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文檔簡介
1、 2019年九年級物理專題訓練(教師版)2018- 電功率計算題 電阻式傳感器被廣泛應用與測力、測壓、稱重,它的核心部分是一只可變電阻,一同學用如圖甲所示1.,60為定值電阻,R為電阻式傳感器,當控制其阻值從0變?yōu)镽電路研究某電阻式傳感器的特性,圖中0 測得傳感器消耗的電功率與通過它的電流關系圖象如圖乙所示,已知電源電壓恒定不變 (1)當通過傳感器的電流為0.1A時,傳感器的電阻為多少 的值;)求P(21 的阻值)求R(30 ,傳感器消耗的電功率與通過它的電流關系圖象變?yōu)?0【解析】(1)由題知,電阻式傳感器的阻值從0,由歐姆定律可知電路中的總電阻最大,傳感器如圖乙所示;由圖乙可知,通過傳感器
2、的電流最小為0.1A 60(的電阻最大,即為22 ×60=0.6W(R的值:P=I=(0.1A(P=0.1A時,I(2)當11可得,電源的電/RU3)當電路中的電流I=0.1A時,因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,由I=( ,+R(=0.1A×(R+60(RI(壓:U=00則電源的電壓:的簡單電路,此時電路中的電流最大,由圖乙可知最大電流I=0.5A,R當R=0時,電路為0 ,解得:R=15(RRU=IR=0.5A×(,因電源的電壓不變,所以,0.1A×(R+60(=0.5A×00000 如他利用家中的電能表(2.小明家的微波爐說明書已
3、遺失,只知道它的額定電壓是220 V,不知其他數(shù)據(jù)的電能電能表上的轉盤轉過的轉1 kW·h圖所示)和一只鐘表,測出了這個微波爐的電功率用N表示每消耗 數(shù);用n表示在微波爐工作t h時電能表的轉盤所轉過的轉數(shù) 的公式單位用kW)(1)請推導出計算微波爐電功率( 轉,則他家50測量時,小明只讓微波爐工作,觀察到(2)1 min內電能表轉盤轉過 微波爐的電功率是多少瓦?1nkWh?W? ;微波爐的電功率n轉消耗的電能(【解析】1)轉過N1?nWnNP? ;ttNt(2)微波爐的電功率 n50?1.2kW?1200WP? 1Nthh?2500kW?603.在綜合實踐活動課上,小明設計了如圖所
4、示的模擬調光燈電路,此電路中電源電壓不變,燈泡L標有“6V 3W”字樣,定值電阻R的阻值為6將滑動變阻器R的滑片P置于最右端,閉合開關,電壓表和電21流表示數(shù)分別為6V和0.3A;移動滑片P至某一位置,電壓表和電流表示數(shù)分別為1V和0.5A (1) 燈泡L正常發(fā)光時的電阻多大? (2) 滑動變阻器R的滑片P在最右端時,閉合開關,燈泡L的實際功率多大? 2 1 (【解析】1)燈泡正常發(fā)光時的電阻; ,2)燈泡正常發(fā)光時的電流(定值電阻兩端的電壓,它兩端的電壓為6V當滑片移動到某一位置,電路中電流為0.5A,小燈泡正常發(fā)光, ,電源電壓; ,小燈泡兩端的電壓當滑片移動到最右端,定值電阻兩端的電壓
5、。,小燈泡的實際功率 ,10,燈泡的額定電壓為6V10V,定值電阻R的阻值為.4在如圖所示的電路中,已知電源電壓恒為0;當閉合時,移動滑片P,燈泡正常發(fā)光時,電流表示數(shù)為0.6A斷開,不計燈絲阻值變化。當開關S、SS213消的中點時,滑動變阻器R均閉合,滑片開關S、S和SP置于滑動變阻器R 312 耗的電功率為5W。 (1)燈泡的額定功率。 時,電流表的示數(shù)。2)當只閉合開關S(1 P置于中點時,電流表的示數(shù)。S)當開關S,S、全部閉合,滑片3(321 串聯(lián),電流表測電路中的電流,S閉合時,燈泡與滑動變阻器R斷開,、(【解析】1)開關SS213IPU 0.6A因燈泡正常發(fā)光,電流表示數(shù)為,所以
