2020年湖北省黄冈八模高考数学模拟试卷(理科)(四)
2020年湖北省黄冈八模高考数学模拟试卷(理科)(四)
一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 已知集合A={y|y=1−x2, x∈[−1, 1]},B={x|y=x+2},则A∩B=( )
A.[0, 1] B.[−1, 1] C.(0, 1) D.⌀
2. 若复数z满足(3−4i)z=5(1−i),其中i为虚数单位,则z的虚部为( )
A.1 B.−15 C.15 D.−1
3. 已知a=log20.2,b=20.2,c=0.20.3,则( )
A.a
0,函数f(x)=cos(ωx+π4)在(π2, π)上单调递增,则ω的取值范围是( )
A.[12, 54] B.[12, 74] C.[34, 94] D.[32, 74]
11. 在平面直角坐标系中,O是坐标原点,两定点A,B满足|OA→|=|OB→|=OA→⋅OB→=2,则点集{P|OP→=λOA→+μOB→, |λ|+|μ|≤1, λ, μ∈R}所表示的区域的面积是( )
A.22 B.23 C.42 D.43
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12. 设在R上可导的函数f(x)满足f(0)=0,f(x)−f(−x)=13x3,并且在(−∞, 0)上有f′(x)<12x2,实数a满足f(6−a)−f(a)≥−13a3+3a2−18a+36,则实数a的取值范围是( )
A.(−∞, 3] B.[3, +∞) C.[4, +∞] D.(−∞, 4]
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
命题“∀x>1,都有x2+1>2”的否定是________.
设x,y满足约束条件:x≥0,y≥0x−y≥−1x+y≤3 ,则z=x−10y的取值范围是________.
已知△ABC的三个内角A,B,C的对边依次为a,b,c,外接圆半径为1,且满足tanAtanB=2c−bb,则△ABC面积的最大值为________.
将正三棱锥P−ABC置于水平反射镜面上,得一“倒影三棱锥”P−ABC−Q,如图,下列关于该“倒影三棱锥”的说法中,正确的有________.
①PQ⊥平面ABC;
②若P,A,B,C在同一球面上,则Q也在该球面上;
③若该“倒影三棱锥”存在外接球,则AB=2PA;
④若AB=62PA,则PQ的中点必为“倒影三棱锥”外接球的球心.
三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答,第22、23题为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:共60分.
已知等差数列{an}满足(a1+a2)+(a2+a3)+⋯+(an+an+1)=2n(n+1)(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)数列{bn}中,b1=1,b2=2,从数列{an}中取出第bn项记为cn,若{cn}是等比数列,求{bn}的前n项和Tn.
如图,在斜三棱柱ABC−A1B1C1中,已知∠B1C1A1=90∘,AB1⊥A1C,且AA1=AC.
(Ⅰ)求证:平面ACC1A1⊥平面A1B1C1;
(Ⅱ)若AA1=AC1=B1C1=2,求二面角C1−AA1−B1的余弦值.
如图,已知A(−1, 0),B(1, 0)Q、G分别为△ABC的外心、重心,QG // AB.
(1)求点C的轨迹E的方程.
(2)是否存在过P(0, 1)的直线L交曲线E与M,N两点且满足MP→=2PN→,若存在求出L的方程,若不存在请说明理由.
已知函数f(x)=|x−a|−lnx(a>0).
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)比较ln2222+ln3232+⋯+lnn2n2与(n−1)(2n+1)2(n+1)的大小(n∈N+且n>2),并证明你的结论.
工作人员需进入核电站完成某项具有高辐射危险的任务,每次只派一个人进去,且每个人只派一次,工作时间不超过10分钟,如果有一个人10分钟内不能完成任务则撤出,再派下一个人.现在一共只有甲、乙、丙三个人可派,他们各自能完成任务的概率分别p1,p2,p3,假设p1,p2,p3互不相等,且假定各人能否完成任务的事件相互独立.
(Ⅰ)如果按甲在先,乙次之,丙最后的顺序派人,求任务能被完成的概率.若改变三个人被派出的先后顺序,任务能被完成的概率是否发生变化?
