广东省梅州市梅江区东山中学2023-2024学年高三上学期期末考试物理试题（含答案）
文档属性
| 名称 | 广东省梅州市梅江区东山中学2023-2024学年高三上学期期末考试物理试题（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-30 16:02:35 | ||
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文档简介
东山中学2024届高三第一学期期末考
物理学科试题
时间：2024年1月
一、选择题：共10题，共46分。在每题给出的四个选项中，第1 7题只有一个选项符合题目要求，选对得4分；第8 10题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分。
1．日本于2023年8月24日将福岛第一核电站核废水排入大海，对海洋生态造成恶劣影响。核废水中含有氚、锶90、铯137、碘129等放射性元素，其中铯137的半衰期约30年，衰变方程为。下列说法正确的是（ ）
A．X是α粒子
B．X是β粒子
C．衰变过程中质量守恒
D．100个铯137原子核经过30年后一定还有50个未衰变
2．图（a）为一列波在t=2s时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（ ）
图（a） 图（b）
A．波沿x轴正向传播 B．波在介质中的传播速度为2m/s
C．t=4s时，P向y轴正方向运动 D．当t=7s时，P恰好回到平衡位置
3．2016年，我国发射了首颗量子科学实验卫星“墨子”和第23颗北斗导航卫星G7。“墨子”在高度为500km的圆形轨道上运行，G7属地球同步轨道卫星。则（ ）
A．两颗卫星的运行速度可能大于7.9km/s
B．两颗卫星内的设备不受地球引力的作用
C．卫星G7可以定点在长春正上方
D．卫星“墨子”的角速度比卫星G7大
4．壁虎是一种爬行动物，壁虎受到惊吓时它的尾巴会立即折断，壁虎也就乘机逃跑了。如图所示，壁虎在竖直墙壁沿图示路线I做匀速直线运动，下列说法正确的是（ ）
A．壁虎受到两个力
B．壁虎受到的摩擦力方向与运动方向相反
C．壁虎断尾后沿路线II做匀速直线运动的过程中受到的摩擦力不变
D．壁虎在尾巴断裂前后，受到的摩擦力不变
5．健身球是一种新兴、有趣的体育健身器材。如图所示，健身者正在挤压健身球，健身球内的气体视为理想气体且在挤压过程中温度不变，下列说法正确的是（ ）
A．健身球内的气体向外界释放热量
B．健身球内的气体对外界做正功
C．健身球内的气体内能变大
D．健身球内的气体单位时间、单位面积撞击球壁的分子数不变
6．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1，原线圈接交流电和交流电压表，副线圈接有“220V，440W”的热水器和“220V，220W”的抽油烟机。如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．电压表示数为
B．1分钟内抽油烟机消耗的电能为1.32×104J
C．热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D．副线圈两端电压的瞬时值表达式为
7．甲、乙两质点以相同的初速度从同一地点沿同一方向同时开始做直线运动，以初速度方向为正方向，其加速度随时间变化的a-t图象如图所示．关于甲、乙在0~t0时间内的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A.0~t0时间内，甲做减速运动，乙做加速运动
B.0~t0时间内，甲和乙的平均速度相等
C.在t0时刻，甲的速度比乙的速度小
D.在t0时刻，甲和乙之间的间距最大
8．如图所示，甲同学在地面上将排球以速度v1击出，排球沿轨迹①运动；经过最高点后，乙同学跳起将排球以水平速度v2击回，排球沿轨迹②运动，恰好落回出发点。忽略空气阻力，则排球（ ）
A．沿轨迹②运动的最大速度可能为v1
B．沿轨迹①运动的最小速度为v2
C．沿轨迹①和轨迹②运动过程的速度变化量大小不同
D．沿轨迹①和轨迹②运动过程的平均速度大小可能相同
9．如图所示，a、b两点位于以正点电荷Q为中心的正方体顶点，c点在上表面中心，则（ ）
A．a、b两点的场强相同
B．a、b、c三点的电势相等
C．负试探电荷在a点的电势能大于c点的电势能
D．正试探电荷沿ab连线从a到b，电场力先做负功再做正功
10．如图，横截面积为S的N匝线圈，线圈总电阻为R，其轴线与大小均匀变化的匀强磁场B1平行。间距为L的两平行光滑竖直轨道PQ、MN足够长，底部连有一阻值为2R的电阻，磁感应强度B2的匀强磁场与轨道平面垂直。K闭合后，质量为m、电阻也为2R的金属棒ab恰能保持静止，金属棒始终与轨道连接良好，其余部分电阻不计。（重力加速度为g）（ ）
A．B1均匀减小
B．B1的变化率为
C．断开K之后，金属棒的最大速度为
D．断开K之后，金属棒的最大加速度为
二、实验题：共2题，共16分。
