2019_2020学年新教材高中数学第二章一元二次函数、方程和不等式 2.2 基本不等式课件+学案含答案(4份打包)新人教A版必修第一册

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名称 2019_2020学年新教材高中数学第二章一元二次函数、方程和不等式 2.2 基本不等式课件+学案含答案(4份打包)新人教A版必修第一册
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文件大小 2.6MB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2020-03-26 22:46:12

文档简介

(共23张PPT)
第1课时 基本不等式


1.理解基本不等式的推导过程,掌握基本不等式及成立条件.
2.会用基本不等式证明简单的不等式.

两个不等式


叫做正数a,b的算术平均数,叫做正数a,b的几何平均数.
基本不等式表明:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.
温馨提示:“当且仅当a=b时,等号成立”是指若a≠b,则a2+b2≠2ab,≠,即只能有a2+b2>2ab,<.

1.不等式a2+b2≥2ab与≤成立的条件相同吗?如果不同各是什么?
[答案] 不同,a2+b2≥2ab成立的条件是a,b∈R;≤成立的条件是a,b均为正实数
2.a+≥2(a≠0)是否恒成立?
[答案] 只有a>0时,a+≥2,当a<0时,a+≤-2
3.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)对任意a,b∈R,a2+b2≥2ab、a+b≥2均成立.(  )
(2)若a≠0,则a+≥2 =4.(  )
(3)若a,b∈R,则ab≤2.(  )
[答案] (1)× (2)× (3)√

题型一对基本不等式的理解
【典例1】 给出下面三个推导过程:
①因为a,b∈(0,+∞),所以+≥2 =2;
②因为a∈R,a≠0,所以+a≥2 =4;
③因为x,y∈R,xy<0,所以+=-
≤-2 =-2.
其中正确的推导过程为(  )
A.①② B.②③ C.② D.①③
[思路导引] 根据基本不等式中的条件进行判断.
[解析] 从基本不等式成立的条件考虑.
①因为a,b∈(0,+∞),所以,∈(0,+∞),符合基本不等式成立的条件,故①的推导过程正确;
②因为a∈R,a≠0不符合基本不等式成立的条件,
所以+a≥2 =4是错误的;
③由xy<0得,均为负数,但在推导过程中将+看成一个整体提出负号后,,均变为正数,符合基本不等式成立的条件,故③正确.
[答案] D



 基本不等式≥(a>0,b>0)的2个关注点
(1)不等式成立的条件:a,b都是正数.
(2)“当且仅当”的含义:
①当a=b时,≥的等号成立,
即a=b?=;
②仅当a=b时,≥的等号成立,
即=?a=b.

[针对训练]
1.下列命题中正确的是(  )
A.当a,b∈R时,+≥2 =2
B.当a>0,b>0时,(a+b)≥4
C.当a>4时,a+≥2 =6
D.当a>0,b>0时,≥
[解析] A项中,可能<0,所以不正确;B项中,因为a+b≥2>0,+≥2>0,相乘得(a+b)≥4,当且仅当a=b时等号成立,所以正确;C项中,a+≥2 =6中的等号不成立,所以不正确;D项中,由基本不等式知,≤(a>0,b>0),所以D不正确.
[答案] B
题型二利用基本不等式证明不等式
【典例2】 (1)已知a,b,c为不全相等的正实数,求证:a+b+c>++.
(2)已知a,b,c为正实数,且a+b+c=1,
求证:≥8.
[思路导引] (1)左边是和式,右边是带根号的积式之和,所以用基本不等式,将和变积,并证得不等式;(2)不等式右边数字为8,使我们联想到左边因式分别使用基本不等式,可得三个“2”连乘,又-1==≥,可由此变形入手.
[证明] (1)∵a>0,b>0,c>0,
∴a+b≥2>0,b+c≥2>0,c+a≥2>0.
∴2(a+b+c)≥2(++),
即a+b+c≥++.
由于a,b,c为不全相等的正实数,故等号不成立.
∴a+b+c>++.
(2)∵a,b,c为正实数,且a+b+c=1,
∴-1==≥,
同理-1≥,-1≥.
由上述三个不等式两边均为正,分别相乘,得≥··=8.
当且仅当a=b=c=时,等号成立.


