2022-2023学年河北省保定市定州市高二(下)期末数学试卷(含详细答案解析)
展开1.已知集合A={x|−2
2.命题“∀x∈R,ex≥x+1”的否定是( )
A. ∀x∈R,ex
4.已知a=0.91.5,b=lg20.9,c=lg0.30.2,则( )
A. a>c>bB. a>b>cC. c>a>bD. c>b>a
5.已知二项式(x+ax)5的展开式中1x的系数是10,则实数a=( )
A. −1B. 1C. −2D. 2
6.已知直线x=t与y=x及y=2lnx的图象分别交于A,B两点,则|AB|的最小值为( )
A. 1B. 2ln2−2C. 2ln2D. 2−2ln2
7.甲口袋中有3个红球,2个白球和5个黑球,乙口袋中有3个红球,3个白球和4个黑球,先从甲口袋中随机取出一球放入乙口袋,分别以A1,A2和A3表示由甲口袋取出的球是红球,白球和黑球的事件;再从乙口袋中随机取出一球,以B表示由乙口袋取出的球是红球的事件,则下列结论中正确的是( )
A. P(B|A2)=411B. 事件A1与事件B相互独立
C. P(A3|B)=12D. P(B)=310
8.已知A,B为两个随机事件,P(A),P(B)>0,则“A,B相互独立”是“P(A−|B)=P(A|B−)”的( )
A. 充分不必要条件B. 必要不充分条件
C. 充分必要条件D. 既不充分也不必要条件
二、多选题:本题共4小题,共20分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分。
9.已知a>0,b>0,且a+2b=1,则( )
A. ab≤18B. 2a+b<12C. 1a+2b≥9D. lgab<0
10.甲,乙,丙,丁,戊五人并排站成一排,下列说法正确的是( )
A. 如果甲,乙必须相邻且乙在甲的右边,那么不同的排法有24种
B. 最左端只能排甲或乙,最右端不能排甲,则不同的排法共有18种
C. 甲乙不相邻的排法种数为72种
D. 甲乙丙按从左到右的顺序排列的排法有20种
11.在某一季节,疾病D1的发病率为2%,病人中40%表现出症状S,疾病D2的发病率为5%,其中18%表现出症状S,疾病D3的发病率为0.5%,症状S在病人中占60%.则( )
A. 任意一位病人有症状S的概率为0.02B. 病人有症状S时患疾病D1的概率为0.4
C. 病人有症状S时患疾病D2的概率为0.45D. 病人有症状S时患疾病D3的概率为0.25
12.已知函数f(x)=x+2,x≤0|lg2x|,x>0,若f(x)=a有三个不等实根x1,x2,x3,且x1
B. a的取值范围是(0,2)
C. x1x2x3的取值范围是(−2,0]
D. 函数g(x)=f(f(x))有4个零点
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.已知sgn(x)=1,x>00,x=0−1,x<0,则方程x2−x⋅sgn(x)−6=0的根为______.
14.已知随机变量ξ∼B(6,p),且E(2ξ−3)=5,则D(3ξ)=______.
15.某学校安排四名同学参加3个不同社区的暑期实践活动,若每个社区至少1人参加,且甲同学不去A社区,则不同的安排方案共有______种.
16.若函数f(x)=a−sinxcsx在区间(π6,π3)上单调递增,则实数a的取值范围是______.
四、解答题:本题共6小题,共70分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
17.(本小题10分)
某农发企业计划开展“认领一分地,邀你来当农场主”活动.该企业把农场以微田园形式对外租赁,让人们认领.认领的田地由企业的专业人员打理,认领者可以随时前往体验农耕文化,所有收获归认领者所有.某咨询公司做了关于活动意愿情况的调查,随机抽取了100份有效问卷,部分统计数据如表:
(1)请将上述2×2列联表补充完整,试依据小概率值α=0.01的独立性检验,分析男性是否比女性更愿意参与活动;
(2)为了更详细的了解情况,在100份有效问卷中抽取不愿意参与活动的人员若干人组成观摩小组,观摩小组恰有男性4名,女性3名.从观摩小组中选取3人为免费体验者,设免费体验者中男性人数为X,求X的分布列及数学期望.
