武漢工程大學(xué)物理練習(xí)冊(cè)答案.doc

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1、 大學(xué)物理練習(xí) 一一 選擇題:1一質(zhì)點(diǎn)在平面上運(yùn)動(dòng),已知質(zhì)點(diǎn)位置矢量的表示式為 (其中a、b為常量), 則該質(zhì)點(diǎn)作 (A) 勻速直線運(yùn)動(dòng) (B) 變速直線運(yùn)動(dòng) (C) 拋物線運(yùn)動(dòng) (D)一般曲線運(yùn)動(dòng) 解:選(B) 2一質(zhì)點(diǎn)在平面上作一般曲線運(yùn)動(dòng),其瞬時(shí)速度為,瞬時(shí)速率為v,某一段時(shí)間內(nèi)的平均速度為,平均速率為,它們之間的關(guān)系必定有 (A)=v,=. (C ) v,. (B ) v,=. (D ) =v,.解:選(D).根據(jù)瞬時(shí)速度與瞬時(shí)速率的關(guān)系() 所以 但 所以 3質(zhì)點(diǎn)作半徑為R的變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為 (v表示任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速率) (A). (B). (C) +. (D).解:選(

2、D). 因變速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度有切向加速度和法向加速度,故。4某物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為,式中的k為大于零的常數(shù)。當(dāng)t=0時(shí),初速為v,則速度v與時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系是 (A)v = kt+v0 (B)v =kt + v0 大學(xué)物理練習(xí) 二一、選擇題:1質(zhì)量為m的小球在向心力作用下,在水平面內(nèi)作半徑為R、速率為v的勻速圓周運(yùn)動(dòng),如下左圖所示。小球自A點(diǎn)逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的半周內(nèi),動(dòng)量的增量應(yīng)為: (A) (B) (C) (D) 解: B mR2如圖上右所示,圓錐擺的擺球質(zhì)量為,速率為,圓半徑為,當(dāng)擺球在軌道上運(yùn)動(dòng)半周時(shí),擺球所受重力沖量的大小為 (A) (B) (C) (D) 0。解:C 恒力沖量 3一質(zhì)點(diǎn)

3、在力 (SI)(式中為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量,為時(shí)間)的作用下,時(shí)從靜止開(kāi)始作直線運(yùn)動(dòng),則當(dāng)時(shí),質(zhì)點(diǎn)的速率為 (A) (B)(C)0 (D)解:C 如果當(dāng)時(shí), 4質(zhì)量分別為m和m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)分別以動(dòng)能E和E沿一直線相向運(yùn)動(dòng),它們的總動(dòng)量大小為 (A) (B) ,(C) ,(D) 。解: B 因質(zhì)點(diǎn); 因質(zhì)點(diǎn):所以 5一個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)在幾個(gè)力作用下的位移為: (SI) 其中一個(gè)力為恒力 (SI),則此力在該位移過(guò)程中所作的功為 (A) 67J (B) 91J (C) 17J (D) 67J解: A 6對(duì)功的概念有以下幾種說(shuō)法: 保守力作正功時(shí),系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的勢(shì)能增加。 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)一閉合路徑,保守力對(duì)質(zhì)點(diǎn)作的功為零。

4、 作用力和反作用力大小相等、方向相反,所以兩者所做功的代數(shù)和必為零。 在上述說(shuō)法中: (A) 、正確。 (B) 、正確。(C) 只有正確。 (D) 只有正確。解: C 7機(jī)槍每分鐘可射出質(zhì)量為 的子彈900顆,子彈射出的速率為,則射擊時(shí)的平均反沖力大小為 (A) (B) (C) (D)解: C 8一質(zhì)量為M的彈簧振子,水平放置且靜止在平衡位置,如圖所示一質(zhì)量為m的子彈以水平速度射入振子中,并隨之一起運(yùn)動(dòng)如果水平面光滑,此后彈簧的最大勢(shì)能為 (A) (B) (C) (D) B 解:碰撞動(dòng)量守恒9一質(zhì)點(diǎn)在如圖所示的坐標(biāo)平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng),有一力作用在質(zhì)點(diǎn)上,在該質(zhì)點(diǎn)從坐標(biāo)原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到位置的過(guò)程中,力對(duì)

