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文檔簡介
專題11浮力(測試)(解析版)
(滿分100分,時間90分鐘)
一、選擇題(10小題,每小題3分,共30分)
1.2021年12月9日下午15:40“天宮課堂”時隔8年再次開講,“太空教師”翟志剛、王亞平、葉
富光在中國空間站為廣大青少年帶來了一場精彩的太空科普課。下圖是演示浮力消失實驗時的情況。下列
說法中正確的是()。
A.乒乓球不受浮力;
B.乒乓球在水中靜止時受平衡力;
C.乒乓球下表面所受的壓力大于上表面所受的壓力;
D.若此時在水中放一個實心鐵球,鐵球會沉入水中
【答案】A。
【解析】AC.由于空間站處于失重狀態(tài),乒乓球和水在太空中處于失重,浮力是由物體上下表面的壓
力差產(chǎn)生的,乒乓球在水中沒有受到水的壓力,所以乒乓球在水中不受到浮力,故A正確,C錯誤;
B.乒乓球在水中靜止時,沒有受到重力和浮力,不受力的作用,故B錯誤;
D.若此時在水中放一個實心鐵球,沒有受到重力,鐵球不會沉入水中,故D錯誤。故選A。
2.將同一長方體分別水平與豎直放置在水中,如圖所示,它所受到的()。
A.向上、向下壓強差不等,向上、向下壓力差不等;
B.向上、向下壓強差不等,向上、向下壓力差相等;
C.向上、向下壓強差相等,向上、向下壓力差不等;
D.向上、向下壓強差相等,向上、向下壓力差相等
【答案】B。
【解析】長方體物塊懸浮在水中,說明受到水的浮力不變,而浮力等于物體上下表面受到水的壓力差,
所以長方體物塊上下表面受到水的壓力差不變;而長方體物塊上下表面受到水的壓強差:,豎直放
置比水平放置上下表面積小,所以長方體物塊上下表面受到水的壓強差不相等。綜合上述分析可知,B符合
1
題意,ACD不符合題意。故選B。
3.關(guān)于浮力,下列說法正確的是()。
A.在液體中下沉的物體不受浮力的作用;
B.物體的體積越大,它所受的浮力就越大;
C.液體的密度越大,物體在液體中所受的浮力就越大;
D.物體完全浸沒在同一種液體中,它所受的浮力大小與浸沒的深度無關(guān)
【答案】D。
【解析】A.當物體浸在液體或氣體中時受到浮力,所以在液體中下沉的物體也受浮力,故A錯誤;
B.物體在液體中所受的浮力和液體的密度、物體浸入液體的體積有關(guān),和物體的體積無關(guān),故B錯誤;
C.物體在液體中所受的浮力和液體的密度、物體浸入液體的體積有關(guān),液體的密度越大,可如果物體
浸入液體體積很小時,可能受到浮力很少,故C錯誤;
D.物體在液體中所受的浮力和液體的密度、物體浸入液體的體積有關(guān),物體完全浸沒在同一種液體中
時,物體浸入液體體積和液體密度一定,所以物體所受的浮力一定,物體受到的浮力與浸沒的深度無關(guān),
故D正確。故選D。
4.如圖所示,在一塊浮在水面的長方體木塊上放一質(zhì)量為272克的鐵塊甲,木塊恰好浸沒在水中。拿
掉鐵塊甲,用細線把鐵塊乙系在木塊下面,木塊也恰好浸沒在水中,則鐵塊乙的質(zhì)量為()。
A.311克B.237克C.318克D.326克
【答案】A。
【解析】由甲圖可得
即①
由乙圖可得
即②
由以上①②兩式可得
由密度公式可得,鐵塊乙的質(zhì)量;故選A。
5.小明在學(xué)習(xí)“阿基米德原理”時,做了如圖所示的實驗。圖中彈簧測力計的示數(shù)分別為F1、F2、F3和
F4,則下列說法正確的是()。