附:χ2=n(ad−bc)2(a+b)(c+d)(a+c)(b+d),n=a+b+c+d.
下表给出了χ2独立性检验中几个常用的小概率值和相应的临界值.
18.(本小题12分)
已知函数f(x)=e|x|−1x2+1.
(1)判断函数f(x)的奇偶性与单调性,并说明理由;
(2)解不等式f(x)>f(2x−1).
19.(本小题12分)
某高中学校鼓励学生自发组织各项体育比赛活动,甲、乙两名同学利用课余时间进行乒乓球比赛,比赛采用七局四胜制(即有一方先胜四局即获胜,比赛结束).假设每局比赛甲获胜的概率都是13.
(1)求比赛结束时恰好打了5局的概率;
(2)若甲以3:1的比分领先时,记X表示到结束比赛时还需要比赛的局数,求X的分布列及期望.
20.(本小题12分)
已知函数f(x)=alnx+12x2−(a+1)x(a∈R且a≠0).
(1)当a<0时,求函数f(x)的极值;
(2)当a>0时,求函数f(x)零点的个数.
21.(本小题12分)
据统计,某城市居民年收入(所有居民在一年内收入的总和,单位:亿元)与某类商品销售额(单位:亿元)的10年数据如表所示:
依据表格数据,得到下面一些统计量的值.
(1)根据表中数据,得到样本相关系数r≈0.95.以此推断,y与x的线性相关程度是否很强?
(2)根据统计量的值与样本相关系数r≈0.95,建立y关于x的经验回归方程(系数精确到0.01);
(3)根据(2)的经验回归方程,计算第1个样本点(32.2,25.0)对应的残差(精确到0.01);并判断若剔除这个样本点再进行回归分析,b 的值将变大还是变小?(不必说明理由,直接判断即可).
附:样本(xi,yi)(i=1,2,⋯,n)的相关系数r=i=1n(xi−x−)(yi−y−) i=1n(xi−x−)2 i=1n(yi−y−)2, 2.297≈1.516,b =i=1n(xi−x−)(yi−y−)i=1n(xi−x−)2,a =y−−b x−.
22.(本小题12分)
函数f(x)=e2x+2mex+2x,m∈R.
(1)若m=0,求函数f(x)在x=0处的切线与坐标轴围成的三角形的面积;
(2)若函数f(x)有两个极值点x1,x2,求f(x1)+f(x2)ex1+ex2的取值范围.
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解:因为集合B={y|y=2x,x∈A}={y|14
故选:B.
求出集合A再求A∪B即可.
本题主要考查并集及其运算,属于基础题.
2.【答案】D
【解析】解:因为全称命题的否定是特称命题,所以命题“∀x∈R,ex≥x+1”的否定是∃x0∈R,ex0
利用全称命题的否定是特称命题写出结果即可.
本题考查含有一个量词的否定.特称命题与全称命题的否定关系.
3.【答案】B
【解析】解:∵随机变量X服从正态分布N(2,σ2),P(X≥4)=0.2,
∴P(0
根据已知条件,结合正态分布的对称性,即可求解.
本题主要考查正态分布的对称性,属于基础题.
4.【答案】C
【解析】解:∵0<0.91.5<0.90=1,lg20.9
∴c>a>b.
故选:C.
根据指数函数和对数函数的单调性即可得出:01,然后即可得出a,b,c的大小关系.
本题考查了指数函数、对数函数的单调性,对数的运算性质,考查了计算能力,属于基础题.
5.【答案】B
【解析】解:二项式(x+ax)5的展开式中的通项公式为Tr+1=C5r⋅ar⋅x5−2r,
令5−2r=−1,可得r=3,故1x的系数是C53⋅a3=10,故a=1,
故选:B.
先求出二项式展开式的通项公式,再令x的幂指数等于−1,求得r的值,即可求得展开式中的1x的系数,从而求得a 的值.
本题主要考查二项式定理的应用,二项式系数的性质,二项式展开式的通项公式,属于基础题.
6.【答案】D
【解析】解:令f(x)=x−2lnx,则f′(x)=1−2x=x−2x.
当0
所以f(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,
所以f(x)的最小值为f(2)=2−2ln2,即|AB|最小值为2−2ln2.
故选:D.
