初三物理专题压力和压强知识精讲.docx
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初三物理专题压力和压强知识精讲
初三物理专题：
压力和压强
【本讲主要内容】
专题：
压力和压强
1、理解压力的概念。
2、掌握压强的概念、单位和公式。
3、能应用压强知识解决简单的实际问题。
4、知道液体压强与哪些因素有关。
5、知道研究液体内部压强规律的思路和方法。
6、掌握液体内部压强的规律和公式，会用P=
解释现象，进行简单问题的计算。
7、理解大气压的存在。
8、知道大气压随高度的增加而减小，记住一个标准大气压的数值。
9、大气压在人类生活中的一些应用。
10、通过实验，了解流体的压强与流速的关系。
重点、难点：
1、正确理解压力的概念，与压强的区别联系；
2、深刻理解Ｐ＝
和Ｐ＝
这两个公式；
【知识掌握】
【知识点精析】
一、固体的压力和压强：
1、压力：
⑴定义：
垂直压在物体表面上的力叫压力。
⑵压力并不都是由重力引起的，通常把物体放在桌面上时，如果物体不受其他力，则压力F=物体的重力G。
⑶固体可以大小方向不变地传递压力。
⑷重为G的物体在桌面上静止不动，指出下列各种情况下所受压力的大小。
2、研究影响压力作用效果因素的实验：
实验结论是：
压力的作用效果与压力和受力面积有关。
本实验研究问题时，采用了控制变量法和对比法。
3、压强：
⑴定义：
物体单位面积上受到的压力叫压强。
⑵物理意义：
压强是表示压力作用效果的物理量。
⑶公式p=F/S其中各量的单位分别是：
p：
帕斯卡（Pa）；F：
牛顿（N）；S：
米２（m2）。
A使用该公式计算压强时，关键是找出压力F（一般F=G=mg）和受力面积S（受力面积要注意两物体的接触部分）。
B特例：
对于放在桌子上的直柱体（如：
圆柱体、正方体、长方体等）对桌面的压强p=ρgh。
⑷压强单位Pa的认识：
一张报纸平放时对桌子的压力约0.5Pa。
成人站立时对地面的压强约为：
1.5×104Pa。
它表示：
人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为：
1.5×104N。
⑸应用：
当压力不变时，可通过增大受力面积的方法来减小压强如：
铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
也可通过减小受力面积的方法来增大压强如：
缝衣针做得很细、菜刀刀口很薄。
4、一容器盛有液体放在水平桌面上，求压力压强问题：
处理时：
把盛放液体的容器看成一个整体，先确定压力（水平面受的压力F=G容+G液），后确定压强（一般常用公式p=F/S）。
二、液体的压力和压强：
1、液体内部产生压强的原因：
液体受重力且具有流动性。
2、测量：
压强计用途：
测量液体内部的压强。
3、液体压强的规律：
⑴液体对容器底和测壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强；
⑵在同一深度，液体向各个方向的压强都相等；
⑶液体的压强随深度的增加而增大；
⑷不同液体的压强与液体的密度有关。
4、压强公式：
⑴推导压强公式使用了建立理想模型法，前面引入光线的概念时，就知道了建立理想模型法，这个方法今后还会用到，请认真体会。
⑵推导过程：
液柱体积V=Sh；质量m=ρV=ρSh；
液片受到的压力：
F=G=mg=ρShg；
液片受到的压强：
p=F/S=ρgh。
⑶液体压强公式p=ρgh说明：
A、公式适用的条件为：
液体。
B、公式中物理量的单位为：
p：
Pa；g：
N/kg；h：
m。
C、从公式中看出：
液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关，而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。
D、液体压强与深度关系图象：
5、计算液体对容器底的压力和压强问题：
一般方法：
㈠首先确定压强p=ρgh；㈡其次确定压力F=pS。
特殊情况：
压强：
对直柱形容器可先求F，用p=F/S。
压力：
①作图法 ②对直柱形容器 F=G
6、连通器：
⑴定义：
上端开口，下部相连通的容器。
⑵原理：
连通器里装一种液体且液体不流动时，各容器的液面保持相平。
⑶应用：
茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
三、大气压强：
1、大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压，一般有p0表示。
说明：
“大气压”与“气压”（或部分气体压强）是有区别的，如高压锅内的气压——指部分气体压强。
高压锅外称大气压。
2、产生原因：
因为空气受重力并且具有流动性。
3、大气压的存在——实验证明：
历史上著名的实验——马德堡半球实验。
小实验——覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。
