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第九章 压强
9.1 压强
一、压力与重力的区别与联系
区别 压力 重力
产生原因 相互接触的两个物体相互挤压而产生的 物体由于受到地球吸引而产生的
方向 垂直指向受力物体（只有接触面为水平方向时，方向才竖直向下） 竖直向下
施力物体 挤压它的物体 地球
作用点 受力物体的表面 受力物体的重心
联系 压力可以由重力产生，也可以由其他力产生。只有当物体放在水平面上时，物体对水平面的压力在数值上等于重力，即F压=G。不能说“压力就是重力或者压力就等于重力。”
二、压强
定义 物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。
公式
单位 （1）单位是帕（Pa），1 Pa=1 N/m2 （2）1 MPa = 103 kPa = 106 Pa。
压强与压力的区别 （1）压强是表示压力作用效果的物理量，压力作用效果越明显，压强就越大。（2）压力的大小与受力面积无关，而压强的大小等于单位面积上压力的大小，因此压强不但与压力的大小有关，还与受力面积的大小有关。
三、探究影响压力作用效果的因素
实验目的 探究压力的作用效果可能与压力的大小、受力面积有关
实验装置
实验器材 小桌子、砝码、海绵
实验步骤及实验分析 实验1：探究压力的作用效果与压力的大小是否有关 （1）把小桌放在海绵上，观察海绵被压下的深浅； （2）在小桌上放一个砝码，观察海绵被压下的深浅。 实验分析：若两次实验海绵被压下的深浅不同，则压力的作用效果与压力的大小有关。 实验2：探究压力的作用效果与受力面积是否有关 （1）把小桌正面朝上放在海绵上，在小桌上放一个砝码，观察海绵被压下的深浅；
（2）把小桌翮过来，桌面朝下，在小桌上放一个个砝码，观察海绵被压下的深浅。 实验分析：若两次实验海绵被压下的深浅不同，则压力的作用效果与受力面积有关。
实验结论 在受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显；在压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
【题型1】 压力和重力
方法点拨 压力和重力的对比认识如下： （1）从定义和性质上看：压力是垂直压在物体表面上的力，是效果力，其实质是弹力，受力物是被压物体；重力是由于地球的吸引而产生的力，其实质为万有引力，受力物是物体本身； （2）从方向上看：压力方向垂直于接触面指向被压物体，重力的方向总是竖直向下的； （3）从大小上看：自由放置在水平面上的物体，压力大小等于重力大小，放在斜面或压在竖直面、天棚上的物体产生的压力不一定等于重力； （4）从相互联系上看，水平面、斜面上的物体对接触面产生的压力是由于重力的原因产生的，压在竖直面上的物体产生的压力不是由于重力的原因产生的。
（2023春 巴中期末）关于压力的说法中，正确的是（　　）
A．压力的大小总等于物体重力大小
B．压力的方向总是竖直向下
C．压力的方向总垂直于物体表面
D．压力的大小决定了压强大小
【答案】C
【分析】压力垂直于物体的接触面，水平面上的物体对支持物的压力大小等于重力大小，不在水平面上的物体对物体的压力小于物体的重力。
【解答】解：A、水平面上的物体对支持物的压力大小等于物体的重力，不在水平面上的物体对支持物的压力小于物体所受的重力，故A错误；
B、压力的方向总是垂直于物体的接触面，并不一定竖直向下，故B错误；
C、压力的方向总是垂直于物体的接触面，故C正确；
D、影响压强大小的因素是压力和受力面积的大小，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了压力与重力的区别，及压力的方向，要知道压力是垂直作用在物体表面上的力，是基础题。
【变式1-1】（2023春 凤阳县校级期中）关于压力和重力，下列说法中正确的是（　　）
A．压力和重力的大小一定相同
B．压力和重力的方向一定相同
C．压力和重力是两种不同的力
D．压力的大小一定与重力有关
【答案】C
【分析】压力是垂直作用在物体表面上的力，所以它的方向总是垂直于物体的表面，重力的施力物是地球；只有物体放在水平面上，物体对水平面的压力等于重力。
