北京市石景山区2023届高三下学期高考物理模拟（一模）试题（原卷+解析）

这是一份北京市石景山区2023届高三下学期高考物理模拟（一模）试题（原卷+解析），共23页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

北京市石景山区2023届高三下学期高考物理模拟（一模）试题

一、单选题
1．分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示，为分子间的平衡位置。下列说法正确的是（　　）

A．当时，分子间的作用力最小
B．当时，分子间的作用力最小
C．分子间的作用力总是随分子间距离增大而减小
D．分子间的作用力总是随分子间距离增大而增大
2．一个地球仪绕与其“赤道面”垂直的“地轴”匀速转动的示意图如图所示。P点和Q点位于同一条“经线”上、Q点和M点位于“赤道”上，O为球心。下列说法正确的是（　　）

A．P、Q的线速度大小相等
B．P、M的角速度大小相等
C．P、Q的向心加速度大小相等
D．P、M的向心加速度方向均指向O
3．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，一定质量的理想气体从状态a经过等容、等温、等压三个过程，先后达到状态b、c，再回到状态a。下列说法正确的是（    ）

A．在过程a→b中气体对外做功 B．在过程a→b中气体的内能增加
C．在过程b→c中气体对外界放热 D．在过程c→a中气体的温度升高
5．一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的图像如图所示，此时处质点的速度沿y轴正方向。下列说法正确的是（　　）

A．该简谐横波沿x轴负方向传播
B．该时刻，处的质点速度最大
C．该时刻，处的质点速度最大
D．经过1个周期，处的质点运动的路程是8m
6．如图所示，中国自行研制、具有完全知识产权的“神舟”飞船某次发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，在B点通过变轨进入预定圆轨道。则（　　）

A．飞船在B点通过加速从椭圆轨道进入预定圆轨道
B．在B点变轨后，飞船的机械能减小
C．在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的加速度比B点的小
D．在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的速度比B点的小
7．甲、乙两质点以相同的初速度从同一地点沿同一方向同时开始做直线运动，以初速度方向为正方向，其加速度随时间变化的a–t图象如图所示．关于甲、乙在0~t0时间内的运动情况，下列说法正确的是

A．0~t0时间内，甲做减速运动，乙做加速运动
B．0~t0时间内，甲和乙的平均速度相等
C．在t0时刻，甲的速度比乙的速度小
D．在t0时刻，甲和乙之间的间距最大
8．交流发电机的示意图如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴逆时针匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（    ）

A．此交流电的频率为100Hz
B．此发电机电动势的有效值为20V
C．当线圈平面转到图示位置时产生的电流为0
D．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率最大
9．如图所示，在粗细均匀的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做的小圆柱体N（可视为质点），稳定时N在水中匀速上浮。现将玻璃管轴线与竖直方向y轴重合，在N上升刚好匀速运动时的位置记为坐标原点O，同时玻璃管沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动。N依次经过平行横轴的三条水平线上的A、B、C位置，在OA、AB、BC三个过程中沿y轴方向的距离相等，对应的动能变化量分别为、、，动量变化量的大小分别为、、。则下面分析正确的是（　　）

A．，
B．，
C．，
D．，
10．在如图所示平面内，两个带等量正电的点电荷分别固定在A、B两点，O为连线的中点，为的垂直平分线，C、D两点在上且。下列说法正确的是（　　）

A．O点的场强比C点的场强大 B．C点的场强与D点的场强相同
C．O点的电势比D点的电势高 D．电子在C点的电势能比在D点的电势能大
11．如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框，边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（　　）

A．线框中产生的感应电流方向为
B．线框中产生的感应电流逐渐增大
C．线框边所受的安培力大小恒定
D．线框整体受到的安培力方向水平向右
12．如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为，乙的圆心为，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中，此时a点的磁感应强度大小为，b点的磁感应强度大小为。当把环形电流甲撤去后，a点的磁感应强度大小为（    ）

A． B． C． D．
13．汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（　　）

A．制动过程中，导体不会发热
B．制动力的大小与导体运动的速度无关
C．改变线圈中的电流方向，导体就可获得动力
D．制动过程中导体获得的制动力逐渐减小
14．从1907 年起，密立根就开始测量金属的遏止电压 （即图1 所示的电路中电流表G 的读数减小到零时加在电极K 、A 之间的反向电压）与入射光的频率，由此算出普朗克常量h ，并与普朗克根据黑体辐射得出的h 相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的图像如图2 所示．下列说法正确的是

