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第十三章 内能与热机学案2018.8.26

2023-03-24 来源:欧得旅游网
第 十三章 内能与热机 第 一 节 物体的内能

一、阅读填空

1.物体内 ,以及 的总和叫做物体的 ,内能的单位是 。 2.物体的内能与其 有关,如果体积变化不大,同一物体的温度越 ,其内能越 ,温度越 ,其内能越 。 3.改变物体内能的两种途径有 与 ,两者在改变物体的内能上是 。 4.在热传递过程中,物体间内能传递的多少称为 ,通常用字母 表示,常用单位是 。 5.热传递的实质是能量从 物体向 物体转移的过程,所以,热传递产生的条件是两物体间要存在着 二、知识点训练

(一)知识点1:物体的内能

1、下列事件中物体的内能减少的是( )

A.金属汤勺放进热汤中后会变得烫手 B.放入电冰箱中的食物温度降低 C.一块0℃的冰全部熔化成0℃的水 D.“神舟”七号飞船进入大气层后表面温度升高 2、关于内能,下列说法正确的是( )

A、0℃的物体的内能为零 B、温度高的物体比温度低的物体内能大 C、一个物体温度降低,内能一定减少 D、运动的物体一定比静止的物体的内能大 3、 关于物体的内能下列说法正确的是( )

A、温度相同的同种气体它们的内能一定相等 B、体积相同的同种气体它们的内能一定相等 C、机械能越大的物体内能也越大 D、物体的内能与物体的温度和体积都有关系 (二)知识点2:改变物体内能的两种途径

4、夏天对着开水杯“吹气”,能使开水变凉,这是因为水_ _ ,使水温下降。冬天对着手“哈气”,使手变暖,这是因为水蒸气遇冷_ _ ___,使手表面温度升高。

5、 “神州五号”的载人仓从飞行轨道落到了内蒙古的戈壁滩上,由于和大气的摩擦而使温度升高直至外壳烧焦,这是通过__ ___________方式改变了它的内能。

6、 火柴可以擦燃,也可以放在火上点燃,前者是用 的方法使火柴燃烧,后者是用 的方法使火柴燃烧,两种方法都可以改变物体的内能。

7、下列四幅图中,属于利用热传递改变物体内能的是( )

图4

A.双手摩擦能发热

B.烧水时水温升高

图1

C.锯木材锯子发烫

D.钻木取火

8、图2中的男孩和女孩是通过什么方式暖手的( )

A.他们都是通过热传递来暖手 B.他们都是通过做功来暖手

C.女孩通过热传递来暖手,男孩通过做功来暖手 D.女孩通过做功来暖手,男孩通过热传递来暖手 9、下列有关物体内能改变的判断中,正确的是( )

A.外界对物体做功,物体的内能一定增加 B.外界和物体传递热量,物体的内能一定增加 C.物体对外界做功,物体的内能一定减少 D.物体向外放热,物体的内能可能增加 (三)知识点3:热量

10、下列说法中的“热”字,其中是指“热量”的是( )

A、热膨胀 B、摩擦生热 C、天热极了 D、熔化吸热 11、关于温度、热量、内能,以下说法正确的是( )

A.0℃的冰没有内能 B.水沸腾时继续吸热,温度保持不变

C.物体的温度越低,所含的热量越多 D.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变 12、关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )

A、物体的温度越高,所含热量越多 B、温度高的物体,内能一定大

C、0℃的冰块,内能一定为零 D、温度相同的两物体间不会发生热传递。

三、习题检测

1、一杯热水逐渐变凉了,则( ) A.水的内能不变 B.水内部分子无规则运动速度变小 C.水含有的热量减小 D.水的比热容减小 2、下列生活情景中,属于通过热传递途径改变物体内能的是( )

