2025年新高考数学高频考点+重点题型专题28数列的概念与简单表示含解析答案
展开一、单选题
1..如图,这是一个正六边形的序列,则第n个图形的边数为.
A.5n-1B.6nC.5n+1D.4n+2
2.几位大学生响应国家的创业号召,开发了一款应用软件.为激发大家学习数学的兴趣,他们推出了“解数学题获取软件激活码”的活动.这款软件的激活码为下面数学问题的答案:已知数列1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,…,其中第一项是20,接下来的两项是20,21,再接下来的三项是20,21,22,依此类推.求满足如下条件的最小整数N:N>100且该数列的前N项和为2的整数幂.那么该款软件的激活码是
A.440B.330
C.220D.110
3.嫦娥二号卫星在完成探月任务后,继续进行深空探测,成为我国第一颗环绕太阳飞行的人造行星,为研究嫦娥二号绕日周期与地球绕日周期的比值,用到数列:,,,…,依此类推,其中.则( )
A.B.C.D.
4.数列满足,则的值为( )
A.B.C.D.
5.设数列满足,,且(且),则
A.B.C.D.
6.设[x]表示不超过x的最大整数,如[-3.14]=-4,[3.14]=3.已知数列{an}满足:a1=1,an+1=an+n+1(n∈N*),则=( )
A.1B.2C.3D.4
7.对于有如下4个数列:(1);(2)(3)(4).其中满足条件的个数为( )
A.1B.2C.3D.4
8.已知数列的前项和为,且,若,则数列的最大项为( )
A.第5项B.第6项C.第7项D.第8项
9.设函数,数列满足,且数列是递增数列,则实数a的取值范围是( )
A.B.C.D.
10.已知数列满足,则( )
A.当时,为递减数列,且存在常数,使得恒成立
B.当时,为递增数列,且存在常数,使得恒成立
C.当时,为递减数列,且存在常数,使得恒成立
D.当时,为递增数列,且存在常数,使得恒成立
11.德国数学家科拉茨1937年提出了一个著名的猜想:任给一个正整数,如果是偶数,就将它减半(即);如果是奇数,则将它乘3加1(即),不断重复这样的运算,经过有限步后,一定可以得到1.猜想的数列形式为:为正整数,当时,,则数列中必存在值为1的项.若,则的值为( )
A.1B.2C.3D.4
12.数列的首项,且,则( )
A.B.C.D.
13.0-1周期序列在通信技术中有着重要应用.若序列满足,且存在正整数,使得成立,则称其为0-1周期序列,并称满足的最小正整数为这个序列的周期.对于周期为的0-1序列,是描述其性质的重要指标,下列周期为5的0-1序列中,满足的序列是( )
A.B.C.D.
14.已知数列的前项依次为,,,,则数列的通项公式可能是( )
A.B.
C.D.
15.已知正项数列中,,则数列的通项公式为( ).
A.B.C.D.
16.设,则数列中的最大项的值是
A.B.C.4D.0
17.已知数列的前项和为,,,则( )
A.128B.256C.512D.1024
18.已知数列满足,,则的最小值为( )
A.B.C.D.
19.已知递增数列满足:,,且对于任意的正整数,不等式恒成立,则正数的最大值为
A.B.C.D.
20.设数列的前项和为,满足,则( )
A.0B.C.D.
21.意大利数学家列昂那多·斐波那契以兔子繁殖为例,引入“兔子数列”:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,,即,(,),此数列在现代物理“准晶体结构”、化学等领域都有着广泛的应用.若此数列被2整除后的余数构成一个新数列,则数列的前2020项的和为( )
A.672B.673C.1347D.2020
二、多选题
22.已知数列满足:,是数列的前项和,,下列命题正确的是( )
A.B.数列是递增数列
C.D.
23.下列说法不正确的是( )
A.数列1,3,5,7可表示为{1,3,5,7}
B.数列1,0,-1,-2与数列-2,-1,0,1是相同的数列
C.数列的第k项是1+
D.数列可以看作是一个定义域为正整数集的函数
24.在数列{an}中,an=(n+1)n,则数列{an}中的最大项可以是( )
A.第6项B.第7项
C.第8项D.第9项
三、填空题
25.已知数列的前四项依次为,,,,则的通项公式可能是 .
