3.7 压强(1)
学习指要
一、知识要点
1.影响压力作用效果的因素有压力的大小和受力面积的大小。
2.压强
(1)压强的定义:物体单位面积上受到的压力叫做压强。
(2)压强的意义:定量描述压力的作用效果。
(3)压强的计算公式:P=
(4)压强的单位:帕斯卡(Pa),简称帕。
1帕=l牛/米2。
二、重要提示
在压强公式P=的运用中需要注意以下几点:
压强P的大小是由压力F和受力面积S两个因素共同决定的。当受力面积S一定时,压强声与压力F成正比;当压力F一定时,压强P与受力面积S成反比。
S是指受力面积,不是物体的表面积,是施力物体与受力物体直接接触的那部分面积。
此公式适用于固体、液体、气体压强的计算。
科学广场
滑冰为何要穿冰鞋
滑冰为什么要穿冰鞋呢?冰鞋上的冰刀刃口很窄,普通冰刀的刀刃只有2毫米宽,花样滑冰冰刀的刀刃也不过4毫米宽,刀的前面呈弯月形,中央凹进一些。因此,冰刀与冰面的接触面积非常小。人对地面的压力是一定的,穿上冰鞋,冰面的受力面积减小了,它受到的压强会大大增加,一个质量为50千克的人穿上冰鞋,他对冰面的压强可以达到几百乃至上千个标准大气压。这样有什么好处呢?因为冰的融化有一个特点:当它受到的压强增大时,熔点将会降低,一般每增加一个标准大气压,冰的熔点大约降低0.0075℃。这样使0℃以下的冰在冰刀的作用下融化成水。冰刀下面薄薄的一层水可以起到润滑作用,它减小了冰刀与冰面之间的摩擦,使人们能在冰面上飞跑,或者表演许多优美的动作。
解题指导
【例l】为了研究压力产生的效果与哪些因素有关,小明同学做了如下的实验:
(1)比较甲、乙两图,说明____________。
(2)比较甲、丙两图,说明____________。
【解析】本题主要探究压力的作用效果跟哪些因素有关。比较甲、乙两图,甲、乙的受力面积相等,甲海绵受到的压力小于乙海绵受到的压力,可看到乙海绵压力作用效果明显,这说明压力的作用效果跟压力的大小有关;比较甲、丙两图,它们的压力相等,而丙的受力面积小,可看到丙的作用效果明显,这说明压力的作用效果跟受力面积有关。
【答案】(1)在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显(2)在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
【例2】图钉尖的面积是0.3平方毫米,图钉帽的面积是0.75平方厘米。在往墙上按图钉时,手对钉帽的压力是l5牛。求:
(1)手对钉帽的压强;
(2)钉尖对墙的压强。
【解析】利用P=解题时,应先在已知条件里将单位统一成国际制单位。本题中墙所受到的钉尖的压力与手对钉帽的压力相等,这是重要的隐含条件,是解题的关键。
S尖=0.3平方毫米=0.3×10—6平方米
S帽=0.75平方厘米=0.75×10—4平方米
F帽=F尖 =15牛
(1)P帽===2×105帕
(2)P尖===5×107帕
【答案】(1)2×105帕 (2)5×107帕
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同步训练 A组21*cnjy*com
1.把吹胀的气球压在一根大头针上,稍一用力气球就被刺破。而用同样大小的力把它压在大量的大头针上,气球却安然无恙(如图所示),这是因为 ( )
A.气球受到的压力减小了
B.气球的受力面积增大了
C.气球的压强增大了
D.压力对气球的作用效果更明显了
2.小敏利用海绵、小桌子和砝码进行了如图所示的探究实验,下列对整个探究活动的分析不正确的是 ( )
A.探究的问题:压力的作用效果与什么因素有关
B.探究的方法:控制变量法21*cnjy*com
C.探究过程分析:通过观察海绵的凹陷面积的大小判断受力效果
D.探究结论:压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小有关
