2025年高考物理二轮核心考点:热学
一、单选题
1.如图所示,甲分子固定在坐标原点,乙分子位于轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图申曲线所示.表示斥力,表示引力,、、、为轴上四个特定的位置,现把乙分子从处由静止释放,则下列选项中的图分别表示乙分子的速度、加速度、势能、动能与两分子间距离的关系,其中可能正确的是
A. B.
C. D.
2.如图所示,内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,初始时气缸开口向上放置,活塞处于静止状态,将气缸缓慢转动过程中,缸内气体( )
A. 内能增加,外界对气体做正功
B. 内能减小,所有分子热运动速率都减小
C. 温度降低,速率大的分子数占总分子数比例减少
D. 温度升高,速率大的分子数占总分子数比例增加
3.如图所示,一定质量的理想气体从状态开始,经历两个状态变化过程,先后到达状态和下列说法正确的是( )
A. 状态的温度高于状态的温度
B. 状态的温度等于状态的温度
C. 从状态变化到状态的过程中,气体放热
D. 从状态变化到状态的过程中,气体对外做功
4.关于教材中几幅图片说法正确的是( )
A. 图甲的扩散现象说明水分子和墨水分子相互吸引
B. 图乙所描出的折线是固体小颗粒在水中运动的轨迹
C. 图丙麦克斯韦速率分布规律图中,对应的温度大于对应的温度
D. 图丁玻璃板紧贴水面,弹簧测力计将其拉离水面时,拉力一定等于玻璃板的重力
5.负压病房是收治传染性极强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施,可以大大减少医务人员被感染的机会,病房中气压小于外界环境的大气压。若负压病房的温度和外界温度相同,负压病房内气体和外界环境中气体都可以看成理想气体,则以下说法正确的是( )
A. 负压病房内气体分子的平均动能小于外界环境中气体分子的平均动能
B. 负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率
C. 负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数
D. 相同面积负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力
6.潜水钟是一种水下作业工具。将潜水钟的大铁罩倒扣在水面后使之下沉,如图是潜水钟缓慢下沉的示意图,不计下沉过程中水温的变化,关于潜水钟内被封闭的气体,下列说法正确的是
A. 气体向外界放出热量
B. 钟壁单位面积上单位时间内分子碰撞的次数不变
C. 运动速率大的分子占比减小
D. 气体的体积不变
7.如图,两端开口的弯管,左管插入水银槽中,管内外水银面高度差为,右侧管有一段水银柱,两端液面高度差为,中间封有一段空气,若( )
A. 温度升高,则增大,增大
B. 大气压升高,则增大,增大
C. 弯管下移少许距离,则增大,不变
D. 右管中滴入少许水银,则不变,增大
8.如图所示,一定质量的理想气体从状态变化到状态,再到状态,最后变化到状态,完成循环。下列说法正确的是( )
A. 状态到状态是等温变化
B. 状态时所有分子的速率都比状态时的小
C. 状态到状态,气体对外界做功为
D. 整个循环过程,气体从外界吸收的热量是
9.图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,、两筒间密闭了一定质量的气体,可沿的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在向下滑动的过程中
A. 外界对气体做功,气体内能增大 B. 外界对气体做功,气体内能减小
C. 气体对外界做功,气体内能增大 D. 气体对外界做功,气体内能减小
10.如图所示,内壁光滑的气缸固定于水平面,气缸内用活塞封闭一定量的理想气体,活塞与一端固定的水平轻弹簧连接,气体温度为时弹簧处于原长.现使气体温度由缓慢升高到,用表示弹簧弹性势能,、、分别表示缸内气体的内能、压强和体积,下列图像可能正确的是
A. B.
C. D.
11.如图所示,圆柱形汽缸水平放置,活塞将汽缸分为左右两个气室,两侧气室内密封等质量的氮气。现通过接口向左侧气室内再充入一定质量的氮气,活塞再次静止时左右两侧气室体积之比为。汽缸导热良好,外界温度不变,活塞与汽缸间无摩擦,则从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为( )