【解答】解：A．压力和重力的大小不一定相同，比如斜面上的物体对斜面的压力小于重力，故A错误；B．压力和重力的方向不一定相同，比如斜面上物体的压力与重力方向不同，故B错误；C．压力属于弹力，而重力属于引力，是两种不同的力，故C正确；D．压力的大小不一定与重力有关，比如把物体压在竖直墙壁上，压力与重力大小无关，故D错误。
【点评】本题考查了压力与重力的区别，及重力和压力的方向，属于基础题目。
【变式1-2】（2023 怀化）（多选）把装满水的矿泉水瓶从正立变为倒立，下列物理量大小改变的是（　　）
A．桌面的受力面积大小
B．矿泉水瓶的重力大小
C．矿泉水瓶对桌面的压力大小
D．矿泉水瓶对桌面的压强大小
【答案】AD
【分析】瓶底和瓶盖对桌面的压力等于水和矿泉水瓶的重力，据此得出矿泉水瓶对桌面的压力的变化情况；倒放时瓶盖和地面的受力面积小，即S正＞S倒，根据可知矿泉水瓶对桌面的压强的变化情况。
【解答】解：瓶底和瓶盖对桌面的压力等于水和矿泉水瓶的重力；因为矿泉水瓶的重力和水的重力均是一定的，所以正放对桌面的压力等于倒放时对桌面的压力，故矿泉水瓶对桌面的压力不变；倒放时地面的受力面积小，即S正＞S倒，根据可知矿泉水瓶对桌面的压强将变大，据此分析可知改变的物理量是桌面的受力面积和矿泉水瓶对桌面的压强。故选：AD。
【变式1-3】（2023秋 越秀区校级期中）如图所示，物体A、B间用不计重力的轻弹簧连接，A物体的重力为8N，B物体的重力为10N。用竖直向上大小为10N的力F提着物体A，当A静止时，物体B对地面的压力为（　　）
A．10N B．8N C．18N D．2N
【答案】B
【分析】把A、B和弹簧看成整体，求得支持力和拉力，再利用相互作用力可求得物体B对地面的压力。
【解答】解：把A、B和弹簧看成整体，在竖直方向上，处于静止状态。F支+F拉＝GA+GB，物体B受到地面的支持力为F支＝GA+GB﹣F拉＝8N+10N﹣10N＝8N，
物体B对地面的压力与地面对B的支持力是相互作用力，所以F压＝F支＝8N，
故选：B。
【点评】此题考查压力及重力与压力的区别、力的合成与应用，当几个物体处于平衡状态时，采用整体法。
【题型2】 探究影响压力作用效果的因素
方法点拨 （1）压力的作用效果主要体现在物体形状的改变上，形变越大，压力的作用效果越明显，例如，根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，海绵的凹陷程度越大，说明压力的作用效果越明显，用到的科学实验方法是转换法； （2）压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关，研究与其中一个因素的关系时，应采用控制变法。
（2023春 杜集区校级月考）在“探究影响压力作用效果因素”的实验中，小明先将砖块平放在海绵上（如图乙），再将砖块直立放在海绵上（如图丙），最后将两个相同的砖块叠起平放在海绵上（如图丁）。
（1）实验中，通过观察海绵的 　来比较压力的作用效果。
（2）比较乙、丙两图，可得到的实验结论是：　 　。
（3）乙和丁两图是为了探究压力作用效果与 　的关系。
（4）小明注意到，将砖块平放在桌面上时并没有图乙所示的明显的作用效果，但学习了压强的公式后可知，不管是放在桌面还是海绵上，压力和受力面积均相同，压强应该是一样的，这说明用压力作用效果来比较压强大小时，压力应该作用在　 （选填“相同”或者“不同”）材料上。
【答案】（1）凹陷程度；（2）在压力相同时，受力面积越小，压力作用效果越明显；（3）压力大小；（4）相同。
【分析】（1）（2）（3）根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，海绵的凹陷程度越大，说明压力的作用效果越明显，用到的科学实验方法是转换法；压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关，研究与其中一个因素的关系时，应采用控制变法；
（4）若被压物质不同，不能根据被压物质的形变来反映压力的作用效果。
【解答】解：（1）实验中，根据转换法，通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
（2）比较乙、丙两图，压力相同，丙中受力面积大，压力作用效果明显，可得到的实验结论是：在压力相同时，受力面积越小，压力作用效果越明显。
（3）乙和丁两图中，受力面积相同，而压力不同，是为了探究压力作用效果与压力大小的关系。
