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文档简介

2020-2021学年葫芦岛市高二上学期期末数学试卷

一、单选题(本大题共8小题,共40.0分)

1,已知集合力={刈氏一1|<1},集合8={久|0-1)(%-2)>0},则4门8等于()

A.(0,1)B.(1,2)C.(-2,0)D.(-2,1)

2.已知{方,后,可是空间的一个基底,{五+后,方-另,可是空间的另一个基底,一向量力在基底{乙3,3}

下的坐标为(4,2,3),则向量方在基底{五+瓦日-瓦哥下的坐标是()

A.(4,0,3)B.(3,1,3)C.(1,2,3)D.(2,1,3)

3.直线(小+1)X-2ay+l=0的倾斜角的取值范围是()

A"。用B.[讨]C.单争D.[0,;u[4㈤

4.若直线匕二:+;«为参数)被圆《二欠失鬻(a为参数)所截的弦长为2鱼,则a的值为()

—ci—L一/十c/iCt

A.1或5B.一1或5C.1或一5D.一1或一5

5.已知抛物线y2=2%的焦点为F,点P是抛物线上一点,且满足|PF|=|,从点P引抛物线准线的

垂线,垂足为M,则AMPF的内切圆的周长为()

A.空等B.(5-V5)7TC.(30-10V5)TTD.(15-5V§)n

6.用0、1、2、3、4这5个数字,组成无重复数字的五位数,其中偶数有()

A.36个B.72个C.48个D.60个

7.10、(理科学生做)已知两平面的法向量分别为加=(0,1,0),n=(0,1,1),则两平面所成的二面

角为()

A.45°B,135°C.45°或135°D.90°

22

8.已知双曲线京—a=l(a>0,6>0)的右焦点为F,若过点F且倾斜角为30。的直线与双曲线的右

支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是()

A.&竽)B.[|,^]C.(今+8)D.[乎,+8)

二、多选题(本大题共4小题,共20.0分)

9.己知小,门是不重合的直线,a,6,y是不重合的平面,则下列命题为假命题的是()

A.若a1y,1y,贝(Ja〃夕

B.若租ua,九ua,m///?,n///?,则仇〃£

C.若aj]B,y〃£,贝1Jy〃a

D.若a10,ml/?,则m〃a

10.在如图所示的棱长为1的正方体力BCD-ABiRDi中,点P在侧面

BCG%所在的平面上运动,则下列命题中正确的()

A.若点P总满足P41BO1,则动点P的轨迹是一条直线

B.若点P到点力的距离为加,则动点P的轨迹是一个周长为2兀的

C.若点P到直线AB的距离与到点C的距离之和为1,则动点P的轨迹是椭圆

D.若点P到直线2D与直线CG的距离相等,则动点P的轨迹是双曲线

11.如图,正方体力BCD—4B1C1D1的棱长为1,点P是棱CG上的一个

动点(包含端点),则下列说法正确的是()

A.存在点P,使DP〃面ABiA

B.二面角P-BBi-D的平面角大小为60。

C.PB+PD]的最小值是愿

D.P到平面码必的距离最大值是中

12.己知点4(-VXO),B(V2,0),动点M(x,y)满足直线AM与BM的斜率之积为得记M的轨迹为曲线

C.过坐标原点的直线交C于P,Q两点,点P在第一象限,PElx轴,垂足为E,连结QE并延长交

C于点G.()

A.曲线C的离心率为四

2

B.已知定点尸(1,0),则|MB|£(1,3)

C.%o=~kPQ

D.△PQG是直角三角形

三、单空题(本大题共4小题,共20.0分)

13.已知直线ax+2y+6=0,直线%:%+(a-l)y+a2—1=0.当a时,%与%相交;

当。时,人!%;当a时,4与4重合;当。时,,1〃%.

14.若(a%+I),*(x+2/=CLQ(%+2)9++2)'+…+UQ(%+2)+的,且a。+的+g+…+

。8+。9=1024,贝+。2+。4+…+。8=.

15.把座位编号为1,2,3,4,5,6的六张电影票全部分给甲、乙、丙、丁四个人,每人最多得两

张,甲、乙各分得一张电影票,且甲所得电影票的编号总大于乙所得电影票的编号,则不同的

分法共有种

16.已知四棱锥P—2BCD的底面是48CD是矩形,平面PCD1底面ABC。,5.AB=4,BC=2,PC=

PD=2V3,则直线与AC所成角的余弦值为.

