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文檔簡介

學而優(yōu)教有方.4電磁繼電器與自動控制一、單選題1.如圖所示是一種溫度自動報警器的原理圖。制作水銀溫度計時,在玻璃管的兩端分別封入一段金屬絲。電池的兩極分別與金屬絲相連,當溫度達到與電池正極相連的金屬絲下端所指的溫度時,電鈴就響起來,發(fā)出報警信號下列說法正確的是()A.溫度計中的水銀是絕緣體B.電鈴響時,電磁鐵右端是N極C.溫度降低到74℃以下,電鈴響D.電鈴響且滑片P向左移動時,電磁鐵磁性減弱【答案】B【解析】A.水銀屬于金屬,金屬是導體,故A錯誤;B.由安培定則知,電磁鐵的右端為N極,故B正確;C.由電路圖知,溫度降到74℃時,控制電路斷開,電磁鐵無磁性,銜鐵被釋放,電鈴不響,故C錯誤;D.由電路圖知,當滑片向左移動時,變阻器接入電路的阻值減小,由歐姆定律知,電路中的電流增大,電磁鐵的磁性增強,故D錯誤。故選B。2.小明設(shè)計了一款“智能照明燈”,其電路的原理圖如圖所示,光線較暗時燈泡自動發(fā)光,光線較亮時燈液所示制電路中,電源電壓恒定,為定值電阻,為光敏電阻,其阻值隨光照強度的增大而減小。以下說法正確的是()A.電磁鐵的上端為S極B.當光照強度增強,控制電路的電流變小C.當光照強度減弱,電磁鐵的磁性增強D.燈泡應(yīng)設(shè)計在和兩接線柱之間【答案】D【解析】A.由圖可知,根據(jù)安培定則可知,電磁鐵的上端為N極,故A錯誤;B.當光照強度增強,光敏電阻的阻值減小,總電阻減小,根據(jù)歐姆定律可知,控制電路的電流變大,故B錯誤;C.當光照強度減弱時,光敏電阻的阻值變大,總電阻變大,根據(jù)歐姆定律可知,控制電路的電流變小,電磁鐵磁性大小與電流大小、線圈匝數(shù)有關(guān),電流減小,則磁性變?nèi)?,故C錯誤;D.光線較暗時,光敏電阻的阻值大,則控制電路中的電流小,電磁鐵的磁性弱,銜鐵在彈簧的作用下被拉起,燈泡自動發(fā)光,說明燈泡在和兩接線柱之間,故D正確。故選D。3.大多數(shù)新冠肺炎患者會出現(xiàn)發(fā)熱癥狀,已知熱敏電阻的阻值隨人體輻射的紅外線而改變,人體溫度越高熱敏電阻的阻值越小。某同學據(jù)此設(shè)計了一個紅外線體溫安檢電路。要求無人或體溫低于37.3℃的人經(jīng)過時僅綠燈亮,高于37.3℃的人經(jīng)過時,紅燈亮且電鈴響起。下列設(shè)計符合要求的是()A.B.C.D.【答案】C【解析】無人或體溫低于37.3℃的人經(jīng)過時僅綠燈亮,高于37.3℃的人經(jīng)過時,電阻的阻值越小,則電路中的電流越大,紅燈亮且電鈴響起,說明紅燈與電鈴要串聯(lián),且它們要與綠燈并聯(lián)。A.A圖紅燈裝在干路,不論啥情況紅燈均亮,A不符合題意;B.B圖綠燈與電鈴串聯(lián),綠燈發(fā)光時電鈴響,B不符合題意;C.C圖紅燈與電鈴串聯(lián),且它們與綠燈并聯(lián),故C符合題意;D.D圖在任何情況下紅燈均發(fā)光,D不符合題意。故選C。4.消防應(yīng)急燈在沒有停電時,燈是熄滅的;停電時,標有“36V”字樣的兩盞燈就會正常發(fā)光.如圖所示的電路中符合要求的是(

