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2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 1.1 電荷及其守恒定律課件 新人教版選修3-1.ppt

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1、第一章靜電場(chǎng)1電荷及其守恒定律,【自主預(yù)習(xí)】1.電荷及相互作用:(1)兩種電荷:自然界只有兩種電荷:用絲綢摩擦過的玻璃棒帶_______,用毛皮摩擦過的橡膠棒帶_______。(2)相互作用:同種電荷相互排_(tái)__,異種電荷相互_____。,正電荷,負(fù)電荷,斥,吸引,2.原子的組成:原子核由帶正電的_____和不帶電的_____構(gòu)成,核外有帶負(fù)電的_____,通常正、負(fù)電荷的電量相同,故整個(gè)原子對(duì)外界較遠(yuǎn)位置表現(xiàn)為_______。,質(zhì)子,中子,電子,電中性,3.三種起電方式:(1)(2)(3),摩擦,感應(yīng),接觸,4.電荷守恒定律:電荷既不會(huì)_____,也不會(huì)_____,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一

2、個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移過程中,電荷的總量_________。,創(chuàng)生,消滅,保持不變,5.電荷守恒定律現(xiàn)在的表述:一個(gè)與外界沒有_________的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和__________。6.元電荷:(1)電荷量:電荷的多少叫作_______,在國(guó)際單位制中,電荷量的單位是_____,符號(hào)是C。,電荷交換,保持,不變,電荷量,庫(kù)侖,(2)元電荷:最小的電荷量叫作元電荷,所有帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,電荷量是不能_________的物理量。,連續(xù)變化,(3)比荷:_______與_____之比。電子的比荷:=__________C/kg。,電荷量,質(zhì)量,1.761

3、011,【預(yù)習(xí)小測(cè)】1.(多選)如圖所示,a、b、c、d為四個(gè)帶電小球,兩球之間的作用分別為a吸引d、b排斥c,c排斥a,d吸引b,則關(guān)于它們的帶電情況(),A.僅有兩個(gè)小球帶同種電荷B.僅有三個(gè)小球帶同種電荷C.c、d兩小球帶同種電荷D.c、d兩小球帶異種電荷,【解析】選B、D。由d吸引a和b可知,a與b帶同種電荷,與d帶異種電荷;由c排斥a和b可知,c與a、b帶同種電荷,故c與d帶異種電荷,所以B、D正確。,2.下列關(guān)于元電荷的說法正確的是()A.元電荷實(shí)質(zhì)上是指質(zhì)子和電子本身B.一個(gè)帶電體的電荷量為元電荷的303.5倍C.元電荷是最小的電荷量D.元電荷有正負(fù)之分,【解析】選C。元電荷是最

4、小的電荷量,無正負(fù)之分,任何帶電體的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,選項(xiàng)C正確。,主題一起電方式【互動(dòng)探究】探究點(diǎn)1摩擦起電現(xiàn)象用絲綢摩擦玻璃棒,用毛皮摩擦橡膠棒,然后用摩擦過的玻璃棒和橡膠棒分別去接觸碎紙屑。,在此情景中,能觀察到什么現(xiàn)象?應(yīng)怎樣解釋?提示:摩擦過的玻璃棒和橡膠棒都能吸引碎紙屑;原因是用絲綢摩擦過的玻璃棒和用毛皮摩擦過的橡膠棒都帶了電,帶電體能吸引輕小物體,故摩擦過的玻璃棒和橡膠棒都能吸引碎紙屑。,探究點(diǎn)2感應(yīng)起電現(xiàn)象如圖所示,將帶正電荷的球C移近不帶電的導(dǎo)體A、B(A、B相互接觸)。,進(jìn)行以下操作步驟,如圖所示:,①使帶電體C(如帶正電)靠近相互接觸的兩導(dǎo)體A、B。②保持C不動(dòng),

5、用絕緣工具分開A、B。③移走C。,(1)在此情景中,把帶正電的物體C移近導(dǎo)體A,金屬箔有什么變化?提示:電荷間的作用特點(diǎn):同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。當(dāng)帶正電的物體C移近A、B時(shí),導(dǎo)體A、B中的自由電荷在電荷作用力的影響下運(yùn)動(dòng)并重新分布,導(dǎo)體A、B分別帶負(fù)電和正電,金屬箔由閉合變?yōu)閺堥_。,,(2)在此情景中,把A和B分開,然后移去C,金屬箔又有什么變化?提示:在帶電體C的影響下,分開導(dǎo)體A、B,A仍帶負(fù)電,B仍帶正電。移去帶電體C,負(fù)電荷在A內(nèi)重新分布,正電荷在B內(nèi)也重新分布,所以A、B兩端的金屬箔仍然張開,但張角稍微變小。,,(3)在此情景中,再讓A和B接觸,又會(huì)看到什么現(xiàn)象?提示:

6、A、B接觸,A、B中等量異種電荷發(fā)生“中和”,A、B對(duì)外表現(xiàn)為“電中性”,因而A、B兩端的金屬箔都閉合。,,(4)由此情景思考,是否只有當(dāng)帶電體與驗(yàn)電器的金屬球接觸時(shí),金屬箔片才會(huì)張開?金屬箔片張開的原理是什么?提示:不是。帶電體接觸驗(yàn)電器的金屬球時(shí),電荷轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器上,是接觸帶電。當(dāng)帶電體靠近金屬球時(shí),金屬球一端就會(huì)聚集與帶電體電性相反的電荷,而金屬箔片就會(huì)聚集與帶電體電性相同的電荷,從而張開,此現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上屬于靜電感應(yīng)現(xiàn)象。,,【探究總結(jié)】三種起電方式的比較,,,【拓展延伸】理解感應(yīng)起電和摩擦起電的三點(diǎn)注意(1)感應(yīng)起電成功的關(guān)鍵在于先分開兩物體(或先斷開接地線)然后再移去帶電體。(2)感應(yīng)

7、起電只適用于導(dǎo)體,絕緣體因其無自由移動(dòng)的電子而不會(huì)感應(yīng)起電。(3)摩擦起電中對(duì)原子核外電子束縛能力差的物體失去電子而帶正電,對(duì)原子核外電子束縛能力強(qiáng)的物體得到電子而帶負(fù)電。,,【典例示范】(多選)如圖所示,兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B,用一對(duì)絕緣柱支持使它們彼此接觸。把一帶正電荷的物體C置于A附近,貼在A、B下部的金屬箔都張開(),A.此時(shí)A帶正電,B帶負(fù)電B.此時(shí)A帶負(fù)電,B帶正電C.移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合D.先把A和B分開,然后移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合,【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)感應(yīng)起電使物體帶電的方法是將一對(duì)用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B(均不帶電)

8、,彼此接觸;把帶電的物體C移近導(dǎo)體A;先把A和B分開,然后移去C,則A帶上和C異號(hào)的電荷,B帶上和C同號(hào)的電荷,且電荷量相等。(2)處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體,是一個(gè)等勢(shì)體。,【解析】選B、C。把一帶正電荷的物體C置于A附近,由于靜電感應(yīng)靠近C的一端A帶負(fù)電,遠(yuǎn)離C的一端B帶正電,A錯(cuò)誤,B正確;移去C,由于A、B接觸,先前感應(yīng)出的等量正、負(fù)電荷發(fā)生中和,再分開A、B后,A和B上不帶電,所以貼在A、B下部的金屬箔都閉合,C正確;先把A和B分開,然后移去C,A帶負(fù)電,B帶正電,則貼在A、B下部的金屬箔都張開,D錯(cuò)誤。故選B、C。,【探究訓(xùn)練】1.(多選)(2018洛陽(yáng)高二檢測(cè))當(dāng)把用絲綢摩擦過的玻璃棒去靠

9、近驗(yàn)電器的金屬球后,金屬箔片張開,此時(shí),金屬箔片所帶的電荷的帶電性質(zhì)和起電方式分別是()A.正電荷B.負(fù)電荷C.感應(yīng)起電摩擦起電,【解析】選A、C。玻璃棒沒有接觸金屬球,屬于感應(yīng)起電,和玻璃棒靠近的一端(金屬球)帶電性質(zhì)和玻璃球相反,帶負(fù)電,和玻璃棒相距較遠(yuǎn)的一端(金屬箔片)帶電性質(zhì)和玻璃棒相同,帶正電荷,金屬箔片的起電方式為感應(yīng)起電。,,2.使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器的金屬球,驗(yàn)電器的箔片張開。圖中可正確表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況的是(),,【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn):(1)驗(yàn)電器的金屬球與帶電球帶異種電荷。(2)驗(yàn)電器的箔片與帶電球帶同種電荷。,,【解析】選B。由于驗(yàn)電