四、解答题(本大题共6小题,共72.0分)

17.证明:(1+x)如展开式中X”的系数等于(1+X)2“T展开式中X”的系数的2倍.

18.如图1,四棱锥P-4BCD中,PD1底面力BCD,面4BCD是直角梯形,M为侧棱PD上一点.该

四棱锥的俯视图和侧(左)视图如图2所示.

(1)证明:BC1平面PBD;

(2)线段CD上是否存在点N,使力M与BN所成角的余弦值为乎?若存在,找到所有符合要求的点N,

并求CN的长;若不存在,说明理由.

H1JB2

19.如图,已知力。为圆。的直径,直线B4与圆。相切于点4,直线。B与弦2C垂直并相交于点G,与Zc

相交于M,连接。C,AB=10,AC=12.

(1)求证:BA-DCGC-AD;

(2)求02.

20.设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,M(l,2)是抛物线C上的点.

(1)求抛物线C的方程;

(2)若过点(2,0)的直线与抛物线C交于不同的两点4,B,且|4F|•|BF|=13,求直线[的方程.

21.如图,四边形4BCD与四边形4DMN都为正方形,ANLAB,F为线段BN的中点,E为线段BC上

的动点.

(1)当E为线段BC中点,求证:NC〃平面4EF;

(2)求证:平面4EF1平面BCMN;

(3)求平面4MF与平面4BCD所成(锐二面角)角的余弦值.

22.(本小题满分14分)|\\\

设椭圆娱:±_#/=爪通"幽)的两个焦点是探:F,期:和瑞陶戏(—;\>£

1"B

忘;>®),且椭圆。与圆品产#/=/有公共点.

(1)求侬的取值范围;

(2)若椭圆上的点到焦点的最短距离为我-、回,求椭圆的方程;

(3)对(2)中的椭圆较,直线副:朋=.舐*懒(球#邮)与公交于不同的两点嬲、>,若线段£螭的垂

直平分线恒过点.遮卿-布:,求实数微的取值范围.

参考答案及解析

1.答案:A

解析:解:由a中不等式变形得:—1<%—i<i,

解得:0<x<2,即4=(0,2),

由B中不等式解得:%V1或%>2,即8=(-8,1)u(2,+8),

则/八8=(0,1),

故选:A.

求出A与B中不等式的解集分别确定出4与B,找出4与8的交集即可.

此题考查了交集及其运算,熟练掌握交集的定义是解本题的关键.

2.答案:B

解析:解:设向量万在基底,+瓦五-3,工}下的坐标为(%,y,z),

则/=4a+2K+3c=x(a+K)+y(a—b)+zc>

整理得:4a+2b+3c=(x+y)a+(x—y)b+zc,

%+y=4

%—y=2,解得%=3,y=l,z=3,

<z=3

•••向量万在基底自+木五-1,不下的坐标是(3,1,3).

故选:B.

设向量万在基底,{方+百刀一反可下的坐标为(x,y,z),则万=4W+29+3m=X0+E)+y位一斤)+

zc,由此能求出向量力在基底自+瓦方一反引下的坐标.

本题考查向量在基底下的坐标的求法,是基础题,解题时要认真审题,注意空间向量坐标运算法则

的合理运用.

3.答案:C

解析:解:①当a=0时,斜率不存在,即倾斜角为今

2a

②当a>0时,直线的斜率上:a+i::4>2辰=々=1,

2a2~22

•••fc>1,

即直线的倾斜角的取值范围为[%]).

③当a<0时,直线的斜率A=老出=唠<2卜>(4=_2=_1;

2a2~22

**•k<-1,

即直线的倾斜角的取值范围为C,?].

乙4

综上,直线的倾斜角的取值范围为覃中,

故选:C

根据直线斜率和倾斜角之间的关系,即可得到结论.

本题主要考查直线斜率和倾斜角之间的关系,利用基本不等式求出斜率的取值服务是解决本题的关

键.

4.答案:A

解析:

本题主要考查把参数方程、极坐标方程化为直角坐标方程的方法,点到直线的距离公式的应用,直

线和圆的位置关系,属于基础题.

