高中物理-第二章第8講-焦耳定律-電路中的能量轉(zhuǎn)化課件-教科版選修31_第1頁
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高中物理·選修3-1·教科版第二章直流電路第八講焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化高中物理·選修3-1·教科版第二章直流電路第八講焦1目標(biāo)定位焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化知道并理解電功、電功率的概念,并能利用公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.

弄清電功與電熱、電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系.12目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)知道純電阻電路和非純電阻電路的特點(diǎn)和區(qū)別.3明確閉合電路中的功率及能量轉(zhuǎn)化4目標(biāo)定位焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化知道并理解電功、電功率2預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)1.UIt

焦耳(J)2.電功率

W/tIU瓦特(W)

想一想:電流做功越多,電功率越大嗎?

一、電功和電功率答案:電功率是指電流單位時(shí)間內(nèi)做的功,電流做功多,由于時(shí)間不確定,所以電功率不一定大.1.二次方電阻值通電時(shí)間

I2Rt2.比值Q/tI2R

想一想:電風(fēng)扇、電冰箱消耗的電能等于I2Rt嗎?

二、焦耳定律熱功率答案:不等于.目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化三、電路中的能量轉(zhuǎn)化1.IE

IU

I2rIU+I(xiàn)2r2.內(nèi)能電動(dòng)機(jī)電解槽機(jī)械能化學(xué)能預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)1.UIt焦耳(J)2.3課堂講義一、電功和電功率

1.對(duì)電功和電功率的理解3.電功率的表達(dá)式為P=UI,反映了電流做功的快慢.目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化2.電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通電時(shí)間t三者的乘積,公式為W=UIt.(1)從力的角度,電流做功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力對(duì)電荷做功.

(2)從能的角度,電流做功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,電功的大小量度著電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少.(3)電功率表示電流做功快慢的物理量.電功率大,表示電流做功快,并不表示電流做功多,電功率小,表示電流做功慢,并不表示電流做功少.課堂講義一、電功和電功率1.對(duì)電功和電功率的理解3.電功率4課堂講義

例1將兩個(gè)定值電阻R1、R2并聯(lián)在電壓為U的電源兩端,R1消耗的功率為P1,R2消耗的功率為3P1,當(dāng)把它們串聯(lián)在電壓為4U的電源兩端時(shí),下列說法正確的是(

)A.R1兩端的電壓為UB.R2消耗的功率變小C.通過R2的電流變小D.兩個(gè)電阻消耗的總功率為12P1R2UR1解析

R1=3R2

R1R24UU1:U2=R1:R2=3:1P2=I22R2

I1=I2P=U′I=4U×=12P1

D

目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課堂講義例1將兩個(gè)定值電阻R1、R2并聯(lián)在電壓為5課堂講義二、焦耳定律熱功率1.焦耳定律(1)實(shí)質(zhì):電流的熱效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

(2)焦耳定律的表達(dá)式:Q=I2Rt,這也是計(jì)算電熱的公式.2.熱功率:P=Q/t=I2R

目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課堂講義二、焦耳定律熱功率1.焦耳定律(1)實(shí)質(zhì):電6課堂講義例2一臺(tái)電動(dòng)機(jī),額定電壓為100V,電阻為1Ω.正常工作時(shí),通過的電流為5A,則電動(dòng)機(jī)因發(fā)熱損失的功率為(

)A.500WB.25WC.1000WD.475W

解析

非純電阻目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化B

課堂講義例2一臺(tái)電動(dòng)機(jī),額定電壓為100V,電阻為7課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化

1.功是能量轉(zhuǎn)化的量度,同樣,電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度,電熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度.電功的定義式是W=IUt,電熱的定義式是Q=I2Rt.2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為:

W≥Q,即IUt≥I2Rt.

