2021-2022学年苏教版(2019)高中数学必修第一册第七章第二节第2课时《任意角的三角函数(二)》讲义(学生版 教师版)

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2021-2022学年苏教版(2019)高中数学必修第一册第七章第二节第2课时《任意角的三角函数(二)》讲义(学生版 教师版)

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编号:041 课题: §7.2.1.2 任意角的三角函数(二)
目标要求
1.理解三角函数线的概念;
2.会求三角函数的定义域;
3.掌握三角函数值线的应用.
重点难点
重点:三角函数线的概念;
难点:三角函数值线的应用.
学科素养目标
三角函数的基础是几何中的相似形和圆,而研究方法又主要是代数的,因此三角函数集中地体现了形数结合的思想,在代数和几何之间建立了初步的联系.在本章中,充分渗透了数形结合的思想.一方面是以形助数,突出了几何直观对理解抽象数学概念的作用.如在三角函数及其性质的学习中,注意充分发挥单位圆的直观作用,借助单位圆认识任意角、任意角的三角函数,理解三角函数的周期性、诱导公式、同角三角函数关系式以及三角函数的图象;通过角终边之间的对称关系来研究诱导公式;借助三角函数的图象理解三角函数在一个周期上的单调性、最大和最小值、图象与轴的交点等性质;另一方面以数助形.特别值得一提的是诱导公式的推导.首先提出问题:“由三角函数的定义可以知道:终边相同的角的同一三角函数值相等.
教学过程
基础知识点
1.三角函数线的概念(1)
图示
正弦线 角α的终边与单位圆交于P,过P作PM垂直于x轴,有向线段_______即为正弦线
余弦线 有向线段_______即为余弦线
正切线 过A(1,0)作x轴的垂线,交角α的终边或其终边的反向延长线于T,有向线段__________即为正切线
(2)本质:三角函数线是三角函数的图形表示,是数形结合思想应用的重要理论依据.
(3)应用:三角函数线能直观地表示三角函数值,常用来比较三角函数大小,解三角不等式等.
【思考】
三角函数线的方向是怎样确定的
2.三角函数的定义域z
三角函数 定义域
sin x
cos x
tan x
【思考】
怎样求三角函数的定义域
【课前基础演练】
题1.函数f(x)=tan 的定义域为 (   )
A. B.
C. D.
题2.如图,在单位圆中角α的正弦线、正切线完全正确的是 (   )
A.正弦线为PM,正切线为A′T′ B.正弦线为MP,正切线为A′T′
C.正弦线为MP,正切线为AT D.正弦线为PM,正切线为AT
题3.角和角有相同的 (   )
A.正弦线 B.余弦线 C.正切线 D.不能确定
题4.如果OM,MP分别是角α=的余弦线和正弦线,那么下列结论正确的是 (   )
A.MP<OM<0 B.MP<0<OM C.MP>OM>0 D.OM>MP>0
题5.角的终边与单位圆的交点的坐标是________.
题6.画出α=2 rad的正弦线、余弦线和正切线.
【课堂检测达标】
题7. 下列命题中为真命题的是 (   )
A.三角形的内角必是第一象限的角或第二象限的角
B.角α的终边在x轴上时,角α的正弦线、正切线分别变成一个点
C.终边在第二象限的角是钝角 D.终边相同的角必然相等
题8.sin 1,cos 1,tan 1的大小关系为 (   )
A.sin 1>cos 1>tan 1 B.sin 1>tan 1>cos 1
C.tan 1>sin 1>cos 1 D.tan 1>cos 1>sin 1
题9.函数y=-2+tan 的定义域是 (   )
A.,k∈Z B.,k∈Z
C.,k∈Z D.,k∈Z
题10.使sin x≤cos x成立的x的一个变化区间是 (   )
A. B. C. D.
题11.在(0,2π)内,使得|sin x|>|cos x|成立的x的取值范围是 (   )
A.∪ B.
C.∪ D.∪
题12.(多选)下面选项中正确的是 (   )
A.与的正弦线相等 B.与的正切线相等
C.与的余弦线相等 D.-与的各三角函数线相同
题13.(多选)依据三角函数线,下列判断正确的是 (   )
A.sin =sin B.cos =cos
C.tan >tan D.sin >sin
二、填空题
题14.若0≤θ<2π,且不等式cos θ题15.若cos θ>sin ,利用三角函数线得角θ的取值范围是________.