(1)利用基本不等式证明不等式,关键是所证不等式中必须有“和”式或“积”式,通过将“和”式转化为“积”式或将“积”式转化为“和”式,从而达到放缩的效果.
(2)注意多次运用基本不等式时等号能否取到.
(3)解题时要注意技巧,当不能直接利用不等式时,可将原不等式进行组合、构造,以满足能使用基本不等式的形式.

[针对训练]
2.已知a,b,c∈R,求证:a4+b4+c4≥a2b2+b2c2+c2a2.
[证明] 由基本不等式可得:
a4+b4=(a2)2+(b2)2≥2a2b2,
同理:b4+c2≥2b2c2,
c4+a4≥2a2c2,
∴(a4+b4)+(b4+c4)+(c4+a4)≥2a2b2+2b2c2+2a2c2,
从而a4+b4+c4≥a2b2+b2c2+c2a2.

课堂归纳小结
利用基本不等式证明不等式时应注意的问题
(1)注意基本不等式成立的条件;
(2)多次使用基本不等式,要注意等号能否成立;
(3)对不能直接使用基本不等式证明的可重新组合,形成基本不等式模型,再使用.

1.若ab>0,则下列不等式不一定能成立的是(  )
A.a2+b2≥2ab B.a2+b2≥-2ab
C.≥ D.+≥2
[解析] C选项由条件可得到a、b同号,当a、b均为负号时,不成立.
[答案] C
2.已知a>1,则,,三个数的大小顺序是(  )
A.<< B.<<
C.<< D.<≤
[解析] 当a,b是正数时,≤≤≤(a,b∈R+),令b=1,得≤≤.又a>1,即a≠b,故上式不能取等号,选C.
[答案] C
3.+≥2成立的条件是________.
[解析] 只要与都为正,即a、b同号即可.
[答案] a与b同号
4.设a,b,c都是正数,试证明不等式:++≥6.
[证明] 因为a>0,b>0,c>0,
所以+≥2,+≥2,+≥2,
所以++≥6,
当且仅当=,=,=,
即a=b=c时,等号成立.
所以++≥6.
课后作业(十一)
复习巩固
一、选择题
1.不等式a2+1≥2a中等号成立的条件是(  )
A.a=±1 B.a=1
C.a=-1 D.a=0
[解析] a2+1-2a=(a-1)2≥0,
∴a=1时,等号成立.
[答案] B
2.对x∈R且x≠0都成立的不等式是(  )
A.x+≥2 B.x+≤-2
C.≥ D.≥2
[解析] 因为x∈R且x≠0,所以当x>0时,x+≥2;当x<0时,-x>0,所以x+=-≤-2,所以A、B都错误;又因为x2+1≥2|x|,所以≤,所以C错误,故选D.
[答案] D
3.若0A. B.a2+b2
C.2ab D.a
[解析] a2+b2=(a+b)2-2ab≥(a+b)2-2·2=.
∵a2+b2-2ab=(a-b)2≥0,∴a2+b2≥2ab,
∵0[答案] B
4.若a>0,b>0,则“a+b≤4”是“ab≤4”的(  )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分又不必要条件
[解析] 当a>0,b>0时,a+b≥2,则当a+b≤4时有2≤a+b≤4,解得ab≤4,充分性成立.
当a=1,b=4时满足ab≤4,但此时a+b=5>4,必要性不成立,综上所述,“a+b≤4”是“ab≤4”的充分不必要条件.
[答案] A
5.已知x>0,y>0,x≠y,则下列四个式子中值最小的是(  )
A. B.
C. D.
[解析] 解法一:∵x+y>2,∴<,排除D;∵==>=,∴排除B;∵(x+y)2=x2+y2+2xy<2(x2+y2),∴>,排除A.
解法二:取x=1,y=2.则=;=;=;==.其中最小.
[答案] C