(1)在純電阻電路中,如白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵等構(gòu)成的電路、電流做功使電阻發(fā)熱,電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電功等于電熱,即W=Q或IUt=I2Rt,在計(jì)算電熱和電功時(shí),可采用公式W=Q=IUt=U2t/R=I2Rt=Pt中任一形式進(jìn)行計(jì)算,由IUt=I2Rt可進(jìn)一步得出:U=IR,即歐姆定律適用于純電阻電路.目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化1.功是能量轉(zhuǎn)化的量度,同樣,8課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化

2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為:

W≥Q,即IUt≥I2Rt.

(2)在非純電阻電路中,如含有電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等,電流做功將除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等,此時(shí)有W=Q+E其他,或IUt=I2Rt+E其他,此種情況下,電功只能用公式W=IUt進(jìn)行計(jì)算,電熱Q只能用公式Q=I2Rt進(jìn)行計(jì)算.由IUt>I2Rt可進(jìn)一步得出:U>IR,即歐姆定律不適用于非純電阻電路.目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功9課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化

2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為:

W≥Q,即IUt≥I2Rt.

目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化3.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系電源有內(nèi)阻,當(dāng)電源與外電路組成閉合電路時(shí),電流通過電源會(huì)使電源發(fā)熱而消耗一部分內(nèi)能,其余部分電能向外界輸出.即:EIt=U內(nèi)It+U外It,EI=U內(nèi)I+U外I,對(duì)于純電阻電路該式可寫為EI=I2r+I(xiàn)2R.課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功10課堂講義例3如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E=10V,內(nèi)阻r=0.5Ω,電動(dòng)機(jī)的電阻R0=1.0Ω,定值電阻R1=1.5Ω.電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),電壓表的示數(shù)U1=3.0V,求:(1)電源釋放的電功率;(2)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率及將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率;(3)電源的輸出功率非純電阻元件解析

(2)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓U0=E-I(r+R1)=6V

(1)電路中的電流:PM=U0I=12W目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化電源釋放的總功率:P釋=EI=20W根據(jù)能量守恒(3)電源的輸出功率為:P出=P釋-P內(nèi)=P釋-I2r

=18W課堂講義例3如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E=1011對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)電功、電熱、電功率、熱功率的考查1.電功率的計(jì)算公式P=U2/R中,U是加在用電器上的電壓,R是用電器的電阻,此式可用于(

)A.計(jì)算電冰箱的功率B.計(jì)算電風(fēng)扇的功率C.計(jì)算電烙鐵的功率D.計(jì)算洗衣機(jī)的功率P=UI=目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化只適合純電阻C對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)電功、電熱、電功率、熱功率的考查1.電功率的計(jì)算12對(duì)點(diǎn)練習(xí)非純電阻電路的特點(diǎn)及有關(guān)計(jì)算

2.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻與一只電爐的電阻相同,都通過相同的電流,在相同時(shí)間內(nèi)(

)A.電爐放熱與電動(dòng)機(jī)放熱相等B.電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓C.電爐兩端電壓等于電動(dòng)機(jī)兩端電壓D.電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐的功率Q=I2Rt→相等

一個(gè)非純電阻一個(gè)純電阻ABD目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化對(duì)點(diǎn)練習(xí)非純電阻電路的特點(diǎn)及有關(guān)計(jì)算2.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電13對(duì)點(diǎn)練習(xí)3.如圖所示是一直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖.電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r=0.8Ω,電路中另一電阻R=10Ω,直流電壓U=160V,電壓表示數(shù)UV=110V.試求:(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流;(2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率;(3)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率.解析

串聯(lián)(1)

電阻R的分壓

UR=U-UV=(160-110)V=50V

通過電阻R的電流IR=A=5A通過電動(dòng)機(jī)的電流IM=IR=5A(2)電動(dòng)機(jī)的分壓UM=UV=110VP入=IM·UM=550W

(3)

熱功率:P熱=I2r=20WP出=P入-P熱=530W

目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化非純電阻電路的特點(diǎn)及有關(guān)計(jì)算