A. 锯木头时锯条会变热 B. 冬天,人们常常搓手使手变暖 C. 冬天,人们常用热水袋取暖 D. 铁丝被反复弯折,弯折处会变热 3、物质吸收热量,它的温度 ( )

A、一定降低 B、一定升高 C、可能降低,也可能升高 D、可能升高,也可能保持不变 4、将装有酒精的金属管固定在桌子上,并用塞子塞紧。快速来回拉动绕在管上的绳子,过一会儿塞子跳起来,如图3所示。则 ( )

A.拉动绳子过程,金属管温度升高,内能增加 B.拉动绳子过程,管内酒精温度升高,蒸发加快

C.塞子跳起时,管内气体温度升高,内能增加 D.塞子跳起时,管内气体内能全部转化为塞子的机械能 5、下列生活实例中,通过做功改变物体内能的是( )

A.摩托车发动机发动一段时间后,排气管热得发烫 B.把冰块放在鲜榨的果汁里,喝时感觉很凉快 C.利用太阳能热水器“烧水” D.冬天人们常用双手互相摩擦取暖 6、下面关于内能和热量的说法正确的是( )

A、温度高的物体内能大,热量多 B、温度低的物体内能小,热量少

C、质量相同的同种物质,温度越高,热量越多 D、质量相同的同种物质,温度越高,内能越大 7、一个物体温度升高了,则( ) 图3

A.一定是物体吸收了热量 B.一定是外界对物体做了功 C.一定是物体对外界做功 D.可能是物体吸收热量 8、下列关于温度、内能、热量和做功的说法中正确的是 ( )

A.物体吸热,温度一定升高 B.一个物体的温度升高,一定是外界对物体做功 C.某一铁块,温度降低,内能一定减小 D.温度高的物体把温度传给温度低的物体

9、课间休息时许多同学会用瓶壁较薄的空矿泉水瓶做这样的游戏:首先旋紧瓶盖,接着两手分别握住瓶的上、下部分,使劲拧瓶的下部,使其严重变形压缩瓶内空气,这时瓶内气体内能 (选填“增加”、“减少”或“不变”);然后迅速旋开瓶盖,可看到瓶盖飞出数米远,同时瓶口和瓶内出现 ,这是因为 。

10、如图4所示,在一个装有活塞的厚玻璃筒里放一小团棉花,将活塞迅速 压下去,棉花就会燃烧起来。这是因为活塞压缩空气 ,

使空气的内能 ,温度 ,达到棉花 ,使棉花燃烧。

图4

第二节 科学探究:物质的比热容

一、阅读填空

1.相同质量的同种物质,升高相同的温度,吸收的热量 ,相同质量的不同种物质,升高相同的温暖,吸收的热量 .

2.一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的 与它的 和升高的 乘积之比,叫做这种物质的比热容。比热容的单位是 .

3.比热容的计算公式为 ,水的比热容为4.2×10³J/(Kg·℃),它表示 . 三、知识点训练

(一)知识点1:探究物质的比热容

1、关于比热容,下列说法正确的是 ( ) A.铁块的质量越大,它的比热容越大 B.铜块吸收的热量越多,它的比热容越大

C.温度高的铜块比温度低的铁块的比热大 D.比热是物质的一种特性,它跟物体的质量、温度、吸热多少无关 2、酒精的比热容为2.4×103J/(kg·℃),它表示的物理意义是 3、质量相同的水和食用油吸收相同的热量, 的温度变化较大;质量相同的水和食用油升高相同相同的温度, 吸收的热量较多 (二)知识点2:热量的计算

4、取500g水放在烧杯中,测得水的温度为20℃,点燃酒精灯给烧杯加热,并将温度计插在水中观察水温的

3

变化,当温度计的示数恰为70℃时,(水的比热容为4.2×10J/(kg·℃),请计算该实验中水吸收了多少热量?

5

5、质量为3 kg的某液体,温度从70℃降到50℃时放出的热量相当于对外做了1.44×10J的功,这种液体的比热容是多少?