二、填空题
6.已知a>b>c,则与的大小关系是
________.
[解析] ∵a>b>c,∴a-b>0,b-c>0.
∴=≥,当且仅当a-b=b-c,即2b=a+c时取等号.
[答案] ≤
7.若不等式≥2恒成立,则当且仅当x=________时取“=”号.
[解析] ==+≥
2=2,其中当且仅当=?x2+1=1?x2=0?x=0时成立.
[答案] 0
8.若a>0,b>0,a+b=2,则下列不等式对一切满足条件的a,b恒成立的是________(填序号).
①ab≤1;②+≤;③a2+b2≥2;④a3+b3≥3;⑤+≥2.
[解析] 令a=b=1,排除②④;由2=a+b≥2?ab≤1,①正确;a2+b2=(a+b)2-2ab=4-2ab≥2,③正确;+==≥2,⑤正确.
[答案] ①③⑤
三、解答题
9.设a,b,c都是正数,求证:++≥a+b+c.
[证明] 因为a,b,c都是正数,所以,,也都是正数.
所以+≥2c,+≥2a,+≥2b,
三式相加得2≥2(a+b+c),
即++≥a+b+c,当且仅当a=b=c时取等号.
10.已知a>0,b>0,a+b=1,求证≥9.
[证明] 证法一:因为a>0,b>0,a+b=1,
所以1+=1+=2+,同理1+=2+,
故=
=5+2≥5+4=9.
所以≥9(当且仅当a=b=时取等号).
证法二:因为a,b为正数,a+b=1.
所以=1+++=1++=1+,
ab≤2=,于是≥4,≥8,
因此≥1+8=9
.
综合运用
11.已知a>0,b>0,则,,,中最小的是(  )
A. B.
C. D.
[解析] 因为a>0,b>0,所以≤=,≥,=≥=(当且仅当a=b>0时,等号成立).所以,,,中最小的是,故选D.
[答案] D
12.已知a,b∈(0,+∞),且a+b=1,则下列各式恒成立的是(  )
A.≥8 B.+≥4
C.≥ D.≤
[解析] ∵当a,b∈(0,+∞)时,a+b≥2,又a+b=1,∴2≤1,即≤.∴ab≤.∴≥4.故选项A不正确,选项C也不正确.对于选项D,∵a2+b2=(a+b)2-2ab=1-2ab,当a,b∈(0,+∞)时,由ab≤可得a2+b2=1-2ab≥.所以≤2,故选项D不正确.对于选项B,∵a>0,b>0,a+b=1,∴+=(a+b)=1+++1≥4,当且仅当a=b时,等号成立.故选B.
[答案] B
13.已知不等式(x+y)≥9对任意正实数x,y恒成立,则正实数a的最小值为(  )
A.2 B.4
C.6 D.8
[解析] (x+y)=1+a++≥1+a+2=(+1)2.∵(x+y)≥9对任意正实数x,y恒成立,∴(+1)2≥9.∴a≥4.
[答案] B
14.给出下列结论:
①若a>0,则a2+1>a.
①若a>0,b>0,则≥4.
③若a>0,b>0,则(a+b)≥4.
④若a∈R且a≠0,则+a≥6.
其中恒成立的是________.
[解析] 因为(a2+1)-a=2+>0,
所以a2+1>a,故①恒成立.
因为a>0,所以a+≥2,因为b>0,所以b+≥2,
所以当a>0,b>0时,≥4,故②恒成立.
因为(a+b)=2++,
又因为a,b∈(0,+∞),所以+≥2,
所以(a+b)≥4,故③恒成立.
因为a∈R且a≠0,不符合基本不等式的条件,故+a≥6是错误的.
[答案] ①②③
15.设a>b>c,且+≥恒成立,求m的取值范围.
[解] 由a>b>c,知a-b>0,b-c>0,a-c>0.
因此,原不等式等价于+≥m.
要使原不等式恒成立,只需+的最小值不小于m即可.
因为+=+=2++≥2+2 =4,
当且仅当=,即2b=a+c时,等号成立.
所以m≤4,即m∈{m|m≤4}.



1
(共31张PPT)
第2课时 利用基本不等式求最值


1.会用基本不等式解决简单的最大(小)值问题.
2.能够运用基本不等式解决生活中的应用问题.

 基本不等式与最值
已知x,y都是正数,
(1)如果积xy等于定值P,那么当x=y时,和x+y有最小值2;
(2)如果和x+y等于定值S,那么当x=y时,积xy有最大值S2.
温馨提示:从上面可以看出,利用基本不等式求最值时,必须有:(1)x、y>0,(2)和(积)为定值,(3)存在取等号的条件.