构造函数f(x)=x−2lnx,利用导数得出其最小值,即为|AB|的最小值.
本题考查的知识点是两点间距离,转化为函数求最小值是解决本题的关键,是中档题.
7.【答案】D
【解析】解:由题意得P(B|A2)=33+3+4+1=311,所以A错误;
因为P(B|A1)=411,
P(B)=P(A1)P(B|A1)+P(A2)P(B|A2)+P(A3)P(B|A3)=310×411+210×311+510×311=310,
所以P(B)≠P(B|A1),即P(B)P(A1)≠P(BA1),
故事件事件A1与事件B不相互独立,所以B错误,D正确;
P(A3|B)=P(A3B)P(B)=P(A3)P(B|A3)P(B)=510×311310=511,所以C错误;
故选:D.
A选项,根据题意求出P(B|A2)=311,判断A选项;
B选项,利用全概率公式求出P(B)=310,进而得到P(B)P(A1)≠P(BA1),判断事件事件A1与事件B不相互独立,得到D选项正确;
C选项,利用条件概率公式求解即可.
本题考查了条件概率、相互独立事件以及全概率的计算问题,属于中档题.
8.【答案】C
【解析】解:由题意,P(A−|B)=P(A−B)P(B),P(A−|B−)=P(A−B−)P(B−),
若 A, B相互独立,则P(A−|B)=P(A−B)P(B)=P(A−)P(B)P(B)=P(A−),
P(A−|B−)=P(A−B−)P(B−)=P(A−)P(B−)P(B−)=P(A−),故P(A−|B)=P(A|B−),故充分性成立;
若P(A−|B)=P(A|B−),即P(A−B)P(B)=P(A−B−)P(B−),则P(A−B)P(B−)=P(A−B−)P(B),
即P(A−B)(1−P(B))=(P(A−)−P(A−B))P(B),故P(A−B)=P(A−)P(B),即A−,B相互独立,故 A, B相互独立,故必要性成立;
故“ A, B相互独立”是“P(A−|B)=P(A|B−)”的充分必要条件.
故选:C.
转化P(A−|B)=P(A−B)P(B),P(A−|B−)=P(A−B−)P(B−),根据充分性必要性的定义,以及独立性的定义,分析即得解.
本题考查条件概率公式,考查相互独立事件的判定,是中档题.
9.【答案】AC
【解析】解:对于A,利用基本不等式,得1=a+2b≥2 2ab,所以ab≤18,
当且仅当a=2b=12,即a=12,b=14时等号成立,故A正确;
对于B,取特殊值,当a=b=13时,2a+b=1>12,故B不正确;
对于C,可知1a+2b=(1a+2b)(a+2b)=5+2ba+2ab≥5+2 2ba⋅2ab=9,
当2ba=2ab,即a=b=13时,等号成立,故C正确;
对于D,取特殊值,当a=b=13时,lgab=1>0,故D不正确.
故选:AC.
根据基本不等式,以及代入特殊值,即可判断选项.
本题主要考查了利用基本不等式求最值、不等式的基本性质等知识,属于中档题.
10.【答案】ACD
【解析】解:对于A,甲,乙必须相邻且乙在甲的右边,将甲乙看成一个整体,与丙,丁,戊全排列,有A44=24种排法,A正确;
对于B,若甲站在最左端,乙和丙,丁,戊全排列,有A44=24种排法,
故B错误;
对于C,先将丙,丁,戊三人排成一排,再将甲乙安排在三人的空位中,有A33⋅A42=72种排法,C正确;
对于D,甲,乙,丙,丁,戊五人全排列有A55=120种排法,
甲乙丙全排列有A33=6种排法,则甲乙丙按从左到右的顺序排列的排法有1206=20种,故D正确.
故选:ACD.
根据题意,由捆绑法,插空法,特殊元素优先处理法,对选项逐一判断,即可得到结果.
本题考查排列组合的应用,涉及分步、分类计数原理的应用,属于中档题.
11.【答案】ABC
【解析】解:任意一位病人有症状S的概率为:0.02×0.4+0.05×0.18+0.005×0.6=0.02,故A正确;
病人有症状S时患疾病D1的概率为:0.02×,故B正确;
病人有症状S时患疾病D2的概率为:0.05×,故C正确;
病人有症状S时患疾病D3的概率为:0.005×,故D错误.