5、它所做的功為 (A) (B) (C) (D) 解:10質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn),由靜止開(kāi)始沿曲線(SI)運(yùn)動(dòng),則在到的時(shí)間內(nèi),作用在該質(zhì)點(diǎn)上的合外力所做的功為 (A) (B) (C) (D) 解: 二、填空題:1下列物理量:質(zhì)量、動(dòng)量、沖量、動(dòng)能、勢(shì)能、功,其中與參照系的選取有關(guān)的物理量是 。(不考慮相對(duì)論效應(yīng))解:動(dòng)量()、動(dòng)能()、功 與運(yùn)動(dòng)的參考系選取有關(guān)。2一個(gè)物體可否具有動(dòng)量而機(jī)械能等于零?(填可、否)解:可3質(zhì)量為m的子彈以速度v 0水平射入沙土中,設(shè)子彈所受阻力與速度反向,大小與速度成正比,比例系數(shù)為,忽略子彈的重力,求: (1) 子彈射入沙土后,速度隨時(shí)間變化的函數(shù)式 ;(2) 子彈進(jìn)入沙

6、土的最大深度 。解:(1) 子彈進(jìn)入沙土后受力為v,由牛頓定律 (2) 求最大深度解法一: 解法二: 4質(zhì)量mkg的物體,在坐標(biāo)原點(diǎn)處從靜止出發(fā)在水平面內(nèi)沿x軸運(yùn)動(dòng),其所受合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,合力大小為(SI),那么,物體在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的3m內(nèi),合力所作功A ;且x =3m時(shí),其速率v。解: 5有一人造地球衛(wèi)星,質(zhì)量為m,在地球表面上空2倍于地球半徑R的高度沿圓軌道運(yùn)行,用m、R、引力常數(shù)G和地球的質(zhì)量M表示 衛(wèi)星的動(dòng)能為 ;衛(wèi)星的引力勢(shì)能為 。解:(1) ( ) (2) ( )6一質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)沿x軸正向運(yùn)動(dòng),假設(shè)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)坐標(biāo)為x時(shí)的速度為(k為正常量),則此時(shí)作用于該質(zhì)點(diǎn)上的力F ;該質(zhì)點(diǎn)

7、從x = x0 點(diǎn)出發(fā)到x = x1 處所經(jīng)歷的時(shí)間 Dt 。解:. 7一個(gè)力作用在質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn)上,使之沿X軸運(yùn)動(dòng)。已知在此力作用下質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為(SI)。在0到4的時(shí)間間隔內(nèi), 力的沖量大小 。 力對(duì)質(zhì)點(diǎn)所作的功A 。解: (1)(2) 8. 一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在指向圓心的平方反比力F=k / r2 的作用下,作半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng),此質(zhì)點(diǎn)的速度v = ,若取距圓心無(wú)窮遠(yuǎn)處為勢(shì)能零點(diǎn),它的機(jī)械能 E = 。 解: 9一物體按規(guī)律xct2在媒質(zhì)中作直線運(yùn)動(dòng),式中c為常量,t為時(shí)間。設(shè)媒質(zhì)對(duì)物體的阻力正比于速度的平方,阻力系數(shù)為k,則物體由x =0運(yùn)動(dòng)到x = L時(shí),阻力所作的功為 。解: 10一