10、器原來不帶電,因此帶電的金屬球靠近后,驗(yàn)電器的金屬球和箔片帶異號(hào)電荷,A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤;驗(yàn)電器靠近帶電金屬球的一端感應(yīng)出與帶電金屬球異號(hào)的電荷,D項(xiàng)錯(cuò)誤。故正確答案為B。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖是伏打起電盤示意圖,其起電原理是(),,A.摩擦起電B.感應(yīng)起電C.接觸起電D.以上三種方式都不是,,【解析】選B。導(dǎo)電平板靠近帶電絕緣板并接地時(shí),發(fā)生靜電感應(yīng),使導(dǎo)電平板帶上負(fù)電荷,故選項(xiàng)B正確。,,2.(多選)關(guān)于摩擦起電現(xiàn)象,下列說法中正確的是()A.摩擦起電使本沒有電子和質(zhì)子的物體中產(chǎn)生了電子和質(zhì)子B.兩種不同材料的絕緣體互相摩擦后,同時(shí)帶上等量異種電荷,,C.摩擦起電,可能是摩擦中導(dǎo)致質(zhì)子從一個(gè)

11、物體轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)物體而形成的D.絲綢摩擦玻璃棒時(shí),電子從玻璃棒上轉(zhuǎn)移到絲綢上,玻璃棒因質(zhì)子數(shù)多于電子數(shù)而顯示帶正電,,【解析】選B、D。摩擦起電實(shí)質(zhì)是由于兩個(gè)物體的原子核對(duì)核外電子的約束能力不相同,因而電子可以在物體間轉(zhuǎn)移。若一個(gè)物體失去電子,其質(zhì)子數(shù)比電子數(shù)多,我們說它帶正電。若一個(gè)物體得到電子,其質(zhì)子數(shù)比電子數(shù)少,我們說它帶負(fù)電。使物體帶電并不是創(chuàng)造出電荷。,,3.(多選)以下判斷小球是否帶電的說法中正確的是()A.用一個(gè)帶電體靠近它,如果能夠吸引小球,則小球一定帶電B.用一個(gè)帶電體靠近它,如果能夠排斥小球,則小球一定帶電,,C.用驗(yàn)電器的金屬球接觸它后,如果驗(yàn)電器的金屬箔能改變角度,則

12、小球一定帶電D.如果小球能吸引小紙屑,則小球一定帶電,,【解析】選B、D。用一個(gè)帶電體靠近它,如果能夠吸引小球,小球可能帶異種電荷,也可能不帶電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;如果排斥小球,則小球一定帶同種電荷,故選項(xiàng)B正確;用驗(yàn)電器的金屬球接觸它時(shí),需知道驗(yàn)電器最初的帶電情況才能予以判斷,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;能吸引輕小物體是帶電體的性質(zhì),選項(xiàng)D正確。,,【通法悟道】驗(yàn)電器的驗(yàn)電技巧(1)當(dāng)帶電的物體與不帶電的驗(yàn)電器上面的金屬球接觸時(shí),有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器上,與金屬球相連的兩個(gè)金屬箔片帶上同種電荷,相互排斥而張開,物體所帶電荷量越多,電荷轉(zhuǎn)移的越多,斥力越大,張開的角度也越大。,,(2)當(dāng)帶電體靠近驗(yàn)電器的金屬球

13、時(shí),金屬箔片也張開。因?yàn)閹щ婓w會(huì)使金屬球感應(yīng)出異種電荷,而金屬箔片上會(huì)感應(yīng)出同種電荷(感應(yīng)起電),兩箔片在斥力作用下張開。,,主題二電荷守恒定律元電荷【互動(dòng)探究】情景1:用棉布分別與聚丙烯塑料板和聚乙烯塑料板摩擦,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。,,情景2:如圖所示,在真空中,把一個(gè)絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的球P慢慢靠近。絕緣導(dǎo)體兩端的電荷如圖所示。,,情景3:如圖所示,當(dāng)一個(gè)帶電體和另一個(gè)不帶電的物體接觸時(shí),不帶電的物體也帶上了同種電荷。,,試結(jié)合上述三種情景,討論下列問題:(1)請(qǐng)根據(jù)情景1,解釋摩擦起電的本質(zhì)。提示:相互摩擦的兩個(gè)物體得失電子的能力不同,易得電子的物體帶負(fù)電,易失電子的物體帶正電,故摩擦起電的

14、本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移。用棉布摩擦聚丙烯板時(shí),聚丙烯板上的電子跑到棉布上了,聚丙烯板因失去電子帶正電,棉布因得到電子而帶負(fù)電;用棉布摩,,擦聚乙烯板時(shí),棉布上的電子跑到聚乙烯板上了,聚乙烯板因得到電子帶負(fù)電,棉布因失去電子而帶正電。,,(2)請(qǐng)根據(jù)情景2,解釋感應(yīng)起電的本質(zhì)。提示:由于電荷間相互吸引或排斥,導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體,使導(dǎo)體兩端帶上等量異種電荷,故感應(yīng)起電的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,是從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。,,(3)請(qǐng)根據(jù)情景3思考,為什么不帶電的物體也帶上了同種電荷?當(dāng)兩個(gè)帶異種電荷的導(dǎo)體接觸時(shí),會(huì)發(fā)生電荷中和現(xiàn)象,中和的電荷是不是消失了?,,提示:①不帶電的物體也帶上了