三、解答题
题16.在单位圆中画出适合下列条件的角α的终边.
(1)sin α=;(2)cos α=-.
【综合突破拔高】
题17.点P(sin 3-cos 3,sin 3+cos 3)所在的象限为 (   )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
题18.依据三角函数线,作出如下判断:①sin =sin ;②cos =cos ;
③tan >tan ;④sin >sin ,其中判断正确的个数是 (   )
A.0 B.1 C.2 D.3
题19.函数y=+的定义域是 (   )
A.(2kπ,2kπ+π),k∈Z B.,k∈Z
C.,k∈Z D.[2kπ,2kπ+π],k∈Z
题20.(多选)已知α(0<α<2π)的正弦线和余弦线长度相等,且符号相同,那么α的值为(   )
A. B. C. D.
二、填空题
题21.若θ∈[0,2π),则使tan θ≤1成立的角θ的取值范围是________.
题22.已知角α的终边与单位圆的交点为P(y<0),则y=______,tan α=______.
题23.若-<α<-,则sin α,cos α,tan α的大小关系是________.
题24.若0<α<2π,且sin α<,cos α>.利用三角函数线,得到α的取值范围是________.
三、解答题
题25.在[0,2π]内求函数f(x)=+ln 的定义域.
题26.若-<θ<0,且P=3cos θ,Q=(cos θ)3,R=,比较P,Q,R的关系.
【素养培优训练】
题27. 已知cos α=m,0<|m|<1,且tan α=,则角α的终边在(  )
A.第一或第二象限 B.第三或第四象限 C.第一或第四象限 D.第二或第三象限
题28.利用正弦线比较sin 1,sin 1.2,sin 1.5的大小关系是 (   )
A.sin 1>sin 1.2>sin 1.5 B.sin 1>sin 1.5>sin 1.2
C.sin 1.5>sin 1.2>sin 1 D.sin 1.2>sin 1>sin 1.5
题29.若角α的余弦线是单位长度的有向线段,那么角α终边在 (   )
A.y轴上 B.x轴上 C.直线y=x上 D.直线y=-x上
题30.“tan x<0,且sin x-cos x<0”是“角x的终边在第四象限”的 (   )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
题31.如图所示,已知矩形ABCD中AB=1,AD=2,若以A为圆心,AD为半径作圆交BC于点F,记弧DF的长为α,则cos α= (   )
A. B. C.π D.
题32.(练情景)我国古代数学家僧一行应用“九服晷(guǐ)影算法”在《大衍历》中建立了晷影长l与太阳天顶距θ的对应数表,这是世界数学史上较早的一张正切函数表.根据三角学知识可知,晷影长度l等于表高h与太阳天顶距θ正切值的乘积,即l=h tan θ.已知天顶距θ=1°时,晷影长l≈0.14.现测得午中晷影长度l≈0.42,则天顶距θ为 (   )
(参考数据:tan 1°≈0.0175,tan 2°≈0.0349,tan 3°≈0.0524,tan 22.8°≈0.4204)
A.2°  B.3°  C.11°  D.22.8°
题33.(多选)(2021·日照高一检测)下列函数值中符号为负的是 (   )
A.sin B.cos C.tan 2 D.sin 5
题34.(多选)下列说法正确的是 (   )
A.当角α的终边在x轴上时角α的正切线是一个点 B.当角α的终边在y轴上时角α的正切线不存在
C.正弦线的始点随角的终边位置的变化而变化 D.余弦线和正切线的始点都是原点
题35.(多选)+可以取的值为 (   )
A.0  B.1  C.2  D.-2
题36.下列结论:
①α一定时,单位圆中的正弦线一定;
②单位圆中,有相同正弦线的角相等;
③α和α+π有相同的正切线;
④具有相同正切线的两个角终边在同一条直线上.
其中正确结论的序号是________.
题37.在平面直角坐标系中,角α的顶点与原点重合,始边与x轴的非负半轴重合,终边过点P(-,-1),则tan α=________;cos α-sin α=________.
