高中物理练习热力学定律和能量守恒.docx
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高中物理练习热力学定律和能量守恒
高中物理练习--热力学定律和能量守恒
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1.[广东省揭阳市普宁一中模拟]（5选3）关于热力学定律,下列说法正确的是（ ）
A．气体吸热后温度一定升高
B．一定量的某种理想气体在等温膨胀过程中,内能一定减少
C．一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加
D．热量可以从低温物体传到高温物体
E．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡
答案：
CDE
解析：
气体吸热的同时,如果对外做功,则气体的温度有可能降低,A错误；一定量的某种理想气体在等温膨胀过程中,内能不变,B错误；一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,由理想气体状态方程可知,温度一定升高,则内能一定增加,C正确；热量可以从低温物体传到高温物体,但需要消耗外界的能量,D正确；由热平衡定律知,如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡,E正确．
2．[内蒙古包头九中检测]（5选3）下列说法正确的是（ ）
A．控制液面上方饱和汽的体积不变,升高温度,则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大,密度增大,压强也增大
B．没有摩擦的理想热机可以把获得的能量全部转化为机械能
C．两个分子甲和乙相距较远（此时它们之间的作用力可以忽略）,设甲固定不动,乙逐渐向甲靠近,直到不能再靠近,在整个移动过程中分子力先增大后减小,分子势能先减小后增大
D．晶体熔化过程中,吸收的热量全部用来破坏空间点阵,增加分子势能,而分子平均动能却保持不变,所以晶体有固定的熔点
E．理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比
答案：
ADE
解析：
温度升高时,液体分子的平均动能增大,单位时间内从液面飞出的分子数增多,所以达到动态平衡后该饱和汽的质量增大,密度增大,压强也增大,A正确；根据热力学第二定律知热机的效率不可能为1,B错误；两个分子甲和乙相距较远（此时它们之间的作用力可以忽略）,设甲固定不动,乙逐渐向甲靠近,直到不能再靠近,在整个移动过程中分子力先增大后减小再增大,分子势能先减小后增大,C错误；晶体熔化过程中,吸收的热量全部用来破坏空间点阵,增加分子势能,而分子平均动能却保持不变,所以晶体有固定的熔点,D正确；理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比,E正确．
3．[海南省海口一中模拟]（5选3）下列说法不正确的是（ ）
A．对物体做功可以使物体的温度升高
B．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计,则气体的内能只与温度有关
C．空调机作为制冷机使用时,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的
D．对于一定量的理想气体,当其温度降低时,速率大的分子数目减少,速率小的分子数目增加
E．若理想气体的温度很低,则所有分子的运动速率都非常小
答案：
BCE
解析：
改变内能的两种方式是做功和热传递,A正确；气体的内能除与分子势能、分子平均动能有关外,还与气体的质量有关,当气体分子间作用力可以忽略时,气体的内能只由温度和质量决定,B错误；制冷机工作时遵从热力学第一定律和第二定律,只是对外界产生了影响,C错误；气体分子的速度指的是平均速度,温度越低,平均速度越低,速率大的分子数目减少,速率小的分子数目增加,即使气体的温度很低,仍有一些分子的运动速率是非常大的,D正确,E错误．
4．[湖南省长沙模拟]（5选3）下列关于第二类永动机说法正确的是（ ）
A．第二类永动机是指没有冷凝器,只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机
B．第二类永动机违反了能量守恒定律,所以不可能制成
C．第二类永动机违背了热力学第二定律,所以不可能制成
D．随着科技的发展,第二类永动机有可能制成
E．第二类永动机不可能制成,说明机械能可以全部转化为内能,但内能却不能全部转化为机械能,而不引起其他变化
答案：
ACE
解析：
由第二类永动机的定义知,A正确；第二类永动机违反了热力学第二定律,B、D错误,C正确；由热力学第二定律知,机械能可以全部转化为内能,但内能却不能全部转化为机械能,而不引起其他变化,E正确．
5．[吉林省百校联盟联考]（5选3）下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体比温度低的物体所具有的内能多
B．物体吸热其内能不一定增大
C．随着科技的进步,热机效率会逐渐提高,最终可以达到100%
D．物体的温度变化时,其分子平均动能一定随之改变
E．热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化
答案：
BDE
解析：
物体内能的多少由物体质量、种类和温度等因素共同决定,A错误；物体吸热同时还可以对外做功,其内能不一定增大,B正确；由于能量耗散不可避免,热机效率不可能达到100%,C错误；温度是分子平均动能的标志,温度发生变化,分子的平均动能就会发生变化,D正确；由热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化,E正确．
6.
