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文檔簡介

選修1-1

2.3.2拋物線的簡單幾何性質(zhì)

(名師:張遠建)

一、教學(xué)目標

1.核心素養(yǎng)

發(fā)展直觀想象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)分析素養(yǎng)

2.學(xué)習(xí)目標

(1)能借助拋物線的幾何圖形與標準方程理解拋物線的簡單幾何性質(zhì)

(2)能用坐標法解決一些與拋物線有關(guān)的幾何問題,如判斷直線與拋物線的位

置關(guān)系以及定值、最值問題

3.學(xué)習(xí)重點

拋物線的簡單幾何性質(zhì)

4.學(xué)習(xí)難點

用坐標法解決一些與拋物線有關(guān)的幾何問題.

二、教學(xué)設(shè)計

(-)課前設(shè)計

L預(yù)習(xí)任務(wù)

任務(wù)1預(yù)習(xí)教材”。-4,,思考直線與拋物線的位置關(guān)系有哪些?

任務(wù)2完成兒的練習(xí)

2.預(yù)習(xí)自測

1.過點(1,2)且與拋物線y2=4x只有一個公共點的直線有()

A.1條

B.2條

C.3條

D.4條

答案:B

解析:考查拋物線的簡單幾何性質(zhì)

2.過拋物線>2=2px(p>0)的焦點作一?條直線交拋物線于A(X[,y)、B(x2,y2),

則里k為()

xtx2

A.4

B.-4

C.p2

D.-p2

答案:B

解析:考查拋物線的簡單幾何性質(zhì)

3.過拋物線=4x的焦點/作直線交拋物線于A(%,x)、以馬,上)兩點.若

玉+馬=6,則|.

答案:8

解析:考查拋物線的簡單幾何性質(zhì)

(二)課堂設(shè)計

1.知識回顧

關(guān)于拋物線的標準方程:

①〃的幾何意義:焦參數(shù)〃是焦點到準線的距離,所以〃恒為正數(shù).

②方程右邊一次項的變量與焦點所在坐標軸的名稱相同,一次項系數(shù)的符號決定

拋物線的開口方向.

③焦點的非零坐標是一次項系數(shù)的點

2.問題探究

問題探究一拋物線的簡單幾何性質(zhì)

1.拋物線y2=2px(p>0)有哪些簡單幾何性質(zhì)呢?

⑴對稱性:以一〉代〉,方程y2=2px(p>0)不變,因此這條拋物線是以工軸為

對稱軸的軸對稱圖形.

拋物線的對稱軸叫做拋物線的軸,拋物線只有一條對稱軸.

(2)頂點:拋物線和它的軸的交點叫做拋物線的項點.

(3)離心率:拋物線上的點到焦點的距離和它到準線的距離的比,叫做拋物線的

離心率,

(4)通徑:過焦點垂直于軸的弦稱為拋物線的通徑,其長為主

(5)范圍:由y2=2pxN0,p>0知xNO,所以拋物線在y軸的右側(cè);當x的值增大

時,回也_增大,這說明拋物線向右上方和右下方無限延伸,P值越大,它開

口越開闊

2.直線與拋物線的位置關(guān)系:相離、相切、相交.

(1)直線的斜率存在時,設(shè)直線y=^+加與拋物線y2=2px(p>0)相交于

4(王,乂),8(々,%)兩點,將>=區(qū)+機代入丁=2px(p>0),消去y并化簡,得

k2x2+2(mk-p)x+nr=0

①當%=0時,直線平行于拋物線的對稱軸或與對稱軸重合,直線與拋物線只有

一個公共點.

②當%*0時,八〉。。直線與拋物線相交。直線與拋物線有兩個公共點;

A=0o直線與拋物線相切=直線與拋物線有且只有一個公共點

△<0O直線與拋物線相離o直線與拋物線無公共點

(2)直線的斜率不存在時,設(shè)直線/:工=加,拋物線:V=2px(p>0),顯然

當初<0時,直線與拋物線相離,無交點;當機=0時,直線與拋物線相切,

有一個交點;當相>0時,直線與拋物線相交,有兩個交點.

(3)過拋物線焦點的直線與拋物線相交,被拋物線所截得的線段,稱為拋物線

的焦點弦.