故选:ABC.
根据已知条件,结合全概率公式,以及贝叶斯公式,即可求解.
本题主要考查全概率公式,以及贝叶斯公式,属于基础题.
12.【答案】CD
【解析】解:作出y=f(x)的图象,如图所示:
对于A,由图象可得y=f(x)的单调递增区间为(−∞,0)和(1,+∞),不能用并集符号,故错误;
对于B,因为f(x)=a有三个不等实根,即y=f(x)与y=a有三个不同交点,所以a∈(0,2],故错误;
对于C,则题意可知:−2
当t=−2时,即f(x)=−2,即x+2=−2,解得x=−4;
当t=1时,即f(x)=1,所以x+2=1或|lg2x|=1,解得x=−1,或x=12或x=2,
所以y=f(t)共有4个零点,
即g(x)=f(f(x))有4个零点,故正确.
故选:CD.
作出y=f(x)的图象,结合图象逐一判断即可.
本题考查了对数函数的性质、转化思想、数形结合思想,作出图象是关键,属于中档题.
13.【答案】−3,3
【解析】解:当x=0时,方程x2−x⋅sgn(x)−6=0化为−6=0,此式显然不成立;
当x>0时,方程x2−x⋅sgn(x)−6=0化为x2−x−6=0,解得x=3;
当x<0时,方程x2−x⋅sgn(x)−6=0化为x2+x−6=0,解得x=−3.
∴方程x2−x⋅sgn(x)−6=0的根为−3,3.
故答案为:−3,3.
对x分类把sgn(x)代入方程x2−x⋅sgn(x)−6=0,分别求解得答案.
本题考查函数零点与方程根的关系,考查分类讨论的数学思想方法,考查运算求解能力,是基础题.
14.【答案】12
【解析】解:∵E(2ξ−3)=2E(ξ)−3=5,解得E(ξ)=4,
∵E(ξ)=6p=4,解得p=23,
∵D(ξ)=6p(1−p)=43,
∴D(3ξ)=32D(ξ)=12.
故答案为:12.
根据已知条件,结合二项分布的期望与方差的公式,即可求解.
本题主要考查二项分布的期望与方差的公式,属于基础题.
15.【答案】24
【解析】【分析】
本题考查了排列、组合及简单计数问题,重点考查了分类加法计数原理,属基础题.
由排列、组合及简单计数问题,结合分类加法计数原理求解即可.
【解答】
解:第一类:甲单独一组,
则从另外三人中选出两人为一组,
有C32=3种,
又甲不去A社区,有2种选择,
另外两组人分配到另外两个社区,有A22=2种情况,
则共有3×2×2=12种方法;
第二类:甲与另外一人组成一个工作小组,有C31=3种情况,
由于甲不去A社区,有2种情况,
另外2人分配到其它2个社区,有A22=2种情况,
则共有3×2×2=12种方法,
综上所述,共有12+12=24种方法.
故答案为:24.
16.【答案】[2,+∞)
【解析】解:函数f′(x)=−cs2x−(a−sinx)(−sinx)cs2x=−cs2x+asinx−sin2xcs2x=asinx−1cs2x,
若f(x)在区间(π6,π3)上单调递增,
则f′(x)≥0恒成立,即asinx−1≥0在区间(π6,π3)上恒成立,
即asinx≥1,
则a≥1sinx
∵π6
则a≥2
故答案为:[2,+∞)
求函数的导数,根据函数单调性和导数之间的关系,建立不等式,利用参数分离法进行求解即可,
本题主要考查函数单调性和导数之间的关系,以及不等式恒成立问题,利用参数分离法是解决本题的关键,考查学生的运算和转化能力.
17.【答案】解:(1)列联表补充完整如下:
零假设为H0:参与意愿与性别无关联,
根据列联表的数据可得,χ2=100(48×18−22×12)260×40×70×30=507≈7.143>6.635=x0.01,
对照附表,依据小概率值α=0.01的独立性检验,我们推断H0不成立,所以认为参与意愿与性别有关联,此推断犯错的概率不大于0.01,
根据数据计算,男性和女性愿意参与活动的频率分别为4860=45,2240=1120,
可得451120=1611≈1.45,可见在被调查者中,男性愿意参与活动的频率是女性愿意参与活动频率的1.4倍,据频率稳定于概率原理,我们可以认为男性比女性更愿意参与活动.
