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文档简介

2024届高三一轮山东卷

物理试题

一、单选题(共40分)

1.电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图甲所示,为简化

问题,将图线简化为图乙,电梯处于超重状态的时段是()

((

/S'S

UL0oUL0o

MI△AMI

假I^

。5o65o

眼/

«*

。0O一A)s0O/

嘲VZ\

O2OO

0.30.

O.。10,011.820.027.530.0

间K

l时间(s)

A.从10.0s到11.8sB.从11.8s到20.0s

C.从20.0s到27.5sD.从27.5s到30.0s

【答案】A

【详解】

b-t图象的斜率表示加速度,由图可知,从10.0s到11.8s时间段,电梯有向上的加速度,处于

超重状态。

故选Ao

2.如图所示,用细线将重力为100N的物块悬挂在。点,在物块上施加力F,在力月由水平方向

逆时针缓慢转至竖直方向的过程中,物块始终处于静止状态,且细线与竖直方向成30。角,则

()

A.细线拉力先增大后减小B.力尸先增大后减小

C.细线拉力的最大值为等ND.力厂的最小值为50N

【答案】D

【详解】

对物块受力分析,作出如图所示的矢量三角形

可知在E由水平方向逆时针缓慢转至竖直方向的过程中,细线拉力T一直减小,根据共点力平衡

可知T的最大值为

G2V3200V3

力产先减小后增大,尸的最小值为

Fmin=Gsin30°=50N

故选D。

3.在高度差一定的不同光滑曲线轨道中,小球滚下用时最短的曲线轨道叫做最速曲线轨道,在科

技馆展厅里,摆有两个并排轨道,分别为直线轨道和最速曲线轨道,如图所示,现让两个完全相

同的小球A和B同时从M点分别沿两个轨道由静止下滑,小球B先到达N点。若不计一切阻

力,下列说法正确的是()

A.到达底端N点时,重力的功率相同

B.由M到N的过程中,合力做功不同

C.由M到N的过程中,小球A重力的冲量比小球B重力的冲量大

D.到达底端N点时,小球A、B对轨道的压力大小相等

【答案】C

【详解】

A.根据机械能守恒定律可知到达底端N点时,两小球速度大小相等,但方向不同,即速度与竖

直方向夹角不同,重力的功率不相同,故A错误;

B.由M到N的过程中,合力做功即两小球重力做功均为

WG=mgh

故B错误;

C.由M到N的过程中,重力的冲量

k=mgt

由于

fA>电

所以小球A重力的冲量比小球B重力的冲量大,故C正确;

D.到达底端N点时,小球A受到的支持力

FR=mgcosBA

小球B受到的支持力

FB>mgcosOB

由图可知

SA>匹

闻>F*

根据牛顿第三定律可知,小球B对轨道的压力大于小球A对轨道的压力,故D错误。

故选Co

4.如图所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,小车A在水平外力作用下沿水平地面向左做

直线运动,绳子跨过定滑轮拉着物体B以速度%竖直匀速上升,下列判断正确的是()

A.小车A做减速直线运动

B.绳子拉力大于物体B的重力

C.小车A的速度大小可表示为外cos。

D.小车A受到地面的支持力逐渐变小

【答案】A

【详解】

AC.将小车A的速度沿绳和垂直绳方向分解,沿绳方向的分速度大小即为B物体上升的速度大

小,则

v

V=-B---

Acos。

随着小车A向左运动,e减小,则小车A做减速直线运动,故A正确,C错误;

BD.物体B竖直匀速上升,绳子拉力等于物体B的重力,拉力大小不变,由于。减小,拉力在

竖直方向的分力变小,则地面对小车A的支持力变大,故BD错误。

故选Ao

5.如图是某自行车的传动结构示意图,其中I是半径n=10cm的牙盘(大齿轮),II是半径

4=4cm的飞轮(小齿轮),III是半径%=36cm的后轮。若某人在匀速骑行时每分钟踩脚踏板转

30圈,取k3.14,下列判断正确的是()

后轮

A.脚踏板的周期为总s

B.牙盘转动的角速度为6.28rad/s

C.飞轮边缘的线速度大小为3.14m/s

D.自行车匀速运动的速度大小为2.826m/s

【答案】D

【详解】

A.脚踏板每分钟转30圈,则六2s,故A错误;