6、,燈泡額定功率:=6V×0.6A=3.6W;1LLR (2)當只閉合開關S的簡單電路,電流表測電路中的電流,則電路中電流表的示數(shù):時,電路為0110VU1A?I ;2?R1001RRR并聯(lián),電流表測干路電流,均閉合,滑片P置于滑動變阻器與的中點時,、(3)當開關SS和S01232RIPUI可得,通過滑動變阻的電流仍為=1A因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響,所以,通過,由20P5WR?0.5AI?,因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以,干路電流表R器的電流: RU10VIII=0.5A+1A=1.5A的示數(shù):= +2R 5.為反對浪費,響應“光盤行動”,小明為自助餐廳的餐桌
7、設計了“光 盤儀”。餐盤放在載盤臺上,若盤內剩余食物的質量達到或超過規(guī)定值。人一旦離開餐桌,提示器就會發(fā)出提示音,其原理圖如下圖所示。電源電壓3V不變,提示器的電阻R 恒0 s R 為50 ,傳感器的阻值隨載盤臺所載質量變化的關系如下表所示。開關閉合后,問:1 2 ?電路中的電流是多少?的阻值是多少(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)當載盤臺所載質量是100g時,R 1 產生的熱量是多少?(2)在第(1)問的基礎上,通電5 s電流通過R 1,此時盤內剩余食物的質時,提示器會發(fā)出提示音,若空餐盤質量為100g(3)當電路中的電流達到0.03A 量是多少? R 100;【解析】(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,當載盤臺所載質
8、量是100g時,的阻值為1RRR +=100+50=150;此時電路的總電阻:013VU0.02AI?; 電路中的電流: R150?22RQIRt=(0.02A=)(2)電流通過×100×5s=0.2J;產生的熱量: 1U3V?'R?100?; , (3)當電路中的電流達到0.03AI'0.03AR=100-50=50;則 1查表可知,載盤臺所載質量為150g,則剩余食物的質量為150g-100g=50g 6.如圖所示,電源電壓保持不變,小燈泡L標有“3V 1.5W”的字樣,滑動變阻器R的阻值變化范圍為0170,定值電阻R的阻值為30。求: 2 (1)小燈泡
9、L正常發(fā)光時的阻值為多少? (2)當S、S和S都閉合,滑動變阻器的滑片滑到a端時,小燈泡L恰好正312常發(fā)光,此時電流表的示數(shù)為多少? (3)保證電流表有示數(shù)時,滑動變阻器的滑片應怎樣移動,同時開關應怎樣閉合或斷開才能使電路的總電功率最?。孔钚‰姽β蕿槎嗌?? 22/1.5W=6 /P=(3V)【解析】(1)小燈泡正常發(fā)光時的阻值:R=UL額額(2)當S、S和S都閉合時,滑動變阻器的滑片滑到a端時,小燈泡L和電阻R并聯(lián)接入電路,電流表測干2123路電流,小燈泡L恰好正常發(fā)光,電源電壓U=3V。 I=U/R=3V/6=0.5A L1I=U/R=3V/30=0.1A 22I=I+I=0.5A+0.1
10、A=0.6A 21(3)保證電流表有示示數(shù)時,當滑動變阻器的滑片滑到b端,開關S斷開,SS閉合時,R和R串聯(lián),電路21122總電阻最大,電路的總電功率最小。 22/(70+20)=0.09W (3V)該最小電功率為P=U/R=總最小 7.如圖所示,電源電壓保持不變,小燈泡L標有“6V 3W”的字樣,其電阻不隨溫度變化,滑動變阻器的最大阻值為18當S閉合,S、S都斷開時,滑動變阻器滑片P從b端向a端滑過三分之一時,小燈泡21恰好正常發(fā)光保持滑片P的位置不變,閉合S、S、S,發(fā)現(xiàn)電路消耗的總功率變化了12W求: 21 (1)小燈泡正常工作的電流 (2)小燈泡的電阻 (3)電源電壓 (4)當開關S、
