《平面向量》专题2 平面向量的线性运算原理(初学) 专题讲义(Word版含答案)

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《平面向量》专题2 平面向量的线性运算原理(初学) 专题讲义(Word版含答案)

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《平面向量》专题2-1 线性运算原理
(4套,10页,含答案)
知识点(初学用):
向量加法——平行四边形法则和三角形法则: 1.向量的加法法则 (1)三角形法则 如图所示,已知非零向量a,b,在平面内任取一点A,作=a,=b,则向量________叫做a与b的和(或和向量),记作__________,即a+b=+=________.上述求两个向量和的作图法则,叫做向量求和的三角形法则. 对于零向量与任一向量a的和有a+0=________+______=______. (2)平行四边形法则 如图所示,已知两个不共线向量a,b,作=a,=b,则O、A、B三点不共线,以______,______为邻边作________,则对角线上的向量________=a+b,这个法则叫做两个向量求和的平行四边形法则. 答案:(1) a+b  0 a a (2)OA OB 平行四边形 ; 2.向量加法的运算律 (1)交换律:a+b=______________. (2)结合律:(a+b)+c=______________________. 答案:(1)b+a (2)a+(b+c); 行路法分解向量: 分解向量的时候,可以理解成自己行路,当行路方向与已知向量方向相同,则加上该向量,反之为减。
答案:([endnoteRef:0] [endnoteRef:1]) [0: 答案:(1) a+b  0 a a (2)OA OB 平行四边形 ;] [1: 答案:(1)b+a (2)a+(b+c);]
典型例题1:
在△ABC中,=a,=b,则a+b等于( [endnoteRef:2] )
A.     B.     C.     D. [2: [答案] D;
[解析] +=.
]
已知两个力F1、F2的方向互相垂直,且它们的合力F大小为10N,与力F1的夹角是60°,求力F1、F2的大小.([endnoteRef:3]) [3: [解析] 设表示力F1,表示力F2,以OA,OB为邻边作平行四边形OACB,则表示合力F,由题意易得||=||cos60°=5,||=||sin60°=5,
因此,力F1,F2的大小分别为5N和5N.
]
随堂练习1:
a、b为非零向量,且|a+b|=|a|+|b|,则( [endnoteRef:4] )
A.a∥b,且a与b方向相同 B.a、b是共线向量 C.a=-b D.a、b无论什么关系均可 [4: [答案] A;
[解析] 当两个非零向量a与b不共线时,a+b的方向与a、b的方向都不相同,且|a+b|<|a|+|b|;向量a与b同向时,a+b的方向与a、b的方向都相同,且|a+b|=|a|+|b|;向量a与b反向且|a|<|b|时,a+b的方向与b的方向相同(与a方向相反),且|a+b|=|b|-|a|.
]
如图,在平行四边形ABCD中,O是对角线的交点,下列结论正确的是( [endnoteRef:5] )
A.=,= B.+= C.+=+ D.++= [5: 答案:C;]
如图所示,在正六边形ABCDEF中,若AB=1,则 |++| 等于( [endnoteRef:6] )
A.1 B.2 C.3 D.2
[6: 答案:B;
 [|++|=|++|=||=2.]]
已知向量a表示“向东航行1 km”,向量b表示“向南航行1 km”,则a+b表示( [endnoteRef:7] )
A.向东南航行 km B.向东南航行2 km C.向东北航行 km D.向东北航行2 km [7: 答案:A;]
知识点2(初学用):
向量的减法: (1)定义:a-b=a+(-b),即减去一个向量相当于加上这个向量的__________. (2)作法:在平面内任取一点O,作=a,=b,则向量a-b=________.如图所示. 几何意义:如果把两个向量的始点放在一起,则这两个向量的差是以减向量的终点为________,被减向量的终点为________的向量.例如:-=____[endnoteRef:8]____. [8: 答案:(1)相反向量 (2) (3)始点 终点 ;] 记忆方法: 终点减起点;
典型例题2:
已知下列各式:(1) (2)(3)
(4),(5) 其中结果为的个数为 [endnoteRef:9] [9: 答案:3个(1,4,5)]
边长为1的正三角形ABC中,|-|的值为( [endnoteRef:10] ) A.1 B.2 C. D. [10: 答案:D;
[如图所示,延长CB到点D,使BD=1,连结AD,则-=+
=+=.
