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文檔簡介
26/262017-2021全國高考真題數(shù)學匯編
立體幾何初步章節(jié)綜合一、單選題1.(2018·全國·高考真題(文))某圓柱的高為2,底面周長為16,其三視圖如圖所示,圓柱表面上的點在正視圖上的對應(yīng)點為,圓柱表面上的點在左視圖上的對應(yīng)點為,則在此圓柱側(cè)面上,從到的路徑中,最短路徑的長度為A. B. C. D.22.(2021·全國·高考真題(理))已如A,B,C是半徑為1的球O的球面上的三個點,且,則三棱錐的體積為()A. B. C. D.3.(2020·全國·高考真題(理))已知△ABC是面積為的等邊三角形,且其頂點都在球O的球面上.若球O的表面積為16π,則O到平面ABC的距離為()A. B. C.1 D.4.(2018·全國·高考真題(理))已知正方體的棱長為1,每條棱所在直線與平面所成的角都相等,則截此正方體所得截面面積的最大值為A. B. C. D.5.(2018·全國·高考真題(文))已知圓柱的上、下底面的中心分別為,,過直線的平面截該圓柱所得的截面是面積為8的正方形,則該圓柱的表面積為A. B. C. D.6.(2018·全國·高考真題(文))在長方體中,,與平面所成的角為,則該長方體的體積為A. B. C. D.7.(2017·全國·高考真題(理))某多面體的三視圖如圖所示,其中正視圖和左視圖都由正方形和等腰直角三角形組成,正方形的邊長為2,俯視圖為等腰直角三角形.該多面體的各個面中有若干個是梯形,這些梯形的面積之和為A.10 B.12C.14 D.168.(2017·全國·高考真題(理))如圖,網(wǎng)格紙上小正方形的邊長為1,粗實線畫出的是某幾何體的三視圖,該幾何體由一平面將一圓柱截去一部分后所得,則該幾何體的體積為A. B. C. D.9.(2021·全國·高考真題)北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國航天事業(yè)的重要成果.在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中,地球靜止同步衛(wèi)星的軌道位于地球赤道所在平面,軌道高度為(軌道高度是指衛(wèi)星到地球表面的距離).將地球看作是一個球心為O,半徑r為的球,其上點A的緯度是指與赤道平面所成角的度數(shù).地球表面上能直接觀測到一顆地球靜止同步軌道衛(wèi)星點的緯度最大值為,記衛(wèi)星信號覆蓋地球表面的表面積為(單位:),則S占地球表面積的百分比約為()A.26% B.34% C.42% D.50%10.(2021·全國·高考真題)正四棱臺的上?下底面的邊長分別為2,4,側(cè)棱長為2,則其體積為()A. B. C. D.11.(2021·全國·高考真題)已知圓錐的底面半徑為,其側(cè)面展開圖為一個半圓,則該圓錐的母線長為()A. B. C. D.12.(2020·全國·高考真題(文))下圖為某幾何體的三視圖,則該幾何體的表面積是()A.6+4 B.4+4 C.6+2 D.4+213.(2020·全國·高考真題(理))埃及胡夫金字塔是古代世界建筑奇跡之一,它的形狀可視為一個正四棱錐,以該四棱錐的高為邊長的正方形面積等于該四棱錐一個側(cè)面三角形的面積,則其側(cè)面三角形底邊上的高與底面正方形的邊長的比值為()A. B. C. D.14.(2020·全國·高考真題(理))已知為球的球面上的三個點,⊙為的外接圓,若⊙的面積為,,則球的表面積為()A. B. C. D.15.(2017·全國·高考真題(理))(2017新課標全國Ⅲ理科)已知圓柱的高為1,它的兩個底面的圓周在直徑為2的同一個球的球面上,則該圓柱的體積為A. B.C. D.二、雙空題16.