6、质量相等、初温相同的水和酒精,分别用两个相同的加热器 ( ) 温度/℃ a 加热(不计热量损失),加热过程中温度随时间的变化图线

b 如图所示,关于a、b两种液体的鉴别结论正确的是 A.a的比热容大,是水 B.a的比热容大,是酒精

0 时间/min C.b的比热容大,是水 D.b的比热容大,是酒精 7、水的比热容是煤油比热容的2倍,若水和煤油的质量之比为1:2,吸收的热量之比为2:3,则水和煤油升高的温度之比为( )

A.3:2 B.2:3 C.4:3 D.3:4 (三)知识点3:水的比热容较大的应用

8、汽车散热器常用水作为冷却剂,这是利用了水的__ ______较大的性质;当汽车散热器散热时,通过__ _____方式改变了水的内能。

9、橘农们从天气预报中得知,晚上将有一场霜冻来临,他们傍晚就开始给橘子树喷水,随着温度的下降,水结成冰,而橘子并没有被冻坏,这是由于水_ _______的缘故.育秧时,为了防止秧苗冻坏,晚上往秧田里灌水,早上排水,这是利用了水_ ______的性质.

10、小丽在海边游泳时发现,同样在烈日下,海滩很热,而海水却比较凉。这是为什么? 小丽感到不可理解,请你帮她解释一下。

答:因为水的比热容较 ,根据 ,水和沙相比,在同样受热或冷却的情况下,吸收或放出的热量相同,但水的温度变化比沙 ,因此,在受太阳照射条件相同时,沙滩比海水的温度 。 三、习题检测

1、.关于比热容,下列说法正确的是( )

A.物体的比热容跟其吸收或放出的热量有关 B.物体的比热容跟物体的温度有关

C.物体的质量越大,它的比热容越大 D.物体的比热容与温度、质量都没有关系

2、水的比热容是 ,它表示的物理意义是 。 3、冬季沿海地区比内陆地区温暖,这是由于水的 比沙石泥土的大。 4、如图2所示,是探究“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。左右两图中,除杯内分别装的是质量相等的食用油和水外,其余都相同。完成该实验还需要_ ______,在相同的加热时间内食用油和水吸收的热量是_ ________(选“相同或不同”)。 5、已知铁的比热容比铜的比热容大,质量和初温都相等的铁块和铜块,吸收相等的热量,

最后的温度是( )

A、 铁块高 B、 一样高 C、 铜的温度高 D、 无法确定

6、用两只同样的加热器分别给质量相等、初温相同的水和某种液体同时加热,每隔1min记录一次水和该液体的温度,得到的实验数据如下表:

加热时间(min) 水的温度(℃) 某液体的温度(℃) 0 15 15 1 16 17 2 17 19 3 18 21 4 19 23 5 20 25 (1)从上表中可得出结论:相同质量的不同种物质,吸收相同的热量时,升高的温度 。

3

附:几种物质的比热〔×10J/(kg•℃)〕

物质 比热容 水 4.2 酒精 2.4 煤油 2.1 冰 2.1 (2)设该种液体的比热容为C1,水的比热容为C2,则C1∶C2= ,查得比热表可知这液体可能是 。 (3)已知水的质量为0.2kg,在上述过程中,水吸收的热量是 。

(4)在探究有多个变化因素的问题时,只让其中一个因素发生变化,保持其它因素不变的这种探究方法叫 。

7、内陆地区的温差比沿海地区的温差 ,是因为水的 比干泥土的大,用水做取暧剂和冷却剂是因为水的 比其它液体的大。

8、为了比较豆浆和牛奶的吸热能力,小刚在家中进行了如下的实验:如图甲所示,在两个相同的塑料瓶中分别装入质量相同、初温都是室温的豆浆和牛奶,两瓶中各装有一支相同的温度计,然后将两个塑料瓶同时浸入热水中.观察现象发现:加热相同的时间,豆浆的温度升高较多. (1)要使牛奶和豆浆升高相同的温度,应对_ _______加热的时间长些.这说明它们升高相同的温度,豆浆吸收的热量比牛奶吸收的热量___ _____. (2)小明利用实验数据大致描绘出豆浆和牛奶的温度随时间变化的图线,如图乙所示,则图线_____应代表豆浆. 9、小明家住市中心,奶奶嫌城市夏天太热而不住他家,这激发了他探究城乡温差的原因。某星期天,他请全班同学分别到选定的地点,于中午同一时刻测出各测试点的气温,以此绘制出下图所示的“区域——温度”坐标图。

