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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
同
(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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