【暑期预习】 04 大气分层与大气压强 七升八衔接（含解析）

【暑期预习】 04 大气分层与大气压强
、选择题
结合有关大气层的特点或作用，以下说法中你最认可的是(　　)
A．保护作用一一阻挡紫外线危害和陨石撞击
B．垂直分层一一从对流层到外层，大气密度逐渐变得浓厚
C．物质组成一一随大气层高度上升大气物质组成基本不变
D．气温变化一一地表到12千米高度，气温随高度上升而先增加后减小
浙江人民的母亲河－钱塘江，发源于开化上游，它造就了浙江这块土地上早期文明的曙光，造就了良渚文明。如图所示是钱塘江上游的一段江面平面图，江水从上游B点流向下游A点，则下列说法中正确的是（　　）
A．古人在A点打渔时，江水流速慢，流水对江岸的压强大
B．古人在B点打渔时，江水流速慢，流水对江岸的压强大
C．古人在A点打渔时，江水流速快，流水对江岸的压强大
D．古人在B点打渔时，江水流速快，流水对江岸的压强小
有一种船船体下安装有水翼，当船在高速航行时，水面下的水翼会使船身整体抬高离开水面，从而减小水对船的阻力。则水翼安装正确的是(　　)
A． B．
C． D．
下列关于大气对流层特点的描述：①空气对流运动显著；②气温随高度增加而递减；③低纬度地区大气厚度与高纬度地区大气厚度相等；④天气现象复杂多变，其中分析正确的是(　　)
A．①②④ B．①③ C．②③④ D．①②③④
小明去黄山游玩，发现在山下买的一包封闭包装的食品的包装袋在高山上鼓胀起来，对这一现象的解释合理的是（　　）
A．食品包装袋内的气压增大了 B．食品包装袋内的气压减小了
C．山上的气压比山下高 D．山上的气压比山下低
如图，4个位置中，天气最晴朗的是（　　）
A．① B．② C．③ D．④
为改善地铁地下车站的通风状况，小明设计了抽气管道，利用地面横风实现自动抽气。为提高抽气效果，管道上方遮雨盖的形状应设计成下列图中的（　　）
A． B． C． D．
如图所示的实验现象，不能说明大气压强存在的是(　　)
A．手移开后塑料片不下落 B．吸盘吸在墙壁上
C．去壳熟鸡蛋进人瓶内 D．用吸管吸饮料
一架机由赤道上空向北极飞行，保持10千米高度飞行则该飞机飞行的大气层是（　　）
A．始终在对流层 B．由平流层进入对流层
C．始终在平流层 D．由对流层进入平流层
用托里拆利实验测定大气压的数值（玻璃管内水银面上方是真空）。下列过程会导致测量数值发生变化的是(　　)
A．使玻璃管倾斜一点 B．使玻璃管向下移一点
C．将实验装置从山下移到山上 D．换用口径粗点的玻璃管
、填空题
生活中处处有科学，请填写以下的科学知识：
（1）用高压锅煮饭，可以增大锅内气体的压强，使水的沸点　 　（选填“升高”或“降低”），从面使饭菜熟得更快；
（2）空调机的室内部分往往安装在房间的上方，这主要是为了夏天送冷气时有利于形成　 　，以加强制冷效果；
（3）“瓜浮李沉”的意思是西瓜投入水中会漂浮，李子投入水中下沉。这种情况下，漂浮的西瓜受到的浮力　 　李子受到的浮力，西瓜的密度　 　李子的密度。（选填“大于”“小于”或“等于”）。
2020 年国庆期间，电影《我和我的家乡》燃爆荧屏。其中有一个片段是关于贵州山区发生的“火流星”空爆事件。“火流星”是指直径达 1 米以上的流星体进入大气层，与大气摩擦，流星体烧蚀并引发空爆的自然现象。
（1）该流星体是依次经过大气的外层、暖层、中间层、平流层和　 　，最后来到地球。
（2）如果地球上没有大气，下列现象仍然存在的是 （选填字母）。
A．狂风暴雨 B．明亮的流星 C．火山喷发 D．蓝天白云
张老师在圆柱形玻璃杯内装满水，用平滑的塑料片紧贴水面盖住杯口，压紧后将杯子倒置，放手后水和塑料片都不会掉下来，如图甲所示，此现象能说明　 　的存在。张老师接着将倒置的杯子插进密闭钟罩内的水槽中并把杯子悬挂起来，把塑料片取走，杯内的水仍不会下落，如图乙所示。当用抽气机持续抽出钟罩内空气，杯内的水会掉下来，判断理由　 　；如果再把空气放进钟罩内，水　 　（选填“会”或者“不会”）被“吸”到杯内。
读图，回答问题：
甲图中大气分层的主要依 据是　 　 .乙图中空 气以　 　（“平流”或“对流”）运动为主，根据其运动原理，判定这种运动主要存在于甲图的　 　层.