 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若a>0,b>0,且a+b=16,则ab≤64.(  )
(2)若ab=2,则a+b的最小值为2.(  )
(3)当x>1时,函数y=x+≥2,所以函数y的最小值是2.(  )
(4)若x∈R,则x2+2+≥2.(  )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)×

题型一利用基本不等式求最值
【典例1】 (1)若x>0,求y=4x+的最小值;
(2)设0(3)已知x>2,求x+的最小值;
(4)已知x>0,y>0,且+=1,求x+y的最小值.
[思路导引] 利用基本不等式求最值,当积或和不是定值时,通过变形使其和或积为定值,再利用基本不等式求解.
[解] (1)∵x>0,
∴由基本不等式得
y=4x+≥2 =2=12,
当且仅当4x=,即x=时,y=4x+取最小值12.
(2)∵00,
∴y=4x(3-2x)=2[2x(3-2x)]
≤22=.
当且仅当2x=3-2x,即x=时取“=”.
∴y的最大值为.
(3)∵x>2,∴x-2>0,
∴x+=(x-2)++2
≥2 +2=6.
当且仅当x-2=,
即x=4时,x+取最小值6.
(4)∵x>0,y>0,+=1,
∴x+y=(x+y)=10++
≥10+2=16.
当且仅当=且+=1时等号成立,
即x=4,y=12时等号成立.
∴当x=4,y=12时,x+y有最小值16.
[变式] (1)本例(3)中,把“x>2”改为“x<2”,则x+的最值又如何?
(2)本例(3)中,条件不变,改为求的最小值.
[解] (1)∵x<2,∴2-x>0,
∴x+=x-2++2=-+2≤-2 +2=-2.
当且仅当2-x=,即x=0时,
x+取最大值-2.
(2)=
=x-2++2≥2 +2=6
当且仅当x-2=,即x=4时,原式有最小值6.

(1)若是求和式的最小值,通常化(或利用)积为定值;若是求积的最大值,通常化(或利用)和为定值,其解答技巧是恰当变形、合理拆分项或配凑因式.
(2)若多次使用基本不等式,等号成立的条件应相同.
[针对训练]
1.已知x,y>0,且满足+=1,则xy的最大值为________.
[解析] ∵x,y>0,
∴+=1≥2 ,
得xy≤3,当且仅当=即x=,y=2时,取“=”号,
∴xy的最大值为3.
[答案] 3
2.已知x,y>0,且x+y=4,则+的最小值为________.
[解析] ∵x,y>0,
∴(x+y)=4+≥4+2,
当且仅当=,
即x=2(-1),y=2(3-)时取“=”号,
又x+y=4,
∴+≥1+,
故+的最小值为1+.
[答案] 1+
3.若x<3,则实数f(x)=+x的最大值为________.
[解析] ∵x<3,∴x-3<0,
∴f(x)=+x=+(x-3)+3
=-+3
≤-2 +3=-1,
当且仅当=3-x,即x=1时取“=”号.
∴f(x)的最大值为-1.
[答案] -1
题型二利用基本不等式解决实际问题
【典例2】 如图,动物园要围成相同面积的长方形虎笼四间,一面可利用原有的墙,其他各面用钢筋网围成.

(1)现有可围 36 m长网的材料,每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使每间虎笼面积最大?
(2)若使每间虎笼面积为24 m2,则每间虎笼的长、宽各设计为多少时,可使围成四间虎笼的钢筋网总长最小?
[思路导引] 设每间虎笼长x m,宽y m,则问题是在4x+6y=36的前提下求xy的最大值.
[解] (1)设每间虎笼长x m,宽为y m,则由条件知4x+6y=36,即2x+3y=18.
设每间虎笼面积为S,则S=xy.
解法一:由于2x+3y≥2=2,
∴2≤18,得xy≤,
即S≤,当且仅当2x=3y时,等号成立.
由解得
故每间虎笼长为4.5 m,宽为3 m时,可使面积最大.
解法二:∵2x+3y=18,
∴S=xy=·(2x)·(3y)≤·2==.(以下同解法一)
(2)由条件知S=xy=24.
设钢筋网总长为l,则l=4x+6y.
∵2x+3y≥2=2=24,
∴l=4x+6y=2(2x+3y)≥48,当且仅当2x=3y时,等号成立.
由解得
故每间虎笼长6 m,宽4 m时,可使钢筋网总长最小.