26.已知数列的前n项和,则数列的通项公式为 .
27.记为数列的前项和,若,则 .
28.已知在正项数列中,,则数列的通项公式为 .
29.记数列的前n项和为,若,则数列的通项公式为 .
30.在数列中,,,,则的值为 .
31.已知数列的前项和为,,,,则 .
32.若数列的前n项和,则数列的通项公式 .
33.设数列的前项和为,且,,.请写出一个满足条件的数列的通项公式 .
34.数列{an}满足:a1+3a2+5a3+…+(2n-1)·an=(n-1)·3n+1+3(n∈N*),则数列{an}的通项公式an= .
35.在一个数列中,如果∀n∈N*,都有anan+1an+2=k(k为常数),那么这个数列叫做等积数列,k叫做这个数列的公积.已知数列{an}是等积数列,且a1=1,a2=2,公积为8,则a1+a2+a3+…+a12= .
四、解答题
36.已知为等差数列,,记,分别为数列,的前n项和,,.求的通项公式.
37.设等差数列的公差为,且.令,记分别为数列的前项和.若,求的通项公式;
38.设为数列的前n项和,已知.求的通项公式;
39.在①,②,③,这三个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并解答该问题.
已知数列中,,满足___________,求数列的通项an.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
40.已知为正项数列的前项和,且满足.
(1)求的值;
(2)求数列{an}的通项公式.
41.已知函数,数列满足.
(1)求数列的通项公式;
(2)证明:数列是递减数列.
42.设曲线在点处的切线与x轴的交点的横坐标为,求的值.
43.在数列中,,
(1)求数列的通项公式;
(2)若存在,使得成立,求实数的最小值
参考答案:
1.C
【详解】第(n)个图形的边数成等差数列,首项为6,公差为5,则第(n)个图形的边数为5n+1,
故选C
2.A
【详解】由题意得,数列如下:
则该数列的前项和为
,
要使,有,此时,所以是第组等比数列的部分和,设,
所以,则,此时,
所以对应满足条件的最小整数,故选A.
点睛:本题非常巧妙地将实际问题和数列融合在一起,首先需要读懂题目所表达的具体含义,以及观察所给定数列的特征,进而判断出该数列的通项和求和.另外,本题的难点在于数列里面套数列,第一个数列的和又作为下一个数列的通项,而且最后几项并不能放在一个数列中,需要进行判断.
3.D
【分析】根据,再利用数列与的关系判断中各项的大小,即可求解.
【详解】[方法一]:常规解法
因为,
所以,,得到,
同理,可得,
又因为,
故,;
以此类推,可得,,故A错误;
,故B错误;
,得,故C错误;
,得,故D正确.
[方法二]:特值法
不妨设则
故D正确.
4.A
【分析】由已知条件计算出数列的通项公式,然后运用裂项求和法求出结果,注意的情况进行分类讨论.
【详解】,取,
相减,
,
则推出
当时,
原式
故选:A
【点睛】方法点睛:在数列求和中的方法:(1)裂项求和法;(2)分组求和法;(3)错位相减法;(4)倒序相加法等.
5.B
【详解】 令,则,所以为等差数列,
因为,所以公差,则,所以,
即,所以,故选B.
点睛:本题考查了等差数列的通项公式和等差数列的性质的应用问题,本题非常巧妙的将两个数列融合在一起,首先需要读懂题目所表达的具体含义,以及观察所给定数列的特征,进而判断出该数列的通项,另外,本题的难点在于两个数列融合在一起,利用第一个数列为等差数列,得到第一个数列的通项公式,进而求解第二个数列的项,着重考查了学生分析问题和解答问题的能力.
6.A
【分析】首先利用累加法求得数列的通项公式,再利用裂项相消法求数列的前项的和,结合新定义即可求解.
【详解】由an+1=an+n+1,得an-an-1=n(n≥2).
又a1=1,
所以an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a2-a1)+a1
=n+(n-1)+(n-2)+…+2+1=,
则 .
所以.
所以.