(2019·全國·高考真題(文))中國有悠久的金石文化,印信是金石文化的代表之一.印信的形狀多為長方體、正方體或圓柱體,但南北朝時期的官員獨孤信的印信形狀是“半正多面體”(圖1).半正多面體是由兩種或兩種以上的正多邊形圍成的多面體.半正多面體體現(xiàn)了數(shù)學的對稱美.圖2是一個棱數(shù)為48的半正多面體,它的所有頂點都在同一個正方體的表面上,且此正方體的棱長為1.則該半正多面體共有________個面,其棱長為_________.三、填空題17.(2021·全國·高考真題(理))以圖①為正視圖,在圖②③④⑤中選兩個分別作為側(cè)視圖和俯視圖,組成某個三棱錐的三視圖,則所選側(cè)視圖和俯視圖的編號依次為_________(寫出符合要求的一組答案即可).18.(2020·全國·高考真題(文))已知圓錐的底面半徑為1,母線長為3,則該圓錐內(nèi)半徑最大的球的體積為_________.19.(2019·全國·高考真題(理))學生到工廠勞動實踐,利用打印技術(shù)制作模型.如圖,該模型為長方體挖去四棱錐后所得的幾何體,其中為長方體的中心,分別為所在棱的中點,,打印所用原料密度為,不考慮打印損耗,制作該模型所需原料的質(zhì)量為___________.20.(2018·全國·高考真題(文))已知圓錐的頂點為,母線,互相垂直,與圓錐底面所成角為,若的面積為,則該圓錐的體積為__________.21.(2017·全國·高考真題(文))已知三棱錐的所有頂點都在球O的球面上,SC是球O的直徑若平面平面SCB,,,三棱錐的體積為9,則球O的表面積為______.22.(2021·全國·高考真題(文))已知一個圓錐的底面半徑為6,其體積為則該圓錐的側(cè)面積為________.23.(2017·全國·高考真題(文))長方體的長,寬,高分別為3,2,1,其頂點都在球O的球面上,則球O的表面積為__________.四、解答題24.(2021·全國·高考真題(文))已知直三棱柱中,側(cè)面為正方形,,E,F(xiàn)分別為和的中點,.(1)求三棱錐的體積;(2)已知D為棱上的點,證明:.25.(2021·全國·高考真題)如圖,在三棱錐中,平面平面,,為的中點.(1)證明:;(2)若是邊長為1的等邊三角形,點在棱上,,且二面角的大小為,求三棱錐的體積.26.(2020·全國·高考真題(文))如圖,已知三棱柱ABC–A1B1C1的底面是正三角形,側(cè)面BB1C1C是矩形,M,N分別為BC,B1C1的中點,P為AM上一點.過B1C1和P的平面交AB于E,交AC于F.(1)證明:AA1//MN,且平面A1AMN⊥平面EB1C1F;(2)設(shè)O為△A1B1C1的中心,若AO=AB=6,AO//平面EB1C1F,且∠MPN=,求四棱錐B–EB1C1F的體積.27.(2020·全國·高考真題(文))如圖,為圓錐的頂點,是圓錐底面的圓心,是底面的內(nèi)接正三角形,為上一點,∠APC=90°.(1)證明:平面PAB⊥平面PAC;(2)設(shè)DO=,圓錐的側(cè)面積為,求三棱錐P?ABC的體積.28.(2018·全國·高考真題(文))如圖,在平行四邊形中,,,以為折痕將△折起,使點到達點的位置,且.(1)證明:平面平面;(2)為線段上一點,為線段上一點,且,求三棱錐的體積.29.(2017·全國·高考真題(文))如圖,在四棱錐中,,且.(1)證明:平面平面;(2)若,,且四棱錐的體積為,求該四棱錐的側(cè)面積.30.(2021·全國·高考真題(文))如圖,四棱錐的底面是矩形,底面,M為的中點,且.(1)證明:平面平面;(2)若,求四棱錐的體積.