8、隕石從距地面高(為地球半徑)處由靜止開(kāi)始落向地面,忽略空氣阻力。則隕石下落過(guò)程中,萬(wàn)有引力的功A ;隕石落地的速度v 。解: 注意:本題不能用來(lái)計(jì)算,因?yàn)槿f(wàn)有引力不是,也不是常數(shù)。大學(xué)物理練習(xí)三一 選擇題1一力學(xué)系統(tǒng)由兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成,它們之間只有引力作用。若兩質(zhì)點(diǎn)所受外力的矢量和為零,則此系統(tǒng) (A) 動(dòng)量、機(jī)械能以及對(duì)一軸的角動(dòng)量都守恒。(B) 動(dòng)量、機(jī)械能守恒,但角動(dòng)量是否守恒不能斷定。(C) 動(dòng)量守恒,但機(jī)械能和角動(dòng)量守恒與否不能斷定。(D) 動(dòng)量和角動(dòng)量守恒,但機(jī)械能是否守恒不能斷定。解: C 按守恒條件: 動(dòng)量守恒,但 角動(dòng)量不守恒,機(jī)械能不能斷定是否守恒。2如圖所示,有一個(gè)小物體,置

9、于一個(gè)光滑的水平桌面上,有一繩其一端連結(jié)此物體,另一端穿過(guò)桌面中心的小孔,該物體原以角速度在距孔為R的圓周上轉(zhuǎn)動(dòng),今將繩從小孔往下拉。則物體 (A)動(dòng)能不變,動(dòng)量改變。(B)動(dòng)量不變,動(dòng)能改變。(C)角動(dòng)量不變,動(dòng)量不變。(D)角動(dòng)量改變,動(dòng)量改變。(E)角動(dòng)量不變,動(dòng)能、動(dòng)量都改變。解: E 因?qū)c(diǎn),合外力矩為0,角動(dòng)量守恒3有兩個(gè)半徑相同,質(zhì)量相等的細(xì)圓環(huán)A和B。A環(huán)的質(zhì)量分布均勻,B環(huán)的質(zhì)量分布不均勻。它們對(duì)通過(guò)環(huán)心并與環(huán)面垂直的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為JA和JB,則 (A) (B) T2,則 (A) Vp1Vp2; f(Vp1) f(Vp2)。(B) Vp1Vp2; f(Vp1) f(Vp2

10、)。(C) Vp1f(Vp2)。(D) Vp1 Vp2; f(Vp1) T2,則Vp1Vp2;4在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,若氧氣(視為剛性雙原子分子的理想氣體)和氦氣的體積比V1 / V2=1 / 2 ,則其內(nèi)能之比E1 / E2為: (A) 3 / 10 (B) 1 / 2(C) 5 / 6 (D) 5 / 3 解:C 5一定量的理想氣體,在溫度不變的條件下,當(dāng)體積增大時(shí),分子的平均碰撞頻率和平均自由程的變化情況是: (A) 減小而不變。 (B)減小而增大。 (C) 增大而減小。 (D)不變而增大。 解:B二、填空題1 黃綠光的波長(zhǎng)是5000(1=1010m)。理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,以黃綠光的波長(zhǎng)為邊長(zhǎng)

11、的立方體內(nèi)有 個(gè)分子。解:理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,分子數(shù)密度為: 以5000為邊長(zhǎng)的立方體內(nèi)應(yīng)有分子數(shù):個(gè).2若某種理想氣體分子的方均根速率 m / s,氣體壓強(qiáng)為P=7104 Pa,則該氣體的密度為 r _。 3一容器內(nèi)儲(chǔ)有某種氣體,若已知?dú)怏w的壓強(qiáng)為 3105 Pa,溫度為27,密度為0.24 kg/m3,則可確定此種氣體是_氣;并可求出此氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的最概然速率為_(kāi)m/s。解:氫氣, 4有一瓶質(zhì)量為M的氫氣 (視作剛性雙原子分子的理想氣體),溫度為T,則氫分子的平均平動(dòng)動(dòng)能為 ,氫分子的平均動(dòng)能為_(kāi),該瓶氫氣的內(nèi)能為_(kāi)。解: 5一瓶氫氣和一瓶氧氣溫度相同若氫氣分子的平均平動(dòng)動(dòng)能為= 6.

