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文檔簡介
【典型例題】例1.已知函數(shù)f(x)=3x—x3,若關(guān)于x的方程f(x)=a有兩個(gè)正實(shí)數(shù)根x1,x2且x1<x2.(1)求實(shí)數(shù)a的取值范圍;:當(dāng)x>1或x<1時(shí),f(x)<0;當(dāng)1<x<1時(shí),f(x)>0,:f(0)=0且f(x)=a有兩個(gè)正根,:f(0)<a<f(1:0<a<2,:a的取值范圍為(0,2).(2):關(guān)于x的方程f(x)=a有兩個(gè)正實(shí)數(shù)根x1,x2且x1<x2.設(shè)F(x)=f(x)—f(2—x)(2:F(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,:F(x1)=f(x1)—f(2—x1)>F(1)=0,:f(x2)=f(x1)>f(2—x1),又f(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減,:x2<2x1,:x1+x2<2,:要證x2x1<2,(Ⅰ)討論f(x)的單調(diào)性;(Ⅱ)設(shè)曲線y=f(x)與x軸正半軸的交點(diǎn)為P,曲線在點(diǎn)P處的切線方程為y=g(x),求證:對于任意的正實(shí)數(shù)x,都有f(x)≤g(x);(Ⅲ)若關(guān)于x的方程f(x)=a(a為實(shí)數(shù))有兩個(gè)正實(shí)數(shù)根x1,x2,求證:|x2—x1|<下面分兩種情況討論:(1)當(dāng)n為奇數(shù)時(shí),令f(x)=0,解得x=1,或x=—1,當(dāng)x變化時(shí),f(x),f(x)的變化情況如下表:xf(x)—+—f(x)(2)當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),當(dāng)f(x)>0,即x<1時(shí),函數(shù)f(x)單調(diào)遞增;當(dāng)f(x)<0,即x>1時(shí),函數(shù)f(x)單調(diào)遞減;1曲線y=f(x)在點(diǎn)P處的切線方程為y=f(x0)(x—x0),即g(x)=f(x0)(x—x0),令F(x)=f(x)—g(x),即F(x)=f(x)—f(x0)(x—x0),則F(x)=f(x)—f(x0). +n在(0,+∞)上單調(diào)遞減,故F(x所以對應(yīng)任意的正實(shí)數(shù)x,都有F(x)≤F(x0)=0,即對于任意的正實(shí)數(shù)x,都有f(x)≤g(x).(Ⅲ)證明:不妨設(shè)x1≤x2,2)(xx0),設(shè)方程g(x)=a的根為x2,可得x2=,2)≥f(x2)=a=g(x2),可得x2≤x2.類似地,設(shè)曲線y=f(x)在原點(diǎn)處的切線方程為y=h(x),n即對于任意的x∈(0,+∞),f(x)<h(x),0, 例3.已知函數(shù)f(x)=(x2—x)ex(1)求曲線y=f(x)在原點(diǎn)處的切線方程;(2)若f(x)—ax+e≥0恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍;f(0)=0,故曲線y=f(x)在原點(diǎn)處的切線方程為x+y=0.:g(x)在(0,1)遞減,在(1,+∞)遞增.:g(x)在(0,+∞)的最小值為g(1)=e;:a≤ex:a≥0,綜上所述:0≤a≤e.:曲線y=f(x)在原點(diǎn)處的切線方程為x+y=022:當(dāng)x>0時(shí),φ(x)>0,(1)當(dāng)m=0時(shí),求f(x)的最值;(2)當(dāng)m>0時(shí),若f(x)的兩個(gè)零點(diǎn)分別為x1,x2,證明x2—x1<e—故當(dāng)x=1時(shí),函數(shù)取得最小值故當(dāng)x=1時(shí),函數(shù)取得最小值所以f(x)在(,1)上存在一個(gè)零點(diǎn),例5.已知函數(shù)f(x)=lnx—ax+a(a為常數(shù))的最大值為0.