)A. B.C. D.【答案】C【解析】A、由圖知,沒有停電即220V的電路接通時,電磁鐵有磁性,吸引銜鐵,使下面的一只燈泡發(fā)光,故A不合題意;B、由圖知,右側(cè)電路的電源電壓為36V,而兩盞燈的額定電壓均為36V,要使外部電路停電時,兩盞燈都能正常發(fā)光,則兩盞燈應(yīng)并聯(lián),而圖中兩盞燈串聯(lián),不能正常發(fā)光,故B不合題意;C、由圖知,沒有停電時,電磁鐵有磁性,吸引銜鐵,上面的兩只燈泡都不發(fā)光;停電時,銜鐵被彈簧拉起,上面兩只并聯(lián)的燈泡可以在36V的電壓下正常發(fā)光,故C符合題意;D、由圖知,沒有停電時,電磁鐵有磁性,吸引銜鐵,下面的兩只燈泡都發(fā)光,而停電時,銜鐵被彈簧拉起,則兩只燈泡都不發(fā)光,故D不合題意.故選C.5.如圖所示是某科技小組設(shè)計的一種溫度自動控制報警裝置電路圖,關(guān)于它的說法正確的是A.當溫度低于90℃時,報警裝置就會響鈴,同時綠燈亮B.當溫度低于90℃時,報警裝置就會響鈴,同時紅燈亮C.當溫度達到90℃時,報警裝置就會響鈴,同時紅燈亮D.當溫度達到90℃時,報警裝置就會響鈴,同時綠燈亮【答案】C【解析】當溫度低于90℃時,繼電器不起動,觸點接觸綠燈,所以只有綠燈發(fā)光,故AB錯;當溫度達到90℃時,繼電器起動,觸點接觸下觸點,紅燈與電鈴都接通了,此時紅燈亮,電鈴響,故C正確,D錯誤.6.如圖是汽車啟動裝置原理圖,對于這一裝置及其工作特點,下列說法中不正確的是(

)A.旋轉(zhuǎn)鑰匙能使電磁鐵所在電路工作B.電磁鐵的工作電壓比電動機的工作電壓低C.電磁鐵通電時,上端是S極,下端是N極D.電磁鐵通電時,吸引上方的銜鐵,使觸點A向右與B接觸【答案】C【解析】A.如圖,旋轉(zhuǎn)鑰匙時,較低的電源電壓,供給電磁鐵工作,產(chǎn)生磁性將AB接通,故A正確;B.而電機工作時,電源提供最大電壓,故B正確;C.電磁鐵通電時,根據(jù)安培定則判斷,上端是N極,下端是S極,故C錯誤;D.電磁鐵通電時,吸引上方的銜鐵,使得觸點A向右與B接觸,從而電動機接通,啟動汽車,故D正確.故C錯誤,符合題意.7.如圖所示為一款“智能照明燈”的電路,燈L天暗時自動發(fā)光,天亮時自動熄滅,控制電路中,電源電壓恒定,為定值電阻,為光敏電阻,其阻值隨光強度而變化,以下說法錯誤的是()A.的阻值隨光照強度的增大而減小B.當光照強度增大時,電壓表示數(shù)減小C.當光照強度減小時,電磁鐵的磁性減小D.若將換成阻值稍大的電阻,可縮短燈L的發(fā)光時間【答案】D【解析】A.要使燈L在天亮時自動熄滅,電流需增大達到一定數(shù)值,銜鐵被吸合,燈L所在電路斷開,燈L自動熄滅,則可知天亮時光照強度增大,控制電路中電流增大,光敏電阻的阻值減小,所以,的阻值隨光照強度的增大而減小,故A正確,A選項不符合題意;B.由于的阻值隨光照強度的增大而減小,當光照強度增大時,的阻值減小,根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律可知,兩端的電壓減小,即電壓表示數(shù)減小,故B正確,B選項不符合題意;C.當光照強度減小時,的阻值變大,根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流變小,則電磁鐵的磁性減小,故C正確,C選項不符合題意;D.由于控制電路的電源電壓不變,銜鐵被吸合的電流不變,根據(jù)可知,銜鐵被吸合時控制電路的總電阻不變,若換成阻值較大的電阻,則的阻值變小,此時光照強度增強,即在天很亮時才自動關(guān)閉。由此可見,將換成阻值較大的電阻,可延長燈L的發(fā)光時間,故D錯誤,D符合題意。故選D。二、填空題8.小英看到某小區(qū)車庫積水造成大量財產(chǎn)損失的新聞后,設(shè)計了如圖所示的車庫積水自動報警器,圖中A、B位置可以安裝電鈴或LED燈,車庫沒有積水時,LED燈亮;車庫有積水時,左側(cè)控制電路接通,電磁鐵通電,具有_____性,把銜鐵吸下,電鈴發(fā)出聲音。電鈴應(yīng)該安裝在圖中的_____位置?!敬鸢浮?/p>