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(Ⅱ)若按某指定顺序派人,这三个人各自能完成任务的概率依次为q1,q2,q3,其中q1,q2,q3是p1,p2,p3的一个排列,求所需派出人员数目X的分布列和均值(数学期望)EX;
(Ⅲ)假定1>p1>p2>p3,试分析以怎样的先后顺序派出人员,可使所需派出的人员数目的均值(数学期望)达到最小.
[选修4-4:坐标系与参数方程]
在平面直角坐标系xOy中,A点的直角坐标为(3+2cosα,1+2sinα)(α为参数).在以原点O为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标中,直线的极坐标方程为2ρcos(θ+π6)=m.(m为实数).
(1)试求出动点A的轨迹方程(用普通方程表示)
(2)设A点对应的轨迹为曲线C,若曲线C上存在四个点到直线的距离为1,求实数m的取值范围.
[选修4-5:不等式选讲]
设函数f(x)=x−|x+2|−|x−3|−m,若∀x∈R,1m−4≥f(x)恒成立.
(1)求m的取值范围;
(2)求证:log(m+1)(m+2)>log(m+2)(m+3).
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参考答案与试题解析
2020年湖北省黄冈八模高考数学模拟试卷(理科)(四)
一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.
【答案】
A
【考点】
交集及其运算
【解析】
可以求出集合A,B,然后进行交集的运算即可.
【解答】
∵ A=[0, 1],B=[−2, +∞),
∴ A∩B=[0, 1].
2.
【答案】
C
【考点】
复数的运算
【解析】
把已知等式变形,再由复数代数形式的乘除运算化简得答案.
【解答】
由(3−4i)z=5(1−i),
得z=5(1−i)3−4i=5(1−i)(3+4i)(3−4i)(3+4i)=5(7+i)25=75+15i.
∴ z的虚部为15.
3.
【答案】
B
【考点】
指数式、对数式的综合比较
【解析】
由指数函数和对数函数的单调性易得log20.2<0,20.2>1,0<0.20.3<1,从而得出a,b,c的大小关系.
【解答】
解:a=log20.220=1,
∵ 0<0.20.3<0.20=1,
∴ c=0.20.3∈(0, 1),
∴ a0,
∴ k=1,
∴ ω∈[32, 74].
11.
【答案】
D
【考点】
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二元一次不等式(组)与平面区域
平面向量的坐标运算
向量的几何表示
【解析】
由两定点A,B满足OA→=OB→=OA→⋅OB→=2,说明O,A,B三点构成边长为2的等边三角形,设出两个定点的坐标,再设出P点坐标,由平面向量基本定理,把P的坐标用A,B的坐标及λ,μ表示,把不等式|λ|+|μ|≤1去绝对值后可得线性约束条件,画出可行域可求点集P所表示区域的面积.
【解答】
解:由两定点A,B满足|OA→|=|OB→|=OA→⋅OB→=2,
说明O,A,B三点构成边长为2的等边三角形.
不妨设A(3,−1),B(3,1).再设P(x, y).
由OP→=λOA→+μOB→,
得:(x,y)=(3λ,−λ)+(3μ,μ)=(3(λ+μ),μ−λ).
所以λ+μ=33x,μ−λ=y,
解得λ=36x−12y,μ=36x+12y.①
由|λ|+|μ|≤1.
所以①等价于36x−12y≥0,36x+12y≥0,x≤3,或36x−12y≥0,36x+12y<0,y≥−1,
或36x−12y<0,36x+12y≥0,y≤1,或36x−12y<0,36x+12y<0,x≥−3.
可行域如图中矩形ABCD及其内部区域,
则区域面积为2×23=43.
故选D.
12.
【答案】
A
【考点】
利用导数研究函数的单调性
【解析】
依题意,构造函数g(x)=f(x)−16x3,可知函数g(x)为偶函数且在(−∞, 0)上单调递减,在(0, +∞)上单调递增,进而题设不等式等价于g(6−a)≥g(a),即|6−a|≥|a|,解出即可求得实数a的取值范围.