[广西调研]（5选3）如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t变化关系的图象,气体由状态A变化到状态B的过程中,下列说法正确的是（ ）
A．气体的内能增大
B．气体的内能不变
C．气体的压强减小
D．气体的压强不变
E．气体对外做功,同时从外界吸收能量
答案：
ACE
解析：
由题图可知,理想气体从状态A到状态B的过程中,温度升高,内能增大,故A正确,B错误；如图所示,两条虚线为等压线,斜率越大,压强越小,故气体从状态A到状态B的过程中,压强减小,故C正确,D错误；从状态A到状态B,体积增大,气体对外做功,W<0,温度升高,内能增大,ΔU>0,根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q,可知Q>0,即气体从外界吸收热量,故E正确．
7.
[辽宁省六校联考]（5选3）一定质量的理想气体,从状态A变化到状态B,再变化到状态C,其状态变化过程的p—V图象如图所示．已知气体处于状态A时的温度为300K,则下列判断正确的是（ ）
A．气体处于状态B时的温度是900K
B．气体处于状态C时的温度是300K
C．从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大
D．从状态A变化到状态B过程气体放热
E．从状态B变化到状态C过程气体放热
答案：
ABE
解析：
由题意可知TA＝300K,由于A→B的过程为等压变化,则由
＝
代入数据解得T＝900K,A正确；B→C过程是等容变化,则由
＝
代入数据解得TC＝300K,B正确；从状态A变化到状态C的过程中,气体的温度先升高后降低,则气体的内能先增大后减小,C错误；A→B过程,气体的温度升高,内能增大,体积增大,气体对外做功,由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知,气体吸热,D错误；B→C过程气体的体积不变,则气体不做功,温度降低,气体的内能减小,由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知,气体放热,E正确．
8．[甘肃省重点中学联考]（5选3）下列说法正确的是（ ）
A．一个绝热容器中盛有气体,假设把气体中速率很大的如大于v的分子全部取走,则气体的温度会下降,此后气体中不再存在速率大于v的分子
B．温度高的物体的分子平均动能一定大,内能也一定大
C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关
D．分子势能随分子间距离的增大,可能先减小后增大
E．热力学第二定律指出：
在任何自然的过程中,一个孤立的系统的总熵不会减小
答案：
CDE
解析：
将速率很大的分子取走后,气体的温度会降低,但气体中依旧会有其他的分子速率大于v,选项A错误；温度高的物体的分子平均动能大,但内能还与物体的质量等因素有关,所以不一定大,选项B错误；气体压强跟气体分子的平均动能、分子的密集程度有关,平均动能和密集程度越大,气体压强越大,选项C正确；分子势能随分子间距离的增大可能先减小后增大,选项D正确；热力学第二定律指出,在任何自然的过程中,一个孤立的系统的总熵不会减小,选项E正确．
9．[湖南省衡阳八中检测]一定质量的页岩气（可看成理想气体）状态发生了一次循环变化,其压强p随热力学温度T变化的关系如图所示,O、a、b在同一直线上,bc与横轴平行．则（ ）
A．a到b过程,气体的体积减小
B．a到b过程,气体的体积增大
C．b到c过程,气体从外界吸收热量
D．b到c过程,气体向外界放出热量
答案：
C
解析：
ab所在直线过原点,表示气体发生等容变化,即气体的体积不变,A、B错误；b到c的过程中,气体发生等压变化,温度升高,内能增大,根据
＝C可知,气体的体积增大,气体对外界做功,根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知,气体从外界吸收热量,C正确,D错误．
10.