3.盲道是为盲人提供行路方便和安全的道路设施,一般由两种砖铺成,一种是条形引导砖,引导盲人放心前行,称为行进盲道;一种是带有圆点的提示砖,提示盲人前面有障碍,该转弯或上、下坡了,称为提示盲道。砖上的条形或圆点高出地面5毫米,当盲人走在上面时 ( )
A.增大了脚底的压力,使脚底产生感觉
B.增大了脚底的压强,使脚底产生感觉
C.减小了脚底的压力,使脚底产生感觉
D.减小了脚底的压强,使脚底产生感觉
4.为了探究压强大小跟哪些因素有关,老师准备了
①用钉子做腿的小桌;②海绵;③砝码;①木板;⑤盛有适量水的矿泉水瓶;⑥装有沙的容器等器材供同学们选择,同学所选的下列四组器材中,不能达到探究目的的是 ( )
A.①③⑥ B.②⑤
C.②③④ D.③④⑤
5.如图所示,某同学用弹簧测力计拉着放在水平桌面上的木块匀速滑动,从木块前端离开桌面至一半移出桌面的过程中,弹簧测力计的示数_______,木块对桌面的压力_______,木块对桌面的压强_______。(填“变大”“变小”或“不变”)
6.如图所示,已知小明对沙地的压强约为l5000帕,请你估计图中木箱对地面的压强可能为下列选项中的 ( )
A.1000帕 B.7000帕
C.10000帕 D.20000帕
7.如图所示,用两食指同时压铅笔两端,左手指受到的压力为F1,压强为P1,右手指受到的压力为F2,压强为P2,下列说法正确的是 ( )
A.F1
F2
C.P1P2
8.“海宝”是2010年世博会的吉祥物,其形状如图所示。为迎接世博会,某公园大门口的水平地面上安放一个大型“海宝”雕塑,其重力为3.6×104牛,与水平地面间的接触面积为l.2平方米(g取10牛/千克)。
(1)该雕塑的质量是多少?
(2)雕塑对地面的压强是多少?
质量为45千克的某同学站在水平地面上,两脚与地面的总接触面积为300平方厘米,则他对地面的压强P1=________帕,若他走路时对地面的压强为P2,则有P1________(填“>”“<”或“=”) P2。(g取10牛/千克)
同步训练 B组
10.坦克越过水平路面的壕沟时,有一个简便办法:坦克上备有气袋,遇到壕沟把气袋放下去,给气袋充满气,坦克通过壕沟就像走平地一样。设坦克的质量为4×104千克,履带着地的总面积为5平方米,当坦克的前一半履带压在气袋上时,坦克对气袋的压强是(坦克前后是对称的,g取10牛/千克) ( )
A.4×l03帕 B.8×103帕
C.4×104帕 D.8×104帕
11.如图所示是某同学在探究甲、乙两种物质质量和体积的关系时得到的图象。用这两种物质制成质量相等的两个实心正方体,把它们平放在水平地面上,则两物体对水平地面的压强之比P甲:P乙为 21*cnjy*com ( )
A.1:1 B.2:1
C.4:1 D.8:1
12.小明用如图所示的装置设计实验,探究“影响压力作用效果的因素”,从图中可以看出,小明控制不变的量是______,能得出的结论是______,压力的作用效果越明显。要使瓶子倒放时与正放时产生相同的作用效果,最简单的方法是____________。
13.如图所示,用100牛的力把重为80牛的物体压在竖直的墙壁上,物体与墙壁的接触面积为200平方厘米,则墙壁受到的压力是______牛,墙壁受到的压强为 ______帕。
14.南极洲是世界上最为寒冷的地区。2010年11月11日至月2011年4月1日,我国完成了第27次南极科学考察。如图所示是2011年2月底我国科考队员在薄冰上卸载卡特比勒车时的情景,车的质量为2.5×104千克,履带与地面接触总面积为2.5平方米。(g取10牛/千克)
(1)为移动此车,在冰面上铺木板是为了_______。
此车对木板的压强为多少? 21*cnjy*com
15.一块写有校训的花岗岩石料质量为31.8吨,密度为2.65×103千克/立方米,立在用砖砌成的长4米、宽2米、高0.5米的水平基座上(如图所示),石料与基座的接触面积为2.12平方米。已知砖的密度为2.05×l03千克/立方米,基座砖缝中水泥砂浆的密度与砖的密度相同。请计算:(g取10牛/千克)
(1)花岗岩石料的体积;