(4)通過拋物線的焦點作垂直于坐標軸的直線交拋物線于A、8兩點,線段AB

稱為拋物線的通徑,通徑|AB|的長等于2P

(5)拋物線上的點到焦點的距離,叫做焦半徑,當V=2pM?〉0)時,拋物線上

的點的坐標尸(斤,%),焦點則焦半徑歸曰=%+々.

問題探究二用坐標法解決一些與拋物線有關(guān)的幾何問題

例1.已知拋物線的方程為V=2x,直線/的方程為丁=履+1(467?),當女為何值

時,直線/與拋物線只有一個公共點;有兩個公共點;沒有公共點.

【知識點:拋物線的幾何性質(zhì),直線與拋物線的位置關(guān)系,一元次方程的解討論;

數(shù)學(xué)思想:數(shù)形結(jié)合,分類討論】

v2=2r

詳解:<=>k2x2+(2A:—2)x+l=0

y=kx+i

1.當k=0時,-2x+1=0,則x=L此時直線與拋物線只有一個公共點;

2

2%#0時,八=4(4-1)2-4攵2=0,則攵=1,直線與拋物線只有一個公共點;

2

3當左豐0時,且攵力0,直線與拋物線有兩個公共點;

2

4火。0時,△<()=%>L直線與拋物線沒有交點.

2

例2.已知過拋物線V=4x的焦點廠的弦長為36,求此弦所在的直線的方程

【知識點:拋物線的幾何性質(zhì),直線與拋物線的位置關(guān)系,一元次方程的解討論;

數(shù)學(xué)思想:數(shù)形結(jié)合】

詳解:?.?過焦點的的弦長為36,...弦所在的直線的斜率不為0

設(shè)直線為y=Z(x-1),與拋物線的交點坐標為4芯,必),B(x2,y2)

y=—

y2=4x,則有后2V-(2女2+4)x+Z?=0(%#0)=>M

k

=|AF|+|BF|=玉+馬+2=2k+2=36

k

.?/=±也,所求直線的方程為y=±也(x-1)

44

例3.求過拋物線V=2px(p>0)的焦點F的弦長的最小值.

【知識點:拋物線的定義,拋物線的幾何性質(zhì),直線與拋物線的位置關(guān)系;數(shù)學(xué)

思想:數(shù)形結(jié)合】

詳解一:如圖,設(shè)拋物線丁=2a(〃>0)的焦點弦的兩個端點為

A(/X)、6(々,%)并設(shè)焦點弦所在直線方程為x町'+5①,于是有

x}-my}+y,x2-my2+—,將①代入y?=2px,

得y2_2pmy-p2=0

所以M+%=2pm,X%=一廠?

因為(M-必丫=(%+乂)2-4乂、2=4p2("+l).

所以I=J(w)2+(y->2)2=荷(乂一%)2+(必一%>=2p"+1)

所以I陰N2p,故當加=0,即過焦點的弦垂直于X軸時,它的長度最小,其最

小值為2P.

詳解二:如圖所示,設(shè)焦點弦43的中點為E,分別過A作準線/的垂線,

垂足為由拋物線定義知|A£>|=|AF|,忸C|=|BF|,所以

\AB\=\AF\+\BF\=\AD\+\BC\=2\EH\

由圖可知耳,當且僅當與x軸垂直時,|"E|=|GE|,即

ML=2g=2p.

點拔:解法一運用了弦長公式;解法二運用了拋物線的幾何意義,由此題我們

可以得出一個結(jié)論:過拋物線焦點的所有弦中,通徑最短(當過焦點的弦垂直于x

軸時,此弦為拋物線的通徑),但值得注意的是,若弦長小于通徑,則此弦不可

能過焦點.

例4.設(shè)P是拋物線>2=4x上的一個動點,尸為拋物線焦點.

⑴求點P到點A(-l,l)的距離與點尸到直線x=-1的距離之和的最小值;

⑵若5(3,2),求|啊+|尸耳的最小值.

