14.2 磁场 同步练习
一、单选题
1.两个磁极间的磁感线分布如图所示,小磁针在B点静止。则( )
A.甲、乙磁极均为S极 B.小磁针的上端是S极
C.A、B两点的磁场强弱相同 D.磁极周围的磁感线是真实存在的
2.生活中的“不变”常蕴含丰富的物理道理,下列有关“不变”的判断错误的是( )
A.一瓶煤油燃烧一半前后——煤油热值不变
B.10kg冰全部熔化成水后——比热容不变
C.转动地球表面A点磁针——静止时小磁针的指向不变
D.教室里亮着两盏日光灯——熄灭其中一盏,另一盏亮度不变
3.如图中展示了我国古代劳动人民的智慧成果,对其所涉及的物理知识表述正确的是( )
A.日晷:光的折射 B.司南:摩擦起电
C.紫砂壶:连通器 D.水车:内能的利用
4.关于磁场的描述,下列说法正确的是( )
A.磁感线是磁场中真实存在的曲线
B.放入磁场中的任何物体都要受到磁力的作用
C.小磁针N极在任何情况下都指向地理的南极
D.规定小磁针静止时N极所指的方向为该点磁场的方向
5.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。关于地磁场,下列说法正确的是
A.地理南、北极与地磁场的南、北极完全重合
B.只有地球外部存在磁场,内部不存在磁场
C.地磁场的N极在地球的南极附近
D.北京地区的地磁场方向由北向南
6.“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”的《中国诗词大会》,深受观众的青睐。下列对古诗文中涉及的各种物理现象解释错误的是( )
A.“清风不识字,何故乱翻书”,清风翻书,是因为书本上方空气流速变大,压强变小
B.“青青园中葵,朝露待日晞”,露在日出后逐渐消失是升华现象,需要吸热
C.“臣心一片磁针石,不指南方不肯休”,“指南方”的一端是“磁针石”的S极
D.“柴门闻犬吠,风雪夜归人”,这说明声音可以传递信息
7.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。关于地磁场,下列说法正确的是( )
A.可以通过小磁针静止时N极的指向来确定该点的地磁场方向
B.地磁场的S极在地理的南极附近
C.地磁场的南、北极与地理南、北极完全重合
D.地球周围真实存在着很多条疏密不同的磁感线
8.司南是中国古代辨别方向用的一种仪器,据近代考古学家猜测是用天然磁铁矿石琢成一个勺形的东西,放在一个光滑的盘上,盘上刻着方位,静止时它的长柄指向南方,是现在所用指南针的始祖。关于这一现象,下列说法中正确的是( )
A.司南只有一个磁极 B.司南的长柄端指向地磁场的南极
C.地磁场的北极在地理的北极附近 D.司南的长柄端指南是由于受到地磁场作用
9.地理的两极和地磁场的两极并不重合。世界上最早记录这一现象的人是( )
A.沈括 B.伽利略 C.托里拆利 D.阿基米德
10.两个磁极间的磁感线分布如图所示,小磁针在B点静止。下列判断正确的是( )
A.磁极周围的磁感线是真实存在的 B.甲、乙磁极均为S极
C.小磁针的上端为S极 D.在A、B两点的磁场强弱相同
11.如图中小磁针在蹄形磁铁的磁场中的指向,可以知道该蹄形磁铁的极性是( )
A.A端是N极,B端是S极 B.A端是S极,B端是N极
C.A、B两端极性可能相同 D.不知磁感线,故无法断定
12.关于研究磁场的方法和磁场的描述,下列说法中正确的是( )
A.磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线
B.用磁感线可以形象地描述磁场的分布情况
C.磁场中某点的磁场方向由放在该点的小磁针决定
D.在磁体周围撒铁屑可以判断该磁体周围的磁场方向
二、填空题
13.我国宋代学者______在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”司南能指示南北方向,是因为受到______的作用。
14.小芳发现在生活中有各种“吸”的现象,分析其原因都不相同。用吸尘器“吸”灰尘时,灰尘上方的空气流速较大,压强较_________,灰尘被“吸”入吸尘器;在用吸管“吸”果汁时,果汁在_________的作用下被“吸”入口中;磁极间相互作用规律是“异名磁极相互吸引”,磁体在_________的作用下而被“吸”引。
15.磁场方向:在磁场中的某一点,小磁针______时_______所指的方向就是该点的磁场方向。磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同。
16.如图所示,是利用被磁化的缝衣针制成的简易指南针,若静止时针尖指向地磁的北极,则针尖是简易指南针的______极。此时,将指南针底座逆时针旋转270°,针尖静止时将指向地理位置的______方。
三、综合题
17.阅读以下材料,回答问题.