如图甲所示的覆杯实验中：

（1）硬纸片不会掉下的事实是　 　存在的证据。
（2）有同学认为实验中是水粘住了纸片，老师用如图乙所示装置进行实验。随着空气被抽出，纸片掉下了，排除了纸片是被水粘住的可能。若换用容积和高度均相同，而杯口更大的杯子进行实验，要使同一硬纸片掉下，相同情况下需要抽气时间会　 　(填“变短”、“不变”或“变长”)
、实验探究题
科学兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动，他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计（量程为5N）、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压。测量方案如下：
A． 把注射器的活塞推至注射器针筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器小孔；
B. 如图甲所示，用细线拴住注射器活塞颈部，使线的一端与弹簧测力计的钩码相连，然后水平向右慢慢拉动针筒，当活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为F；
C. 读出注射器针筒上有刻度部分的溶剂V；
D. 用刻度尺测出注射器上有刻度部分的长度L ；
请根据他们设计的方案回答一下问题：
（1）实验时同学们发现注射器顶端装针头出空气无法排尽，这将会使测量结果有偏差。同学们联想到去医院打针的情景，可采取简单的办法将注射器内空气排尽。你的方法是　 　。
（2）若同学们用图乙中B注射器在测量时，弹簧测力计被拉倒5N，活塞仍没有活动，可改变图乙中的　 　（选填“A”或“C”）注射器，用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值，则p=　 　。
（3）小明发现，同学们在做次实验时测得的大气压值误差很大，对此小明与同学找出了下列可能的原因：①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；②活塞与注射器筒壁间有摩擦；③弹簧测力计的示数没有读准；④活塞与注射器筒壁不完全密封。上述原因可能会使测量值大于真实值的是　 　。
小科阅读到以下的材料：在几千米的高山上，如果没有高压锅，一顿熟饭都煮不了，这是由于水的沸点随气压改变的缘故。为了验证沸点与气压间的关系，小明设计了以下实验方案并加以实施。
[实验一]用酒精灯加热烧瓶中的水，如图a，用温度计测得水将要沸腾到沸腾过程中温度随时间的变化如下表所示：
时间/分 2 4 6 8 10 12 14
温度/℃ 72 80 88 96 102 102 102
（1）由数据可知，水沸腾的温度是　 　
[实验二]烧瓶中的水沸腾后移去酒精灯，水停止沸腾；待水温降低一些后将大注射器接到烧瓶口上（如图b所示）。
（2）向外拉注射器活塞，看到水重新沸腾。实验表明：　 　
（3）若利用图c装置来验证“气压增大时，液体沸点升高”，当瓶内水沸腾后，小明该如何操作　 　
、解答题
高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上。它省时高效，深受消费者欢迎。
（1）请问高压锅的设计运用了哪些物理知识？(写出两点)
（2）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议。现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图）。试说明小明建议的物理道理。
（3）小明测得家中高压锅锅盖的面积约为450厘米2，出气孔的面积为12mm2，压在出气孔上的安全阀的质量为72g。通过计算并对照图像说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？此时锅盖能承受的最大压力为多大？假如要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？