(1)图21中气温最低的区域是 。

简析该区域气温低的主要原因: 。 (2)请提出一种降低市中心环境气温的办法: 。

10、同种物质做成的甲、乙金属块的质量之比是2:1,降低相同的温度后,甲、乙两金属块的比热容之比是 , 放出的热量之比是 。

11、沿海地区昼夜之间的温差,与同纬度内陆地区昼夜之间的温差不同,右表列出的是:2010年6月某日同纬度的沿海某城市和内陆陆某城市的气温情况,请判断甲是 城市(选填“沿海”或“内陆”),你的依据是 .

12、 生态宜居的海岛城市是城市的发展定位之一.某市实验区规划:预留布置大片绿地、湖面水体等,通过绿廊、水廊来达到冬暖夏凉的效果.请你用所学知识解释修建人工湖和内河可以调节气温的主要原因. 答:

第三 节 内燃机

一、阅读填空

1.热机是把 转化为 的机器

2.燃料直接在发动机 内燃烧产生动力的热机叫内燃机,内燃机分为 和 3.四冲程内燃机的工作过程是由 、 、 、 四个冲程组成的。 4.四冲程内燃机在一个工作循环中,活塞往复运动 次,曲轴转动 周,四个冲程中,只有 冲程燃气对外做功,其他三个冲程靠飞轮的 完成。 二、知识点训练

(一)知识点1:汽油机

1、能量转化:燃料燃烧(化学能转化为内能)释放的__ __ __转化为___ ___。

2、汽油机 (1)构造:气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮、 。

(2)工作过程:吸气冲程(吸入 _____的混合气体);压缩冲程(压缩缸内混合气体,内能__ _____,温度__ _____,压强增大,把_ _____能转化为_ ____能);做功冲程(压缩冲程末,气缸顶部的 ,点燃缸内气体爆发性燃烧,产生 推动活塞做功,把_ _____能转化为__ _______能);排气冲程(排出废气)。点火方式:__ _________.

3、 汽油机在某个冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,此冲程是 ( )

A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 4、 有关四冲程内燃机的叙述中,不正确的是( )

A.工作中只有做功冲程把内能转化为机械能 B.工作中压缩冲程是把内能转化为机械能 C.工作开始时要靠外力启动 D.每一个工作循环,燃气只做功一次 5、 在图1所示的内燃机工作的一个循环中,其四个冲程的顺序应当是 ( )

图2

图1

A.乙、甲、丁、丙 B.甲、乙、丙、丁 C.乙、丁、甲、丙 D.甲、乙、丁、丙

6、汽油机是热机的一种,汽油在气缸内燃烧时将_______能转化为________能。如图2所示是四冲程汽油机工作状态示意图,由图可以看出,此时它正处在_______冲程。 (二)知识点2:柴油机

7、柴油机 (1)构造:气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮、 。 (2)工作过程:吸气冲程(只吸入 ___);压缩冲程(压缩缸内气体,内能增大,温度升高,压强增大,把_ ___ __能转化为_ ______能);做功冲程(压缩冲程末,气缸顶部的喷油嘴喷出雾状柴油,压燃式点火,产生高温高压的燃气推动活塞做功,把_ ___能转化为____ ____能);排气冲程(排出废气)。点火方式:__ ___ _。 8、四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环,__ ___个冲程,活塞往复运动__ ___次,曲轴连杆转_ __周,飞轮转__ __周,只有__ ___冲程对外做功__ __次,其它三个冲程靠___ ___完成。 三、习题检测

1、温度、内能和热量三者的联系:

(1)物体温度升高,内能_ ___,_ _吸收热量. (2)物体内能增大,温度_ ___升高,___ __吸收热量. (3) 物体吸收热量, 内能__ _, 温度 . 2、改变物体内能的方法有 和 。

3、汽油机的工作过程由四个冲程组成,其中正确的是( ) A.吸气冲程,进气门开,排气门关,活塞向上运动

B.压缩冲程,进气门、排气门都关闭,活塞向下运动,机械能转化为内能 C.做功冲程,进气门、排气门都关闭,活塞向下运动,内能转化为机械能 D.排气冲程,进气门、排气门都打开,活塞向上运动

4、汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成,其中在做功冲程中燃气对活塞做功,实现了___ __能向__ ___能的转化.

