高中物理 第八章 氣體章末復(fù)習(xí)課學(xué)案 新人教版選修33
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1、6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3
2、3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 第八章第八章 氣體氣體 章末復(fù)習(xí)課 【知識體系】 答案填寫 標(biāo)志 t273.15 K 碰撞 密集程度 溫度 原點 體積 直線 壓強(qiáng) 理想氣體 主題 1 氣體的實驗定律 1玻意耳定律 (1)條件:質(zhì)量不變,溫度不變 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3
3、 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 (2)公式:pVC或p1V1p2V2或p1p2V2
4、V1. 2查理定律 (1)條件:質(zhì)量不變,體積不變 (2)公式:pTC或p1T1p2T2. 3蓋呂薩克定律 (1)條件:質(zhì)量不變,壓強(qiáng)不變 (2)公式:VTC或V1T1 V2T2. 4使用步驟: (1)確定研究對象,并判斷是否滿足某個實驗定律條件; (2)確定初末狀態(tài)及狀態(tài)參量; (3)根據(jù)實驗定律列方程求解(注意單位統(tǒng)一); (4)注意分析隱含條件,做出必要的判斷和說明 【例 1】 (2016全國卷)一氧氣瓶的容積為 0.08 m3,開始時瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20 個大氣壓.某實驗室每天消耗 1 個大氣壓的氧氣 0.36 m3.當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到 2 個大氣壓時,需重新充氣.若氧氣的溫度保持
5、不變,則這瓶氧氣重新充氣前可供該實驗室使用多少天. 解析:設(shè)氧氣開始時的壓強(qiáng)為p1,體積為V1,壓強(qiáng)變?yōu)閜2(兩個大氣壓)時,體積為V2, 根據(jù)玻意耳定律得p1V1p2V2 重新充氣前,用去的氧氣在p2壓強(qiáng)下的體積為V3V2V1 設(shè)用去的氧氣在p0(1 個大氣壓)壓強(qiáng)下的體積為V0,則有p2V3p0V0 設(shè)實驗室每天用去的氧氣在p0下的體積為V,則氧氣可用的天數(shù)為NV0V 聯(lián)立式,并代入數(shù)據(jù)得 N4(天). 答案:4 天 針對訓(xùn)練 1.如圖所示為一種減震墊,上面布滿了圓柱狀薄膜氣泡,每個氣泡內(nèi)充滿體積為V0,壓強(qiáng)為p0的氣體,當(dāng)平板狀物品平放在氣泡上時,氣泡被壓縮若氣泡內(nèi)氣體可視為理想氣體,其
6、溫度保持不變,當(dāng)體積壓縮到V時氣泡與物品接觸面的面積為S,求此時每個氣泡內(nèi)氣體對接觸面處薄膜的壓力 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F
7、3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 解析:設(shè)壓力為F,壓縮后氣體壓強(qiáng)為p, 由p0V0pV和FpS, 解得FV0Vp0S. 答案:V0Vp0S 主題 2 理想氣體狀態(tài)方程 1條件:理想氣體 2公式:pVTC或p1V1T1p2V2T2. 3步驟: (1)確定研究對象,是否質(zhì)量不變; (2)確定初末狀態(tài)及狀態(tài)參量; (3)根據(jù)理想氣體方程求解(注意單位統(tǒng)一); (4)注
8、意分析隱含條件(變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題),做出必要的判斷和說明 【例 2】 (2014上海卷)如圖, 一端封閉、 粗細(xì)均勻的 U 形玻璃管開口向上豎直放置,用水銀將一段氣體封閉在管中當(dāng)溫度為 280 K 時,被封閉的氣柱長L22 cm,兩邊水銀柱高度差h16 cm,大氣壓強(qiáng)p076 cmHg. (1)為使左端水銀面下降 3 cm,封閉氣體溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌伲?(2)封閉氣體的溫度重新回到 280 K 后,為使封閉氣柱長度變?yōu)?20 cm,需向開口端注入的水銀柱長度為多少? 解析:(1)初態(tài)壓強(qiáng) p1(7616)cmHg60 cmHg. 末態(tài)時左右水銀面高度差為 (1623)cm10 cm, 6
9、 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3
10、 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 壓強(qiáng)p2(7610)cmHg66 cmHg. 由理想氣體狀態(tài)方程:p1V1T1p2V2T2, 解得T2p2V2T1p1V166256022280 K350 K. (2)設(shè)加入的水銀高度為l,末態(tài)時左右水銀面高度差 h(1622)l. 由玻意耳定律:p1V1p3V3. 式中p376(20l), 解得:l10 cm. 答案:(1)350 K (2)10 cm 針對訓(xùn)練 2.如圖,氣缸左右兩側(cè)氣體由絕熱活塞隔開,活塞與氣缸光滑接觸初始時
11、兩側(cè)氣體均處于平衡態(tài),體積之比V1V212,溫度之比T1T225.先保持右側(cè)氣體溫度不變,升高左側(cè)氣體溫度,使兩側(cè)氣體體積相同;然后使活塞導(dǎo)熱,兩側(cè)氣體最后達(dá)到平衡,求: (1)兩側(cè)氣體體積相同時,左側(cè)氣體的溫度與初始溫度之比; (2)最后兩側(cè)氣體的體積之比 解析:(1)設(shè)初始時壓強(qiáng)為p. 左側(cè)氣體滿足:pV1T1pVkT1, 右側(cè)氣體滿足:pV2pV. 解得kV2V2. (2)活塞導(dǎo)熱達(dá)到平衡 左側(cè)氣體滿足:pV1kT1pV1T1, 右側(cè)氣體滿足:pVT2pV2T2, 平衡時T1T2, 解得V1V2T2kT154. 答案:(1)2 (2)54 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3
