新編高考數(shù)學(xué)理一輪資源庫 第2章學(xué)案12
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1、新編高考數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)資料 學(xué)案12 函數(shù)模型及其應(yīng)用 導(dǎo)學(xué)目標(biāo): 1.能夠應(yīng)用函數(shù)知識構(gòu)造函數(shù)模型,解決簡單的實(shí)際生活中的優(yōu)化問題.2.能利用函數(shù)與方程、不等式之間的關(guān)系,解決一些簡單問題. 自主梳理 1.幾種常見函數(shù)模型 (1)一次函數(shù)模型:y=kx+b(k、b為常數(shù),k≠0); (2)反比例函數(shù)模型:y=+b(k、b為常數(shù),k≠0); (3)二次函數(shù)模型:y=ax2+bx+c(a、b、c為常數(shù),a≠0),二次函數(shù)模型是高中階段應(yīng)用最為廣泛的模型,在高考的應(yīng)用題考查中是最為常見的; (4)指數(shù)函數(shù)模型:y=kax+b(k、a、b為常數(shù),k≠0,a>0且a≠1); (5)對數(shù)
2、函數(shù)模型:y=mlogax+n(m、n、a為常數(shù),m≠0,a>0且a≠1); (6)冪函數(shù)模型:y=axn+b(a、b、n為常數(shù),a≠0,n≠0); (7)分式函數(shù)模型:y=x+(k>0); (8)分段函數(shù)模型. 2.解應(yīng)用題的方法和步驟 用框圖表示如下: 自我檢測 1. 某工廠八年來某種產(chǎn)品總產(chǎn)量C與時(shí)間t(年)的函數(shù)關(guān)系如圖所示,下列四種說法: ①前三年中產(chǎn)量增長速度越來越快; ②前三年中產(chǎn)量增長的速度越來越慢; ③第三年后,這種產(chǎn)品停止生產(chǎn); ④第三年后,年產(chǎn)量保持不變. 其中說法正確的是________.(填上正確的序號) 2.(2011·廣州模擬)計(jì)
3、算機(jī)的價(jià)格大約每3年下降,那么今年花8 100元買的一臺(tái)計(jì)算機(jī),9年后的價(jià)格大約是________元. 3.某公司在甲、乙兩地銷售一種品牌車,利潤(單位:萬元)分別為L1=5.06x-0.15x2和L2=2x,其中x為銷售量(單位:輛).若該公司在這兩地共銷售15輛車,則能獲得的最大利潤為________. 4.(2009·浙江)某地區(qū)居民生活用電分為高峰和低谷兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行分時(shí)計(jì)價(jià).該地區(qū)的電網(wǎng)銷售電價(jià)表如下: 高峰時(shí)間段用電價(jià)格表 高峰月用電量 (單位:千瓦時(shí)) 高峰電價(jià) (單位:元/千瓦時(shí)) 50及以下的部分 0.568 超過50至200的部分 0.598 超過2
4、00的部分 0.668 低谷時(shí)間段用電價(jià)格表 低谷月用電量 (單位:千瓦時(shí)) 低谷電價(jià) (單位:元/千瓦時(shí)) 50及以下的部分 0.288 超過50至200的部分 0.318 超過200的部分 0.388 若某家庭5月份的高峰時(shí)間段用電量為200千瓦時(shí),低谷時(shí)間段用電量為100千瓦時(shí),則按這種計(jì)費(fèi)方式該家庭本月應(yīng)付的電費(fèi)為________元(用數(shù)字作答). 5.一個(gè)人喝了少量酒后,血液中的酒精含量迅速上升到0.3 mg/mL,在停止喝酒后,血液中的酒精含量以每小時(shí)25%的速度減少,為了保障交通安全,某地根據(jù)《道路交通安全法》規(guī)定:駕駛員血液中的酒精含量不得超過0.0