[福建省福州质检]如图是某喷水壶示意图．未喷水时阀门闭合,压下压杆可向瓶内储气室充气；多次充气后按下按柄打开阀门,水会自动经导管从喷嘴处喷出．储气室内气体可视为理想气体,充气和喷水过程温度保持不变,则（ ）
A．充气过程中,储气室内气体内能增大
B．充气过程中,储气室内气体分子平均动能增大
C．喷水过程中,储气室内气体放热
D．喷水过程中,储气室内气体压强增大
答案：
A
解析：
充气过程中,储气室内气体的质量增加,气体的温度不变,故气体的平均动能不变,气体内能增大,A正确,B错误；喷水过程中,气体对外做功,体积增大,而气体温度不变,则气体吸热,压强减小,C、D错误．
11．[吕梁模拟]（多选）
一定质量理想气体的状态沿如图所示的圆周变化,则该气体体积变化的情况是（ ）
A．沿a→b,逐步减小
B．沿b→c,先逐步增大后逐步减小
C．沿c→d,逐步减小
D．沿d→a,逐步减小
答案：
BC
解析：
对一定质量的理想气体,由
＝K（恒量）得：
p＝
T.当体积V不变时p∝T,即其等容线是过原点的倾斜直线,而不同体积的等容线的斜率和体积成反比．通过画过圆周上各点的等容线,比较其斜率即知B、C对．
12．[2017·全国卷Ⅲ]（5选3）如图,一定质量的理想气体从状态a出发,经过等容过程ab到达状态b,再经过等温过程bc到达状态c,最后经等压过程ca回到状态a.下列说法正确的是（ ）
A．在过程ab中气体的内能增加
B．在过程ca中外界对气体做功
C．在过程ab中气体对外界做功
D．在过程bc中气体从外界吸收热量
E．在过程ca中气体从外界吸收热量
答案：
ABD
解析：
ab过程,气体压强增大,体积不变,则温度升高,内能增加,A项正确；ab过程发生等容变化,气体对外界不做功,C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定,bc过程发生等温变化,内能不变,bc过程,气体体积增大,气体对外界做正功,根据热力学第一定律可知气体从外界吸热,D项正确；ca过程发生等压变化,气体体积减小,外界对气体做正功,B项正确,ca过程,气体温度降低,内能减小,外界对气体做正功,根据热力学第一定律可知气体向外界放热．E项错误．
13.
（5选3）如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）．该循环过程中,下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中,气体的内能不变
B．B→C过程中,气体分子的平均动能增大
C．C→D过程中,气体分子数密度增大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D．D→A过程中,外界对气体做的功小于气体内能的增加量
E．若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量,在C→D过程中放出38kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为25kJ
答案：
ACE
解析：
根据A→B过程为等温过程知,气体的内能不变,A正确；B→C为绝热过程,气体没有与外界热交换,体积增大,气体对外界做功,内能减小,所以B→C过程中,气体分子的平均动能减小,B错误；C→D为等温过程,C→D过程中,气体体积减小,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,C正确；D→A过程中,气体与外界无热量交换,体积减小,外界对气体做功,外界对气体做的功等于气体内能的增加量,D错误；气体完成一次循环,气体的内能不变,由热力学第一定律可知,气体对外做的功为63kJ－38kJ＝25kJ.E正确．
14．（5选3）关于内能,下列说法中不正确的是（ ）
A．物体内所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
B．一个物体的机械能发生变化时,其内能也一定发生变化
C．若外界对系统做的功为W,则系统的内能增加W
D．若系统从外界吸收的热量为Q,则系统的内能增加Q
E．做功和热传递在改变物体内能方面是等效的
答案：
BCD
解析：
在分子动理论中,我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能,A正确；内能与机械能是两个不同的物理概念,两者没有什么关系,如物体的速度增加了,机械能可能增加,但如果物体的温度不变,物体的内能就不变,故B错误；只有当系统与外界绝热时,外界对系统做的功才等于系统内能的增加量,同理,只有在单纯的热传递过程中,系统吸收（或放出）的热量才等于系统内能的增加量（或减少量）,故C、D错误；做功和热传递在改变物体内能方面是等效的,我们可以用做功的方式使一个物体的内能增大,温度升高,也可以使用热传递的方式使它升高到相同的温度,E正确．
15．（5选3）下列关于热力学第二定律说法正确的是（ ）
A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C．机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转换成机械能
D．气体向真空的自由膨胀是可逆的
E．热运动的宏观过程有一定的方向性
答案：
BCE
解析：
热运动的宏观过程有一定的方向性,符合能量守恒定律的宏观过程并不都能发生,故A错误,E正确；根据热力学第二定律,一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的,所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的,故B正确,D错误,根据热力学第二定律,不可能从单一热源取热使之完全转换为有用功而不产生其他影响,所以机械能可以全部转化为内能,而内能无法全部用来做功以转换成机械能,故C正确．
16．（5选3）下列说法正确的是（ ）
A．两个物体只要温度相等,那么它们分子热运动的平均动能就相等
B．在自然界能量的总量是守恒的,所以不存在能源危机
C．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成
D．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
E．1kg的0℃的冰比1kg的0℃的水的内能小些
答案：
ACE
解析：
温度是分子热运动平均动能的标志,两个物体只要温度相等,那么它们分子热运动的平均动能就相等,A正确；虽然在自然界能量的总量是守恒的,但能量的转化和转移具有方向性,B错误；热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成,C正确；热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他的变化”,D错误；1kg的0℃的冰变成1kg的0℃的水要吸收热量,E正确．
课时测评
综合提能力 课时练 赢高分
一、选择题
1.