15、同種電荷,其原因是兩物體之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。②不是。所謂“中和”是指兩個(gè)帶等量異種電荷的導(dǎo)體相互接觸時(shí),由于正、負(fù)電荷間的吸引作用,電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移,最后達(dá)到中性狀態(tài)的一個(gè)過程。,,(4)結(jié)合上述問題,分析三種起電方式的本質(zhì),說明了什么?提示:無論是哪種方式起電,都是使電荷在物體之間或物體內(nèi)部轉(zhuǎn)移,而不是創(chuàng)造了電荷。,,【探究總結(jié)】1.對(duì)電荷轉(zhuǎn)移及電荷守恒定律的四點(diǎn)理解:(1)電荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。(2)兩個(gè)物體之間或物體的兩部分之間能轉(zhuǎn)移的是電子。(3)起電過程的實(shí)質(zhì)是物體中正、負(fù)電荷的分離和轉(zhuǎn)移的過程。,,(4)電荷的中和現(xiàn)象實(shí)質(zhì)是正、負(fù)電荷的“結(jié)合”過程,但在分離、轉(zhuǎn)移、

16、結(jié)合等過程中電荷的總量保持不變。,,2.對(duì)電荷的中和及凈電荷的理解:(1)電荷的中和是正、負(fù)電荷相互抵消,使得凈電荷減少或?yàn)榱?,但正、?fù)電荷本身依然存在,并不是正、負(fù)電荷的消失,正、負(fù)電荷都是物質(zhì),是不能被消滅,也不能被創(chuàng)生出來的,所以電荷守恒是物質(zhì)守恒的體現(xiàn)。,,(2)電荷的中和是“凈電荷”的減少。我們通常講一個(gè)物體帶多少電,實(shí)質(zhì)上指的是帶多少凈電荷,只是習(xí)慣將“凈”字省略掉而已。,,3.接觸起電現(xiàn)象中電荷量的分配:(1)導(dǎo)體接觸帶電時(shí)電荷量的分配與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)。完全相同的導(dǎo)體接觸時(shí),電荷量平均分配;形狀、大小不同的導(dǎo)體接觸時(shí)電荷量不能平均分配。無論哪種情況,接觸前后電荷總量不變。,

17、,(2)完全相同的導(dǎo)體接觸時(shí)電荷量的分配情況:①若為帶電導(dǎo)體和不帶電導(dǎo)體接觸,則電荷平分。②若兩個(gè)帶電導(dǎo)體帶同種電荷,則總電荷平分。③若兩個(gè)帶電導(dǎo)體帶異種電荷,則先中和再平分。,,【典例示范】(2018洛陽(yáng)高二檢測(cè))如圖所示,A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體,起初它們不帶電,C是帶正電的小球,當(dāng)其移近導(dǎo)體A后,分開A和B,之后移去C,最終A帶上了-110-8C的電荷,下列關(guān)于電荷轉(zhuǎn)移情況正確的是(),,A.從A到B轉(zhuǎn)移了6.251010個(gè)正電荷B.從A到B轉(zhuǎn)移了1.251011個(gè)正電荷C.從B到A轉(zhuǎn)移了6.251010個(gè)電子D.從B到A轉(zhuǎn)移了1.251011個(gè)電子,,【解題指南】解答

18、本題時(shí)應(yīng)明確以下兩點(diǎn):(1)金屬導(dǎo)電機(jī)理是其內(nèi)部有自由移動(dòng)的電子,而帶正電的離子不能自由移動(dòng)。(2)帶電體的電荷量是元電荷e=1.610-19C的整數(shù)倍。,,【解析】選C。由于A、B都是金屬導(dǎo)體,可移動(dòng)的電荷是自由電子,A帶上負(fù)電荷的原因,是電子由B移動(dòng)到A,其中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為n==6.251010(個(gè))。這樣B失去n個(gè)電子,帶上110-8C正電,A得到n個(gè)電子,帶上110-8C負(fù)電。故只有C正確。,,【探究訓(xùn)練】1.關(guān)于摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電,下列說法錯(cuò)誤的是()A.這是起電的三種不同方式B.這三種方式都產(chǎn)生了電荷C.這三種起電方式的實(shí)質(zhì)是一樣的,都是電子在轉(zhuǎn)移D.這三種方式都符合電荷