把参数方程化为直角坐标方程,利用点到直线的距离公式、弦长公式求得a的值.

解:直线为参数),

即%+y—a—1=0,

圆打,々a为参数),

(y=2+2sinak)

即(%—2)2+(y—2)2=4,

表示以(2,2)为圆心、半径等于2的圆.

圆心到直线的距离为d=比>=等,

再根据弦长公式可得(等/+(V2)2=4=产,

求得a=1或a=5,

故选A.

5.答案:A

解析:解:如图,不妨设点P(%o,yo)在第一象限,则久°>0,y0>0,\PM\=x0+1=

Qd—=一,

Xu22

所以勺=2,此时光=2%o=4,所以|y()l=2.

从而△MPF的面积为S=1\y0\\PM\=|x2x|=|.

易知点M(—号,4),F(p0),所以=通.

设AMPF的内切圆的半径为r,内心为点。

则由SAO/MF+SRO,FP+S40,MP=SAPMF,得3X(]+3+V5)r-

解得r=二

4

所以△MPF的内切圆的周长为2兀x*=U兀.

42

故选:A.

不妨设点PQo,Vo)在第一象限,则%o>0,y0>0,求出PM,利用△MPF的面积为推出|MF|=6,设

△MPF的内切圆的半径为r,内心为点。',通过右0加+5人0郎+540.=5")^,转化求解即可.

本题考查直线与抛物线的位置关系的综合应用,圆与抛物线的综合应用,考查数形结合以及转化思

想的应用,是中档题.

6.答案:D

解析:解:根据题意,要求组成五位偶数,则其个位数字必须为0或2、4,

分2种情况讨论:

①、当个位数字为0时,将剩下的数字全排列,作为这个五位数的前四位,有用=24种情况,

则此时有24个五位偶数,

②、当个位数字为2或4时,个位数字有2种情况,

首位数字不能为0,有3种情况,将剩下的数字全排列,作为这个五位数的中间三位,有北=6种情

况,

共有2X3X6=36种情况,则此时有36个五位偶数,

则可以组成24+36=60个无重复数字的五位偶数;

故选:D.

根据题意,分析可得五位偶数的个位数字必须为。或2、4,分2种情况讨论:①、当个位数字为0时,

②、当个位数字为2或4时,求出每种情况下的五位偶数的个数,由加法原理计算可得答案.

本题考查排列、组合的应用,注意需要对0进行分类讨论.

7.答案:C

mn1'叵

设二面角为e那么COSCd=]~~ji-j="?=~~l-.....&=45°>

/MV1A/22

根据题意两平面所成的二面角为45。或135。,故本题选C.

则该直线的斜率的绝对值小于等于渐近线的斜战

即有2>名

a3

由e2=^a2+b2-1J>4

-1+^-r

、26

...e->——3,

故选:D.

若过点F且倾斜角为30。的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则该直线的斜率的绝对值小于等

于渐近线的斜率.根据这个结论可以求出双曲线离心率的取值范围.

本题考查双曲线的性质及其应用,考查离心率的范围的求法,解题时要注意渐近线方程的运用,考

查运算能力,属于中档题.

9答案:ABD

解析:

本题考查空间线线、线面和面面的位置关系,主要是平行和垂直的判定和性质,考查推理能力,属

于基础题.

由面面的位置关系可判断4;由面面平行的判定定理可判断B;由面面平行的传递性可判断C;由线

面的位置关系可判断D.

解:对于4,若aly,£ly,贝(la、£平行或相交,故A错误;

对于B,若znua,nua,且ri相交,m///?,n//^,贝!Ja〃。,故8错误;

对于C,若aj出,y〃S,则y//a,故C正确;

对于D,若a10,ml/?,则机//戊或机<=0:,故。错误.

故选:ABD.

10.答案:ABD

解析:

本题考查空间中的轨迹问题,属于中档题.

A.根据BO】,平面AB4,判断点P的轨迹;B.根据平面与球相交的性质,判断选项;C,由条件可转化

为|P8|+|PC|=1,根据椭圆的定义判断;。.由条件建立坐标系,求点P的轨迹方程,判断轨迹是否

是双曲线.

