2019年高考物理 真題和模擬題分項(xiàng)匯編 專(zhuān)題15 (含解析)
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1、專(zhuān)題15 1.(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷)(5分)某容器中的空氣被光滑活塞封住,容器和活塞絕熱性能良好,空氣可視為理想氣體。初始時(shí)容器中空氣的溫度與外界相同,壓強(qiáng)大于外界?,F(xiàn)使活塞緩慢移動(dòng),直至容器中的空氣壓強(qiáng)與外界相同。此時(shí),容器中空氣的溫度__________(填“高于”“低于”或“等于”)外界溫度,容器中空氣的密度__________(填“大于”“小于”或“等于”)外界空氣的密度。 【答案】低于 大于 【解析】由題意可知,容器與活塞絕熱性能良好,容器內(nèi)氣體與外界不發(fā)生熱交換,故,但活塞移動(dòng)的過(guò)程中,容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,則容器內(nèi)氣體正在膨脹,體積增大,氣體對(duì)外界做功,即,根據(jù)熱力
2、學(xué)第一定律可知:,故容器內(nèi)氣體內(nèi)能減小,溫度降低,低于外界溫度。最終容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)和外界氣體壓強(qiáng)相同,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程:,又,m為容器內(nèi)氣體質(zhì)量。聯(lián)立得:,取容器外界質(zhì)量也為m的一部分氣體,由于容器內(nèi)溫度T低于外界溫度,故容器內(nèi)氣體密度大于外界。 2.(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷)(10分)熱等靜壓設(shè)備廣泛用于材料加工中。該設(shè)備工作時(shí),先在室溫下把惰性氣體用壓縮機(jī)壓入到一個(gè)預(yù)抽真空的爐腔中,然后爐腔升溫,利用高溫高氣壓環(huán)境對(duì)放入爐腔中的材料加工處理,改善其性能。一臺(tái)熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13 m3,爐腔抽真空后,在室溫下用壓縮機(jī)將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知
3、每瓶氬氣的容積為3.2×10-2 m3,使用前瓶中氣體壓強(qiáng)為1.5×107 Pa,使用后瓶中剩余氣體壓強(qiáng)為2.0×106 Pa;室溫溫度為27 ℃。氬氣可視為理想氣體。 (1)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強(qiáng); (2)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1 227 ℃,求此時(shí)爐腔中氣體的壓強(qiáng)。 【答案】(1)p2=3.2×107 Pa (2)p3=1.6×108 Pa 【解析】(1)設(shè)初始時(shí)每瓶氣體的體積為V0,壓強(qiáng)為p0;使用后氣瓶中剩余氣體的壓強(qiáng)為p1。假設(shè)體積為V0、壓強(qiáng)為p0的氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜1時(shí),其體積膨脹為V1。由玻意耳定律 p0V0=p1V1 ① 被壓入進(jìn)爐腔的氣體
4、在室溫和p1條件下的體積為 ② 設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強(qiáng)為p2,體積為V2。由玻意耳定律 p2V2=10p1 ③ 聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得 p2=3.2×107 Pa ④ (2)設(shè)加熱前爐腔的溫度為T(mén)0,加熱后爐腔溫度為T(mén)1,氣體壓強(qiáng)為p3,由查理定律 ⑤ 聯(lián)立④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得 p3=1.6×108 Pa ⑥ 3.(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷)(5分)如p-V圖所示,1、2、3三個(gè)點(diǎn)代表某容器中一定量理想氣體的三個(gè)不同狀態(tài),對(duì)應(yīng)的溫度分別是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分別表示這三
5、個(gè)狀態(tài)下氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊容器壁上單位面積的次數(shù),則N1______N2,T1______T3,N2______N3。(填“大于”“小于”或“等于”) 【答案】大于 等于 大于 【解析】1、2等體積,2、3等壓強(qiáng)由pV=nRT得:=,V1=V2,故=,可得:T1=2T2,即T1>T2,由于分子密度相同,溫度高,碰撞次數(shù)多,故N1>N2;由于p1V1= p3V3;故T1=T3;則T3>T2,又p2=p3,2狀態(tài)分析密度大,分析運(yùn)動(dòng)緩慢,單個(gè)分子平均作用力小,3狀態(tài)分子密度小,分子運(yùn)動(dòng)劇烈,單個(gè)分子平均作用力大。故3狀態(tài)碰撞容器壁分子較少,即N2>N3。 4.(2019·新課標(biāo)
