241圆的有关性质 第5课时.docx

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241圆的有关性质第5课时

 

24.1圆的有关性质

 

教学目标

1.理解圆、弧、弦、圆心角、圆周角的概念,理解等圆、等弧的概念,理解弧、弦、圆心角的关系,探索并了解点和圆的位置关系.

2.探索并证明垂径定理;垂直于弦的直径平分弦以及弦所对的两条弧.

3.探索圆周角与圆心角及其所对弧的关系,理解并证明圆周角定理及其推论:

圆周角的度数等于它所对弧上的圆心角度数的一半;直径所对的圆周角是在直角;90°的圆周角所对的弦是直径;圆内接四边形的对角互补.

教学重点

1.理解圆的有关概念,了解弧、弦、圆心角之间的关系.

2.垂径定理、圆周角定理的证明及其应用.

教学难点

垂径定理、圆周角定理的证明及其应用.

课时安排

5课时.

教案A

 

第1课时

教学内容

24.1.1圆.

教学目标

1.使学生理解圆、弦、圆弧、等圆、等孤的概念;初步会运用这些概念判断真假命题.

2.逐步培养学生阅读教材、亲自动手实践,总结出新概念的能力;进一步指导学生观察、比较、分析、概括知识的能力.

3.通过动手、动脑的全过程,调动学生主动学习的积极性,使学生从积极主动获得知识.

教学重点

理解圆的有关概念.

教学难点

对“等圆”、“等弧”的定义中的“互相重合”这一特征的理解.

教学过程

一、导入新课

展示有关圆的图片,导入新课的教学.

二、新课教学

1.阅读、理解.

教师引导学生阅读教材,理解教材中的有概念.

(1)圆、圆心、半径:

在一个平面内(如下图),线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点A所形成的图形叫做圆.其固定的端点O叫做圆心,线段OA叫做半径.以点O为圆心的圆,记作⊙O,读作“圆O”.

(2)弦:

连接圆上任意两点的线段叫做弦.

(3)直径:

经过圆心的弦叫做直径.

(4)圆弧、弧、半圆:

圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧.以A,B为端点的弧记作

,读作“圆弧AB”或“弧AB”.圆的任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧,每一条弧都叫做半圆.

(5)等圆:

能够重合的两个圆叫做等圆.

(6)等弧:

在同圆或等圆中,能够互相重合的弧叫做等弧.

(7)优弧、劣弧:

大于半圆的弧叫做优弧;小于半圆的弧叫做劣弧.

2.小组交流、师生对话.

问题1:

一个圆有多少条弦?

最长的弦是什么?

问题2:

弧分为哪几种?

怎样表示?

问题3:

在等圆、等弧中,“互相重合”是什么含义?

通过问题,使学生与学生,学生与老师进行交流、学习,加深对概念的理解,排除疑难.

3.概念辨析.

判断题目:

(1)直径是弦()

(2)弦是直径()

(3)半圆是弧()

(4)弧是半圆()

(5)长度相等的两段弧是等弧()

(6)等弧的长度相等()

(7)半径相等的两个半圆是等弧()

主要理解以下概念:

弦与直径;弧与半圆、同心圆;等圆指两个图形;等圆、等弧是互相重合得到及等弧的条件作用.

4.实例探究.

例矩形ABCD的对角线AC,BD相交于点O.求证:

A,B,C,D四个点在以点O为圆心的同一个圆上.

证明:

∵四边形ABCD为矩形,

∴OA=OC=

AC,OB=OD=

BD,AC=BD.

∴OA=OC=OB=OD.

∴A,B,C,D四个点在以点O为圆心,OA为半径的圆上.

三、巩固练习

教材第81页练习.

四、课堂小结

本节应掌握以下内容:

1.圆、弦、圆弧、等圆、等孤的概念.

2.弧的表示方法.

五、布置作业

习题24.1第1题.

 

第2课时

教学内容

24.1.2垂直于弦的直径.

教学目标

1.理解圆的轴对称性及垂径定理的推证过程;能初步应用垂径定理进行计算和证明.

2.进一步培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力.

