第三章 研究物体间的相互作用.docx
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第三章研究物体间的相互作用
第三章研究物体间的相互作用
（弹性形变形变方向垂直切线相反等效替代匀速直线运动F合＝0
正交分解法图解法性质）
第一节：
探究形变与弹力的关系
一、教学目标：
1、知道什么是弹力以及弹力产生的条件
2、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，能在力的图示（力的示意图）中正确画出他们的方向。
3、知道形变越大，弹力越大，知道弹簧的弹力跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比
二、教学重点、难点
重点：
1、弹力产生的条件、弹力的方向。
2、胡克定律及应用。
难点：
1、相互接触的物体间是否有弹力的判断。
2、弹力方问的确定。
三、教学过程
导入新课
在运动场上跳远时要用踏跳板，撑杆跳高运动员的杆，都是利用他们弹性形变时的弹力，同学们还可以举出许多利用弹力得力子，谁来说？
学生回答拉弓射箭、跳跳床、跳水踏跳板……
那弹力是怎样产生的呢？
（1）、弹性形变
1、定义：
物体在力作用下形状或体积发生改变的现象叫做形变
例如：
用手拉橡皮条、用力压排球、
2、种类：
①弹性形变：
撤去外力作用后能够恢复原状的形变
②：
非弹性形变：
撤去外力作用后不能恢复原状的形变
3、弹性限度：
当弹性形变达到某一值时，即使撤去外力，物体也不能恢复原状，这个值叫做弹性限度，它是弹性形变的极限。
特别提醒：
只要有力作用在物体上，物体就一定能发生形变？
这是错误的，因为力的作用效果有：
力使物体形状改变，也使物体运动状态改变，所以........
（二）、弹力
1、定义：
发生形变的物体，由于要回复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．
2、弹力产生的条件：
（1）两物体必须直接接触；
（2）两物体接触处发生形变（相互挤压）
3、方向：
与物体发生形变的方向相反
力的分类：
（1）根据力的性质命名：
重力、弹力、摩擦力
（2）根据力的效果命名：
压力、支持力、动力、阻力等
那么弹力包括哪些力呢？
（压力、支持力、拉力、浮力）
例题：
1、一个物体放在水平地面上，下列关于物体和地面受力情况的叙述中，正确的是（ ）
A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变
B.地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变
C.物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变
D.物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变
解析：
地面受到向下的压力，这个压力的施力物是物体，所以应该是因为物体的形变产生了对地面的压力，故B是正确的选项。
物体受到向上的弹力，这个弹力的施力物是地面，所以应该是地面的形变产生了对物体的弹力，故C也是正确的选项。
本题正确的选项是BC。
2、画出下列物体（物块或球）受到的弹力。
解析：
根据弹力产生的因素：
物体相互接触；物体间有弹性形变。
可画出各物体所受的弹力情况。
（三）、胡克定律F=kx（讨论弹簧的弹力大小）
1、内容：
在弹性限度内，弹簧弹力的大小F与弹簧的伸长量X成正比
2、F=kx（x表示伸长量或压缩量）
式中的k为弹簧的劲度系数，是弹簧本身的一种物理性质，与外力无关，其大小只与弹簧的长短、粗细及材料有关．
K越大，弹簧越硬；K越小，弹簧越软
例题：
一弹簧受到80牛的拉力作用时弹簧伸长为14㎝，弹簧受到40牛的压力作用时，弹簧长度为8㎝，试求该弹簧的劲度系数与原长．
解析：
弹簧受拉力伸长时胡克定律的形式为F1=k（L1-L0），
即80=k（14-L0）
弹簧受压力缩短时胡克定律的形式为F2=k（L0-L2），
即40=k（L0-8），
有上面两式可得到
k=20N/cm,L0=10cm
课堂作业