5、热机包括内燃机,柴油机和汽油机都属于内燃机,关于热机的下列说法中正确的是( )

A.汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火花塞 B.柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸 C.四冲程汽油机在工作过程中,进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程 D.在柴油机的压缩冲程中,机械能转化为柴油和空气混合物的内能

6、生活中常见的汽车和摩托车大多是采用四冲程汽油机来工作的.四冲程汽油机在一个工作循环中,下列说法不正确的是( )

A.对外做功一次 B.有两次能量转化 C.曲轴转动两周 D.压缩冲程把内能转化为机械能

7、 如图所示,在透明塑料盒的底部钻一个孔,把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中,打开塑料盒盖,向盒中滴入数滴酒精,再将盒盖盖紧,然后揿动电火花发生器的按钮.你观察到的现象是 .图中情景演示的是“四冲程”汽油机工作过程中的_ _______冲程,这个情景中 _______能转化为__ ______能.

第四节 热机效率和环境保护

一、阅读填空

1.燃料燃烧的过程是 转化为 的过程。

2.人们把某种燃料完全燃烧的热量与所用该燃料的质量之比,叫做这种燃料的 。用字母 表示,单位是 .

3.质量为m的燃料完全燃烧释放的热量

4.热机运转中,对外做的 与燃料 的比值称为热机效率。 二、知识点训练

(一)知识点1:燃料的热值

1、能量转化:燃料燃烧(化学能转化为内能)释放的__ __转化为__ ___。

2、下表列出了几种燃料的热值,单位是J/kg

干木柴 1.2×10 7无烟煤 3.4×10 7酒精 3.0×10 7煤油 4.6×10 7氢气 1.4×10 8从表中可以看出酒精的热值是3.0×107 J/kg,表示的物理意义是__ 。那么完全燃烧1 g的酒精可放出热量 _______ J。放出相同的热量,完全燃烧干木柴与氢气的质量之比是___ __。 3、西气东输主干线西起塔里木盆地的轮南油气田,向东途经九个省区,最终到达上海,总计年输送天然气1.2×1010m3,即年输气质量为 ______________kg。若这些天然气完全燃烧放出的热量是_________J。(管道内天然气密度为6kg/m3,天然气的热值是5×107J/kg)

4、近期煤价节节攀升,少数不法商贩将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价销售,客户为了不上当,最恰当的方法是检测下列物理量的中( )

A.热值 B.比热容 C.温度 D.质量

5、四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗量分别为:木柴约200 kg,烟煤约80kg,液化石

油气约30kg;煤气约60kg.这四种燃料中哪一种燃料的热值最高? ( )

A.液化石油气 B.煤气 C.烟煤 D.木柴 6、(B级)一支蜡烛在燃烧过程中,它的( )

A.质量变小,比热容变小,热值变小 B.质量变小,比热容变小,热值不变 C.质量不变,比热容不变,热值变小 D.质量变小,比热容不变,热值不变 7、中国南海海底探明有大量“可燃冰”,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的________________很大;以10倍的关系粗略计算,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使______________kg的水从20 ℃加热至60 ℃。[q煤气=4.2×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (二)知识点2:热机的效率

8、柴油机是工农业生产中常用的热机,已知某型号柴油机的效率是30%,在柴油机内完全燃烧2kg柴油能放热_ _J,这些热通过该柴油机的转化能对外做有用功 _J.(柴油的热值为3.3×107J/kg)

9、 甲、乙两汽车,甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高,这表明( ) A.甲做功比乙多 B.甲做功比乙快

C.甲消耗的汽油比乙少 D.以相同的牵引力行驶相同的路程,甲耗油比乙少 10、 一台内燃机运行时各种能量损耗大致为:汽缸散热损失占25%,废气带走的能量占30%,摩擦等机械损耗占10%,则它的机械效率为_ ______。

11、 一辆汽车的发动机输出功率为66.15kw,每小时耗(柴)油14kg, 求:(1)汽车1小时对外做多少的功?