11、S、S都閉合時,電路消耗總功率的最小值 21 【解析】 (1)小燈泡正常發(fā)光時的電壓U=6V,功率P=3W( LL由P=UI可得,小燈泡正常工作的電流:I=P/U=3W/6V=0.5A( LLL 3 (2)由U=IR可得,燈泡的電阻:R_=U/I=6V/0.5A=12( LL L(3)當S閉合,S(S都斷開,滑動變阻器滑片P從b端向a端滑過三分之一時,燈泡與變阻器的2/3電阻21串聯(lián),因串聯(lián)電路中各處的電流相等,且燈泡正常發(fā)光,所以,電路中的電流I=I=0.5A,因串聯(lián)電路中總電L阻等于各分電阻之和,所以,電源的電壓:U=I(R+2R/3(=0.5A×(12+2/3×18(
12、=12V( L(4)此時電路消耗的總功率:P=UI=12V×0.5A=6W( 保持滑片P的位置不變,閉合S(S(S時,R與變阻器的2/3電阻并聯(lián),因電路消耗的總功率變化了12W,012所以,電路中的總功率:P=12W+6W=18W( 因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,所以,滑動變阻器消耗的電功率: 22/2×18=12W( /2RP=3U=3× (12V)RR的電功率:P=P-P=18W-12W=6W( R00要使電路消耗的總功率最小,應使滑動變阻器接入電路中的電阻最大, 2)2/18=8W( RP=U=(12V/變阻器消耗的最小功率:Rmin電路中的最小總功率:
13、P=P+P =6W+8W=14W( minmin0R 8.如圖所示,電源電壓為12V,并且保持不變,滑動變阻器R的最大阻值為18,R為12,小燈泡L21上標有“6V 3W”字樣 都斷開時,要使燈泡正常工作,滑動變阻器接入電路中SS、1)當S閉合,(21 的阻值為多大?10min2.5A,求通電S、S,調節(jié)滑動變阻器,此時電流表示數(shù)為(2)閉合S、21 電流通過滑動變阻器做的功是多少? 3)開關應怎樣閉合或斷開才能使電路總電功率最???最小電功率為多少?( 【解析】可得,燈的額定,由P=UI字樣,表示燈的額定電壓為6V,燈的額定功率為3W(1)小燈泡L上標有“6V 3W” U=3W/6V=0.5A
14、(=P/電流:ILL L (6V/0.5A=12(U/I由歐姆定律可得,燈正常發(fā)光時的電阻:R=LLL R 串聯(lián),等效電路圖如圖所示:SS閉合,S ( 都斷開時,燈與變阻器當112 ,電路中的電流為:I=0.5A(要使燈泡正常工作,燈泡兩端的電壓U =6VL 額 =12V-6V=6V( =U-U 由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,滑動變阻器兩端的電壓U額滑 =6V/0.5A=12( =U/I則滑動變阻器接入電路中的阻值:RL滑滑 所示:S 時,燈短路,兩電阻并聯(lián),等效電路圖如圖2S(2)閉合S( (21 =2.5A(此時電流表示數(shù)為2.5A,即干路電流I I =U/R(12V/12=1A(由歐姆定律可得,
15、通過R 的電流:222 =2.5A-1A=1.5A(=根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律,通過變阻器的電流:I I-I2滑 t=12V×1.5A×10×60s=10800J(UI10min電流通過滑動變阻器做的功:W = 通電滑滑2可知,則電路中的總電阻應最大;根據(jù)并聯(lián)電路的總電阻小/R(3)要使電路總電功率最小,根據(jù)P=UI=U RR且 (R ,所以,將于其中任一電阻,串聯(lián)的總電阻大于其中任一電阻,因為變阻器的最大電阻為18112 SS( 都斷開且將變阻器的最大電阻連入電路中時,電路中的總電阻最大;與燈串聯(lián),即S閉合,2122 UR/=(12V)/30=4.8W(=,故電路
16、的最小電功率: + 則R=RR =18+12=30P L1大最小大 字樣的R為標有“100 0.5A”為定值電阻,如圖是某電器設備內的一部分電路,電源電壓恒為9.12V,R21 字樣的定值電阻當開關同時閉合時,電R滑動變阻器為標有“3V 0.9W”3的阻值及這種情況下整個電路可能消耗的最小功,求R0.3A流表的示數(shù)為1 率 【解析】 4 ,而且二者是并聯(lián)關系。此時電路等效R兩個開關同時閉合時,電阻R為被短路,電路中只剩下,R和213 圖如下。v12U?U? 并聯(lián)支路電壓相等而且都等于電源電壓,所以21 Uv12R1?R?40 對支路,根據(jù)歐姆定律11A0.3I2?2R?40?0.3A3.6wP