4、大气压的实验测定：
托里拆利实验。
（1）实验过程：
在长约1m，一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后，管内水银面下降一些就不再下降，这时管内外水银面的高度差约为760mm。
（2）原理分析：
在管内，与管外液面相平的地方取一液片，因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。
即向上的大气压=水银柱产生的压强。
（3）结论：
大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa（其值随着外界大气压的变化而变化）。
（4）说明：
①实验前玻璃管里水银灌满的目的是：
使玻璃管倒置后，水银上方为真空；若未灌满，则测量结果偏小。
②本实验若把水银改成水，则需要玻璃管的长度为10.3m。
③将玻璃管稍上提或下压，管内外的高度差不变，将玻璃管倾斜，高度不变，长度变长。
5、标准大气压：
支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。
（1）标准大气压=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa
（2）标准大气压=2.02×105Pa，可支持水柱高约20.6m。
6、大气压的特点：
特点：
空气内部向各个方向都有压强，且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。
大气压随高度增加而减小，且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。
一般来说，晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。
7、应用：
活塞式抽水机和离心水泵。
8、沸点与压强：
内容：
一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。
应用：
高压锅、除糖汁中水分。
9、体积与压强：
1、内容：
质量一定的气体，温度不变时，气体的体积越小压强越大，气体的体积越大压强越小。
2、应用：
解释人的呼吸，打气筒原理，风箱原理。
【解题方法指导】
例1.下列事例中能够增大压强的措施是
A.铁轨铺在枕木上B.书包背带做得宽一些
C.载重汽车多用几个轮子D.木桩的下端削成尖形
分析与解：
在铁路的钢轨下铺设枕木、把书包带做得宽一些、载重汽车多用几个轮子，都是为了增大受力面积，减小压强。
木桩的下端削成尖形是为了减小受力面积，增大压强。
从上述分析可知，符合题目要求的选项为D。
提示：
记住增大和减小压强的几种方法，并能运用这些方法来解释生活中所遇到的一些实际问题，是历年各地中考的一个热点。
例2.某课外兴趣小组用容积为20cm3的注射器、弹簧测力计、刻度尺各一个，设计了一个估测大气压强的小实验，主要实验步骤如下：
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排尽筒内的空气，然后，用一个橡皮帽封住注射器上的小孔。
②如图1所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右匀速拉动注射器筒。
当注射器中的活塞移动到某一位置时，立即记下弹簧测力计的示数F为18N。
③用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L为10cm。
请根据以上实验数据计算出大气压的值。
分析与解：
由题目所给的信息可知，注射器的容积为V=20cm3，注射器的全部刻度长度L为10cm。
所以注射器的内横截面积为
将以上实验数据代入压强公式可计算出大气压的值为
提示：
求解信息题的过程由四步组成。
第一步是处理信息，包括丢弃与问题无关的干扰信息，找到有用的信息，并使之与物理知识发生联系；第二步纯化信息，是把题目中的日常生活、生产或现代科技背景抽去，纯化为物理过程；第三步为确定解题方法或建立解题模型；第四步为列式求解。
其中第一、第二两步是解信息题特有的，也是解信息题成败的关键。
要解好信息题，就要求我们平时关注科学，增加课外阅读量；联系实际，拓宽视野，直面现实生活中的物理问题，学以致用；活化物理基本知识，注重基本素质和能力的培养。
例3.如图2所示，市场上有一种圆形软塑料吸盘，把它按在玻璃上，挤出它和玻璃之间的空气，它就可以“吸”在玻璃上。
请你利用这样的吸盘、弹簧测力计和刻度尺来估测大气压强的数值。
要求：
（1）写出操作步骤；
（2）导出大气压强的计算式。
分析和解:
（1）操作步骤：
①用刻度尺测量出吸盘压平时的直径D；
②把吸盘吸在洁净的玻璃或其它光滑平面上；
③用弹簧测力计勾住吸盘背部的挂钩，沿垂直于玻璃方向拉吸盘，记下吸盘脱离玻璃时弹簧测力计的读数F。
（2）计算方法：
吸盘面积：
S=
；大气压强：
P
。
提示：
市场上所出售的吸盘类型很多，利用它可以搬运物体。