在△ABD中,AB=BD=1,
∠ABD=120°,易求AD=,
∴|-|=.]
]
在如图四边形ABCD中,设=a,=b,=c,则等于( [endnoteRef:11] )
A.a-b+c B.b-(a+c) C.a+b+c D.b-a+c [11: 答案:A;]
如图所示,已知O到平行四边形的三个顶点A、B、C的向量分别为a,b,c,则=____[endnoteRef:12]___
(用a,b,c表示).
[12: 答案:a-b+c;
解析 =+=+=+-=a+c-b=a-b+c.
]
随堂练习2:
已知的取值范围是 [endnoteRef:13] [13: 答案:]
如图,正六边ABCDEF中,++=([endnoteRef:14] )
A.0 B. C. D. [14: [答案] B;
[解析] 连结CF,取CF中点O,连结OE,CE.
则++=(+)+=.
]
在水流速度大小为10km/h的河中,如果要使船实际以10km/h大小的速度与河岸成直角横渡,求船行驶速度的大小与方向.[endnoteRef:15]
[15: [解析] 如图所示,OA表示水流方向,表示垂直于对岸横渡的方向,表示船行速度的方向,由=+易知||=||=10,又∠OBC=90°,
∴||=20,∴∠BOC=30°,
∴∠AOC=120°,即船行驶速度为20km/h,方向与水流方向成120°角.
]
化简(-)-(-)的结果是___[endnoteRef:16]_____. [16: 答案:0;
解析 方法一 (-)-(-)
=--+
=+++
=(+)+(+)
=+=0.
方法二 (-)-(-)
=--+
=(-)+(-)
=+=0.
]
如图所示,在梯形ABCD中,AD∥BC,AC与BD交于O点,则 --++=__[endnoteRef:17]___.
[17: 答案:;]
如图,D、E、F分别是ABC边AB、BC、CA上的中点,则正确的等式是( [endnoteRef:18])
① ② ③ ④
[18: 答案:3,4]
知识点3:
向量数乘: 1.向量数乘运算 实数λ与向量的积是一个_______,这种运算叫做向量的________,记作_______,其长度与方向规定如下: (1)|λ|=__________. (2)λ (≠)的方向; 特别地,当λ=0或时,0=________或λ=________.
2.向量数乘的运算律 (1)λ(μ)=________. (2)(λ+μ)=____________. (3)λ(+)=____________. 特别地,有(-λ)=____________=________;λ(-)=____________. 3.向量的线性运算 向量的____、____、________运算统称为向量的线性运算,对于任意向量、,以及任意实数λ、μ1、μ2,恒有λ(μ1±μ2)=__________________. 答案:向量 数乘 λ (1)|λ||| (2)λ>0 λ<0  ; 答案:(1)(λμ) (2)λ+μ (3)λ+λ -(λ) λ(-) λ-λ; 答案:加 减 数乘 λμ1±λμ2; 行路法分解向量(同向量加减): 分解向量的时候,可以理解成自己行路,当行路方向与已知向量方向相同,则加上该向量,反之为减。
答案:([endnoteRef:19] [endnoteRef:20] [endnoteRef:21]) [19: 答案:向量 数乘 λa (1)|λ||a| (2)λ>0 λ<0 0 0;] [20: 答案:(1)(λμ)a (2)λa+μa (3)λa+λb -(λa) λ(-a) λa-λb;] [21: 答案:加 减 数乘 λμ1a±λμ2b;]
典型例题3:
已知任意两个非零向量与,试作,,,则下列各式成立的是( [endnoteRef:22] ) A.= B.=2 C.=2 D.=3 [22: 答案:B]
在平行四边形ABCD中,对角线AC与BD交于点O,+=λ,则λ=____[endnoteRef:23]____. [23: [答案] 2;
[解析] 本题考查向量加法的几何意义.
+==2,∴λ=2.
]
随堂练习3:
若3()=,则等于 ( [endnoteRef:24] ) [24: 答案:]
已知四边形ABCD是菱形,点P在对角线AC上(不包括端点A、C),则=( [endnoteRef:25] )
A.λ(+) λ∈(0,1) B.λ(+) λ∈(0,)
C.λ(-) λ∈(0,1) D.λ(-) λ∈(0,) [25: [答案] A;
[解析] 设P是对角线AC上的一点(不含A、C),过P分别作BC、AB的平分线,设=λ,则λ∈(0,1),于是=λ(+),λ∈(0,1).