小金利用注射器（容积为V）、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
（1）实验室有甲、乙两个注射器，活塞的横截面积：甲为0.5cm2、乙为2cm2，若弹簧测力计量程为10N，请通过计算说明应该选用哪一个注射器。（该地大气压约为105Pa）
（2）小金首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔（如图所示）水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F，用刻序尺测出注射器的全部刻度的长L，则大气压的值可表示为P=　 　。
（3）实验过程中，若注射器筒内漏进了少量空气，则测得的大气压的值会因此而　 　（偏大/偏小/不变）
高压锅能加快炖煮食物的效率，可以将被蒸煮的食物加热到 100℃以上，在高海拔地区，利用高压锅可避免不易煮熟食物的问题。
（1）压力锅的设计运用了怎样的科学原理 与图中的　 　原理相同。(填b或c)
（2）图4是海拔高度与大气压和含量的关系图，人们初到高原会感觉呼吸困难，是因为　 　 ；
（3）图3是水的沸点与压强的关系图，某高压锅排气孔横截面积为10mm2，限压阀的质量为100g。若其在1000m海拔的地区使用，其锅内温度可以达到多少℃？（标准大气压取1.0×105Pa）
（4）假若要把这种高压锅向西藏地区销售，用这种高压锅烧水时，要达到同样的最高温度，你认为需要做哪方面的改进，如何改进 　 　(写出1条)
【暑期预习】 04 大气分层与大气压强答案解析
、选择题
A
【解析】大气层的作用（1）阻挡紫外线,没有大气生物早被辐射得灭绝了（2）防止热量散失,否则地球就跟月球一样零下上百度,生物都得冻死（3）防止地球被太空小星体袭击,不然就会被成像月球那样好多环形山（4）为生物提供必要的氧气和二氧化碳
A．阻挡紫外线危害和陨石撞击属于大气层的作用，故A正确；
B、从对流层到外层，大气密度是逐渐变稀薄，故B错误；
C、大气的物质组成随高度的变化是会变化的，例如臭氧层就含有大量臭氧，故C错误；
D、地表到12千米高度，气温随高度上升而减小，故D错误；
B
【解析】大气压与流速的关系：流速越快，压强变小，流速越慢，压强变大。
水从B处流向A处，B处水的流速较小，A处流速比较大，A处水的压强大于B处水的压强，故B正确。
故答案为：B。
D
【解析】与机翼的形状对比，根据流体压强和流速的关系分析即可。
机翼的上表面为曲面，下表面为平面，于是产生向上的压强差，这就是飞机升力的来源。而水翼的作用也是行驶时产生向上的托力，因此它的形状应该和机翼相同，故D正确，而A．B、C错误。
故选D。
A
【解析】对流层是地球大气层靠近地面的一层。它同时是地球大气层里密度最高的一层，它蕴含了整个大气层约75%的质量。
地面是对流层大气热量的最主要直接热源。对流层气温随高度的增加而递减，分析正确；空气对流运动显著，分析正确；低纬度地区大气厚度大于高纬度地区，天气现象的确复杂多变。
故答案为：A
D
【解析】大气压强与高度的关系是：大气的压强随高度的增加而减小。
将封闭包装的食品拿到高山上，高原上空气比较稀薄，大气压强减小，而袋内的气压不变，袋内压强大于外界的大气压，所以包装袋在高山上鼓胀起来，D符合题意。
故答案为：D
C
【解析】我们把相同高度上气压较高的区域叫做高压区，气压较低的区域叫做低压区。研究表明，大气压的变化跟天气变化密切相关。高压区中心的空气从上往下流动，天气晴朗，空气干燥；低压区中心的空气从下往上流动，天空多云，常形成阴雨天气。
由图可知①处气压为1010Pa，②和④处气压在1006Pa--1008Pa之间，③处气压大于1002Pa，所以③处的气压最高，天气最晴朗。
故答案为：C
B
【解析】在流体中，流速越大的位置压强越小，流速越小的位置压强越大.据此结合图中的遮雨盖的形状进行分析.
只有当管道口上方空气流速快、压强小，下方空气流速慢、压强大时，会有可能实现自动抽气，因此，遮雨盖的形状应符合靠近管道口的一面向外凸起，使空气流过时速度变快，压强变小，对照选项中的图片可知，图B符合要求.故答案为B.