1.关于力的下述说法中错误的是（）
A．力是物体对物体的作用
B．只有直接接触的物体间才有力的作用
C．由有一定距离磁铁间有相互作用力可知，力可以离开物体而独立存在
D．力的大小可以用天平测量
2.关于重力下列说法正确的是（）
A．重力就是地球对物体的吸引力
B．只有静止的物体才受到重力
C．同一物体在地球上，无论向上或向下运动都受到重力
D．重力是由于地球吸引而产生的力
3.如图1所示，篮球放在水平地板上并与直墙相靠，且处于静止状态，则篮球的受力情况是（）
A．受重力，水平面的支持力和墙面的弹力
B．受重力，水平面的支持力和墙面的静摩擦力
C．受重力，水平面的支持力和水平面的静摩擦力
D．受重力和水平面的支持力
4．关于弹性形变，下列说法正确的是（）
A．物体形状的改变叫弹性形变
B．一根铁丝用力折弯后的形变就是弹性形变
C．物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫弹性形变
D．物体受外力作用后的形变叫弹性形变
5．书放在水平桌面上，桌面会受到弹力的作用，产生这个弹力的直接原因是（）
A．书的形变B．桌面的形变
C．书和桌面的形变D．书受到的重力
6.如图2所示，A、B两弹簧的劲度系数均为k（N/m），两球重均为G（N），弹簧质量不计，两弹簧的伸长长度之和为（C）
A．
B．
C．
D．
7、如图3所示，所有接触面皆光滑，画出下列物体所受弹力的示意图。
8、在弹性限度内，一根弹簧的劲度系数是100N/m，当伸长了2cm时，弹簧的弹力是多大？
当缩短了5cm时，弹簧的弹力是多大？
（）
9、一根弹簧在弹性限度内，用3N拉时，其长度为20cm；用5N的力压时，其长度为12cm，求弹簧的自然长度是多少？
F/N
1.10
1.50
2.00
3.00
3.50
4.00
L/cm
22.00
22.35
22.70
23.31
23.65
24.00
10、用测力计水平拉一端固定的弹簧，以此来测定此弹簧的劲度系数k，测出的拉力F与弹簧长度L之间的数据如下表所示：
（1）做出此弹簧的F-L图线。
（2）图线与L的交点表示什么物理意义？
其值为多少？
此弹簧的劲度系数为多少？
1.BCD2.CD3.D4．C5．A6.C
7、物体所受弹力的示意图。
8、（2N，5N）
9、根据胡克定律由题有：
；
解得l0=17cm
10、解析：
（1）见下图
（2）原长，21.60
10题图
（3）179N/cm
第二节：
研究摩擦力
1、教学目标
1、知道滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向.
2、会运用公式F=μFN进行计算，知道动摩擦因数与什么有关
3、知道静摩擦力产生的条件，会判断静摩擦力的方向，掌握求静摩擦力大小的方法.
4、知道最大静摩擦力的概念.
二、教学重点、难点
重点：
1．滑动摩擦力产生的条件及规律，并会用f＝μN解决具体问题。
2．静摩擦力产生的条件及规律，正确理解最大静摩擦力的概念。
难点：
1、静摩擦力有无、大小的判定
3、教学过程
导入新课：
相互讨论
1、书放在桌面上，书是否收到摩擦力（摩擦力产生条件）
2、用力推箱子，为什么箱子不动？
（但箱子想运动，有运动的趋势，受静摩擦力的作用）
3、人为什么能在走路时不滑动（受摩擦力的作用）
4、现在同学们动手“感受摩擦力”。
先在桌面上垫一张纸，一手固定纸，把另一只手压在纸上，然后手掌向前推，在大小不同的压力下朝前推手掌。
接着将纸换成毛巾重复刚才实验。
通过比较，感受滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关？
推进新课
（1）摩擦力
（1）定义：
两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力．
（2）分类：
①静摩擦力；②滑动摩擦力.
（3）条件：
①相互接触且接触面不光滑
②相互挤压，即有弹力
③有相对运动或相对运动的趋势
（2）滑动摩擦力
（1）产生：
观察上面的现象可知：
毛刷与桌面接触，并且相对于桌面滑动，而桌面由于粗糙，在接触面处产生了一个作用于毛刷上的阻碍其相对于桌面运动的滑动摩擦力.