3.通过圆的对称性,培养学生对数学的审美观,并激发学生对数学的热爱.

教学重点

垂径定理及其应用.

教学难点

垂径定理的证明.

教学过程

一、导入新课

1.实验:

让学生用自己的方法探究圆的对称性,教师引导学生努力发现圆具有轴对称、中心对称、旋转不变性等特征.

2.探究:

剪一个圆形纸片,沿着它的任意一条直径对折,重复做几次,你发现了什么?

由此你能得到什么结论?

你能证明你的结论吗?

二、新课教学

1.垂径定理及证明.

请同学们回答下面两个问题:

(1)圆是轴对称图形吗?

如果是,它的对称轴是什么?

你能找到多少条对称轴?

(2)你是用什么方法解决上述问题的?

与同伴进行交流.

分析:

(1)圆是轴对称图形,它的对称轴是直径,我能找到无数多条直径.

(2)我是利用沿着圆的任意一条直径折叠的方法解决圆的对称轴问题的.

因此,我们可以得到:

圆是轴对称图形,其对称轴是任意一条过圆心的直线.

如右图,AA′是⊙O的一条弦,作直径CD,使CD⊥AA′,垂足为M.

(1)右图是轴对称图形吗?

如果是,其对称轴是什么?

(2)你能发现图中有哪些等量关系?

说一说你理由.

点评:

(1)是轴对称图形,其对称轴是CD.

(2)AM=A′M,

.即直径CD平分弦AA′,并且平分

这样,我们就得到下面的定理:

垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧.

下面我们用逻辑思维来证明它.

已知:

直径CD、弦AA′且CD⊥AA′垂足为M.

求证:

AM=A′M,

分析:

要证AM=A′M,,只要证AM、A′M构成的两个三角形全等.因此,只要连结OA、OA′或AD、A′D或AC、A′C即可.

证明:

如图,连结OA、OA′,则OA=OA′,

在Rt△OAM和Rt△OA′M中,OA=OA′,OM=OM,

∴Rt△OAM≌Rt△OA′M.

∴AM=A′M.

∴点A和点A′关于CD对称.

∵⊙O关于直径CD对称,

∴当圆沿着直线CD对折时,点A与点A′重合,

重合,

重合.

..

进一步,我们还可以得到推论:

平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.

2.实例探究.

例赵州桥(下左图)是我国隋代建造的石拱桥,距今约有1400年的历史,是我国古代人民勤劳与智慧的结晶.它的主桥拱是圆弧形,它的跨度(弧所对的弦的长)为37m,拱高(弧的中点到弦的距离)为7.23m,求赵州桥主桥拱的半径(结果保留小数点后一位).

分析:

解决此问题的关键是根据赵州桥的实物图画出几何图形.

解:

如上右图,用

表示主桥拱,设

所在圆的圆心为O,半径为R.

经过圆心O作弦AB的垂线OC,D为垂足,OC与

相交于点C,连接OA,根据垂径定理,D是AB的中点,C是

的中点,CD就是拱高.

由题设可知

AB=37m,CD=7.23m,

所以

AD=

AB=

×37=18.5(m),

OD=OC-CD=R-7.23.

在Rt△OAD中,由勾股定理,得

OA2=AD2+OD2,

R2=18.52+(R-7.23)2.

解得

R≈27.3m.

因此,赵州桥的主桥拱半径约为27.3m.

三、巩固练习

教材第83页练习.

四、课堂小结

今天学习了什么,还有哪些问题?

五、布置作业

习题24.1第2、3题.

 

第3课时

教学内容

24.1.3弧、弦、圆心角.

教学目标

1.了解圆的旋转对称性,掌握圆心角的概念.

2.掌握弧、弦、圆心角之间的关系,并能运用这些关系解决有关证明和计算的问题.

教学重点

弧、弦、圆心角之间的关系.

教学难点

探索定理和推导及其应用.

教学过程

一、导入新课

学生活动:

请同学们完成下题.

已知△OAB,如图所示,作出绕O点旋转30°、45°、60°的图形.

点评:

绕O点旋转,O点就是固定点,旋转30°,就是旋转角∠BOB′=30°.