B.牙盘转动的角速度

27r

a)=—=3.14rad/s

故B错误;

C.飞轮边缘的线速度与牙盘边缘的线速度大小相等,即

v2=3rl=0.314m/s

故C错误;

D.后轮的角速度与飞轮的角速度相等,则后轮边缘各点的线速度大小为

v=一73=2.826m/s

3r2、

可得自行车匀速运动的速度大小为2.826m/s,故D正确。

故选D。

6.2023年7月10日,经国际天文学联合会小行星命名委员会批准,中国科学院紫金山天文台发

现的、国际编号为381323号的小行星被命名为“樊锦诗星”。如图所示,“樊锦诗星”绕日运

行的椭圆轨道面与地球圆轨道面间的夹角为20.11度,轨道半长轴为3.18天文单位(日地距离为

1天文单位),远日点到太阳中心距离为4.86天文单位。若只考虑太阳对行星的引力,下列说法

正确的是()

“樊锦诗星”轨道

A.“樊锦诗星”绕太阳一圈大约需要2.15年

B.“樊锦诗星”在远日点的速度大于地球的公转速度

C.“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为总

D.“樊锦诗星”在远、近日点的速度大小之比为鲁

【答案】C

【详解】

A.根据开普勒第三定律有

%x5.67年

故A错误;

B.根据万有引力提供向心力可知

地u地

G—o-二犯必—

则地球公转速度

GM

〃地=丁

J「地

“樊锦诗星”在远日点做向心运动

2

Mm樊〃远

G----2->7n悌­

远远

则“樊锦诗星”在远日点的速度

~GM

由于「远>「地,所以“樊锦诗星”在远日点的速度小于地球的公转速度,故B错误;

C.根据牛顿第二定律可知

Mm

G—丁—,=TTICL

“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为

布一度一诙

故C正确;

D.轨道半长轴为3.18天文单位,远日点到太阳中心距离厂远=4.86天文单位,则近日点到太阳中

心距离r近=1.5天文单位,对于“樊锦诗星”在远日点和近日点附近很小一段时间垓内的运动,

根据开普勒第二定律有

11

严远「远垓=严近「近》

解得

"远:「近:L5

展―石一病

故D错误。

故选C。

7.一块质量为M、长为/的长木板A静止放在光滑的水平面上,质量为m的物体B(视为质

点)以初速度%从左端滑上长木板A的上表面并从右端滑下,该过程中,物体B的动能减少量

为AEkB,长木板A的动能增加量为AEM,A、B间摩擦产生的热量为Q,关于AEkB,Q的

值,下列可能的是()

A.AEkB=7J,NERA—5J>Q=5J

B.A£kB=7J,AFRA=2J,Q=5J

C.gB=3J,AFkA=2J,Q=5J

D.AE]<B=5J,△EkA=3J,Q=2J

【答案】B

【详解】

AC.根据能量守恒可知

+Q

故AC错误;

BD.画出物体B和长木板A的速度一时间图线,分别如图中1和2所示,图中1和2之间的梯

形面积表示板长Z,1与t轴所围的面积表示物体B的位移xi,2与t轴所围的面积表示长木板A的

位移位,由图可知

%1>I

△EkB=fX]

△^kA=fx2

Q=fl

△EkB>Q>^EkA

可知B有可能,故B正确,D错误。

故选Bo

8.如图所示,质量分别为必和的A、B两个小球叠放在一起,从高度为力“远大

于小球半径)处由静止开始下落。落到水平地面时,B与地面之间以及A与B之间均在竖直方

向发生弹性碰撞(假设B先与地面发生碰撞,紧接着A与B再发生碰撞),不考虑空气阻力及

多次碰撞,则A反弹后能达到的最大高度可能为()

A.3.8/iB.4.5hC.5.2/iD.6.7h

【答案】C

【详解】

A与B两球落地时的速度相同,设速度为北,两球下落过程根据机械能守恒定律可得

1

(km+m)gh=-(km+m)诏

解得

v0=d2gh

球B先与地面发生碰撞之后以原速率弹回,此时A球速度方向还是向下,速度大小仍为

v0=>/2gh

之后两球发生弹性碰撞,设向上为正方向,碰撞之后A、B两球的速度分别为力和方,根据动量

守恒定律有

kmvQ—mv0=kmv2+rrtv1

根据能量守恒定律可得

1111

-kmvo+-mvo=-kmv^+-mv1

两式联立解得

3/c-l

当k=4时代入可得

11

%=互%

设A球上升的最大高度为七,根据机械能守恒定律可得

1.