【解答】
设g(x)=f(x)−16x3,则g′(x)=f′(x)−12x2<0(x<0),
故g(x)=f(x)−16x3在区间(−∞, 0)上单调递减,
又g(x)−g(−x)=f(x)−16x3−[f(−x)+16x3]=0,故函数g(x)为偶函数,在区间(0, +∞)上单调递增,
而g(6−a)−g(a)=f(6−a)−f(a)−(−13a3+3a2−18a+36)≥0,故原不等式等价于g(6−a)≥g(a),即|6−a|≥|a|,解得a≤3.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
【答案】
∃x>1,有x2+1≤2
【考点】
命题的否定
【解析】
根据全称命题的否定是特称命题,进行判断即可.
【解答】
全称命题的否定是特称命题,
得命题的否定是:∃x>1,有x2+1≤2,
【答案】
[−19, 3]
【考点】
简单线性规划
【解析】
作出不等式组对应的平面区域,利用目标函数的几何意义,结合数形结合进行求解即可
【解答】
由z=x−10y得y=110x−110z,
作出不等式组对应的平面区域如图(阴影部分):
平移直线y=110x−110z,
由图象可知当直线y=110x−110z,过点A(3, 0)时,
直线y=110x−110z的截距最小,此时z最大为z=3−0=3,
由图象可知当直线y=110x−110z,
过点B时,直线y=110x−110z的截距最大,此时z最小,
由x−y=−1x+y=3 ,解得x=1y=2 ,即B(1, 2),
代入目标函数z=x−10y
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,得z=1−10×2=−19,
故−19≤z≤3,
【答案】
334
【考点】
余弦定理
正弦定理
【解析】
利用同角三角函数间的基本关系化简已知等式的左边,利用正弦定理化简已知的等式右边,整理后利用两角和与差的正弦函数公式及诱导公式化简,根据sinC不为0,可得出cosA的值,然后利用余弦定理表示出cosA,根据cosA的值,得出bc=b2+c2−a2,再利用正弦定理表示出a,利用特殊角的三角函数值化简后,再利用基本不等式可得出bc的最大值,进而由sinA的值及bc的最大值,利用三角形的面积公式即可求出三角形ABC面积的最大值.
【解答】
解:由r=1,利用正弦定理可得:c=2rsinC=2sinC,b=2rsinB=2sinB,
∵ tanA=sinAcosA,tanB=sinBcosB,
∴ tanAtanB=sinAcosBcosAsinB=4sinC−2sinB2sinB=2sinC−sinBsinB,
∴ sinAcosB=cosA(2sinC−sinB)=2sinCcosA−sinBcosA,
即sinAcosB+cosAsinB=sin(A+B)=sinC=2sinCcosA,
∵ sinC≠0,
∴ cosA=12,即A=π3,
∴ cosA=b2+c2−a22bc=12,
∴ bc=b2+c2−a2=b2+c2−(2rsinA)2=b2+c2−3≥2bc−3,
∴ bc≤3(当且仅当b=c时,取等号),
∴ △ABC面积为S=12bcsinA≤12×3×32=334,
则△ABC面积的最大值为:334.
故答案为:334.
【答案】
①④
【考点】
棱锥的结构特征
球的表面积和体积
【解析】
①②由‘’倒影三棱锥‘’的几何特征可知PQ⊥平面ABC.故①正确,当P,A,B,C在同一球面上时,若△ABC的外接圆不是球体的大圆,则Q不在该球面上,故②不正确,进而求解.
【解答】
①由‘’倒影三棱锥‘’的几何特征可知PQ⊥平面ABC.故①正确;
当P,A,B,C在同一球面上时,若△ABC的外接圆不是球体的大圆,则Q不在该球面上,故②不正确;
若该“倒影三棱锥”存在外接球,则三棱锥P−ABC的外接球半径与等边三角形ABC外接圆的半径相等,可设为R,
则AB=2R×32=3R,所以AB=62PA,故③不正确;
由③推导可知该“倒影三棱锥”外接球的球心为△ABC的中心,即PQ的中点,故④正确,
三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答,第22、23题为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:共60分.