11．（6分）某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情形如图甲所示，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
图甲 图乙
（1）本实验采用的科学方法是 。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法
（2）如果操作没有失误，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是 。
（3）下列操作有利于减小实验误差的是 （填字母代号）。
A．实验前将两弹簧测力计校零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计
B．用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大
C．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行
D．拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些
12．（10分）某同学用伏安法测金属丝的电阻Rx（阻值约5Ω左右）。实验所用器材为：电池组（电动势3V）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0~20Ω）开关、导线若干。
（1）图中电压表的右端应与 （选填“a”或“b”）点连接。
（2）图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的右端。请根据（1）问中的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表读数均为最小值 。
（3）该同学在坐标纸上建立如图所示的坐标系，标出了与测量数据对应的6个点。请在该图中描绘出I-U图线 ，利用图线可得该金属丝的阻值Rx= Ω（结果保留两位有效数字）。
（4）通过电路元件的I-U图像可以了解其性能。该同学查阅说明书，了解到某元件具有维持用电器两端电压稳定的作用，其正常工作电压为3.0V，电流约为83mA，I-U图像如图所示。若使用该元件与一额定电压为3.0V的用电器R2并联，通过适当的电阻R1构成如图所示的电路。当输入电压在一定范围内波动时，用电器R2两端电压能够稳定在3.0V左右，变化很小，请分析说明其原因 。
三、解答题：共3题，共38分。
13．（10分）半圆形玻璃砖的横截面如图所示，圆心为O，半径为R，AB是水平直径，C为半径AO的中点，一光线沿与AB夹角θ=53 的方向从C点射入玻璃砖，折射光线从半圆的最低点D射出。取sin53 =0.8，cos53 =0.6，真空中的光速为c，求：
（1）光线在C点发生折射的折射角r的正弦值sinr；
（2）玻璃砖对该光线的折射率n；
（3）该光线在玻璃砖中传播的速度大小v。
14．（12分）在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。离子注入工作原理的示意图如图所示。静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后，沿图中半径为R的虚线通过圆弧形静电分析器（静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场）后，从P点沿直径PQ方向进入半径也为R的圆柱形、方向垂直于纸面向外的匀强磁场区域，离子经磁场偏转，最后打在竖直放置的硅片上的M点（图中未画出）时，其速度方向与硅片所成锐角为60°。已知离子的质量为m，电荷量为q，不计重力。求：
（1）离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小v0和静电分析器通道内虚线处电场强度的大小E；
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小。
15．（16分）如图所示为某自动控制系统的装置示意图，装置中间有一个以v0=3m/s的速度逆时针匀速转动的水平传送带，传送带左端点M与光滑水平轨道PM平滑连接，左侧有一光滑圆弧的最低点与PM在P点平滑连接，在P点处安装有自动控制系统，当物块b每次向右经过P点时都会被系统瞬时锁定从而保持静止。传送带右端与半径r=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道平滑连接，物块a从右侧圆弧最高点由静止下滑后滑过传送带，经过M点时控制系统会使静止在P点的物块b自动解锁，之后两物块发生第一次弹性碰撞。已知物块a、b的质量分别为m1=0.6kg、m2=6.6kg，两物块均可视为质点，物块a与传送带间的动摩擦因数μ=0.25，MN间的距离为L=1.5m，取g=10m/s2，
求：
（1）物块a运动到圆弧轨道最低点N时对轨道的压力；
（2）物块a第一次碰后的速度大小；