故选:A
7.C
【分析】依题意对各个数列一一判断,即可得解;
【详解】解:对于(1),所以,显然均不成立,故(1)错误;
对于(2),易知其为递增数列,又,,,故均成立,故(2)正确;
对于(3),当为奇数和为偶数时,均为递增,故成立,而为奇数,为偶数,显然所以也成立,故(3)正确;
对于(4),,,,
当为奇数时,,为递增数列,当为偶数时,也为递增数列,所以成立,
又,,所以,所以,故(4)也成立;
故选:C
8.D
【分析】由先求出,从而得出,由讨论出其单调性,从而得出答案.
【详解】当时,;
由,当时,,
两式相减,可得,
解得,当时,也符合该式,故.
所以
由,解得;又,所以,所以,当时,,故,因此最大项为,
故选:D.
9.C
【分析】本题首先可根据题意得出,然后根据数列是递增数列得出不等式组,最后通过计算即可得出结果.
【详解】因为,,
所以,
因为数列是递增数列,
所以,解得,即.
故选:C.
【点睛】关键点睛:本题考查了分段函数以及递增数列的综合应用,主要考查了分段函数的单调性,若分段函数为增函数,关键是函数在各段上均为增函数,且满足前一段的最大值小于或等于后一段的最小值,本题需要额外注意.
10.B
【分析】法1:利用数列归纳法可判断ACD正误,利用递推可判断数列的性质,故可判断B的正误.
法2:构造,利用导数求得的正负情况,再利用数学归纳法判断得各选项所在区间,从而判断的单调性;对于A,构造,判断得,进而取推得不恒成立;对于B,证明所在区间同时证得后续结论;对于C,记,取推得不恒成立;对于D,构造,判断得,进而取推得不恒成立.
【详解】法1:因为,故,
对于A ,若,可用数学归纳法证明:即,
证明:当时,,此时不等关系成立;
设当时,成立,
则,故成立,
由数学归纳法可得成立.
而,
,,故,故,
故为减数列,注意
故,结合,
所以,故,故,
若存在常数,使得恒成立,则,
故,故,故恒成立仅对部分成立,
故A不成立.
对于B,若可用数学归纳法证明:即,
证明:当时,,此时不等关系成立;
设当时,成立,
则,故成立即
由数学归纳法可得成立.
而,
,,故,故,故为增数列,
若,则恒成立,故B正确.
对于C,当时, 可用数学归纳法证明:即,
证明:当时,,此时不等关系成立;
设当时,成立,
则,故成立即
由数学归纳法可得成立.
而,故,故为减数列,
又,结合可得:,所以,
若,若存在常数,使得恒成立,
则恒成立,故,的个数有限,矛盾,故C错误.
对于D,当时, 可用数学归纳法证明:即,
证明:当时,,此时不等关系成立;
设当时,成立,
则,故成立
由数学归纳法可得成立.
而,故,故为增数列,
又,结合可得:,所以,
若存在常数,使得恒成立,则,
故,故,这与n的个数有限矛盾,故D错误.
故选:B.
法2:因为,
令,则,
令,得或;
令,得;
所以在和上单调递增,在上单调递减,
令,则,即,解得或或,
注意到,,
所以结合的单调性可知在和上,在和上,
对于A,因为,则,
当时,,,则,
假设当时,,
当时,,则,
综上:,即,
因为在上,所以,则为递减数列,
因为,
令,则,
因为开口向上,对称轴为,
所以在上单调递减,故,
所以在上单调递增,故,
故,即,
假设存在常数,使得恒成立,
取,其中,且,
因为,所以,
上式相加得,,
则,与恒成立矛盾,故A错误;
对于B,因为,
当时,,,
假设当时,,
当时,因为,所以,则,
所以,
又当时,,即,
假设当时,,
当时,因为,所以,则,
所以,
综上:,
因为在上,所以,所以为递增数列,
此时,取,满足题意,故B正确;
对于C,因为,则,
注意到当时,,,
猜想当时,,
当与时,与满足,
假设当时,,
当时,所以,
综上:,
易知,则,故,
所以,
因为在上,所以,则为递减数列,
假设存在常数,使得恒成立,
记,取,其中,
则,
故,所以,即,
所以,故不恒成立,故C错误;
对于D,因为,
当时,,则,
假设当时,,
当时,,则,
综上:,
因为在上,所以,所以为递增数列,
因为,
令,则,
因为开口向上,对称轴为,
所以在上单调递增,故,
所以,
故,即,
假设存在常数,使得恒成立,
取,其中,且,
因为,所以,
上式相加得,,
则,与恒成立矛盾,故D错误.