-mvf=mg1Vl

代入数据解得

=4.84/i

ho3=25h

当k=6时代入可得

,17

vi=yv0

设A球上升的最大高度为"i,根据机械能守恒定律可得

1

2mv'^=mg%

代入数据解得

289

--hx5.9八

h\1=49

所以A球上升的最大高度应大于4.84八,小于5.9鼠

故选Co

二、多选题(共20分)

9.中国“天问一号”火星探测任务团队在第73届国际宇航大会(IAC)上获得“世界航天奖”。

火星半径约为地球半径的点火星质量约为地球质量的取地球表面的重力加速度。g=10m/s2,

地球的第一宇宙速度v=8km/s,已知星球的第二宇宙速度是第一宇宙速度的或倍。若不考虑自转

的影响,下列说法正确的是()

A.火星表面的重力加速度约为4.4m/s2B.火星表面的重力加速度约为2.2m/s2

C.火星的第二宇宙速度约为5.3km/sD.火星的第二宇宙速度约为10.6km/s

【答案】AC

【详解】

AB.星球表面的物体受到的重力等于万有引力

Mm

m9=G-^-

GM

9=铲

2

g火M火/R地、1,4

9M地\RJ99

解得火星表面的重力加速度约为

9火=4.4m/s2

故A正确,B错误;

CD.由万有引力提供向心力可得

Mmv2

G——=771----

在行星表面运行时有

r=R

IGM

因此

星球的第二宇宙速度是第一宇宙速度的四倍,则火星的第二宇宙速度

二22

v2=火=—v=-x8*5.3km/s

故C正确,D错误。

故选ACo

10.如图甲所示,一个质量为2kg的物体(可看成质点)在沿斜面方向的拉力作用下,从倾角。=

30。的光滑斜面底端由静止开始沿斜面向上运动。以斜面底端为坐标原点,沿斜面向上为正方向

建立x轴,拉力做的功W与物体位置坐标x的关系如图乙所示。取g=10m/s2。物体沿斜面向

上运动的过程中,下列说法正确的是()

A.物体沿斜面向上运动的最大位移%m=22m

B.物体沿斜面向上运动的最大位移Xm=22.5m

C.在%=5m处,拉力的功率为100W

D.在%=5m处,拉力的功率为100aW

【答案】BD

【详解】

CD.由于拉力沿斜面向上,则拉力做的功”=可看出W-x图像的斜率代表拉力,在0<

%<10m的范围内,拉力

F=—=20N

△x

根据动能定理有

1,

W—7ngsin。•x=-mvz

则%=5m处物体的速度

%=5&m/s

此时拉力的功率

P=Fvx=100V2W

选项C错误,D正确;

AB.从%2=10m到最高点的过程中,拉力

F=—=2N

△%

根据动能定理可知

%+F'(xm—x2)-mgxmsin3=0

由图可知Wi=200J,解得物体沿截面向上运动的最大位移

xm=22.5m

选项A错误,B正确。

故选BDo

11.如图甲所示,质量分别为m、牝的小木块。和。(可视为质点)用细线相连,沿半径方向放

在水平圆盘上,。、8与转轴之间的距离分别为八、乃,若圆盘从静止开始绕转轴(。。'缓慢

地加速转动,8表示圆盘转动的角速度,木块a所受的摩擦力大小人随圆盘角速度的平方02)

的变化图像如图乙所示,0〜必对应图线的斜率为自,公〜姐对应图线的斜率为k2,两木块与圆

盘间的动摩擦因数均为",最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度大小为g。下列说法正

确的是()

