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飞机为什么能飞上天及浮力知识小结

（一）流体压强与流速的关系

1. 流体压强与流速的关系：

将水平管子右端开口用塞子封住，然后向容器R灌水，到达一定高度后停止灌水．容器R及三个细管中的液面停在同一高度上．在同一水平面上A、B、C、诸点处压强都等，这时的压强是流体在静止时的压强。

如果将水平管子D端的塞子拔去，同时向容器R注入水，管子中的水在流动时，在装置的不同地方，A、C管中的水面高度差不多相同，B管中水面则最低．这表明水平管子中的水在流动时，B处水的压强较小，A、C点处的压强大于B点处的压强

分析实验：竖直水柱的高低表示水管各处压强的大小，因为，在A、B、C三处的压强。

相同时间里流过A、B、C三处的水量相等，而在B处水管较细，所以在B处的流速一定比在A、C两处的流速大，压强小。由此可以得出一个结论：流体流动时，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。

（请联想河流的情况，水流到河面宽敞处的流速比河面窄处流速小）

2. 机翼的升力

（1）升力的产生

实验①：用双手拿着一纸条靠近下嘴唇，用力向外吹气，纸条会向上升。

分析：用力向外吹气，纸条的上方空气的流速大压强小，下面空气的压强大，纸条会受到向上向下的压力差，使纸条向上升起。

实验②：请同学们手拿两张纸，让纸自然下垂，然后在两张纸中间向下吹气，纸会向中间靠拢。

分析：不吹气时，纸的两侧空气可近似看作静止，两侧空气对纸作用的压强相等，气压不会引起纸运动．

吹气时，纸接触气流的一侧受到的压强比静止空气的压强小，结果纸在两侧压强差的作用下，向压强小的一侧（有气流的一侧）运动，纸就向对方靠近。

（2）飞机机翼的升力

飞机升空，不是靠空气对它的浮力，靠的是飞机的机翼受到的向上升的力。

空气的流动在日常生活中是看不见的，但低速气流的流动却与水流有较大的相似性。日常的生活经验告诉我们，当水流以一个相对稳定的流量流过河床时，在河面较宽的地方流速慢，在河面较窄的地方流速快。流过机翼的气流与河床中的流水类似，由于机翼一般是不对称的，上表面比较凸，而下表面比较平，呈流线型。流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水，流速较快，而流过机翼下表面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，流速较上表面的气流慢。

由于机翼横截面形状上下不对称，其在相同的时间里机翼上方气流通过的路程长，所以速度大，比下方气流大，根据流体力学的基本原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小，这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高，换一句话说，就是大气施加与机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升力。飞机就是在这个升力的作用下升空的。

飞机起飞之前，先得在跑道上跑一段距离．飞机向前跑，空气就相对地向後移动，空气的压强作用在机翼上使机翼获得巨大的升力．机翼的形状起了很重要的作用。

（另要知道：飞机在飞行过程中受到四种作用力：

升力----由机翼产生的向上作用力

重力----与升力相反的向下作用力，由飞机及其运载的人员、货物、设备的重量产生
推力----由发动机产生的向前作用力
阻力----由空气阻力产生的向后作用力，能使飞机减速。）

3. 水翼船：

在各种交通工具中，船舶航行的速度是比较慢的，大多数船只每小时只能行驶20-30千米。可是，有一种水翼船，速度可以达到每小时100千米以上，这就是水翼船。
水翼船的船底装着宽大扁平的水翼，就像鸭子的脚蹼。当船在水中速度越来越快时，水翼会受到一种向上的升力，直把到整个船身都托出水面，靠水翼贴着水面滑行。这样，整个船身由于不再受到水的阻力，所以就航行得特别快了。

水翼船因将船体托出水面而减小了阻力。与气垫船将船体提在空气垫层上不同，水翼船的船体是被提升在掠过水面的翼板上的。当船停止进行时，翼板隐藏在下面。但当船开始较快移动时，船体就升出了水面。