17、?IR? 支路消耗的電功率111RU?12v不變,而電阻可以在支路,電壓0100之間變化, 對222U2R?100?P ,當電阻最大時,電功率 電功率最小,此時22R22?v122U2wP?P?5.04w1.44?P?所以整個電路可能消耗的最小功率是最小功率為 212?R100,2 10.了一種小雞孵化器的電路模型,如圖所示,在一般情況下,只需燈光照明,溫度較低時,則需要加熱電源電壓為72V,R為定值電阻,R為發(fā)熱電阻絲改成的滑動變阻器,其上標有“200 3A”的字樣,21電流表A的量程為00.6A,電流表A2的量程為03A,燈泡上標有“12V 3W”的字樣 1 (1)燈泡正常工作時的電流是多
18、大? (2)閉合S,斷開S、S,燈泡正常工作,求R的阻值 112(3)S、S、S均閉合時,求R上消耗電功率的最大值 212【解析】 PUI可得燈泡正常工作電流:1)已知燈泡的額定電壓和額定功率,由=( ; R與L串聯(lián),燈泡正常工作, ,斷開S、S,2()由圖知,當閉合S121RII=0.25A,由串聯(lián)電路電流特點知通過=的電流: 11RUUU=72V-12V=60V,兩端電壓:= 由串聯(lián)電路電壓特點知-L11 由歐姆定律可得R的阻值:; 1RR并聯(lián),電流表A測干路電流,與 )由圖知,S、S、S均閉合時,3(21221UUU=72V,=由并聯(lián)電路特點知, =21 由歐姆定律可得通過R的電流:,
19、1III=3A-0.3A=2.7A=,- 的量程為因為電流表A03A,所以通過R的最大電流:1A2222PUI=72V×2.7A=194.4W R上消耗電功率的最大值:=所以22最大2 11.如圖,小燈泡標有“6V,3W”,電流表的量程是03A,R=36,電源電壓U=12V,滑動變阻器最大0 電阻是18。求: (1)S和S都斷開時,滑動變阻器接入電路的阻值多大時,燈L能正常發(fā)光? 21(2)S和S都閉合時,移動P,電路允許消耗的最大功率及最小功率各是多少? 21 5 【解析】 和S 都斷開時,燈泡L與滑動變阻器串聯(lián),因串聯(lián)電路中各處的電流相等,且燈泡正常發(fā)光,S1)當(21/U=3W
20、/6V=0.5A,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所I=P所以,由P=UI可得,電路中的電流:LL =12V-6V=6V, _UU-以,滑動變阻器兩端的電壓:U =L滑由I=U/R可得,滑動變阻器接入電路中的電阻:R =U/I=6V/0.5A=12( 滑滑即滑動變阻器接入電路的阻值為12時,燈L能正常發(fā)光; (2)當S 和S 都閉合時,R 與滑動變阻器并聯(lián),電流表測干路電流,調節(jié)滑片P,當電流表的示數(shù)最大021為3A時,電路的總功率最大, 則電路的最大總功率:P =UI =12V×3A=36W( 大大當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時,電路中的總電阻最大,電路的總功率最小,因并聯(lián)
21、電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和,所以,電路中的總電阻: R=RR/R+R=36×18/36+18=12( 00滑大滑大22/12=12W /R=(12V)U =則電路的最小總功率:P小 12.如圖所示,燈泡L標有“6V 6W”字樣(燈泡電阻不受溫度影響),滑動變阻器的最大阻值為12,電源電壓為6V保持不變 )求小燈泡的電阻;(1正常發(fā)光,這時電流表的L位于a處時,燈泡S、S閉合,滑片P(2)當21 示數(shù)為多少? 處時,電路消耗的總功率位于中點cS、S閉合,滑片P(3)當21時,電路消耗的RS斷開,滑動變阻器接入電路的電阻為4)當S閉合、(112時,接入電路的電阻為R閉合、S斷