(2)石料对基座的压强;
(3)石料对基座与基座对地面的压强之比。
参考答案
3.7 压强(1)
1.B 2.C 3.B 4.D 5.不变 不变 变大 6.D 7.C 8.(1)3.6×103千克 (2)
3×104帕 9.1.5×104 < 10.D ll.C 12.压力压力一定时,受力面积越小 从倒放的瓶中倒出适量的水 l3.100 5000 14.(1)增大受力面积以减小压强 (2)1.0×105帕 l5.(1)12立方米 (2)1.5×105帕 (3)3:1
3.7 压强(2)
学习指要
一、知识要点
1.增大压强的方法
(1)当受力面积一定时,利用增大压力的方法来增大压强。
(2)当压力一定时,利用减小受力面积的方法来增大压强。
2.减小压强的方法
(1)当受力面积一定时,利用减小压力的方法来减小压强。
(2)当压力一定时,利用增大受力面积的方法来减小压强。
二、重要提示
1.虽然通过改变压力大小和受力面积大小都可以改变压强,但在实际生活中常用改变受力面积大小的方法来改变压强。
2.在日常生活中要注意增大有利的压强,减小不利的压强。21*cnjy*com
科学广场
利用压强知识自救
工人老仲有一天在被抽干的河底做工,突然陷入淤泥中,他转身想抬腿上岸,结果腿怎么也抬不起来了。就在此时,岸上三位工友想下去救他,老仲连忙拒绝。“你们不能下来,下来不仅救不了我,还会像我这样困在里面。”身陷淤泥的老仲表现得十分沉稳,他冷静地让岸上的工友找几片木板和绳子来。21*cnjy*com
一名工友在附近建设桥梁的工地上扛来两块长木板和绳子,老仲让工友把绳子系在木板上,把木板放在泥上,将绳子扔给自己。老仲慢慢地将木板拉到自己身边,希望通过两块木板上岸。可时间已过去20分钟,淤泥已到了老仲的胸部,且天色越来越暗,工友们担心老仲有什么闪失,赶紧报了警。老仲虽然大半个身子在淤泥中,但当时他并不害怕,就在民警、消防队员赶到半路时,老仲已脱掉皮裤,爬到木板上,成功登岸。事后,工友开玩笑道:“老仲虽然没上过几天学,但懂得运用受力面积越大,压强越小的科学原理自救,还表现得那么镇定,实在让我们敬佩。”
解题指导
【例题】下列关于压强的说法错误的是 ( )
A.滑雪者穿上长的滑雪板是为了减小压强
B.把剪刀口磨得锋利是为了增大压强
C.铁轨铺在枕木上是为了减小对路基的压强
D.书包带窄的比宽的对肩的压强小
【解析】在压力不变的情况下,可以通过增大受力面积来减小压强。A、C两选项都属于压力不变、增大受力面积来减小压强。相反,在压力不变的情况下,可以通过减小受力面积来增大压强,如选项B。书包带宽的比窄的对肩的压强小。
【答案】D
同步训练 A组
1.有些公共汽车配备逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选择图中的 ( )
下列事例中,属于减小压强的是 ( )
3.太极拳是很好的强身健体运动。图甲姿势换成图乙姿势时,人对水平地面的 ( )
A.压力变大,压强不变21*cnjy*com
B.压力变大,压强变大21*cnjy*com
C.压力不变,压强变小21*cnjy*com
D.压力不变.压强变大21*cnjy*com
4.下列动物的器官中,具有增大压强的功能的是 ( )
5.下列属于减小受力面积、增大压强的是 ( )
A.铁路的钢轨不直接铺在路基上,而是铺在枕木上
B.书包带宽的比窄的背在身上舒服21*cnjy*com
C.把菜刀口磨得很薄,刀就容易切进菜里去
D.在烂泥地上垫一块大木板,便于人行走21*cnjy*com
6.一块长为L,质量分布均匀的木板A放在水平桌面上,木板A右端与桌边相齐(如图所 示)。在板的右端施一水平力F使木板A右端缓慢地离开桌边L/3,在木板A移动过程中,下列说法正确的是 ( )
A.A对桌面的压强不变
B.A对桌面的压力不变
C.A对桌面的压力不断变小
D.A对桌面的压强不断变小
7.下列属于减小压强的事例是 ( )
A.注射器的针头很尖21*cnjy*com
B.压路机的碾子质量很大