5、9 mg/mL,那么,一個(gè)喝了少量酒后的駕駛員,至少經(jīng)過________小時(shí),才能開車?(精確到1小時(shí)) 探究點(diǎn)一 一次函數(shù)、二次函數(shù)模型 例1 某化工廠引進(jìn)一條先進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)某種化工產(chǎn)品,其生產(chǎn)的總成本y(萬元)與年產(chǎn)量x(噸)之間的函數(shù)關(guān)系式可以近似地表示為y=-48x+8 000,已知此生產(chǎn)線年產(chǎn)量最大為210噸. (1)求年產(chǎn)量為多少噸時(shí),生產(chǎn)每噸產(chǎn)品的平均成本最低,并求最低成本; (2)若每噸產(chǎn)品平均出廠價(jià)為40萬元,那么當(dāng)年產(chǎn)量為多少噸時(shí),可以獲得最大利潤?最大利潤是多少? 變式遷移1 (2010·江蘇啟東中學(xué)模擬)即將開工的上海與周邊城市的城際列車鐵
6、路線將大大緩解交通的壓力,加速城市之間的流通.根據(jù)測算,如果一列火車每次拖4節(jié)車廂,每天能來回16次;如果每次拖7節(jié)車廂,則每天能來回10次.每天來回次數(shù)是每次拖掛車廂個(gè)數(shù)的一次函數(shù),每節(jié)車廂一次能載客110人,試問每次應(yīng)拖掛多少節(jié)車廂才能使每天營運(yùn)人數(shù)最多?并求出每天最多的營運(yùn)人數(shù).(注:營運(yùn)人數(shù)指火車運(yùn)送的人數(shù)). 探究點(diǎn)二 分段函數(shù)模型 例2 據(jù)氣象中心觀察和預(yù)測:發(fā)生于M地的沙塵暴一直向正南方向移動(dòng),其移動(dòng)速度v(km/h)與時(shí)間t(h)的函數(shù)圖象如圖所示,過線段OC上一點(diǎn)T(t,0)作橫軸的垂線l,梯形OABC在直線l左側(cè)部分的面積即為t(h)內(nèi)沙塵暴所經(jīng)過的路程
7、s(km). (1)當(dāng)t=4時(shí),求s的值; (2)將s隨t變化的規(guī)律用數(shù)學(xué)關(guān)系式表示出來; (3)若N城位于M地正南方向,且距M地650 km,試判斷這場沙塵暴是否會(huì)侵襲到N城,如果會(huì),在沙塵暴發(fā)生后多長時(shí)間它將侵襲到N城?如果不會(huì),請說明理由. 變式遷移2 某市居民自來水收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如下:每戶每月用水不超過4噸時(shí),每噸為1.80元,當(dāng)用水超過4噸時(shí),超過部分每噸3.00元.某月甲、乙兩戶共交水費(fèi)y元,已知甲、乙兩戶該月用水量分別為5x,3x(噸). (1)求y關(guān)于x的函數(shù); (2)若甲、乙兩戶該月共交水費(fèi)26.4元,分別求出甲、乙兩戶該月的用水量和水費(fèi).
8、 探究點(diǎn)三 指數(shù)函數(shù)模型 例3 諾貝爾獎(jiǎng)發(fā)放方式為:每年一發(fā),把獎(jiǎng)金總額平均分成6份,獎(jiǎng)勵(lì)給分別在6項(xiàng)(物理、化學(xué)、文學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生理學(xué)和醫(yī)學(xué)、和平)為人類作出最有益貢獻(xiàn)的人,每年發(fā)放獎(jiǎng)金的總金額是基金在該年度所獲利息的一半,另一半利息作基金總額,以便保證獎(jiǎng)金數(shù)逐年增加.假設(shè)基金平均年利率為r=6.24%.資料顯示:1999年諾貝爾獎(jiǎng)發(fā)放后基金總額約為19 800萬美元.設(shè)f(x)表示第x(x∈N*)年諾貝爾獎(jiǎng)發(fā)放后的基金總額(1999年記為f(1),2000年記為f(2),…,依次類推). (1)用f(1)表示f(2)與f(3),并根據(jù)所求結(jié)果歸納出函數(shù)f(x)的表達(dá)式; (2
9、)試根據(jù)f(x)的表達(dá)式判斷網(wǎng)上一則新聞“2009年度諾貝爾獎(jiǎng)各項(xiàng)獎(jiǎng)金高達(dá)150萬美元”是否為真,并說明理由. (參考數(shù)據(jù):1.031 29=1.32) 變式遷移3 現(xiàn)有某種細(xì)胞100個(gè),其中有占總數(shù)的細(xì)胞每小時(shí)分裂一次,即由1個(gè)細(xì)胞分裂成2個(gè)細(xì)胞,按這種規(guī)律發(fā)展下去,經(jīng)過多少小時(shí),細(xì)胞總數(shù)可以超過1010個(gè)? (參考數(shù)據(jù):lg 3=0.477,lg 2=0.301) 1.解答應(yīng)用問題的程序概括為“四步八字”,即(1)審題:弄清題意,分清條件和結(jié)論,理順數(shù)量關(guān)系,初步選擇模型; (2)建模:將自然語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言,將文字語言轉(zhuǎn)化為符號語言,利用數(shù)