6、全國(guó)Ⅱ卷)(10分)如圖,一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個(gè)汽缸連通而成,容器平放在地面上,汽缸內(nèi)壁光滑。整個(gè)容器被通過(guò)剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分,分別充有氫氣、空氣和氮?dú)?。平衡時(shí),氮?dú)獾膲簭?qiáng)和體積分別為p0和V0,氫氣的體積為2V0,空氣的壓強(qiáng)為p?,F(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出,抽氣過(guò)程中氫氣和氮?dú)獾臏囟缺3植蛔?,活塞沒(méi)有到達(dá)兩汽缸的連接處,求: (1)抽氣前氫氣的壓強(qiáng); (2)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積。 【答案】(1)p10=(p0+p) (2) 【解析】(1)設(shè)抽氣前氫氣的壓強(qiáng)為p10,根據(jù)力的平衡條件得 (p10–p)·2S=(p0–p)·S① 得p10=(p0+
7、p)② (2)設(shè)抽氣后氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為p1和V1,氫氣的壓強(qiáng)和體積分別為p2和V2,根據(jù)力的平衡條件有p2·S=p1·2S③ 由玻意耳定律得p1V1=p10·2V0④ p2V2=p0·V0⑤ 由于兩活塞用剛性桿連接,故 V1–2V0=2(V0–V2)⑥ 聯(lián)立②③④⑤⑥式解得 ⑦ ⑧ 5.(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅲ卷)(5分)用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中,首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液,稀釋的目的是_______________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精
8、溶液中純油酸的體積,可以________________________________________________________________________________。為得到油酸分子的直徑,還需測(cè)量的物理量是___________________________________。 【答案】使油酸在淺盤(pán)的水面上容易形成一塊單分子層油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測(cè)出1mL油酸酒精溶液的滴數(shù),得到一滴溶液中純油酸的體積 油膜穩(wěn)定后得表面積S。 【解析】油膜法測(cè)量分子大小需要形成單分子油膜,故而需要減少油酸濃度;一滴油酸的體積非常微小不易準(zhǔn)確測(cè)量,故而使用累積法
9、,測(cè)出N滴油酸溶液的體積V,用V與N的比值計(jì)算一滴油酸的體積;由于形成單分子油膜,油膜的厚度h可以認(rèn)為是分子直徑,故而還需要測(cè)量出油膜的面積S,以計(jì)算厚度。 6.(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅲ卷)(10分)如圖,一粗細(xì)均勻的細(xì)管開(kāi)口向上豎直放置,管內(nèi)有一段高度為2.0 cm的水銀柱,水銀柱下密封了一定量的理想氣體,水銀柱上表面到管口的距離為2.0 cm。若將細(xì)管倒置,水銀柱下表面恰好位于管口處,且無(wú)水銀滴落,管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強(qiáng)為76 cmHg,環(huán)境溫度為296 K。 (1)求細(xì)管的長(zhǎng)度; (2)若在倒置前,緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體,直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止
10、,求此時(shí)密封氣體的溫度。 【答案】(1)L=41 cm (2)T=312 K 【解析】(1)設(shè)細(xì)管的長(zhǎng)度為L(zhǎng),橫截面的面積為S,水銀柱高度為h;初始時(shí),設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1,被密封氣體的體積為V,壓強(qiáng)為p;細(xì)管倒置時(shí),氣體體積為V1,壓強(qiáng)為p1。由玻意耳定律有 pV=p1V1 ① 由力的平衡條件有 p=p0+ρgh ② p1=p0–ρgh ③ 式中,ρ、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,p0為大氣壓強(qiáng)。由題意有 V=S(L–h1–h) ④ V1=S(L–h) ⑤ 由①②③④⑤式和題給條件得 L=41