A
【解析】分析各个选项中现象包含的物理原理即可。
A．手移开后塑料片不下落，是因为水对塑料瓶有向上的压强，故A符合题意；
B.吸盘吸在墙壁上，利用吸盘内外的大气压强的差，故B不合题意；
C.去壳熟鸡蛋进人瓶内，是因为瓶内温度下降后气压减小，在外界大气压强的作用下，鸡蛋被压入瓶内，故C不合题意；
D.用吸管吸饮料时，吸管中的空气被吸出，吸管内的压强小于大气压强，于是饮料在大气压强的作用下流入口中，故D不合题意。
D
【解析】根据对流层的定义和特点分析。
由于对流层大气的热量主要来自地面，而不同地理纬度的地面受热不均匀，因此对流层的高度也不均匀；低纬度空气对流旺盛，对流层厚度可达17～18千米，而高纬度对流层的厚度仅8～9千米。因此，飞机在10km的高空从赤道上空飞往南极上空，若该飞机的飞行高度不变，则该飞机飞行的大气层是从对流层飞至平流层内。
故选D。
C
【解析】（1）在托里拆利实验中，玻璃管是否竖直、玻璃管浸入水银的深度、玻璃管的粗细都不会影响最终的测量结果；
（2）大气压强会随着海拔位置的高度增大而减小，据此分析即可。
A．使玻璃管倾斜一点，不会影响管内外水银面的高度差，因此数值没有变化，故A不合题意；
B．使玻璃管向下移一点， 不会影响管内外水银面的高度差，因此数字没有变化，故B不合题意；
C．将实验装置从山下移到山上，大气压强会减小，那么测量的数值会减小，故C符合题意。
D.换用口径粗点的玻璃管，不会影响管内外水银面的高度差，因此数字没有变化，故D不合题意。
故选C。
、填空题
（1）升高
（2）对流
（3）大于；小于
【解析】（1）液体沸点随气压的增大而升高，随气压的减小而降低。
（2）冷空气密度大向下运动，热空气密度小向上运动，这种现象叫做对流；
（3）根据浮沉条件比较浮力的大小和密度的大小。
（1）用高压锅煮饭，可以增大锅内气体的压强，使水的沸点升高，从面使饭菜熟得更快；
（2）空调机的室内部分往往安装在房间的上方，这主要是为了夏天送冷气时有利于形成对流，以加强制冷效果；
（3）西瓜漂浮在水面上，它受到的浮力等于重力；李子在水里下沉，那么它受的浮力小于重力。因为西瓜的重力远远大于李子，所以西瓜受到的浮力肯定大于李子。
西瓜漂浮在水面上，密度小于水；李子在水里下沉，那么密度大于水，因此西瓜的密度小于李子的密度。
（1）对流层
（2）C
【解析】大气由内向外分为对流层、平流层、中间层、暖层和外层。复杂的多变的天气，流星现象，蓝天白云都是因为大气的原因。
(1) 该流星体是依次经过大气的外层、暖层、中间层、平流层和对流层，最后来到地球。
（2）如果地球上没有大气，下列现象仍然存在的是火山喷发。
故答案为：C.