A．该金属的截止频率约为4．27× 1014 Hz
B．该金属的截止频率约为5．50× 1014 Hz
C．该图线的斜率为普朗克常量
D．该图线的斜率为这种金属的逸出功

二、实验题
15．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）用学生实验室中的电压表（量程0~3V，内阻约为3kΩ）、电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω）和滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）测量一节旧干电池的电动势和内阻。要求尽量减小电表内阻对测量结果的影响，应该选择的实验电路是图1中的______（选填“甲”或“乙”）。

（2）关于指针式多用电表欧姆挡的使用操作，下列说法中正确的是( )
A．测电阻时，若改用不同倍率，需要重新欧姆调零
B．若欧姆表盘中央刻度值为“15”，待测电阻约200Ω，需要使用“”挡
C．测电阻时，电流从红表笔流出电表，经过待测电阻，从黑表笔流回电表
D．若红黑表笔分别与一不带电的电容器两极相接，指针先向右偏转再回到左端
（3）如图2所示，用伏安法测量待测电阻的阻值，M、N间电压为保持不变。选用三种不同规格的滑动变阻器，最大阻值分别是，，，从左向右移动滑片P，研究待测电阻两端的电压U与滑片的滑动距离L（滑片从左向右滑动的最大距离为）的关系，获得如图3所示的三条图线。请你结合三条图线判断：在使用图2所示电路测量待测电阻阻值的实验中，选择哪一种规格的滑动变阻器最合适，并简要说明理由。( )

16．某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。

（1）实验中该同学进行了如下操作，其中正确的是( )
A．用公式计算时，将摆线长当作摆长
B．摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动
C．确保摆球在同一竖直平面内摆动
D．摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆
（2）在实验中，多次改变摆长L并测出相应周期T，计算出，将数据对应坐标点标注在坐标系（如图所示）中。请将，所对应的坐标点标注在图中，根据已标注数据坐标点描绘出图线( )，并通过图线求出当地的重力加速度______（结果保留3位有效数字）。

（3）将不同实验小组的实验数据标注到同一坐标系中，分别得到实验图线a、b、c，如图所示。已知图线a、b、c平行，图线b过坐标原点。对于图线a、b、c，下列分析正确的是( )

A．出现图线c的原因可能是因为使用的摆线比较长
B．出现图线a的原因可能是误将摆线长记作摆长L
C．由图线b计算出的g值最接近当地的重力加速度，由图线a计算出的g值偏大，图线c计算出的g值偏小
（4）该同学通过自制单摆测量重力加速度。他利用细线和铁锁制成一个单摆，计划利用手机的秒表计时功能和卷尺完成实验。但铁锁的重心未知，不容易确定准确的摆长。请帮助该同学提出“通过一定测量，求出当地重力加速度”的方法。( )

三、解答题
17．如图所示，长度为 l 的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为 m 的小球（小球的大小可以忽略、重力加速度为）．

（1） 在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为α，小球保持静止．画出此时小球的受力图，并求力F的大小；
（2）由图示位置无初速释放小球，不计空气阻力．求小球通过最低点时:
a．小球的动量大小；
b．小球对轻绳的拉力大小．
18．如图所示，宽度为L的U型导体框，水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，左端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、电阻为r的导体棒置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦，导体棒与导体框始终接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒以速度匀速向右运动。
（1）求通过导体棒的电流大小I；
（2）求拉力做功的功率P；
（3）某时刻撤去拉力，经过一段时间导体棒停在导体框上，求在此过程中电阻R上产生的热量Q。