如可用来搬运电冰箱及平板玻璃等。
在挑选和使用吸盘时要注意以下几点：
①吸盘上的盘口要平滑，不能有毛刺及凹凸不平等现象；②所用材料的弹性要好；③在使用过程中，要经常在盘口上加一些油，以保证在使用过程中不漏气；④使用后应将其包好，放在阴凉背阴处保存。
例4.小英设计了一个实验，验证水的内部压强和水深的关系，所用的装置如图3所示，增加细管内的砂粒可以改变细管浸入水中的深度。
（1）指出所用的测量工具，并用字母表示需要测量的物理量。
（2）逐条写出实验步骤。
（3）根据测量量导出在不同深度处计算压强的公式。
（4）说明怎样通过实验结果判断水的内部压强是否与水深成正比。
分析与解：
（1）需要用的测量工具是直尺；需测量细管的直径D和细管浸入水中的深度H1，H2。
（2）实验步骤：
①测出细管的直径D；②在细管中加入少量砂粒，将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管浸入水中的深度H1；③增加细管中的砂粒，再将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管浸入水中的深度H2。
（3）导出计算压强的公式。
对细管（含砂粒）受力分析如图，
平衡时：
，又因为
①
②
联立①②两式可得水内部的压强与水深之间的关系为
。
（4）同样可证
，所以
。
由此说明水的内部压强与水深是成正比的。
提示：
实验设计是中考的热点题型之一，这类问题一般分器材选择、设计实验步骤、收集实验现象或记录实验数据、对实验现象或数据进行分析、得出定性（量）的结论。
例5.高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上．它省时高效，深受消费者欢迎。
（1）请问高压锅的设计运用了哪些物理知识？
（2）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议．现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图4甲）。
试说明小明建议的物理道理。
（3）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g．通过计算并对照图像（图4乙）说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？
假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？
分析与解：
高压锅是现代家庭厨房中常见的炊具之一，从物理角度看：
高压锅从外形到工作过程都包含有许多的物理知识在里面。
高压锅的基本原理就是利用增大锅内的气压，来提高烹饪食物的温度，从而能够比较快的将食物煮熟。
（1）①水的沸点随液面上方气压的增大而升高；②力的平衡；③压强；④熔点（熔化）。
（2）高压锅一旦安全阀失效，锅内气压过大，锅内温度也随之升高，当温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就会熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生。
（3）
P＝P0＋Pm＝1.01×105Pa＋0.62×105Pa＝1.63×105Pa
由图像可得锅内最高温度大约为115℃。
若要把这种锅向西藏地区销售，由于西藏大气压较小，要使锅内最高温度仍为115℃，锅内外压强差变大，应适当提高锅的承压能力，并适当增加安全阀的质量。
提示：
本题是近几年中考经常考到的探究性、开放性类型的试题。
试题源于教材活于教材，使同学们在主动探求中获得物理与生活的知识，避免了过去偏重于机械记忆。
该题以图像式给予信息，使同学们尝试到将获取的信息制成图像加以归纳、寻找规律的研究方法。
【考点突破】
【考点指要】
本部分理解层次的考点有4个，分别是：
压强的概念、运用压强公式解决有关问题、液体内部压强的规律、运用液体内部压强公式解决有关问题。
近几年中考试题对这部分的考查，基本以两种方式出现，一是综合性不高的选择题、填空题和实验题，侧重基础知识的考查，分值一般在6分左右；一是综合性较高的计算题，分值一般在4分左右。
【典型例题分析】
例1.如图5所示，将实验“小桌”放入沙盘中，观察陷入沙中的深度。
比较图甲和图乙两种情况，可知压力的作用效果与压力的有关。
比较图乙和图丙两种情况，可知压力的作用效果与受压的有关。
分析与解：
压力的作用效果跟压力的大小和受力面积大小有关。
比较图甲和图乙的情况，甲、乙与沙面的接触面积相同，乙图对沙面的压力大，压力作用的效果明显，这说明压力的作用效果与压力的大小有关。
比较图乙和图丙的情况，压力相同时，乙图与沙面的接触面积小，压力的作用效果明显，这说明压力的作用效果与受压的面积有关。
本题的答案依次为：
压力的大小，受力面积。
提示：
本题是一道体现控制变量法思想的探究性试题。
即由P=F/S可知：
