女教育扣除、即符合子女教育扣除又符合贍養(yǎng)老人扣除的人數(shù)之比是2∶1∶1∶1.此外,他們均不符合其他專項(xiàng)附加扣除.新個(gè)稅政策下該市的專項(xiàng)附加扣除標(biāo)準(zhǔn)為:住房1 000元/月,子女教育每孩1 000元/月,贍養(yǎng)老人2 000元/月等. 假設(shè)該市該收入層級(jí)的IT從業(yè)者都獨(dú)自享受專項(xiàng)附加扣除,將預(yù)估的該市該收入層級(jí)的IT從業(yè)者的人均月收入視為其個(gè)人月收入.根據(jù)樣本估計(jì)總體的思想,解決如

21、下問題: (1)設(shè)該市該收入層級(jí)的IT從業(yè)者2019年月繳個(gè)稅為X元,求X的分布列和期望; (2)根據(jù)新舊個(gè)稅方案,估計(jì)從2019年1月開始,經(jīng)過多少個(gè)月,該市該收入層級(jí)的IT從業(yè)者各月少繳納的個(gè)稅之和就超過2019年的月收入? 解:(1)既不符合子女教育專項(xiàng)附加扣除又不符合贍養(yǎng)老人專項(xiàng)附加扣除的人群每月應(yīng)納稅所得額(含稅)為24 000-5 000-1 000=18 000(元), 月繳個(gè)稅X=3 000×3%+9 000×10%+6 000×20%=2 190; 只符合子女教育專項(xiàng)附加扣除但不符合贍養(yǎng)老人專項(xiàng)附加扣除的人群每月應(yīng)納稅所得額(含稅)為24 000-5 000-1 0

22、00-1 000=17 000(元), 月繳個(gè)稅X=3 000×3%+9 000×10%+5 000×20%=1 990; 只符合贍養(yǎng)老人專項(xiàng)附加扣除但不符合子女教育專項(xiàng)附加扣除的人群每月應(yīng)納稅所得額(含稅)為24 000-5 000-1 000-2 000=16 000(元), 月繳個(gè)稅X=3 000×3%+9 000×10%+4 000×20%=1 790; 既符合子女教育專項(xiàng)附加扣除又符合贍養(yǎng)老人專項(xiàng)附加扣除的人群每月應(yīng)納稅所得額(含稅)為24 000-5 000-1 000-1 000-2 000=15 000(元), 月繳個(gè)稅X=3 000×3%+9 000×10%+3 0

23、00×20%=1 590. 所以X的可能值為2 190,1 990,1 790,1 590. 依題意,上述四類人群的人數(shù)之比是2∶1∶1∶1, 所以P(X=2 190)=,P(X=1 990)=, P(X=1 790)=,P(X=1 590)=. 所以X的分布列為 X 2 190 1 990 1 790 1 590 P 所以E(X)=2 190×+1 990×+1 790×+1 590×=1 950. (2)因?yàn)樵谂f個(gè)稅政策下該市該收入層級(jí)的IT從業(yè)者2019年每月應(yīng)納稅所得額(含稅)為24 000-3 500=20 500(元), 所以其月繳個(gè)稅為

24、1 500×3%+3 000×10%+4 500×20%+11 500×25%=4 120(元). 因?yàn)樵谛聜€(gè)稅政策下該市該收入層級(jí)的IT從業(yè)者2019年月繳個(gè)稅的均值為1 950元. 所以該收入層級(jí)的IT從業(yè)者每月少繳納的個(gè)稅為4 120-1 950=2 170(元). 設(shè)經(jīng)過x個(gè)月,該市該收入層級(jí)的IT從業(yè)者各月少繳納的個(gè)稅的總和就超過24 000元, 則2 170x>24 000,因?yàn)閤∈N,所以x≥12. 所以經(jīng)過12個(gè)月,該市該收入層級(jí)的IT從業(yè)者各月少繳納的個(gè)稅的總和就超過2019年的月收入. 8.[2019·太原一模]為方便市民出行,倡導(dǎo)低碳出行.某市公交公司推出利用

25、支付寶和微信掃碼支付乘車活動(dòng),活動(dòng)設(shè)置了一段時(shí)間的推廣期,在推廣期內(nèi)采用隨機(jī)優(yōu)惠鼓勵(lì)市民掃碼支付乘車.該公司某線路公交車隊(duì)統(tǒng)計(jì)了活動(dòng)推廣期第一周內(nèi)使用掃碼支付的情況,其中x(單位:天)表示活動(dòng)推出的天數(shù),y(單位:十人次)表示當(dāng)天使用掃碼支付的人次,整理后得到如圖所示的統(tǒng)計(jì)表1和散點(diǎn)圖. 表1: x 第1天 第2天 第3天 第4天 第5天 第6天 第7天 y 7 12 20 33 54 90 148 (1)由散點(diǎn)圖分析后,可用y=ebx+a作為該線路公交車在活動(dòng)推廣期使用掃碼支付的人次y關(guān)于活動(dòng)推出天數(shù)x的回歸方程,根據(jù)表2的數(shù)據(jù),求此回歸方程,并預(yù)報(bào)第

26、8天使用掃碼支付的人次(精確到整數(shù)). 表2: iyi izi 4 52 3.5 140 2 069 112 其中z=lny,=i. (2)推廣期結(jié)束后,該車隊(duì)對(duì)此期間乘客的支付情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如表3. 表3: 支付方式 現(xiàn)金 乘車卡 掃碼 頻率 10% 60% 30% 優(yōu)惠方式 無優(yōu)惠 按7折支付 隨機(jī)優(yōu)惠(見下面統(tǒng)計(jì)結(jié)果) 統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,掃碼支付中享受5折支付的頻率為,享受7折支付的頻率為,享受9折支付的頻率為. 已知該線路公交車票價(jià)為1元,將上述頻率作為相應(yīng)事件發(fā)生的概率,記隨機(jī)變量ξ為在活動(dòng)期間該線路公交車搭載乘客一

27、次的收入(單位:元),求ξ的分布列和期望. 參考公式:對(duì)于一組數(shù)據(jù)(u1,v1),(u2,v2),…,(un,vn),其回歸直線=+u的斜率和截距的最小二乘估計(jì)分別為 =,=-. 參考數(shù)據(jù):e5.3≈200.34,e5.5≈244.69,e5.7≈298.87. 解:(1)由題意得z=lny=lnebx+a=bx+a, ∴===0.5, ∴=-=3.5-0.5×4=1.5, ∴z關(guān)于x的線性回歸方程為=0.5x+1.5, ∴y關(guān)于x的回歸方程為y=e0.5x+1.5, 當(dāng)x=8時(shí),=e5.5≈244.69, ∴預(yù)報(bào)第8天使用掃碼支付的人次為2 447. (2)由題意得ξ的所有可能取值為0.5,0.7,0.9,1, P(ξ=0.5)=×30%=0.10, P(ξ=0.7)=60%+×30%=0.75, P(ξ=0.9)=×30%=0.05, P(ξ=1)=10%=0.10, ∴ξ的分布列為 ξ 0.5 0.7 0.9 1 P 0.10 0.75 0.05 0.10 ∴E(ξ)=0.5×0.10+0.7×0.75+0.9×0.05+1×0.10=0.72. 12

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