指南针是我国古代的四大发明之一.司南是春秋战国时期发明的一种指南针,如图甲所示,它由青铜盘和磁勺组成,磁勺放置在光滑青铜盘的中心,可以自由转动.古文《论衡·是应篇》中记载:“司南之杓,投之于地,其柢指南”.司南的作用,放在地上,它的勺柄静止时指向南方.磁勺能够指示方向,是利用了地磁场对磁勺的作用
(1)若假想地磁场是由地球内部一块大磁铁产生的,图乙和丙所示的两个示意图中,能合理描述这块大磁铁的是______.
(2)司南的勺柄应为该磁体的____(选填“N”或“S”)极.
(3)某物理研究所尝试利用一块天然磁石制作一具“司南”,图丁所示为天然磁石的磁感线分布情况,则应将磁石的______(选填“A”、“B”、“C”或“D”)处打磨成勺柄.
(4)把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后,放在粗糙的木盘上,使磁勺水平自由转动直至最终静止,但磁勺勺柄总不能正确指南.将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善.这是因为磁勺和盘子之间的______影响了实验效果.
18.1852年,法拉第经过深入的思考和大量的尝试,建立了“力线”的概念。他认为在磁极周围充满了力线,依靠力线将磁极间的作用联系起来。他还利用细铁屑把这种所谓的“力线”形象地呈现出来。小科进行了如下实验:
①在玻璃板上均匀地撒上一层薄薄的细铁屑。
②把玻璃板放在条形磁铁上,观察细铁屑的分布情况。
③轻敲玻璃板,再观察细铁屑的分布情况。
请回答:
(1)如图所示为实验步骤③得到的细铁屑分布情况。请你画出经过A点的磁感线。
(2)实验步骤②中未敲玻璃板“力线”未能通过细铁屑呈现出来,而步骤③中轻敲玻璃板“力线”能通过细铁屑呈现出来。上述原因分别是什么?
19.在物理学中,磁感应强度(用字母B表示,国际单位是特斯拉,符号是T)表示磁场的强弱,磁感应强度B越大,磁场越强;磁感线形象、直观描述磁场,磁感线越密,磁场越强.
(1)图1为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图.由图可知,该磁极为______极,若在1处放置一个小磁针,当小磁针静止时,其指向应是图2中的___________.
(2)如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化,则这种电阻叫磁敏电阻.某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图所示.根据图线可知,磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而________.
(3)利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量图磁场中各处的磁感应强度.
① 将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处.吴力设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路,所提供的实验器材如图所示,其中磁敏电阻所处的磁场未画出.实验电路连接如图所示.
② 正确接线后,测得的数据如上表所示.该磁敏电阻的测量值为________Ω.
③ 根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知,1处的磁感应强度为_______T.
④ 在实验过程中,仅将磁敏电阻从1处移至2处,其它条件不变,那么电流表的示数________,电压表的示数________.(填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)就现有的实验器材和电路,请提出一个有意义的可供探究的物理问题:_______ .
(5)在上述电路中,将该磁敏电阻从待测磁场中移出,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为10.0 mA时,求滑动变阻器接入电路的阻值.设电源电压为5.50 V
20.请阅读《手机里的“指南针”》回答问题.