對(duì)點(diǎn)練習(xí)3.如圖所示是一直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖.電動(dòng)機(jī)14對(duì)點(diǎn)練習(xí)4.如圖所示,直流電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R,電源內(nèi)阻為r.當(dāng)該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),路端電壓為U,通過電動(dòng)機(jī)的電流為I,則(

)A.電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的發(fā)熱功率為I2RB.電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為IUC.電源的電動(dòng)勢(shì)為I(R+r)D.電源的輸出功率為IU+I(xiàn)2R

解析

電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為P= UI

P熱=I2R根據(jù)能量守恒E=U+I(xiàn)r>I(R+r)

P機(jī)=P-P熱=UI-I2R

P出=EI=UI+I(xiàn)2r目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化A

串聯(lián)電路對(duì)點(diǎn)練習(xí)4.如圖所示,直流電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R,電源內(nèi)阻為r15再見再見16高中物理·選修3-1·教科版第二章直流電路第八講焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化高中物理·選修3-1·教科版第二章直流電路第八講焦17目標(biāo)定位焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化知道并理解電功、電功率的概念,并能利用公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.

弄清電功與電熱、電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系.12目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)知道純電阻電路和非純電阻電路的特點(diǎn)和區(qū)別.3明確閉合電路中的功率及能量轉(zhuǎn)化4目標(biāo)定位焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化知道并理解電功、電功率18預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)1.UIt

焦耳(J)2.電功率

W/tIU瓦特(W)

想一想:電流做功越多,電功率越大嗎?

一、電功和電功率答案:電功率是指電流單位時(shí)間內(nèi)做的功,電流做功多,由于時(shí)間不確定,所以電功率不一定大.1.二次方電阻值通電時(shí)間

I2Rt2.比值Q/tI2R

想一想:電風(fēng)扇、電冰箱消耗的電能等于I2Rt嗎?

二、焦耳定律熱功率答案:不等于.目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化三、電路中的能量轉(zhuǎn)化1.IE

IU

I2rIU+I(xiàn)2r2.內(nèi)能電動(dòng)機(jī)電解槽機(jī)械能化學(xué)能預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)1.UIt焦耳(J)2.19課堂講義一、電功和電功率

1.對(duì)電功和電功率的理解3.電功率的表達(dá)式為P=UI,反映了電流做功的快慢.目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化2.電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通電時(shí)間t三者的乘積,公式為W=UIt.(1)從力的角度,電流做功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力對(duì)電荷做功.

(2)從能的角度,電流做功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,電功的大小量度著電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少.(3)電功率表示電流做功快慢的物理量.電功率大,表示電流做功快,并不表示電流做功多,電功率小,表示電流做功慢,并不表示電流做功少.課堂講義一、電功和電功率1.對(duì)電功和電功率的理解3.電功率20課堂講義

例1將兩個(gè)定值電阻R1、R2并聯(lián)在電壓為U的電源兩端,R1消耗的功率為P1,R2消耗的功率為3P1,當(dāng)把它們串聯(lián)在電壓為4U的電源兩端時(shí),下列說法正確的是(

)A.R1兩端的電壓為UB.R2消耗的功率變小C.通過R2的電流變小D.兩個(gè)電阻消耗的總功率為12P1R2UR1解析

R1=3R2

R1R24UU1:U2=R1:R2=3:1P2=I22R2

I1=I2P=U′I=4U×=12P1

D

目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課堂講義例1將兩個(gè)定值電阻R1、R2并聯(lián)在電壓為21課堂講義二、焦耳定律熱功率1.焦耳定律(1)實(shí)質(zhì):電流的熱效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

(2)焦耳定律的表達(dá)式:Q=I2Rt,這也是計(jì)算電熱的公式.2.熱功率:P=Q/t=I2R

目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課堂講義二、焦耳定律熱功率1.焦耳定律(1)實(shí)質(zhì):電22課堂講義例2一臺(tái)電動(dòng)機(jī),額定電壓為100V,電阻為1Ω.正常工作時(shí),通過的電流為5A,則電動(dòng)機(jī)因發(fā)熱損失的功率為(