參考答案1.B【分析】首先根據(jù)題中所給的三視圖,得到點M和點N在圓柱上所處的位置,將圓柱的側(cè)面展開圖平鋪,點M、N在其四分之一的矩形的對角線的端點處,根據(jù)平面上兩點間直線段最短,利用勾股定理,求得結(jié)果.【詳解】根據(jù)圓柱的三視圖以及其本身的特征,將圓柱的側(cè)面展開圖平鋪,可以確定點M和點N分別在以圓柱的高為長方形的寬,圓柱底面圓周長的四分之一為長的長方形的對角線的端點處,所以所求的最短路徑的長度為,故選B.點睛:該題考查的是有關(guān)幾何體的表面上兩點之間的最短距離的求解問題,在解題的過程中,需要明確兩個點在幾何體上所處的位置,再利用平面上兩點間直線段最短,所以處理方法就是將面切開平鋪,利用平面圖形的相關(guān)特征求得結(jié)果.2.A【分析】由題可得為等腰直角三角形,得出外接圓的半徑,則可求得到平面的距離,進而求得體積.【詳解】,為等腰直角三角形,,則外接圓的半徑為,又球的半徑為1,設(shè)到平面的距離為,則,所以.故選:A.【點睛】關(guān)鍵點睛:本題考查球內(nèi)幾何體問題,解題的關(guān)鍵是正確利用截面圓半徑、球半徑、球心到截面距離的勾股關(guān)系求解.3.C【分析】根據(jù)球的表面積和的面積可求得球的半徑和外接圓半徑,由球的性質(zhì)可知所求距離.【詳解】設(shè)球的半徑為,則,解得:.設(shè)外接圓半徑為,邊長為,是面積為的等邊三角形,,解得:,,球心到平面的距離.故選:C.【點睛】本題考查球的相關(guān)問題的求解,涉及到球的表面積公式和三角形面積公式的應(yīng)用;解題關(guān)鍵是明確球的性質(zhì),即球心和三角形外接圓圓心的連線必垂直于三角形所在平面.4.A【分析】首先利用正方體的棱是3組每組有互相平行的4條棱,所以與12條棱所成角相等,只需與從同一個頂點出發(fā)的三條棱所成角相等即可,從而判斷出面的位置,截正方體所得的截面為一個正六邊形,且邊長是面的對角線的一半,應(yīng)用面積公式求得結(jié)果.【詳解】根據(jù)相互平行的直線與平面所成的角是相等的,所以在正方體中,平面與線所成的角是相等的,所以平面與正方體的每條棱所在的直線所成角都是相等的,同理平面也滿足與正方體的每條棱所在的直線所成角都是相等,要求截面面積最大,則截面的位置為夾在兩個面與中間的,且過棱的中點的正六邊形,且邊長為,所以其面積為,故選A.點睛:該題考查的是有關(guān)平面被正方體所截得的截面多邊形的面積問題,首要任務(wù)是需要先確定截面的位置,之后需要從題的條件中找尋相關(guān)的字眼,從而得到其為過六條棱的中點的正六邊形,利用六邊形的面積的求法,應(yīng)用相關(guān)的公式求得結(jié)果.5.B【詳解】分析:首先根據(jù)正方形的面積求得正方形的邊長,從而進一步確定圓柱的底面圓半徑與圓柱的高,從而利用相關(guān)公式求得圓柱的表面積.詳解:根據(jù)題意,可得截面是邊長為的正方形,結(jié)合圓柱的特征,可知該圓柱的底面為半徑是的圓,且高為,所以其表面積為,故選B.點睛:該題考查的是有關(guān)圓柱的表面積的求解問題,在解題的過程中,需要利用題的條件確定圓柱的相關(guān)量,即圓柱的底面圓的半徑以及圓柱的高,在求圓柱的表面積的時候,一定要注意是兩個底面圓與側(cè)面積的和.6.C【分析】首先畫出長方體,利用題中條件,得到,根據(jù),求得,可以確定,之后利用長方體的體積公式求出長方體的體積.【詳解】在長方體中,連接,根據(jù)線面角的定義可知,因為,所以,從而求得,所以該長方體的體積為,故選C.【點睛】該題考查的是長方體的體積的求解問題,在解題的過程中,需要明確長方體的體積公式為長寬高的乘積,而題中的條件只有兩個值,所以利用題中的條件求解另一條邊的長就顯得尤為重要,此時就需要明確線面角的定義,從而得到量之間的關(guān)系,從而求得結(jié)果.7.B【詳解】由題意該幾何體的直觀圖是由一個三棱錐和三棱柱構(gòu)成,如下圖,則該幾何體各面內(nèi)只有兩個相同的梯形,則這些梯形的面積之和為,故選B.