【知識點:拋物線的定義,拋物線的幾何性質(zhì),直線與拋物線的位置關(guān)系;數(shù)學(xué)

詳解:(1)如圖,易知拋物線的焦點為尸(1,0),準線方程是x=-l,由拋物線的

定義知:點P到直線x=T的距離等于點P到焦點廠的距離.于是,問題轉(zhuǎn)化為:

在曲線上求一點P,使點P到點A(-l,l)的距離與點P到尸(1,0)的距離之和最

小.顯然,連AE交拋物線于尸點,故最小值為屈了=石.

(2)如圖把點8的橫坐標代入V=4x中,得y=±J歷>2,所以8在拋物線內(nèi)部,

自8作8。垂直準線于。,交拋物線于外

此時,由拋物線定義知:

山Q|=山可.那么|冏+|尸盟2出卻+山口=|以2|=3+1=4

即最小值為4.

例5.已知拋物線=2x.

(1)設(shè)點A的坐標為[jo],求拋物線上距離點A最近的點P的坐標及相應(yīng)的距離

(2)在拋物線上求一點P,使P到直線x-y+3=0的距離最短,并求出距離的最

小值.

【知識點:點到直線的距離,拋物線的定義,拋物線的幾何性質(zhì),直線與拋物線

的位置關(guān)系;數(shù)學(xué)思想:數(shù)形結(jié)合,函數(shù)的思想】

詳解:⑴設(shè)拋物線上任一點P(x,y),

、22

221

則陷2x——+/=x——+2x=XH—

3733

7

Vx>0,且在此區(qū)間上函數(shù)單調(diào)遞增,故當x=0時,|附|.=±,故距點A最

IImin3

近的點的坐標為(0,0).

(2)解法一:設(shè)點尸(%,%))是V=2x上任一點,

則P至U直線x—y+3=0的星巨離為d

~"72~~272

當先=1時,%=品=乎,

二點戶的坐標為

解法二:設(shè)與直線x-y+3=0平行的拋物線的切線為x-y+f=0,與丁=2》聯(lián)

立,消去x,得/一2>+2f=0,由A=0,得f=g,此時y=l,x=g,二尸[;,11,

兩平行線間的距離就是點尸到直線的最小距離,即4面=簽.

點拔:有關(guān)拋物線的最值問題,主要有兩種解決思路:一是利用拋物線的定義,

將到焦點的距離與到準線的距離相互轉(zhuǎn)化,用幾何意義解決,二是利用拋物線的

標準方程,進行消元代換,獲得有關(guān)距離的函數(shù)關(guān)系式,轉(zhuǎn)化為目標函數(shù)最值解

決.

例6.已知A4OB是一個頂點為拋物線J/=2x的頂點O,A,B兩點都在拋物線上,

且NAOB=90"

(1)求證:直線AB必過一定點

(2)求AAOB面積最小值

【知識點:拋物線的定義,直線的方程,拋物線的幾何性質(zhì),直線與拋物線的

位置關(guān)系,判別式與違達定理;數(shù)學(xué)思想:數(shù)形結(jié)合】

詳解:(1)解法一:直線。4斜率存在且不為0,設(shè)。4所在直線方程為

y=kx(k*0),

OB所在直線方程為y^--x

y=0

同理8(2公,-2幻,則直線的方程為y+2Z=Y--------(x-2公)

2c,2

L2k

即y=;-72X~\一■729過定點(2,0)

\-k1一匕

解法二:設(shè)直線為〃q=x+〃,4>],必),3(工2,%)

22

,=>y-2my+2n=0,=>y1y2-2n,A=4m-8〃>0.

丁=2x

2

=n+2〃=0,=>n=-2

2X2

uuruiBi

QOA±OB,/.OA-OB=x]x2+y{y2=0,且4w0

二直線為沖=%-2過定點(2,0).

(2)設(shè)A3直線方程為了=沖+2,4(不%),8(%2,%)

x=股+2

<

22

y=2xz=>y-2my-4=0=^>yxy2=2m,yx4-y2=-4

IM-%I=5/(乂+%)2-4M%=2〃2+4

=>SAAOB=3|。叩弘一%|=;,2-2〃2+4

當,〃=0,S*B的面積取得最小值4.