]
设向量若与不共线,且,则([endnoteRef:26] )
A. B. C. D. [26: 答案:C;]
典型例题3:
如图所示,△ABC中,=,DE∥BC交AC于E,AM是BC边上中线,交DE于N.设=a,=b,
用a,b分别表示向量,,,,,. ([endnoteRef:27])
[27: 答案:,,,,,]
如图所示,在 ABCD中,=a,=b,=3,M为BC的中点,则=__[endnoteRef:28]___.(用a、b表示).
[28: [答案] (b-a);
[解析] =++
=-++
=--+(+)
=-b-a+(a+b)
=b-a=(b-a).
]
设D为△ABC所在平面内一点,则( [endnoteRef:29] )
[29: 【答案】A
【解析】由题知=,故选A.
]
随堂练习3:
如图八所示,在△ABC中,D、F分别是BC、AC的中点,=,=a,=b,用a、b表示
向量、、、、; ([endnoteRef:30])
[30: 答案:,,,,]
如图,梯形ABCD中,AB∥CD,且AB=2CD,M、N分别是DC和AB的中点,若=a,=b,试用a、b表示、,.[endnoteRef:31]
[31: [解析] 如图所示,连接CN,则四边形ANCD是平行四边形.
则===a,
=-=-=b-a,
=-=--
=--
=a-b.
=a,=b-a,=a-b.
]
已知=a,=b,C为线段AB上距A较近的一个三等分点,D为线段CB上距C较近的一个三等分点,则用a、b表示为( [endnoteRef:32] ) A.(4a+5b) B.(9a+7b) C.(2a+b) D.(3a+b)
[32: [答案] A;
[解析] 利用向量加法和减法的几何意义和平面向量基本定理求解.
∵=+,=+
=+=+=.
而=b-a,∴=b-a,
∴=+=a+(b-a)=a+b.
]
如图,已知点D,E,F分别是△ABC三边AB,BC,CA的中点,求证:.
知识点4(初学用):
共线: 共线向量定理 向量 (≠)与共线,当且仅当有唯一一个实数λ,使______________. 答案:=λ; 简单的分析方法: 让两个基底向量的系数成比例即可。
答案:([endnoteRef:33]) [33: 答案:b=λa;
]
典型例题4:
两个非零向量a、b不共线.
(1)若=a+b,=2a+8b,=3(a-b),求证:A、B、D三点共线;
(2)求实数k使ka+b与2a+kb共线.([endnoteRef:34]) [34: 答案:(1)证明 ∵A=A+B+C=a+b+2a+8b+3a-3b=6a+6b=6A,∴A、B、D三点共线.
(2)解 ∵ka+b与2a+kb共线,∴ka+b=λ(2a+kb).
∴(k-2λ)a+(1-λk)b=0,
∴ k=±.
]
如图,平行四边形ABCD中,=b,=a,M为AB中点,N为BD靠近B的三等分点,
求证:M、N、C三点共线.([endnoteRef:35])
[35: [解析] 在△ABD中,=-,因为=a,=b,所以=b-a.
∵N点是BD的三等分点,∴==(b-a).
∵=b,∴=-=(b-a)-b=-a-b. ①
∵M为AB中点,∴=a,
∴=-=-(+)=-=-a-b. ②
由①②可得:=.
由共线向量定理知:∥,又∵与有公共点C,∴C、M、N三点共线.
]
知识点5:
基底向量: 1.平面向量基本定理 (1)定理:如果e1,e2是同一平面内的两个______向量,那么对于这一平面内的______向量a,__________
实数λ1,λ2,使a=____________________________. (2)基底:把________的向量e1,e2叫做表示这一平面内________向量的一组基底. 另一种表述: 用来表示平面内任意向量的两个已知向量叫做基底向量。只有不共线的两个向量才能组成一组基底向量。 答案:(1)不共线 任意 有且只有一对 λ1e1+λ2e2 (2)不共线 所有;
答案:([endnoteRef:36]) [36: 答案:(1)不共线 任意 有且只有一对 λ1e1+λ2e2 (2)不共线 所有;]
典型例题5:
设e1、e2是不共线的两个向量,给出下列四组向量:
①e1与e1+e2;②e1-2e2与e2-2e1;③e1-2e2与4e2-2e1.