（2）定义：
两个互相接触的物体，当一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力.
（3）方向：
毛刷的鬃毛向着相对于地面运动的反方向倾斜，说明毛刷受到的摩擦力跟毛刷相对于地面运动的方向相反.如图中F2所示.
滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并且跟物体的相对运动的方向相反，这里的相对运动是指相对于与之接触的物体的运动.（可以与运动方向相同，也可以相反）
如图所示：
（4）大小：
公式F＝μFN，其中μ是比例常数，叫做动摩擦因数.
说明：
滑动摩擦力的大小与两物体接触面的粗糙程度与正压力有关，与物体运动速度、接触面积大小无关。
滑动摩擦力与正压力成正比，
（5）产生条件：
①相互接触且接触面不光滑
②相互挤压，即有弹力
③两物体有相对运动
例题：
关于滑动摩擦力，下列说法正确的是[D]
A．压力越大，滑动摩擦力越大
B．压力不变，动摩擦因数不变，接触面积越大，滑动摩擦力越大
C．压力不变，动摩擦因数不变，速度越大，滑动摩擦力越大
D．动摩擦因数不变，压力越大，滑动摩擦力越大
（三）静摩擦力
演示实验：
用不大的力通过测力计水平拉静止在桌面上的木块，木块虽有相对运动趋势，但仍静止，读出测力计读数，分析木块水平方向上受几个力？
由二力平衡可知，木块除受到拉力以外，还受到了与拉力等大反向的作用力，这个力是桌面对木块的静摩擦力，所谓“静”，是指木块相对于桌面静止.
继续增大拉力，木块仍处于静止状态，说明静摩擦力随外力的增大而增大.
（1）产生：
静摩擦力产生于相互接触的物体且有相对运动趋势而保持相对静止的接触面之间.
（2）定义：
两个互相接触的物体之间有相对运动的趋势而又保持相对静止时，在接触面间产生阻碍物体相对运动趋势的力叫做静摩擦力
（3）方向：
静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反.
木块相对于桌面有向右运动的趋势，木块受到的静摩擦力方向向左，即与物体相对于桌面向右运动趋势的方向相反.
（4）大小：
静摩擦力总等于沿接触面方向物体受到的外力，而与压力无关.
在上面的实验中，增大拉力，发现木块静止到一定的时候就由“静”变为“动”了.说明静摩擦力有一个限度，静摩擦力的最大值Fmax叫做最大静摩擦力，最大静摩擦力等于使物体刚要运动时的外力，因此，静摩擦力F的值为
0＜F≤Fmax
一般情况下，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（5）产生条件：
①相互接触且接触面不光滑
②相互挤压，即有弹力
③物体间相对运动的趋势
例题、关于弹力和摩擦力的关系，下列说法正确的是[]
A．两物体间若有弹力，就一定有摩擦力
B．两物体间若有摩擦力，就一定有弹力
C．弹力和摩擦力的方向必互相垂直
D．当两物体间的弹力消失时，摩擦力仍可存在一段时间
（4）课堂小结
产生条件：
接触、挤压、相对滑动
大小：
F=μFN
滑动摩擦力方向：
与相对运动方向相反
作用点：
接触面上
摩擦力
产生条件：
接触、挤压、有相对运动趋势
静摩擦力大小：
0＜F≤Fmax
方向：
与相对运动趋势方向相反
作用点：
接触面上
三、课堂作业
1.关于静摩擦力，下列说法正确的是（）
A.在相对静止的两物体间一定存在静摩擦力B.运动着的物体不可能受到静摩擦力的作用
C.运动着的物体也可能受到静摩擦力的作用D.静摩擦力总是阻碍物体间相对运动的产生
思路解析：
静摩擦力产生于具有相对运动趋势的两个物体之间，用于阻碍两个物体间的相对运动的产生.