O

ab

n-n

O,

A.­=—D.—=-C.———u,—=一

r22m23k27他8

【答案】AB

【详解】

水平圆盘转动的角速度较小时,。、匕受到的静摩擦力提供向心力,绳子拉力为零,此过程中。

受到的摩擦力

fa=恤田

对应图线的斜率

=恤弓

当木块刚好达到最大静摩擦时,满足

mra)2=11mg

24g

a)£=—

r

因为七>4,所以随着角速度增大,b先达到最大静摩擦力,此时3=3)则有

砌一石’O-5/o-"1'-下一

角速度继续增大,绳子开始出现拉力,此后对于a有

fa-T=m^a)2

对于b有

2

fbm+T=m2r2a)

联立可得

fa=(小退+m2r2)小-炉n2g

对应图线的斜率

k2=恤-1+6272

截距

-3/o=fm2g

当a达到最大静摩擦力%m=fo=卬时

〃(巾1+机2)9

20)2=------------

犯iG+m2r2

之后角速度再增大,两木块相对圆盘发生滑动,a受到的摩擦力大小不再变化。根据上述分析可

m1_1_1k1_1a)1_7

Tn,237*22k?7(i)2q8

故AB正确,CD错误。

故选ABo

12.如图所示,水平向左加速运动的车厢内,一根长为/的轻质杆两端分别连接质量均1kg的小球

a、b(可看成质点),。球靠在车厢的光滑竖直侧壁上,距车厢底面的高度为0.8/,8球处在车

厢水平底面上且与底面间的动摩擦因数为〃,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度

g=10m/s2,要使杆与车厢始终保持相对静止,关于车厢的加速度,下列说法正确的是()

A.若〃=0.5,则车厢的加速度大小可能为3m/s2

B.若〃=0.5,则车厢的加速度大小可能为2m/s2

C.若〃=0.8,则车厢的加速度大小可能为3m/s2

D.若〃=0.8,则车厢的加速度大小可能为7m/s2

【答案】BCD

【详解】

AB.杆长为/,。球靠在车厢的光滑竖直侧壁上,距车厢底面的高度为0.8/,则轻质杆与竖直方

向的夹角

0.8/

cos0=—j—=0.8

解得

6=37°

对。球受力分析如图甲所示

.V,

mg

在竖直方向上,根据平衡条件有

N1cos6=mg

当。球与车厢左壁的弹力刚好为零时,根据牛顿第二定律有

mgtanO=mar

解得

=gland=7.5m/s2

当/,球与车厢底面的静摩擦力刚好达到最大值时,对〃受力分析如图乙所示

在竖直方向上,根据平衡条件有

N2=mg+NjosB=2mg

在水平方向上,根据牛顿第二定律有

fm—NiSin。=ma2

其中

fm=皿

联立解得

a2=(2〃—tanO)g

若〃=0.5,此时有

则车厢的加速度最大值为

2

a2=2.5m/s

故A错误,B正确;

CD.根据上述,若〃=0.8,此时有

V。2

则车厢的加速度最大值为

2

at=7.5m/s

故CD正确。

故选BCDo

三、实验题(共10分)

13.某同学设计了一个用位移传感器测量木块和斜面间的动摩擦因数〃的实验。如图甲所示,在

斜面底端固定一个位移传感器,传感器与计算机相连。让木块沿斜面由静止开始下滑,计算机描

绘了木块相对传感器的距离X随时间,的变化规律如图乙所示。

传感

100.10.20.3t/s

甲--------------------乙

(1)由图乙可知uO.ls时,木块的速度大小为v=m/s,木块在长木板上下滑时的加

速度大小为a=m/s2

(2)若测得斜面的倾角。=37。,己知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,则木块和斜面间的动

摩擦因数〃=o

(3)为避免木块下滑时撞到传感器,在不增加器材的情况下,可将实验装置做进一步改进。改

进的方法是o

【答案】Q).0.2(2).2(3).0.5(4).把传感器固定在斜面顶端

【详解】

(1)⑴根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度,可得

0.1s末的速度大小为

0.16—0.12

^1=—=--------------m/s=0.2m/s

AC】U.Z

⑵0.2s末的速度大小为

△x0.15-0.07

"2=诟2=一诵一m/s=0.4m/s

由加速度定义式可知,木块的加速度大小为

方一%°4一°,2

Q--------------................................m/c•—一/m/c24*

At0.1'—

(2)[3]根据牛顿第二定律可知

mgsind—fimgcosO=ma

解得木块和斜面间的动摩擦因数

a

u.=tan。-------=0.5

(3)[4]改进的方法是把传感器固定在斜面顶端,让木块以合适的初速度沿斜面上滑,使木块做

匀减速直线运动,或让木块在传感器前由静止开始下滑,即可避免撞到传感器。

14.为了验证机械能守恒定律,物理实验小组设计了如下方案:

