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文档简介

江苏省南京师范大学附属中学2023-2024学年高一下学期6月

期末考试数学试题

学校:姓名:班级:考号:

一、单选题

1,也c。s]5+也sinl5=()

22

AJ_B括

cD1

23-T-

2.在复平面内,常把复数z=4+历(a,beR)和向量OZ进行一一对应.现把与复数2+i对应

的向量绕原点。按顺时针方向旋转90,所得的向量对应的复数为()

A.l-2iB.-l-2iC.l+2iD.-l+2i

3.下列各组向量中,可以作为基底的是().

A.=(0,0),e2=(1,-2)B.ex=(-1,2),

C.q=(3,5),e2=(6,10)D.ex=(2,-3),

4.复数Z满足Z.(l+i)=i3,则其共辗复数W的虚部为()

A.-B.-iC.--

222

5.在VABC中,a,b,。分别为角A,B,C的对边.若A=60,6=1,5ABe=6,则

a+c/、

sinA+sinC-

A岳R2713「国2病

A.---D.------------C.---nL).-------------

3333

6.已知正四面体P-ABC的棱长为1,空间中一点“满足产加=肝4+泮5+2尸5其中x,

九zeR,且x+y+z=l.则1PM的最小值为()

A也B.如C.-D.1

333

7.已知sin(7。-&)=sin(5。+a)+cos(40+a),贝ljtana=()

A.BB.-BC.上D.-y/3

33

8.如图,已知三棱柱ABC-A再G的所有棱长均为2,满足则该三棱柱体积的

最大值为()

C.2后D.4

二、多选题

9.已知Z-Z2为复数,贝U()

•Z]Z]=Z]*Z]B.上出卜团㈤

C.若Z]>Z2,则Z[—Z2>0D.若Zi—Z2>0,则Z]>Z2

10.已知非零向量a,b,记%=,+.,,则()

A.若a,b,则工=y

B.若a〃z?,贝!Jx>y

C.若X=6,y=击,且同=2忖,则a,。的夹角为120

3

D.若孙=5。•人,贝|x=3y

11.如图,在矩形ABCD中,AB=2,BC=l43,将三角形ACD沿直线AC翻折得到三角

形ACD',在翻折过程中,下列说法正确的是()

A.存在某个位置,使得三棱锥ABC的外接球半径大于gG

B.存在某个位置,使得异面直线3D与AC的所成的角为£

4

C.点B到平面ACD的距离的最大值为1

试卷第2页,共4页

D-直线.与平面A%所成角的正弦值最大为噜

三、填空题

12.已知向量。=(2,1),6=(尤,2),若。乂2”-54则实数x的值为.

71..71Y3兀..371]

cos—+ism—cos----Fisin—

।44人44J

13.求值:

2兀..271V71..兀、

cos----Fisin——cos—+isin—

33人33j

14.己知正四棱锥P-ABCD的所有棱长均为2,以点A为球心,2为半径的球与该四棱锥

的所有表面的交线总长为.

四、解答题

15.在平面直角坐标系xOy中,以统轴为始边的锐角«和钝角P的终边分别交单位圆于A,

8两点.已知点A的横坐标为立,点B的纵坐标为正.

510

(1)求sin(a+/7);

(2)求2a-尸的值.

16.在底面为正三角形的三棱柱ABC-A瓦G中,已知点M,N分别是AG,与C的中点.

⑴求证:^^//平面四耳8;

(2)若AA=AC.求证:AC_L平面4cM.

17.在锐角VABC中,其内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知方=2c2-7

,..,tanB,,

⑴求v氤的值;

123

⑵求---------1---------的最小值.

tanAtanBtanC

18.类比高中函数的定义,引入虚数单位,自变量为复数的函数称之为复变函数.已知复变

函数〃x)=V+4,xeC,weN*.

⑴当"=1时,解关于x的方程:/(%)=1;

⑵当〃=2时,

①若忖=1,求的最小值;

②若存在实部不为0的虚数x和实数/,使得成立,求国的取值范围.

19.在三棱台ABC-A与G中,△ABC为正三角形,AB=BC=2,且3C,点。为AC

的中点,平面ABC,平面阴C.