11、cm ⑥ (2)設(shè)氣體被加熱前后的溫度分別為T(mén)0和T,由蓋–呂薩克定律有 ⑦ 由④⑤⑥⑦式和題給數(shù)據(jù)得 T=312 K ⑧ 7.(2019·北京卷)下列說(shuō)法正確的是 A.溫度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度 B.內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能的總和 C.氣體壓強(qiáng)僅與氣體分子的平均動(dòng)能有關(guān) D.氣體膨脹對(duì)外做功且溫度降低,分子的平均動(dòng)能可能不變 【答案】A 【解析】根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志確定氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的程度和分子平均動(dòng)能變化,內(nèi)能是分子平均動(dòng)能和分子勢(shì)總和,由氣體壓強(qiáng)宏觀(guān)表現(xiàn)確定壓強(qiáng)。A.溫度是分子平均動(dòng)能標(biāo)志,所以溫
12、度標(biāo)志著物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度,故A正確;B.內(nèi)能是物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能和分子勢(shì)能之和,故B錯(cuò)誤;C.由壓強(qiáng)公式可知,氣體壓強(qiáng)除與分子平均動(dòng)能(溫度)有關(guān),還與體積有關(guān),故C錯(cuò)誤;D.溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志,所以溫度降低,分子平均動(dòng)能一定變小,故D錯(cuò)誤。 8.(2019·江蘇卷)在沒(méi)有外界影響的情況下,密閉容器內(nèi)的理想氣體靜置足夠長(zhǎng)時(shí)間后,該氣體 A.分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)停息下來(lái) B.每個(gè)分子的速度大小均相等 C.分子的平均動(dòng)能保持不變 D.分子的密集程度保持不變 【答案】CD 【解析】分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)則為分子的熱運(yùn)動(dòng),由分子動(dòng)理論可知,分子熱運(yùn)動(dòng)不可能停止,故
13、A錯(cuò)誤;密閉容器內(nèi)的理想氣體,溫度不變,所以分子平均動(dòng)能不變,但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都相等,故B錯(cuò)誤,C正確;由于沒(méi)有外界影響且容器密閉,所以分子的密集程度不變,故D正確。 9.(2019·江蘇卷)由于水的表面張力,荷葉上的小水滴總是球形的.在小水滴表面層中,水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為 (選填“引力”或“斥力”).分子勢(shì)能Ep和分子間距離r的關(guān)系圖象如題13A-1圖所示,能總體上反映小水滴表面層中水分子Ep的是圖中 (選填“A”“B”或“C”)的位置. 【答案】引力 C 【解析】由于在小水滴表面層中,水分子間的距離大于,所以水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為引
14、力,由于當(dāng)分子間距離為時(shí),分子間作用力為0,分子勢(shì)能最小即圖中的B點(diǎn),由于表面層中分子間距大于 ,所以能總體反映小水滴表面層中水分子勢(shì)能的是C位置。 10.(2019·江蘇卷)如題13A-2圖所示,一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷A→B的等壓過(guò)程,B→C的絕熱過(guò)程(氣體與外界無(wú)熱量交換),其中B→C過(guò)程中內(nèi)能減少900 J.求A→B→C過(guò)程中氣體對(duì)外界做的總功. 【答案】W=1 500 J 【解析】由題意可知,過(guò)程為等壓膨脹,所以氣體對(duì)外做功為:,過(guò)程:由熱力學(xué)第一定律得:,則氣體對(duì)外界做的總功為:,代入數(shù)據(jù)解得:。 11.(2019·東北三省四市高考二模)下列說(shuō)法正確的是 A.空調(diào)機(jī)既能
15、制熱又能制冷,說(shuō)明熱傳遞不存在方向性 B.第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 C.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,只要溫度升高其內(nèi)能就一定增大 D.用溫度計(jì)測(cè)量溫度是根據(jù)熱平衡的原理 E.隨著科技的發(fā)展,熱機(jī)的效率定能達(dá)到100% 【答案】BCD 【解析】熱傳遞存在方向性是說(shuō)熱量只能自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體,空調(diào)的制冷過(guò)程是熱量從溫度較高的室內(nèi)傳到溫度較低的制冷劑,再通過(guò)壓縮制冷劑將熱量傳到室外,而制熱過(guò)程也是這樣進(jìn)行的。故A錯(cuò)誤。第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律。故B正確。理想氣體內(nèi)分子之間的相互作用忽略不計(jì),所以理想氣體的內(nèi)能僅僅與溫度