(1)A组同学利用自由落体运动验证机械能守恒定律,打点计时器固定在铁架台上,使重物带

动纸带从静止开始自由下落。

①本实验中,不同学生在实验操作过程中出现如图所示的四种情况,其中操作正确的是

②进行正确操作后,打出的纸带如图乙所示,在选定的纸带上依次取计数点,相邻计数点间的时

间间隔为T,则纸带的(选填“左''或"右")端与重物相连。设重物质量为“,根据测

得的XI、X2、尤3、X4,可得在打点计时器打8点到。点的过程中,重物动能增加量的表达式为

③换用两个质量分别为〃U、侬的重物P、Q进行实验,多次实验记录下落高度〃和相应的速度

A.阻力可能为零B.阻力不可能为零C.如可能等于miD.如一定小于加2

(2)B组同学按照图丁组装实验器材,调整定滑轮位置,使连接滑块与托盘的轻绳与气垫导轨

平行,接通电源,由静止释放托盘与祛码,并测得遮光条宽度d,遮光条到光电门的距离/,遮

光条通过光电门的时间△3托盘与祛码质量机3,滑块与遮光条质量〃以已知重力加速度大小为

g,若表达式成立,即可验证机械能守恒。

【答案】⑴.B(2).左⑶.器(x4-2犯)(4).BC##CB(5).m3gl=

2

|(m3+m4)g)

【详解】

(1)①[1]打点计时器应接交流电源,操作时应用手提住纸带的上端,让重物尽量靠近打点计时

器。

故选B。

②[2][3]纸带上的点迹从左向右间距逐渐变大,则纸带的左端与重物相连。打点计时器打8点时

的速度大小为

_%2

VB=2T

打。点时的速度大小为

_x4-x2

VD=^F~

在打8点到。点的过程中,重物动能增加量的表达式为

A/71212m*4,

AEk=-mvt)--mv^=(x4-2x2)

③[4]AB.根据题意,设阻力大小为了,由动能定理有

1

(mg—/)h=-mv2

整理可得

若阻力为零,则两次实验的“2一九图像斜率相等,由图可知,斜率不等,则阻力不为零,故A错

误,B正确;

CD.虽然斜率不相等,但不知道两重物所受阻力的情况,则两重物的质量关系不确定,即见可

能等于〃及,故C正确,D错误。

故选BCo

(2)[5]若机械能守恒成立,有

1/d\2

ggi=2(m3+m4)(瓦J

四、解答题(共20分)

15.“打水漂”是很多同学体验过的游戏,小石片被水平抛出,碰到水面时并不会直接沉入水

中,而是擦着水面滑行一小段距离再次弹起飞行,跳跃数次后沉入水中。如图所示,某同学在岸

边离水面高度//o=O.45m处,将一块质量7«=0.1kg的小石片以初速度vo=4m/s水平抛出。若小石片

与水面碰撞后,竖直分速度反向,大小变为碰前的一半,水平分速度方向不变,大小变为碰前的

空气阻力及小石片与水面接触时间可忽略不计,重力加速度取g=10m/s2求:

(1)第一次接触水面前瞬间小石片的动能;

(2)小石片第二次接触水面处与抛出点的水平距离。

【详解】

(1)小石片抛出做平抛运动,在竖直方向的分运动为自由落体运动,则有

,12

底=-gt

解得

t=0.3s

第一次接触水面前瞬间小石片的竖直分速度

vy=gt=3m/s

第一次接触水面前瞬间小石片的动能

1__

Ek=-m(v^4-v;)