【答案】
差数列{an}满足(a1+a2)+(a2+a3)+⋯+(an+an+1)=2n(n+1)(n∈N*),
可得a1+a2=4,a1+a2+a2+a3=12,
设等差数列的公差为d,可得2a1+d=4,4a1+4d=12,
解得a1=1,d=2,
则an=1+2(n−1)=2n−1;
由题意可得c1=ab1=a1=1,c2=ab2=a2=3,
可得数列{cn}的公比为3,cn=3n−1,
由cn=abn=2bn−1,
可得bn=12(1+3n−1),
{bn}的前n项和Tn=12(1+3+...+3n−1)+12n
=12⋅1−3n1−3+12n=3n−1+2n4.
【考点】
数列的求和
等差数列的通项公式
【解析】
(1)设等差数列的公差为d,由通项公式解方程可得首项和公差,即可得到所求通项公式;
(2)分别求得c1,c2,可得公比,由等差数列和等比数列的通项公式和求和公式,计算可得所求和.
【解答】
差数列{an}满足(a1+a2)+(a2+a3)+⋯+(an+an+1)=2n(n+1)(n∈N*),
可得a1+a2=4,a1+a2+a2+a3=12,
设等差数列的公差为d,可得2a1+d=4,4a1+4d=12,
解得a1=1,d=2,
则an=1+2(n−1)=2n−1;
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由题意可得c1=ab1=a1=1,c2=ab2=a2=3,
可得数列{cn}的公比为3,cn=3n−1,
由cn=abn=2bn−1,
可得bn=12(1+3n−1),
{bn}的前n项和Tn=12(1+3+...+3n−1)+12n
=12⋅1−3n1−3+12n=3n−1+2n4.
【答案】
(1)证明:连接AC1,在平行四边形ACC1A1中,
由AA1=AC得平行四边形ACC1A1为菱形,所以A1C⊥AC1,
又A1C⊥AB1,所以A1C⊥面AB1C1,所以A1C⊥B1C1,
又A1C1⊥B1C1,所以B1C1⊥面ACC1A1,所以平面ACC1A1⊥平面A1B1C1
(2)取A1C1的中点O为坐标原点,以OC1,OA为x,z轴 建立空间直角坐标系,
则面ACC1A1的法向量为m→=(1,0,0),
设面B1AA1的法向量为n→=(x,y,z),
因为A1(0,−1,0),A(0,0,3),B1(2,1,0),所以A1A→=(0,1,3),A1B→=(2,2,0)
由A1A→⋅n→=y+3z=0A1B→⋅n→=2x+2y=0 ⇒z=−y3x=−y ,令y=−3,则n→=(3,−3,1)
设所求二面角为θ,则cosθ=|cos⟨m→,n→⟩|=217,
故二面角C1−AA1−B1的余弦值为217.
【考点】
平面与平面垂直
二面角的平面角及求法
【解析】
(1)先证明A1C⊥面AB1C1,则A1C⊥B1C1,再证明B1C1⊥面ACC1A1,
(2)取A1C1的中点O为坐标原点,以OC1,OA为x,z轴 建立空间直角坐标系,分别求出两个面的法向量,用向量法求二面角.
【解答】
(1)证明:连接AC1,在平行四边形ACC1A1中,
由AA1=AC得平行四边形ACC1A1为菱形,所以A1C⊥AC1,
又A1C⊥AB1,所以A1C⊥面AB1C1,所以A1C⊥B1C1,
又A1C1⊥B1C1,所以B1C1⊥面ACC1A1,所以平面ACC1A1⊥平面A1B1C1
(2)取A1C1的中点O为坐标原点,以OC1,OA为x,z轴 建立空间直角坐标系,
则面ACC1A1的法向量为m→=(1,0,0),
设面B1AA1的法向量为n→=(x,y,z),
因为A1(0,−1,0),A(0,0,3),B1(2,1,0),所以A1A→=(0,1,3),A1B→=(2,2,0)
由A1A→⋅n→=y+3z=0A1B→⋅n→=2x+2y=0 ⇒z=−y3x=−y ,令y=−3,则n→=(3,−3,1)
设所求二面角为θ,则cosθ=|cos⟨m→,n→⟩|=217,
故二面角C1−AA1−B1的余弦值为217.