(2)由题意可得,X的可能取值为0,1,2,3,
P(X=0)=C40C33C73=135,
P(X=1)=C41C32C73=1235,
P(X=2)=C42C31C73=1835,
P(X=3)=C42C30C73=435,
故X的分布列为:
故E(X)=47×3=127.
【解析】(1)根据已知条件,结合列联表之间的数据关系,即可补充列联表,再结合独立性检验公式,即可求解.
(2)由题意可得,X的可能取值为0,1,2,3,分别求出对应的概率,再结合期望公式,即可求解.
本题主要考查了离散型随机变量及其分布列,需要学生熟练掌握期望公式,属于中档题.
18.【答案】解:(1)函数的定义域为R,
f(−x)=e|−x|−1x2+1=e|x|−1x2+1=f(x),则f(x)是偶函数,
当x≥0时,f(x)=ex−1x2+1.
∵y=ex为增函数,y=x2+1为增函数,
∴y=1x2+1为减函数,y=−1x2+1为增函数,
∴f(x)=ex−1x2+1为增函数,
当x<0时,f(x)为减函数.
(2)∵f(x)是偶函数,且当x≥0时,f(x)为增函数,
∴不等式f(x)>f(2x−1)等价为f(|x|)>f(|2x−1|),
即|x|>|2x−1|,
平方得x2>4x2−4x+1,
即3x2−4x+1<0,即(x−1)(3x−1)<0,
得13
(2)根据函数奇偶性和单调性的性质进行转化求解即可.
本题主要考查函数奇偶性和单调性的应用,根据函数奇偶性和单调性的定义和性质进行转化是解决本题的关键,是中档题.
19.【答案】解:(1)第一种情况:比赛结束时恰好打了5局且甲获胜,
则概率为P1=C43(13)3⋅(1−13)⋅13=8243;
第二种情况:比赛结束时恰好打了5局且乙获胜,
则概率为P2=C43(1−13)3⋅13⋅(1−13)=64243;
所以比赛结束时恰好打了5局的概率为P=P1+P2=8243+64243=827.
(2)依题意得X的可能取值为1,2,3,
P(X=1)=13,
P(X=2)=(1−13)⋅13=29,
P(X=3)=(1−13)2=49,
X的分布列为:
E(X)=1×13+2×29+3×49=199.
【解析】(1)分两种情况甲胜或乙胜,如果第5局甲胜则前4局甲胜3局,若第5局乙胜则前4局乙胜3局,即可求出概率;
(2)写出X的可能取值,求出各情况的概率即可得出结果.
本题主要考查离散型随机变量及其分布列,离散型随机变量的均值与方差,概率统计的应用等知识,属于中等题.
20.【答案】(1)解:由题意得:f′(x)=ax+x−(a+1)=x2−(a+1)x+ax=(x−1)(x−a)x,
令f′(x)=0,得x=1或x=a(舍去),
当0
所以函数f(x)有极小值f(1)=−a−12,无极大值.
(2)由(1)得f′(x)=(x−1)(x−a)x.因为a>0,
①若00,函数单调递增;
当a
所以f(x)有极大值f(a)=alna+12a2−(a+1)a=a(lna−12a−1)<0,
极小值f(1)=−a−12<0,又f(2a+2)=aln(2a+2)>0,
所以函数f(x)有1个零点.
②若a=1,则f′(x)=(x−1)2x≥0,所以函数f(x)单调递增,
此时f(1)=−32<0,f(2a+2)=aln(2a+2)>0,所以函数f(x)有1个零点.
③若a>1,当0
当1
所以f(x)有极大值f(1)=−a−12<0,显然极小值f(a)<0,
又f(2a+2)=aln(2a+2)>0,所以函数f(x)有1个零点.
综上所述,当a>0时,函数f(x)的零点个数为1.
【解析】(1)求出导函数,求出极值点,判断导函数的符号,然后求解函数的极值;
(2)利用函数的导数,通过对参数a分类讨论分析其单调性即可知函数的零点个数.