答案：
CD
2.关于滑动摩擦力，下列说法正确的是（）
A.滑动摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
B.滑动摩擦力总是阻碍物体的相对运动
C.滑动摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反
D.相对地静止的物体不可能受到滑动摩擦力的作用
思路解析：
滑动摩擦力产生于具有相对运动的两个物体之间，用于阻碍两个物体间已经发生的相对运动.
答案：
BC
3.关于摩擦力，下列说法正确的是（）
A.无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，均跟正压力有关
B.滑动摩擦力跟平行于接触面的外力大小有关
C.正压力不增大，静摩擦力有可能不变
D.动摩擦因数跟两物体的材料性质及表面粗糙程度有关
思路解析：
静摩擦力和滑动摩擦力的确定方法是不一样的.静摩擦力的大小一般用其他外力来表示，滑动摩擦力用公式F=μFN来计算，只与正压力有关.
答案：
CD
4.关于相互接触的两物体之间的摩擦力与弹力的说法，正确的是（）
A.两物体间无弹力作用，就不会有摩擦力的作用
B.两物体之间的摩擦力方向总是与其弹力方向相互垂直
C.两物体之间的弹力越大，摩擦力就越大
D.弹力与摩擦力都可以是动力
思路解析：
弹力是产生摩擦力的必要条件，二者总是相互垂直的.
答案：
ABD
5.如图3-2-6所示，物体A在力F作用下被夹在竖直墙与隔板B之间而处于静止状态，若将力F增大了2倍，则（）
图3-2-6
A.物体A所受压力增大为原来的2倍
B.物体A所受压力增大为原来的3倍
C.物体A所受摩擦力保持不变
D.因不知物体A与墙，物体A与隔板间的动摩擦因数，因而不能确定物体A所受摩擦力的大小
思路解析：
物体A所受的摩擦力为静摩擦力，其大小总与物体A的重力相等，与正压力无关.
答案：
BC
6.由F=μFN和μ=F/FN可以看出（）
A.两物体接触面粗糙μ≠0，相互挤压FN≠0时，一定有摩擦力F≠0
B.μ跟F和FN有关
C.物体相对运动只有是匀速时，才可用公式计算摩擦力F
D.两物体间的滑动摩擦力F跟压力FN成正比，所以μ不随F和FN而变化
思路解析：
摩擦力的有无与是否具有相对运动或相对运动趋势有关，μ只与接触面情况有关.
答案：
D
7.水平桌面上一重为200N的物体，与桌面间的动摩擦因数为0.2，当依次用15N、30N、80N的水平力拉此物体时，物体受到的摩擦力依次为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）
A.15N、30N、40NB.15N、30N、80N
C.0、0、40ND.40N、40N、40N
思路解析：
首先确定摩擦力的种类，静摩擦力用平衡知识求解，滑动摩擦力用F=μFN求解.
答案：
A
8.A、B、C三物块质量分别为M、m、m0，作如图3-2-7所示的连接，绳子不可伸长，且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计.若B随A一起沿水平桌面做匀速运动，则可以断定（）
图3-2-7
A.物块A与桌面间有摩擦力，大小为m0g
B.物块A与B间有摩擦力，大小为m0g
C.桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相同，合力为m0g
D.桌面对A，B对A，都有摩擦力，两者方向相反，合力为m0g
思路解析：
A、B匀速运动，M与桌面必受摩擦力，若B受到摩擦力的作用，则B不会做匀速运动.
答案：
A
9.如图3-2-8所示，位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下，处于静止状态，则斜面作用于物体的静摩擦力（）
图3-2-8
A.方向可能沿斜面向上B.方向可能沿斜面向下
C.大小可能等于零D.大小可能等于F
思路解析：
因题中对F的大小未作具体限制，所以静摩擦力的方向有多种可能.
答案：
ABCD
10.如图3-2-9所示，在粗糙的水平面上放一三角形木块a，物体b在a的斜面上匀速下滑，则（）
图3-2-9
A.a保持静止，而且没有相对水平面运动的趋势
B.a保持静止，但有相对水平面向右运动的趋势
C.a保持静止，但有相对水平面向左运动的趋势
D.因未给出所需数据，无法对a是否运动或有无运动作出判断
思路解析：
a不受水平面给的摩擦力的作用，没有相对水平面的运动趋势.