A. B. C. D.
12.如图所示,在两端开口的形管中,下部有一段水银柱,右侧直管内封闭气体上有一段水银柱。若向左侧直管中沿管壁缓慢注入高为的水银,则平衡后
A. 右侧直管内封闭气体的压强减小 B. 右侧直管内封闭气体的体积减小
C. 水银柱两侧水银面的高度差增加 D. 水银柱升高
13.如图所示,开口向右的绝热气缸,用绝热光滑活塞封闭一定质量的理想气体,轻绳左端连接活塞,另一端跨过光滑定滑轮连接质量为的小桶,小桶静止,气体处于状态。现接通电热丝一段时间后断电,活塞向右移动后静止,气体处于状态。由状态到状态气体内能增加量为。重力加速度大小为,外界大气压强不变。下列说法正确的是( )
A. 状态相比状态,每个分子的速率都增大
B. 状态相比状态,分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少
C. 由状态到状态,气体内能的增加量等于电热丝释放的热量
D. 电热丝释放的热量为
二、多选题
14.已知地球大气层的厚度远小于地球半径,空气平均摩尔质量为,阿伏加德罗常数为,地面大气压强是由大气的重力产生的,大小为,重力加速度大小为。由以上数据可估算
A. 地球大气层空气分子总数为 B. 地球大气层空气分子总数为
C. 空气分子之间的平均距离为 D. 空气分子之间的平均距离为
15.如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化,吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外。下列说法正确的是( )
A. 热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B. 电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能
C. 电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律
D. 电冰箱的工作原理违背热力学第一定律
16.关于以下四幅图片,说法正确的是( )
A. 在图中,向上拉动下表面紧贴水面的玻璃板时,拉力大于重力,主要是受到了大气压力的影响
B. 在图中,随着活塞上砝码个数的增加,气缸内封闭的气体越来越难压缩始终为气体状态,主要原因是随着气体体积的减小,气体分子间斥力逐渐增大
C. 在图中,用烧热的针尖接触表面涂有石蜡的某种物质,物质层形成了如图所示的熔化区域,说明这种物质是单晶体
D. 在图中,用手封闭注射器的小端口,推动活塞改变管内气体体积,读体积、测压力也不能验证玻意耳定律
17.北京时间年月日时分,经过约小时的出舱活动,神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同,在空间站机械臂支持下,圆满完成出舱活动全部既定任务。气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置,其原理图如图所示。座舱与气闸舱之间装有阀门,座舱中充满空气可视为理想气体,气闸舱内为真空。打开阀门,中气体进入中,最终达到平衡,假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是
A. 气体对外做功,内能减小
B. 气体等温膨胀,压强减小
C. 气体向真空扩散的过程是可逆过程
D. 气体分子单位时间内与舱壁单位面积上的碰撞次数将减少
18.如图所示,一定质量的理想气体从状态经过等温变化到状态,该变化过程的图像为,该过程中气体对外界做的功为。该气体也可以经过程从状态变化到状态,该过程中气体对外界做的功为。下列说法正确的是( )
A. 该气体在过程中从外界吸收的热量大于
B. 该气体在过程中从外界吸收的热量为
C. 该气体在过程中内能增加了
D. 图像中围成的面积为
19.如图所示,一竖直放置的气缸被轻活塞和固定隔板分成两个气室,上安装一单向阀门,单向阀门只能向下开启;气室内气体压强为,气室内气体压强为,气柱长均为,活塞面积为,活塞与气缸间无摩擦,气缸导热性能良好。现在活塞上方缓慢放质量为的细砂,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 若,活塞下移