（3）若物块a每次经传送带到达M点时，物块b都已锁定在P点，即将碰撞时物块b自动解锁，求：物块a第1次碰撞后经过M点到第2次碰撞前经过M点因摩擦而产生的热量Q1；两物块从第1次碰撞后到最终都静止，物块a与传送带之间由于相对运动产生的总热量Q。
东山中学2024届高三第一学期期末考
物理学科答案
一、选择题：共10题，共46分。在每题给出的四个选项中，第1 7题只有一个选项符合题目要求，选对得4分；第8 10题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B C D C A B D AC CD ABC
二、实验题：共2题，每空2分，共16分。
11．（1）B （2） （3）AC/CA
12．（1）a
（2） （3） 4.3~4.8
（4）当输入电压有所升高时，R2两端的电压瞬间大于3.0V，元件中电流从83mA急剧增大，使R1两端的电压增大，R2两端的电压又回到3.0V；当输入电压有所下降时，R2两端的电压瞬间小于3.0V，元件中电流从83mA急剧减小，使R1两端的电压减小，R2两端的电压又回到3.0V。因此，用电器R2两端电压能够稳定在3.0V不变。
三、解答题：共3题，共38分。
13．（10分）
解：（1）光路图如图所示
根据几何关系有
解得
（2根据折射定律有 解得
光线在玻璃砖中传播的速度大小 解得
14．（12分）
解：（1）离子加速电场加速后，根据动能定理
解得：
离子在圆弧形静电分析器中，根据牛顿第二定律
解得：
（2）从P点进入圆形磁场后，离子经磁场偏转，最后打在竖直放置的硅片上的M点时，速度方向与硅片所成锐角为60°，设粒子在磁场中的轨迹半径r，由牛顿第二定律有
①若粒子打在硅片图中右上方，由几何关系可知，
解得
②若粒子打在硅片图中右下方，由几何关系可知，
解得
15．（16分）
解：（1）a从出发点到N点，由动能定理有
在N点对物块a分析，由牛顿第二定律有
得物块a运动到圆弧轨道最低点N时受到的支持力大小：
根据牛顿第三定律可知：物块a对轨道的压力大小为18N，方向竖直向下
（2）a在传送带上，由牛顿第二定律有
由运动学公式有
解得a在传送带上减速的位移为
故物块a到达M点时速度为
a和b发生弹性碰撞有
解得
（3）物块a第一次碰后返回传送带时的速度小于传送带的速度，所以物块a将先在传送带上向右做减速运动，然后在传送带上向左做加速运动，由运动的对称性可知物块a离开传送带的速度仍然是va，且加速与减速的位移大小相等，位移的大小：
传送带的位移：
经过M点到第二次碰前经过M点产生的热量：
联立解得：
物块a第一次碰后速度小于传送带速度v0，故第二次碰前速度仍为，第二次碰后a的速度为，则第2次碰后到第3次碰前产生的热量为
由数学知识可知：
则物块a与传送带之间由于相对运动产生的总热量
物理学科试题
时间：2024年1月
一、选择题：共10题，共46分。在每题给出的四个选项中，第1 7题只有一个选项符合题目要求，选对得4分；第8 10题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分。
1．日本于2023年8月24日将福岛第一核电站核废水排入大海，对海洋生态造成恶劣影响。核废水中含有氚、锶90、铯137、碘129等放射性元素，其中铯137的半衰期约30年，衰变方程为。下列说法正确的是（ ）
A．X是α粒子
B．X是β粒子
C．衰变过程中质量守恒
D．100个铯137原子核经过30年后一定还有50个未衰变
2．图（a）为一列波在t=2s时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（ ）
图（a） 图（b）
A．波沿x轴正向传播 B．波在介质中的传播速度为2m/s
C．t=4s时，P向y轴正方向运动 D．当t=7s时，P恰好回到平衡位置
3．2016年，我国发射了首颗量子科学实验卫星“墨子”和第23颗北斗导航卫星G7。“墨子”在高度为500km的圆形轨道上运行，G7属地球同步轨道卫星。则（ ）
A．两颗卫星的运行速度可能大于7.9km/s
B．两颗卫星内的设备不受地球引力的作用
C．卫星G7可以定点在长春正上方
D．卫星“墨子”的角速度比卫星G7大
4．壁虎是一种爬行动物，壁虎受到惊吓时它的尾巴会立即折断，壁虎也就乘机逃跑了。如图所示，壁虎在竖直墙壁沿图示路线I做匀速直线运动，下列说法正确的是（ ）
A．壁虎受到两个力
B．壁虎受到的摩擦力方向与运动方向相反
C．壁虎断尾后沿路线II做匀速直线运动的过程中受到的摩擦力不变
D．壁虎在尾巴断裂前后，受到的摩擦力不变
5．健身球是一种新兴、有趣的体育健身器材。如图所示，健身者正在挤压健身球，健身球内的气体视为理想气体且在挤压过程中温度不变，下列说法正确的是（ ）
A．健身球内的气体向外界释放热量
B．健身球内的气体对外界做正功
C．健身球内的气体内能变大
D．健身球内的气体单位时间、单位面积撞击球壁的分子数不变
6．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1，原线圈接交流电和交流电压表，副线圈接有“220V，440W”的热水器和“220V，220W”的抽油烟机。如果副线圈电压按图乙所示规律变化，则下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．电压表示数为