10、學(xué)知識,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型; (3)求模:求解數(shù)學(xué)模型,得出數(shù)學(xué)結(jié)論; (4)還原:將數(shù)學(xué)結(jié)論還原為實(shí)際問題的意義. 2.考查函數(shù)模型的知識表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: (1)利用函數(shù)模型的單調(diào)性比較數(shù)的大小; (2)比較幾種函數(shù)圖象的變化規(guī)律,證明不等式或求解不等式; (3)函數(shù)性質(zhì)與圖象相結(jié)合,運(yùn)用“數(shù)形結(jié)合”解答一些綜合問題. (滿分:90分) 一、填空題(每小題6分,共48分) 1.(2011·南京模擬)擬定甲地到乙地通話m分鐘的電話費(fèi)f(m)=1.06×(0.5×[m]+1)(單位:元),其中m>0,[m]表示不大于m的最大整數(shù)(如[3.72])=3,[4]=4),當(dāng)m
11、∈[0.5,3.1]時(shí),函數(shù)f(m)的值域是_______________. 2.國家規(guī)定個(gè)人稿費(fèi)納稅辦法是:不超過800元的不納稅;超過800元而不超過4 000元的按超過800元部分的14%納稅;超過4 000元的按全部稿酬的11%納稅.已知某人出版一本書,共納稅420元,這個(gè)人應(yīng)得稿費(fèi)(扣稅前)為________元. 3.(2011·淮安模擬)生產(chǎn)一定數(shù)量的商品的全部費(fèi)用稱為生產(chǎn)成本,某企業(yè)一個(gè)月生產(chǎn)某種商品x萬件時(shí)的生產(chǎn)成本為C(x)=x2+2x+20(萬元).一萬件售價(jià)是20萬元,為獲取更大利潤,該企業(yè)一個(gè)月應(yīng)生產(chǎn)該商品數(shù)量為________萬件. 4.據(jù)某校環(huán)保小組調(diào)查,某區(qū)
12、垃圾量的年增長率為b,2009年產(chǎn)生的垃圾量為a t,由此預(yù)測,該區(qū)下一年的垃圾量為__________t,2014年的垃圾量為__________t. 5.(2010·金華十校3月聯(lián)考)有一批材料可以建成200 m長的圍墻,如果用此批材料在一邊靠墻的地方圍成一塊矩形場地,中間用同樣材料隔成三個(gè)面積相等的矩形(如圖所示),則圍成場地的最大面積為________(圍墻的厚度不計(jì)). 6.已知每生產(chǎn)100克餅干的原材料加工費(fèi)為1.8元.某食品加工廠對餅干采用兩種包裝,其包裝費(fèi)用、銷售價(jià)格如下表所示: 型號 小包裝 大包裝 重量 100克 300克 包裝費(fèi) 0.5元 0.7
13、元 銷售價(jià)格 3.00元 8.4元 則下列說法中正確的是________(填序號) ①買小包裝實(shí)惠;②買大包裝實(shí)惠;③賣3小包比賣1大包盈利多;④賣1大包比賣3小包盈利多. 7.(2011·蘇州調(diào)研)一水池有2個(gè)進(jìn)水口,1個(gè)出水口,進(jìn)出水速度如圖甲、乙所示.某天0點(diǎn)到6點(diǎn),該水池的蓄水量如圖丙所示.(至少打開一個(gè)水口) 給出以下3個(gè)論斷: ①0點(diǎn)到3點(diǎn)只進(jìn)水不出水; ②3點(diǎn)到4點(diǎn)不進(jìn)水只出水; ③4點(diǎn)到6點(diǎn)不進(jìn)水不出水. 則一定正確的論斷序號是________. 8.(2011·常州模擬)為了保證信息安全,傳輸必須使用加密方式,有一種方式其加密、解密原理如下