點睛:三視圖往往與幾何體的體積、表面積以及空間線面關(guān)系、角、距離等問題相結(jié)合,解決此類問題的關(guān)鍵是由三視圖準確確定空間幾何體的形狀及其結(jié)構(gòu)特征并且熟悉常見幾何體的三視圖.8.B【詳解】由題意,該幾何體是由高為6的圓柱截取一半后的圖形加上高為4的圓柱,故其體積為,故選B.點睛:(1)解答此類題目的關(guān)鍵是由多面體的三視圖想象出空間幾何體的形狀并畫出其直觀圖.(2)三視圖中“正側(cè)一樣高、正俯一樣長、俯側(cè)一樣寬”,因此,可以根據(jù)三視圖的形狀及相關(guān)數(shù)據(jù)推斷出原幾何圖形中的點、線、面之間的位置關(guān)系及相關(guān)數(shù)據(jù).9.C【分析】由題意結(jié)合所給的表面積公式和球的表面積公式整理計算即可求得最終結(jié)果.【詳解】由題意可得,S占地球表面積的百分比約為:.故選:C.10.D【分析】由四棱臺的幾何特征算出該幾何體的高及上下底面面積,再由棱臺的體積公式即可得解.【詳解】作出圖形,連接該正四棱臺上下底面的中心,如圖,因為該四棱臺上下底面邊長分別為2,4,側(cè)棱長為2,所以該棱臺的高,下底面面積,上底面面積,所以該棱臺的體積.故選:D.11.B【分析】設(shè)圓錐的母線長為,根據(jù)圓錐底面圓的周長等于扇形的弧長可求得的值,即為所求.【詳解】設(shè)圓錐的母線長為,由于圓錐底面圓的周長等于扇形的弧長,則,解得.故選:B.12.C【分析】根據(jù)三視圖特征,在正方體中截取出符合題意的立體圖形,求出每個面的面積,即可求得其表面積.【詳解】根據(jù)三視圖特征,在正方體中截取出符合題意的立體圖形根據(jù)立體圖形可得:根據(jù)勾股定理可得:是邊長為的等邊三角形根據(jù)三角形面積公式可得:該幾何體的表面積是:.故選:C.【點睛】本題主要考查了根據(jù)三視圖求立體圖形的表面積問題,解題關(guān)鍵是掌握根據(jù)三視圖畫出立體圖形,考查了分析能力和空間想象能力,屬于基礎(chǔ)題.13.C【分析】設(shè),利用得到關(guān)于的方程,解方程即可得到答案.【詳解】如圖,設(shè),則,由題意,即,化簡得,解得(負值舍去).故選:C.【點晴】本題主要考查正四棱錐的概念及其有關(guān)計算,考查學生的數(shù)學計算能力,是一道容易題.14.A【分析】由已知可得等邊的外接圓半徑,進而求出其邊長,得出的值,根據(jù)球的截面性質(zhì),求出球的半徑,即可得出結(jié)論.【詳解】設(shè)圓半徑為,球的半徑為,依題意,得,為等邊三角形,由正弦定理可得,,根據(jù)球的截面性質(zhì)平面,,球的表面積.故選:A【點睛】本題考查球的表面積,應(yīng)用球的截面性質(zhì)是解題的關(guān)鍵,考查計算求解能力,屬于基礎(chǔ)題.15.B【詳解】繪制圓柱的軸截面如圖所示,由題意可得:,結(jié)合勾股定理,底面半徑,由圓柱的體積公式,可得圓柱的體積是,故選B.【名師點睛】涉及球與棱柱、棱錐的切、接問題時,一般過球心及多面體中的特殊點(一般為接、切點)或線作截面,把空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題,再利用平面幾何知識尋找?guī)缀误w中元素間的關(guān)系,或只畫內(nèi)切、外接的幾何體的直觀圖,確定球心的位置,弄清球的半徑(直徑)與該幾何體已知量的關(guān)系,列方程(組)求解.16.共26個面.棱長為.【分析】第一問可按題目數(shù)出來,第二問需在正方體中簡單還原出物體位置,利用對稱性,平面幾何解決.【詳解】由圖可知第一層與第三層各有9個面,計18個面,第二層共有8個面,所以該半正多面體共有個面.