(1)求實(shí)數(shù)a的值;(2)設(shè)函數(shù)F(x)=m(x—1)lnx—f(x)+1—,當(dāng)m>0時(shí),求證:函數(shù)F(x)有兩個(gè)不同的零點(diǎn)x1,x2(x1解:f0,當(dāng)a≤0時(shí),f(x)>0恒成立,故f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,無最大值;當(dāng)a>0時(shí),x∈(0,)時(shí),f(x)>0,f(x)在(0,)上單調(diào)遞增,當(dāng)x∈(,+∞)時(shí),f(x)><,f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,所以F(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,又因?yàn)镕(1)=0,所以F(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增,故x2x1<e.例6.已知函數(shù)f(x)=xlnx.(1)求f(x)的單調(diào)區(qū)間;(2)若a≤2,證明:f(x)≥axe3在(0,+∞)上恒成立;【解析】(1)解:函數(shù)f(x)=xlnx的定義域?yàn)?0,+∞),又f(x)=lnx+1,當(dāng)0<x<時(shí),f(x)<0,則f(x)單調(diào)遞減,當(dāng)x>時(shí),f(x)>0,則f(x)單調(diào)遞增,所以f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為(0,),單調(diào)遞增區(qū)間為(,+∞);下面證明:2xe3≤f(x)=xlnx,所以當(dāng)x=e一3時(shí),函數(shù)h(x)設(shè)直線y=b與直線l1,函數(shù)f(x)的圖象和直線l2分別交于x1’,x1,x2,x2’,則x1x2x即直線y=b與函數(shù)f(x)圖象的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x1,x2,例7.已知函數(shù)f(x)=(x+1)(ex一1).(1)求f(x)在點(diǎn)(一1,f(一1))處的切線方程;(3)若方程f(x)=b有兩個(gè)實(shí)數(shù)根x1,x2,且x1<x2,證明:x2一x1≤1+所以切線方程為又g(x)在x∈[1,+∞)上單調(diào)遞增,且g(1)=0,知g(x)在x∈[1,+∞)上單調(diào)遞增,(3)由(1)知f(x)在點(diǎn)(—1,f(—1))處的切線方程為構(gòu)造F(x,F(xiàn)所以F(x)在(∞,3)上單調(diào)遞減,在(3,+∞)上單調(diào)遞增.又FF=0,所以F在上單調(diào)遞減,在(—1,+∞)上單調(diào)遞增.所以=0→f所以G(x)在(∞,3)上單調(diào)遞減,在(3,+∞)上單調(diào)遞增.增.設(shè)方程xe1=b的根x又b=t(x2f(x2)≥t(x2),由t(x)在R上單調(diào)遞增,所以x2≤x2:x1x2≤x2所以x2x1≤x2【同步練習(xí)】1.已知函數(shù)f(x)=xlnx,e為自然對數(shù)的底數(shù).(Ⅰ)求曲線y=f(x)在x=e—3處的切線方程;(Ⅱ)關(guān)于x的不等式f(x)≥λ(x—1)在(0,+∞)恒成立,求實(shí)數(shù)λ的取值范圍.(Ⅲ)關(guān)于x的方程f(x)=a有兩個(gè)實(shí)根x1,x2,求證:|x1—x2:f——33即y=2xe3;(Ⅱ)記g(x)=f(x)λ(x1)=xlnxλ(x1),其中x>0,由題意知g(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,下面求函數(shù)g(x)的最小值,λ1,當(dāng)x變化時(shí),g’(x),g(x)變化情況列表如下:x(0,eλ1)eλ1(eλ1,—0+g(x)遞減極小值遞增:g(x)min=g(x)極小值=g(eλ—1)=(λ—1)eλ—1λ(eλ11)=λeλ1,:λ—eλ—1≥0,當(dāng)λ變化時(shí),G(λ),G(λ)變化情況列表如下:λ1G(λ)+0—G(λ)遞增極大值遞減:G(λ)max=G(λ)極大值=G(1)=0,故λ—eλ—1≤0當(dāng)且僅當(dāng)λ=1時(shí)取等號,又λ—eλ—1≥0,從而得到λ=1;當(dāng)x變化時(shí),h(x),h(x)變化情況列表如下:x3eh(x)—0+h(x)遞減極小值遞增33記直線y=2xe3,y=x1分別與y=a交于(x1,a),(x2,a),從而x1由(Ⅱ)知,f(x)≥x1,則a=x21=f(x2)≥x21,從而x2≤x2,當(dāng)且僅當(dāng)a=0時(shí)取等號,2.