16、有關(guān),對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,只要溫度升高其內(nèi)能就一定增大。故C正確。用溫度計(jì)測(cè)量溫度是根據(jù)熱平衡的原理,故D正確。根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,即使科學(xué)技術(shù)有長(zhǎng)足進(jìn)步,將來(lái)的熱機(jī)的效率也達(dá)不到100%.故E錯(cuò)誤。 12.(2019·安徽省六安市第一中學(xué)、合肥八中、阜陽(yáng)一中三校高三最后一卷)下列說(shuō)法中正確的是 A.針尖加熱后接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面,熔化的蜂蠟呈橢圓形,說(shuō)明蜂蠟為晶體 B.溫度一定時(shí),當(dāng)人們逐漸感到潮濕,則此時(shí)空氣的絕度濕度一定增大 C.兩個(gè)相互接觸的物體達(dá)到熱平衡時(shí),此時(shí)二者一定具有相同的內(nèi)能 D.一切與熱現(xiàn)象的對(duì)應(yīng)的自發(fā)過(guò)程都是不可逆的 E.若氣體分子總數(shù)不變而氣
17、體溫度升高,則氣體壓強(qiáng)可能不變 【答案】BDE 【解析】針尖加熱后接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面,熔化的蜂蠟呈橢圓形,說(shuō)明云母為晶體,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;溫度一定時(shí),當(dāng)人們逐漸感到潮濕,則此時(shí)空氣的絕度濕度一定增大,選項(xiàng)B正確;兩個(gè)相互接觸的物體達(dá)到熱平衡時(shí),此時(shí)二者一定具有相同的溫度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,一切與熱現(xiàn)象的對(duì)應(yīng)的自發(fā)過(guò)程都是不可逆的,選項(xiàng)D正確;若氣體分子總數(shù)不變而氣體溫度升高,若氣體的體積變大,則氣體壓強(qiáng)可能不變,選項(xiàng)E正確。 13.(2019·遼寧省遼陽(yáng)市高考物理二模)下列說(shuō)法正確的是 A.食鹽晶體中的鈉離子氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的周期性 B.液晶既
18、有液體的流動(dòng)性,又有晶體的各向異性 C.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量,但熱量不能全部轉(zhuǎn)化為功 D.水黽能停在水面上,是因?yàn)橐后w表面張力的作用 E.外界對(duì)物體做功時(shí),物體的內(nèi)能一定增加 【答案】ABD 【解析】食鹽晶體中的鈉離子氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的周期性。故A正確;液晶像液體一樣可以流動(dòng),又具有某些晶體結(jié)構(gòu)特征的一類(lèi)物質(zhì)。所以液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向異性。故B正確;根據(jù)熱力學(xué)第二定律,熱量也可以全部轉(zhuǎn)化為功,但必須發(fā)生其它的一些變化。故C錯(cuò)誤;水黽能停在水面上,是因?yàn)橐后w表面張力的作用。故D正確;根據(jù)熱力學(xué)第一定律,外界對(duì)物體做功(W>0),但如果和外界熱交換不明確
19、的話(huà),物體的內(nèi)能也不一定增加。故E錯(cuò)誤。 14.(2019·江西省名校2018-2019學(xué)年高三5月聯(lián)合考)夏天的中午,雨過(guò)天晴,高三學(xué)生甲同學(xué)從家里出發(fā)騎自行車(chē)前往學(xué)校上課,則下列說(shuō)法正確的是 A.出發(fā)前,甲同學(xué)給自行車(chē)打氣,若環(huán)境溫度不變,發(fā)現(xiàn)越打氣越困難,這是因?yàn)樽孕熊?chē)車(chē)胎內(nèi)氣體氣壓增大 B.出發(fā)后,甲同學(xué)感覺(jué)十分悶熱,潮濕,這是因?yàn)榇藭r(shí)空氣相對(duì)濕度較大,人體皮膚水分不會(huì)蒸發(fā) C.甲同學(xué)經(jīng)過(guò)學(xué)校內(nèi)池塘邊時(shí),發(fā)現(xiàn)池塘中蓮花的花粉散落在水中,并且在緩慢運(yùn)動(dòng),這是花粉在水中做布朗運(yùn)動(dòng) D.來(lái)到教室,甲同學(xué)看到教室外的玻璃窗已經(jīng)被雨水打濕,雨水附著在玻璃上,說(shuō)明水對(duì)玻璃是浸潤(rùn)的 E.