(1)若GOL4C,证明:平面cgqq,平面D3C];

(2)当44,=CC]=4时,

①设平面A2A与平面D3C]的交线为/,求二面角4T-G的余弦值;

②若点E在棱8G上,满足4G=3EG.问:在棱BC上是否存在点尸,使得过点A,E,尸三

点的平面将三棱台ABC-A4G分为两个多面体,且体积相等?若存在,求出3尸的长度;

若不存在,请说明理由.

试卷第4页,共4页

参考答案:

题号12345678910

答案CABADBDBABCACD

题号11

答案BC

1.C

【分析】将原式转化为01145。8515。+8s45飞近15。,然后利用两角和的正弦公式计算即可.

【详解】-^cosl5+-^-sinl5

22

=sin45°cosl5°+cos45°sinl5°

=sin(45°+15°)=sin60°=*.

故选:C

2.A

【分析】由复数乘法的几何意义可知,根据复数的三角表示可得顺时针旋转90。后对应的复

数为(2+"(cos(-90°)+isin(-90°))=l-2i.

【详解】根据题意可知,

复数2+i对应的向量绕原点。按顺时针方向旋转90。可得

(2+i)(cos(-90°)+isin(-90°))=(2+i)(-i)=-2i-i2=l-2i,

即所得的向量对应的复数为l-2i.

故选:A.

3.B

【分析】不共线的非零向量可以作为向量的基底.

【详解】因为0=(-1,2)与e2=(5,7)不共线,其余选项中6、e?均共线,所以B选项中的两

向量可以作为基底.

故选:B

【点睛】本题考查平面向量的基本定理及其意义,属于基础题.

4.A

【分析】首先利用复数的运算求z,再求其共辗复数的虚部.

i3-i-i(l-i)-1-i

【详解】由题意可知,z=—^―==——,

l+il+i(l+i)(l-i)2

答案第1页,共18页

所以彳=M+gi,

22

所以共物复数三的虚部为;.

故选:A

5.D

【分析】根据三角形面积求c,再根据余弦定理求。,再根据正弦定理,即可求解.

【详解】SABC=-bcsinA=—xlxcx^-=y/3,所以c=4,

ABC222

根据余弦定理"=&2+c2-2Z?ccosA=l+16-2xlx4x1=13,

_a岳2则

即。=^/1^,sinA百3,

T

所以a+c_27?sinA+27?sinC__2A/39

sinA+sinCsinA+sinC3

故选:D

6.B

【分析】对尸知=工尸4+>尸3+2尸。结合%+丁+2=1化简得41/=,45+24。,从而可知点M

在平面ABC内,所以当9,平面ABC时,最小,从而可求得结果.

【详解】因为PM=xPA+yPB+zPC,x+y+z=l,

所以PM=(l-y-z)尸A+yPB+zPC,

PM=PA-yPA-zPA+yPB+zPC,

所以PM—PA=y(PB-PA)+z(PC-PA),

所以AM=yAB+zAC,

因为AB,AC不共线,所以AM,AB,AC共面,

所以点M在平面ABC内,

所以当PMJ_平面ABC时,|尸刈最小,

取BC的中点。,连接AD,则点M在AD上,且AM=2AO=2X正义1=走,

3323

所以PM=yJp^-AM2=

答案第2页,共18页

即的最小值为当.

故选:B

7.D

【分析】利用两角和差的正余弦公式,再结合诱导公式,以及辅助角公式,化简求值.

【详解】由条件等式可知,

sin70cosdz-cos70sina=sin50cosa+cos50sina+cos40coscr-sin40sina,

贝Usin70cosa-cos70sina=2sin50cosa,

sin70-2sin50

cos6Z(sin70-2sin50)=cos70sina则tanat---------------------

cos70

V33

sin(60+10)-2sin(60-10)——cos10+—smlO

22

cos70cos70

括sin(10-30)氐皿20

=—A/3•

cos70cos70

故选:D

8.B

【详解】如图:取AC的中点连接

B

因为是菱形,所以A耳,AB,又因为与A4,qCu平面阴。,

答案第3页,共18页

AB1nBjC=Bx,

所以AB_L平面阴C,因为ACu平面用C,所以AB_LAC,

因为AM=MC,AB=BC,所以BM1.AC,又因为AB8Mu平面,\BBM=B,

所以AC,平面ABM,因为AMu平面ABM,所以AC^AM,

4M=A41sin60°=V3,当侧面ACC^A,底面ABC时,三棱柱的体积最大,

2

此时三棱柱的高即为,V=乖)SABC=A/3X^^-X2=3.