题38.分别作出π和-π的正弦线、余弦线和正切线.
题39.已知函数f(x)的定义域是(-1,0),求函数f(sin x)的定义域.
题40.已知角α的终边在直线y=-3x上,求10sin α+的值.
题41.求y=lg (2sin 2x+)-的定义域.
编号:041 课题: §7.2.1.2 任意角的三角函数(二)
目标要求
1.理解三角函数线的概念;
2.会求三角函数的定义域;
3.掌握三角函数值线的应用.
重点难点
重点:三角函数线的概念;
难点:三角函数值线的应用.
学科素养目标
三角函数的基础是几何中的相似形和圆,而研究方法又主要是代数的,因此三角函数集中地体现了形数结合的思想,在代数和几何之间建立了初步的联系.在本章中,充分渗透了数形结合的思想.一方面是以形助数,突出了几何直观对理解抽象数学概念的作用.如在三角函数及其性质的学习中,注意充分发挥单位圆的直观作用,借助单位圆认识任意角、任意角的三角函数,理解三角函数的周期性、诱导公式、同角三角函数关系式以及三角函数的图象;通过角终边之间的对称关系来研究诱导公式;借助三角函数的图象理解三角函数在一个周期上的单调性、最大和最小值、图象与轴的交点等性质;另一方面以数助形.特别值得一提的是诱导公式的推导.首先提出问题:“由三角函数的定义可以知道:终边相同的角的同一三角函数值相等.
教学过程
基础知识点
1.三角函数线的概念(1)
图示
正弦线 角α的终边与单位圆交于P,过P作PM垂直于x轴,有向线段_ MP __即为正弦线
余弦线 有向线段_ OM __即为余弦线
正切线 过A(1,0)作x轴的垂线,交角α的终边或其终边的反向延长线于T,有向线段_ AT __即为正切线
(2)本质:三角函数线是三角函数的图形表示,是数形结合思想应用的重要理论依据.
(3)应用:三角函数线能直观地表示三角函数值,常用来比较三角函数大小,解三角不等式等.
【思考】
三角函数线的方向是怎样确定的
提示:三角函数线的方向,即规定的有向线段的方向:凡三角函数线与x轴或y轴
同向的相应三角函数值为正值,反向的为负值.
2.三角函数的定义域z
三角函数 定义域
sin x
cos x
tan x
【思考】
怎样求三角函数的定义域
提示:函数的定义域是函数概念的三要素之一,确定三角函数的定义域时,应抓住分母等于零时比值无意义这一关键,因此需要注意,当且仅当角的终边在坐标轴上时,点P的坐标中必有一个为零,结合三角函数的定义,可以得到三角函数的定义域.
【课前基础演练】
题1.函数f(x)=tan 的定义域为 (   )
A. B.
C. D.
【解析】选A.易知2x-≠+kπ,k∈Z,即x≠+kπ,k∈Z,
故f(x)的定义域为.
题2.如图,在单位圆中角α的正弦线、正切线完全正确的是 (   )
A.正弦线为PM,正切线为A′T′ B.正弦线为MP,正切线为A′T′
C.正弦线为MP,正切线为AT D.正弦线为PM,正切线为AT
【解析】选C.α为第三象限角,故正弦线为MP,正切线为AT,C正确.
题3.角和角有相同的 (   )
A.正弦线 B.余弦线 C.正切线 D.不能确定
【解析】选C.角和角的终边互为反向延长线,所以正切线相同.
题4.如果OM,MP分别是角α=的余弦线和正弦线,那么下列结论正确的是 (   )
A.MP<OM<0 B.MP<0<OM C.MP>OM>0 D.OM>MP>0
【解析】选D.角β=的余弦线、正弦线相等,结合图象可知角α=的余弦线和正弦线满足OM>MP>0.
题5.角的终边与单位圆的交点的坐标是________.
【解析】cos =,sin =,所以角的终边与单位圆的交点的坐标是.
答案:
题6.画出α=2 rad的正弦线、余弦线和正切线.
【解析】如图所示,
MP=sin 2,OM=cos 2,AT=tan 2.