答案：
A
11.如图3-2-10所示，A、B物体叠放在斜面上，处于静止状态.下列关于摩擦力方向的说法正确的是（）
图3-2-10
A.B相对于A的运动趋势方向沿斜面向上B.斜面相对于B的运动趋势方向沿斜面向上
C.A对B的静摩擦力的方向沿斜面向上D.B对斜面的摩擦力的方向沿斜面向上
思路解析：
可以用假设法进行判断.
答案：
AB
12.一根质量为m、长度为L的均匀长方体木料，放在水平桌面上，木料与桌面间的动摩擦因数为μ，现用力F推木料，当木料经过如图3-2-11所示位置时，桌面对木料的滑动摩擦力等于___________.
图3-2-11
思路解析：
只要木料的重心不超出桌面，其对桌面的正压力大小就不变，因此其所受的滑动摩擦力也就不变.
答案：
μmg
13.如图3-2-12所示，在水平地面上放置两物体A、B，已知A、B与地面的最大静摩擦力分别为10N和5N，若沿水平方向将F=8N的力推物体A时，A受到地面的摩擦力为________N，物体B受到地面的摩擦力为________N，A对B的作用力大小是_________N.
图3-2-12
思路解析：
因为外力F小于物体A与地面间的最大静摩擦力，则物体A静止不动，因此物体B也就没有相对地面和物体A的运动趋势，即物体B不受地面所给的摩擦力，与物体A之间也没有相互作用.
答案：
800
14.长直木板的上表面的一端放有一铁块，木板由水平位置缓慢向上转动（即木板与水平面的夹角α增大），另一端不动，如图3-2-13所示,分析随着角α的增大摩擦力怎样变化.（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
图3-2-13
思路解析：
开始时为静摩擦力，其大小随角α的增大而增大.当达到最大静摩擦力后，铁块开始滑动，变为滑动摩擦力，其大小随正压力的减小而减小.
答案：
随角α的增大，摩擦力先增后减.
走近高考
15.如图3-2-14所示,完全相同的三张纸,每张重为G，其中A、B两张左端都固定，C夹在A、B两张之间，纸间的动摩擦因数均为μ，现用一水平力将纸C拉出，则至少要用多大的力（假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（）
图3-2-14
A.μGB.0.5μGC.2μGD.3μG
思路解析：
依据题意可知，当用力F拉出当中纸C时，A对C有摩擦力F1，方向水平向左；B对C有摩擦力F2，方向也水平向左，则
FN1=mAg=GFN2=（mA+mC）g=2G
据F=μFN解得F1=μFN1=μGF2=μFN2=2μG
解得F=F1+F2=3μG.
答案：
D
16.如图3-2-15所示的皮带轮传动装置，A轮为主动轮，B轮为从动轮，箭头表示轮旋转的方向.关于A、B两轮所受的摩擦力方向，下述说法中正确的是（）
图3-2-15
A.两轮所受摩擦力的方向与两轮转动方向相同
B.两轮所受摩擦力的方向与两轮转动方向相反
C.A轮所受摩擦力的方向与A轮转动的方向相同，B轮所受摩擦力的方向与B轮转动的方向相反
D.A轮所受摩擦力的方向与A轮转动的方向相反，B轮所受摩擦力的方向与B轮转动的方向相同
思路解析：
主动轮A受到摩擦力的阻碍作用，即摩擦力充当阻力，而从动轮B受到的摩擦力提供了它运动的动力.
答案：
D
17.如图3-2-16所示，杆的上端用细绳吊在天花板上的O点，下端放在水平面上，且杆都处于静止状态，则杆对地面的摩擦力方向分别为（）
图3-2-16
A.A图中向左，B图中向左B.A图中向左，B图中向右
C.A图中向右，B图中向右D.A图中向右，B图中没有摩擦力
思路解析：
B图中杆相对地面没有运动趋势.