C.运输车的履带很宽21*cnjy*com
D.冰鞋上的冰刀很锋利
8.据报道:一男子陷在泥沼里,他挣扎着力图把一只脚拔出来,结果下陷得更快更深。抢救队员在泥沼上铺上木板,从木板上靠近该男子,把绳索递给他。大家合力把他拉出后,让他平躺在泥沼上以蛙泳姿势移离泥沼。
(1)报道中描述_______的过程中,人对泥沼的压强增大。
(2)报道中描述_______和_______的过程中,人对泥沼的压强减小,你判断的依据是_______。
9.坐在沙发上比坐在木凳上舒服的原因是 ( )
A.沙发有弹簧,抵消了人的重力21*cnjy*com
B.弹簧的弹力减小了人对沙发的压力
C.沙发柔软,与人体接触面积大21*cnjy*comjy*com
D.由于弹簧作用,人对沙发的压力小于人的重力
10.几块完全相同的砖头,按如图所示甲、乙、丙三种方式竖放在水平地面上,对地面的压力分别为 F甲、F乙和F丙,压强分别为P甲、P乙、P丙。则F甲:F乙:F丙=_______,P甲:P乙:P丙=_______。21*cnjy*com
11.阅读短文,并回答问题。 21*cnjy*com
“孤帆一片日边来”,唐朝大诗人李白的这句诗似乎是为今天的太阳帆吟诵的。现代科学发现,光对被照射物体确实具有力的作用,科学家正利用这一原理制造“太阳帆”,用它为太空飞船提供动力,以实现星际旅行。吹动太阳帆的“风”,不再是吹动普通风帆的气流,而是太阳光形成的“光子流”。
研究表明,在地球附近,一个正对着太阳的面积为1.0×106平方米的平整光亮平面,受到的太阳光的压力约为9牛。
由于光的压强非常小,即使太阳帆的面积非常大,飞船受到它的压力也是非常小的。但只要时间足够长,安装面积为1.0×104平方米的太阳帆的飞船,也可能在1个月后速度超过2倍声速,l年后可获得脱离太阳系的速度!
(1)这种“光子流”的速度应为______千米/秒。
(2)太阳光对平整光亮平面的压强为_______帕。
(3)关于光的压力对太空中飞船的作用,下列说法正确的是 ( )
A.只有飞船的质量很小时,光的压力才能推动它
B.光的压力可以使飞船加速前进
C.光的压力最多可使飞船做匀速运动
D.太空中光的压力可能被空气阻力所抵消
12.电动自行车(如图所示)已是我们生活中必不可少的交通工具。电动车行驶时,蓄电池给车上的电动机供电,为车提供动力。下表是某种型号电动自行车主要的技术参数。
整车
质量
35千克
最高车速
30千米/时
轮胎限压
2×105帕
最大噪声
65分贝
(1)行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为0.005平方米,某中学生骑着该电动自行车在 平直的公路上行驶,地面受到的压强是多少? (g取10牛/千克,中学生体重取50千克)
(2)从环保的角度考虑,与摩托车相比,电动自行车有什么优点?(列举两条)
参考答案
3.7 压强(2)
1.D 2.D 3.D 4.D 5.C 6.B 7.C 8.(1)他挣扎着力图把一只脚拔出来 (2)
在泥沼上铺上木板,从木板上靠近该男子 平躺在泥沼上以蛙泳姿势移离泥沼 压力一定时。接触面积增大(合理即可) 9.C l0.1:2:3 l:1:1 11.(1)3×105 (2)9×10—6 (3)B 12.(1)8.5×104帕 (2)节能、噪声小、无尾气。21*cnjy*com
3.7 压强(3)
学习指要
一、知识要点
1.液体对容器的压强
(1)液体由于受到重力的作用,对容器底部有压强;
(2)液体具有流动性,因而对容器侧壁也有压强,且随着深度的增加而增大。
2.压强计:用来比较液体内部压强大小的仪器。当压强计金属盒的橡皮膜上受到压强时,U形管两边液面出现高度差,压强越大,液面高度差也越大。
3.液体压强的特点
(1)液体内部向各个方向都有压强;
(2)液体的压强随着深度的增加而增大;
(3)在同一深度,液体向各个方向的压强相等;
(4)不同液体的压强还跟密度有关,在深度相同时,密度越大,压强也越大。
二、重要提示