4. 喷雾器：

实验③：取一装水的杯子，把一根小塑料管A插入水中，然后用另一根小塑料管B对准A露在水面的管口处，向B管中吹气，会看到喷雾状的水雾。

分析：向B管中吹气，A管上方空气的流速大压强小，液面上方空气的压强大，把水压出A管，随流动的空气而喷成水雾状

练习：如图右上图，是喷雾器工作时的示意图，当推动活塞时，瓶口的空气速度，压强，当压强比瓶中液体上面的大气压强时，液体就被大气压压上去，随流动的空气而喷成雾状。

（二）浮力知识小结：

1. 计算浮力的四种方法：

（1）力平衡法（漂浮或悬浮）。

（2）实验测量法

（3）压力差法

（4）阿基米德原理法：

2. 浮力公式表：

3. 流体压强与流速的关系：流体流动时，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。

【典型例题】

例1. 一个实心石块在空气中称重10.8牛，浸没在水中称重6.8牛，求这个石块的密度．（g＝10牛/千克）

分析：弹簧秤在空气中测得的示数等于物体的重力，由此可得出石块质量。利用弹簧秤测石块时在空气中和水中的两次示数差，可得出石块所受的浮力，即可求出石块的体积。　

解：＝10.8牛－6.8牛＝4牛

由＝V排得＝＝＝4×10－4米3

石块体积V＝＝4×10－4米3，石块质量m＝＝＝1.08千克

石块密度＝＝＝2.7×103千克/米3．

答：石块的密度为2.7×103千克/米3．

例2. 体积为1.0×10－3米3的正方体木块，投入如图所示的装有水的容器中，静止后露出水面的高度为5×l0－2米，容器的底面积为0.04米2．（g取10牛/克）求：

①木块受到的浮力；

②木块的重力；

③投入木块后，容器底增加的压强；

④若将此木块投入某液体中，露出液面高度为4厘米，求这种液体的密度．

分析：此题主要是根据漂浮条件进行有关计算

解：①木块的边长a＝＝＝0.1米

木块排开水的体积

＝a2（a－h1）＝0.01米2×（0.1米－0.05米）＝5×10－4米3

＝＝1.0×103千克/米3×10牛/千克×5×10－4米3＝5牛

②木块漂浮G＝＝5牛

③水面上升高度h2＝＝＝1.25×10－2米

增加的压强p＝h2＝1.0×103千克/米3×10牛/千克×1.25×10－2米＝125帕

④木块排开液体的体积＝a2（a－h3）＝0.01米2×（0.1米－0.04米）＝6×10－4米3

木块漂浮F′＝G，＝G

＝＝=0.83×103千克/米3

答：①木块受到的浮力5牛②木块重力5牛③容器底增加的压强125帕④液体的密度为0.83×103千克/米3．

例3. 如图，重为5N的木块A，在水中处于静止状态，此时绳子的拉力为3N，若绳子突然断了，木块A在没有露出水面之前，所受合力的大小和方向是　　（　　）

A．5 N，竖直向下　　　 B．3N，竖直向上

C．2N，竖直向上　　　 D．8N，竖直向下

分析：结合浸没在水中物体的受力分析，考查学生对受力分析、合力等知识的掌握情况．

解：绳子未断时，A物体受3个力：重力GA，拉力F，浮力F浮．3个力关系为：GA＋F＝F浮，求得F浮＝5N＋3N＝8N．绳子剪断后，物体只受重力和浮力，且浮力大于重力，物体上浮，浮力大小仍等于8N．合力F合＝F浮—G＝8N—5N＝3N

合力方向：与浮力方向相同，竖直向上．

答案：B

例4. 体积是1000厘米3的正方体木块漂浮在水面上，它没入水中部分的体积是600厘米3，如图（甲）所示，则该木块的密度是_______千克/米3；若在木块上放一金属块，木块恰好没入水中，如图（乙）所示，则金属块的重力是______牛．（取g＝10牛/千克）