2
A.F1-F2=F3-F4B.F1-F2=F4-F3
C.F2-F3=F4-F1D.F2-F3=F1-F4
【答案】C。
【解析】根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力等于其排開的液體的重力。圖中F2大小等于物體的重力,
F3是物體浸入液體中彈簧測力計對物體的拉力,則它們的差值就是物體受到的浮力,F(xiàn)4的大小是物體排開的
液體和小桶的總重力,F(xiàn)1的大小是空小桶的重力,它們的差值是物體排開的液體的重力,因此可得
F2-F3=F4-F1
故ABD錯誤,C正確。故選C。
6.(雙選)如圖Ⅰ所示是甲、乙兩種液體的質(zhì)量與體積關(guān)系的圖像,將相同的木塊分別放入盛有甲、乙
兩種液體的容器a和b中,待木塊靜止時,兩容器液面相平,下列說法正確的是()。
A.a容器盛的是甲液體,b容器盛的是乙液體;
B.木塊在a容器內(nèi)排開液體的質(zhì)量較大;
C.a、b兩容器底部受到液體的壓強相等;
D.a、b兩容器中木塊下表面受到液體的壓強相等
【答案】AD。
【解析】由圖Ⅰ可知體積相同時甲液體的質(zhì)量大,所以甲液體的密度大于乙液體的密度。由圖Ⅱ可知木
塊漂浮在兩種液體中,漂浮時F浮=G=ρ液gV排,木塊重力不變,因為a容器中木塊排開液體的體積小,所以a容
器內(nèi)液體密度大,故a容器盛的是甲液體,b容器盛的是乙液體,A正確。
木塊漂浮時F浮=G=G排,所以排開液體的質(zhì)量相等,B錯誤。
兩液體深度相同,由p=ρ液gh可知,a容器底部受到的壓強大,C錯誤。
漂浮時下表面受到的壓力等于浮力,所以下表面受到的壓力相等,下表面面積相同,所以下表面受到的
壓強相等,D正確。
7.將密度為0.9g/cm3、邊長為10cm的立方體冰塊,放入盛有水的柱狀容器中,靜止時冰塊有2cm露出
3
水面,如圖所示。對容器緩慢加熱,直至冰塊完全熔化。在冰熔化過程中,下列判斷與事實不符的是()。
A.冰吸收熱量,溫度保持不變;
B.水面高度始終保持不變;
C.冰塊漂浮之后,受到的浮力逐漸變??;
D.水對容器底部的壓力最多增大1.0N
【答案】B。
【解析】A.冰熔化時,吸收熱量,溫度保持不變,故A正確,不符合題意;
B.冰塊沒有熔化前,物體所受的重力為
此時排開液體的體積為
當冰熔化成水后,質(zhì)量不變,此時水所占的體積為
則冰化成水,體積變大,底面積相同,故高度變大,故B錯誤,符合題意;
C.冰塊漂浮之后,隨著冰的熔化,冰塊的質(zhì)量變小,漂浮時,浮力等于重力,重力變小,故受到的浮
力逐漸變小,故C正確,不符合題意;
D.水對容器底部的壓力最多增大
故D正確,不符合題意。故選B。
3333
8.如圖所示,甲、乙兩個質(zhì)量相等的實心物塊,其密度為ρ甲=0.8×10kg/m,ρ乙=0.4×10kg/m,
甲、乙均由彈簧豎直向下拉住浸沒在水中靜止,則()。
A.甲、乙所受浮力之比為2:1B.甲、乙所受浮力之比為1:1
C.甲、乙所受彈簧拉力之比為1:6D.甲、乙所受彈簧拉力之比為1:3
【答案】C。
【解析】AB.由題意可知,甲、乙兩個實心物塊的質(zhì)量關(guān)系為m甲=m乙,密度關(guān)系為
3333
ρ甲:ρ乙=0.8×10kg/m:0.4×10kg/m=2:1
4
由知道,甲、乙兩物體的體積之比
故V乙=2V甲