22、開,滑動變阻器R總功率為P;當S2211時滑動變R,求R的阻值以及滑動變阻器的阻值為=2,P:P:1=1P電路消耗的總功率為,已知R:R:42221112 阻器消耗的電功率 【解析】 ;1()由可得,燈泡的電阻: L與R并聯(lián),電流表測干路電流,aS(2)當、S閉合,滑片P位于處時,21 因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和, ;所以,電路中的總電阻:,這時電流表的示數(shù):段電阻串聯(lián),則并聯(lián)部分的ac與cb段電阻并聯(lián)后與c閉合,滑片S(3)當、SP位于中點處時,燈泡L21 ,電阻: 因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和, 所以,電路中的總電阻:, 電路消耗的總功率:;斷開時,燈泡與滑動變阻器
23、串聯(lián),因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,S4()當S閉合、21 , 6 RRR=4×3=12,解得:=4=3,則 112 時電路中的電流:,滑動變阻器的阻值為R2 滑動變阻器消耗的電功率: 滑動變圖甲是電阻R和電阻R的電流隨電壓變化圖像,將它們按圖乙所示接入電路中,如圖所示,13.21 阻器上標有“20 1A”字樣,電源電壓不變。 ,求電源電壓。位于a端時,電阻R的實際功率為1W(1)當只閉合開關S,滑片P11 的實際功率為96W,求電流表的示數(shù)。R(2)當把滑片P移到b端,同時閉合開關S、S時,電阻121 【解析】端時,當只閉合開關S,滑片位于a1W的實際功率為時,I=05
24、A,U=2V(1)由甲圖得,當電阻R1111 ,5A,由歐姆定律得電路中只有R與滑動變阻器串聯(lián),則:I=I=011R 。 ,與RR并聯(lián),、2()當滑片P位于b端,同時閉合開關SS時,電路中只有2211 ,,2AU,由甲圖得=2V,I=0由P=UI得22 。 如圖中甲所示,是某種電熱飲水機的簡化電路示意圖圖乙是它的有關參數(shù)它有加熱和保溫兩種14. 自動控制),試問:S工作狀態(tài)(由機內溫控開關S (1)飲水機處于保溫狀態(tài)時溫控開關_應處于狀態(tài)RR ?(2)和的電阻值各是多大_2120加熱至,若將裝滿水箱的水從80%200V(3)在用電高峰期,該飲水機的實際工作電壓只有,加熱效率為333pc J?(
25、100,需要多長時間_=4 2×10(kg)忽略溫度對電阻的影響)kg/m=1.0×10,,水水 故 7 應處于斷開狀態(tài)。因為保溫狀態(tài)時功率小,電壓一定,所以此時電阻S)保溫狀態(tài)時溫控開關【解析】(10斷開時兩電阻串聯(lián)電阻最大,所以S應處于斷開狀態(tài)。 S大,當00 (2)當開關閉合時,飲水機處于加熱狀態(tài),只有電阻R接入電路, 1=U2221210W=40P=:R可得R(220V); U由P=1加熱當開關斷開時,飲水機處于保溫狀態(tài)此時兩個電阻串聯(lián), =U/P?R=(220V)2240W?40=1170; R所以12保溫(3)飲水機加熱狀態(tài)的實際功率:P=U=(200V)224
26、0=1000W, R1實實kg/mm3?333=1.5kg, ×1.5×1010m裝滿水箱時水的質量:=V=1.0×J/(kg?)×1.5kg×(100?20)=5.04×10J, 5310×=4.2水吸收的熱量Q=cmt吸J80%=6.3×10J 55WQ10因為=Q/W可得,=5.04×吸吸J/1000W=630s. 510×WP=6.3t由P=W可得,加熱時間:t=15.圖甲為某款新型電飯煲,額定電壓為220V,它采用了“聰明火”技術,智能化地控制不同時間段的烹飪溫度,以得到食物最佳的營養(yǎng)