手机里的“指南针”
智能手机里面“指南针”可以像真实小磁针一样指示方向(如图左所示),但手机中并不存在真实的小磁针,发挥小磁针作用的是一个能对磁场做出反应的电子罗盘.有一种电子罗盘是利用 “霍尔效应”制成的“磁传感器”.
如图右所示,通电长方体金属导体在磁场 B 中时,会受到磁场力的作用,而金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的,因此其微观本质上是电子受到了磁场力的作用,于是这些电子就在磁场力的作用下运动到导体的后表面 D,从而使后表面 D 带上负电荷;而前表面 C 因缺少了电子,带上了正电荷.由于 C、D 表面带有不同种电荷,因此在 C、D 两表面之间就形成一定的电压,这就是霍尔效应.
通过实验可知,电流越大、磁场越强,C、D 两表面间的电压就越大,即霍尔效应越显著.在电流和磁场一定时,“霍尔效应”的显著程度还与导体在磁场中的方位有关,导体中电流 I 的走向与磁场方向的夹角越接近垂直,霍尔效应越显著.手机中的电子罗盘(磁传感器)正是利用这一物理原理制成的.
手机都有 GPS 定位功能,还有必要装电子罗盘吗?很有必要!因为在森林里或者大厦林立的地方,手机很有可能接收不到 GPS 信号,而有了电子罗盘就可以保障你不会迷失方向,毕竟地球磁场是无处不在的.
手机外部强磁体会不会影响手机内部电子罗盘的功能呢?答案是肯定的.靠近手机的强磁体会影响手机中的电子罗盘的正常工作.更糟糕的是,如果把强磁体紧靠手机放置,手机内部的铁质元器件会被磁化,成为磁体,给校正电子罗盘带来困难.有些用户可能会认为这无所谓,因为自己不常使用电子罗盘,但这并不意味着手机中其他功能的应用不依赖电子罗盘.例如有些地图软件就是利用电子罗盘来判断手机朝向的.
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)对于将强磁铁紧靠智能手机放置的后果,下列说法中正确的是 ______.(选填选项前的字母)
A.将手机内部的铁质元器件磁化,对电子罗盘的校正带来困难
B.只是暂时性影响手机的电子罗盘工作,移开磁铁后一切恢复正确
C.只会影响手机中的电子罗盘,对于手机的听筒、话筒不会产生任何影响
D.手机中的电子罗盘并不是小磁针,所以不会对手机产生任何影响
(2)微观上运动的电子受到磁场力的作用,与下列_________ 图所示实验的原理最为相似.(选填图下面的字母)
(3)请你猜想霍尔效应还能有哪些应用_______?
21.阅读磁卡一文,回答下列问题:
磁卡
信用卡的发明及广泛应用堪称全球领域的一场革命,它使货币流通更为快捷和方便.
信用卡读卡器有一个检测头,如图所示,它是一个带有缝隙,绕有线圈的小型铁环,信用卡背面有一根条形的磁性带,通常称为磁条,用以储存信用卡持卡人的身份及卡号能编码信息,磁条中有一个个的磁化区,每个磁化区代表了二进制数1或0,如图所示.
刷卡时,磁条通过读卡器的检测头,在检测头的线圈中会产生变化的电压,例如:若向图甲所示的磁化区二进制编码为经过检测头的线圈时,会产生如图乙所示的电压,这样磁条上的二进制码就转换为电压波形,这个波形输入计算机后,就会被传送至银行的复核中心,读取并核实相关信息原来具有磁性的物体失去磁性的过程,称作“去磁”,又称“退磁”,由于磁条是记录银行卡信息的主要媒介,如磁条银意外退磁,在交易时可能无法被读卡器读出磁条信息,将近三分之二的读卡失误是由于意外退磁所致,这势必会影响到持卡任及发卡商之间彼此的利益.