二、新课教学

探究:

剪一个圆形纸片,把它绕圆心旋转180°,所得的图形与原图形重合吗?

由此你能得到什么结论?

把圆绕圆心旋转任意一个角度呢?

实际上,圆是中心对称图形,圆心就是它的对称中心.不仅如此,把圆绕圆心旋转任意一个角度,所得的图形都与原图形重合.利用这个性质,我们还可以得到圆的其他性质.

我们把顶点在圆心的角叫做圆心角.现在利用上面的性质来研究在同一个圆中,圆心角及其所对的弧、弦之间的关系.

思考:

如下图,⊙O中,当圆心角∠AOB=∠A′OB′时,它们所对的弧

、弦AB和A′B′相等吗?

为什么?

我们把∠AOB连同

绕圆心O旋转,使射线OA与OA′重合.

∵∠AOB=∠A′OB′,

∴射线OB与OB′重合.

又OA=OA′、OB=OB′,

∴点A与A′重合,点B与B′重合.

因此,

重合,AB与A′B′重合.即

,AB=A′B′.

这样,我们就得到下面的定理:

在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦也相等.

同样,还可以得到:

在同圆或等圆中,如果两条弧相等,那么它们所对的圆心角相等,所对的弦相等;

在同圆或等圆中,如果两条弦相等,那么它们所对的圆心角相等,所对的弧相等.

三、实例探究

例如图,在⊙O中,

,∠ACB=60°.

求证:

∠AOB=∠BOC=∠AOC.

证明:

∴AB=AC,△ABC是等腰三角形.

又∠ACB=60°,

∴△ABC是等边三角形,AB=BC=CA.

∴∠AOB=∠BOC=∠AOC.

四、巩固练习

教材第85页练习1、2.

五、归纳总结

本节课应掌握:

1.圆心角概念.

2.在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量都部分相等,及其它们的应用.

六、布置作业

习题24.1第4题.

第4课时

教学内容

24.1.4圆周角

(1).

教学目标

1.了解圆周角的概念.

2.理解圆周角的定理:

在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角相等,都等于这条弧所对的圆心角的一半.

3.理解圆周角定理的推论:

半圆(或直径)所对的圆周角是直角,90°的圆周角所对的弦是直径.

4.熟练掌握圆周角的定理及其推理的灵活运用.

教学重点

圆周角的定理、圆周角的定理的推导及运用它们解题.

教学难点

运用数学分类思想证明圆周角的定理.

教学过程

一、导入新课

学生活动:

请同学们口答下面两个问题.

1.什么叫圆心角?

2.圆心角、弦、弧之间有什么内在联系呢?

点评:

1.我们把顶点在圆心的角叫圆心角.

2.在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦中有一组量相等,那么它们所对的其余各组量都分别相等.

刚才讲的,顶点在圆心上的角,有一组等量的关系,如果顶点不在圆心上,它在其它的位置上?

如在圆周上,是否还存在一些等量关系呢?

这就是我们今天要探讨,要研究,要解决的问题.

二、新课教学

1.圆周角.

在圆中,除圆心角外,还有一类角(如图中的∠ACB),它的顶点在圆上.并且两边都与圆相交,我们把这样的角叫做圆周角.

如图,连接AO,BO,得到圆心角∠AOB.可以发现,∠ACB与∠AOB对着同一条弧

,它们之间存在什么关系呢?

下面我们就来研究这个问题.

2.探究

(1)分别测量图中

所对的圆周角∠ACB和圆心角∠AOB的度数,它们之间有什么关系?

(2)在⊙O上任取一条弧,作出这条弧所对的圆周角和圆心角,测量它们的度数,你能得出同样的结论吗?

由此你能发现什么规律?

教师引导学生思考、讨论、探究,最后发现,同弧所对的圆周角的度数等于这条弧所对的圆心角的度数的一半.

得出结论后,教师可让学生尝试证明这个结论.

证明:

如下图,在⊙O任取一个圆周角∠BAC,沿AO所在直线将圆对折,由于点A的位置不同,折痕会:

(1)在圆周角的一条边上;

(2)在圆周角的内部;(3)在圆周角的外部.