1.液体压强的产生是因为液体受到重力的作用,但液体内部的压强只跟液体的密度和深度有关,而跟液体的体积、液体的重量、容器的形状等均无直接关系。
2.液体内某处的深度,是指液体内某处到自由液面的竖直距离,而不是指液体内某处与容器底部的距离。21*cnjy*com
科学广场
帕斯卡裂桶实验
根据液体压强的特点可知,液体的压强只跟液体的深度和密度有关系,跟液体的总重和体积等都没有直接关系。根据这个结论,一根长的水柱对底面的压强,可以大大超过一大盆水对盆底的压强。这似乎是难以令人相信的。帕斯卡为了回答当时人们的这个疑问,在1648年曾经表演了一个著名的实验。他用一个密闭的装满水的木桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就产生了很大的压强,竟把木桶压裂了,桶里的水从裂缝中流了出来(如图3.7—2所示)。帕斯卡的实验不但生动地表明了液体压强公式的正确,而且又一次告诉人们,直觉并不一定是可靠的,只有进行科学研究,才能够很好地认识自然规律。
解题指导
【例l】有两个相同的烧杯,分别盛有体积相同的水和酒精,但没有标签,小李采用闻气味的方法判断出无气味的是水。小唐则采用压强计进行探究:
(1)若压强计的气密性很差,用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化_______(填“大”或“小”)。小唐把调节好的压强计放在空气中时,U形管两边的液面应该 。
(2)小唐把金属盒分别浸入两种液体中,发现图3.7—3甲中U形管两边的液柱高度差较小,认为图甲烧杯中盛的是酒精。他的结论是不可靠的。因为没有控制金属盒在液体中的_______相同。
(3)小唐发现在同种液体中,金属盒离液面的距离越深,U形管两边液柱的高度差就越_______,表示液体的压强越_______。
(4)小唐还发现在同种液体中,金属盒距液面的距离相同时,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差_______(填“不变”或“变化”)。表明在相同条件下,液体内部向各个方向的压强_______。
【解析】该题意在考查用压强计认识液体内部的压强情况。压强计是测量液体内部压强的仪器,它的工作原理是橡皮膜受到压力时,U形管内两侧液面出现高度差,两边高度差表示压强的大小,压强越大,液面高度差也越大。
【答案】(1)小 相平 (2)深度 (3)大 大 (4)不变 相等
【例2】 如图3.7—4所示,两支相同的试管,内盛等质量的液体。甲管竖直放置,乙管倾斜放置,两管液面相平,比较两管中的液体对管底压强的大小关系:P甲_______(填“>”“=”或“<”)P乙。
【解析】由图可知:V甲<V乙,而m甲=m乙。根据=得甲>乙,决定液体压强大小的因素有2个:①液体的密度;②液体的深度。因为两个试管的底部在液体中的深度是相同的,所以液体对管底的压强大小取决于液体的密度,而甲>乙,则P甲>P乙。21*cnjy*com
【答案】>
同步训练 A组
1.在空纸盒的侧面扎三个大小一样的孔。纸盒装满水后,水从小孔喷出,下图中最接近实际情况的是 (21*cnjy*com )
2.“帕斯卡裂桶实验”的演示,激发了学生“探究影响液体压强大小因素”的兴趣。他们设计了如图所示的实验探究方案。图a、b、d中金属盒在液体中的深度相同。实验测得几种情况下压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系是h4>h1=h2>h3。
(1)实验中液体内部压强的大小通过_______反映出来。21*cnjy*com
(2)实验中液体内部压强最小的是_______图。21*cnjy*com
(3)比较图a和图d可以得出的结论是:_____________________。
3.小明在学习液体压强时,用压强计做了如图所示实验,获得下表数据。根据表中信息,判断小明研究的问题是 ( )
序号
液体
深度
/厘米
橡皮膜方向
压强计液面高度差