19、守恒定律,,【解析】選B。任何起電方式都不能創(chuàng)造電荷,也不能消滅電荷,只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,在轉(zhuǎn)移的過程中電荷的總量保持不變,故C、D正確,B錯(cuò)誤。在摩擦起電中,是兩個(gè)原來不帶電的物體通過相互摩擦,克服阻力做功而使電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體;在接觸起電中,是一個(gè)帶電的物體與一個(gè)不帶電的物體接,,觸后電子從帶負(fù)電的物體轉(zhuǎn)移到不帶電的物體或從不帶電的物體轉(zhuǎn)移到帶正電的物體;在感應(yīng)起電中,是一個(gè)帶電的物體接近一個(gè)不帶電的物體時(shí),使不帶電的物體中的電子從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,故A正確。,,2.(多選)(2018合肥高二檢測(cè))甲物體與乙物體相互摩擦,

20、沒有其他物體參與電荷的交換,發(fā)現(xiàn)甲物體帶了9.610-16C的正電荷,以下結(jié)論中正確的是()A.甲物體失去了6103個(gè)電子B.乙物體失去了6103個(gè)電子C.乙物體帶9.610-16C的負(fù)電荷D.乙物體帶9.610-16C的正電荷,,【解析】選A、C。根據(jù)摩擦起電的特點(diǎn),甲物體帶了9.610-16C的正電荷,說明甲物體失去了9.610-16C的負(fù)電荷,即失去了n==6103個(gè)電子;因?yàn)闆]有其他物體參與電荷的交換,由電荷守恒定律可知,乙物體得到了6103個(gè)電子,帶9.610-16C的負(fù)電荷,故A、C正確。,,3.(2018長(zhǎng)春高二檢測(cè))有兩個(gè)完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B,分別帶有電荷量為QA=

21、+6.410-9C、QB=+3.210-9C,讓兩個(gè)絕緣金屬小球接觸,在接觸過程中,電子如何轉(zhuǎn)移?轉(zhuǎn)移了多少個(gè)電子?,,【解析】在接觸過程中,由于A球帶的正電比B球多,B球上的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到A球上,直至兩球帶上等量的正電荷。接觸后兩小球各自的帶電荷量QA′=QB′==+4.810-9C共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為ΔQ=QB′-QB=4.810-9C-3.210-9C=1.610-9C轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為n==1.01010(個(gè))。,,答案:電子由球B轉(zhuǎn)移到球A1.01010個(gè),,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.(多選)原來甲、乙、丙三物體都不帶電(乙與丙完全相同),今使甲、乙兩物體相互摩擦后,乙物體再與丙物體接觸,最后得知,

22、甲物體帶正電1.610-15C,則關(guān)于最后乙、丙兩物體的帶電情況,下列說法正確的是(),,A.乙物體一定帶有負(fù)電荷810-16CB.乙物體可能帶有負(fù)電荷2.410-15CC.丙物體一定帶有正電荷810-16CD.丙物體一定帶有負(fù)電荷810-16C,,【解析】選A、D。甲、乙之間屬于摩擦起電,故甲、乙兩物體所帶電荷量相同,均為1.610-15C,且乙?guī)ж?fù)電荷;乙、丙之間屬于接觸帶電,二者平分乙物體所帶的電荷量,二者所帶電荷量均為-0.810-15C,故A、D正確。,,2.有兩個(gè)完全相同的帶電金屬小球A、B,分別帶有電荷量QA=6.410-9C和QB=-3.210-9C,讓兩金屬小球接觸,在接觸過程中,電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少?,,【解析】當(dāng)兩小球接觸時(shí),帶電荷量少的負(fù)電荷先被中和,剩余的正電荷再重新分配。由于兩小球相同,剩余正電荷必均分,即接觸后兩小球帶電荷量Q′A=Q′B==1.610-9C。在接觸過程中,電子由B球轉(zhuǎn)移到A球,不僅將自身電荷中和,而且繼續(xù)轉(zhuǎn)移,使B球帶Q′B的正電荷,這樣,共轉(zhuǎn)移的電子電荷量為ΔQ=-QB+Q′B=,,(3.210-9+1.610-9)C=4.810-9C,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)n==3.01010(個(gè))。答案:電子由B球轉(zhuǎn)移到A球,轉(zhuǎn)移了3.01010個(gè)電子,【課堂小結(jié)】,

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