因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等,所以,由知道,甲、乙所受浮力之比
故AB錯誤;
CD.物體甲、乙靜止時受到豎直向上的浮力和豎直向下的彈簧的拉力、重力作用處于平衡狀態(tài),由物
體受到的合力為零知道F浮=G+F拉
則物體受到彈簧的拉力F拉=F浮﹣G=ρ水gV物﹣ρ物V物g=(ρ水﹣ρ物)gV物
所以,甲、乙所受彈簧拉力之比
故C正確、D錯誤。故選C。
9.如圖甲所示,用彈簧測力計將一長方體物體從裝有水的杯子中勻速拉出,物體的底面積為20cm2,
杯子的底面積為100cm2,拉力隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示。則下列說法正確的是()。
①物體的密度為2.5g/cm3
②t=1s時,水對杯底的壓力為24N
③物體上升的速度為8cm/s
④當物體有一半露出水面時,受到的浮力為1N
A.①②B.①②③C.①③④D.③④
【答案】C。
【解析】①由圖像可知,物體完全露出水面后,繩子的拉力即物體的重力G=5N,未露出水面時,物體
受到的拉力F=3N,所以浸沒時物體受到的浮力F?。紾﹣F=5N﹣3N=2N
-43
由F?。溅阉甮V排得物體的體積V=V排==2×10m
5
物體的質(zhì)量m==0.5kg
所以物體的密度ρ==2.5×103kg/m3=2.5g/cm3
所以①正確;
②和③根據(jù)圖像可得下圖:
t=0s時長方體物體沉在杯底,t=2s時長方體物體上表面到達水面,t=3s時長方體物體下表面離開水
面;由圖像可以知道,物體露出水面的整個過程用時t′=3s﹣2s=1s
因為長方體物體體積V=2×10-4m3=200cm3
則長方體物體的高度h==10cm
此時,因為長方體物體離開水面,水面下降高度為Δh==2cm
以物體上表面為標準,物體露出水面的整個過程向上移動的距離為s=h﹣Δh=10cm﹣2cm=8cm
所以物體的運動速度v==8cm/s
則物體從杯底到上表面到達水面時運動的距離s′=vt2=8cm/s×2s=16cm
則最初水的深度h′=s′+h=16cm+10cm=26cm=0.26m
由圖像可以知道,當t=1s時,長方體物體處于浸沒狀態(tài),水的深度不變,所以水對容器底的壓強
p=ρgh′=1×103kg/m3×10N/kg×0.26m=2.6×103Pa
3﹣42
水對容器底的壓力F=pS杯=2.6×10Pa×100×10m=26N
故②錯誤,③正確;
④當物體有一半露出水面時,物體受到的浮力
33﹣43
F浮′=ρ水gV′排=1×10kg/m×10N/kg×0.5×2×10m=1N
所以④正確。
綜上可知①③④正確。
10.如圖所示,完全相同的圓柱形玻璃容器中裝有甲、乙兩種液體,將質(zhì)量相等的A、B兩柱狀物體分別
放入甲、乙兩種液體中,A、B底面積相同,B的高度是A的2倍,靜止時A恰好懸浮在液體甲中,物體B漂浮
6
在液體乙中,且有積露出液面,則下列說法錯誤的是()。
A.A、B受浮力大小相等;
B.甲、乙兩液體密度關(guān)系為;
C.A、B底面受到的壓強關(guān)系pA>pB;
D.取出A、B兩物體后,兩容器中液面下降高度關(guān)系為
【答案】B。
【詳解】A.由圖可知,A懸浮、B漂浮,物體漂浮或懸浮時,浮力都等于自身的重力,由于A、B的質(zhì)量
相同,重力相同,所以受到的浮力是相同的,故A正確;