12、2110-21 J。則氧氣分子的平均平動(dòng)動(dòng)能 ;方均根速率 ; 氧氣的溫度 。解: = 6在容積為的容器中,貯有的氣體,其壓強(qiáng)為,則該氣體分子平均速率為 。解: 7已知f(v)為麥克斯韋速率分布函數(shù),N為總分子數(shù),則(1)速率v 100 ms-1的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比的表達(dá)式為 ;(2)速率v 100 ms-1的分子數(shù)的表達(dá)式為 。速率v 100 ms-1的哪些分子的平均速率表達(dá)式為 。解: (1); (2) 8現(xiàn)有兩條氣體分子速率分布曲線(1)和(2),如圖所示。若兩條曲線分別表示同一種氣體處于不同的溫度下的速率分布,則曲線 表示的溫度較高。若兩條曲線分別表示同一溫度下的氫氣和氧氣的速率

13、分布,則曲線 表示的是氧氣的速率分布。解: 實(shí)線的比虛線的小,因同氣體質(zhì)量相同,與成正比。虛線的溫度高,填(2);后面的填(1)9今測(cè)得溫度為t1=150C,壓強(qiáng)為p1=0.76m汞柱高時(shí),氬分子和氖分子的平均自由程分別為:和,求:(1) 氖分子和氬分子有效直徑之比 ; (2) 溫度為t2=200C,壓強(qiáng)為p2=0.15m汞柱高時(shí),氬分子的平均自由程 。解: 大學(xué)物理練習(xí) 六一、選擇題:1理想氣體經(jīng)歷如圖所示的a b c平衡過(guò)程,則系統(tǒng)對(duì)外做功A,從外界吸收的熱量Q和內(nèi)能的增量的正負(fù)情況如下: (A) ,(B)(C)(D)解: ,則0,另外,故溫度升高內(nèi)能增加。據(jù)熱一律 ,0。選 B 2一定量

14、理想氣體經(jīng)歷的循環(huán)過(guò)程用VT曲線表示如圖在此循環(huán)過(guò)程中,氣體從外界吸熱的過(guò)程是 (A) AB (B) BC (C) CA (D) AB和BC 解: A BC 等容降溫過(guò)程(放熱)CA等溫壓縮過(guò)程(放熱)AB 等壓膨脹過(guò)程(吸熱)3有人設(shè)計(jì)了一臺(tái)卡諾熱機(jī)(可逆的)每循環(huán)一次可從 400 K的高溫?zé)嵩次鼰?800 J,向 300 K的低溫?zé)嵩捶艧?800 J同時(shí)對(duì)外做功1000 J,這樣的設(shè)計(jì)是 (A) 可以的,符合熱力學(xué)第一定律 (B) 可以的,符合熱力學(xué)第二定律 (C) 不行的,卡諾循環(huán)所作的功不能大于向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?(D) 不行的,這個(gè)熱機(jī)的效率超過(guò)理論值 解: D 4“理想氣體和單一

15、熱源接觸作等溫膨脹時(shí),吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外作功。”對(duì)此說(shuō)法,有如下幾種評(píng)論,哪種是正確的? (A) 不違反熱力學(xué)第一定律,但違反熱力學(xué)第二定律。(B) 不違反熱力學(xué)第二定律,但違反熱力學(xué)第一定律。(C) 不違反熱力學(xué)第一定律,也不違反熱力學(xué)第二定律。(D) 違反熱力學(xué)第一定律,也違反熱力學(xué)第二定律。解:選 C 等溫膨脹只是一個(gè)過(guò)程,不是一個(gè)循環(huán)。5理想氣體絕熱地向真空自由膨脹,體積增大為原來(lái)的兩倍,則始、末兩態(tài)的溫度T1與T2和始、末兩態(tài)氣體分子的平均自由程與的關(guān)系為 (A) T1T2 ,= (B) T1T2 ,= (C) T12T2 ,= (D) T12T2 ,=解:因絕熱則,向真空自由膨