【课堂检测达标】
题7. 下列命题中为真命题的是 (   )
A.三角形的内角必是第一象限的角或第二象限的角
B.角α的终边在x轴上时,角α的正弦线、正切线分别变成一个点
C.终边在第二象限的角是钝角 D.终边相同的角必然相等
【解析】选B.当三角形的角为90°时,不是象限角,所以A不正确,B正确;终边在第二象限的角的范围是+2kπ<α<π+2kπ,k∈Z,所以C不正确;终边相同的角不一定相等,它们相差2π的整数倍,所以D不正确.
题8.sin 1,cos 1,tan 1的大小关系为 (   )
A.sin 1>cos 1>tan 1 B.sin 1>tan 1>cos 1
C.tan 1>sin 1>cos 1 D.tan 1>cos 1>sin 1
【解析】选C.根据三角函数线:如图所示:
设∠DOC=1弧度,所以根据三角函数线得到:CD>AB>OA,即tan 1>sin 1>cos 1.
题9.函数y=-2+tan 的定义域是 (   )
A.,k∈Z B.,k∈Z
C.,k∈Z D.,k∈Z
【解析】选A.由-+kπ<x+<+kπ,k∈Z,解得-π+2kπ<x<+2kπ,k∈Z.
题10.使sin x≤cos x成立的x的一个变化区间是 (   )
A. B. C. D.
【解析】选A.根据三角函数线易判断图中阴影部分即为所求.
题11.在(0,2π)内,使得|sin x|>|cos x|成立的x的取值范围是 (   )
A.∪ B.
C.∪ D.∪
【解析】选C.|sin x|>|cos x|可转化为x的正弦线的长度大于余弦线的长度,观察图形可知:
在(0,2π)内,使得|sin x|>|cos x|成立的x的取值范围是∪.
题12.(多选)下面选项中正确的是 (   )
A.与的正弦线相等 B.与的正切线相等
C.与的余弦线相等 D.-与的各三角函数线相同
【解析】选ABD.在单位圆中画出相应角的正弦线、正切线、余弦线(图略)可知,ABD正确.
题13.(多选)依据三角函数线,下列判断正确的是 (   )
A.sin =sin B.cos =cos
C.tan >tan D.sin >sin
【解析】选BD.各选项分别如图①-④,容易判断正确的是BD.
二、填空题
题14.若0≤θ<2π,且不等式cos θ【解析】由三角函数线知,在[0,2π)内使cos θ答案:
题15.若cos θ>sin ,利用三角函数线得角θ的取值范围是________.
【解析】cos θ>sin π=sin =,所以2kπ-<θ<2kπ+,k∈Z.
答案:(k∈Z)
三、解答题
题16.在单位圆中画出适合下列条件的角α的终边.
(1)sin α=;(2)cos α=-.
【解析】(1)作直线y=交单位圆于P,Q两点,则OP与OQ为角α的终边,如图甲.
 
(2)作直线x=-交单位圆于M,N两点,则OM与ON为角α的终边,如图乙.
【综合突破拔高】
题17.点P(sin 3-cos 3,sin 3+cos 3)所在的象限为 (   )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【解析】选D.因为π<3<π,作出单位圆如图所示.
设MP,OM分别为a,b.sin 3=a>0,cos 3=b<0,所以sin 3-cos 3>0.因为|MP|<|OM|,
即|a|<|b|,所以sin 3+cos 3=a+b<0.
故点P(sin 3-cos 3,sin 3+cos 3)在第四象限.
题18.依据三角函数线,作出如下判断:①sin =sin ;②cos =cos ;
③tan >tan ;④sin >sin ,其中判断正确的个数是 (   )
A.0 B.1 C.2 D.3
【解析】选C.利用单位圆中的三角函数线,可知sin =-sin ,cos =cos ,tan sin .故②④正确.
题19.函数y=+的定义域是 (   )
A.(2kπ,2kπ+π),k∈Z B.,k∈Z
C.,k∈Z D.[2kπ,2kπ+π],k∈Z
【解析】选B.由sin x≥0,-cos x≥0,得x为第二象限角或y轴正半轴上的角或x轴负半轴上的角,所以2kπ+≤x≤2kπ+π,k∈Z.