如圖,設(shè)該半正多面體的棱長為,則,延長與交于點,延長交正方體棱于,由半正多面體對稱性可知,為等腰直角三角形,,,即該半正多面體棱長為.【點睛】本題立意新穎,空間想象能力要求高,物體位置還原是關(guān)鍵,遇到新題別慌亂,題目其實很簡單,穩(wěn)中求勝是關(guān)鍵.立體幾何平面化,無論多難都不怕,強大空間想象能力,快速還原圖形.17.③④(答案不唯一)【分析】由題意結(jié)合所給的圖形確定一組三視圖的組合即可.【詳解】選擇側(cè)視圖為③,俯視圖為④,如圖所示,長方體中,,分別為棱的中點,則正視圖①,側(cè)視圖③,俯視圖④對應(yīng)的幾何體為三棱錐.故答案為:③④.【點睛】三視圖問題解決的關(guān)鍵之處是由三視圖確定直觀圖的形狀以及直觀圖中線面的位置關(guān)系和數(shù)量關(guān)系.18.【解析】【分析】將原問題轉(zhuǎn)化為求解圓錐內(nèi)切球的問題,然后結(jié)合截面確定其半徑即可確定體積的值.【詳解】易知半徑最大球為圓錐的內(nèi)切球,球與圓錐內(nèi)切時的軸截面如圖所示,其中,且點M為BC邊上的中點,設(shè)內(nèi)切圓的圓心為,由于,故,設(shè)內(nèi)切圓半徑為,則:,解得:,其體積:.故答案為:.【點睛】與球有關(guān)的組合體問題,一種是內(nèi)切,一種是外接.解題時要認真分析圖形,明確切點和接點的位置,確定有關(guān)元素間的數(shù)量關(guān)系,并作出合適的截面圖,如球內(nèi)切于正方體,切點為正方體各個面的中心,正方體的棱長等于球的直徑;球外接于正方體,正方體的頂點均在球面上,正方體的體對角線長等于球的直徑.19.118.8【分析】根據(jù)題意可知模型的體積為四棱錐體積與四棱錐體積之差進而求得模型的體積,再求出模型的質(zhì)量.【詳解】由題意得,,四棱錐O?EFG的高3cm,∴.又長方體的體積為,所以該模型體積為,其質(zhì)量為.【點睛】本題考查幾何體的體積問題,理解題中信息聯(lián)系幾何體的體積和質(zhì)量關(guān)系,從而利用公式求解.20.8π【詳解】分析:作出示意圖,根據(jù)條件分別求出圓錐的母線,高,底面圓半徑的長,代入公式計算即可.詳解:如下圖所示,又,解得,所以,所以該圓錐的體積為.點睛:此題為填空題的壓軸題,實際上并不難,關(guān)鍵在于根據(jù)題意作出相應(yīng)圖形,利用平面幾何知識求解相應(yīng)線段長,代入圓錐體積公式即可.21.36π【詳解】三棱錐S?ABC的所有頂點都在球O的球面上,SC是球O的直徑,若平面SCA⊥平面SCB,SA=AC,SB=BC,三棱錐S?ABC的體積為9,可知三角形SBC與三角形SAC都是等腰直角三角形,設(shè)球的半徑為r,可得,解得r=3.球O的表面積為:.點睛:與球有關(guān)的組合體問題,一種是內(nèi)切,一種是外接.解題時要認真分析圖形,明確切點和接點的位置,確定有關(guān)元素間的數(shù)量關(guān)系,并作出合適的截面圖,如球內(nèi)切于正方體,切點為正方體各個面的中心,正方體的棱長等于球的直徑;球外接于正方體,正方體的頂點均在球面上,正方體的體對角線長等于球的直徑.22.【分析】利用體積公式求出圓錐的高,進一步求出母線長,最終利用側(cè)面積公式求出答案.【詳解】∵∴∴∴.故答案為:.23.【詳解】長方體的體對角線長為球的直徑,則,,則球的表面積為.24.(1);(2)證明見解析.【分析】(1)首先求得AC的長度,然后利用體積公式可得三棱錐的體積;(2)將所給的幾何體進行補形,從而把線線垂直的問題轉(zhuǎn)化為證明線面垂直,然后再由線面垂直可得題中的結(jié)論.【詳解】(1)如圖所示,連結(jié)AF,由題意可得:,由于AB⊥BB1,BC⊥AB,,故平面,而平面,故,從而有,從而,則,為等腰直角三角形,,.