我们来分析第

(1)种情况,如图

(1),圆心O在∠BAC的一条边上.

对于第

(2)(3)种情况,可以通过添加辅助线,如图

(2)(3),将它们转化为第

(1)种情况,从而得到相同的结论(请你自己证明).

这样,我们就得到圆周角定理:

一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半.

进一步,我们还可以得到下面的推论:

同弧或等弧所对的圆周角相等.半圆(或直径)所对的圆周角是直角,90°的圆周角所对的弦是直径.

三、巩固练习

教材第88页练习第1、3题.

四、课堂小结

本节课应掌握:

1.圆周角的概念.

2.圆周角的定理:

在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角相等,都相等这条弧所对的圆心角的一半.

3.半圆(或直径)所对的圆周角是直角,90°的圆周角所对的弦是直径.

五、布置作业

习题24.1第7、8题.

 

第5课时

教学内容

24.1.4圆周角

(2).

教学目标

1.了解圆内接多边形和多边形的外接圆.

2.通过实例,深化对圆周角的认识,熟练掌握圆周角定理及其推导解决一些具体问题.

教学重点

圆周角的定理、圆周角的定理的推导及运用它们解题.

教学难点

运用数学分类思想证明圆周角的定理.

教学过程

一、导入新课

1.什么叫圆周角?

2.你能说说圆周角定理吗?

复习上节内容,导入新课的教学

二、新课教学

1.实例探究

例如下左图,⊙O的直径AB为10cm,弦AC为6cm,∠ACB的平分线交⊙O于点D,求BC,AD,BD的长.

解:

如上右图,连接OD.

∵AB是直径,

∴∠ACB=∠ADB=90°.

在Rt△ABC中,BC=

=8(cm).

∵CD平分∠ACB,

∴∠ACD=∠BCD.

∴∠AOD=∠BOD.

∴AD=BD.

又在Rt△ABD中,AD2=BD2=AB2,

∴AD=BD=

AB=

×10=5

(cm).

2.内接多边形和外接圆.

如果一个多边形的所有顶点都在同一个圆上,这个多边形叫做圆内接多边形,这个圆叫做这个多边形的外接圆.如下图,四边形ABCD是⊙O的内接四边形,⊙O是四边形ABCD的外接圆.

思考:

圆内接四边形的四个角之间有什么关系?

因为圆内接四边形的每一个角都是圆周角,所以我们可以利用圆周角定理,来研究圆内接四边形的角之间的关系.

如右图,连接OB,OD.

∵∠A所对的弧为

,∠C所对的弧为

所对的圆心角的和是周角.

∴∠A+∠C=

=180°.

同理∠B+∠D=180°.

这样,利用圆周角定理,我们得到圆内接四边形的一个性质:

圆内接四边形的对角互补.

三、巩固练习

教材第88页练习第2、4、5题.

四、课堂小结

本节课应掌握:

1.圆周角的概念和定理.

2.圆内接多边形和多边形的外接圆.

3.应用圆周角的定理及其推导解决一些具体问题.

五、布置作业

习题24.1第9、12、13题.

 

教案B

 

第1课时

教学内容

24.1.1圆.

教学目标

1.使学生理解圆、弦、圆弧、等圆、等弧的概念;初步会运用这些概念判断真假命题.

2.逐步培养学生阅读教材、亲自动手实践,总结出新概念的能力;进一步指导学生观察、比较、分析、概括知识的能力.

3.通过动手、动脑的全过程,调动学生主动学习的积极性,使学生从积极主动获得知识.

教学重点

理解圆的有关概念.

教学难点

对“等圆”、“等弧”的定义中的“互相重合”这一特征的理解.

教学过程

一、导入新课

圆是常见的图形,生活中的许多物体都给我们以圆的形象,你能举出一些例子吗?

从生活中的情景着手,导入新课的教学.

二、新课教学

1.圆及其相关概念.

(1)圆的画法.

如下图,观察画圆的过程,你能说出圆是如何画出来的吗?