本题主要考查了导数与单调性关系的应用,还考查了函数零点个数的判断,体现了分类讨论思想的应用,属于中档题.
21.【答案】解:(1)根据样本相关系数r≈0.95,可以推断线性相关程度很强.
(2)由r=i=1n(xi−x−)(yi−y−) i=1n(xi−x−)2 i=1n(yi−y−)2≈0.95及b =i=1n(xi−x−)(yi−y−)i=1n(xi−x−)2,
可得b r= i=1n(xi−x−)2 i=1n(yi−y−)2i=1n(xi−x−)2= i=1n(yi−y−)2 i=1n(xi−x−)2≈ 2.297,
所以b =r 2.297≈0.95×1.516≈1.440,
又因为x−=37.96,y−=39.1,
所以a =y−−b x−≈−15.56,
所以y与x的线性回归方程y =1.44x−15.56.
(3)第一个样本点(32.2,25.0)的残差为:25.0−(1.44×32.2−15.56)=−5.808≈−5.81,
由于该点在回归直线的左下方,故将其剔除后,b 的值将变小.
【解析】(1)根据样本相关系数r≈0.95,进得推断即可;
(2)由b r= i=1n(yi−y−)2 i=1n(xi−x−)2≈ 2.297可求得b ,由a =y−−b x−求得a ,即可得线性回归方程;
(3)第一个样本点(32.2,25.0)的残差为:25.0−(1.44×32.2−15.56),计算即可;由于该点在回归直线的左下方,故将其剔除后,b 的值将变小.
本题主要考查线性回归方程的应用,考查转化能力,属于基础题.
22.【答案】解:(1)当m=0时,f(x)=e2x+2x,f′(x)=2e2x+2,
f(0)=1,f′(0)=4,则函数f(x)在x=0处的切线方程为y=4x+1,
切线与坐标轴的交点为(0,1),(−14,0),与坐标轴围成的三角形的面积为18.
(2)f′(x)=2e2x+2mex+2,因为函数f(x)有两个极值点x1,x2,
所以方程e2x+mex+1=0有两个不相等实数根x1,x2
故Δ=m2−4>0且ex1+ex2=−m,ex1⋅ex2=1,故−m>0,即m<−2,
则x1+x2=0,不妨设x1
f(x1)+f(x2)ex1+ex2=e2x1+e2x2+2m(ex1+ex2)+2(x1+x2)ex1+ex2=m2−2−2m2+2(x1+x2)−m=m+2m,
设φ(m)=m+2m(m<−2),由于φ′(m)=1−2m2=m2−2m2>0在m∈(−∞,−2)上恒成立,
故φ(m)=m+2m在(−∞,−2)上递增,故φ(m)∈(−∞,−3),
则f(x1)+f(x2)ex1+ex2的取值范围为(−∞,−3).
【解析】(1)求导得切线方程,然后根据求出切线与坐标轴的交点,进而可求围成的三角形面积.
(2)根据f(x)有两个极值点x1,x2可得ex1+ex2=−m,ex1⋅ex2=1,然后对f(x1)+f(x2)ex1+ex2化简,得m+2m,即可求解.
本题主要考查导数的几何意义,利用导数研究函数的极值,利用导数求取值范围的问题等知识,属于中等题.性别
参与意愿
合计
愿意参与
不愿意参与
男性
48
60
女性
18
合计
100
α
0.1
0.05
0.01
0.005
0.001
xα
2.706
3.841
6.635
7.879
10.828
第n年
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
居民年收入x
32.2
31.1
32.9
35.7
37.1
38.0
39.0
43.0
44.6
46.0
商品销售额y
25.0
30.0
34.0
37.0
39.0
41.0
42.0
44.0
48.0
51.0
i=110xi
i=110yi
10i=1(xi−x−)2
10i=1(yi−y−)2
10i=1(xi−x−)(yi−y−)
379.6
391
247.624
568.9
m
性别
参与意愿
合计
愿意参与
不愿意参与
男性
48
12
60
女性
22
18
40
合计
70
30
100
X
0
1
2
3
P
135
1235
1835
435
X
1
2
3
P
13
29
49
x
(−∞,x1)
x1
(x1,x2)
x2
(x2,+∞)
f′(x)
正
0
负
0
正
f(x)
增
减
增
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