A.在正方体&C中,AC1BD,BB1l^^ABCD,力Cu平面ABC。,

所以BB]CiBD=B,叫8。u平面88也。,所以力C_L平面BB。。,

BDiu平面所以AC1BD1,

iHjSXBi1BD1,AB1P\AC=A,u平面佃。,所以映1平面ABC

而点P在侧面BCG/所在的平面上运动,且P21B%,

所以点P的轨迹就是直线&C,故A正确;

及点P的轨迹是以4为球心,半径为鱼的球面与平面BCCiBi的交线,

即点P的轨迹为小圆,设小圆的半径为r,

球心4到平面BCC/i的距离为1,贝%=V2)2-1=1'

所以小圆周长2=2TZT=2兀,故B正确;

C点P到直线力B的距离就是点P到点B的距离,

即平面BCG4内的点P满足|PB|+\PC\=1=\BC\,

即满足条件的点P的轨迹就是线段BC,不是椭圆,故C不正确;

D如图,平面BCGBi1平面2BCD,平面BCC/iCI平面48CD=CB,

过P分别作PM1BC于点M,PMu平面BCC/i,贝UP"1平面4BCD,

ADu平面4BCD,所以PM1AD,

作PEICQ于点E,过M做MN14D,连结PN,

PMCMN=M,PM,MNu平面PMN,所以AD_L平面PMN,

PNu平面PMN,所以PN14D,

如图建立平面直角坐标系,设P(x,y),

PM=y,则PN2=l+y2,PE2=(i_x)2,

BP1+y2=(1—x)2,整理为:(x—l)2—y2=l,

则动点P的轨迹是双曲线,故。正确.

故选:ABD

11.答案:AC

解析:解:对于4当P与G重合时,DP〃4根据

线面平行的判定,可得使DP〃面力/A,故正确;

对于B,二面角P-BBi-D就是二面角C—BBi-D,

其平面角大小为45。.故错;

对于C,如图沿棱CQ展开面/BCR为面C】CFE,使点

心,D,C,G,E,尸共面,贝UPB+PDi的最小值为

D#=yjD^+DF2=V5,故正确;

对于。,当P与C重合时,&C垂直平面的,此时点C到面距离最大值为I&C=誓,故

错.

故选:AC.

A,当P与6重合时,DP〃力Bi,根据线面平行的判定即可判定;

B,二面角P—BBi-。就是二面角C—BBi-。,其平面角大小为45。;

C,沿棱Ct71展开面B/CQ为面QCFE,使点/,D,C,Q,E,F共面,贝|PB+PD]的最小值为心;

D,当P与C重合时,4C垂直平面a/%的,此时点C到面距离最大,即可判定;

本题考查了空间中的平行与垂直关系应用问题,也考查了几何体的结构特征与外接球的应用问题,

属于中档题.

12.答案:AD

解析:解:选项A:由题意得蜷三,£^=一右

整理得曲线C的方程:J+y2=iQK±&),离心率为孝,故选项A正确;

选项8:|MF|€(/一故选项B错误;

设直线PQ:y=kx(k>0),

设P(7H,7i),贝ijQ(—TH,—几),E(m,0),G(m,n),

所以直线QE的方程为:y=*-m),所以心=/

2

联立菅+y2=1得2/+fc2(%—7n尸—4=0,即(2+k2)x2—2k2mx+k2m2—4=0,

所以q―巾=黑,解得益=与*1,代入直线得股=黑,

所以&G="=一?,所以选项c错误,选项。正确.

故选:AD.

选项A直接根据条件建立等式化简即可求出曲线方程,求出离心率即可判定;选项2根据椭圆的性

质可求出|MF|的范围,从而可判定;选项C与D,设出直线方程与椭圆联立方程组,可得直线PQ与

直线PG的斜率的关系,从而可判定.

本题主要考查了圆锥曲线的求解,以及直线与椭圆的位置关系,同时考查了转化能力和运算求解的

能力,属于中档题.

13.答案:a丰—1且a大2;=|;a=2;a=—1

解析:解:由a(a—1)-2X1=0可解得a=-1或a=2,

当。=一1时,h:—%+2y+6=0,l2:%+2y=0,显然4〃%.