(1)信用卡持卡人的身份等编码信息被记录在______ 上
信用卡读卡器读取信息的原理与______ 的原理相似,选填“电动机”或“发电机”
当如图甲所示的磁化区二进制编码为经过检测头的线圈时,线圈中产生的电压随时间的变化关系是图乙中的______ 选填“A”或“B”.
你认为持卡人应当如何保护信用卡磁条?______ 写出一条即可.
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.B
【解析】
【详解】
A.磁体周围磁感线是从N极出来,回到S极,甲、乙磁极均为N极,故A不符合题意;
B.小磁针北极指向为该点磁场方向,下端为N极,上端为S极,故B符合题意;
C.A、B两点的磁感线疏密不同,磁场强弱不同,故C不符合题意;
D.磁极周围的磁感线是假想的,不是真实存在的,故D不符合题意。
故选B。
2.B
【解析】
【详解】
A.燃料的热值是燃料本身的一种属性,与燃料的质量无关,故一瓶煤油燃烧一半前后,其热值不变,故A正确,不符合题意;
B.物质的比热容是物质的一种属性,与物质的状态有关,冰熔化成水后,状态发生改变,故其比热容也发生改变,故B错误,符合题意;
C.磁体具有指向性,转动地球表面A点磁针,小磁针静止时,其N极总是指向地理北极,故C正确,不符合题意;
D.教室里各日光灯之间是并联接入电路,互不影响,熄灭其中一盏,另一盏亮度不变,故D正确,不符合题意。
故选B。
3.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.日晷影子成因是光的直线传播,故A错误;
B.地球的周围存在磁场,故司南能够指南北是由于受到了地磁场的作用,故B错误;
C.紫砂壶的壶嘴和壶身上端开口、底部连通,构成了连通器,故C正确;
D.水车利用了水的机械能,故D错误。
故选C。
4.D
【解析】
【详解】
A.磁感线是为描述磁场而假想出来的,并非真实存在,这里利用了模型法,故A错误;
B.放入磁场中的磁体或铁、钴、镍等物体会受到磁力的作用,并不是所有物体,故B错误;
C.小磁针N极指向地理的北极,地磁的南极,故C错误;
D.磁场的基本性质是对处于磁场中的小磁针有力的作用,小磁针静止时N极所指的方向为该点磁场的方向,故D正确。
故选D。
5.C
【解析】
【详解】
ABC.地磁场的北极在地理南极附近,地磁场的南极在地理北极附近,地理南、北极与地磁场的南、北极不重合有一定的夹角,即为磁偏角,且地球内部也存在磁场,由地磁场的南极指向地磁场的北极,故AB错误,C正确;
D.北京地区外部空间的地磁场方向是由南向北,故D错误。
6.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.“清风翻书”是因为书本上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,压强差使书翻开,故A正确,不符合题意;
B.露在日出后逐渐消失是汽化现象,汽化需要吸热,故B错误,符合题意;
C.地球本身是一个巨大的磁体,地磁北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近,小磁针在地磁场的作用下,始终指向南北方向,其中,指南的一端磁针的南(S)极,故C正确,不符合题意;
D.听到狗的叫声,知道人回来了,这说明声音能传递信息,故D正确,不符合题意。
故选B。
7.A
【解析】
【详解】
A.小磁针静止时,N极的指向即为该处磁场的方向,故可以通过小磁针静止时N极的指向来确定该点的地磁针方向,故A正确;
B.由图中可知,地磁场的S极在地理的北极附近,故B错误;
C.由图中可知,地磁场的南、北极与地理南、北极之间存在一个夹角,不是完全重合,故C错误;
D.磁感线是为了便于描述磁场分布而构造的假想曲线,实际并不存在,故D错误。
故选A。
8.D
【解析】
【详解】
A.磁极是成对出现的,则司南不可能仅具有一个磁极,故A错误;
B.静止时司南的长柄指向南方(指向地磁北极),故B错误;