3.課堂總結(jié)

【知識梳理】

(1)焦半徑拋物線上一點與焦點/連接的線段叫做焦半徑,設(shè)拋物線上任一

點4(%%),則四種標準方程形式下的焦半徑公式為

標準y2=-2pxx2=-2py

y2=2px(p>0)x1=2py(p>0)

方程(〃>。)(p>0)

焦半徑

AFxAF\AF\=^-y

ll=f-oll=>'o+f0

(2)焦點弦問題如圖所示:AB是拋物線y2=2px(p>0))過焦點E的一條弦,

設(shè)A&,y)、A8的中點/小,%),拋物線的準線為/.

①以AB為直徑的圓必與準線/相切;

②|AB|=2(x°+5)(焦點弦長與中點關(guān)系);

③+x2+p;

2

2

④4B兩點的橫坐標之積、縱坐標之積為定值,即yty2=-P.

【重點難點突破】

(1)拋物線與橢圓、雙曲線的重要區(qū)別是:只有一個焦點、一個頂點、一條對

稱軸和一條準線,沒有中心和漸近線.

(2)為了簡化解題過程,有時可根據(jù)拋物線方程的特征利用參數(shù)表示拋物線上

動點的坐標,有時還可以利用拋物線的對稱性避免分類討論.

(3)要注意根據(jù)拋物線的定義,將拋物線上的點到焦點的距離和到準線的距離

相互轉(zhuǎn)化.

(4)在求解直線與拋物線的位置關(guān)系的問題時,要注意運用函數(shù)與方程思想,

將位置關(guān)系問題轉(zhuǎn)化為方程根的問題.

(5)p表示焦點到準線的距離,〃>0,〃值越大,拋物線的開口越寬;p值越小,

拋物線的開口越窄.

4.課堂檢測

1.拋物線y=-£的準線方程是()

8

A.x=—

32

B.y=2

C?x=—

4

D.y=4

答案:B

【知識點:拋物線的幾何性質(zhì)】

2.已知拋物線關(guān)于y軸對稱,它的頂點在坐標原點,并且經(jīng)過點M(6,-26),

求它的方程()

A./=-旦.

2

B.y2=-^-x

2

C./=-旦

4-

D.x1=-\[3y

答案:A

解析:【知識點:拋物線的幾何性質(zhì)】

3.已知拋物線的頂點在原點,準線與其平行線x=2的距離為3,求拋物線的方

程.

答案:見解析

解析:【知識點:拋物線的標準方程,拋物線的幾何性質(zhì)】

與直線x=2的距離為3的平行直線有兩條,即:x=-l和x=5.

設(shè)拋物線的方程為:/=如,則一'=一1,或-'=5,.?.m=4或機=一20.

44

故所求拋物線的方程為V=4x或丁=_20x.

(三)課后作業(yè)

基礎(chǔ)型自在突破

1.已知P(8,a)在拋物線V=4px上,且P到焦點的距離為10,則焦點到準線的

距離為()

A.2

B.4

C.8

D.16

答案:B

解析:【知識點:拋物線的幾何性質(zhì)】

2.過拋物線V=8x的焦點,作傾斜角為45。的直線,則被拋物線截得的弦長為

()

A.8

B.16

C.32

D.61

答案:B

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系】

3.過點(0,2)且與拋物線>2=2。%(〃>0)只有一個公共點的直線有()

A.1條

B.2條

C.3條

D.4條

答案:C

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系】

4.已知點P是拋物線y2=-8x上一點,設(shè)P到此拋物線準線的距離是4,到直

線x+y-10=0的距離是4,則4+4的最小值是()

A.6

B.273

C.672

D.3

答案:C

解析:【知識點:拋物線的定義及幾何性質(zhì)】

5.過拋物線>2=4x的焦點的直線交拋物線于4B兩點。為坐標原點,則函?麗

的值是()

A.12

B.-12

C.3

D.-3

答案:D

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系,平面向量的數(shù)量積】

設(shè)4仔,X

,則礪=

/2(、22

則礪?礪\>2陪+小

又?.,AB過焦點,則有弘乂=-2?=~4,

/.OAOB=^^-+y.y,=^i--4=-3故選D.

161216

6.若直線2x+y+m=0與拋物線y2=-iox恰有兩個交點,那么實數(shù)機的取值范

圍是.