分析：木块漂浮时，浮力等于重力。根据阿基米德原理可求出木块密度。若在木块上放一金属块，木块恰好没入水中，加上金属块后，仍是漂浮，增加的浮力大小等于金属块重力。

解：在甲图中，木块漂浮G木＝即得

在乙图中，木块和金属块漂浮，增加的浮力大小等于金属块的重力

例5. 以下是浮力知识的应用，说法正确的是　　　（　　）

A．一艘轮船在海里和河里航行时，所受浮力一样大

B．一艘轮船在海里和河里航行时，在海里受的浮力大

C．密度计漂浮在不同液体中，所受浮力不同

D．密度计在不同液体中漂浮，浸入液体体积越大，所测得的液体密度越大

分析：轮船在河里和海里航行，都处于漂浮状态，F浮＝G．

因为轮船重力不变，所以船在河里和海里所受浮力相同．A选项正确．又因为海水＞河水，　所以V排海水＜V排河水，在河水中没入得深一些．

密度计的原理如图，将同一只密度计分别放入甲、乙两种液体中，由于密度计均处于漂浮状态，所以密度计在两种液体中受的浮力都等于重力．可见，密度计没入液体越多，所测得的液体密度越小．

F甲浮＝F乙浮＝G

根据阿基米德原理：

甲gV排甲＝乙gV排乙

∵V排甲＞V排乙

∴甲＜乙

例6. 为了测出普通玻璃的密度，小明同学利用一个普通玻璃制成的小瓶、一个量筒和适量的水．做了如下实验：

（1）在量筒内倒入50立方厘米的水；

（2）让小瓶口朝上漂浮在量筒内的水面上（如图甲所示），此时水面与80立方厘米刻线相平；

（3）让小瓶口朝下沉没水中（如图乙所示），这时水面与62立方厘米刻线相平．则根据以上测出的数据可知：小瓶漂浮在水面时，它排开水的体积＝_______；制造小瓶的玻璃的密度＝________．

分析：求玻璃的密度，就得知道玻璃的质量和体积。由（1）（2)两步可求得排开水的体积，进而求出玻璃小瓶受到的浮力，玻璃小瓶漂浮，所以G＝，则得出玻璃小瓶的质量。

由第（3）步可得玻璃小瓶的体积，于是便可求出其密度了。

解：

例7. 旅游用的游艇上常常备有救生衣（一种颜色比较鲜艳的背心，并用密度比较小的发泡材料做成内胆），请你用下面给定的要求和数据来设计救生衣：①按能救护的人的质量为80千克设计；②为了保护人的安全，穿上该救生衣能使人的10％的体积露出水面；③发泡材料的密度为0.01×103千克/米3；④做救生衣的面料及其他辅料的质量不计；⑤人的密度可近似地取1×103千克/米3．

请回答：

（1）为什么要用颜色比较鲜艳的面料来做救生衣？

（2）计算做一件这种救生衣的发泡材料的最小质量．

解：（1）比较鲜艳的颜色，如红色或黄色，能见度比较好，当发生事故时，很远的地方就能看到．

（2）设人的质量为m人，救生衣的发泡材料的最小质量为，由浮沉条件得

＝G ①

＝＋②

G＝＋③

＝g，＝g④

＝＝·⑤

＝＝·⑥

得＝⑦

＝0.08（千克）　⑧

例8. 为什么火车站台上都有一条安全线，火车行驶时严禁人们进入安全线以内的区域。

分析：流体（液体和气体）在流动时，流速较大的位置，压强较小

解：高速行驶的列车附近空气压强小，小于外侧空气压强，如果火车从行人身旁呼啸而过，内外侧压强差产生的巨大的压力会把人推倒，造成事故。

【模拟试题】

一. 填空题。

1. 浸在水中的物体受到水的浮力，浮力的方向是___________，物体受到浮力是由于对物体有___________，物体所受浮力的施力物体是___________。

2. 由阿基米德原理知，浸在液体里的物体所受到浮力的大小等于___________，因此，浮力的大小只跟___________和___________有关。

3. 把一实心物体浸没在洗衣机液体中后松手，如果_______，物体就下沉；_______，物体就悬浮；_______，物体就上浮。

4. 弹簧秤下端挂一物体，在空气中弹簧秤示数是49N，物体浸没在水中时，弹簧秤示数减小9.8N，则该物体受到的浮力是___________N，弹簧秤示数为___________N，物体体积是___________，物体的密度是___________。