/厘米
1
水
3
朝上
2.8
2
6
朝上
5.8
3
9
朝上
8.8
A.液体压强与液体深度的关系21*cnjy*com
B.液体压强与液体密度的关系21*cnjy*com
C.液体压强与液体温度的关系21*cnjy*com
D.液体压强与面积的关系21*cnjy*com
4.如图所示,在瓶的a、b两处各扎一个小孔,并将孔封住,在瓶中注满水,打开a、b两孔后观察到图示的情况,这说明:水对容器_______有压强;液体压强随_______的增大而增大。
5.液体压强使拦河坝底的水喷射而出。那么决定坝底水的压强大小的是 ( )
A.坝的宽度 B.水的体积21*cnjy*com
C.水的深度 D.坝的高度21*cnjy*com
6.一只烧杯放在斜面上,烧杯内盛有某种溶液,如图所示,则该溶液对杯底A、B两点的压强PA和PB的大小关系是 ( )
A.PA>PB B.PA=PB C.PA7.三个质量、底面积和高度都相同的容器放在水平桌面上(如图所示),装满水后,水对容器底的压强 ( )
A.甲大 B.乙大21*cnjy*com
C.丙大 D.一样大
8.如图所示,甲、乙是两只相同的烧杯,分别装有体积相同的水和盐水,A、B两点所在深度相同,P1、P2分别是A、B两点液体向下的压强,P3、P4分别是C点液体向下和向上的压强,则P1______P2;P2______P3;P3______P4。(填“>”“<”或“=”)
同步训练 B组
9.如图是甲、乙两种液体压强与深度的关系图象,由图可知,甲液体的密度甲与乙液体的密度乙的大小关系是 ( )
A.甲>乙 B.甲=乙
C.甲<乙 D.无法确定
10.在一只透明的饮料瓶的侧壁上开一个圆孔,用万能胶将橡皮膜粘贴在圆孔上,并将液体倒入瓶内,观察到橡皮膜向外凸(如图甲所示)。将瓶子浸入水中.当瓶内外水面相平时,橡皮膜变为既不凸出也不凹进(如图乙所示)。再将瓶浸入一个盛有饱和食盐水的容器中,当瓶内外液面相平时,橡皮膜变为向内凹(如图丙所示)。对图丙现象的合理解释是______________ 。在图丙中,为了使橡皮膜变为向外凸,则应选择下表中______(填液体名称)取代容器中的饱和食盐水。
液体名称
酒精
水
饱和食盐水
硫酸铜溶液
密度/(千克/立方米)
0.8×103
1.0×103
1.1×l04
1.2×103
11.在研究液体压强的实验中,老师用如图甲所示的装置,并向装置中加入一定量的水,此时观察到的现象是_______,说明液体对容器底有压强。稍后老师拿出如图乙所示的压强计准备探究液体内部是否存在压强,而小明认为没必要,利用图甲装置即可。于是小明将图甲装置缓慢地浸入水中,他将观察到_______。若要探究液体内部压强的特点,甲、乙装置中哪个装置更适合,并说明理由。__________________________________________。
12.将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示。两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别是PA和PB,瓶对桌面的压力分别是FA和FB,则 ( )
A.PA>PB;FA>FB
B.PA<PB;FA= FB
C.PA= PB;FA<FB
D.PA<PB;FA>FB
参考答案21*cnjy*com
3.7 压强(3)
1.A 2.(1)压强计U形管两边液面的高度差 (2)c (3)液体内部的压强与液体的密度有关,在不同液体的同一深度处,液体的密度越大,压强越大 3.A 4.侧壁 深度 5.C 6.A 7.D 8.< < = 9.A l0.在同一深度时,液体的密度越大,产生的压强越大 酒精 11.橡皮膜向下凸出 橡皮膜向上凹进 乙装置。因为乙装置的现象明显,且可观察到液体内部向各个方向的压强 l2.B21*cnjy*com
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