【答案】
设C(x, y)(y≠0).则G(x3,y3),由于QG // AB则Q(0,y3),
由|QA|=|QC|⇒1+y29=x2+4y29⇒x2+y23=1①,
故轨迹E的方程为x2+y23=1(y≠0).
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当L与y轴重合时不符合条件.假设存在直线L:y=kx+1,
设M(x1, y1),N(x2, y2)
联立y=kx+1x2+y23=1,则有(3+k2)+2kx−2=0,
x1+x2=−2k3+k2,x1⋅x2=−23+k2
由于MP→=2PN→则有x1=−2x2,即x1x2=−2,
(x1+x2)2x1x2=(4k23+k2)2⋅(−3+k22)=−2k23+k2
由于(x1+x2)2x1x2=x1x2+x2x1+2=−12则有k2=1即k=±1,
则直线L过(−1, 0),或(1, 0),
轨迹E的方程为x2+y23=1(y≠0).
所以直线L不存在.
【考点】
椭圆的应用
轨迹方程
直线与椭圆的位置关系
【解析】
(1)设出G的坐标,椭圆向量相等,转化求解轨迹方程即可.
(2)设出直线方程与椭圆方程联立,利用韦达定理,结合向量关系,转化求解即可.
【解答】
设C(x, y)(y≠0).则G(x3,y3),由于QG // AB则Q(0,y3),
由|QA|=|QC|⇒1+y29=x2+4y29⇒x2+y23=1①,
故轨迹E的方程为x2+y23=1(y≠0).
当L与y轴重合时不符合条件.假设存在直线L:y=kx+1,
设M(x1, y1),N(x2, y2)
联立y=kx+1x2+y23=1,则有(3+k2)+2kx−2=0,
x1+x2=−2k3+k2,x1⋅x2=−23+k2
由于MP→=2PN→则有x1=−2x2,即x1x2=−2,
(x1+x2)2x1x2=(4k23+k2)2⋅(−3+k22)=−2k23+k2
由于(x1+x2)2x1x2=x1x2+x2x1+2=−12则有k2=1即k=±1,
则直线L过(−1, 0),或(1, 0),
轨迹E的方程为x2+y23=1(y≠0).
所以直线L不存在.
【答案】
(1)函数f(x)可化f(x)=x−lnx−a,x≥aa−x−lnx,01时,f′(x)>0,故f(x)在[a, 1)上递减,
在(1, +∞)上递增,而f(x)在x=a处连续,
所以当a≥1时,f(x)在(0, a)上递减,在[a, +∞)上递增;
当01时,x−1−lnx>0,即lnx>1−x,
所以lnxx<1−1x.
所以ln2222+ln3232+⋯+lnn2n2<1−122+1−132+⋯1−1n2,
=n−1−(122+132+⋯+1n2),
1−x,在区间(1, 2)上恒成立,利用导数求出g(x)的最小值,只要最小值大于0即可.
【解答】
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(1)函数f(x)可化f(x)=x−lnx−a,x≥aa−x−lnx,01时,f′(x)>0,故f(x)在[a, 1)上递减,
在(1, +∞)上递增,而f(x)在x=a处连续,
所以当a≥1时,f(x)在(0, a)上递减,在[a, +∞)上递增;
当01时,x−1−lnx>0,即lnx>1−x,
所以lnxx<1−1x.