5. 一正方体边长10cm，上表面（与水面平行）到水面的距离是20cm，上表面受到水的压力是___________N，方向___________；下表面受到水的压力为___________N，方向___________，该正方体受到水的浮力是___________N。

6. 轮船是利用___________的办法增大可以利用的浮力，轮船的大小通常用满载时排开水的___________表示；潜水艇是利用___________的办法实现浮沉的。

7. 飞艇的气囊里面装着密度比空气___________的气体；停留在空中的飞艇中充入的是氦气，为了使乘客能返回地面，可采用___________的办法。

8. 密度计是人们用来测定___________的仪器，把同一密度计放在不同待测液体中，浮在液面上，受到的浮力___________，密度计在液体中露出部分越多，说明该液体的密度越___________，因而密度计上的刻度值越靠下越___________。

9. 甲、乙两实心球放在同一种液体中，静止后，甲球有1/5的体积露出液面，乙球有1/3的体积露出液面，则甲、乙两球的密度之比是___________。

10. 空心铝球的质量为720克，恰能悬浮在水中，则空心铝球中空心部分的体积为_______厘米3。（铝的密度为）

11. 将漂浮在水面的小橡皮球逐渐压入水中，在球未被浸没之前，施加的压力逐渐___________，当球全部浸入水中时，施加的压力将___________。（选填“变大”“变小”或“不变”）。

12. 同一物体在水面、酒精面上漂浮时，所受浮力___________，当把同一物体浸没在水、酒精中时，浮力___________（用＞、＝、＜填写）。

13. 填写：

物体状态

受力图

重力与浮力关系

是否受平衡力

与关系

物体密度与液体密度比较

上浮

下沉

悬浮

漂浮

沉底

14. 一个物体漂浮在酒精中，它浸入酒精中的体积是100厘米3，这个物体重__________牛，将它放入水中，它受到的浮力是__________牛，它浸入水中的体积是__________厘米3。（g＝10牛/千克，0.8克/厘米3）

15. 一块冰浮在水面上，它浸入水中的体积是冰的体积的__________倍。（千克/米3）

16. 一艘轮船自重是牛，最大载货量是牛，则这艘轮船的排水量是__________吨。如果船到港口将货物卸下牛，则轮船所受到的浮力是__________牛，它的排水体积减少了__________米3。（设：轮船在内河航行，g取10牛/千克）