B.A、B底面積相同,B的高度是A的2倍,由V=Sh可知,B的體積是A體積的2倍,A、B質(zhì)量相同,根據(jù)
ρ=mV可知,A物體的密度是B物體密度的2倍,即ρA=2ρB;A懸浮,所以ρA=ρ甲;B漂浮,且有體積露出
液面,所以F浮B=GB,即
解得
甲、乙兩液體密度關(guān)系為
故B錯誤;
C.A懸浮,其所受的浮力為
B漂浮,其所受的浮力為
由選項A可知,F(xiàn)浮A=F浮B,SA=SB,所以有
所以pA>pB,故C正確;
D.由于A、B受浮力相同
又因為
聯(lián)立上面兩式解得
由V排=ΔhS容可知,上式可化簡得,D正確。故選B。
二、填空題(6小題,每空2分,共30分)
7
11.如圖所示,當向兩端開口的容器內(nèi)注水時,乒乓球___________(填“會”或“不會”)浮起來,
因為球的上下表面___________(填“受”或“不受”)到液體向上的壓力差。
【答案】不會;不受。
【解析】[1][2]由于容器是兩端開口,下端的水對乒乓球沒有向上的壓力,水對乒乓有向下的壓力,
故小球不會上浮。
12.如圖所示,小華把一個物塊用細線系好掛在彈簧測力計上,物塊重為______N,將其浸沒在水中彈
簧測力計示數(shù)為2N,此時物塊受到的浮力為______N。
【答案】4.6;2.6。
【解析】[1]由圖可知,彈簧測力計的分度值為0.2N,此時彈簧測力計的示數(shù)為4.6N,物塊靜止,物
塊受到重力和彈簧測力計的拉力,二力平衡,所以彈簧測力計的拉力等于物塊的重力,即彈簧測力計的示
數(shù)4.6N。
[2]將物塊浸沒在水中,物塊受彈簧測力計的拉力、浮力、重力,處于平衡狀態(tài),所以此時F浮+F拉=G
此時拉力為2N,所以物塊受到的浮力F浮=G-F拉=4.6N-2N=2.6N。
13.將一長方形物體浸沒在一個裝有足夠深的水的容器中,物體恰好處于懸浮狀態(tài)。如圖所示,它的
上表面受到的壓力為1.8N,物體受到的浮力大小為1.2N,則該物體下表面受到的壓力為___________N;如
將物體再下沉5cm,則它受到的浮力大小為___________N。
8
【答案】3;1.2。
【解析】[1]該物體下表面受到的壓力為
[2]如將物體再下沉5cm,排開液體的體積不變,液體的密度不變,故浮力的大小不變,故浮力仍然為
1.2N。
14.如圖所示,有一圓柱形容器,放在水平桌面上?,F(xiàn)將一體積為,質(zhì)量為0.55kg的矩形金
屬塊放在容器底部,再向容器中加入水至14cm深時,水對容器底的壓強是______Pa,金屬塊對容器底部的
壓力是______N(金屬塊與容器底部不是緊密接觸)。
【答案】1400;1.5。
【解析】[1]向容器中加入水至深時,水對容器底的壓強是
[2]金屬塊受到的浮力為
金屬塊對容器底部的壓力是F=G-F浮=0.55kg×10N/kg-4N=1.5N。
15.如圖甲所示,利用纜繩把水下一個圓柱形的物體,以較小的速度勻速打撈出水面。圖乙是此過程
中拉力F隨時間t的變化關(guān)系,設(shè)t=0時開始拉物體(不計繩重和水的阻力,g取10N/kg)。試回答:
(1)乙圖中______(選填“AB”、“BC”或“CD”)段表示物體被打撈完全離開了水面;在從A到B
的過程中,物體下表面受到水的壓強逐漸______(選填“變大”或“變小”)。
(2)圓柱形物體的質(zhì)量為多少______?
(3)圓柱形物體完全浸沒在水中受到的浮力為多大______?