当。=2时,h:%+y+3=0,l2:%+y+3=0,显然匕与%重合,

・•.当aW-1且aW2时,4与0相交,

2

由aX1+2(a-1)=0可解得a=此时k112;

、2

故答案为:a丰—1且a72;=-;a=2;a=—1

由a(a-1)-2x1=0可解得a=—1或a=2,验证可得两直线平行,重合,相交的条件,由ax1+

2(a-1)=0可解得垂直的条件.

本题考查两直线的位置关系,判平行与垂直是关键,属基础题.

105

14.答案:2-10

2

解析:解:令x=-1,可得a。+a1+a2+,•,+cig+cig=(—a+l)5,(—1+2)4=1024,

a=—3,

令X=-3,可得-CLQ+Gt]—Gt2+…—Cig+dg=(9+I),.(—3+2)4——IO,,

a

两式相减可得a。+a2+4++48=-——

los

故答案为:2-10

2

令x——1,可得a。+a1+u,2+…+cig+cig=(—CL+1)6,(—1+2)4=1024,求出a)再令x=—3>

可得—CLQ+Cl]—0.2+—Gtg+(Zg=(9+I),,(—3+2)4=IO,,两式相减可得劭+Gt2+G4+…+

本题考查二项式的系数和问题,考查赋值法的运用,正确赋值是关键.

15.答案:90

解析:解:分两步:先从6张电影票中任选2张给甲、乙两人,有盘种分法;

再分配剩余的4张,而每人最多两张,

所以每人各得两张,有盘废种分法,

由分步计数原理得,共有底盘废=90种分法.

故答案为:90.

分两步:先从6张电影票中任选2张给甲、乙两人,有盘种分法;再分配剩余的4张,而每人最多两

张,所以每人各得两张,有盘废种分法,由分步计数原理得出结果即可.

本题考查组合知识,用分步计数原理进行计算,属于中档题.

16.答案:更

10

解析:解:作P。1DC交DC于。点,

分别以。。方向为久轴,以CD的中垂线向右的方向为y轴,以。P的方向为z轴,

建立空间直角坐标系,如图示:

由题意得:4(2,2,0),C(—2,0,0),8(—2,2,0),P(0,0,2/),

故而=(-2,2,-2必,AC=(-4,-2,0)-

故丽•前=8-4+0=4,|而|=4,|宿=2遍,

故cos<AC>=—=―,

4X2遮10

故答案为:叵.

10

作尸。1DC交DC于。点,分别以0D方向为x轴,以CD的中垂线向右的方向为y轴,以。P的方向为z轴,

建立空间直角坐标系,求出而,前的坐标,从而求出其夹角的余弦值即可.

本题考查了空间向量问题,考查异面直线的夹角,考查数形结合思想,转化思想,是一道基础题.

22n2n

17.答案:证明:(1+%)"=1+C^„-x+Clnx+-+C^x+-+C^x,

其中x71的系数设为4,则a=%=2n(2n-l)(2n-2)...(n+1)+n!

n

(1+久产T=1+%_]久++-+C^n_1X+…+C泰工/n-l,

其中V1的系数设为B,则B=C%_1=(2n-l)(2n-2)(2n一3)...(n-1+1)n!

因为4>0,B>0,2+B=2n+n=2

所以a=2B,原命题得证

解析:利用二项式定理展开,即可得出结论.

本题考查二项式定理,考查学生分析解决问题的能力,比较基础.

18.答案:(1)证明:由俯视图可得,BD2+BC2=CD2,

•••BCVBD.

又;PD1平面ABCD,

1

Y

・•・BC1PD,

BDAPD=D,

•••BC1平面PBD.

(2)解:线段CD上存在点N,使AM与BN所成角的余弦值为彳.

证明如下:

•••PD1平面4BCD,DA1DC,建立如图所示的空间直角坐标系D-;cyz.

■­■D(0,0,0),7l(V3,0,0),B(遍,1,0),C(0,4,0),M(0,0,3).

设N(0,t,0).

AM=(-V3,0,3),BN=(-V3,t-1,0).

要使力M与BN所成角的余弦值为立,则有,后黑♦=',解得t=0或2,均适合N(0,t,0).

故点N位于D点处,此时CN=4;或CD中点处,此时CN=2,有力M与BN所成角的余弦值为它.