B【解析】[1][2]車庫沒有積水時,電磁鐵不具有磁性,不會吸引銜鐵,LED燈亮,說明A為LED燈;車庫有積水時,左側(cè)控制電路接通,電磁鐵通電,電磁鐵會具有磁性,能吸引銜鐵,使得B的電路接通,電鈴發(fā)出聲音,所以電鈴應(yīng)安裝在圖中的B位置。9.雖然純凈的水是不導電的,但一般的水都能導電。根據(jù)水的導電性可以設(shè)計一種水位自動報警器,其原理如圖所示?圖中的螺線管中插入了一根軟鐵棒,通電后磁性會更_____(選填“強”或“弱”);當水位到達金屬塊A時,_____(選填“紅”或“綠”)燈亮。【答案】

紅【解析】[1]螺線管中插入了一根軟鐵棒,通電后磁性會更強,原因是因為鐵芯被通電螺線管的磁場磁化,磁化后的鐵芯也變成了一個磁體,這樣由于兩個磁場互相疊加,從而使螺線管的磁性大大增強。[2]當水位到達金屬塊A時,電磁鐵所在電路被接通,電磁鐵向下吸引銜鐵,從而接通紅燈所在電路,此時紅燈亮,而綠燈不亮。10.如圖所示是一個水位自動報警器的原理圖.水位到達金屬塊B之后,_____(選填“紅”或“綠”)燈亮;當綠燈亮時電磁鐵_____(選填“有”或“無”)磁性.【答案】

無【分析】由題意可知,這一水位自動報警器的基本結(jié)構(gòu)是一個電磁繼電器,根據(jù)電磁繼電器的基本工作原理,結(jié)合在此處的運用可描述其原理.【解析】圖中所示的水位自動報警器工作原理:當水位到達B時,由于一般水具有導電性,那么電磁鐵所在電路被接通,電磁鐵具有磁性,向下吸引銜鐵,從而接通紅燈所在電路,此時紅燈亮,而綠燈不亮;當綠燈亮時,銜鐵與綠燈的觸點接觸,說明電磁鐵無磁性.11.如圖所示,R0是一個光敏電阻,光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而減小,R是電阻箱(已調(diào)至合適阻值),它們和繼電器組成自動控制電路來控制路燈,白天燈熄,夜晚燈亮.則給路燈供電的電源應(yīng)接在_____(a、b或b、c)兩端;如果將電阻箱R的阻值調(diào)大,則路燈比原來_______(早一些/遲一些)亮.【答案】