33
(4)圓柱體的密度是多少______?(ρ水=1.0×10kg/m)
9
【答案】CD;變?。?0kg;200N;3×103kg/m3。
【解析】(1)[1]物體被打撈完全離開水面后,只受到重力和纜繩的拉力作用,此時纜繩的拉力最大,
由圖乙可知,CD段符合。
[2]在從A到B的過程中,物體下表面所處的深度變小,由p=ρ水gh可知,物體下表面受到水的壓強逐漸
變小。
(2)[3]由圖乙可知,CD段纜繩的拉力F=600N不變,此時圓柱體在空氣中,由二力平衡條件可得,圓
柱體的重力G=600N,由G=mg可得,圓柱體的質(zhì)量m==60kg
(3)[4]由圖乙可知,圓柱體完全浸沒時,纜繩的拉力F′=400N不變,則圓柱形物體完全浸沒在水中
受到的浮力F?。紾﹣F′=600N﹣400N=200N
(4)[5]因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等,所以,由F?。溅岩篻V排可得,圓柱體的體積
-23
V=V排==2×10m
圓柱體的密度ρ==3×103kg/m3。
2
16.如圖甲所示,質(zhì)量分布均勻且不吸水的柱體A高70cm(A<水)足夠高的柱形容器B底面積為300cm、
裝有10cm深的水若將A水平切去高度為h的部分,并將切去部分豎直緩慢放入B中,水的深度h水隨切取高度h
的變化關(guān)系如圖乙所示。柱體A的密度是_______g/cm3;當切去的高度h為某一值時,A剩余部分對水平桌面
的壓強和水對容器底部的壓強相等,然后向B中緩慢加水,當加入水的質(zhì)量為2200g時,水中柱體仍保持直
立,水對容器底的壓強為_______Pa。
【答案】0.5;。
【解析】[1]由乙圖可知,當h=30cm
時,物體漂浮,且下底面剛好接觸底部,故有
推出A的底面積為
又因為F浮=G
且根據(jù)浮力公式可得
10
由G=mg,可得,A的質(zhì)量為
故根據(jù)密度公式可得,柱體A的密度為
[2]當h=15cm
時,水對容器底部的壓強為
壓強為時,柱體的高度為
故切去的高度為
加水的體積為
2
由[1]可知,物體A的底面積為SA=100cm
若A漂浮,則液面的深度為
因為24cm>20cm
故A漂浮成立,所以水對容器底的壓強為。
三、實驗題(2小題,共12分)
17.(6分)某實驗小組利用實驗室器材進行“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”實驗,實驗步驟如圖
所示。
(1)實驗前,若發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的指針未在零刻度線處,需要對彈簧測力計進行_________;
(2)分析_______三次實驗,可知浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān);分析A、C、D三次實驗,可
知浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度_________(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”);分析A、D、E三次實驗,
可知在物體排開液體的體積一定時,液體的密度越大,物體受到的浮力越_______(選填“大”或“小”);
(3)分析A、D、E三次實驗的數(shù)據(jù),可知物體浸沒在水中時受到的浮力為______N,實驗中所用酒精的
333
密度為______kg/m。(ρ水=1.0×10kg/m,g取10N/kg)
【答案】調(diào)零;A、B、C(或A、B、D);無關(guān);大;1;0.8×103。
【解析】(1)[1]彈簧測力計在使用之前需要調(diào)零。
11
(2)[2]探究浮力的大小與物體排開液體的體積的關(guān)系,需要控制液體的密度相同,改變物體浸入液
體中的體積,即改變物體排開液體的體積,所以需要選擇A、B、C三次實驗,來探究浮力的大小與物體排開
液體的體積的關(guān)系。
[3]由C、D可知,液體密度相同,浸入液體的體積相同,浸入液體的深度不同,而C、D兩次實驗彈簧測
力計的示數(shù)相同,則由F浮=G-F拉
可知,浮力大小相同,所以浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)。
[4]由A、D、E三次實驗可知,液體的密度不同,浸入液體的體積和深度相同,E中彈簧測力計的示數(shù)大,
則由F浮=G-F拉
可知,E中物體受到的浮力小,酒精的密度小于水的密度,所以可以得到的結(jié)論是物體排開液體的體積
一定時,液體的密度越大,物體受到的浮力越大。