故选:B

9.ABC

【分析】对于A、B,设4=。+历,z?=c+不,根据复数的乘法以及复数的模的公式计算

即可;对于C、D,复数只有在都是实数的情况下才能比大小.

【详解】设4=。+历,z2=c+di,

对于A:zxz2=ac-bd+(ad+bc)i=z%=ac-bd-(ad+be)i

Zj-z2=(a_bi)(c_di)=ac_bd_(ad+bc)i=z%,故A正确;

对于B:BZ21=yl(ac-bd)2+(ad+be)2=y/a2c2+a2d2+b2d2+b2c2,

卜忆|=yjci2+b2yjc2+d2=J//+〃2d2+b2c2=[zR,故B正确;

对于C:当Z]>Z2,说明Z],Z2都是实数,所以Z「Z2>0,故C正确;

对于D:当Z「Z2>。时,只能说明4-Z2是大于0的实数,不能说明4*2是实数,

例如Z]=l+i,Z2=—l+i,不能比大小,故D错误.

故选:ABC

10.ACD

【分析】对于A:只需得到“2=0即可判断;对于B:分为〃与b同方向或反向两种情况讨

论即可判断;对于C:根据条件计算出向=2,|z>|=l,a为=-1即可判断;对于D:利用

极化恒等式即可求解.

答案第4页,共18页

对于B:当〃//》时,♦与b同方向或反向,

当。与。同方向时,x=|d+W,>=忖-忖,x>y,

当。与。反向时,了=|阿-卜卜/=同+卜卜%<兀故B错误;

+(W)+2a-b=3

根据题意有M『+(W)[2a.b=7,解得:向=2,

对于C:W=l,a-b=—\

同=2忖

/,\a-b1

所以cos(a,b)=而=-5,则”与b的夹角为120。,故C正确;

对于D:由彳=“问/+(忖)+2a-b,y=J(同/+(忖)-2d・b得:=;(/一;/),

所以孙=|(/一_/)n(x-3y)(3x+y)=0nx=3y或x=—1(x,y>。,舍去).

故D正确.

故选:ACD

11.BC

【分析】对于A,可直接构造出球心,并得到外接球半径等于述;对于B,将异面角转化,

3

从而找到异面直线BD'与AC的所成的角为的特殊位置即可;对于C,先证明点3到平面

ACO的距离不超过1,再给出取到1的例子即可;对于D,法一:给出一种情况,证明此时

直线班)‘与平面A3C所成角的正弦值大于我即可,法二:构造线面角表达式,利用基本

10

不等式求出最大值.

【详解】连接4。,8。交于点0,过。作。尸工47,垂足为尸,过B作BGJ_AC,垂足为G,

记D关于AC的对称点为D",过。夕作D'H,平面ABC,设垂足为H,则点H在直线DD"上,

连接30.

答案第5页,共18页

D*

对A,因为。4=O3=OC=OD,因此三棱锥A3c的外接球半径为。4=2叵,选项A

3

错误.

对B,因为=0=则/ZMC=9,又因为AO=DO,

373

则AWO为等边三角形,贝|4。=冬巨,

3

则AF=FO=OG=GC=",AM=AFx^=—x^^=-,

3/333

则BD=FG=—=BC,则易知NCAB=ZABr>〃,则B0//AC,

33

因为AC_L平面DDO",因此3/y_L平面Diyiy,因此NDBD即为直线BD'与AC所成角,

因为">"u平面"TO",所以BD,又0<。7/<。/7=2,

则当。77=2叵时,tanZD'BD"=1,ZD'BD"=-,选项B正确.

34

对C,记4为点3到平面ABC的距离,4为点8到平面ACD的距离,

因为%-49=5-谢,SACD'=SABC>因此4=4(1,

当平面ACD'l.平面ACB时取等号,此时点以与图中点E重合,故C正确;

对D,法一:注意到当7/落在线段阳〃时,直线应)'与平面A3C所成角有最大值,

记此时F"=x,0<x<l,

则有D'H-=l-x2,D'B2=D'D"2+D"B~=1-x2+(l-x)2+|=y-2x,

不曰sinZHBD'=八,W,410-

于是D'B210c,令r=^-2x,贝k,

------ZX3I33

3

则化简知sm2ZHBD'=---—+-<-2.