B．1分钟内抽油烟机消耗的电能为1.32×104J
C．热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的2倍
D．副线圈两端电压的瞬时值表达式为
7．甲、乙两质点以相同的初速度从同一地点沿同一方向同时开始做直线运动，以初速度方向为正方向，其加速度随时间变化的a-t图象如图所示．关于甲、乙在0~t0时间内的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A.0~t0时间内，甲做减速运动，乙做加速运动
B.0~t0时间内，甲和乙的平均速度相等
C.在t0时刻，甲的速度比乙的速度小
D.在t0时刻，甲和乙之间的间距最大
8．如图所示，甲同学在地面上将排球以速度v1击出，排球沿轨迹①运动；经过最高点后，乙同学跳起将排球以水平速度v2击回，排球沿轨迹②运动，恰好落回出发点。忽略空气阻力，则排球（ ）
A．沿轨迹②运动的最大速度可能为v1
B．沿轨迹①运动的最小速度为v2
C．沿轨迹①和轨迹②运动过程的速度变化量大小不同
D．沿轨迹①和轨迹②运动过程的平均速度大小可能相同
9．如图所示，a、b两点位于以正点电荷Q为中心的正方体顶点，c点在上表面中心，则（ ）
A．a、b两点的场强相同
B．a、b、c三点的电势相等
C．负试探电荷在a点的电势能大于c点的电势能
D．正试探电荷沿ab连线从a到b，电场力先做负功再做正功
10．如图，横截面积为S的N匝线圈，线圈总电阻为R，其轴线与大小均匀变化的匀强磁场B1平行。间距为L的两平行光滑竖直轨道PQ、MN足够长，底部连有一阻值为2R的电阻，磁感应强度B2的匀强磁场与轨道平面垂直。K闭合后，质量为m、电阻也为2R的金属棒ab恰能保持静止，金属棒始终与轨道连接良好，其余部分电阻不计。（重力加速度为g）（ ）
A．B1均匀减小
B．B1的变化率为
C．断开K之后，金属棒的最大速度为
D．断开K之后，金属棒的最大加速度为
二、实验题：共2题，共16分。
11．（6分）某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情形如图甲所示，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
图甲 图乙
（1）本实验采用的科学方法是 。
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法
（2）如果操作没有失误，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是 。
（3）下列操作有利于减小实验误差的是 （填字母代号）。
A．实验前将两弹簧测力计校零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计
B．用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大
C．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行
D．拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些
12．（10分）某同学用伏安法测金属丝的电阻Rx（阻值约5Ω左右）。实验所用器材为：电池组（电动势3V）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0~20Ω）开关、导线若干。
（1）图中电压表的右端应与 （选填“a”或“b”）点连接。
（2）图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的右端。请根据（1）问中的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表读数均为最小值 。
（3）该同学在坐标纸上建立如图所示的坐标系，标出了与测量数据对应的6个点。请在该图中描绘出I-U图线 ，利用图线可得该金属丝的阻值Rx= Ω（结果保留两位有效数字）。
（4）通过电路元件的I-U图像可以了解其性能。该同学查阅说明书，了解到某元件具有维持用电器两端电压稳定的作用，其正常工作电压为3.0V，电流约为83mA，I-U图像如图所示。若使用该元件与一额定电压为3.0V的用电器R2并联，通过适当的电阻R1构成如图所示的电路。当输入电压在一定范围内波动时，用电器R2两端电压能够稳定在3.0V左右，变化很小，请分析说明其原因 。
三、解答题：共3题，共38分。
13．（10分）半圆形玻璃砖的横截面如图所示，圆心为O，半径为R，AB是水平直径，C为半径AO的中点，一光线沿与AB夹角θ=53 的方向从C点射入玻璃砖，折射光线从半圆的最低点D射出。取sin53 =0.8，cos53 =0.6，真空中的光速为c，求：