19．1913年，玻尔建立氢原子模型时，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为m，电荷量为，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为。不考虑相对论效应。
（1）氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，求电子的动能。
（2）氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知当取无穷远处电势为零时，点电荷电场中距场源电荷Q为r处的各点的电势。求处于基态的氢原子的能量。
（3）许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。利用氢气放电管可获得氢原子光谱。1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用巴尔末公式表示，写做（n=3，4，5…），式中R叫做里德伯常量。玻尔回忆说：“当我看到巴尔末公式时，我立刻感到一切都明白了。”根据玻尔理论可知，氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中n=2，3，4…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，请根据玻尔理论推导里德伯常量R。
20．汤姆孙用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子经加速电压加速后，穿过中心的小孔沿中心线的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和间的区域，极板间距为d。当P和P极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点。不计电子从阴极K发出的初速度、所受重力和电子间的相互作用，不考虑相对论效应。
（1）若测得电子穿过中心的小孔沿中心线方向匀速运动的速度，求电子的比荷；
（2）已知P和极板水平方向的长度为，它们的右端到荧光屏中心O点的水平距离为，当P和极板间加上偏转电压U后，亮点偏离到点（与O点水平距离可忽略不计）。
①小明同学认为若测出与O点的竖直距离h，就可以求出电子的比荷。请通过分析和推理判断小明的观点是否正确。
②在两极板P和间的区域再加上磁场，调节磁场的强弱和方向，通过分析电子在P和间的运动情况可求出电子的速度。请说明确定电子速度的方法。


参考答案：
1．A
【详解】A．为分子间的平衡位置，此位置分子斥力与引力等大反向，合力为0，即当时，分子间的作用力最小，A正确；
B．当时，分子斥力小于引力，合力表现为引力，即分子间的作用力表现为引力，且为间距大于时的最大值，B错误；
C．根据图像可知，当分子之间间距大于时，随分子间距离增大，分子间的作用力先增大后减小，C错误；
D．根据图像可知，当分子之间间距小于和分子距离大于时，随分子间距离增大，分子间的作用力减小，D错误。
故选A。
2．B
【详解】B．由于同轴转动的物体的角速度相等，可知P、Q、M的角速度均相等，B正确；
A．图中球面上各点圆周运动的半径为各点到地轴的垂直距离，因此有

根据

结合上述可知

A错误；
C．根据

结合上述可知

C错误；
D．根据上述可知，M的向心加速度方向指向O，P的向心加速度方向指向P到地轴垂线的垂足，D错误。
故选B。
3．C
【详解】金箔原子核带正电，与α粒子带同种电荷，彼此间相互排斥，又由曲线运动特征可知，α粒子所受金箔的排斥力应指向曲线的凹侧。
故选C。
4．B
【详解】A．在过程a→b中属于等容过程，气体不对外做功。故A错误；
B．根据

可知在过程a→b中气体的温度升高，即内能增加。故B正确；
C．在过程b→c中属于等温过程即内能不变，由图像可知气体的体积变大，即对外界做功，由热力学第一定律

易知，气体从外界吸热。故C错误；
D．在过程c→a中属于等压过程，且气体体积减小，根据理想气体状态方程可知气体温度降低。故D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．由于此时处质点的速度沿y轴正方向，根据同侧法可知，该简谐横波沿x轴正方向传播，A错误；
B．质点在平衡位置的速度最大，在振幅位置的速度为0，该时刻，处的质点位移波峰位置，即位于振幅处，其速度最小，速度为0，B错误；
C．根据上述，该时刻，处的质点处于平衡位置，其速度最大，C正确；
D．经过1个周期，处的质点运动的路程为

D错误。
故选C
6．A
【详解】A．椭圆轨道相对于预定圆轨道是低轨道，由低轨道变轨到高轨道，需要在切点位置向后喷气加速，即飞船在B点通过加速从椭圆轨道进入预定圆轨道，A正确；
B．根据上述，在B点需要向后喷气加速才能变轨到预定轨道，喷气过程中，气体对飞船做正功，则飞船的机械能增大，B错误；
C．根据

解得

A点为近地点，B点为远地点，A点到地心的间距小于B点到地心的间距，则在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的加速度比B点的大，C错误；
D．在椭圆轨道上运行时，当飞船由A点运动到B点过程中，飞船到地心之间的间距逐渐增大，则引力做负功，势能增大，动能减小，即速度减小，即在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的速度比B点的大，D错误。
故选A。
7．D
【详解】0~t0时间内，甲做加速度减小的加速运动，乙做加速度增加的加速运动，选项A错误；两物体的初速度相同，由图像可知，速度的变化量相同，则在t0时刻两物体的速度相同，但是由于甲做加速度减小的加速运动，乙做加速度增加的加速运动，则甲的位移大于乙的位移，可知甲的平均速度大于乙，选项BC错误；在t0时刻，甲和乙速度相同，则甲乙之间的间距最大，选项D正确；故选D.
点睛：此题关键是先搞清a-t图像的物理意义，知道图像的“面积”等于速度的变化量；可借助于v-t图像进行分析.
8．D
【详解】A．根据