C.地磁的南极在地理的北极附近,而地磁的北极在地理的南极附近,故C错误;
D.地球是一个大磁体,其周围存在地磁场,司南的长柄端指南是由于受到地磁场的作用,故D正确。
故选D。
9.A
【解析】
【分析】
【详解】
北宋学者沈括在《梦溪笔谈》记载了指南针指向“常微信东,不全南也”,即:地理的两极和地磁场的两极并不重合,磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离,是第一位指出地磁偏角的科学家,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10.C
【解析】
【详解】
A.为了形象地描述磁场的性质,物理学中引入了磁感线,但磁感线不是真实存在的,故A错误;
B.由图可知,磁感线都是从甲、乙两磁极出来的,所以甲、乙磁极都是N极,故B错误;
C.图中小磁针附近的磁感线方向是向下的,因小磁针在磁场中静止时,其N极的指向为该点的磁场方向,所以小磁针的下端为N极,上端为S极,故C正确;
D.图中A、B两点到磁极的距离不同,且周围磁感线分布的疏密程度不同,所以这两点磁场强弱是不相同的,故D错误。
故选C。
11.B
【解析】
【详解】
小磁针在蹄形磁体中静止,小磁针N极对着蹄形磁体的A端,由异名磁极相互吸引可知,蹄形磁铁的A端是S极,B端是N极。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
12.B
【解析】
【详解】
AB.磁感线是为了形象地描述磁场的分布情况,人为规定的有方向的曲线,故A错误,B正确;
C.磁场中某点的磁场方向与放在该点的小磁针的N极方向一致,但并不是由放在该点的小磁针决定,故C错误;
D.在磁体周围撒铁屑可以判断该磁体周围的磁场分布情况,但不能确定磁场方向,故D错误。
故选B。
13. 沈括 地磁场
【解析】
【详解】
[1][2]历史上第一个记载地理和地磁两极不重合的人是我国宋代的沈括,他提出磁偏角的概念;司南能指示南北方向,原因是地球周围存在磁场,即受到地磁场的作用。
14. 小 大气压 磁场
【解析】
【分析】
【详解】
[1]用吸尘器“吸”灰尘时,灰尘上方的空气流速较大,压强较小,吸尘器内压强小,在压强差的作用下灰尘被“吸”入吸尘器。
[2]在用吸管“吸”果汁时,吸管内气体减少,气压降低,小于外界大气压,果汁在大气压的作用下被“吸”入口中。
[3]磁极间相互作用规律是“异名磁极相互吸引”,磁体在磁场的作用下而被“吸”引。
15. 静止 北极
【解析】
略
16. S 南
【解析】
【详解】
[1]静止时,针尖指向地磁的北极,根据异名磁极相互吸引可知,针尖是S极。
[2]无论指南针的底座如何旋转,S极的指向是不变的,始终指向地磁的北极,但是地磁的北极在地理位置的南极附近,故针尖静止时将指向地理位置的南方。
17. 丙 S C 摩擦
【解析】
【分析】
(1)地球是一个大磁体,地球周围存在的磁场叫地磁场,地磁场的形状与条形磁铁相似;
(2)磁体静止时,指南的叫南极用字母S表示;指北的叫北极,用字母N表示;
(3)磁体周围的磁感线,都是从磁体的N极出发,回到S极;
(4)摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关.
【详解】
(1)地磁场的形状与条形磁铁相似,地磁场的南北极与地理南北极相反,即地磁的北极在地理的南极附近,故丙图正确;
(2)磁勺的勺柄指南,根据地理的南极正是地磁的N极,异名磁极相互吸引,因此,勺柄为该磁体S极;
(3)如图(丁)所示,根据天然磁石的磁感线分布,可判断C端是S极,也就是磁勺的勺柄;
(4)把天然磁石打磨成的磁勺放在粗糙的木盘上,由于摩擦力较大,很难正确指示南北方向,将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘,摩擦力减小了,能正确指示南北方向.这说明磁勺和盘子之间的摩擦力影响了实验效果.