a、b

早一些【解析】[1]組成自動控制電路來控制路燈,白天燈熄,夜晚燈亮,而光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而減小,白天時光照強,所以光敏電阻的電阻小,則繼電器中電流大,電磁鐵的磁性強,銜鐵被吸引而使b與c接通,夜晚時,光強弱,光敏電阻的電阻大,銜鐵在彈簧作用下,向上運動,b與a接通,故路燈電源應(yīng)連接a、b。[2]如果將電阻箱R的阻值調(diào)大,由歐姆定律可知,則光敏電阻更小些時銜鐵被釋放,即光強更強一些燈亮,故路燈比原來亮的早一些。12.科學家的每次重大發(fā)現(xiàn),都有力地推動了人類文明的進程.丹麥物理學家_____首先發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場,第一個揭示了電和磁之間的聯(lián)系.小郭同學受此啟發(fā)自制了如圖所示的簡易壓力傳感器,彈簧甲連接在A、B兩絕緣板之間,B板固定,滑動變阻器R的滑片P與A板相連,并可隨A板一起運動.彈簧乙下端掛有一永磁體,永磁體正下方有一電磁鐵,E為電源,R0為定值電阻.開關(guān)S閉合,電路接通后,電壓表示數(shù)為U1,彈簧乙的總長度為l1;當用力F向下壓彈簧甲后,電壓表示數(shù)為U2,彈簧乙的總長度為l2,則U1_____U2,l1_____l2(以上兩空均選填“>”、“<”或“=”).【答案】奧斯特;<;<【解析】試題分析:(1)丹麥物理學家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場,第一個揭示了電和磁之間的聯(lián)系;(2)開關(guān)S閉合,定值電阻與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測量滑動變阻器兩端電壓,此時滑動變阻器接入電路的阻值最小,因此電路中電流最大,電壓表示數(shù)最??;根據(jù)右手螺旋定則可知,螺線管的下方為N極,上方為S極;當用力F向下壓彈簧甲后,滑動變阻器接入電路的電阻變大,因此電壓表示數(shù)變大,故U1<U2,電路中電流變小,因此螺線管的磁性減弱,永磁體S極與螺線管的S極相互排斥的力減小,彈簧乙伸長的長度變長,即l1<l2.13.如圖所示是自動扶梯的原理圖.當電梯上無人時,壓敏電阻R的阻值較大,電磁鐵的磁性_____(填“較強”或“較弱”),電磁繼電器的動觸點與_____(填“上面”或“下面”)的靜觸點接觸,電梯運行緩慢.當人走上電梯時,電磁繼電器的動觸點與另一個靜觸點接觸,電梯運行速度變大.圖中畫出了某一時刻線圈中的電流方向;可以判斷電磁鐵的上端是_____(填“N”或“S”)極.【答案】

較弱

上面

N【解析】[1][2]當電梯上無人時,壓敏電阻R的阻值較大,電路中電流小,電磁鐵的磁性較弱,電磁繼電器的動觸點與上面的靜觸點接觸,電梯運行緩慢;當有人走上電梯后,壓敏電阻的阻值減小,控制電路中電流增大,電磁鐵磁性變強,則銜鐵被吸下,與下面觸點接觸,則電阻R′被斷開,電動機單獨接入電路,電動機兩端電壓增大為電源電壓,通過電動機的電流變大,電動機轉(zhuǎn)速變快,使電梯運動變快;[3]由圖可知,電磁鐵中電流的方向向右,根據(jù)安培定則可知,此時電磁鐵上端是N極,下端是S極.三、實驗題14.小聰利用光敏電阻為社區(qū)設(shè)計了一種自動草坪燈,其工作原理如圖所示。工作電路中有兩盞規(guī)格均為“220V

44W”的燈泡L,天暗時燈自動發(fā)光,天亮時燈自動熄滅。控制電路中電源電壓U恒為6V,定值電阻R為200Ω。在一定范圍內(nèi),光敏電阻R的阻值與光照強度E(光照強度E的單位為lx,光越強光照強度越大)之間存在一定關(guān)系,部分數(shù)據(jù)如下表所示。電磁鐵的線圈電阻忽略不計,當天色漸暗,通過線圈的電流為0.02A時,恰好啟動工作電路的照明系統(tǒng)。試問:光照強度E/lx1.02.03.04.05.0光敏電阻R/Ω12060403024(1)隨著光照強度減小,光敏電阻R的阻值______(選填“增大”或“減小”),電磁鐵的磁性______(選填“增強”或“減弱”),當光照強度減小到一定值時,銜鐵會被______(選填“吸下”或“釋放”),照明系統(tǒng)啟動。(2)兩盞燈均正常發(fā)光時,工作電路中的總電流是多少?()(3)照明系統(tǒng)恰好啟動時,光敏電阻R的阻值為多少?()此時光照強度為多少?()【答案】