题20.(多选)已知α(0<α<2π)的正弦线和余弦线长度相等,且符号相同,那么α的值为(   )
A. B. C. D.
【解析】选AC.由题意可知α的终边为一、三象限的平分线,且0<α<2π,故得α=或.
二、填空题
题21.若θ∈[0,2π),则使tan θ≤1成立的角θ的取值范围是________.
【解析】由0≤θ<2π且tan θ≤1,利用三角函数线可得θ的取值范围是∪∪.
答案:∪∪
题22.已知角α的终边与单位圆的交点为P(y<0),则y=______,tan α=______.
【解析】因为点P(y<0)在单位圆上,
则+y2=1,所以y=-,所以tan α=-.
答案:- -
题23.若-<α<-,则sin α,cos α,tan α的大小关系是________.
【解析】如图,在单位圆中,作出-<α<-内的一个角及其正弦线、余弦线、正切线.由图知,有向线段MP<OM<AT,即sin α<cos α<tan α.
答案:sin α<cos α<tan α
题24.若0<α<2π,且sin α<,cos α>.利用三角函数线,得到α的取值范围是________.
【解析】利用三角函数线得α的终边落在如图所示∠AOB区域内,所以α的取值范围是∪.
答案:∪
三、解答题
题25.在[0,2π]内求函数f(x)=+ln 的定义域.
【解析】由题意,得自变量x应满足不等式组即
则不等式组的解的集合如图(阴影部分)所示,
即定义域为.
题26.若-<θ<0,且P=3cos θ,Q=(cos θ)3,R=,比较P,Q,R的关系.
【解析】因为-<θ<0,由余弦线知cos θ∈(0,1),所以P=3cos θ>1,
Q=(cos θ)3∈(0,1);R=(cos θ)∈(0,1),(cos θ)3<(cos θ),可得:Q【素养培优训练】
题27. 已知cos α=m,0<|m|<1,且tan α=,则角α的终边在(  )
A.第一或第二象限 B.第三或第四象限 C.第一或第四象限 D.第二或第三象限
【解析】选A.因为cos α=m,0<|m|<1,所以角α的终边不会落在坐标轴上.又因为>0,所以cos α与tan α同号,所以角α的终边在第一或第二象限.
题28.利用正弦线比较sin 1,sin 1.2,sin 1.5的大小关系是 (   )
A.sin 1>sin 1.2>sin 1.5 B.sin 1>sin 1.5>sin 1.2
C.sin 1.5>sin 1.2>sin 1 D.sin 1.2>sin 1>sin 1.5
【解析】选C.如图,画出已知三个角的正弦线,观察可知sin 1.5>sin 1.2>sin 1.
题29.若角α的余弦线是单位长度的有向线段,那么角α终边在 (   )
A.y轴上 B.x轴上 C.直线y=x上 D.直线y=-x上
【解析】选B.由已知得,角α的终边与单位圆的交点坐标为(-1,0)或(1,0),在x轴上.
题30.“tan x<0,且sin x-cos x<0”是“角x的终边在第四象限”的 (   )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【解析】选C.若tan x<0,则角x的终边在第二、四象限,因为sin x-cos x<0,所以角x的终边在第四象限,反之也成立.
题31.如图所示,已知矩形ABCD中AB=1,AD=2,若以A为圆心,AD为半径作圆交BC于点F,记弧DF的长为α,则cos α= (   )
A. B. C.π D.
【解析】选B.因为AF=AD=2,AB=1,所以cos ∠BAF==,所以∠BAF=,
所以∠DAF=-∠BAF=,所以=×2=,即α=,所以cos α=cos =.
题32.(练情景)我国古代数学家僧一行应用“九服晷(guǐ)影算法”在《大衍历》中建立了晷影长l与太阳天顶距θ的对应数表,这是世界数学史上较早的一张正切函数表.根据三角学知识可知,晷影长度l等于表高h与太阳天顶距θ正切值的乘积,即l=h tan θ.已知天顶距θ=1°时,晷影长l≈0.14.现测得午中晷影长度l≈0.42,则天顶距θ为 (   )
(参考数据:tan 1°≈0.0175,tan 2°≈0.0349,tan 3°≈0.0524,tan 22.8°≈0.4204)
A.2°  B.3°  C.11°  D.22.8°
【解析】选B.由题意,可得晷影长l=h tan θ,且顶距θ=1°时,晷影长l≈0.14.所以h===8,当晷影长度l≈0.42,则tan θ===0.052 5,所以根据参考数据θ=3°.