14、: 明文密文密文明文 已知加密為y=ax-2(x為明文、y為密文),如果明文“3”通過加密后得到密文為“6”,再發(fā)送,接受方通過解密得到明文“3”,若接受方接到密文為“14”,則原發(fā)的明文是________. 二、解答題(共42分) 9.(14分)(2010·湖南師大附中仿真)設(shè)某企業(yè)每月生產(chǎn)電機(jī)x臺(tái),根據(jù)企業(yè)月度報(bào)表知,每月總產(chǎn)值m(萬元)與總支出n(萬元)近似地滿足下列關(guān)系:m=x-,n=-x2+5x+,當(dāng)m-n≥0時(shí),稱不虧損企業(yè);當(dāng)m-n<0時(shí),稱虧損企業(yè),且n-m為虧損額. (1)企業(yè)要成為不虧損企業(yè),每月至少要生產(chǎn)多少臺(tái)電機(jī)? (2)當(dāng)月總產(chǎn)值為多少時(shí),企業(yè)虧損最嚴(yán)重,
15、最大虧損額為多少? 10.(14分)某單位用2 160萬元購得一塊空地,計(jì)劃在該塊地上建造一棟至少10層、每層2 000平方米的樓房.經(jīng)測算,如果將樓房建為x(x≥10)層,則每平方米的平均建筑費(fèi)用為560+48x(單位:元).為了使樓房每平方米的平均綜合費(fèi)用最少,該樓房應(yīng)建為多少層?(注:平均綜合費(fèi)用=平均建筑費(fèi)用+平均購地費(fèi)用,平均購地費(fèi)用=) 11.(14分)某賓館有相同標(biāo)準(zhǔn)的床位100張,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)該賓館的床價(jià)(即每張床每天的租金)不超過10元時(shí),床位可以全部租出,當(dāng)床位高于10元時(shí),每提高1元,將有3張床位空閑.為了獲得較好的效益,該賓館要給床位
16、一個(gè)合適的價(jià)格,條件是:①要方便結(jié)賬,床價(jià)應(yīng)為1元的整數(shù)倍;②該賓館每日的費(fèi)用支出為575元,床位出租的收入必須高于支出,而且高出得越多越好.若用x表示床價(jià),用y表示該賓館一天出租床位的凈收入(即除去每日的費(fèi)用支出后的收入). (1)把y表示成x的函數(shù),并求出其定義域; (2)試確定該賓館將床位定價(jià)為多少時(shí),既符合上面的兩個(gè)條件,又能使凈收入最多? 答案 自我檢測 1.②③ 2.300 解析 由題意知,9年后價(jià)格為8 100×()3=300(元). 3.45.6 解析 依題意,可設(shè)甲銷售x輛, 則乙銷售(15-x)輛, ∴總利潤S=5.06x-0.15x2
17、+2(15-x) =-0.15x2+3.06x+30 (x≥0). ∴當(dāng)x=10時(shí),Smax=45.6(萬元). 4.148.4 解析 高峰時(shí)段的電價(jià)由兩部分組成,前50千瓦時(shí)電價(jià)為50×0.568元,后150千瓦時(shí)為150×0.598元.低谷時(shí)段的電價(jià)由兩部分組成,前50千瓦時(shí)電價(jià)為50×0.288元,后50千瓦時(shí)為50×0.318元,∴電價(jià)為50×0.568+150×0.598+50×0.288+50×0.318=148.4(元). 5.5 解析 設(shè)x小時(shí)后,血液中的酒精含量不超過0.09 mg/mL, 則有0.3·x≤0.09,即x≤0.3. 估算或取對數(shù)計(jì)算,得5小時(shí)后
18、,可以開車. 課堂活動(dòng)區(qū) 例1 解 (1)每噸平均成本為(萬元). 則=+-48 ≥2-48=32, 當(dāng)且僅當(dāng)=,即x=200時(shí)取等號. ∴年產(chǎn)量為200噸時(shí),每噸平均成本最低為32萬元. (2)設(shè)年獲得總利潤為R(x)萬元, 則R(x)=40x-y=40x-+48x-8 000 =-+88x-8 000 =-(x-220)2+1 680(0≤x≤210). ∵R(x)在[0,210]上是增函數(shù), ∴x=210時(shí),R(x)有最大值為-×(210-220)2+1 680=1 660. ∴年產(chǎn)量為210噸時(shí),可獲得最大利潤1 660萬元. 變式遷移1 解 設(shè)這列火車每天
19、來回次數(shù)為t次,每次拖掛車廂n節(jié),則設(shè)t=kn+b.