解得

故A错误；
B．根据

解得

故B错误；
CD．当线圈平面转到图示位置时处于与中性面垂直的位置，易知磁通量的变化率最大，产生的电流最大。故C错误；D正确。
故选D。
9．A
【详解】由于小圆柱体N竖直方向上做匀速直线运动，且在OA、AB、BC三个过程中沿y轴方向的距离相等，令为，可知OA、AB、BC三个过程经历时间相等，则有

小圆柱体在水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动，则小圆柱体运动至A、B、C位置水平方向的分位移分别为
，，
则有
，
根据动能定理有
，，
解得

根据动量定理有
，，
解得

综合上述有
，
故选A。
10．C
【详解】A．两个带等量正电的点电荷在A、B中点产生的场强为零，而C点的场强不为零，故O点的场强比C点的场强小，A错误；
B．根据对称关系可知，C点的场强与D点的场强大小相等，但方向相反，B错误；
C．两个带等量正电的点电荷的中垂线的电场方向有O点指向远处，所以O点的电势比D点的电势高，C正确；
D．根据对称性可知，C点的电势与D点的电势相同，故电子在C点的电势能与在D点的电势能相等，D错误。
故选C。
11．D
【详解】A．根据安培定则可知，通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知线框中产生的感应电流方向为，A错误；
B．线框中产生的感应电流为

空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，故线框中产生的感应电流不变，B错误；
C．线框边感应电流保持不变，磁感应强度随时间均匀增加，根据安培力表达式，故所受的安培力变大，C错误；
D．线框所处空间的磁场方向垂直纸面向里，线框中产生的感应电流方向为，根据左手定则可知，线框边所受的安培力水平向右，线框边所受的安培力水平向左。通电直导线的磁场分部特点可知边所处的磁场较大，根据安培力表达式可知，线框整体受到的安培力方向水平向右，D正确。
故选D。
12．B
【详解】甲乙两环在b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，而b点的磁感应强度大小为B2，因此两环在b点产生的磁感应强度均为，甲环在a点和b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故甲环在a点产生的磁感应强度为而a点的磁感应强度大小为B1，因此乙环在a点产生的磁感应强度为。
故选B。
13．D
【详解】A．由于导体中产生了涡流，根据

可知，制动过程中，导体会发热，A错误；
B．导体运动速度越大，穿过导体中回路的磁通量的变化率越大，产生的涡流越大，则所受安培力，即制动力越大，即制动力的大小与导体运动的速度有关，B错误；
C．根据楞次定律，可知，原磁场对涡流的安培力总是要阻碍导体的相对运动，即改变线圈中的电流方向，导体受到的安培力仍然为阻力，C错误；
D．制动过程中，导体的速度逐渐减小，穿过导体中回路的磁通量的变化率变小，产生的涡流变小，则所受安培力，即制动力变小，D正确。
故选D。
14．A
【详解】试题分析：设金属的逸出功为，截止频率为，因此；光电子的最大初动能Ek 与遏止电压UC 的关系是，光电效应方程为；联立两式可得：，因此图像的斜率为，ＣＤ错误；当可解得，即金属的截止频率约为Hz，在误差允许范围内，可以认为A 正确；B 错误．
考点：光电效应．
15．     乙     AD     见解析
【详解】（1）[1]由于干电池的内阻较小，电压表的内阻远远大于干电池的内阻，而电流表的内阻与干电池的内阻相差不大，表明电压表的分流影响小于电流表的分压影响，图甲中的误差主要在于电流表的分压，图乙中的误差主要在于电压表的分流，因此图乙误差小一些，为了尽量减小电表内阻对测量结果的影响，应该选择的实验电路是图1中的图乙。
（2）[2]A．测电阻时，若改用不同倍率，欧姆表的内阻随之发生变化，则需要重新进行欧姆调零，A正确；
B．为了减小欧姆表的读数误差，需要使得指针指在中央刻线附近，即中值电阻与待测电阻的阻值相隔不太多，由于欧姆表盘中央刻度值为“15”，待测电阻约200Ω，可知需要使用“”挡，此时中值电阻为