12、5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E
13、D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 主題 3 氣體的圖象問題 【例 3】 (多選)如圖所示,用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸中,現(xiàn)用水平外力F作用于活塞桿,使活塞緩慢地向右移動一段距離,由狀態(tài)變化到狀態(tài).如果環(huán)境保持恒溫,分別用p、V、T表示該理想氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度氣體從狀態(tài)變化到狀態(tài).下列圖象中可以表示此過程的是( ) 解析:由題意知,由狀態(tài)變化到狀態(tài)的過程中,溫度保持不變,體積增大,根據(jù)pVTC可知壓強(qiáng)減小 對 A 圖象進(jìn)行分析,pV圖象是雙曲線即等溫線, 且由到體積增大,壓強(qiáng)減小, 故 A 正確
14、對 B 圖象進(jìn)行分析,pV圖象是直線, 溫度會發(fā)生變化, 故 B 錯誤 對C 圖象進(jìn)行分析,可知溫度不變,但體積減小,故 C 錯誤對 D 圖象進(jìn)行分析,可知溫度不變,壓強(qiáng)減小,體積增大,故 D 正確 答案:AD 針對訓(xùn)練 3.(多選)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過如圖所示的一系列過程, 下列說法中正確的是( ) Aab過程中,氣體體積增大,壓強(qiáng)減小 Bbc過程中,氣體壓強(qiáng)不變,體積增大 Cca過程中,氣體壓強(qiáng)增大,體積變小 Dca過程中,氣體內(nèi)能增大,體積不變 答案:AD 統(tǒng)攬考情 氣體是高考的必考部分, 這也說明本章在高考中所占比重比較大 本章習(xí)題在新課標(biāo)高考中多以計算題的形式出現(xiàn),而且是必考的一類
15、題考查內(nèi)容:氣體實驗定律和理想氣體狀6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5
16、1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 態(tài)方程,還要涉及壓強(qiáng)計算和壓強(qiáng)的微觀表示方法 真題例析 (2016全國卷) 在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng), 兩壓強(qiáng)差p與氣泡半徑r之間的關(guān)系為p2r, 其中0.070 N/m.現(xiàn)讓水下 10 m 處一半徑為 0.50 cm 的氣泡緩慢上升.已知大氣壓強(qiáng)p01.0105Pa,水的密度1.0103kg/m3,重力加速度大小g10 m/s2. (1)求在水下 10 m 處氣泡內(nèi)外的
17、壓強(qiáng)差; (2)忽略水溫隨水深的變化,在氣泡上升到十分接近水面時,求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值. 解析: (1)由公式p2r,得 p20.0705103Pa28 Pa, 水下 10 m 處氣泡的壓強(qiáng)差是 28 Pa. (2)忽略水溫隨水深的變化,所以在水深 10 m 處和在接近水面時氣泡內(nèi)溫度相同. 由玻意耳定律得p1V1p2V2 其中,V143r31 V243r32 由于氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差遠(yuǎn)小于水壓, 氣泡內(nèi)壓強(qiáng)可近似等于對應(yīng)位置處的水壓, 所以有 p1p0gh12105Pa2p0 p2p0 將帶入得, 2p043r31p043r32, 氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值r2r1321
18、.3. 答案: (1)28 Pa (2)1.3 針對訓(xùn)練 (2015全國卷)如圖所示,一固定的豎直氣缸有一大一小兩個同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個活塞,已知大活塞的質(zhì)量為m12.50 kg,橫截面積為S180.0 cm2,小活塞的質(zhì)量為m21.50 kg,橫截面積為S240.0 cm2;兩活塞用剛性輕桿連接,間距保持為l40.0 cm,氣缸外大氣壓強(qiáng)為p1.00105 Pa,溫度為T303 K.初始時大活塞與大圓筒6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1
19、 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 底部相距l(xiāng)2,
20、兩活塞間封閉氣體的溫度為T1495 K,現(xiàn)氣缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移,忽略兩活塞與氣缸壁之間的摩擦,重力加速度g取 10 m/s2,求: (1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,缸內(nèi)封閉氣體的溫度; (2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時,缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng). 解析: (1)大小活塞緩慢下降過程,活塞外表受力情況不變,氣缸內(nèi)壓強(qiáng)不變,氣缸內(nèi)氣體為等壓變化. 初始狀態(tài):V1L2(S1S2) ,T1495 K; 末狀態(tài):V2LS2. 由蓋呂薩克定律:V1T1V2T2代入數(shù)值可得:T2330 K. (2)對大小活塞受力分析則有 m1gm2gpS1p1S2pS2p1S1, 可得p11.1