由解得
∴t=-2n+24.
設(shè)每次拖掛n節(jié)車廂每天營運(yùn)人數(shù)為y,
則y=tn×110×2=2(-220n2+2 640n),
當(dāng)n==6時(shí),總?cè)藬?shù)最多為15 840人.
答 每次應(yīng)拖掛6節(jié)車廂才能使每天的營運(yùn)人數(shù)最多為15 840人.
例2 解 (1)由圖象可知:
當(dāng)t=4時(shí),v=3×4=12(km/h),
∴s=×4×12=24(km).
(2)當(dāng)0≤t≤10時(shí),s=·t·3t=t2,
當(dāng)10 20、-20)×30-×(t-20)×2(t-20)=-t2+70t-550.
綜上,可知s=
(3)∵t∈[0,10]時(shí),smax=×102=150<650,
t∈(10,20]時(shí),smax=30×20-150=450<650,
∴當(dāng)t∈(20,35]時(shí),令-t2+70t-550=650.
解得t1=30,t2=40.∵20 21、y=4×1.8+3x×1.8+3(5x-4)=20.4x-4.8.
當(dāng)乙的用水量超過4噸,即3x>4時(shí),
y=2×4×1.8+3×[(3x-4)+(5x-4)]=24x-9.6.
所以y=
(2)由于y=f(x)在各段區(qū)間上均單調(diào)遞增,
當(dāng)x∈時(shí),y≤f<26.4;
當(dāng)x∈時(shí),y≤f<26.4;
當(dāng)x∈時(shí),令24x-9.6=26.4,解得x=1.5.
所以甲戶用水量為5x=7.5噸,
付費(fèi)S1=4×1.8+3.5×3=17.70(元);
乙戶用水量為3x=4.5噸,
付費(fèi)S2=4×1.8+0.5×3=8.70(元).
例3 解題導(dǎo)引 指數(shù)函數(shù)模型的應(yīng)用是高考的一個(gè)主要內(nèi) 22、容,常與增長率相結(jié)合進(jìn)行考查.在實(shí)際問題中有人口增長、銀行利率、細(xì)胞分裂等增長問題可以用指數(shù)函數(shù)模型來表示.通??杀硎緸閥=a(1+p)x (其中a為原來的基礎(chǔ)數(shù),p為增長率,x為時(shí)間)的形式.
解 (1)由題意知:f(2)=f(1)(1+6.24%)-f(1)·6.24%=f(1)×(1+3.12%),
f(3)=f(2)×(1+6.24%)-f(2)×6.24%
=f(2)×(1+3.12%)=f(1)×(1+3.12%)2,
∴f(x)=19 800(1+3.12%)x-1(x∈N*).
(2)2008年諾貝爾獎(jiǎng)發(fā)放后基金總額為f(10)=19 800(1+3.12%)9=26 23、 136,
故2009年度諾貝爾獎(jiǎng)各項(xiàng)獎(jiǎng)金為·f(10)·6.24%≈136(萬美元),與150萬美元相比少了約14萬美元,是假新聞.