当压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；当受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显。
物理课本中是采用单位面积上受到的压力大小即压强概念来比较压力作用效果的。
例2.一本初中物理书平放在水平桌面上，如何测定它对桌面的压强？
请写出需要测量的物理量，你所选择的器材，并用所测物理量表示压强的大小。
需测量的物理量：
。
器材：
。
表达式：
。
分析与解：
当书静止地放在水平桌面上时，它对桌面的压力等于它的重力，所以，只要测出书的质量（或重力），用刻度尺测出教科书平放在水平桌面上时与桌面的接触面积，即可利用压强公式P=F/S得到书对桌面压强的表达式。
方法1：
（1）用刻度尺测出课本的长和宽分别为a和b；
（2）用调好的天平测得物理课本的质量为m；（3）压强的表达式为：
P=mg/ab。
方法2：
（1）用刻度尺测出课本的长和宽分别为a和b；
（2）用调节好的弹簧测力计和细线测得课本的重力为G；（3）压强的表达式为：
P=G/ab。
提示：
本题是一道开放性试题，要测量物理课本平放在水平桌面上对桌面的压强，由P=F/S可知，必须测出压力F、受力面积S。
由于测量物理量器材选择的多样性，导致了本实验的步骤、表达式都不尽相同，有助于培养同学们的发散性思维能力和创新意识。
例3.潜水员潜入水中的深度有一定的限制，这与潜水员能承受的压强大小有关。
若某位潜水员能承受水产生的最大压强为4.0×105Pa，水的密度为1.0×103kg/m3（g取10N/kg），则该潜水员在水中能下潜的最大深度是
A.4mB.40mC.400mD.60m
分析与解：
求潜水员在水中能下潜的最大深度应根据液体的压强公式P=ρgh变形后求解。
由公式
得出：
，故本题的正确选项为B。
提示：
在解决此类问题时，应当从题目中分析出与解答问题有关的因素，再用学过的知识进行解答。
例4.海水里有着惊人的压强，深度每增加10m，压强就要增加1.03×105Pa。
海洋最深的地方是太平洋的马利亚纳海沟，声呐探测的回声时间是15.8s。
海洋考察证实，这里仍生存着深海鱼等多种海洋生物。
请你根据以上的信息，求：
（1）海水的密度。
（2）海沟的深度。
（3）马利亚纳海沟沟底深海鱼所承受的海水压强。
（4）若能捕捞到这种深海鱼，能否进行人工养殖？
说明理由。
（取声音在海水中的传播速度v=1450m/s，g=10N/kg）
分析与解：
（1）根据液体压强公式，可求出海水的密度为
（2）海沟的深度为
（3）深海鱼所承受的海水压强为
=1.03×103kg/m3×10N/kg×11455m=1.18×108Pa。
（4）若捕捞到深海鱼，不能进行人工养殖。
因为深海鱼的身体结构，已适应了高压下的生存条件，鱼体内存在着与海底相同的高压。
捕捞到水面的深海鱼，会因压强在较短时间内的急剧减小而使鱼的五脏破裂而死。
提示：
本题是一道简单的压强与速度的综合题，在求解这类问题时最好分步求解，这样可减少失分的可能。
例5.下表是小莉同学用如图6所示装置分别测得水和盐水在不同深度时，压强计（U形管中是水）两液柱的液面高度情况。
序号
液体
深度ｈ
（mm）
压强计
左液面（mm）
右液面（mm）
液面高度差（mm）
1
水
30
186
214
28
2
60
171
229
58
3
90
158
242
84
4
盐水
90
154
246
92
（1）分析表中序号1、2、3三组数据可得到的结论是：
同种液体的压强随深度的增加而，比较表中序号为3、4两组数据可得到的结论是：
不同液体的压强还跟液体的有关。
（2）为了进一步研究在同一深度，液体向各个方向的压强是否相等，他们应控制的量有和，要改变的是。
（3）小莉同学在学了液体压强公式后，用公式对以上实验的数据进行分析计算（g=10N/kg），得出金属盒在30mm深处水的压强是Pa，而从压强计测出的压强为__________Pa，由此她发现按液面高度差计算的压强值小于按液体深度计算的压强值，你认为造成的原因是什么？
答：
。
分析与解：
（1）分析表中序号1、2、3三组数据可知，随着深度逐渐增加，液面高度差也逐渐增加，因此压强逐渐增大，比较表中序号3、4两组数据可知，深度相同时，液体密度大的，液面高度差也大，说明不同液体的压强还跟密度有关。
（2）根据液体压强的公式P=ρgh可知，要想研究在同一深度，液体向各个方向的压强相等，应控制的量有液体的深度和液体的密度，如果再改变金属盒向各个方向不同的情况下压强计的液面差仍相同，说明液体内部同一深度向各个方向的压强相等。
（3）金属盒在30mm深处的压强P1=ρgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa。
液面的高度差产生的压强为P2=ρgh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.028=280Pa。
这是由于金属盒的橡皮膜也要产生压强的缘故。
答案：
（1）增大；密度
（2）深度；密度；金属盒的方向（或方向）（3）300；280；金属盒橡皮膜也要产生压强。