大气压；当逐渐抽出里面的气体时，里面的压强会慢慢减小，大气对杯内水的压力会减小，当压力小于水的重力时，杯内的水就会下落；会
【解析】（1）覆杯实验说明了大气压强的存在；
（2）杯子中的水之所以不下落，是因为大气压强的作用；当钟罩内的空气被抽出时，里面的气压会逐渐减小；当里面的气压小于水柱的压强时，水柱自然会下落。
（3）如果将空气放入，那么水槽水面上方气压增大，那么会将里面的水压入杯子。
（1）张老师在圆柱形玻璃杯内装满水，用平滑的塑料片紧贴水面盖住杯口，压紧后将杯子倒置，放手后水和塑料片都不会掉下来，如图甲所示，此现象能说明大气压强的存在；
（2）当用抽气机持续抽出钟罩内空气，杯内的水会掉下来，判断理由：当逐渐抽出里面的气体时，里面的压强会慢慢减小，大气对杯内水的压力会减小，当压力小于水的重力时，杯内的水就会下落；
（3）如果再把空气放进钟罩内，水会被“吸”到杯内。
大气温度在垂直方向的变化；对流；A
【解析】大气的垂直分层的依据是根据大气温度在垂直方向的变化和大气运动的特点。大气层大致分为对流层，平流层，高层大气三部分。
甲图中大气分层的主要依据是大气温度在垂直方向上的变化。乙图反应的是空气对流运动，主要在对流层。
故答案为：大气温度在垂直方向的变化；对流；A．
（1）大气压
（2）变长
【解析】（1）根据大气压强的知识解答；
（2）纸片刚好下落时，大气对纸片的压力刚好等于水和纸片的总重力，即纸片下落时大气对纸片的压力相同。根据F=pS可知，当杯口更大时，纸片的受力面积S越大，则大气压强p就越小，那么压强的变化量△p就越大，则抽气时间会越长，据此分析解答。
（1）硬纸片不会掉下的事实是大气压存在的证据。
（2）有同学认为实验中是水粘住了纸片，老师用如图乙所示装置进行实验。随着空气被抽出，纸片掉下了，排除了纸片是被水粘住的可能。若换用容积和高度均相同，而杯口更大的杯子进行实验，要使同一硬纸片掉下，相同情况下需要抽气时间会变长。
、实验探究题
（1）将注射器内抽满水，断后向上推动活塞排水，使得顶端保留水，再封口
（2）C；FL/V
（3）②③
【解析】（1）如果在注射器内装满水，那么即使里面的水不会被完全排出，也不会进入空气，从而对测量产生影响；
（2）根据公式F=pS可知，大气压强相同，注射器越粗，活塞的受力面积越大，大气作用在活塞上的压力越大，自然弹簧测力计的示数就会越大，因此要减小测力计的示数，就要选用更细的注射器。首先根据圆柱的体积公式V=Sh计算出活塞的横截面积，再根据公式计算大气压强。
（3）根据二力平衡的知识和压强公式对测量值的变化进行分析判断。
（1）同学们联想到去医院打针的情景，可采取简单的办法将注射器内空气排尽，方法是：将注射器内抽满水，断后向上推动活塞排水，使得顶端保留水，再封口。
（2）若同学们用图乙中B注射器在测量时，弹簧测力计被拉倒5N，活塞仍没有活动，说明注射器的横截面积太大，应选用更细的注射器，故选C。
注射器活塞的横截面积为：，那么大气压强的数值为：。
（3）①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体，那么会对活塞产生向外的压强，从而使测量值偏小；
②活塞与注射器筒壁间有摩擦，那么弹簧测力计的示数等于大气压力和摩擦力的和，从而使测量结果偏大；
③弹簧测力计的示数没有读准，那么有可能读出的示数偏大，从而使测量值偏大；
④活塞与注射器筒壁不完全密封，那么外面的空气会进入注射器内，从而使测量值偏小。
则可能会使测量值大于真实值的是②③。
（1）102℃
（2）液体沸点随上方气压的减小而降低。
（3）向内推动注射器的活塞
【解析】（1）液体沸腾时不断吸热，但是温度保持不变；
（2）注意分析水的沸点与注射器内气压的变化规律即可；
（3）当瓶内的水沸腾时，说明温度已经到达水的沸点。此时向内推动注射器活塞，减小注射器内气体的体积而增大气压，此时看到水的沸腾停止了，说明水的沸点升高了，据此分析解答。
（1）根据表格数据可知，在水吸热的过程中，保持不变的温度为102℃，即水的沸点为102℃，即水沸腾的温度为102℃；
（2）向外拉动注射器的活塞时，注射器内气体体积变大而压强变小，水重新沸腾说明水的沸点降低，那么得到结论：液体沸点随上方气压的减小而降低。