故选:B.
【点睛】关键点睛:本题解决的关键是根据首项给出与通项性质相关的相应的命题,再根据所得命题结合放缩法得到通项所满足的不等式关系,从而可判断数列的上界或下界是否成立.
11.B
【分析】根据,由递推求解.
【详解】因为,,
所以,
,
,
,
,
故选:B
【点睛】本题主要考查数列的递推,属于基础题.
12.A
【分析】首先根据递推公式列出数列的前几项,再找出数列的周期性,即可得解;
【详解】解:因为,且,所以,,,,,,所以数列是以为周期的周期数列,所以
故选:A
13.C
【分析】根据新定义,逐一检验即可
【详解】由知,序列的周期为m,由已知,,
对于选项A,
,不满足;
对于选项B,
,不满足;
对于选项D,
,不满足;
故选:C
【点晴】本题考查数列的新定义问题,涉及到周期数列,考查学生对新定义的理解能力以及数学运算能力,是一道中档题.
14.C
【解析】利用各选项中的数列逐项检验可得正确的选项.
【详解】对于A,,故A错误.
对于B,,故B错误.
对于C,,
故C正确.
对于D,,故D错误.
故选:C.
15.B
【解析】根据已知条件可得,,与已知条件相减即可求出,检验满足,即可求解.
【详解】∵,
∴,
两式相减得
∴,①
又当时,,,适合①式,
∴.
故选:B
16.D
【详解】试题分析:由题意得,,则对称轴方程,又取整数,所以当或时,取最大值为,故选D.
考点:数列的函数特性.
17.B
【分析】在时,用代换中的,得一等式,两式相减,得,同时计算出,因此确定数列从第二项起成等比数列,于是可得.
【详解】∵Sn+1=2Sn﹣1(n∈N+),
n≥2时,Sn=2Sn﹣1﹣1,∴an+1=2an.
n=1时,a1+a2=2a1﹣1,a1=2,a2=1.
∴数列{an}从第二项开始为等比数列,公比为2.
则a10=1×28=256.
故选:B.
【点睛】本题考查等比数列的通项公式,考查等比数列的判定.一定要注意中,,不包含,否则易出错.
18.C
【分析】首先利用累加法求出,然后利用双勾函数的单调性可求出的最小值.
【详解】因为,所以
所以
以上各式相加得
所以
当时,符合上式,所以
所以
所以时单调递减,时单调递增,
因为,所以的最小值为,
故选:C
【点睛】本题考查的是利用累加法求通项公式、等差数列的求和公式及双勾函数的单调性,考查了学生对基础知识的掌握情况.
19.C
【分析】采用分离参数法,得恒成立 ,再根据递增数列的性质,求得t的取值范围,进而得到t的最大值.
【详解】因为数列是递增数列,且,,
所以恒成立,即,所以.故选C.
【点睛】解决恒成立问题常采用参数分离法,得到参变量与另一代数式的大小关系,进而转成求最值即可,对于数列的最值问题常用的方法有三个:①借助函数的单调性找最值,比如二次型的、反比例型的、对勾形式的等等;②作差和0比较,利用数列的单调性求最值;③列不等式组,第k项大于等于(小于等于)前一项,且大于等于(小于等于)后一项,求解数列的最大(最小)项.
20.D
【解析】直接利用时,化简已知条件, 当为偶数时,,求得,代值即可求得结果.
【详解】数列的前项和为,满足,
当为偶数时,,即有
所以
故选:D.
【点睛】本题考查利用与的关系求得,考查数列求和问题,难度一般.
21.C
【分析】求出已知数列除以2所得的余数,归纳可得是周期为3的周期数列,求出一个周期中三项和,从而可得结果.
【详解】由数列各项除以2的余数,
可得为,
所以是周期为3的周期数列,
一个周期中三项和为,
因为,
所以数列的前2020项的和为,
故选:C.
【点睛】方法点睛:
本题主要考查数列的周期性以及应用,考查了递推关系求数列各项的和,利用递推关系求数列中的项或求数列的和:
(1)项的序号较小时,逐步递推求出即可;
(2)项的序数较大时,考虑证明数列是等差、等比数列,或者是周期数列.