已知函數(shù)f(x)=xlnx.(1)求曲線處的切線方程;(2)若方程f(x)=m有兩個(gè)實(shí)根x1,x2,且x2>x1:f(x)的增區(qū)間為減區(qū)間為(0,),:f(x)的最小值為又x→0時(shí),f(x)→0,x→+∞時(shí),f(x)→+∞,即證明x≤xlnx恒成立,令g(x)=xlnx+x+,:g(x)在(0,e2)遞減,在(e2,+∞)遞增,:g(x)最小值為g(e—2)=0,g(x)≥0恒成立,:—x≤xlnx恒成立得證,即切線y=x始終在曲線y=f(x)下方.,只要證x2x即證x22:h(x)<h(1)=0,原命題得證.3.已知函數(shù)f(x)=—a的兩個(gè)零點(diǎn)記為x1,x2.(1)求a的取值范圍; 1a.【解析】解1)由f(x)=0,得a=,令g(x)=,g(x)=,所以F(x1)<0,即f(x1)<f(2—x1),1,由f(x1)=f(x2),由(1)知,當(dāng)x∈(1,+∞),f(x)遞減; 構(gòu)造函數(shù)h(x)=+x22x,h故原命題成立.4.已知函數(shù)f(x)=(x2—x)ex(1)求y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程y=g(x),并證明f(x)≥g(x)【解析】證明1)f(x)=(x2+x—1)ex,f(1)=e,f(1)=0,:y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程y=g(x)=e(x—1),在(3,0)上單調(diào)遞減,:x∈(∞,1),h(x)<0,y=h(x)單調(diào)遞減;:h(x≥h(1)=0,:f(x)≥g(x);又(x2x)ex≥e(x1),設(shè)y=m與y=x和y=e(x1)的兩個(gè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x3,x4,5.已知函數(shù)f(x)=+alnx(a∈R).(1)討論f(x)的單調(diào)性;【解析】解1)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),且f(x)=—2x—3+=,①當(dāng)a≤0時(shí),f(x)≤0,f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為(0,+∞);故f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為單調(diào)遞減區(qū)間為(0,).(2)證明::f(x)有兩個(gè)零點(diǎn),:由(1)知a>0且f(·)=+ln<0,:a>2e,只需證明<x1<<x2<e—<:f(e—=e—=e—>e0—=>0,且f(x)在(·,+∞)單調(diào)遞增,故<x2<e—另一方面,令g(x)=lnx+,(x>0), :f(·)f(e—<0,故min=g=—1+1=0,故g即lnx≥—時(shí)x∈(0,+∞)恒成立,令則ln>—,于是+aln綜合上述<x1<<x2<e—即原不等式成立.6.已知函數(shù)f(x)=—lnx+x—2a,a∈R.(1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間;(2)若函數(shù)f(x)有兩個(gè)不同的零點(diǎn)x1,x2,證明:|x2—x1|<解x>0.??????????當(dāng)x>1時(shí),f’(x)>0,f(x)單調(diào)遞增;當(dāng)0<x<1時(shí),f’(x)<0,f(x)單調(diào)遞減.