[2018·全国卷Ⅰ][物理——选修3－3]如图,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①、②、③、④到达状态e.对此气体,下列说法正确的是__________（选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分；每选错1个扣3分,最低得分为0分）．
A．过程①中气体的压强逐渐减小
B．过程②中气体对外界做正功
C．过程④中气体从外界吸收了热量
D．状态c、d的内能相等
E．状态d的压强比状态b的压强小
答案：
BDE
解析：
A错：
过程①中,气体由a到b,体积V不变、T升高,则压强增大．
B对：
过程②中,气体由b到c,体积V变大,对外界做功．
C错：
过程④中,气体由d到e,温度T降低,内能ΔU减小,体积V不变,气体不做功,根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W得Q<0,即气体放出放量．
D对：
状态c、d温度相同,所以内能相同．
E对：
由b到c的过程,作过状态b、c的等压线,分析可得pb>pc,
由c到d的过程,温度不变,Vcpd,
所以pb>pc>pd.
2．[2018·全国卷Ⅲ][物理——选修3－3]如图,一定量的理想气体从状态a变化到状态b,其过程如p－V图中从a到b的直线所示．在此过程中________．（填正确答案标号．选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分．每选错1个扣3分,最低得分为0分）
A．气体温度一直降低
B．气体内能一直增加
C．气体一直对外做功
D．气体一直从外界吸热
E．气体吸收的热量一直全部用于对外做功
答案：
BCD
解析：
（1）A错：
在p－V图中理想气体的等温线是双曲线的一支,而且离坐标轴越远温度越高,故从a到b温度升高．
B对：
一定质量的理想气体的内能由温度决定,温度越高,内能越大．
C对：
气体体积膨胀,对外做功．
D对：
根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W,得Q＝ΔU－W,由于ΔU>0、W<0,故Q>0,气体吸热．
E错：
由Q＝ΔU－W可知,气体吸收的热量一部分用来对外做功,一部分用来增加气体的内能．
3.[2017·全国卷Ⅱ,33
（1）]（多选）如图,用隔板将一绝热汽缸分成两部分,隔板左侧充有理想气体,隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开,气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后,缓慢推压活塞,将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是（ ）
A．气体自发扩散前后内能相同
B．气体在被压缩的过程中内能增大
C．在自发扩散过程中,气体对外界做功
D．气体在被压缩的过程中,外界对气体做功
E．气体在被压缩的过程中,气体分子的平均动能不变
答案：
ABD
解析：
气体向真空膨胀时不受阻碍,气体不对外做功,由于汽缸是绝热的,没有热交换,所以气体扩散后内能不变,选项A正确．气体被压缩的过程中,外界对气体做功,且没有热交换,根据热力学第一定律,气体的内能增大,选项B、D正确．气体在真空中自发扩散的过程中气体不对外做功,选项C错误．气体在压缩过程中,内能增大,由于一定质量的理想气体的内能完全由温度决定,温度越高,内能越大,气体分子的平均动能越大,选项E错误．
4.
（多选）如图所示,导热的汽缸固定在水平地面上,用活塞把一定质量的理想气体封闭在汽缸中,汽缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆,使活塞缓慢地向右移动,由状态①变化到状态②,在此过程中如果环境保持恒温,下列说法正确的是（ ）
A．每个气体分子的速率都不变
B．气体分子平均动能不变
C．水平外力F逐渐变大
D．气体内能减小
答案：
BC
解析：
由状态①到状态②是封闭气体等温膨胀过程,由于温度是分子平均动能的标志,故分子热运动的平均动能不变,但不是每个分子的动能都不变,所以A错误,B正确；温度不变,体积增大,根据
＝C,则压强p减小,以活塞为研究对象,根据平衡条件有p0S＝pS＋F,得F＝p0S－pS,压强p减小,则F增大,C正确；理想气体的内能只与温度有关,温度不变,则内能不变,故D错误．
5．某同学将一气球打好气后,不小心碰到一个尖利物体而迅速破裂,则在气球破裂过程中（ ）
A．气体对外界做功,温度降低
B．外界对气体做功,内能增大
C．气体内能不变,体积增大
D．气体压强减小,温度升高
答案：
A
解析：
在气球破裂过程中,体积增大,对外做功,由于气球破裂过程的时间比较短,气体来不及吸收热量,根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知,气体的内能减小,温度降低,根据理想气体状态方程可知气体压强减小．
6.