21、105 Pa, 缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時,氣體體積不變,為等容變化. 初狀態(tài):p11.1105 Pa,T2330 K, 末狀態(tài):T303 K, 由查理定律p1T2p2T,得p21.01105 Pa. 答案: (1)330 K (2)1.01105 Pa 1.如圖,豎直放置、開口向下的試管內(nèi)用水銀封閉一段氣體,若試管自由下落,管內(nèi)氣體( ) 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3
22、 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 A壓強(qiáng)增大,體積增大 B壓強(qiáng)增大,體積減小 C壓強(qiáng)減小,體積增大 D壓強(qiáng)減小,
23、體積減小 解析:初始時,水銀處于靜止?fàn)顟B(tài),受到的重力和封閉氣體的壓力之和與外界大氣壓力等大反向;當(dāng)試管自由下落時,管中水銀也處于完全失重狀態(tài),加速度為g豎直向下,所以封閉氣體的壓強(qiáng)與外界大氣壓等大; 由此可知封閉氣體的壓強(qiáng)增大, 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知,氣體的體積減小,B 項正確 答案:B 2(2015江蘇卷)給某包裝袋充入氮氣后密封,在室溫下,袋中氣體壓強(qiáng)為 1 個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、 體積為 1 L 將其緩慢壓縮到壓強(qiáng)為 2 個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時, 氣體的體積變?yōu)?0.45 L 請通過計算判斷該包裝袋是否漏氣 解析:將包裝袋壓縮到壓強(qiáng)為 2 個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓溫度不變: 初狀態(tài):p11 atm,V11 L;
24、 末狀態(tài):p12 atm. 由玻意耳定律:p1V1p2V2, 解得:V20.5 L0.45 L. 則會漏氣 答案:會漏氣 3(2015重慶卷)北方某地的冬天室外氣溫很低,吹出的肥皂泡會很快凍結(jié)若剛吹出時肥皂泡內(nèi)氣體溫度為T1,壓強(qiáng)為p1,肥皂泡凍結(jié)后泡內(nèi)氣體溫度降為T2.整個過程中泡內(nèi)氣體視為理想氣體,不計體積和質(zhì)量變化,大氣壓強(qiáng)為p0.求凍結(jié)后肥皂膜內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差 解析:由題知質(zhì)量和體積不變得 初狀態(tài):p1,T1,末狀態(tài):p2,T2. 由查理定理:p1T1p2T2,則:p2P1T1T2, 則壓強(qiáng)差:pp2p1T2T1p1p1T2T11p1. 答案:T2T11p1 4.(2016全國卷)一
25、U 形玻璃管豎直放置,左端開口,右端封閉,左端上部有一光滑的輕活塞.初始時, 管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖所示.用力向下緩慢推活塞, 直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時為止.求此時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動的距離.已知玻璃管的橫截面積處處相同;在活塞向下移動的過程中,沒有發(fā)生氣體泄漏;大氣壓強(qiáng)p075.0 cmHg.6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9
26、1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 環(huán)境溫度不變. 解析:設(shè)初始時,右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1,長度為l1;左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2p0,長度為l2.活塞被推
27、下h后,右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1,長度為l1;左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2,長度為l2.以 cmHg 為壓強(qiáng)單位,由題給條件,得 p1p0()20.05.00 cmHg, l120.020.05.002cm. 根據(jù)玻意耳定律得p1l1p1l1, 聯(lián)立解得p1144 cmHg, 根據(jù)題意可得p1p2, l2(4.0020.05.002h)cm, 根據(jù)玻意耳定律可得,p2l2p2l2, 解得h9.42 cm. 答案:144 cmHg 9.42 cm 5.(2015海南卷)如圖所示,一底面積為S、內(nèi)壁光滑的圓柱形容器豎直放置在水平地面上,開口向上,內(nèi)有兩個質(zhì)量均為m的相同活塞A和B ;在A與B之間、B與
28、容器底面之間分別封有一定量的同樣的理想氣體,平衡時體積均為V.已知容器內(nèi)氣體溫度始終不變,重力加速度大小為g,外界大氣壓強(qiáng)為p0.現(xiàn)假設(shè)活塞B發(fā)生緩慢漏氣,致使B最終與容器底面接觸求活塞A移動的距離 解析:A與B之間、B與容器底面之間的氣體壓強(qiáng)分別為p1、p2,在漏氣前,對A分析有p1p0mgS,對B有p2p1mgS. B最終與容器底面接觸后,AB間的壓強(qiáng)為p,氣體體積為V,則有pp0mgS, 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5
29、 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 因為溫度始終不變, 對于混合氣體有(p1p2)2VpV, 漏氣前A距離底面的高度為h2VS, 漏氣后A距離底面的高度為hVS. 聯(lián)立可得h2p0S3mg(p0Smg)S2VS. 答案:2p0S3mg(p0Smg)S2VS
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