增大

減弱

釋放

0.4A

100Ω

1.2lx【解析】(1)[1]由表格信息可知,關(guān)照強度由5.0lx減小到1.0lx時,光敏電阻的阻值從24Ω增大到120Ω,說明隨著光照強度的減小,光敏電阻的阻值增大。[2][3]影響電磁鐵磁性的因素有:電流大小和線圈匝數(shù)。由題意可知,光敏電阻阻值變大時,電路中的電流變小,在線圈匝數(shù)不變時,磁性減弱。當光照強度減小到一定值時,銜鐵會被釋放,此時工作電路接通,照明系統(tǒng)啟動。(2)[4]由工作電路電路圖可知,倆個同規(guī)格的燈泡并聯(lián)在220V電壓上,則電路中的總電流為(3)[5][6]照明系統(tǒng)恰好啟動時,通過線圈的電流為0.02A,則此時控制電路的總電阻為則由表格信息可知,光敏電阻的阻值和光照強度的乘積是一個定值,即120Ω?lx。所以光敏電阻的阻值和光照強度成反比,則當光敏電阻阻值為100Ω時,光照強度為15.法國科學家阿爾貝·費爾和德國科學家彼得·格林貝格爾由于發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻(GMR)效應(yīng),榮獲了諾貝爾物理學獎。巨磁電阻效應(yīng)是指某些材料的電阻在磁場中急劇變化的現(xiàn)象,這一發(fā)現(xiàn)大大提高了磁電之間信號轉(zhuǎn)換的靈敏度,從而引發(fā)了現(xiàn)代硬盤生產(chǎn)的一場革命。實驗小組設(shè)計了如圖所示的電路,來探究某GMR的阻值與磁場的關(guān)系。(1)閉合開關(guān)S1,電磁鐵的左邊是______(選填“N”或“S”)極。滑動變阻器R1的滑片向右端滑動,電磁鐵的磁性______(選填“增強”或“減弱”);(2)斷開開關(guān)S1,閉合開關(guān)S2,無論怎樣移動滑動變阻器R2的滑片,電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn),電壓表有示數(shù)但不變。請分析電路故障______;(3)排除電路故障后,閉合開關(guān)S1、S2,保持R2滑片位置不變,將滑動變阻器R1的滑片向左端滑動,觀察到電流表示數(shù)增大,電壓表示數(shù)______(選填“增大”、“減小”或“不變”);(4)分析上述實驗現(xiàn)象可知:該GMR的阻值隨其周圍磁場的增強而______(選填“增大”、“減小”或“不變”)?!敬鸢浮?/p>

S

減弱

與電壓表并聯(lián)的支路斷路

減小

減小【解析】(1)[1]由電路圖知,電源的左側(cè)為正極,閉合開關(guān)S1,電流從螺線管的左端流入,根據(jù)右手螺旋定則知電磁鐵的左邊是S極。[2]由電路圖知,滑動變阻器R1的左下端接入電路,滑片向右端滑動,接入電路中電阻變大,根據(jù)得,電路中電流變小,所以電磁鐵的磁性減弱。(2)[3]斷開開關(guān)S1,閉合開關(guān)S2,巨磁電阻和滑動變阻器串聯(lián),電壓表并聯(lián)在巨磁電阻兩端,無論怎樣移動滑動變阻器R2的滑片,電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn),電壓表有示數(shù)但不變,說明巨磁電阻斷路。(3)[4]排除電路故障后,閉合開關(guān)S1、S2,保持R2滑片位置不變,將滑動變阻器R1的滑片向左端滑動,滑動變阻器R1接入電路中電阻變大,根據(jù)歐姆定律知,左側(cè)電路中電流變大,電磁鐵的磁性增強。觀察到右側(cè)電路中,電流表示數(shù)增大,保持R2滑片位置不變,即R2的阻值不變,根據(jù)得,R2的兩端電壓變大,再根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理,所以電壓表示數(shù)減小。(4)[5]分析上述實驗現(xiàn)象可知:該GMR的阻值隨其周圍磁場的增強時,電流表示數(shù)增大,電源電壓不變,根據(jù)得,電路中電阻變小,而R2的阻值不變,根據(jù)串聯(lián)電路中電阻關(guān)系知,該GMR的阻值減小。16.磁感應(yīng)強度用來描述磁場的強弱,國際單位是特斯拉,符號“”為了探究磁鐵外軸線上感應(yīng)強度的大小與哪些因素有關(guān),小翼設(shè)計了如圖所示的電路,圖甲電源電壓,為磁感電阻.其阻值隨磁感應(yīng)強度變化的關(guān)系圖線如圖.