答案：
D
18.A、B、C三个物体重均为10N，如图3-2-17所示放置.各接触面间的最大静摩擦力数值均为2N，同时有F=1N的两个水平力作用于物体A、B上，方向相反，则地面对物体A的摩擦力为________N，物体A对物体B的摩擦力为________N，物体B对物体C的摩擦力为________N.
图3-2-17
答案：
010
19.如图3-2-18所示，一辆汽车在平直公路上，车上有一木箱，试判断下列情况中，木箱所受摩擦力的方向.
图3-2-18
（1）汽车由静止加速运动时（木箱和汽车间无相对滑动）；
（2）汽车刹车时（二者无相对滑动）；
（3）汽车匀速运动时（二者无相对滑动）；
（4）汽车刹车，木箱在车上向前滑动时；
（5）汽车在匀速运动过程中突然加速，木箱在车上滑动时.
答案：
（1）木箱随汽车一起由静止加速运动时，假设二者的接触面是光滑的，则汽车加速时，木箱由于惯性要保持原有静止状态.因此它将相对于汽车向后滑动，而实际木箱没有滑动，说明只有相对汽车向后滑动的趋势，所以木箱受到向前的静摩擦力.
（2）汽车刹车时，速度减小，假设木箱与汽车的接触面是光滑的，则木箱将相对汽车向前滑动，而实际木箱没有滑动，说明只有相对汽车向前滑动的趋势，所以木箱受到向后的静摩擦力.
（3）木箱随汽车一起匀速运动时，二者无相对滑动，因此依据力是改变物体运动状态的原因，木箱不受摩擦力的作用.
（4）汽车刹车，木箱相对于汽车向前滑动时，易知木箱受到向后的滑动摩擦力.
（5）汽车在匀速过程中突然加速，木箱相对于汽车向后滑动，易知木箱受到向前的滑动摩擦力.
第三节力的等效和替代
1、教学目标
1、理解力的图示法，并能区别力的图示和力的示意图
2、理解力的合成与分解与等效替代的关系
3、知道合力与分力的运算满足平行四边形法则
2、教学重点、难点
重点：
1、知道物体的力的图示和力的示意图
2、力的等效和替代思想
难点：
1、作力的图示及发现合力与分力的关系―――平行四边形定则
三、教学过程
（一）力
1、力的概念（定义）：
力是物体与物体之间的相互作用
2、力的作用效果：
使物体运动状态改变或使物体发生形变
3、力的性质：
①一物体是施力物体也是受力物体
②力是成对出现的，同时产生，同时变化，同时消失，不存在先后顺序
③力是矢量，不仅有大小，也有方向
4、力的三要素：
大小、方向、作用点
5、力的图示一定要体现出力的三要素（大小、方向、作用点）
而力的示意图只画出作用点和方向
（二）力的等效（启发式）
1，1654年,在德国的马德堡市,做了一个轰动一时的试验:
如果用两头象来替代八匹马，这两个半球也能被拉开。
这表明：
八匹马的拉力等效于一头大象的拉力（即一头大象的拉力与八匹马的拉力是相同的）
2，讨论与交流：
让学生思考：
两个小孩提起一桶水和一个大人单独提起一桶水，他们的效果相同吗？
）
[学生]:
是相同的!
[教师]:
对!
这就是等效替代思想！
是一种科学的思维方法之一，可以使复杂的问题变成简单的问题！
（三）力的替代（以讲解为主）
1、如果一个力的作用效果与另外几个力的的共同作用效果相同，那么这个力与另外几个力可以互相替代，这个力称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力。
2、从作用效果相同出发，进行力的替代，称为力的合成与分解。
3，以演示文件的方式，分别用一个力F和两个力F1，F2把弹簧拉长相同的长度，F与F1、F2的共同作用效果相同，我们把F称为F1、F2的合力，把F1、F2称为F的分力。
求几个力的合力的过程或求合力的方法，叫力的合成。
求一个力的分力叫做力的分解。
（四）合力与分力
1、合力与分力：
如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，那么这个力与另外几个力可以相互替代，这个力称为另外几个力的合力，另
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