与待测电阻的阻值相隔较近，如果采用挡，则中值电阻为

与待测电阻的阻值相隔太大，指针没有指在中央刻线附近，即若欧姆表盘中央刻度值为“15”，待测电阻约200Ω，需要使用“”挡，B错误；
C．根据“红进黑出”规律，测电阻时，电流从红表笔流回电表，经过待测电阻，从黑表笔流出电表，C错误；
D．若红黑表笔分别与一不带电的电容器两极相接，欧姆表中的电源先要对电容器充电，有充电电流，此时指针要向右偏转，充电完成后电路中没有电流，指针又再回到左端，即指针先向右偏转再回到左端，D正确。
故选AD。
（3）[3]滑动变阻器最合适，使用可使待测电阻电压变化范围较大，约占总电压的，电压随滑动头移动趋近线性变化，方便调节。
16．     BC          9.86     B     见解析
【详解】（1）[1]A．用公式计算时，应该将将悬点到摆球重心之间的间距当作摆长，即应该将摆线长与摆球的半径之后当作摆长，A错误；
B．实验过程，单摆的摆长不能发生变化，即摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动，B正确；
CD．单摆的运动应该是同一竖直平面内的圆周运动，即实验是应该确保摆球在同一竖直平面内摆动，不能够使摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆，C正确，D错误。
故选BC。
（2）[2]将该坐标点标注在坐标中，用一条倾斜的直线将描绘的点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示

[3]根据

则有

结合图像有

解得

（3）[4]A．根据图线c的可知，在取为0时，L不为0，表明选择的L的长度比实际的摆长大一些，即有可能是将摆线的长与摆球的直径之和作为摆长L，此时有

即有

该图像与摆线的长度大小无关，A错误；
B．若将摆线长记作摆长L，则有

即有

该函数对应的图像是a，即出现图线a的原因可能是误将摆线长记作摆长L，B正确；
C．根据上述可知，三条图像的斜率均为

解得

可知，三条图线求出的重力加速度相同，C错误。
故选B。
（4）[5]不容易确定准确的摆长，但可以通过多次改变摆线的长度，测量对应的周期，获得较准确的重力加速度。具体做法：设摆线下端距重心x，第一次测出摆线长，则摆长为

测出对应的周期。仅改变摆线长，第二次测出摆线长，则摆长为

测出对应的周期。根据
，
解得重力加速度

17．（1） ；mgtanα；（2）；
【分析】（1）小球受重力、绳子的拉力和水平拉力平衡，根据共点力平衡求出力F的大小．
（2）根据机械能守恒定律求出小球第一次到达最低点的速度，求出动量的大小，然后再根据牛顿第二定律，小球重力和拉力的合力提供向心力，求出绳子拉力的大小．
【详解】（1）小球受到重力、绳子的拉力以及水平拉力的作用，受力如图

根据平衡条件，得拉力的大小：
（2）a．小球从静止运动到最低点的过程中，
由动能定理：

则通过最低点时，小球动量的大小：
b．根据牛顿第二定律可得：

根据牛顿第三定律，小球对轻绳的拉力大小为：
【点睛】本题综合考查了共点力平衡，牛顿第二定律、机械能守恒定律，难度不大，关键搞清小球在最低点做圆周运动向心力的来源．
18．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）导体棒以速度匀速向右运动时产生的感应电动势大小为

根据闭合电路欧姆定律可知通过导体棒的电流大小为

（2）根据能量守恒定律可知拉力做功的功率等于回路的消耗的电功率，即

（3）从撤去拉力到导体棒ab最终停止的过程，回路产生的总热量为

由于通过导体棒ab和电阻R的电流时刻相等，根据焦耳定律可推知在此过程中电阻R上产生的热量为

19．（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）电子绕原子核做匀速圆周运动，则有

电子的动能为

解得

（2）电势能

基态氢原子能量

解得

（3）根据玻尔理论，巴尔末系的光子能量

则有

根据巴尔末公式

解得

既有

20．（1）；（2）①见解析，②见解析
【详解】（1）电子在加速电场中运动，由动能定理有

解得

（2）①设电子在偏转电场中飞行时间为t，加速度为a，由运动学公式和牛顿第二定律水平方向有

竖直方向有

其中

解得

设电子飞出偏转电场时的偏角为，竖直分速度为则有
，
根据几何关系有

解得

可知，h与比荷无关，测出h不能求出电子的比荷
（2）在两极板P和之间的区域加垂直纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度B的大小，使电子能够沿中心线方向通过两极板间区域，此时电子受到的静电力与洛伦兹力平衡，则有

解得
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