7

(2)每小时燃烧的(柴)油放出多少的热量? (3)请计算发动机的效率(柴油的燃烧值为4.3×10J/kg)。

(三)知识点3:环境保护

12、焚烧生活垃圾放出的热量用来发电,是综合利用垃圾的一种方法,据资料显示,仅2001年全国城市生活垃圾就达 1.5×108t.若焚烧1t垃圾可放出1.5×1010J的热量,如果将 2001年我国的城市生活垃圾全部焚烧,则放出的热量是_ __J,它相当于_ _kg煤炭完全燃烧放出的热量(煤炭的热值为3.0×107J/kg). 三、习题检测

1、 干木材的热值是1.2×107J/kg,它的物理意义是_________________________________________________. 要放出3.6 ×107J的热量,需要完全燃烧__ kg的干木材.

2、汽油的热值是4.6×107J/kg,现有汽油500g,若燃烧一半,剩余汽油的热值是_ _J/kg. 3、火力发电厂“吃”的是煤,“发”的是电,在整个发电过程中,能量转化的情况如下,请你在方框中填入相应的能量形式:

4、关于燃料和热值,以下说法正确的是( )

A.燃料热值与燃料的质量无关 B.容易燃烧的燃料,热值一定大 C.煤的热值大于干木柴的热值,燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多 D.为了提高锅炉的效率,一定要用热值高的燃料

5、热机的效率是热机性能的一个重要指标,下面有关热机效率的叙述不正确的是( )

A.在设计和制造上,要不断改进和革新,以减少各种能量损失,就有可能使热机效率达到100% B.两辆型号相同的小汽车,以相同的速度行驶相同的路程,耗油量小的那辆车效率较高 C.在使用上要正确使用,注意保养,可提高效率

D.在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施

6、随着人们物质生活水平逐步提高,农村的厨灶发生了革命性的变化.煤球炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家庭.液化气与煤相比,热学方面突出的优点是 _ _;环保方面突出的优点是 ___ _____ .若要将2.5kg初温为20℃的水加热到80℃,至少需要燃烧 _ _m3 的液化气.[ 水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),液化气的热值是5.0×107J/ m3 ]

7、要使4kg的水温度升高50℃需要吸收多少热量?若这些热量全部由燃烧酒精获得(不计热量损失)则需要完全燃烧多少kg的酒精?

8、某中学为学生供应开水,用锅炉将200㎏的水从25℃加热到100℃,燃烧了6㎏的无烟煤。[水的比热容是4.2×103J/(㎏•℃),无烟煤的热值是3.4×107J/㎏] 试求:(1)锅炉内200㎏的水吸收的热量是多少J? (2)6㎏无烟煤完全燃烧放出的热量是多少J? (3)此锅炉的效率是多少?

9、质量为200g的铝壶中盛一定质量的水后加热,当壶中的水吸收5.04×105J的热量后,水温由20℃升高到80℃。[水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),铝的比热容是0.88×103J/(kg·℃),煤的热值为3×107J/kg]求: (1)壶中所装水的质量是多少kg? (2)这个过程中铝壶吸收了多少热量? (3)若烧水时用煤做燃料,煤炉的效率为20%,这时需燃烧多少kg的煤?

10、某太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为4 m2,热水器每平方米的面积上1 h得到太阳辐射的能量平均为2.5×106 J,热水器仅能把接收的太阳能的42%转化为水的内能,求光照5 h可以使热水器内初温为10 ℃、质量为100 kg的水温度升高多少℃?[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)]

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