()當圖乙斷開,圖甲閉合時,電流表的示數(shù)為__________.閉合和,滑動變阻器的滑片移動時,圖甲中電流表的示數(shù)逐漸減小,說明磁感電阻處的磁感應(yīng)強度逐漸__________.()閉合和,滑片不動,沿電磁鐵軸線向左移動磁感電阻,測出離電磁鐵左端的距離與對應(yīng)的電流表示數(shù),算出處磁感應(yīng)強度的數(shù)值如表.請計算時,__________.(3)綜合以上實驗數(shù)據(jù)可以得出:電磁鐵外軸線上磁感應(yīng)強度離電磁鐵越遠,磁感應(yīng)強度越__________.【答案】

增大

小【解析】(1)當圖乙S2斷開,圖甲S1閉合時,即磁場強度為零,據(jù)圖丙可知,此時的R=100Ω,故此時電路中的電流是:I==0.06A=60mA;圖乙中滑動變阻器的滑片P向右移動,有效電阻變小,電流變大磁場變強,圖甲中電流表的示數(shù)逐漸減小,即R的電阻變大,據(jù)此分析可知:磁感應(yīng)電阻R處的磁感應(yīng)強度B逐漸增大;(2)x=5cm時,對于圖表得出電流是30mA,據(jù)歐姆定律可知:R′===200Ω,故對應(yīng)磁場的強度是0.40T;(3)綜合以上實驗數(shù)據(jù),分析(2)中的表格數(shù)據(jù)可以得出“電磁鐵外軸線上磁感應(yīng)強度隨電磁鐵電流的增大而增大,離電磁鐵越遠,磁感應(yīng)強度越小.點睛:據(jù)題可知,此時的電源電壓是6V,且此時的磁場強度為零,根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù);圖乙中滑動變阻器的滑片P向右移動,圖甲中電流表的示數(shù)逐漸減小,據(jù)此分析即可判斷規(guī)律;x=5cm時,對于圖表得出電流是30mA,根據(jù)歐姆定律可以判斷電阻大小,進而判斷磁場的強弱,繼而可判斷出變化的規(guī)律.四、綜合題17.測得某熔斷開關(guān)S在不同電流下的熔斷時間如下表,將電磁鐵開關(guān)和S接入電路,如圖所示.當I>4A時,電磁鐵能在0.1s內(nèi)吸動銜鐵,使電路斷開,銜鐵無法自動恢復至圖示位置;當1A<I≤4A時,電磁鐵無法吸動銜鐵,S發(fā)熱熔斷,使電路斷開(熔斷時間為S開始通電到它熔斷的時間).(1)S的電阻為1Ω,當I=2A,通電時間為_______s時S熔斷,此過程中S產(chǎn)生的熱量是_______J.(2)當I=5A時,通電0.1s,S能否熔斷?_______.(3)若電路中電流方向與圖中所示相反,電磁鐵吸引還是排斥銜鐵?_______.【答案】

40

160

不能

吸引【解析】解(1)有表格可以看出:當I=2A,通電時間為40s時S熔斷,又R=1Ω,所以此過程中S產(chǎn)生的熱量是Q=I2Rt=J;(2)當I=5A時,通電0.1s,S不會熔斷,因為當I>4A時,電磁鐵能在0.1s內(nèi)吸動銜鐵,使電路斷開.(3)因為銜鐵沒有磁性,所以無論電路中電流方向如何,電磁鐵都會吸引銜鐵.18.某醫(yī)院的全自動消毒柜能對醫(yī)療用品進行高溫、高壓、濕熱滅菌消毒,部分參數(shù)如下表,消毒柜中電磁繼電器控制電加熱器實現(xiàn)加熱、保溫自動切換的原理圖如圖所示,R為熱敏電阻,其電阻值隨消毒柜內(nèi)溫度的升高而減小。消毒柜利用20kg、20℃的水正常工作50min可完成一次消毒。已知水的比熱容為。(1)求每次消毒時水溫從20℃上升到工作溫度水吸收的熱量;_____(2)電加熱器正常工作時,將水從20℃加熱到工作溫度的時間為16min,求電加熱器加熱的效率;_____(3)保溫電阻是圖中的_______?!敬鸢浮?/p>

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