（多选）如图所示,汽缸和活塞与外界均无热交换,中间有一个固定的导热性良好的隔板,封闭着两部分气体A和B,活塞处于静止平衡状态．现通过电热丝对气体A加热一段时间,后来活塞达到新的平衡,不计气体分子势能,不计活塞与汽缸壁间的摩擦,大气压强保持不变,则下列判断正确的是（ ）
A．气体A吸热,内能增加
B．气体B吸热,对外做功,内能不变
C．气体A分子的平均动能增大
D．气体A和气体B内每个分子的动能都增大
E．气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少
答案：
ACE
解析：
A气体经历等容变化,W＝0,而吸收热量,由ΔU＝W＋Q知,内能增加,A正确；B气体经历等压变化,W<0,由
＝C可知,T增大,则B气体吸收热量,内能增加,B错误；A、B气体温度都升高,则气体分子的平均动能都增大,但并不是每个分子的动能都增大,故C正确、D错误；由于气体B压强不变而温度升高,即分子每次碰撞器壁的冲量增加,则分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少,E正确．
7.
如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动．设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中（ ）
A．外界对气体做功,气体内能增大
B．外界对气体做功,气体内能减小
C．气体对外界做功,气体内能增大
D．气体对外界做功,气体内能减小
答案：
A
解析：
由于筒内气体不与外界发生热交换,外界对气体做功改变气体的内能,在M向下滑动的过程中,外界压缩气体对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体的内能增大．选项A正确．
8.
如图所示为常见的家用保温瓶,头一天用软木塞密封了半瓶开水,过了一夜后软木塞很难取出,则（ ）
A．瓶里所有气体分子的动能都变小了
B．外界对瓶内气体没有做功,瓶内气体的内能不变
C．瓶内气体温度降低,气体内能减小
D．瓶内气体温度降低,压强增大
答案：
C
解析：
经过一个夜晚后,保温瓶内气体温度下降,分子平均动能减小,但并不是所有气体分子的动能都减小,气体温度降低,内能减小,故A、B错误,C正确；由
＝C知,V不变,T降低,则p减小,故D错误．
9．[山东滕州五中模拟]如图所示,一定质量的理想气体,经过图线A→B→C→A的状态变化过程,AB的延长线过O点,CA与纵轴平行．由图线可知（ ）
A．A→B过程压强不变,气体对外做功
B．B→C过程压强增大,外界对气体做功
C．C→A过程压强不变,气体对外做功
D．C→A过程压强减小,外界对气体做功
答案：
B
解析：
由图可知,A→B过程,气体体积与热力学温度成正比,则气体发生等压变化,气体压强不变,体积减小,外界对气体做功,选项A错误；如图所示,作过C的等容线,则体积相等的情况下,C状态的温度高,所以C状态的压强一定比A、B状态的压强大,由图可知B→C体积减小,外界对气体做功,选项B正确；由选项B知C状态的压强一定比A状态的压强大,所以C→A过程压强减小；由图可知气体的体积增大,温度不变,气体对外界做功,选项C、D错误．
二、非选择题
10．
（1）若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变,则在此过程中关于气泡中的气体,下列说法正确的是（ ）
A．气体分子间的作用力增大
B．气体分子的平均速率增大
C．气体分子的平均动能减小
D．气体组成的系统一定吸热
（2）若将气泡内的气体视为理想气体,气泡从湖底上升到湖面的过程中,对外界做了0.6J的功,则此过程中的气泡________（填“吸收”或“放出”）的热量是______J．气泡到达湖面后,温度上升的过程中,又对外界做了0.1J的功,同时吸收了0.3J的热量,则此过程中,气泡内气体内能增加了________J.
答案：
（1）D
（2）吸收 0.6 0.2
解析：
（1）考虑气体分子间作用力时,分子力表现为引力,气泡膨胀,分子间距增大,分子力减小,A错误；气泡上升过程中温度不变,分子的平均动能不变,分子的平均速率也不变,B、C错误；气泡上升过程中体积膨胀,温度不变,而气体对外做功,故气体一定吸收热量,D正
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