16、脹不作功,。所以,選 B 二、填空題:1在p-V圖上(1)系統(tǒng)的某一平衡態(tài)用 來(lái)表示; (2)系統(tǒng)的某一平衡過(guò)程用 來(lái)表示; (3)系統(tǒng)的某一平衡循環(huán)過(guò)程用 來(lái)表示。解:(1)系統(tǒng)的某一平衡態(tài)用一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示。(2)系統(tǒng)的某一平衡過(guò)程用一條曲線來(lái)表示。(3)系統(tǒng)的某一平衡循環(huán)過(guò)程用封閉曲線來(lái)表示。2如圖所示,已知圖中畫(huà)不同斜線的兩部分的面積分別為S1和S2,那么:(1)如果氣體的膨脹過(guò)程為a-1-b,則氣體對(duì)外作功A= ;(2)如果氣體進(jìn)行a-2-b-1-a的循環(huán)過(guò)程,則它對(duì)外做功A= 。解:(1)S1 +S2 (2)- S132mol單原子分子理想氣體,經(jīng)過(guò)一等容過(guò)程后,溫度從200K上升到5

17、00K,若該過(guò)程為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,氣體吸收的熱量為 ;若為不平衡過(guò)程,氣體吸收的熱量為 。解:等容過(guò)程則,若為不平衡過(guò)程,過(guò)程曲線有間斷點(diǎn)無(wú)法求功。此題正好功為零,。4將1 mol理想氣體等壓加熱,使其溫度升高72 K,傳給它的熱量等于1.60103 J,求:(1) 氣體所作的功A= ;(2) 氣體內(nèi)能的增量= ; (3) 比熱容比g = 。解53 mol的理想氣體開(kāi)始時(shí)處在壓強(qiáng)p1 =6 atm、溫度T1 =500 K的平衡態(tài)經(jīng)過(guò)一個(gè)等溫過(guò)程,壓強(qiáng)變?yōu)閜2 =3 atm該氣體在此等溫過(guò)程中吸收的熱量為Q_J。 (普適氣體常量)解 6一定量理想氣體,從同一狀態(tài)開(kāi)始把其體積由壓縮到,分別經(jīng)歷以下三種

18、過(guò)程:(1) 等壓過(guò)程;(2) 等溫過(guò)程;(3) 絕熱過(guò)程其中:_過(guò)程外界對(duì)氣體做功最多;_過(guò)程氣體內(nèi)能減少最多;_過(guò)程氣體放熱最多。解絕熱;等壓;等壓氣體放熱 三、計(jì)算題:11mol雙原子分子理想氣體從狀態(tài)A(p1,V1)沿pV圖所示直線變化到狀態(tài)B(p2,V2),試求:(1)氣體的內(nèi)能增量;(2)氣體對(duì)外界所作的功;(3)氣體吸收的熱量;(4)此過(guò)程的摩爾熱容。(摩爾熱容,其中表示1mol物質(zhì)在過(guò)程中升高溫度時(shí)所吸收的熱量。) 解:(1) (2)(3)(4)所以3. 一定量的剛性雙原子分子理想氣體,開(kāi)始時(shí)處于壓強(qiáng)為 p0 = 1.0105 Pa,體積為V0 =410-3 m3,溫度為T0

19、= 300 K的初態(tài),后經(jīng)等壓膨脹過(guò)程溫度上升到T1 = 450 K,再經(jīng)絕熱過(guò)程溫度降回到T2 = 300 K,求氣體在整個(gè)過(guò)程中對(duì)外作的功 解:等壓過(guò)程末態(tài)的體積 等壓過(guò)程氣體對(duì)外作功 =200 J 根據(jù)熱力學(xué)第一定律,絕熱過(guò)程氣體對(duì)外作的功為 W2 =E =nCV (T2T1) 這里 , 則 J 氣體在整個(gè)過(guò)程中對(duì)外作的功為 W = W1+W2 =700 J4一定量的單原子分子理想氣體,從初態(tài)A出發(fā),沿圖示直線過(guò)程變到另一狀態(tài)B,又經(jīng)過(guò)等容、等壓兩過(guò)程回到狀態(tài)A (1) 求AB,BC,CA各過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的功W,內(nèi)能的增量 D以及所吸收的熱量Q (2) 整個(gè)循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的總