B. 若,活塞下移
C. 若,气室内气体压强为
D. 若,气室内气体压强为
20.如图所示,两端开口、导热且粗细均匀的型细管竖直固定在静止的平板车上,型细管竖直部分和水平部分的长度均为,管内充有水银,两管内的水银面距离管口均为。现将型细管管口密封,并让型细管与平板车一起向右做匀加速直线运动,在此过程中两侧水银面的高度差为。设水银密度为,大气压强,环境温度不变,型细管加速过程中液面始终视为水平,重力加速度为。则在此过程中( )
A. 左侧水银液面更高
B. 左侧封闭气体的压强为
C. 小车的加速度大小为
D. 型细管底部中央位置的压强大小为
三、计算题
21.如图所示为某学习小组制作的“水火箭”,其主体是一个容积为的饮料瓶,现装入体积的水,再倒放安装在发射架上,用打气筒通过软管向箭体内充气,打气筒每次能将、压强为的外界空气压入瓶内,当瓶内气体压强达到时,火箭可发射升空。已知大气压强为,整个装置气密性良好,忽略饮料瓶体积的变化和饮料瓶内、外空气温度的变化,求:
为了使“水火箭”能够发射,该小组成员需要打气的次数;
“水火箭”发射过程中,当水刚好全部被喷出前瞬间,瓶内气体压强的大小;
“水火箭”落地后瓶内气体质量与水刚好被全部喷出前瓶内气体质量之比。
22.如图所示,两根位于同一水平面内的平行的长直金属导轨处于匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直。一质量为的均匀导体细杆放在导轨上,并与导轨垂直,可沿导轨无摩擦地滑动,细杆与导轨的电阻可忽略不计。导轨的左端与一根阻值为的电阻丝相连,电阻丝置于一绝热容器中,假设电阻丝产生的热量全部被容器内的气体吸收。容器与一水平放置的开口细管相通,细管内有一横截面积为的小液柱质量不计,液柱将的理想气体封闭在容器中。已知理想气体状态方程为,气体温度升高时,其内能的增加量为其中为物质的量,为理想气体常数,大气压强为,现令细杆沿导轨方向以初速度开始向右运动,求最终液柱达到平衡时在细管中移动的距离。
23.瓷器是中国古代劳动人民的重要创造,被誉为中华文明的瑰宝。如图所示,气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前,封闭在窑内的气体温度为,压强为。升高温度,当窑内气压达到时,气窑上方的单向排气阀开始排气,之后使气窑内气体压强保持不变,继续升温,当窑内气体温度逐渐升高至后保持不变,连续烧制小时完成烧制。已知气体内能与温度的关系为,为已知正常数。求:
单向排气阀开始排气时,窑内气体温度为多少摄氏度;
封闭在窑内的气体从烧制前到窑内气压刚达到的过程中吸收的热量;
此次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.由图象知,从到过程中乙分子一直在加速,到点速度最大,经过点后乙分子的速度减小,A错误;
B.加速度与力的大小成正比,方向与力相同,加速度等于的是点,故B正确;
C.乙分子从处由静止释放,分子势能先减小,到点最小后增大,故C错误;
D.从到过程中乙分子一直在加速,到点速度最大,经过点后乙分子的速度减小,动能减小,但不能为负值,故D错误;
故选B。
2.【答案】
【解析】设大气压强为,活塞的质量为。初始时缸内气体的压强为,对活塞受力分析,因为活塞处于平衡状态,则有,气缸在缓慢转动的过程中,气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力,故气缸内气体缓慢的将活塞往外推,最后气缸水平,缸内气压等于大气压。
因为气缸、活塞都是绝热的,故气体与外界没有发生热传递,即。由于在缓慢转动过程中,气缸内外气体对活塞的压力差大于重力沿气缸壁的分力,所以活塞向外运动,气体体积增大,气体对外做功,即,根据热力学第一定律可知:气体内能减小,故缸内理想气体的温度降低,分子热运动的平均速率减小,但并不是所有分子热运动的速率都减小,AB错误;