4

解析:(1)利用俯视图和勾股定理的逆定理可得BC1BD,利用线面垂直的性质定理可得BC1PD,

再利用线面垂直的判定定理即可证明;

(2)通过建立空间直角坐标系,利用异面直线的方向向量所成的角的夹角公式即可得出.

熟练掌握由三视图得到线面位置关系和数据、线面垂直的判定和性质定理、异面直线所成的角、平

行线分线段成比例的判定和性质、平行四边形的判定和性质定理是解题的关键.

19.答案:解:⑴证明:"AC1OB,1•.Z/1GB=90°;

又力D是。。的直径,;.NDC4=90°;

又:々BAG="DC(弦切角等于同弧所对的圆周角),

•••RtAAGBsRtADCA;

.BA_AG

•,AD-DC;

又•・•OGLAC,・•・GC=AG;

...%=竺,即B4•/)(?=

ADDC

(2)vAC=12fAG=6;

AB=10,BG=y/AB2-AG2=8;

由(1)知,RtAAGB〜RtADCA,

AB_BG

,t,—,

ADAC

•.AD=15,即圆的直径2r=15,

OA=7.5.

解析:(1)要证B4•DC=GCMD,只需证京=启,由。G14C,得GC=4G;即证病=市,由Rt△

/i£zL/CAUL/C

AGBsRtADC4即可;

(2)由北得力G,由4B求得BG;由RtA4GB~RtZkDC4,求得AD,即圆的直径,从而得04的值.

本题考查了与圆有关的几何证明和计算问题,也考查了逻辑推理能力与空间想象能力,是基础题目.

20.答案:解:⑴抛物线C:)/2=20乂3>0)的焦点为尸得,0),准线方程为%=—今

”(1,2)是抛物线C上的点,可得2P=4,解得p=2,

所以抛物线C的方程为必=4x;

(2)设直线/的方程为:x=my+2与y2=4%联立,整理可得/—4my—8=0,

设3(如、2),

由根与系数的关系可得:片:%=4皿再由匕

17172=-81%2=W2+2

可得产+久2:4病+4,.

(.x1x2=4J

又由焦半径公式可得,|BF|=(%1+1)­(%2+1)=%1%2+(%1+%2)+1=13,

代入①式可得出:m-±1,

所以直线Z的方程为:x+y-2=0.

解析:(1)根据点满足抛物线的方程,可得P,即可求出抛物线方程;

(2)先设出[的直线的方程,与抛物线方程联立后,写出根与系数的关系,再由焦半径公式表示出

MF|田用的关系式,代入根与系数的关系即可求解.

本题考查了抛物线的定义以及抛物线方程,考查了直线与抛物线相交及根与系数的关系等,考查了

学生分析问题,解决问题的能力和运算能力,属于中档题.

21.答案:(1)证明:rF为线段BN的中点,E为线段BC上的中点,

EF//NC,又NCC平面2EF,u平面4EF,

•••NC〃平面力EF.

(2)证明:・.・四边形48CD与四边形4DMN都是正方形,

•••AD1NA,AD1AB,

NACtABA,AD_L平面NAB,

又AFuNAB,•••AD1AF,AD//BC,•••BC1AF,

5LAD//BC,BCLAF,

由题意N4=4B,尸为线段NB的中点,

AFLNB,NBCBC=B,•••2F1平面8cMN,

又力Fu平面4EF,二平面4EF_L平面BCMN.

(3)解:由题设知4N1AD,AN//DM,DC1AD,

又AN1AB,ABCyAD=A,AN1平面ZBCD,MD_L平面4BCD,

DA,DC,DM两两垂直,

故以D为原点,建立空间直角系,

设4B=2,平面力MF的法向量为元=(x,y,z),

则4(2,0,0),"(0,0,2),4(2,1,1),

AM=(-2,0,2),布=(0,1,1),

।fn,AM--2x+2z=0函、汨—r、

由《-r-」,取Z=1,得71=

[n-AF=y+z=n0

由题意平面4BCD的法向量沅=(0,0,1),

—>—mn1V3

cos<m,n>=^=^=-,

平面4MF与平面4BCD所成(锐二面角)角的余弦值为

解析:(1)由已知得E77/NC,由此能证明NC〃平面4EF.

(2)由已知得2D1N4AD1AB,从而AD_

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