解决实际问题时,先弄清题意(审题),建立数学模型(列式),再用所掌握的数学知识解决问题(求解),最后要回应题意下结论(作答).
[针对训练]
4.某单位用2160万元购得一块空地,计划在该地块上建造一栋至少10层,每层2000 m2的楼房.经测算,如果将楼房建为x(x≥10)层,则每平方米的平均建筑费用为560+48x(单位:元).为了使楼房每平方米的平均综合费用最少,该楼房应建为多少层?
(注:平均综合费用=平均建筑费用+平均购地费用,平均购地费用=)
[解] 设将楼房建为x层,则每平方米的平均购地费用为=.
于是每平方米的平均综合费用y=560+48x+=560+48(x≥10),
当x+取最小时,y有最小值.
∵x>0,∴x+≥2 =30,
当且仅当x=,即x=15时,上式等号成立.
∴当x=15时,y有最小值2000元.
因此该楼房建为15层时,每平方米的平均综合费用最小.
课堂归纳小结
1.利用基本不等式求最大值或最小值时应注意:
(1)x,y一定要都是正数;
(2)求积xy最大值时,应看和x+y是否为定值;求和x+y最小值时,应看积xy是否为定值;
(3)等号是否能够成立.
以上三点可简记为“一正、二定、三相等”.
2.利用基本不等式求最值的关键是获得定值条件,解题时应对照已知和欲求的式子运用适当的“拆项、添项、配凑、变形”等方法创建应用.
3.求解应用题的方法与步骤
(1)审题;(2)建模(列式);(3)解模;(4)作答.