4%3\49t33

答案第6页,共18页

当且仅当f=l,x=!时等号成立,于是sin/HBD最大值为且,选项D错误.

333

法二:设。关于直线AC的对称点为AC的中点为P.点O在直线AC上的投影为F,

点。在平面ABC上的投影为G,则G一定在线段。。的内部或端点上.

同A选项方法易知5E=1,

由于3Z)"〃AC,DD"±AC,故DD"_L3Zr.

设D"G=k,由于r>ZT=2DF=2,故0«%V2.

而PG=|O〃G-。阳=|"1,D'F=DF=1,

故D'G=y/D'F2-FG2==y/2k-k2.

2y

据相似三角形知识有「(=黑,故CB亍।73.

BEABCE=---BE=^—xl=——

AB23

由于3ELAC,ly'FLAC,故BED"F,而BE=D'F=1,所以四边形3EFD"是平行四

边形.

从而》一一竿=孚

这就得到了BG=^D"B2+D"G2=

由于点。在平面A3C上的投影为G,故直线3D与平面ABC所成角的大小就是〃2G.

而——震RR6k-3k26k-3k2

4+3k24+3k2,

答案第7页,共18页

2

26k-3k2V2

且由于当%=一时,有tanND'5G=

34+3/2

故此时有

sinZD'BGtanZD'BG7回

Vsin2ZD'BG+cos2ZD'BG7tan2ZD'BG+1

这表明当%=:时,直线BD'与平面ABC所成角的正弦值大于叵,故D错误.

310

故选:BC.

【点睛】关键点点睛:本题的D选项关键在于可利用空间角的定义将线面角转化为两条相

交直线的夹角,然后使用函数方法即可找出反例或者求出最大值.

12.0

【分析】利用向量线性运算与垂直的坐标表示即可求解.

【详解】由题意可知,2a-56=(4-5x,-8),

若56),贝ij2x(4-5x)-8=0,得x=0.

故答案为:0

13.1

【分析】首先根据三角函数化简,在利用复数的运算法则,即可求解.

【详解】原式=

故答案为:

14(8囱+9)无

.9

【分析】由题意可得以点A为球心,2为半径的球与该四棱锥的表面PBC,PDC,ABCD有

交线,其中表面尸BC,PDC的交线相同,取BC的中点E,连接尸E,过尸作尸尸AC,过B

作BF®E,过A作尸于G,连接尸G,AF,可证得AG,平面3cpF,所以可得以点A

答案第8页,共18页

为球心,2为半径的球与四棱锥的表面尸BC的交线为以G为圆心,PG为半径的一段弧,根

据已知条件可求出弧长,从而可求得结果.

【详解】因为正四棱锥P-ABCZ)的所有棱长均为2,

所以以点A为球心,2为半径的球与该四棱锥的表面PBC,PDC,ABCZ)有交线,

取BC的中点E,连接尸E,过尸作尸尸右C,过8作8尸色£,PFcBF=F,

则四边形为平行四边形,PELBC,所以3尸,BC,

过A作AGL3尸于G,连接尸G,AF,

因为3CLAB,ABBF=B,平面.尸,

所以BCJ_平面ARF,

因为AGu平面尸,所以BC1.AG,

因为尸,BCBF=B,u平面3CPF,

所以AG,平面3cPE,

因为正四棱锥P-ABCD的所有棱长均为2,

所以BE=CE=PF=1,PE=BF=AF=5^,

所以sABF=gAB./尸AB]=1x2xV2=V2,

所以工3E-AG=应,得AG=平,

2V3

因为AB=AP=2,所以BG=PG=.22-[乎]=—,

所以以点A为球心,2为半径的球与四棱锥的表面P3C的交线为以G为圆心,之叵为半径

3

的一段弧,

因为=所以FG=百-空=且,

33

所以tanZPGF="=6,所以=

所以NPG2=1,

所以弧尸8的长为"乂空=也

339

同理可得以点A为球心,2为半径的球与四棱锥的表面PDC的交线长为勺国,

答案第9页,共18页

以点A为球心,2为半径的球与四棱锥的表面ABC。的交线为点A为圆心,为半径的四

分之一圆,弧8。的长为?义2=兀,

2

所以以点A为球心,2为半径的球与该四棱锥的所有表面的交线总长为

4扃c(84+9)兀

-------x2+兀=---------,

99

故答案为:(8/+9)兀

9

【点睛】关键点点睛:此题考查棱锥与球的截面问题,解题的关键是找出球在四棱锥表面上

的交线,考查空间想象能力,考查计算能力,属于难题.