所以f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(1,+∞),單調(diào)遞減區(qū)間為(0,1).????????????(5分)(2)(i)由(1)f(x)min=f(1)=e+1—2a,若函數(shù)f(x)有兩個(gè)不同的零點(diǎn)x1,x2,則f(1)=e+1—2a<0,解得:a>,????????????(8分)(ii)不妨設(shè)x1<x2,因?yàn)閒(2a—ln2a+2a—2a=—ln2a.令t=2a>e+1,g(t)=—lnt,g(t)=.令h(t)=et(t—1)—t,則h(t)=et.t所以h(t)單調(diào)遞增,又因?yàn)閔(e+1)>0,所以h(t)單調(diào)遞增.因?yàn)閔(e+1)=ee+2—e—1>0,所以g(t)>0,故g(t)單調(diào)遞增.又因?yàn)間(e+1)>g(e)=ee—1—1>0,所以f(2a)>0,x2<2a.????????????(12分)2a—12a—1.????????????7.已知函數(shù)f(x)=xlnx—x2+(2a—1)x(a∈R).(1)討論函數(shù)f(x)的極值點(diǎn)的個(gè)數(shù);(2)已知函數(shù)有兩個(gè)不同的零點(diǎn)x1,x2,且x1<x2.證明:x2—x1< 解:函數(shù)f=xlnx—x,故f的定義域?yàn)?0,+∞),則f(x)=lnx—x+2a,令=lnx—x+2a,則h當(dāng)0<x<1時(shí),h(x)>0,則h(x)單調(diào)遞增,當(dāng)x>1時(shí),h(x)<0,則h(x)單調(diào)遞減,所以當(dāng)x=1時(shí),h(x)取得最大值h(1)=2a—1,當(dāng)a≤時(shí),h(1)=2a—1≤0,則f(x)≤0,所以f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,此時(shí)f(x)無極值點(diǎn);2當(dāng)a>1時(shí),h(1)=2a—1>0,因?yàn)?<e—2a<1,h(e—2a)=—2a—e—2a+2a=—e—2a<0,22a12a1所以h(x)在(0,1)上有且只有一個(gè)零點(diǎn),所以f(x)在(0,1)上有且只有一個(gè)極值點(diǎn),5a)5a4aa4a)2)所以h(x)在(1,+∞)上有且只有一個(gè)零點(diǎn),所以f(x)在(1,+∞)上有且只有一個(gè)極值點(diǎn).綜上所述,當(dāng)a≤時(shí),f(x)無極值點(diǎn);當(dāng)a>時(shí),f(x)有2個(gè)極值點(diǎn).當(dāng)x>1時(shí),g(x)>0,則g(x)單調(diào)遞增,因?yàn)楹瘮?shù)g(x)有兩個(gè)不同的零點(diǎn)x1,x2,且x1<x2,令m(x)=ex(x1)x(x≥e),則m(x)所以φ(x)>0,所以φ(x)單調(diào)遞增,所以g(2a)>0,所以x2<2a,當(dāng)x>1時(shí),n(x)<0,則n(x)單調(diào)遞減,所以當(dāng)x=1時(shí),n(x)取到最大值為n(1)=0,(1)求f(x)在點(diǎn)(—1,f(—1))處的切線方程;(2)已知f(x)≥ax在R上恒成立,求a的值.eb(3)若方程f(x)=b有兩個(gè)實(shí)數(shù)根x1,x2,且x1<x2,證明:x2—x1≤b+1+ebe1【解析】解1)函數(shù)f(x)=(x+1)(ex—1),則f(x)=(x+2)ex—1,所以f(—1)=1,f(1)=0,所以在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程為故h(x)只能在x=0處取得最小值,故h(x)≥h(0)=0,滿足題意;xh(x)在(0,x0)上單調(diào)遞減,與h(x)≥h(0)矛盾;xh(x)在(x0,0)上單調(diào)遞減,與h(x)≥h(0)矛盾;所以f(x)在(—∞,3)單調(diào)遞減且f(x)<0,f(x)在(—3,+∞)單調(diào)遞增,故f(x)=0最多一根,設(shè)f(x)=0的解為t,因?yàn)閒(—1).f(0)<所以f(x)在(—∞,t)上單調(diào)遞減,f(x)在(t,+∞)上單調(diào)遞增,因?yàn)榉匠蘤(x)=b有兩個(gè)實(shí)數(shù)根x1,x2,故b>f(t),結(jié)合有f≥x在R上恒成立,9.