20、功以及從外界吸收的總熱量(過(guò)程吸熱的代數(shù)和) 解:(1) AB:=200 J E1=n CV (TBTA)=3(pBVBpAVA) /2=750 J Q1=A1+E1950 J BC: A2 =0 E2 =n CV (TCTB)=3( pCVCpBVB ) /2 =600 J Q2 =A2+E2600 J CA: A3 = pA (VAVC)=100 J J Q3 =A3+E3250 J (2) A= A1 +A2 +A3=100 J Q= Q1 +Q2 +Q3 =100 J 大學(xué)物理練習(xí) 七一、選擇題:1關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度定義式,下列說(shuō)法中哪個(gè)是正確的? (A) 場(chǎng)強(qiáng)的大小與試探電荷q0的大小成反

21、比 (B) 對(duì)場(chǎng)中某點(diǎn),試探電荷受力與q0的比值不因q0而變 (C) 試探電荷受力的方向就是場(chǎng)強(qiáng)的方向 (D) 若場(chǎng)中某點(diǎn)不放試探電荷q0,則0,從而0 B 2四條皆垂直于紙面的載流細(xì)長(zhǎng)直導(dǎo)線,每條中的電流皆為I。這四條導(dǎo)線被紙面截得的斷面,如圖所示,它們組成了邊長(zhǎng)為2a的正方形的四個(gè)角頂。每條導(dǎo)線中的電流流向亦如圖所示,則在圖中正方形中心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 (A) (B) (C) B=0. (D) B= C 3. 在真空中有一根半徑為R的半圓形細(xì)導(dǎo)線,流過(guò)的電流為I,則圓心處的磁感強(qiáng)度為 (A) (B) (C) 0 (D) D 二、填空題:1 有一個(gè)球形的橡皮膜氣球,電荷q均勻地分布在

22、表面上,在此氣球被吹大的過(guò)程中,被氣球表面掠過(guò)的點(diǎn)(該點(diǎn)與球中心距離為 r),其電場(chǎng)強(qiáng)度的大小將由 變?yōu)?。解:將由變?yōu)?0 。2如圖所示,一長(zhǎng)為10 cm的均勻帶正電細(xì)桿,其電荷為1.510-8 C,試求在桿的延長(zhǎng)線上距桿的端點(diǎn)5 cm處的P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 。 解: 設(shè)P點(diǎn)在桿的右邊,選取桿的左端為坐標(biāo)原點(diǎn)O,x軸沿桿的方向,如圖,并設(shè)桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)P點(diǎn)離桿的端點(diǎn)距離為d 在x處取一電荷元dq=(q/L)dx,它在P點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng) P點(diǎn)處的總場(chǎng)強(qiáng)為 代入題目所給數(shù)據(jù),得 E1.8104 N/C 的方向沿x軸正向 3一長(zhǎng)直螺線管是由直徑d=0.2mm的漆包線密繞而成。當(dāng)它通以I=0.5A的電流時(shí),其內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 。(忽略絕緣層厚度)解:三、計(jì)算題:1一個(gè)細(xì)玻璃棒被彎成半徑為R的半圓形,沿其上半部分均勻分布有電量+Q,沿其下半部分均勻分布有電量-Q,如圖所示。試求圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度。解:先看上半部分+Q,要分解為 ,再由于下半部分均勻分布有電量-Q的與上半部分均勻分布有電量+Q的正好抵消。所以 34

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