重温圆的画法,深化对圆的理解和认识.

(2)圆及其相关概念.

如下图,在一个平面内,线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点A所形成的图形叫做圆.其固定的端点O叫做圆心,线段OA叫做半径.以点O为圆心的圆,记作⊙O,读作“圆O”.

从上图画圆的过程可以看出:

(1)圆上各点到定点(圆心O)的距离都等于定长(半径r);

(2)到定点的距离等于定长的点都在同一个圆上.

因此,圆心为O、半径为r的圆可以看成是所有到定点O的距离等于定长r的点的集合.

3.弦、弧及其相关概念.

连接圆上任意两点的线段叫做弦,经过圆心的弦叫做直径.如下图中,AB,AC是弦,AB是直径.

圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧.以A,B为端点的弧记作

,读作“圆弧AB”或“弧AB”.圆的任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧,每一条弧都叫做半圆.

能够重合的两个圆叫做等圆.容易看出:

半径相等的两个圆是等圆;反过来,同圆或等圆的半径相等.在同圆或等圆中,能够互相重合的弧叫做等弧.

4.实例探究.

例矩形ABCD的对角线AC,BD相交于点O.求证:

A,B,C,D四个点在以点O为圆心的同一个圆上.

证明:

∵四边形ABCD为矩形,

∴OA=OC=

AC,OB=OD=

BD,AC=BD.

∴OA=OC=OB=OD.

∴A,B,C,D四个点在以点O为圆心,OA为半径的圆上(下图).

三、巩固练习

教材第81页练习.

四、课堂小结

本节应掌握以下内容:

1.圆、弦、圆弧、等圆、等孤的概念.

2.弧的表示方法.

五、布置作业

习题24.1第1题.

 

第2课时

教学内容

24.1.2垂直于弦的直径.

教学目标

1.理解圆的轴对称性及垂径定理的推证过程;能初步应用垂径定理进行计算和证明.

2.进一步培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力.

3.通过圆的对称性,培养学生对数学的审美观,并激发学生对数学的热爱.

教学重点

垂径定理及其应用.

教学难点

垂径定理的证明.

教学过程

一、导入新课

剪一个圆形纸片,沿着它的任意一条直径对折,重复做几次,你发现了什么?

由此你能得到什么结论?

你能证明你的结论吗?

二、新课教学

1.圆的轴对称性质.

通过探究可以发现,圆是轴对称图形,任何一条直径所在的直线都是圆的对称轴.下面我们来证明这个结论.

要证明圆是轴对称图形,只需证明圆上任意一点关于直径所在直线(对称轴)的对称点也在圆上.如右图,设CD是⊙O的任意一条直经,A为⊙O上点C,D以外的任意一点.过点A作AA′⊥CD,交⊙O于点A′,垂足为M,连接OA,OA′.

在△OAA′中,

∵OA=OA′,

∴△OAA′是等腰三角形.

又AA′⊥CD,

∴AM=MA′.

即CD是AA′的垂直平分线.这就是说,对于圆上任意一点A,在圆上都有关于直线CD的对称点A′,因此关于直线CD对称,即

圆是轴对称图形,任何一条直径所在直线都是圆的对称轴.

2.垂径定理.

从上面的证明我们知道,如果⊙O的直径CD垂直于弦AA',垂足为M,那么点A和点A′是对称点.把圆沿着直径CD折叠时,点A与点A′重合,AM与A′M重合,

分别与

重合.

因此,AM=A′M,

即直径CD平分弦AA′,并且平分

这样,我们就得到垂径定理:

垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧.

进一步,我们还可以得到推论:

平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.

3.实例探究.

例1赵州桥(下左图)是我国隋代建造的石拱桥,距今约有1400年的历史,是我国古代人民勤劳与智慧的结晶.它的主桥拱是圆弧形,它的跨度(弧所对的弦的长)为37m,拱高(弧的中点到弦的距离)为7.23m,求赵州桥主桥拱的半径(结果保留小数点后一位).

分析:

解决此问题的关键是根据赵州桥的实物图画出几何图形.