其中能作为平面内所有向量的一组基底的序号是____[endnoteRef:37]____.(写出所有满足条件的序号) [37: 答案:①②;
解析 对于③4e2-2e1=-2e1+4e2=-2(e1-2e2),∴e1-2e2与4e2-2e1共线,不能作为基底.]
随堂练习5(共线,基底):
设e1,e2是两个不共线的向量,若向量m=-e1+ke2 (k∈R)与向量n=e2-2e1共线,则( [endnoteRef:38] )
A.k=0 B.k=1 C.k=2 D.k= [38: 答案:D;
 [当k=时,m=-e1+e2,n=-2e1+e2.∴n=2m,此时,m,n共线.]]
已知向量a、b,且=a+2b,=-5a+6b,=7a-2b,则一定共线的三点是( [endnoteRef:39] )
A.B、C、D B.A、B、C C.A、B、D D.A、C、D [39: 答案:C;
 [∵=+=2a+4b=2,∴A、B、D三点共线.]]
已知e、f为两个不共线的向量,若四边形ABCD满足=e+2f,=-4e-f,=-5e-3f.
(1)将用e,f表示;
(2)证明四边形ABCD为梯形.[endnoteRef:40] [40: 答案:[解析] (1)=++=(e+2f)+(-4e-f)+(-5e-3f)=(1-4-5)e+(2-1-3)f=-8e-2f.
(2)因为=-8e-2f=2(-4e-f)=2,即=2,
所以根据数乘向量的定义,与同方向,且长度为的长度的2倍,
所以在四边形ABCD中,AD∥BC,且AD≠BC,所以四边形ABCD是梯形.]
下面三种说法中,正确的是( [endnoteRef:41] )
①一个平面内只有一对不共线向量可作为表示该平面所有向量的基底;
②一个平面内有无数多对不共线向量可作为该平面所有向量的基底;
③零向量不可作为基底中的向量.
A.①② B.②③ C.①③ D.①②③ [41: 答案:B;]
若e1,e2是平面内的一组基底,则下列四组向量能作为平面向量的基底的是( [endnoteRef:42] )
A.e1-e2,e2-e1 B.2e1+e2,e1+e2
C.2e2-3e1,6e1-4e2 D.e1+e2,e1-e2 [42: 答案:D;]
随堂练习5(共线):
已知平面内O,A,B,C四点,其中A,B,C三点共线,
且=x+y,则x+y=____[endnoteRef:43]____.
[43: 答案:1;
解析 ∵A,B,C三点共线,∴ λ∈R使=λ.
∴-=λ(-).
∴=(1-λ)+λ.
∴x=1-λ,y=λ,∴x+y=1.
]
已知△ABC的三个顶点A,B,C及平面内一点P,且++=,则( [endnoteRef:44] )
A.P在△ABC内部 B.P在△ABC外部
C.P在AB边上或其延长线上 D.P在AC边上 [44: 答案:D;
 [++=-,∴=-2,∴P在AC边上.]
]
《平面向量》专题2-2 线性运算原理
如图所示,在平行四边形ABCD中,++等于( [endnoteRef:45] )
A. B. C. D.
[45: 答案:C;
 [++=+(+)=+0=.]]
若O、E、F是不共线的任意三点,则以下各式中成立的是( [endnoteRef:46] )
A.=+ B.=- C.=-+ D.=-- [46: 答案:B;
[解析] 由向量的减法的定义求解.]
在水流速度为4 km/h的河中,如果要船以12 km/h的实际航速与河岸垂直行驶,求船航行速度的大小和方向.[endnoteRef:47] [47: 答案:船航行的速度大小为8 km/h,方向与水流方向所成角为120°.;
解 
如图,设表示水流速度,则表示船航行的实际速度,作AD綊BC,则即表示船航行的速度.因为||=4 ,||=12,∠CAB=90°,所以tan∠ACB==,
即∠ACB=30°,∠CAD=30°.
所以||=8 ,∠BAD=120°.
即船航行的速度大小为8 km/h,方向与水流方向所成角为120°.