（3）若利用图c装置来验证“气压增大时，液体沸点升高”，当瓶内水沸腾后，小明的操作如下：向内推动注射器的活塞。
、解答题
（1）解：①水的沸点随液面气压的增大而升高；②力的平衡；③压强；④熔点
（2）解：高压锅一旦安全阀失效，锅内气体压强过大，温度也随之升高，当温度达到易熔片的 熔点时，再继续加热易熔片开始熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生。
（3）解：高压锅内气压等于大气压与安全阀产生的压强之和，即ｐ＝ｐ0+ｐｍ
ｐｍ＝F/S＝G/S＝ｍg/S=0.6×105 Pa
ｐ＝ｐ0+ｐｍ=1.61×105 Pa
由图象可得高压锅内最高温度大约为115℃。
此时锅盖能承受的最大压力为：F=(ｐ-ｐ0) S 盖=ｐｍS 盖=0.6×105 Pa×450×10-4m2=2700N
在保证高压锅安全使用的前提下，增加限压阀的质量。
【解析】（1）可从液体沸点与气压的关系、二力平衡、压强和熔点等角度分析解答；
（2）当安全阀失效无法打开时，首先根据锅内气压的增大分析温度的变化，再分析易熔片在到达熔点时的状态变化，最后分析易熔片熔化后锅内气压的变化即可。
（3）当限压阀刚刚被顶起时，它受到的向上的锅内压强、向下的大气压强和自重压强相互平衡，即p=p0+pm。首先根据ｐｍ＝F/S＝G/S计算出自重产生的压强，再根据前面的关系式计算出锅内的最大压强，并通过图像确定此时锅内的最高温度。锅盖能够承受的最大压力等于限压阀的自重产生的压强与排气口的面积之和，即F=(ｐ-ｐ0) S 盖。
西藏地区海拔位置高，那么大气压强更小，根据p=p0+pm可知，就必须增大限压阀的自重产生的压强，也就是增加限压阀的质量。
（1）当面积为0.5cm2时，
由P＝ ，
可得 F1＝pS1＝105Pa×0.00005m2＝5N；
当面积为2cm2时，由P＝ ，
可得 F2＝pS2＝105Pa×0.0002m2＝20N，
因为乙超过了测力计的量程（10N），所以实验时应选用甲注射器
（2）
（3）偏小
【解析】（1）根据F=pS分别计算出大气对注射器活塞产生的压力，而弹簧测力计的示数与其相等，然后与测力计的量程进行比较即可；
（2）根据圆柱体的体积公式V=SL计算出活塞的横截面积，再根据压强公式计算出大气压强；
（3）如果注射器内进入空气，那么空气会对活塞产生向外的压力，从而导致弹簧测力计的示数偏小，即测出的大气压强偏小，据此分析解答。
（2）大气压强的数值为：；
（3）实验过程中，若注射器筒内漏进了少量空气，则测得的大气压的值会因此偏小。
（1）c
（2）海拔高度越大，大气压强越小，而其中氧气的含量越小
（3）解：F=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
F=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
P阀=F/S=1N/(1×10-5m2 )= 1×105 Pa
P内=P0+P阀=0.907×105Pa+1×105Pa=1.907×105Pa
由图乙知：此时t=115℃
（4）增加安全阀的质量
【解析】（1）根据液体沸点随气压的变化规律解答；
（2）根据图4分析含氧量与大气压强的变化关系即可。
（3）首先根据F=G=mg计算出限压阀自重对排气孔产生的压力，再根据计算出限压阀自重对排气孔产生的压强。接下来根据 P内=P0+P阀 计算锅内的最高气压，最后根据图像确定锅内的最高温度即可。
（4）根据二力平衡的知识分析安全阀的质量变化即可。
（1）压力锅的原理为液体沸点随气压的增大而升高，故选c。
（2）图4是海拔高度与大气压和含量的关系图，人们初到高原会感觉呼吸困难，是因为：海拔高度越大，大气压强越小，而其中氧气的含量越小。
（3）西藏地区海拔位置高，大气压强更小，根据 P内=P0+P阀 可知，此时摇增大限压阀自重产生的压强。根据G=F=pS可知，此时要增大限压阀的自重。根据G=mg可知，此时要增大限压阀的质量。
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