27、和口感,圖乙為其電路原理圖,R和R為電阻不變的電熱絲,S是自動121控制開關。將電飯煲接入220V電路中,在電飯煲工作的30min內,它消耗的電功率隨時間變化的圖像如圖丙所示。求 30min,電飯煲產生的總熱量;1)0( 均閉合,電路中的總電流;S2)和S(1 的阻值分別是多少?)求R和R(321 【解析】RR、斷與S1)由電路圖可知,當開關S和S都閉合時,電路為并聯(lián),電飯煲的功率較大;只閉合開關(211R 時,電路為的簡單電路,電飯煲功率較小;開S11 由圖乙可知,工作30min中,tP =30min-15min=15min=900s功率=660W時的時間,2總tP =15min=900s=
28、440W時的時間,功率11PtWQ 內電飯煲產生的總熱量:0由=30min=可得,5tPWQQQWPt =440W×900s+660W×900s=9.9×10=+=+;=+J21總1112總PRR =660W和均閉合,和)(2SS并聯(lián);由丙可知,總112 8 得,電路中的總電流:;由PR 時,電路為=440W的簡單電路,(3)閉合開關S、斷開S111 R 的阻值:可得,由1PPRPRR 的功率:-與=并聯(lián),所以開關S和S都閉合時,電路為=660W-440W=220W12212總1 的阻值:所以R2 圖,小燈泡和定值電阻的I-U 和一個定值電阻R , 小燈泡的額定電
29、壓為4 . 0V16.現(xiàn)有一個小燈泡L 象如圖所示求: 的阻值。(1) 電阻R 時消耗的電功率大約是多少?L兩端電壓為3V (2) 小燈泡,電路5min串聯(lián)后接入電路,電路電流為0.6A,工作(3)將定值電阻R 與小燈泡L 總共消耗多少電能? 【解析】RUII=U/R的阻值:=4V時,由=0.4A)由圖象可知,當(1可得,電阻RRIR=U /=4V/0.4A=10;RR 的電流約為0.7A,則小燈泡消耗的電功率:)由圖象可知,小燈泡(2L兩端電壓為3V時,通過LIPU =3V×0.7A=2.1W;LLL與通通過電阻R3)將定值電阻R與小燈泡L串聯(lián)后接入電路時,因串聯(lián)電路中各處的電流相
30、等,所以,(RUI兩端的電壓: =2V,電阻=,由圖可知,燈泡兩端的電壓=0.6AI=I過小燈泡的電流:LLRIU,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,電源的電壓:=R=0.6A×10=6VRRW=UItUUU ,電路總共消耗的電能:+=8V×0.6A×5×60s=1440J。=2V+6V=8V=RL用電熱紫砂罐燉湯,由于能控制燉湯的溫度,所以不僅燉出的湯味道香醇,而且節(jié)約能源這是因17.為指示燈,LSS在湯的溫度達到沸點時能自動斷開,而仍然閉合維持小火燉煮,如圖所示,圖中為開關12 (R為加熱電阻,其阻值均為48.4(RR為限流電阻,312 ?)
31、如果沒有電阻(1R,將會有什么故障1 .(2)求工作時的電熱紫砂罐在湯沸騰前、后發(fā)熱體的電功率的發(fā)光二極管中任(3)在設計時,若指示燈可在“6V 0.2A”普通燈泡和“6V 10mA” 意選一種,你認為選哪種合適?并說明理由。 【解析】R)如果沒有保護電阻有1( ,由于電壓過大,指示燈會被燒壞,從而使指示燈不能正確工作;1RS 湯的溫度達到沸點前,(2)開關=(220V)/48.4=1000W,22P=UR則發(fā)熱體的電功率:在工作,閉合,只有發(fā)熱體323RSR 湯的溫度達到沸點后,開關與斷開,發(fā)熱體串聯(lián),322 串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和, 9 RR +/48.4+48.4=500W;=(220V)22UP=此時發(fā)熱體的電功率:32 ”普通燈泡時,(
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