]
一质点受到平面上的三个力F1,F2,F3(单位:牛顿)的作用而处于平衡状态,已知F1,F2成90°角,且F1,F2的大小分别为2和4,则F3的大小为( [endnoteRef:48] ) A.6 B.2 C.2 D.2 [48: 答案:C;
 [因为力F是一个向量,由向量加法的平行四边形法则知F3的大小等于以F1、F2为邻边的平行四边形的对角线的长,故|F3|2=|F1+F2|2=|F1|2+|F2|2=4+16=20,∴|F3|=2.]
]
如图三,在四边形ABCD中,根据图示填空:a+b= ,b+c= ,c-d= ,a+b+c-d= [endnoteRef:49] .
[49: 答案:AC;BD;CA;0;]
如图所示,向量、、的终点A、B、C在一条直线上,且=-3.设=p,=q,=r,则以下等式中成立的是( [endnoteRef:50] )
A.r=-p+q B.r=-p+2q C.r=p-q D.r=-q+2p [50: 答案:A;
[解析] ∵=+,=-3=3,
∴=.
∴=+=+(-).
∴r=q+(r-p).
∴r=-p+q.
]
在四边形ABCD中,=a+2b,=-4a-b,=-5a-3b,其中a、b不共线,则四边形ABCD为( [endnoteRef:51] ) A.平行四边形 B.矩形 C.梯形 D.菱形 [51: 答案:C;
[解析] ∵=++=a+2b-4a-b-5a-3b=-8a-2b=2(-4a-b)=2,即=2,
∴AD∥BC且AD≠BC,故选C.]
若e1,e2是平面内的一组基底,则下列四组向量能作为平面向量的基底的是( [endnoteRef:52] )
A.e1-e2,e2-e1 B.2e1+e2,e1+e2 C.2e2-3e1,6e1-4e2 D.e1+e2,e1-e2 [52: 答案:D;]
《平面向量》专题2-3 线性运算原理
在平行四边形ABCD中,+++=___[endnoteRef:53]_____. [53: 答案:0;
解析 注意+=0,+=0.]
若||=8,||=5,则||的取值范围是( [endnoteRef:54] )
A.[3,8] B.(3,8) C.[3,13] D.(3,13,) [54: 答案:C;
[解析] 由于=-,则有||-||≤||≤||+||,即3≤||≤13.]
下列等式中不正确的是( [endnoteRef:55] )
A.a+0=a  B.a+b=b+a C.|a+b|=|a|+|b| D.=++ [55: 答案:C;
[解析] 当a与b方向不同时,|a+b|≠|a|+|b|.]
若菱形的边长为,则_____[endnoteRef:56]_____。 [56: 答案:2;]
如图所示,D是△ABC的边AB上的中点,则向量=___[endnoteRef:57]___.(填写正确的序号)
①-+ ②-- ③- ④+ [57: 答案:①;
解析 -+=+=+=.
]
已知e、f为两个不共线的向量,若四边形ABCD满足 =e+2f,=-4e-f,=-5e-3f.
(1)将用e,f表示;
(2)证明四边形ABCD为梯形.[endnoteRef:58] [58: 答案: =-8e-2f,证明略;
[解析] (1)=++=(e+2f)+(-4e-f)+(-5e-3f)=(1-4-5)e+(2-1-3)f=-8e-2f.
(2)因为=-8e-2f=2(-4e-f)=2,
即=2,
所以根据数乘向量的定义,与同方向,且长度为的长度的2倍,
所以在四边形ABCD中,AD∥BC,且AD≠BC,所以四边形ABCD是梯形.
]
如果e1、e2是平面α内两个不共线的向量,那么在下列各命题中不正确的有( [endnoteRef:59] )
①λe1+μe2(λ、μ∈R)可以表示平面α内的所有向量;
②对于平面α中的任一向量a,使a=λe1+μe2的实数λ、μ有无数多对;
③若向量λ1e1+μ1e2与λ2e1+μ2e2共线,则有且只有一个实数λ,使λ1e1+μ1e2=λ(λ2e1+μ2e2);
④若实数λ、μ使λe1+μe2=0,则λ=μ=0.