答案:m>~

4

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系,一元二次方程的解,二元二次方程

的解】

能力型師生共研

7.已知拋物線C:V=4x的焦點為/,準線為/,過拋物線。上的點A作準線/的

垂線,垂足為M,若A/M與A4。尸(其中。為坐標原點)的面積之比為3:1,

則點A的坐標為()

A.(2,2⑹

B.(2,-2V2)

C.(2,±72)

D.(2,±272)

答案:D

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系,三角形的面積】

如圖,由題意可得,|O耳=1,由拋物線定義得,\AF\=\AM\,

,/AAMF與AAOF(其中0為坐標原點)的面積之比為3:1,

0x|AF|x|/lM|xsinAMAF

...-------------------------=3

SAAOF-x|(9F|x|AF|xsin(^-ZMAF)

/2\2

:.\AM\^3,設(shè)A迎,y0,,"+1=3,

I4)4

解得%=±2夜,;.¥=2,

...點A的坐標是(2,±2及),故選D.

8.若P點在拋物線寸=》上,點。在圓(x—3)2+y2=i上,則|PQ|的最小值為

答案:姮-1

2

解析:【知識點:拋物線的標準方程;數(shù)學(xué)思想:數(shù)形結(jié)合】

9.過拋物線焦點F的直線與拋物線相交于45兩點,若43在拋物線的準線上

的射影是4、B,,則乙41rBi=.

答案:90°

解析:【知識點:拋物線的定義及幾何性質(zhì);數(shù)學(xué)思想:數(shù)形結(jié)合】

探究型多維突破

10.已知點A(2,0),3(4,0),動點P在拋物線丁=-4x上運動,則A戶戶取得最

小值時的點P的坐標是.

答案:(0,0)

解析:【知識點:拋物線的定義及幾何性質(zhì),平面向量的數(shù)量積,函數(shù)的最小值;

數(shù)學(xué)思想:數(shù)形結(jié)合】

/2\

設(shè)尸工,y,則而=

(2\2\2s

22

APBP=--2,y一^■一4,y+y=-^-+-y+8>8,當且僅當y=0時取等

、4>

號,此時點尸的坐標為(0,0).

11.已知拋物線的頂點在原點,對稱軸為坐標軸,準線過橢圓匕+f=1的焦點,

1652

求拋物線的方程.

答案:見解析

解析:【知識點:拋物線的標準方程,拋物線的幾何性質(zhì),橢圓的幾何性質(zhì)】

由橢圓方程可求橢圓的焦點坐標,又拋物線的準線過橢圓焦點,可求參數(shù)p.

橢圓mil=1的焦點在P軸上,焦點坐標為(0,-6),(0,6).

故拋物線的準線方程為y=-6或丁=6.

當準線方程為丁=-6時,設(shè)拋物線方程為丁=2刀(〃>0),則p=12,所求拋

物線的方程為f=24y;

當準線方程為y=6時,設(shè)拋物線方程為%2=_2刀(/?>0),則〃=12,所求拋物

線的方程為無2=—24y.

故所求拋物線的方程為/=24y或f=_24y

12.已知過拋物線丁=2〃4〃>0)的焦點的直線交拋物線于A、8兩點,且

\AB\=^p,求AB所在的直線方程.

答案:見解析

解析:【知識點:拋物線的定義,直線與拋物線的位置關(guān)系,拋物線的焦點弦,

弦長公式,判別式與違達定理;數(shù)學(xué)思想:數(shù)形結(jié)合】

解法1:焦點喑,0),設(shè)A(x,x)、6伍,%),^ABVOx,則網(wǎng)=2”法

所以直線43的斜率存在,設(shè)為k,則直線A8的方程為廣小-9(心0).

由“=氏。一萬],消去工,整理得公9_20,_切2=0

y2=2px

由韋達定理得,y+y=—,yy=~P2-

]2kx2

M網(wǎng)=Ji+.E-%|=卜國(%+丫2丫-4yi%=2p0+2)=|P

解得4=±2.