因为气体的内能减小,所以缸内气体的温度降低,分子热运动的平均速率减小,即速率大的分子数占总分子数的比例减小,C正确,D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】A、气体由状态到状态过程,是等压过程,体积增大,故温度升度,选项错误;
B、根据图像可知状态的压强与体积的乘积大于状态的压强与体积的乘积,状态的温度高于状态的温度,B错误;
C、从状态变化到状态的过程中,气体体积增大,对外做功,气体温度升高,内能增大,故气体一定吸热,C错误;
D、从状态变化到状态过程中,对外做功,从状态变化到状态的过程中,体积不变,既不对外做功,外界也不对气体做功,故从状态变化到状态的过程中,气体对外做功, D正确;
故选D。
4.【答案】
【解析】A.扩散现象,是两种不同物质分子热运动引起的,不是分子间相互吸引,A错误;
B.图中的折线只是每隔一定的时间时,粉末的位置的连线,也许在这一小段时间内,粉末又移动到了其他的位置,图中无法说明白,故图中的折线不是粉末的运动轨迹,B错误;
C.因为随着温度的升高,峰值向速率大的方向移动,所以两图线所对应的温度 ,C正确;
D.分子间距离大于平衡位置而小于倍时,分子间表现为引力玻璃板被拉起时,要受到水分子间的引力,所以拉力大于玻璃板的重力,与大气压无关,D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】、温度是气体分子平均动能的标志,负压病房的温度和外界温度相同,故负压病房内气体分子的平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能,故A错误;
B、负压病房内气体分子的平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能,二者气体分子的平均运动速率相等,但每个分子的平均速率不确定;故B错误;
C、决定气体分子压强的微观因素:单位体积气体分子数和气体分子撞击器壁力度决定,现内外温度相等,即气体分子平均动能相等撞击力度相等,压强要减小形成负压,则要求负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数,故C正确;
D、压力,内外压强不等,相同面积负压病房内壁受到的气体压力小于外壁受到的气体压力,故D错误;
故选:。
6.【答案】
【解析】、下潜过程中,随着深度的增加,钟内气体压强增大、体积减小,则单位体积内分子数增多,钟壁单位面积上单位时间内分子碰撞的次数增加,温度不变,气体分子速率分布规律不变,BCD错误
A、气体体积减小,该过程外界对气体做功,温度不变,内能不变,根据热力学第一定律,向外放出热量,A正确。
7.【答案】
【解析】设大气压为,水银的密度为,则管中封闭气体的压强,解得:.
A、如果温度升高,封闭气体压强与体积都增大,、都增大,故A正确;
B、若大气压升高时,封闭气体的压强增大,由玻意耳定律可知,封闭气体的体积减小,水银柱将发生移动,使和同时减小,故B错误;
C、若把弯管向下移动少许,封闭气体的体积减小,由玻意耳定律可知,气体压强增大,、都增大,故C错误;
D、右管中滴入少许水银,封闭气体压强增大,封闭气体体积减小,、都增大,故D错误。
故选:。
8.【答案】
【解析】A.从状态到状态,体积和压强都增大,根据理想气体状态方程,温度一定升高,故A错误。
B.从状态到状态,压强不变,体积减小,根据理想气体状态方程,温度一定降低,分子平均速率减小,但平均速率是统计规律,对于具体某一个分子并不适应,故不能说状态时所有分子的速率都比状态时的小,故B错误。
C.从状态到状态,压强的平均值,气体对外界做功的大小等于外界对气体做功大小,故C错误。
D.从状态到状态为等容变化,外界对气体不做功,即;
从状态到状态为等压变化,体积减小,外界对气体做功,
对于整个循环过程,内能不变,,根据热力学第一定律,得,代入数据解得:,故D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】筒内气体不与外界发生热交换即;当气体体积变小时,则外界对气体做功,即;由热力学第一定律可气体的内能增大.