)A.500WB.25WC.1000WD.475W

解析

非純電阻目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化B

課堂講義例2一臺(tái)電動(dòng)機(jī),額定電壓為100V,電阻為23課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化

1.功是能量轉(zhuǎn)化的量度,同樣,電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度,電熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度.電功的定義式是W=IUt,電熱的定義式是Q=I2Rt.2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為:

W≥Q,即IUt≥I2Rt.

(1)在純電阻電路中,如白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵等構(gòu)成的電路、電流做功使電阻發(fā)熱,電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電功等于電熱,即W=Q或IUt=I2Rt,在計(jì)算電熱和電功時(shí),可采用公式W=Q=IUt=U2t/R=I2Rt=Pt中任一形式進(jìn)行計(jì)算,由IUt=I2Rt可進(jìn)一步得出:U=IR,即歐姆定律適用于純電阻電路.目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化1.功是能量轉(zhuǎn)化的量度,同樣,24課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化

2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為:

W≥Q,即IUt≥I2Rt.

(2)在非純電阻電路中,如含有電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等,電流做功將除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等,此時(shí)有W=Q+E其他,或IUt=I2Rt+E其他,此種情況下,電功只能用公式W=IUt進(jìn)行計(jì)算,電熱Q只能用公式Q=I2Rt進(jìn)行計(jì)算.由IUt>I2Rt可進(jìn)一步得出:U>IR,即歐姆定律不適用于非純電阻電路.目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功25課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化

2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功與電熱的數(shù)量關(guān)系為:

W≥Q,即IUt≥I2Rt.

目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化3.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系電源有內(nèi)阻,當(dāng)電源與外電路組成閉合電路時(shí),電流通過電源會(huì)使電源發(fā)熱而消耗一部分內(nèi)能,其余部分電能向外界輸出.即:EIt=U內(nèi)It+U外It,EI=U內(nèi)I+U外I,對(duì)于純電阻電路該式可寫為EI=I2r+I(xiàn)2R.課堂講義三、電路中能量的轉(zhuǎn)化2.從能量轉(zhuǎn)化的角度分析,電功26課堂講義例3如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E=10V,內(nèi)阻r=0.5Ω,電動(dòng)機(jī)的電阻R0=1.0Ω,定值電阻R1=1.5Ω.電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),電壓表的示數(shù)U1=3.0V,求:(1)電源釋放的電功率;(2)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率及將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率;(3)電源的輸出功率非純電阻元件解析

(2)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓U0=E-I(r+R1)=6V

(1)電路中的電流:PM=U0I=12W目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化電源釋放的總功率:P釋=EI=20W根據(jù)能量守恒(3)電源的輸出功率為:P出=P釋-P內(nèi)=P釋-I2r

=18W課堂講義例3如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E=1027對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)電功、電熱、電功率、熱功率的考查1.電功率的計(jì)算公式P=U2/R中,U是加在用電器上的電壓,R是用電器的電阻,此式可用于(

)A.計(jì)算電冰箱的功率B.計(jì)算電風(fēng)扇的功率C.計(jì)算電烙鐵的功率D.計(jì)算洗衣機(jī)的功率P=UI=目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化只適合純電阻C對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)電功、電熱、電功率、熱功率的考查1.電功率的計(jì)算28對(duì)點(diǎn)練習(xí)非純電阻電路的特點(diǎn)及有關(guān)計(jì)算

2.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻與一只電爐的電阻相同,都通過相同的電流,在相同時(shí)間內(nèi)(

)A.電爐放熱與電動(dòng)機(jī)放熱相等B.電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓C.電爐兩端電壓等于電動(dòng)機(jī)兩端電壓D.電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐的功率Q=I

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