變式遷移3 解 現(xiàn)有細(xì)胞100個(gè),先考慮經(jīng)過1,2,3,4個(gè)小時(shí)后的細(xì)胞總數(shù),
1小時(shí)后,細(xì)胞總數(shù)為
×100+×100×2=×100;
2小時(shí)后,細(xì)胞總數(shù)為
××100+××100×2=×100;
3小時(shí)后,細(xì)胞總數(shù)為
××100+××100×2=×100;
4小時(shí)后,細(xì)胞總數(shù)為
××100+××100×2=×100;
可見,細(xì)胞總數(shù)y與時(shí)間x(小時(shí))之間的函數(shù)關(guān)系為:
y=100×()x,x∈N*,
由100×()x>1010,得 24、()x>108,
兩邊取以10為底的對數(shù),
得xlg>8,∴x>,
∵=≈45.45,
∴x>45.45.
答 經(jīng)過46小時(shí),細(xì)胞總數(shù)可以超過1010個(gè).
課后練習(xí)區(qū)
1.{1.06,1.59,2.12,2.65}
解析 當(dāng)0.5≤m<1時(shí),[m]=0,f(m)=1.06;
當(dāng)1≤m<2時(shí),[m]=1,f(m)=1.59;
當(dāng)2≤m<3時(shí),[m]=2,f(m)=2.12;
當(dāng)3≤m≤3.1時(shí),[m]=3,f(m)=2.65.
2.3 800
解析 設(shè)扣稅前應(yīng)得稿費(fèi)為x元,則應(yīng)納稅額為分段函數(shù),由題意,
得y=
如果稿費(fèi)為4 000元應(yīng)納稅為448元,現(xiàn)知某人共納稅 25、420元,所以稿費(fèi)應(yīng)在800~4 000元之間,
∴(x-800)×14%=420,∴x=3 800.
3.18
解析 利潤L(x)=20x-C(x)
=-(x-18)2+142,
當(dāng)x=18時(shí),L(x)有最大值.
4.a(chǎn)(1+b) a(1+b)5
解析 由于2009年的垃圾量為a t,年增長率為b,故下一年的垃圾量為a+ab=a(1+b) t,同理可知2011年的垃圾量為a(1+b)2t,…,2014年的垃圾量為a(1+b)5 t.
5.2 500 m2
解析 設(shè)所圍場地的長為x,則寬為,其中0 26、成立.
6.②④
7.①
解析 0點(diǎn)到3點(diǎn)蓄水增加,速度為2單位/小時(shí),故只進(jìn)水不出水;3點(diǎn)到4點(diǎn)蓄水減少,速度為1單位/小時(shí),故開了1個(gè)進(jìn)水口和1個(gè)出水口,4點(diǎn)到6點(diǎn)蓄水不變,速度為0,故開了2個(gè)進(jìn)水口和1個(gè)出水口.
∴①正確,②③錯(cuò)誤.
8.4
解析 依題意y=ax-2中,當(dāng)x=3時(shí),y=6,
故6=a3-2,解得a=2.
所以加密為y=2x-2,因此,當(dāng)y=14時(shí),由14=2x-2,解得x=4.
9.解 (1)由已知,
m-n=x--
=x2-x-2.……………………………………………………………………………(4分)
由m-n≥0,得x2-2x-8≥0,解得x≤- 27、2或x≥4.
據(jù)題意,x>0,所以x≥4.
故企業(yè)要成為不虧損企業(yè),每月至少要生產(chǎn)4臺(tái)電機(jī).………………………………(7分)
(2)若企業(yè)虧損最嚴(yán)重,則n-m取最大值.
因?yàn)閚-m=-x2+5x+-x+
=-=-(x-1)2.………………………………………………………(11分)
所以當(dāng)x=1時(shí),n-m取最大值,
此時(shí)m=-=.
故當(dāng)月總產(chǎn)值為萬元時(shí),企業(yè)虧損最嚴(yán)重,最大虧損額為萬元.……………(14分)
10.解 設(shè)樓房每平方米的平均綜合費(fèi)用為f(x)元,
則f(x)=(560+48x)+=560+48x+(x≥10,x∈N*).…………(6分)
∵f(x)=560+48 28、(x+)≥560+48·2=560+48×30=2 000.……………(12分)
當(dāng)且僅當(dāng)x=時(shí),上式取等號,即x=15時(shí),f(x)min=2 000.
所以樓房應(yīng)建15層.……………………………………………………………………(14分)
11.解 (1)依題意有
y=………………………………………………(4分)
由于y>0且x∈N*,
由 得6≤x≤10,x∈N*.
由
得10
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