15.⑴一生叵

50

⑵-:

【分析】(1)根据条件求得cosa=@,sin4=也,再根据同角三角函数基本关系式,以

510

及两角和的正弦公式,即可求解;

(2)首先利用角的变换求sin(2a-£)=sin[a+(a-0],即可求解.

【详解】(1)由题意可知,P

510

所以sina=71-cos2a=~~~,cos(3=-^/1-sin2[3=~~~~

sin(a+/)=sinacos/?+cosasin/=一;

(2)sin(a一尸)=sinacos/3-cosasin/?=

答案第10页,共18页

cos(a-尸)=cosacos'+sinasin/J=-

lo-

sin(2a-/7)=sin[a+(a—y0)]=sinacos(a—p)+cosasin(a-p),

由cosa=^^<^^,得]<尸<兀,则一]<2a—夕<],

所以2c-

16.⑴见解析

(2)见解析

【分析】(1)根据线面平行的判断定理,转化为证明线线平行,构造中位线,即可证明;

(2)通过平行平面的转化,转化为证明线面垂直.

【详解】(1)如图,连结BG,43,

因为点N是BG的中点,且BCG用为平行四边形,

所以点3,N,G三点共线,且M,N分别是AG,的中点,

所以MN//A2,

A47V<Z平面,A8u平面AB21A,

所以MN//平面;

(2)如图,取AC的中点E,连结片£,BE,AtB,B}M,MC,ME,AtC,

答案第11页,共18页

4MC,

因为分别是AC和AC的中点,所以AM//EC,且A"=EC,

所以四边形AECM是平行四边形,所以AE//MC,

且AEZ平面耳VC,MCu平面片MC,

所以4E〃平面用WC,

且MEIAAIIB,B,且ME=AA=B内,所以四边形耳是平行四边形,

所以BE//印W,

且BE(Z平面BiMC/陷u平面B、MC,

所以3E〃平面瓦MC,

且AEBE=E,平面ABE,

所以平面〃平面片MC,

因为AA=AC,所以AE_LAC,同理3E_LAC,

且AEBE=E,平面ABE,所以AC,平面ABE,

所以AC,平面与CM.

17.d)|

⑵叵

2

【分析】⑴先由如〜〜-可得心白+火由余弦定理cosC^,再由正弦定理

asinA贝"八黑,由三角恒等变换可证结论;

4b4sin3

答案第12页,共18页

4tan31233tan311

(2)利用3tan3=tanC,得出tanA=则‘一+一+'---------十

3tan2B-ltanAtanBtanC44tan5'

利用基本不等式即可求得最小值.

【详解】(1)因为2/=2。2_〃2,贝=;/+/,

l+l金2方…工田2,22片+/+/]

由余弦定理a+b-c(2)a,

cosC=--------------=--------------------------=——

2ablab4b

上十asinAsinA

由正弦定理于高田则cosC=

4sinB

在VABC中,A=7i-(B+C),

所以4sinBcosC=sinA=sin(8+C)=sinBcosC+cosBsinC,

则3sinBcosC=cosBsinC,则3tanB=tanC,

tanB

所以

tanC3

/-./___\tanB+tanC4tan3

(2)由(1)3tanB=tanC,则tanA=—tan(5+C)=----------------

tanBtanC-13tan2B-l

1233tan2B-l213tan2B+ll

--------1----------1--------=----------------1----------1---------=-----------------

tanAtanBtanC4tan3tanBtan54tanB

在锐角ABC中,有tanB〉0,

1233tanB11,/3tanB11-

故——+——+----=------+------>2.---------x----------

tanAtanBtanC44tanBy44tanB

当且仅当学0=即tanB=K13时取等号,

44tanB3

123的最小值为学

所以---7------n"1------1

tanAtanBtanC

18.⑴尤二1土石

2

⑵①-2,②{1}

【分析】(1)由题意得%+工=1,化简后利用一元二次方程的求根公式求解即可;

X

(2)①设x=a+/i(a,/wR),代入/(同=/+g结合/十^=1可求得其最小值;②由题

意设x=a+历(a,6eR,qN0,6w0),代入〃力=尤2+4化简,再由/(力2加,可得/(x)为

实数,从而可得/+〃=1,进而可求出|x|的取值范围.