A.①② B.②③ C.③④ D.② [59: 答案:B;
 [由平面向量基本定理可知,①④是正确的.对于②,由平面向量基本定理可知,一旦一个平面的基底确定,那么任意一个向量在此基底下的实数对是唯一的.对于③,当两向量的系数均为零,即λ1=λ2=μ1=μ2=0时,这样的λ有无数个,故选B.]]
作用于同一点的两个力F1、F2的夹角为,且|F1|=3,|F2|=5,则F1+F2的大小为___[endnoteRef:60]____. [60: [答案] ;
[解析] |F1+F2|2=(F1+F2)2=F+2F1·F2+F=32+2×3×5×cos+52=19,
所以|F1+F2|=.
]
在水流速度为4千米/小时的河流中,有一艘船沿与水流垂直的方向以8千米/小时的速度航行,
则船实际航行的速度的大小为____[endnoteRef:61]____. [61: 答案:4 km/h
解析 如图用v0表示水流速度,v1表示与水流垂直的方向的速度.
则v0+v1表示船实际航行速度,
∵|v0|=4,|v1|=8,
∴解直角三角形|v0+v1|==4.
]
《平面向量》专题2-4 线性运算原理
已知在矩形ABCD中,AB=2,BC=3,则++的模等于____[endnoteRef:62]____. [62: 答案:2;
解析 |++|=|2|=2||=2.
]
化简以下各式:①++; ②-+-; ③-+; ④++-.
结果为零向量的个数是( [endnoteRef:63] ) A.1 B.2 C.3 D.4 [63: 答案:D;
[解析] ①++=+=-=0;
②-+-=(+)-(+)=-=0;
③-+=(+)-=-=0;
④++-=++=-=0.]
如图,正六边ABCDEF中,++=( [endnoteRef:64] )
A.0 B. C. D. [64: 答案:B;
[解析] 连结CF,取CF中点O,连结OE,CE.
则++=(+)+=.
]
如图所示,已知在矩形ABCD中,||=4,||=8.设=a,=b,=c,求|a-b-c|.[endnoteRef:65]
[65: 答案:8;
[解析] 如图,b+c=,a-b-c=a-(b+c)=a-=+=,
则|a-b-c|=||==8.
]
如图,梯形ABCD中,AB∥CD,且AB=2CD,M、N分别
是DC和AB的中点,若=a,=b,试用a、b表示、,.[endnoteRef:66]
[66: 答案:=a,=b-a,=a-b;
[解析] 如图所示,连接CN,则四边形ANCD是平行四边形.
则===a,
=-=-=b-a,
=-=--
=--
=a-b.
]
设两个不共线的向量e1、e2,若向量a=2e1-3e2,b=2e1+3e2,向量c=2e1-9e2,问是否存在这样的实数λ、μ,使向量d=λa+μb与向量c共线?[endnoteRef:67] [67: 答案:λ=-2μ,就能使d与c共线;
[解析] ∵d=λ(2e1-3e2)+μ(2e1+3e2)=(2λ+2μ)e1+(3μ-3λ)e2,要使d与c共线,则存在实数k使d=k·c,
即:(2λ+2μ)e1+(-3λ+3μ)e2
=2ke2-9ke2.由,
得λ=-2μ,故存在这样的实数λ和μ,
只要λ=-2μ,就能使d与c共线.
]
下列各组向量中:①, ②, ③,
其中能作为表示它们所在平面内所有向量的基底的是( [endnoteRef:68] )
A.① B.①③ C.②③ D.①②③ [68: 答案:A;]
速度|v1|=10 m/s,|v2|=12 m/s,且v1与v2的夹角为60°,则合速度的大小是( [endnoteRef:69] )
A.2 m/s B.10 m/s C.12 m/s D.2m/s [69: [答案] D;
[解析] |v|2=|v1+v2|2=|v1|2+2v1·v2+|v2|2
=100+2×10×12cos60°+144=364.
∴|v|=2(m/s).
]
一质点受到平面上的三个力F1、F2、F3(单位:N)的作用而处于平衡状态.已知F1、F2成60°角,且F1、F2的大小分别为2和4,则F3的大小为( [endnoteRef:70] ) A.2 B.2 C.2 D.6 [70: [答案] A;
[解析] ∵F1+F2+F3=0,∴F3=-F1-F2,
∴|F3|=|-F1-F2|=

==2.
]

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