22.ABD
【分析】选项A. 设,求出其导函数得出其单调性,可得,,设,求出其导函数,得出其单调性,可得,从而可判断A;选项B. 设,求出其导数,借助于选项A中构造的函数结论,可得其单调性,从而可判断; 选项C. 由可判断;选项:由选项B数列是递增数列,所以,由选项A中得到的结论可得,从而可判断.
【详解】由题意,则
设,则
所以在上的单调递减,所以,即
当时,可得,即
设,
所以在上的单调递增,所以
取,可得,即
所以,所以选项A正确.
设,则
由上在上恒成立,则
所以在上恒成立,所以在上单调递增.
所以数列是递增数列,故选项B正确.
由,所以,所以选项C不正确.
由数列是递增数列,所以
由上,则,所以
所以,故选项D正确.
故选: ABD
【点睛】关键点睛:本题考查数列与函数单调性相结合的应用,考查数列单调性,解答本题的关键是根据数列的结构特征和不等式的形式构造函数,,以及,通过求导数,利用导数讨论其单调性得到数列不等式、单调性和范围,属于中档题.
23.ABD
【分析】由数列与数集的区别判断选项A;由数列的有序性判断选项B;由数列的通项判断选项C;由数列的定义域判断选项D.
【详解】数列与数集是不同的,故选项A错误;
由数列的有序性知选项B错误;
由数列通项知:当时为第k项,故选项C正确;
数列的定义域不一定为正整数集,故选项D错误.
故选:ABD
24.AB
【分析】假设an最大,则有解不等式组,可求出的范围,从而可得答案
【详解】假设an最大,则有即且,
所以,即6≤n≤7,所以最大项为第6项和第7项.
故选:AB
25.(或其他合理)
【分析】由四项找出共同的规律,可得通项公式
【详解】解:,,,,故.
故答案为:
26.
【分析】利用与关系即得.
【详解】因为,
当时,,
当时,,
所以.
故答案为:.
27.
【分析】首先根据题中所给的,类比着写出,两式相减,整理得到,从而确定出数列为等比数列,再令,结合的关系,求得,之后应用等比数列的求和公式求得的值.
【详解】根据,可得,
两式相减得,即,
当时,,解得,
所以数列是以-1为首项,以2为公比的等比数列,
所以,故答案是.
点睛:该题考查的是有关数列的求和问题,在求解的过程中,需要先利用题中的条件,类比着往后写一个式子,之后两式相减,得到相邻两项之间的关系,从而确定出该数列是等比数列,之后令,求得数列的首项,最后应用等比数列的求和公式求解即可,只要明确对既有项又有和的式子的变形方向即可得结果.
28.
【分析】依题意易得,即可求得数列的通项公式为.
【详解】根据题意由可得;
两式相减可得,
所以,即可得;
易知当时,符合上式;
所以数列的通项公式为.
故答案为:
29.
【分析】根据,得,和,再构造出,从而可得数列是以为首项,为公比的等比数列,可求得解.
【详解】由,可得,即;
时,即有
设,解得,又,
所以,数列是以为首项,为公比的等比数列,即有,
所以,
故答案为:.
【点睛】本题考查根据数列的和的关系得出数列的通项公式的问题,关键在于将既含有又含有的式子,转化成只含有或只含有的式子,再构造新数列使之成等差数列或等比数列,属于中档题.
30.1
【分析】根据其递推公式求得相邻奇数项的乘积为1,相邻偶数项的乘积为1,进而得到数列具有周期性,即可求解.
【详解】解:,,从而,即数列是以4为周期的数列,又由,,
得,即,,得,,
,
故答案为:1.
31.4
【分析】归纳出数列的周期,求出一个周期的和,即得解.
【详解】由题得,
,
,
,
,
,
所以数列的周期为6,,
,
所以.
故答案为:4
【点睛】关键点睛:本题的解题关键是想到求数列的周期,归纳出数列的周期.
32.
【分析】根据的表达式,由可得当时,;检验即可得出数列的通项公式.
【详解】由可得,
两式相减可得,即,
又时,,不符合,
所以,
故答案为:
33.(答案不唯一)
【分析】由题意确定数列的特征,然后结合数列的特征给出满足题意的数列的通项公式即可.