已知函數(shù)為自然對數(shù)的底數(shù)).(1)求函數(shù)f(x)的零點(diǎn)x0,以及曲線y=f(x)在x=x0處的切線方程;:函數(shù)的零點(diǎn)x0=±1,f=2e,f:曲線y=f(x)在x=1處的切線方程為證明:ff(x)<0.由(1)知,當(dāng)x<1或x>1時(shí),f(x)<0;當(dāng)1<x<1時(shí),f(x)>0.下面證明:當(dāng)x∈(1,1)時(shí),2e(x+上單調(diào)遞增,:當(dāng)x∈(1,1)時(shí),2e(x+1)>f(x).=-1.要證|x1-x2|<2-m只要證≤2-m,即證x2≤:只要證x2≤1-,即 x2x2-(x2+1)≥0.令φ(x)=ex-(x+1),φ,(x)=ex-1. 當(dāng)x∈(1-·2,0)時(shí),φ,(x)<0,φ(x)為單調(diào)遞減函數(shù);當(dāng)x∈(0,1)時(shí),φ,(x)>0,φ(x)為單調(diào)遞增函數(shù).:φ(x)≥φ(0)=0,:ex2-(x2+1)≥0,10.已知函數(shù)f(x)=(x-m)lnx(x>0),m>0.(1)當(dāng)m=1時(shí),求函數(shù)f(x)在x=1處的切線方程;(2)當(dāng)x∈[1,e]時(shí)恒有f(x)≤0成立,求滿足條件的m的范圍;(3)當(dāng)m=e時(shí),令方程f(x)=t有兩個(gè)不同的根x1,x2,且滿足x1<x2,求證:x2-x1≤+e-1.【解析】(1)解:由題意,當(dāng)m=1時(shí),f(x)=(x-1)lnx,x>0.f,(1)=0,f(1)=0.:函數(shù)f(x)在x=1處的切線方程為:y=0.(2)解:由題意,當(dāng)x∈[1,e]時(shí)恒有f(x)≤0成立,:x-m≤0對任意x∈[1,e]恒成立.:m≥xmax=e.:m的取值范圍為[e,+∞).(3)證明:由題意,當(dāng)m=e時(shí),f(x)=(x-e)lnx,x>0.根據(jù)圖,很明顯交點(diǎn)的橫坐標(biāo)在1與e之間,設(shè)為x0,即f(x)=0的解為x=x0且lnx0+:f(x)在(0,x0)上單調(diào)遞減,在(x0,+∞)上單調(diào)遞增,在x=x0處取得極小值.f(1)=0,f(e)=0.:根據(jù)題意,畫圖如下:由圖,①設(shè)函數(shù)f(x)在x=1處的切線為l1,f(1)=1-e.:直線l1的直線方程:y=(1-e)(x-1),②設(shè)函數(shù)f(x)在x=e處的切線為l2,f(e)=1.:直線l2的直線方程:y=x-e,:x2-x1≤x4-x3=e+t---1=e-1+ee1.11.已知函數(shù)f(x)=ax-ex+1,ln3是f(x)的極值點(diǎn).(Ⅱ)設(shè)曲線y=f(x)與x軸正半軸的交點(diǎn)為P,曲線在點(diǎn)P處的切線為直線l.求證:曲線y=f(x)上的點(diǎn)都不在直線l的上方;(Ⅲ)若關(guān)于x的方程f(x)=m(m>0)有兩個(gè)不等實(shí)根x1,x2,求證:x2-x1<2-由題意知,f(ln3)=a-eln3=0;:a=3;(Ⅱ)證明:設(shè)曲線y=f(x)在P(x0,0)處切線為直線l:y=(3-ex0)(x-x0);令g(x)=(3-ex0)(x-x0);F(x)=f(x)-g(x)=3x-ex+1-(3-ex0)(x-x0);:F(x)=3-ex-(3-ex0)=ex0-ex;:F(x)在(-∞,x0)上單調(diào)遞增,在(x0,+∞)上單調(diào)遞減;:F(x)max=F(x0)=f(x0)-g(x0)=0;:F(x)=f(x)-g(x)≤0,即f(x)≤g(x),即y=f(x)上的點(diǎn)都不在直線l的上方;令r(x)=2x-f(x)=ex-x-1,(x>0);:r(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增;:r(x)>r(0)=0;:y=2x的圖象不在f(x)的下方;y=2x與y=m交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x1=;22;關(guān)于x0的函數(shù)+x0-在上單調(diào)遞增;12.