所以ln2222+ln3232+⋯+lnn2n2<1−122+1−132+⋯1−1n2,
=n−1−(122+132+⋯+1n2),
q2时,交换前两个人的派出顺序可增大均值;
若保持第一人派出的人选不变,交换后个人的派出顺序,
EX可写为3−2q1−(1−q1)q2,交换后个人的派出顺序则变为3−2q1−(1−q1)q3,
当q2>q3时交换后个人的派出顺序可增大均值
故完成任务概率大的人先派出,
可使所需派出的人员数目的均值(数学期望)达到最小.
【考点】
相互独立事件
离散型随机变量的期望与方差
相互独立事件的概率乘法公式
【解析】
(Ⅰ)可先考虑任务不能被完成的概率为(1−p1)(1−p2)(1−p3)为定值,故任务能被完成的概率为定值,通过对立事件求概率即可.
(Ⅱ)X的取值为1,2,3,利用独立事件的概率分别求出概率,再求期望即可.
(Ⅲ)由(Ⅱ)中得到的关系式,考虑交换顺序后EX的变化情况即可.
【解答】
(1)任务不能被完成的概率为(1−p1)(1−p2)(1−p3)为定值,
所以任务能被完成的概率与三个人被排除的顺序无关.
任务能被完成的概率为1−(1−p1)(1−p2)(1−p3)
(2)X的取值为1,2,3
P(X=1)=q1
P(X=2)=(1−q1)q2
P(X=3)=(1−q1)(1−q2)
EX=q1+2(1−q1)q2+3(1−q1)(1−q2)=3−2q1−q2+q1q2
(Ⅲ)EX=3−(q1+q2)+q1q2−q1,
若交换前两个人的派出顺序,则变为3−(q1+q2)+q1q2−q2,
由此可见,当q1>q2时,交换前两个人的派出顺序可增大均值;
若保持第一人派出的人选不变,交换后个人的派出顺序,
EX可写为3−2q1−(1−q1)q2,交换后个人的派出顺序则变为3−2q1−(1−q1)q3,
当q2>q3时交换后个人的派出顺序可增大均值
故完成任务概率大的人先派出,
可使所需派出的人员数目的均值(数学期望)达到最小.
[选修4-4:坐标系与参数方程]
【答案】
设A(x, y),又A点的直角坐标为(3+2cosα,1+2sinα),
∴ x=3+2cosαy=1+2sinα ,把两式移项平方作和得:(x−3)2+(y−1)2=4;
由2ρcos(θ+π6)=m,
得2ρ×32cosθ−2ρ×12sinθ=m,即3x−y−m=0,
如图,要使曲线C上存在四个点到直线的距离为1,
则圆C的圆心C(3,1)到直线3x−y−m=0的距离小于1.
即|3−1−m|2<1,解得00;
证明:m>0,可得m+3>m+2>m+1>1,
则lg(m+3)>lg(m+2)>lg(m+1)>lg1=0,
∵ lg(m+1)lg(m+3)<[lg(m+1)+lg(m+3)2]2=[lg(m+1)(m+3)]24lg(m+3)lg(m+2),
∴ log(m+1)(m+2)>log(m+2)(m+3).
【考点】
绝对值三角不等式
绝对值不等式的解法与证明
【解析】
(1)由∀x∈R,1m−4≥f(x)恒成立,可得m+1m≥x−|x+2|−|x−3|+4,求出右边的最大值,即可求m的取值范围;
(2)利用对数的性质及基本不等式,即可证明结论.
【解答】
∵ ∀x∈R,1m−4≥f(x)恒成立,
∴ m+1m≥x−|x+2|−|x−3|+4,
令g(x)=x−|x+2|−|x−3|+4,则g(x)在(−∞, 3)上是增函数,
(3, +∞)上是减函数,g(x)max=g(3)=2,
∴ m+1m≥2,∴ m>0;
证明:m>0,可得m+3>m+2>m+1>1,
则lg(m+3)>lg(m+2)>lg(m+1)>lg1=0,
∵ lg(m+1)lg(m+3)<[lg(m+1)+lg(m+3)2]2=[lg(m+1)(m+3)]24lg(m+3)lg(m+2),
∴ log(m+1)(m+2)>log(m+2)(m+3).
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