1.已知y=x+-2(x>0),则y有(  )
A.最大值为0 B.最小值为0
C.最小值为-2 D.最小值为2
[答案] B
2.已知0A. B.
C. D.
[解析] ∵00.∴x(1-x)≤2=,当且仅当x=1-x,即x=时,等号成立.
[答案] B
3.已知p,q∈R,pq=100,则p2+q2的最小值是________.
[答案] 200
4.已知函数f(x)=4x+(x>0,a>0)在x=3时取得最小值,则a=________.
[解析] 由基本不等式,得4x+≥2=4,当且仅当4x=,即x=时,等号成立,即=3,a=36.
[答案] 36
5.某单位在国家科研部门的支持下,进行技术攻关,采用了新工艺,把二氧化碳转化为一种可利用的化工产品.已知该单位月处理成本y(元)与月处理量x(吨)之间的函数关系可近似地表示为y=x2-200x+80000,该单位每月处理量为多少吨时,才能使每吨的平均处理成本最低?
[解] 由题意可知,二氧化碳每吨的平均处理成本为=x+-200≥2-200=200,
当且仅当x=,即x=400时等号成立,
故该单位月处理量为400吨时,才能使每吨的平均处理成本最低,最低成本为200元.
课后作业(十二)
复习巩固
一、选择题
1.当x>0时,y=+4x的最小值为(  )
A.4 B.8
C.8 D.16
[解析] ∵x>0,∴>0,4x>0.∴y=+4x≥2=8.当且仅当=4x,即x=时取最小值8,∴当x>0时,y的最小值为8.
[答案] C
2.设x,y为正数,则(x+y)的最小值为(  )
A.6 B.9
C.12 D.15
[解析] (x+y)=x·+++y·=1+4++≥5+2 =9.
[答案] B
3.若x>0,y>0,且+=1,则xy有(  )
A.最大值64 B.最小值
C.最小值 D.最小值64
[解析] 由题意xy=xy=2y+8x≥2=8,∴≥8,即xy有最小值64,等号成立的条件是x=4,y=16.
[答案] D
4.已知p>0,q>0,p+q=1,且x=p+,y=q+,则x+y的最小值为(  )
A.6 B.5
C.4 D.3
[解析] 由p+q=1,
∴x+y=p++q+=1++=1+(p+q)
=1+2++≥3+2=5,
当且仅当=即p=q=时取等号,
所以B选项是正确的.
[答案] B
5.若a<1,则a+有最________(填“大”或“小”)值,为________.
[解析] ∵a<1,
∴a-1<0,
∴-=(1-a)+≥2,
∴a-1+≤-2,
∴a+≤-1.
当且仅当a=0时取等号.
[答案] 大 -1
二、填空题
6.已知0[解析] 由x(3-3x)=×3x(3-3x)≤×2=,当且仅当3x=3-3x,即x=时等号成立.
[答案] 
7.已知正数x,y满足x+2y=1,则+的最小值为________.
[解析] ∵x,y为正数,且x+2y=1,
∴+=(x+2y)=3++≥3+2,
当且仅当=,即当x=-1,y=1-时等号成立.
∴+的最小值为3+2.
[答案] 3+2
8.某公司一年购买某种货物400吨,每次都购买x吨,运费为4万元/次,一年的总存储费用为4x万元,要使一年的总运费与总存储费用之和最小,则x=________吨.
[解析] 每年购买次数为次.
∴总费用=·4+4x≥2=160,
当且仅当=4x,即x=20时等号成立.
[答案] 20
三、解答题
9.已知a,b,x,y>0,x,y为变量,a,b为常数,且a+b=10,+=1,x+y的最小值为18,求a,b.
[解] x+y=(x+y)=a+b++≥a+b+2=(+)2,
当且仅当=时取等号.
故(x+y)min=(+)2=18,
即a+b+2=18,①
又a+b=10,②
由①②可得或
10.(1)已知x<3,求f(x)=+x的最大值;
(2)设x>0,y>0,且2x+8y=xy,求x+y的最小值.
[解] (1)∵x<3,∴x-3<0.
∴f(x)=+x=+x-3+3
=-+3
≤-2 +3=-1,
当且仅当=3-x,即x=1时取等号,
∴f(x)的最大值为-1.
(2)解法一:由2x+8y-xy=0,
得y(x-8)=2x,
∵x>0,y>0,∴x-8>0,y=,
∴x+y=x+=x+
=(x-8)++10
≥2 +10
=18.
当且仅当x-8=,即x=12时,等号成立.
∴x+y的最小值是18.
解法二:由2x+8y-xy=0及x>0,y>0,得+=1,
∴x+y=(x+y)
=++10≥2 +10
=18.
当且仅当=,即x=2y=12时等号成立,
∴x+y的最小值是18.
综合运用
11.已知a>0,b>0,a+b=2,则y=+的最小值是(  )
A. B.4 C. D.5
[解析] ∵a+b=2,∴=1,
∴+==+≥+2=(当且仅当=,即b=2a时,“=”成立),故y=+的最小值为.
[答案] C
12.若xy是正数,则2+2的最小值是(  )
A.3 B. C.4 D.
[解析] 2+2
=x2+y2+++
=++
≥1+1+2=4.
当且仅当x=y=或x=y=-时取等号.
[答案] C
13.若对任意x>0,≤a恒成立,则a的取值范围是________.
[解析] 因为x>0,所以x+≥2,
当且仅当x=1时取等号,
所以有=≤=,
即的最大值为,故a≥.
[答案] 
14.设x>-1,则函数y=的最小值是________.
[解析] ∵x>-1,∴x+1>0,设x+1=t>0,则x=t-1,
于是有y==
=t++5≥2+5=9,
当且仅当t=,即t=2时取等号,此时x=1,
∴当x=1时,函数y=取得最小值9.
[答案] 9
15.阳光蔬菜生产基地计划建造一个室内面积为800 m2的矩形蔬菜温室.在温室内,沿左、右两侧与后侧内墙各保留1 m宽的通道,沿前侧内墙保留3 m宽的空地,当矩形温室的边长各为多少时,蔬菜的种植面积最大?最大种植面积是多少?
[解] 设矩形温室的一边长为x m,则另一边长为 m(2=808-≤808-2=648,
当且仅当=4x,即x=20时,等号成立.
即当矩形温室的一边长为20 m,另一边长为40 m时种植面积最大,最大种植面积是648 m2.



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