已知函數(shù)f(x)=ax-ex+1,曲線y=f(x)在原點(diǎn)處的切線為y=2x.(1)證明:曲線y=f(x)與x軸正半軸有交點(diǎn);(2)設(shè)曲線y=f(x)與x軸正半軸的交點(diǎn)為P,曲線在點(diǎn)P處的切線為直線l,求證:曲線y=f(x)上的點(diǎn)都不在直線l的上方;(3)若關(guān)于x的方程f(x)=m(m為正實(shí)數(shù))有不等實(shí)根x1,x2(x1<x2),求證:x2-x1<2-.【解析】證明1)因?yàn)閒(x)=a-ex,由已知得:a-e0=2,解得a=3,即f(x)=3-ex,所以f(x)=3x-ex+1在(-∞,ln3)上單調(diào)遞增,在(ln3,+∞)上單調(diào)遞減,又f(0)=0,f(ln3)=3ln3-2>0,f(2)=7-e2<0,即曲線y=f(x)與x軸正半軸有交點(diǎn)P(x0,0);(2)曲線y=f(x)在點(diǎn)P處的切線l:y=(3-ex0)(x-x0),令g(x)=(3-ex0)(x-x0),F(xiàn)(x)=f(x)-g(x),則F(x0)=f(x0)-g(x0)=0,又F(x)=3-ex-(3-ex0)=ex0-ex所以對任意實(shí)數(shù)x都有F(x)≤F(x0)=0,即對任意實(shí)數(shù)x都有f(x)≤g(x),故曲線y=f(x)上的點(diǎn)都不在直線l的上方;(3)因?yàn)?x0ex0+1=0,所以g(由(2)可知g(x2)>f(x2)=m=g(x2’),所以x2≤x2’x,所以,對任意的實(shí)數(shù)x,都有h(x)≤h(0)=0,即f(x)≤2x所以φ(x)在[1,+∞)上為增函數(shù),又x0∈(ln3,2),所以,(1)當(dāng)a≥0,c=1時(shí),討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性;(2)已知a>0,b=—2,c=2,且函數(shù)f(x)有兩個(gè)零點(diǎn)x1,x2(x1<x2),求證:對任意的正實(shí)數(shù)M,都存在滿足條件的實(shí)數(shù)a,使得x2—x1>M成立.【解析】解1)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),令f’(x)≥0,即2ax2+bx1≥0.解得x≥x2或x≤x1(舍),在上是減函數(shù),在上是增函數(shù).:f(x)在(0,+∞)上是減函數(shù);(ii)若b>0,解得x≥,在上是減函數(shù),在上是增函數(shù).綜上所述,當(dāng)a>0時(shí),f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是單調(diào)遞減區(qū)間是當(dāng)a=0時(shí),若b≤0,f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是(0,+∞),無增區(qū)間;若b>0,f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是單調(diào)遞減區(qū)間是(0,).所以(*)且當(dāng)x∈(0,x0)時(shí),ff(x)單調(diào)遞減.因?yàn)楹瘮?shù)f(x)有兩個(gè)不等的零點(diǎn),所以f(x0)<0,則函數(shù)g(x0)單調(diào)遞增,即f(e2x0)>f(e2)>0,2x0,f>0,f<0,f所以當(dāng)a∈(0,2)時(shí),函數(shù)f(x)有兩個(gè)零點(diǎn).因?yàn)閤2即對于任意的正實(shí)數(shù)M,都存在滿足條件的實(shí)數(shù)a,使得x2—x1>M.14.已知函數(shù)+lnxx,其中e=2.71828…是自然對數(shù)的底數(shù).(Ⅰ)若曲線y=f(x)與直線y=a有交點(diǎn),求a的最小值;(1))
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