题33.(多选)(2021·日照高一检测)下列函数值中符号为负的是 (   )
A.sin B.cos C.tan 2 D.sin 5
【解析】选BCD.因为-1 000°=-3×360°+80°,所以-1 000°是第一象限角,
所以sin >0;因为=2π+,所以是第三象限角,所以cos <0;
因为<2<π,所以2 rad是第二象限角,所以tan 2<0;
因为<5<2π,所以5 rad是第四象限角,所以sin 5<0.
题34.(多选)下列说法正确的是 (   )
A.当角α的终边在x轴上时角α的正切线是一个点 B.当角α的终边在y轴上时角α的正切线不存在
C.正弦线的始点随角的终边位置的变化而变化 D.余弦线和正切线的始点都是原点
【解析】选ABC.根据三角函数线的概念,A,B,C是正确的,只有D不正确,因为余弦线的始点在原点而正切线的始点在单位圆与x轴正半轴的交点上.
题35.(多选)+可以取的值为 (   )
A.0  B.1  C.2  D.-2
【解析】选ACD.已知函数的定义域为,角x的终边不能落在坐标轴上,
当x是第一象限角时,cos x>0,tan x>0,y=+=1+1=2;
当x是第二象限角时,cos x<0,tan x<0,y=+=-1-1=-2;
当x是第三象限角时,cos x<0,tan x>0,y=+=-1+1=0;当x是第四象限角时,cos x>0,tan x<0,y=+=1-1=0.
二、填空题(每小题5分,共10分)
题36.下列结论:
①α一定时,单位圆中的正弦线一定;
②单位圆中,有相同正弦线的角相等;
③α和α+π有相同的正切线;
④具有相同正切线的两个角终边在同一条直线上.
其中正确结论的序号是________.
【解析】由三角函数线定义,显然①④正确,若正弦线相等,则两角可相差2π的整数倍,和都不存在正切线,故②③不正确.
答案:①④
题37.在平面直角坐标系中,角α的顶点与原点重合,始边与x轴的非负半轴重合,终边过点P(-,-1),则tan α=________;cos α-sin α=________.
【解析】因为角α终边过点P(-,-1),|OP|=2,所以tan α==,sin α=,cos α=,所以cos α-sin α=.
答案: 
三、解答题(每小题10分,共40分)
题38.分别作出π和-π的正弦线、余弦线和正切线.
【解析】(1)在直角坐标系中作单位圆,如图甲,
以x轴非负半轴为始边作π角,角的终边与单位圆交于点P,作PM⊥x轴,垂足为M,由单位圆与x轴正方向的交点A作x轴的垂线,与OP的反向延长线交于T点,则sin π=MP,cos π=OM,tan π=AT,即π的正弦线为MP,余弦线为OM,正切线为AT.
(2)同理可作出-π的正弦线、余弦线和正切线,如图乙.
sin =M1P1,cos =OM1,
tan =A1T1,即-π的正弦线为M1P1,余弦线为OM1,正切线为A1T1.
题39.已知函数f(x)的定义域是(-1,0),求函数f(sin x)的定义域.
【解析】f(x)的定义域为(-1,0),若f(sin x)有意义,则-1∪(k∈Z).
题40.已知角α的终边在直线y=-3x上,求10sin α+的值.
【解析】由题意知,cos α≠0.
设角α的终边上任一点为P(k,-3k)(k≠0),则x=k,y=-3k,r==|k|.
(1)当k>0时,r=k,α是第四象限角,
sin α===-,===,
所以10sin α+=10×+3=-3+3=0.
(2)当k<0时,r=-k,α是第二象限角,
sin α===,===-,
所以10sin α+=10×+3×(-)=3-3=0.
综上所述,10sin α+=0.
题41.求y=lg (2sin 2x+)-的定义域.
【解析】由题意,得即
对sin 2x>-可结合图(1)得-+2kπ<2x<+2kπ(k∈Z),所以-+kπ当k=0时,-当k=-1时,-PAGE

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