解得

Ek=1.25J

(2)小石片从第一次碰撞水面后做斜抛运动,运动到第二次碰撞水面前的过程中,在空中运动

的时间

,1

F=2"=2•丑=0.3s

99

小石片第二次接触水面处与抛出点的水平距离

,3,

d=vot+vxt=vot+vot

解得

d=2.1m

16.高空跳伞者在空中下降的过程受到的阻力大小与下降速率成正比,即户切,其中z是与降落

伞相关的比例系数,假设降落伞沿竖直方向运动,地球自转及气流影响不计,g取10m/s2。

(1)某型号降落伞以v=10m/s的速度匀速下降时,重力的功率为lxl()5w,求该型号降落伞以

t/=5m/s的速度匀速下降时,重力的功率;

(2)另一降落伞从速度大小为w=6m/s加速至n=10m/s后开始匀速下降,此过程耗时10s,求此

过程中,降落伞下降的距离。

【答案](1)2.5xl04w;(2)96m

【详解】

(1)降落伞匀速下降时,重力等于阻力

mg=f=kv

则重力的功率

P=mgv=fv=kv2

即以不同的速率匀速下降时,重力的功率之比

P'_v'2

PV2

则降落伞以5m/s的速度匀速下降时,重力的功率

1,

P'=-P=2.5x104W

4

(2)对任意一段时间加内,由动量定理可得

mgAt—kvAt=Ap

vAt=Ah

累加可得

mgt—kh=m(y—v0)

联立解得

h=96m

17.如图所示,长度/=3m的水平传送带AB在右端B点平滑连接着一个半径R=0.35m的光滑半圆

弧轨道CEn),其中C点为轨道的最低点,E点和圆心。等高,段为光滑圆管,

NEOF=30°。可视为质点的小物块从A点以vo=5.5m/s的初速度向右滑动,已知小物块的质量

m=lkg,与传送带之间的动摩擦因数〃=0.3,且小物块尺寸小于光滑圆管内径。重力加速度g取

10m/s2o

(1)若传送带以v=6.1m/s的速率顺时针方向转动,求小物块第一次运动到。点的过程中电动机

多消耗的电能;

(2)若传送带以U=2m/s的速率顺时针方向转动,求:

①小物块第一次运动到。点时对轨道的压力大小;

②小物块第一次沿轨道CEFO运动时能达到的最大高度。

【答案】(1)3.66J;(2)①45N;②0.6125m

【详解】

(1)假设小物块中途会与传送带达到共速,小物块先在传送带上做加速运动,由牛顿第二定律

林mg=ma

解得

a=3m/s2

设与传送带共速需要的时间为K则

v=v0+at

解得

t=0.2s

加速过程中的位移

V+v

X=---0t

2

解得

x=1.16m<I

故假设成立

电动机多消耗的电能等于传送带克服摩擦力所做的功,即

AE=fimg-vt

解得

△E=3.66J

(2)①假设小物块一直减速运动到C,则由动能定理有

1.1

-limgl=-mv^7

解得

vc=3.5m/s

由于

vc>v'

故假设成立

在。点,根据牛顿第二定律有

Vc

F—mg=m示

解得

F=45N

根据牛顿第三定律可知小物块第一次运动到。点时对轨道的压力大小为

F'=F=45N

②小物块从。点运动到厂点过程中,由动能定理有

11

-mvp--mVc=—mg(/?+/?sin300)

解得

vF=V1.75m/s

此时有

mgsin30°=m些

~R

则小物块恰好可以通过F点,小物块进入光滑圆管后到达最高点速度为0,从C点运动到最高点

过程中,由机械能守恒有

2

-mVr=mgh

2c

解得

h=0.6125m

18.如图所示,木板A置于光滑水平面上,沿木板A上表面建立图示的直角坐标系某时刻

木板A以速度北沿x轴正方向做匀速直线运动。质量为m的物块B与木板A间的动摩擦因数为

4,重力加速度大小为g。在以下三种情况下,物块B均始终在木板A上。

(1)若将物块B无初速度地置于。点,运动过程中物块B相对木板A滑行的最大距离为d,求

木板A的质量M-,

(2)木板A的质量取第(1)问中的值,若物块B以大小为此的初速度从原点。开始沿y轴正

方向运动,求物块B与木板A

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