解题过程见教材第82、83页,

例2如图,已知在⊙O中,弦AB的长为8cm,圆心O到AB的距离为3cm,求⊙O的半径.

分析:

要求⊙O的半径,连结OA,只要求出OA的长就可以了,因为已知条件点O到AB的距离为3cm,所以作OE⊥AB于E,而AE=EB=

AB=4cm.此时解Rt△AOE即可.

解:

连结OA,作OE⊥AB于E.则AE=EB.

∵AB=8cm,

∴AE=4cm.

又∵OE=3cm,

在Rt△AOE中,

(cm).

∴⊙O的半径为5cm.

说明:

学生独立完成,老师指导解题步骤;应用垂径定理计算.

三、巩固练习

教材第83页练习.

四、课堂小结

今天学习了什么,还有哪些问题?

五、布置作业

习题24.1第2、3题.

 

第3课时

教学内容

24.1.3弧、弦、圆心角.

教学目标

1.了解圆的旋转对称性,掌握圆心角的概念.

2.掌握弧、弦、圆心角之间的关系,并能运用这些关系解决有关证明和计算的问题.

教学重点

弧、弦、圆心角之间的关系.

教学难点

探索定理和推导及其应用.

教学过程

一、导入新课

探究:

剪一个圆形纸片,把它绕圆心旋转180°,所得的图形与原图形重合吗?

由此你能得到什么结论?

把圆绕圆心旋转任意一个角度呢?

二、新课教学

1.圆心角的认识.

教师引导学生思考、分析、讨论,让学生知道:

圆是中心对称图形,圆心就是它的对称中心.不仅如此,把圆绕圆心旋转任意一个角度,所得的图形都与原图形重合.利用这个性质,我们还可以得到圆的其他性质.

我们把顶点在圆心的角叫做圆心角.现在利用上面的性质来研究在同一个圆中,圆心角及其所对的弧、弦之间的关系.

2.定理的推导和证明.

思考:

如下图,⊙O中,当圆心角∠AOB=∠A′OB′时,它们所对的弧

、弦AB和A′B′相等吗?

为什么?

我们把∠AOB连同

绕圆心O旋转,使射线OA与OA′重合.

∵∠AOB=∠A′OB′,

∴射线OB与OB′重合.

又OA=OA′、OB=OB′,

∴点A与A′重合,点B与B′重合.

因此,

重合,AB与A′B′重合.即

,AB=A′B′.

这样,我们就得到下面的定理:

在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦也相等.

同样,还可以得到:

在同圆或等圆中,如果两条弧相等,那么它们所对的圆心角相等,所对的弦相等;

在同圆或等圆中,如果两条弦相等,那么它们所对的圆心角相等,所对的弧相等.

3.实例探究.

例如下图,MN是⊙O的直径,弦AB、CD相交于MN上的一点P,∠APM=∠CPM.

(1)由以上条件,你认为AB和CD大小关系是什么,请说明理由.

(2)若交点P在⊙O的外部(右图),上述结论是否成立?

若成立,加以证明;若不成立,请说明理由.

分析:

(1)要说明AB=CD,只要证明AB、CD所对的圆心角相等,只要说明它们的一半相等.

上述结论仍然成立,它的证明思路与上面的题目是一模一样的.

解:

(1)AB=CD.

理由:

过O作OE、OF分别垂直于AB、CD,垂足分别为E、F.

∵∠APM=∠CPM,

∴∠1=∠2,OE=OF.

连结OD、OB,则OB=OD,

∴Rt△OFD≌Rt△OEB.

∴DF=BE.

根据垂径定理可得:

AB=CD.

(2)作OE⊥AB,OF⊥CD,垂足为E、F.

∵∠APM=∠CPN且OP=OP,∠PEO=∠PFO=90°,

∴Rt△OPE≌Rt△OPF.

∴OE=OF.

连接OA、OB、OC、OD,易证Rt△OBE≌Rt△ODF,Rt△OAE≌Rt△OCF.

∴AB=CD.

三、巩固练习

教材第85页练习1、2.

四、归纳总结

本节课应掌握:

1.圆心角概念.

2.在同圆或

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