20、開(kāi)始上課后,為了給教室降溫,甲同學(xué)打開(kāi)空調(diào),此時(shí)空調(diào)機(jī)從教室內(nèi)吸收的熱量少于向教室外排放的熱量 【答案】ADE 【解析】A、車(chē)胎容積一定,向自行車(chē)內(nèi)打氣時(shí),車(chē)胎內(nèi)的氣體越來(lái)越多,環(huán)境溫度不變,氣體壓強(qiáng)越來(lái)越大,用打氣筒打氣時(shí),車(chē)胎內(nèi)氣體對(duì)打氣筒的壓力越來(lái)越大,所以打氣時(shí)感覺(jué)越來(lái)越費(fèi)力,故選項(xiàng)A正確;B、感覺(jué)十分悶熱,潮濕,這是因?yàn)榇藭r(shí)空氣相對(duì)濕度較大,人體皮膚表面的汗液難以蒸發(fā),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C、布朗運(yùn)動(dòng)是微小顆粒的運(yùn)動(dòng),在光學(xué)顯微鏡下能看到,較大的顆粒不做布朗運(yùn)動(dòng),所以發(fā)現(xiàn)池塘中蓮花的花粉散落在水中,并且在緩慢運(yùn)動(dòng),這不是布朗運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D、浸潤(rùn)指液體與固體發(fā)生接觸時(shí),液體附著在
21、固體表面或滲透到固體內(nèi)部的現(xiàn)象,此時(shí)看到教室外的玻璃窗已經(jīng)被雨水打濕,雨水附著在玻璃上,說(shuō)明水對(duì)玻璃是浸潤(rùn)的,故選項(xiàng)D正確;E、空調(diào)機(jī)在制冷過(guò)程中,從教室內(nèi)吸收的熱量少于向教室外放出的熱量,因?yàn)殡娔芤膊糠洲D(zhuǎn)化為熱能,故選項(xiàng)E正確。 15.(2019·山東省高考模擬)如圖所示,氣缸放置在水平平臺(tái)上,活塞質(zhì)量為10 kg,橫截面積為50 cm2,厚度為1 cm,氣缸全長(zhǎng)為21 cm,大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa,當(dāng)溫度為7 ℃時(shí),活塞封閉的氣柱長(zhǎng)10 cm,若將氣缸倒過(guò)來(lái)放置時(shí),活塞下方的空氣能通過(guò)平臺(tái)上的缺口與大氣相通。(g取10 m/s2,不計(jì)活塞與氣缸之間的摩擦,計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字
22、) (1)將氣缸倒過(guò)來(lái)放置,若溫度上升到27 ℃,求此時(shí)氣柱的長(zhǎng)度; (2)汽缸倒過(guò)來(lái)放置后,若逐漸升高溫度,發(fā)現(xiàn)活塞剛好接觸平臺(tái),求此時(shí)氣體的溫度。 【答案】(1)16.1 cm (2)100 ℃ 【解析】以活塞為研究對(duì)象,汽缸未倒過(guò)來(lái)時(shí),有p0S+mg=pS 汽缸倒過(guò)來(lái)后,有p′S+mg=p0S 溫度為7 ℃不變,根據(jù)玻意耳定律有pSl0=p′Sl′ 聯(lián)立解得:l′l0=15 cm (1)溫度由7 ℃升高到27 ℃的過(guò)程中,封閉氣體壓強(qiáng)不變,有 解得l″≈16.1 cm (2)活塞剛好接觸平臺(tái)時(shí),氣體的溫度為T(mén),則由蓋﹣呂薩克定律知 即 解得:T≈373
23、K,故t= 16.(2019·湖南省懷化市高三統(tǒng)一模擬)如圖所示,導(dǎo)熱性能極好的氣缸靜止于水平地面上,缸內(nèi)用橫截面積為S、質(zhì)量為m的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體。在活塞上放一砝碼,穩(wěn)定后氣體溫度與環(huán)境溫度相同,均為T(mén)1。當(dāng)環(huán)境溫度緩慢下降到T2時(shí),活塞下降的高度為△h;現(xiàn)取走砝碼,穩(wěn)定后活塞恰好上升△h。已知外界大氣壓強(qiáng)保持不變,重力加速度為g,不計(jì)活塞與氣缸之間的摩擦,T1、T2均為熱力學(xué)溫度,求: (1)氣體溫度為時(shí),氣柱的高度; (2)砝碼的質(zhì)量。 【答案】(1) (2) 【解析】(1)設(shè)氣體溫度為時(shí),氣柱的高度為,環(huán)境溫度緩慢下降到的過(guò)程是等壓変化,根據(jù)蓋-呂薩克定律有 解得 (2)設(shè)砝碼的質(zhì)量為,取走砝碼后的過(guò)程是等溫變化 由玻意耳定律得 聯(lián)立解得 10
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