故选:。
10.【答案】
【解析】气体温度为时弹簧处于原长,说明内外气压相等,升高温度,气体发生等压变化。
A、气体发生等压膨胀,弹簧被压缩,根据,不随均匀变化,则与图像不是一条倾斜的直线,故A错误;
B、气体温度升高,气体内能增大,内能随体积变化而变化,但不是均匀变化,故B错误。
C、气体发生等压膨胀,压强不变,故C错误;
D、气体发生等压膨胀,若无弹簧,图像应该是一条过原点的倾斜直线,但有弹簧,弹簧在压缩的过程中,弹力变大,则体积的改变量相对变小了,图像的倾斜程度会变小,故D正确。
11.【答案】
【解析】设原来左右两个气室体积为,压强为,对右气室气体,初状态、,末状态、,气体发生等温变换,根据玻意耳定律可得,解得。设从接口充入的氮气体积为,对注入的气体和左侧原有的气体,初状态、,末状态、,气体发生等温变换,根据玻意耳定律可得,解得,所以从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为,故A正确,BCD错误。
12.【答案】
【解析】 、左侧直管中注入水银前后,水银柱 受力平衡,则有: ,重力 和大气压力 不变,所以右侧直管内封闭气体的压强 不变,缓慢注入水银的过程,气体温度不变,由理想气体状态方程可知右侧直管内封闭气体的体积不变,故 错误;
、设水银柱 两侧水银面的高度差为 ,以水银柱 左侧蓝色部分为研究对象,如下图所示:
设蓝色水银柱质量为 ,由受力平衡可得: ,可得 ,可知蓝色部分水银柱与水银柱 的高度相等,即 ,左管注入水银后,水银柱 的高度 不变,所以 不变,故 错误;
、水银柱 两侧水银面的高度差不变,假设原来的水银柱 不动,则左侧注入水银柱的高度为 ,右侧水银面上升 ,右侧直管中封闭空气体积不变,则水银柱 上升 ,如下图所示:
根据题意可知左侧直管中注入水银等于水银柱 左右两端红色部分,即 ,可得 ,所以水银柱 升高 ,故 正确。
13.【答案】
【解析】根据题意可知,活塞向右移动过程中,气体做等压变化,由于气体体积增大,故气体的温度升高。
A、状态相比状态,分子的平均速率增大,但并不是每个分子的速度都增大,A错误;
B、气体压强不变,平均动能变大,由气体压强微观含义可知,分子单位时间内撞击单位面积器壁上的次数减少,B正确;
C、气体温度升高,内能增大,但气体体积增大,对外界做功,故由状态到状态,气体内能的增加量小于电热丝释放的热量,C错误;
D、对活塞,由平衡条件可知,由热力学第一定律可知,,所以电热丝释放的热量为,其中为外界大气压强,D错误。
故选B。
14.【答案】
【解析】地球大气层空气的质量,总分子数,故A正确,B错误;
气体总体积,分子平均距离,故C正确,D错误。
故选AC。
15.【答案】
【解析】、由热力学第二定律知,热量不能自发的由低温物体传到高温物体,除非施加外部的影响和帮助,电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部,需要压缩机的帮助并消耗电能。故 A错误,B正确;
、在工作过程中,是消耗了电能,而使压缩机做功,故不违反热力学第一定律,故C正确,D错误。
16.【答案】
【解析】A.在图中,向上拉动下表面紧贴水面的玻璃板时,拉力大于重力,主要是液体的表面张力的影响,故A错误;
B.在图中,随着活塞上砝码个数的增加,气缸内封闭的气体越来越难压缩始终为气体状态,根据玻意耳定律知随着气体体积减小,气体的压强增大,并不是因为分子间的斥力越来越大的缘故,故B错误;
C.用烧热的针尖接触表面涂有蜂蜡层的某种物质,蜂蜡层形成了如图所示的熔化区域,说明某种物质对于导热性存在着各向异性,由晶体的特点可知,此为单晶体,故C正确;
D.在图中,用手封闭注射器的小端口,使内部的气体温度受到手的影响,故不能验证玻意耳定律,故 D正确。
17.【答案】