(2)由(1)的結(jié)論可將幾何體補形為一個棱長為2的正方體,如圖所示,取棱的中點,連結(jié),正方形中,為中點,則,又,故平面,而平面,從而.【點睛】求三棱錐的體積時要注意三棱錐的每個面都可以作為底面,例如三棱錐的三條側(cè)棱兩兩垂直,我們就選擇其中的一個側(cè)面作為底面,另一條側(cè)棱作為高來求體積.對于空間中垂直關(guān)系(線線、線面、面面)的證明經(jīng)常進行等價轉(zhuǎn)化.25.(1)詳見解析(2)【分析】(1)根據(jù)面面垂直性質(zhì)定理得AO⊥平面BCD,即可證得結(jié)果;(2)先作出二面角平面角,再求得高,最后根據(jù)體積公式得結(jié)果.【詳解】(1)因為AB=AD,O為BD中點,所以AO⊥BD因為平面ABD平面BCD,平面ABD⊥平面BCD,平面ABD,因此AO⊥平面BCD,因為平面BCD,所以AO⊥CD(2)作EF⊥BD于F,作FM⊥BC于M,連EM因為AO⊥平面BCD,所以AO⊥BD,AO⊥CD所以EF⊥BD,EF⊥CD,,因此EF⊥平面BCD,即EF⊥BC因為FM⊥BC,,所以BC⊥平面EFM,即BC⊥ME則為二面角E-BC-D的平面角,因為,為正三角形,所以為直角三角形因為,從而EF=FM=平面BCD,所以【點睛】二面角的求法:一是定義法,二是三垂線定理法,三是垂面法,四是投影法.26.(1)證明見解析;(2).【分析】(1)由分別為,的中點,,根據(jù)條件可得,可證,要證平面平面,只需證明平面即可;(2)根據(jù)已知條件求得和到的距離,根據(jù)椎體體積公式,即可求得.【詳解】(1)分別為,的中點,又在等邊中,為中點,則又側(cè)面為矩形,由,平面平面又,且平面,平面,平面又平面,且平面平面又平面平面平面平面平面(2)過作垂線,交點為,畫出圖形,如圖平面平面,平面平面又為的中心.故:,則,平面平面,平面平面,平面平面又在等邊中即由(1)知,四邊形為梯形四邊形的面積為:,為到的距離,.【點睛】本題主要考查了證明線線平行和面面垂直,及其求四棱錐的體積,解題關(guān)鍵是掌握面面垂直轉(zhuǎn)為求證線面垂直的證法和棱錐的體積公式,考查了分析能力和空間想象能力,屬于中檔題.27.(1)證明見解析;(2).【分析】(1)根據(jù)已知可得,進而有≌,可得,即,從而證得平面,即可證得結(jié)論;(2)將已知條件轉(zhuǎn)化為母線和底面半徑的關(guān)系,進而求出底面半徑,由正弦定理,求出正三角形邊長,在等腰直角三角形中求出,在中,求出,即可求出結(jié)論.【詳解】(1)連接,為圓錐頂點,為底面圓心,平面,在上,,是圓內(nèi)接正三角形,,≌,,即,平面平面,平面平面;(2)設(shè)圓錐的母線為,底面半徑為,圓錐的側(cè)面積為,,解得,,在等腰直角三角形中,,在中,,三棱錐的體積為.【點睛】本題考查空間線、面位置關(guān)系,證明平面與平面垂直,求錐體的體積,注意空間垂直間的相互轉(zhuǎn)化,考查邏輯推理、直觀想象、數(shù)學計算能力,屬于中檔題.28.(1)見解析.(2)1.【詳解】分析:(1)首先根據(jù)題的條件,可以得到=90,即,再結(jié)合已知條件BA⊥AD,利用線面垂直的判定定理證得AB⊥平面ACD,又因為AB平面ABC,根據(jù)面面垂直的判定定理,證得平面ACD⊥平面ABC;(2)根據(jù)已知條件,求得相關(guān)的線段的長度,根據(jù)第一問的相關(guān)垂直的條件,求得三棱錐的高,之后借助于三棱錐的體積公式求得三棱錐的體積.詳解:(1)由已知可得,=90°,.又BA⊥AD,且,所以AB⊥平面ACD.又AB平面ABC,所以平面ACD⊥平面ABC.(2)由已知可得,DC
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