二. 选择题。

1. 关于阿基米德原理，正确完整的叙述是（）

A. 浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体的体积

B. 浸在水中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的水受到的重力

C. 浸没在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力

D. 浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力

2. 将同一物体放在三种液体中的情况如图所示，比较它受到的浮力大小，则浮力最小的是（）

A. 煤油中的物体 B. 水中的物体

C. 盐水中的物体 D. 无法比较

3. 如图所示，体积相同、形状不同的铅球、铁板和铝块，浸没在水中不同深度的地方，则（）

A. 铝块受到的浮力大，因为它浸入液体中的深度大

B. 铅球受到的浮力大，因为它的密度大

C. 铁板受到的浮力大，因为它的面积大

D. 铅球、铁板、铝块受到的浮力一样大

4. 甲、乙、丙三个实心小球放在液体中，静止时小球所在的位置如图所示。比较三个小球的密度（）

A. 只要它们体积相同，甲球的密度大

B. 如果它们的质量相同，丙球的密度大

C. 不论它们的体积、质量如何，甲球的密度大

D. 无法判定谁的密度大

5. 挂在弹簧测力计下的铁块重7.8牛，当它全部浸没在水中时，弹簧测力计的示数是6.8牛，如果铁块有1/5体积露出水面，这时弹簧测力计示数为（）

A. 1牛 B. 7牛 C. 0.8牛 D. 7.6牛

6. 潜水艇由海面下10米深处下潜到20米深处的过程中，海水对它的（）

A. 压强增大，浮力增大

B. 压强增大，浮力不变

C. 压强、浮力都不变

D. 压强差、浮力都不变

三. 实验题：

把从下图所示实验中观察到的弹簧测力计和量筒的示数记录在表格中，并计算出相应的物理量。

从这个实验中得出的结论是：

物重（牛）

物体在水中时弹簧测力计的示数（牛）

物体受到的浮力（牛）

物体排开水的体积（米3）

物体排开的水重（牛）

四. 计算题：

1. 一个体积为2米的氢气球，球皮重10牛，在地面附近空气对它的浮力是多大？它最多能吊起多重的物体（千克/米，千克/米）

2. 密度是千克/米的木块，体积是2米，当它浮在水面上时，求：

（1）木块的重力；

（2）木块受到的浮力；

（3）木块排开水的体积；

（4）木块露出水面的体积。（g＝10牛/千克）

3. 2001年6月3日，我国历史上第一次水下考古调查在云南省澄江县抚仙湖正式展开，考古工作者从湖底打捞出一批出水文物，其中有一长约为70厘米，质量为100千克的石块，考古人员是用气囊把它从水中浮起拉离湖底的。经测算可知，石块受到气囊向上的拉力为588牛时，它恰好在水中匀速上浮。求：

（1）石块在水中受到的浮力；

（2）该石块的密度。

4. 伐木工人常借助河水流动将木材运出山林，若将一根体积为0.8米的木材放入河水中，露出水面的体积是0.32米。求：

（1）木材受到的浮力；

（2）木材的密度；

（3）若将这样的木材5根捆在一起成木筏，最多能运载多重的货物。（取牛/千克）

5. 已知轮船排水量为吨，轮船自重为牛，问：

（1）它最多能装多重的货物？

（2）满载后在海上航行，轮船浸入海水中的体积是多大？（已知海水密度是千克/米）

6. 儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”是将泡沫塑料包缝在背心上。使用时，穿上这种“救生衣”，泡沫塑料位于人的胸部。为确保人的安全，必须使人的头部露出水面。儿童的体重约为300牛，人的密度约为千克/米，人的头部体积约占人体总体积的1/10，泡沫塑料的密度约为千克/米，则此儿童使用的救生衣的最小体积约为多少？

【试题答案】

一. 填空题。

1. 竖直向上，压力差，液体或气体

2. 排开液体所受的重力，液体的密度，排开液体的体积

3. ＞，＝，＜

4. 9.8，39.2，

5. 20，竖直向下，30，竖直向上，10

6. 空心，质量，改变自重

7. 小，缩小气囊体积

8. 液体密度，相等，大，大

9. 6：5

10. 453

11. 变大，不变

12. ＝，＜

13.

物体状态

受力图

重力与浮力关系

是否受平衡力

与关系

物体密度与液体密度比较

上浮

不受平衡力

下沉

不受平衡力

悬浮

受平衡力

漂浮

受平衡力

沉底

受平衡力

14. 0.8，0.8，80
15. 0.9
16.
二. 选择题。
1. D 2. A 3. D 4. C 5. B 6. B
三. 实验题。
物重（牛）
物体在水中时弹簧测力计的示数（牛）
物体受到的浮力（牛）
物体排开水的体积（米3）
物体排开的水重（牛）
1.96
0.98
0.98