提示：
本题主要考查了同学们对研究液体压强特点的实验的理解情况以及分析实验数据总结规律的能力。
本题的解题关键是理解液体压强的特点和规律。
例6.阅读下列材料，再进行解答。
在高速公路上，货车超载已经成了一种普遍的现象，这些超载的大型货车车箱几乎与一列火车的车皮相同大小，交警们形象地称它们为“半挂列车”。
除了货车的超载，一些地方的客车超载问题也非常突出，并且造成了多起群死群伤的重大交通事故。
按照我国汽车工业的行业标准，载货车辆的轮胎对地面的压强应控制在700kPa以内。
但也有一些司机，为了降低营运成本，肆意超载。
有一辆自重2000kg的6轮汽车，该车核准载货量为4000kg，而在实际营运中却装货10000kg，若汽车的每个车轮与地面的接触面积为0.02m2。
（计算中g＝10N/kg）
（1）这辆汽车对路面的压强是多少？
（2）请你运用所学到的物理知识分析超载还会带来什么样的危害？
（举两例即可）
分析与解：
（1）车对路面的压力等于车的重力G：
车跟路面的接触面积：
S＝6×0.02m2＝0.12m2
车对路面的压强：
（2）例1：
超载汽车对路面的压强往往超过路面能承受的最大压强，所以汽车超载会损坏路面。
例2：
由于汽车经常超载运行，使汽车发动机处于超功率工作，会使发动机过早老化而损坏。
（答案不是唯一的，只要合理。
）
提示：
本题联系社会生活实际，使学生能够运用所学的物理知识解决实际生活中的问题，充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的教学理念。
本题对我们的启示是“关注生活，联系实际”仍是今后中考复习与命题的热点。
例7.为了探究压力的作用效果与哪些因素有关，某同学把若干个用同种材料制成的不同物体放在同一水平细沙面上，进行了三组实验，并记录有关数据分别如表一、表二、表三所示。
实验时，他仔细观察发现每组内部沙面的凹陷程度相同，而各组却不同，第一组凹陷程度最大，第二组其次，第三组最小。
表一：
实验序号
压力（N）
受力面积（cm2）
1
6.0
10
2
9.0
15
3
12
20
表二：
实验序号
压力（N）
受力面积（cm2）
4
3.0
10
5
4.5
15
6
6.0
20
表三：
实验序号
压力（N）
受力面积（cm2）
7
3.0
20
8
4.5
30
9
6.0
40
（1）分析比较实验序号1与4（或2与5、3与6）及观察到的现象，可得出的初步结论是：
。
（2）从表一、表二、表三的数据分析，可以得到什么结论?
分析与解：
（1）分析比较实验序号1与4（或2与5、3与6）及观察到的现象，可得出的初步结论是：
当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果就越显著。
（2）通过对表中数据的分析，可得到什么结论有：
①通过对表一、表二中数据的分析及观察到的现象，得出的结论是：
当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越显著；
②通过对表二与表三中数据的分析及观察到的现象，得出的结论是：
当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越显著。
提示：
课标对分析与论证的基本要求是“能对收集的信息进行简单的比较，能进行简单的因果推理，经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程，尝试对探究结果进行描述和解释。
”通过对实验数据的分析比较，对培养同学们的科学思维品质可起到良好的作用。
【综合测试】
一、选择题
1.下列应用不属于连通器的是
A.茶壶B.锅炉水位计C.喷雾器D.喷泉
2.首先测定大气压值的实验是
A.托里拆利实验B.马德堡半球实验
C.奥斯特实验D.牛顿第一定律实验
3.人坐在沙发上比坐在椅子上舒服，这是因为
A.沙发有弹性把人托住了
B.沙发对人的压力比椅子对人的压力小一些
C.沙发对人的压强比椅子对人的压强小一些
D.以上解释都不对
4.一个质量是60kg的人，若他的每只鞋底的面积是100cm2，想站立或走过最大承受压强为6×104Pa的冰面时，以下叙述中正确的是
A.他能站立在冰面上B.他不能站立在冰面上
C.他不能走过冰面D.若要站立或走过还必须增加条件
5.（05年桂林市中考题）在生物进化的过程中，动物身上的各种器官不断地完善，以适应生存的环境.我们所了解的以下事例中，有减小压强功能的是
A.号称“森林医生”的啄木鸟，长有细长而又坚硬的尖喙，便于啄开树皮
B.人口腔里的牙齿根据咀嚼功能的不同，分出了切牙、尖牙等
C.大象长有两个大大的耳朵，不仅可以发挥听觉功能，还能用于散热
D.骆驼的体重比马的体重大不了一倍，脚掌面积却是马蹄的三倍
6.竖直放置的下端扎有橡皮膜的开口玻璃管内，倒入一定量的水后，橡皮膜向外突出，将管子逐渐倾斜的过程中，管底的橡皮膜凸起程度将
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