【详解】因为,则数列是递增的,
又,
所以最小,数列从第7项开始为正,而,
因此不妨设数列为等差数列,公差为1,,
所以,满足条件的数列的一个通项公式.
故答案为:(答案不唯一).
34.3n
【分析】利用数列通项和前n项和的关系求解.
【详解】当时,,
当时,由a1+3a2+5a3+…+(2n-3)·an-1+(2n-1)·an=(n-1)·3n+1+3,
得a1+3a2+5a3+…+(2n-3)·an-1=(n-2)·3n+3,
两式相减得,
所以,又,
所以,
故答案为:
35.28
【分析】依题意得数列{an}是周期为3的数列,再由a1=1,a2=2,公积为8,求出a3=4,然后根据周期可求得结果
【详解】因为数列{an}是等积数列,且a1=1,a2=2,公积为8,
所以a1a2a3=8,所以a3=4,
同理可得a4=1,a5=2,a6=4,……
所以数列{an}是周期为3的数列,
因此a1+a2+a3+…+a12=4(a1+a2+a3)=4×(1+2+4)=28.
故答案为:28
36.
【分析】根据等差数列定义,由代入计算可得,即可求得的通项公式为.
【详解】设等差数列的公差为d,而,
则,
于是,
解得,
所以,
所以数列的通项公式是.
37.
【分析】根据等差数列的通项公式及前项和公式,结合题中条件进行计算即可求解.
【详解】因为,所以,
解得,
所以,
又,
所以
即,
解得或(舍),
所以.
38.
【分析】利用的关系式推得,再利用累乘法即可得解.
【详解】因为,
当时,,即;
当时,,即,
当时,,所以,
整理得,
当时,易知,则,
所以,则,
当时,,都满足上式,所以.
39.答案见解析
【分析】若选①,由可得,即数列是以3为首项,公比为3的等比数列,然后可求出,若选②,由可得,即数列是以2为首项,公比为3的等比数列,可得,若选③,由可得,即数列是以1为首项,公差为1的等差数列,然后可求出.
【详解】若选①,因为由,可得,
因为,所以数列是以3为首项,公比为3的等比数列,
所以,即;
若选②,因为,
所以,
因为,所以数列是以2为首项,公比为3的等比数列,
所以,即可得;
若选③,因为,所以
因为,所以数列是以1为首项,公差为1的等差数列,
所以,即.
40.(1);(2)
【解析】(1)由令即可求出;
(2)再写一项,两式作差即可求解.
【详解】(1)由,可得,解得;
,解得;
同理.
(2),①
当时,,②
①-②得.
由于,
所以,
又由(1)知,
故数列是首项为1,公差为1的等差数列,故
【点睛】本题考查由与关系式求解数列通项公式,作差法是解决此类题型关键,易错点为忽略验证时是否满足所求表达式,属于中档题
41.(1);(2)证明见解析.
【详解】试题分析:(1)由于函数,数列满足.代入利用对数的运算性质可得,又,解出即可;(2)由(1)可得,利用做商法,即可证明其单调性.
试题解析:(1)∵,,
∴,,
∴,解得,
∵,∴,;
(2)证明:,
∵,∴,
∴数列是递减数列.
考点:(1)数列的概念及其简单表示;(2)数列的函数特性.
【方法点睛】本题考查了数列的通项公式的求法、指数与对数的运算性质、分子有理化,考查了计算能力,
基础题.对于(2)除了做商法以外,还可采用分子有理化化简通项,判断其单调性:
∵,随着的增大而增大且大于,∴数列是递减数列.
42.
【分析】利用导数的几何意义,求出切线方程,进而求出即可计算得解.
【详解】由,求导得,则,
因此曲线在点处的切线方程为,令,得,即,
所以.
43.(1);(2)
【解析】(1)由得,两式相减可得是从第二项开始的等比数列,由此即可求出答案;
(2),分类讨论,当时,,作商法可得数列为递增数列,由此可得答案,
【详解】解:(1)因为,,
两式相减得:,即,
是从第二项开始的等比数列,
∵
∴,则,
;
(2),
当时,;
当时,
设递增,
,
所以实数的最小值.
【点睛】本题主要考查地推数列的应用,属于中档题.
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