0.98
四. 计算题。
1. 解：如图：

当氢气球在空中匀速上升时，最多能吊起的货物为
，即

2. 解：（1）
（2）木块在水面上处于漂浮状态

（3）由得：

（4）
3. 解：对石块进行受力分析有：重力G、浮力、拉力

当石块恰好在水中匀速上浮有：

则
4. 解：（1）

（2）由木材处于漂浮状态有：
得：

（3）木筏载货最多时，木筏处于悬浮（木筏刚好浸没在水中）有：

5. 解：
又

6. 解：
当儿童的头部露出水面时，救生衣的体积最小

即

【励志故事】
人生第一桶金子
在1992年的鲁南偏远县城，对一个17岁的贫穷乡下少年来说，500 元钱意味着什么？那无异于一桶沉甸甸的金子。
在家里穷得连化肥都买不起的时候，我毫不犹豫地辍学回家了。大学梦在瞬间泯灭。老师和同学们苦苦挽留，甚至表示要替我交学费，我笑着谢绝了。面对一穷二白的家，我浑身有使不完的力气，觉得自己应该像个男子汉一样撑起这个家。我开始四处找工作。适合我做的工作有许多，比如到工地去给泥水匠搬砖头，到钢铁厂当学徒，可我都不愿意去干。我嫌报酬太少，最多的月工资才120元，远低于我的想像。
有一天，四叔要我到在城郊的漂白粉厂，四叔已在那里工作了半年多，收入颇丰。只是从四叔那消瘦的脸庞可以看得出来，那不是好活儿。
我答应去试一试。第一天上班，恰逢装车，工地上，一袋袋漂白粉码成了一座小山。50公斤一袋的漂白粉很沉，但不知道怎的，我竟坚持下来了。下班时我在心里算了一笔账，全天一共扛了220袋，共计11吨。着实吓了一大跳。
晚上，我吃不下饭，只觉得心口发紧。奶奶问我怎么了,我强装笑颜说：“今天扛了220袋漂白粉，一袋一毛钱，我挣了22元。”晚饭后，我早早地回屋休息。突然，胸口一阵郁闷，一口腥热的东西从嘴里涌了出来，那是鲜红的血。但我没有声张，悄悄将脏衣服洗了。
第二天，我早早醒来，喝了一碗鸡蛋汤，又去上班。我不愿丢掉这个挣大钱的机会。踏着自行车，吹拂着树荫下的习习凉风，我觉得这个夏天充满了希望。从这天开始，我成了一各漂白粉厂的全过程生产工人。
漂白粉的生产过程很简单。用水将石灰块泡开，用铁筛筛出细末，剔掉石块杂质，装进氯气库进行化学反应，３天后拉出来装进袋子。但我敢说生产漂白粉是世界上最苦最累的活，因为全靠手工操作。
那时厂里没有自来水，所有水都需要从水井里打上来，再用桶提到厂房里。石灰堆像个永不知足的喝水机器，一车石灰要喝几百桶水。每天，我的手指都被水桶的铁提圈勒得又红又肿。
筛石灰时，为了防止石灰粉腐蚀皮肤，再热的天气也要穿三层以上的衣服，扎上裤角衣袖，用毛巾围紧脖子，嘴上还要扣着一个又重又笨又透不过气的防毒面具。为了多挣一些钱，我常在中午加班筛灰。顶着烈日，身体在层层包裹里大汗淋漓，石赤粉末无孔不入，和汗水溶在一起，身上仿佛就像爬了一万只蚂蚁在咬，火辣辣的疼。偶尔防毒口罩一松动，一团粉尘扑来，会呛得满脸泪水。就在这样的环境下，我一锨一锨筛掉了一堆又一堆的石灰。
比起到氯气库将漂白粉运出来，筛石灰算得上一件很轻松的活。由于闷了３天，库里几乎没有氧气，温度高达50多度。进去的时候首先要深呼吸三次，然后钻进去一口气用铁锨将漂白粉铲满一袋子，再飞快地拉出来。整个过程只需３分钟，却像一个小时那么难熬。
夜里加班是最迫不得已的事。休息的时候，躺在沾满露水的草地上，望着天空的星星，想着自己的将来，稍不留神就睡着了。每次被人叫醒的时候都睡意正浓，浑身酸痛，真想什么都不管一觉睡到天亮。
发薪的前几天，为了凑足 500元这个整数，我和四叔又抓紧时间各自加了几个中午班。去河里洗澡时，四叔看着我身上被漂白粉灼伤的如鱼鳞一般的皮肤，哭了。我向四叔炫耀地鼓起胳膊上的肌肉说：“这没什么。”
我领到平生第一次用自己的双手挣到的 500元钱，我觉得自己是世界上最富有的人。我知道我创造的远远不止这么多，但我仍然感到很幸福。我装着这笔钱和四叔、工友们到城里的小洒馆里在醉了一次，然后给自己留下20元零花钱，剩下的一股脑儿交给了奶奶。
奶奶终于发现了我身上的伤，再也不肯让我去卖命。二叔又给我找了个在工地上打磨地面的活儿。几年过去了，现在，我已经有了一从清闲的工作，月收入也远远超过 500元，但我始终认为，那第一次领到的 500元是我人生中最在的一笔财富。因为，在我挣得那笔钱的同时，我学会了忍耐与承受，学会了怎样去做一个勇于向自己挑战的男人，这足使我受用终生。

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