(3)[5]由A可知,物體的重力為4N,物體浸沒在水中時,彈簧測力計的示數(shù)為3N,則物體在水中受
到的浮力F浮=G-F拉=4N-3N=1N
[6]物體的體積
物體在酒精中受到的浮力F浮'=G-F拉'=4N-3.2N=0.8N
則酒精的密度。
18.(6分)某物理興趣小組利用彈簧測力計、水、小石塊(不吸水)、溢水杯、小桶、細線等實驗器
材探究浮力的大小與排開液體所受到的重力的關(guān)系。
(1)如圖所示的甲、乙、丙、丁四個實驗步驟,最科學(xué)合理的實驗順序是___________;
333
(2)根據(jù)圖中的實驗數(shù)據(jù)可求出石塊的密度為___________kg/m;(g取10N/kg,ρ水=1.0×10kg/m)
(3)興趣小組的同學(xué)換用不同的物體(不吸液體)或液體按科學(xué)合理的順序進行了多次實驗,由實驗
數(shù)據(jù)得出F浮___________G排(選填“>”、“<”或“=”),從而驗證了阿基米德原理的正確性;
(4)圖丁步驟中,小石塊逐漸浸入液體過程中(未接觸溢水杯),液體對杯底的壓強___________(選
填“逐漸變大”、“一直不變”或“逐漸變小”);
12
(5)如果換用密度小于液體密度的物體(不吸液體)來進行該實驗,則圖___________步驟中可不使
用彈簧測力計;
(6)其中一個同學(xué)每次進行圖甲步驟時,都忘記將溢水杯中液體裝滿,其他步驟無誤,因而他會得出
F浮___________G排(小桶中液體所受重力)的結(jié)論。(選填“>”、“<”或“=”)
【答案】丙、甲、丁、乙;2.8×103;=;一直不變;?。?gt;。
【解析】(1)[1]為避免石塊沾水導(dǎo)致測量石塊質(zhì)量偏大,應(yīng)先在空氣中測出石塊的質(zhì)量,再將石塊
浸入水中;在測石塊重力后為避免取下石塊測空小桶的重力,在測石塊重力之前先測出小桶的重力。則實
驗順序為:先測空小桶的重力,再測小石塊的重力,然后用彈簧測力計提著小石塊放入液體中讀出測力計
的示數(shù),最后測出小桶和溢出水的總重力。即最科學(xué)的實驗順序是丙、甲、丁、乙。
(2)[2]由公式F浮=ρ水gV排可得石塊的體積
石塊的質(zhì)量
則石塊的密度為
(3)[3]由實驗步驟甲丁可知,物體浸在液體中時受到的浮力F浮=2.8N-1.8N=1N
由實驗步驟乙丙可知,物體排開液體的重力G排=2N-1N=1N
所以可得出F浮=G排,即浸在液體中的物體所受浮力的大小等于排開液體的重力。
(4)[4]圖丁步驟中,小石塊逐漸浸入液體過程中,容器中的液面始終與溢水口齊平,液面的高度不
變,由p=ρgh可知,液體對容器底的壓強一直不變。
(5)[5]如果換用密度小于液體密度的物體,物體放入液體中后,物體靜止時漂浮,物體所受浮力與
其重力大小相等,彈簧測力計的示數(shù)將變?yōu)?,因此圖丁可不使用彈簧測力計。
(6)[6]每次進行圖甲步驟時,都忘記將溢水杯中液體裝滿,則會導(dǎo)致溢出的水偏少,即G排偏小,而
用測重法測得的浮力與液體是否裝滿無關(guān),因此會出現(xiàn)F浮>G排。
四、綜合題(3小題,共28分)
19.(8分)如圖所示,將底面半徑為2R的圓柱形薄壁容器放在水平桌面上。把高為h,密度為ρ()
半徑為R的實心圓柱體木塊豎直放在容器中,然后向容器內(nèi)注水。求:
(1)注水前,木塊對容器底的壓強為多少?
(2)若使木塊豎直漂浮,向容器中注入水的質(zhì)量至少為多少?
13
【答案】(1);(2)。
【解析】(1)木塊的體積,木塊的重力
木塊對容器底的壓強
(2)當木塊與容器底接觸且木塊對容器底的壓強恰好為零時,此時注入水的質(zhì)量最少,木塊受的浮力
木塊排開水的體積
木塊浸入水中的深度
注入水的體積為
向容器中注入水的質(zhì)量。
答:(1)注水前,木塊對容器底的壓強為;(2)若使木塊豎直漂浮,向容器中注入水的質(zhì)量至
少為。
20.(9分)水平面上有一個底面積為S的薄圓柱形容器,容器中裝有質(zhì)量為m1的水,現(xiàn)將一質(zhì)量為m2
的物塊放入容器中,物塊漂浮在水面上,如圖甲所示,物塊浸入水中的體積為物塊體積的,用向下的力F
緩慢壓物塊直至物塊恰好浸沒在水中(水未溢出),如圖乙所示。已知水的密度是ρ0求:
(1)物塊的體積;
(2)圖乙中,壓力F的大?。?/p>
(3)圖乙時,水對容器底部的壓強
【答案】(1);(2);(3)。
【解析】(1)如圖1中物塊漂浮在水面上,物體受到的浮力和自身的重力相等,所以物體的重力為
G2=F浮==
則
所以
14
由
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