（1）光线在C点发生折射的折射角r的正弦值sinr；
（2）玻璃砖对该光线的折射率n；
（3）该光线在玻璃砖中传播的速度大小v。
14．（12分）在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。离子注入工作原理的示意图如图所示。静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后，沿图中半径为R的虚线通过圆弧形静电分析器（静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场）后，从P点沿直径PQ方向进入半径也为R的圆柱形、方向垂直于纸面向外的匀强磁场区域，离子经磁场偏转，最后打在竖直放置的硅片上的M点（图中未画出）时，其速度方向与硅片所成锐角为60°。已知离子的质量为m，电荷量为q，不计重力。求：
（1）离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小v0和静电分析器通道内虚线处电场强度的大小E；
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小。
15．（16分）如图所示为某自动控制系统的装置示意图，装置中间有一个以v0=3m/s的速度逆时针匀速转动的水平传送带，传送带左端点M与光滑水平轨道PM平滑连接，左侧有一光滑圆弧的最低点与PM在P点平滑连接，在P点处安装有自动控制系统，当物块b每次向右经过P点时都会被系统瞬时锁定从而保持静止。传送带右端与半径r=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道平滑连接，物块a从右侧圆弧最高点由静止下滑后滑过传送带，经过M点时控制系统会使静止在P点的物块b自动解锁，之后两物块发生第一次弹性碰撞。已知物块a、b的质量分别为m1=0.6kg、m2=6.6kg，两物块均可视为质点，物块a与传送带间的动摩擦因数μ=0.25，MN间的距离为L=1.5m，取g=10m/s2，
求：
（1）物块a运动到圆弧轨道最低点N时对轨道的压力；
（2）物块a第一次碰后的速度大小；
（3）若物块a每次经传送带到达M点时，物块b都已锁定在P点，即将碰撞时物块b自动解锁，求：物块a第1次碰撞后经过M点到第2次碰撞前经过M点因摩擦而产生的热量Q1；两物块从第1次碰撞后到最终都静止，物块a与传送带之间由于相对运动产生的总热量Q。
东山中学2024届高三第一学期期末考
物理学科答案
一、选择题：共10题，共46分。在每题给出的四个选项中，第1 7题只有一个选项符合题目要求，选对得4分；第8 10题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B C D C A B D AC CD ABC
二、实验题：共2题，每空2分，共16分。
11．（1）B （2） （3）AC/CA
12．（1）a
（2） （3） 4.3~4.8
（4）当输入电压有所升高时，R2两端的电压瞬间大于3.0V，元件中电流从83mA急剧增大，使R1两端的电压增大，R2两端的电压又回到3.0V；当输入电压有所下降时，R2两端的电压瞬间小于3.0V，元件中电流从83mA急剧减小，使R1两端的电压减小，R2两端的电压又回到3.0V。因此，用电器R2两端电压能够稳定在3.0V不变。
三、解答题：共3题，共38分。
13．（10分）
解：（1）光路图如图所示
根据几何关系有
解得
（2根据折射定律有 解得
光线在玻璃砖中传播的速度大小 解得
14．（12分）
解：（1）离子加速电场加速后，根据动能定理
解得：
离子在圆弧形静电分析器中，根据牛顿第二定律
解得：
（2）从P点进入圆形磁场后，离子经磁场偏转，最后打在竖直放置的硅片上的M点时，速度方向与硅片所成锐角为60°，设粒子在磁场中的轨迹半径r，由牛顿第二定律有
①若粒子打在硅片图中右上方，由几何关系可知，
解得
②若粒子打在硅片图中右下方，由几何关系可知，
解得
15．（16分）
解：（1）a从出发点到N点，由动能定理有
在N点对物块a分析，由牛顿第二定律有
得物块a运动到圆弧轨道最低点N时受到的支持力大小：
根据牛顿第三定律可知：物块a对轨道的压力大小为18N，方向竖直向下
（2）a在传送带上，由牛顿第二定律有
由运动学公式有
解得a在传送带上减速的位移为
故物块a到达M点时速度为
a和b发生弹性碰撞有
解得
（3）物块a第一次碰后返回传送带时的速度小于传送带的速度，所以物块a将先在传送带上向右做减速运动，然后在传送带上向左做加速运动，由运动的对称性可知物块a离开传送带的速度仍然是va，且加速与减速的位移大小相等，位移的大小：
传送带的位移：
经过M点到第二次碰前经过M点产生的热量：
联立解得：
物块a第一次碰后速度小于传送带速度v0，故第二次碰前速度仍为，第二次碰后a的速度为，则第2次碰后到第3次碰前产生的热量为
由数学知识可知：
则物块a与传送带之间由于相对运动产生的总热量
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