,AB所在直線方程為y=21無一夕]或y=——

解法2:如圖所示,

拋物線V=2px(p>0)的準線為尤=-々,A(x,y)、B(x2,y2),設(shè)A、8到準線

的距離分別為4,4,由拋物線的定義知,|4尸|=4=%+多|即|=4=/+§

于是|4同=工1+X2+p=—p,x{+X2

當玉=々時,|AM=2p<mp,直線A8與Qx不垂直.

設(shè)直線AB的方程為y=70)

\y=k[x.P}

由,I2J得公了2一〃(攵2+2卜+-攵2P2=0.

y2=2px4

…,(丁)=爭解得%=包

,直線AB的方程為y=2(x/]或尸一2上一號

(四)自助餐

1.直線產(chǎn)依+2交拋物線>2=8x于A、B兩點,若A8中點的橫坐標為2,則女

=()

A.2或一2

B.-1

C.2

D.3

答案:C

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系】

2.已知直線/與拋物線V=8無交于A、B兩點,且/經(jīng)過拋物線的焦點EA點

的坐標為(8,8),則線段AB的中點到準線的距離是()

、25

A.——

4

D.25

答案:A

解析:【知識點:拋物線的定義及幾何性質(zhì)】

3.拋物線V=2px與直線如+y-4=0的一個交點是(1,2),則拋物線的焦點到該

直線的距離是()

3A/3

A.

275

B.丁

775

C.

lo-

V17

D.F

答案:B

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系】

22

4.雙曲線土-匕=l(〃z"O)離心率為2,有一個焦點與拋物線>2=4x的焦點重

mn

合,則相〃的值為()

3

A.

16

3

B.

8

16

C.

T

8

D.

3

答案:A

解析:【知識點:拋物線的幾何性質(zhì),雙曲線的標準方程】

5.設(shè)拋物線V=8%的焦點為產(chǎn),準線為/,p為拋物線上一點,/%_L/,A為垂足.如

果直線AE的斜率為-百,那么歸目=()

A.4百

B.8

C.86

D.16

答案:B

解析:【知識點:直線傾斜角與斜率,拋物線的定義及幾何性質(zhì)】

6.等腰直角三角形AOB內(nèi)接于拋物線V=2px(p>0),。為拋物線的頂點,

0A10B,則AAOB的面積是()

A.8P2

B.4P2

C.2P2

D.p1

答案:B

解析:【知識點:三角形的面積,拋物線的定義及幾何性質(zhì)】

7.拋物線,=以2(4>0)與直線y=Ax+僅攵/0)有兩個公共點,其橫坐標分別

是否、x2.而直線y=與x軸交點的橫坐標是X3,則為、Z、£之間的關(guān)

系是()

A.七=玉+X2

11

B.Xy=—I--

C.平3=X\X2+工2工3

D.XX

XtX2=平3+23

答案:D

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系,拋物線的定義及幾何性質(zhì),判別式

與違達定理;數(shù)學(xué)思想:數(shù)形結(jié)合】

8.過拋物線V=4x的焦點作一條直線與拋物線相交于A、B兩點,它們的橫坐標

之和等于5,則這樣的直線()

A.有且僅有一條

B.有且僅有兩條

C.有無窮多條

D.不存在

答案:B

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系,判別式與違達定理】

9.過(0,-2)的直線與拋物線丁=8x交于A、B兩點,若線段AB的中點的

橫坐標為2,則卜.

答案:2岳

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系】

10.求過點*0,1)且與拋物線y2=2尤只有一個公共點的直線方程.

答案:見解析

解析:【知識點:直線與拋物線的位置關(guān)系,判別式與違達定理;數(shù)學(xué)思想:數(shù)

形結(jié)合】

(1)若直線斜率不存在,則過點P((),l)的直線方程為x=0,由得即

直線x=0與拋物線只有一個公共點.

⑵若直線的斜率存在,設(shè)為k,則過點P(O,1)的直線方程為y=H+l,由方程組

卜\_&+1消去y,得上2/+2(后_]卜+1=().

=2x

1

當人=()時,得工=5

J=1

即直線y=l與拋物線只有一個公共點;

當心0時,直線與拋物線只有一個公共點,則zWgip-4公=0,所以

直線方程為y=」x+l.綜上所述,所求直線方程為尤=0或了=1或丫=工/1.

2

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