答案第13页,共18页

【详解】(1)由题意得X+'=1,整理得尤2_彳+1=0,

X

1±7P4l±V3i

X=------------=---------;

22

(2)①当〃=2时,f(x)=x2+-^,设%=a+Z?i(a,h£R),

x

因为W=i,所以/+〃=i,

/W="2+I=(a+Z,i)2+(^F

1

=(a2-b2)+2abi+

(〃2-b2)+2abi

(a2-b2)-2abi

+2abi+

^a2-b2)+2abi^a2-b2)-2abi]

(a?-/)-2abi

=(a2-b2)+2abi+

(〃2-Z?2)2+4«2Z?2

(〃2一/)一2〃方

=(a2-b2)+2abi+

(/+/)2

=(〃-b2)+2abi+(a2-b2)-2abi

=2(a2-b2)

=2(2/_1)12,

当且仅当〃=0时,取等号,

所以/(X)的最小值为-2;

②设I=〃+历w°,Ow°),则

“,)=一+:=(。+历f+f

1

=(/-b2)+2abi+

(a2-b2)+2abi

(Q2_02)_2Q历

a2廿)+2abi+

\^a2-b2)+2"i][[a2-b2)-2abi]

(/-/)-2a历

=(a2-b2)+2abi+

(a2-b2)2+4a2b2

(〃2—/)—2"i

=(〃-b2)+2abi+

(tz2+b2)2

z272、2abi

=(a—b)H-----------+2abi---------------z—:-

(a2+b2)2(4+从产

答案第14页,共18页

_72ab

二面一⑻+2ab----------i

+"7(a2+b2)2

因为存在实数使得/("2”成立,

所以/(X)为实数,所以2"-(/2:ab62)2=0,

因为aw0,6w。,所以4+〃=1,

222

当/+从=i时,y(%)=2(O-b)=2(2a-1)>-2(a0),符合题意,

此时*=。+历(<3,6€艮(7/0,6*0),则国=J/+62=],

所以国的取值范围为{1}

【点睛】关键点点睛:此题考查复数的运算,考查复数的模的计算,第(2)问解题的关键

是设x=a+历(a,)eR)代入〃切=/++,利用复数的乘除法运算法则化简,考查计算能

力,属于较难题.

19.(1)证明见解析;

52

⑵①②存在,BP=|

【分析】(1)根据面面垂直可得比>1平面MC,进而可证4。,平面D3C],即可得结果;

(2)根据题意分析相关长度,确定三棱台的结构特征,并将三棱台补成三棱锥,①做辅助

线,分析可知/即为直线3N,利用三垂线法求二面角;②做辅助线,设黑=九>°,结合

台体的体积公式运算求解.

【详解】(1)连接。1,

因为AB=BC,且点。为AC的中点,则BDLAC,

又因为平面ABC_L平面阴C,平面ABC「平面AB。=AC,5£>u平面ABC,

答案第15页,共18页

所以平面MC,由4Cu平面AB。,可得

且GDLBC,C|。cJB。=D,G。,8Ou平面D3Cl,可得80,平面D3C],

且用Cu平面C28C,所以平面C8BG,平面D3C1

(2)①由题意可知:BD=;AC=0B[D=^,

因为△ABC为正三角形,且点。为AC的中点,则耳。人AC,

又因为平面ABC_L平面阴C,平面ABC平面AB|C=AC,4Ou平面阴C,

所以平面ABC,由班)u平面ABC,可得耳

可得48=西河+BD。=2>/2,

取A3的中点M,连接。M,瓦M,

因为48=44,40=08,则耳/_LA2,Z)M_L4B,

且4McOM=M,印%DMu平面4OM,则AB,平面BQM,

对于梯形ABB】A,过点A做A。,4耳,垂足为R,

,---------

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