【解析】、根据热力学第二定律可知,一切与热现象有关的宏观变化都是不可逆的,故气体向真空扩散的过程是不可逆过程,故C错误
、由于气闸舱内为真空,所以气体在膨胀过程中不会对外做功,又系统与外界没有热交换,则气体内能不变,对于一定质量的理想气体内能不变,则温度不变,由,且气体体积增大可知,气体压强减小,故B正确、C错误
,气体体积变大,分子数密度减小,温度不变,分子平均动能不变,平均速率不变,所以气体分子单位时间对座能壁单位面积碰撞的次数将变少,故D正确。
18.【答案】
【解析】A.该气体在过程中气体的温度不变,即气体的内能不变,根据热力学第一定律 可知,所以,从外界吸收的热量等于,故A错误;
该气体在过程中气体初末状态的温度相同,即气体初末状态的内能相同,根据热力学第一定律 可知,所以,从外界吸收的热量等于,故B正确,C错误;
D.由于过程中气体对外界做的功为,气体经过程从状态变化到状态,该过程中气体对外界做的功为,且最终回到状态, 图像与横轴围成的面积表示对外做功,所以图像中围成的面积为,故D正确。
故选BD。
19.【答案】
【解析】气室内气体压强为,则活塞不计质量
设所加细沙质量为时,活塞恰好被压至处,设此时气体的压强为,则,整理可得气体压强
此时,对活塞进行受力分析可得:
解得
设细沙质量为时,阀门恰好打开,活塞平衡时,上下气室内气体的压强均为则
整理可得
若,则阀门打开,气体压强为,
气体发生等温变化,则,
解得
所以活塞下移,故A正确,C错误;
B.若,则阀门未打开,对活塞受力分析,
解得
对气体:,
解得,则活塞下移的距离为,故B错误;
D.若活塞被压到位置,气体发生等温变化,
根据,
解得故D正确。
20.【答案】
【解析】型细管与平板车一起向右做匀加速直线运动,型细管水平段水银加速度向右,可知左管水银面上升,右管水银面下降,
设左管封闭气体右管,有:,,解得:,,故A正确,B错误;
C. 对型细管水平段水银,根据牛顿第二定律:
水平段水银质量, 大气压强
联立解得: ,C正确;
D.设型细管底部中央位置的压强大小,取底部左半段水银柱为研究对象,有
解得: ,D正确。
正确选项ACD。
21.【解析】设至少需要打次气,打气前箭体内空气体积为,
打气前箭体内空气压强为,末状态气体的压强为,
根据玻意耳定律可得,
代入数据解得次,所以该小组成员至少需要打气次才能使“水火箭”发射;
小组成员对“水火箭”加压到发射,在水刚好全部被喷出时气体的体积为,
根据玻意耳定律可得,解得;
根据玻意耳定律可得,解得,
“水火箭”落地后瓶内气体质量与水刚好被全部喷出前瓶内气体质量之比。
22. 【解析】导体细杆运动时,切割磁感应线,在回路中产生感应电动势与感应电流,细杆将受到安培力的作用,安培力的方向与细杆的运动方向相反,使细杆减速,随着速度的减小,感应电流和安培力也减小,最后杆将停止运动,感应电流消失.在运动过程中,电阻丝上产生的焦耳热,全部被容器中的气体吸收.根据能量守恒定律可知,杆从减速至停止运动的过程中,电阻丝上的焦耳热应等于杆的初动能,即
容器中的气体吸收此热量后,设其温度升高,则内能的增加量为
在温度升高的同时,气体体积膨胀,推动液柱克服大气压力做功.设液柱的位移为,则气体对外做功
就是气体体积的膨胀量
由理想气体状态方程,注意到气体的压强始终等于大气压,故有
由热力学第一定律
由以上各式可解得
23.【解析】对封闭在窑内的气体初态压强,温度,末态:压强,温度,由查理定律有,解得
根据热力学第一定律有,由于气体体积不变,所以,气体增加的内能,解得
排气后气窑内气体压强保持不变,初态:体积,温度,末态:体积,温度,由盖吕萨克定律有,由于密度相同,则此次烧制排出气体的质量与原来气体质量之比为:,解得::。
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