18.(1);(2)见解析
【解析】
【详解】
(1)根据磁感线的特点可知,在磁体的外部,磁感线是从磁体的N极出来,回到磁体的S极的,所以A点的磁感线是向左的,如图所示:
。
(2)实验步骤②中未敲玻璃板“力线”未能通过细铁屑呈现出来,是由于磁力较小,由于铁屑受到摩擦力的作用,其运动状态没有发生变化;步骤③中轻敲玻璃板“力线”,此时摩擦力减小,磁力大于摩擦力,则磁感线能通过细铁屑呈现出来。
19. N 甲 增大 500 1.0 增大 减小 磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗 450 Ω
【解析】
【详解】
(1)由图知磁感线从右端发出,故右端为N极、小磁针N极应指向磁感线的方向,即N极向右,甲符合条件;
(2)由图可以看出,磁场增强时,磁敏电阻的阻值增大;
(3)①让滑动变阻器控制电流,即接法如图:
②∵在图甲磁场中1处时,U=1.5V,I=3mA=0.003A,∴磁敏电阻的阻值为:R=U/I=1.5V/0.003A=500Ω
③由图象中可看出电阻是500Ω时,磁感线强度为1.0T
④将电阻由1移到2时,磁感线强度变小,磁敏电阻变小,则电路中电流增大,除磁敏电阻外,其他电阻不变,则得其他电阻上的电压增大,电源电压不变,故加在磁敏电阻上的电压减小.增大、减小.
(4)可以考虑磁场的一些性质:如磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗?(或磁场分布是否具有空间对称性?或磁极受撞击后磁场强弱是否改变?)
(5)由图可知,移出磁场时,磁敏电阻为R=100Ω根据欧姆定律,电路中总电阻R总 =U/I=550 Ω解得滑动变阻器的阻值为R滑 =R总 -R=550Ω-100Ω=450Ω
20. A A 高精度的电压和电流型传感器
【解析】
【分析】
(1)智能手机里的“指南针”可以像普通小磁针一样指示方向,是一个能对磁场做出反应的电子罗盘;分析将强磁铁紧靠智能手机放置的后果;
(2)通过导体在磁场中受到力的作用;
(3)联系材料可知霍尔效应还能有哪些应用.
【详解】
(1)由材料可知,将强磁铁紧靠智能手机放置,将手机内部的铁质元器件磁化,对电子罗盘的校正带来困难,故A正确;
(2)微观上运动的电子受到磁场力的作用,因为电荷的定向移动可以形成电流,所以通电导体中有电流通过,导体在磁场中会受到力的作用,A图中探究通过导体在磁场中受到力的作用,符合题意;
B图中探究电磁感应现象的状态,不符合题意;
C图中探究电流的磁效应,不符合题意;
D图中探究电磁铁磁性强弱的影响因素,不符合题意;
故选A.
(3)目前工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的.
21. 磁条 发电机 A 尽量不要将磁卡与有磁性的东西放在一起
【解析】
【详解】
解:磁体可以储存信息;信用卡持卡人的身份等编码信息被记录在磁条上;将带有磁条的信用卡在刷卡位置刷一下,检测头的线圈中就会产生变化的电流,刷卡机读出信息原理就是电磁感应现象,与发电机的原理相似;据如图可知,当“1”区经过阅读器的检测头时,产生正向电压,当“0”区经过阅读器的检测头时,产生负向电压,由此可知如图甲所示的磁化区二进制编码为经过检测头的线圈时,线圈中产生的电压随时间的变化关系是图乙中的A;磁卡内部的分子电流的排布按一定的规律进行,故对外显现一定的磁性,携带一定的信息,但当磁卡靠近磁体时是由于受到磁场的作用力分子电流的排布发生改变,磁卡所带信息消失,这就需要持卡者在使用信用卡的过程中,应该让信用卡远离带磁性的物品,以免被消磁.
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