（4）用压力作用效果来比较压强大小时，压力应该作用在相同材料上，作用在不同材料上，不能根据被压材料的凹陷程度来反应压力的作用效果。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验，主要考查控制变量法及转换法的应用，体现了对过程和方法的考查。
【变式2-1】（2023 宁夏）某同学利用小桌、海绵、砝码等实验器材，探究“影响压力作用效果的因素”的实验，探究过程如图所示：
（1）实验中通过观察海绵的 　 　来比较压力作用效果。
（2）对比 　 　两图，可以探究压力作用效果与受力面积的关系。
（3）对比甲、乙两图可以得出结论：当受力面积一定时，　 　，压力作用效果越明显。请列举一个生产生活中应用该结论的事例：　 　。
【答案】（1）凹陷程度；（2）乙、丙；（3）压力越大；压路机的碾子很重。
【分析】（1）根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，海绵的凹陷程度越大，说明压力的作用效果越明显，用到的科学实验方法是转换法；
（2）（3）压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关，研究与其中一个因素的关系时，应采用控制变量法，据此分析回答。
【解答】解：（1）本实验是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的，采用了转换法；
（2）探究压力的作用效果与受力面积的关系时应控制压力的大小不变，通过比较图乙、丙，说明压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；
（3）比较图甲、乙所示的实验，可得出结论：当受力面积一定时压力越大，压力的作用效果越明显；压力越大压路机的碾子很重是在受力面积一定时，增大压力，增大压强。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验，主要考查控制变量法及转换法和压强公式的应用，体现了对过程和方法的考查。
【变式2-2】（2023春 上杭县期中）如图利用小桌、砝码、海绵等物品进行“影响压力作用效果的因素”实验。
（1）实验中用海绵的 　反映压力作用效果，这是采用 　法的研究方法；
（2）比较甲、乙两图的实验可以得出：　 　。比较丙图和 图，可以得出压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
（3）本实验还采用了 　的研究方法。
（4）物理学中用压强描述压力的作用效果，以下设计中为了减小压强的是 　。
A．菜刀钝了磨一磨就好了
B．在皮带传动中把皮带张紧
C．注射针头又尖又细
D．在坦克的轮子上安装履带
【答案】（1）凹陷程度；转换；（2）在受力面积相同时，压力越大，压力作用效果越明显；乙；（3）控制变量；（4）D。
【分析】（1）本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果，采用了转换法；
（2）（3）压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关，实验时应采用控制变量法，即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变，
探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变；（4）对选项逐一分析。
【解答】解：（1）实验中用海绵的凹陷程度反映压力作用效果，海绵的凹陷程度越大，说明压力的作用效果越明显，这是采用转换法的研究方法。
（2）压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关，研究与其中一个因素的关系时，应采用控制变量法。比较甲、乙两图的实验可知，受力面积相同，乙中压力大，作用效果明显，故可以得出：在受力面积相同时，压力越大，压力作用效果越明显。探究压力的作用效果与受力面积的关系时应控制压力的大小不变，比较丙图和乙图，可以得出压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。
（3）根据（2）可知，本实验还采用了控制变量法的研究方法。
（4）A、菜刀钝了磨一磨就好了，在压力一定时，通过减小受力面积增大压强，故A不符合题意；B、在皮带传动中把皮带张紧，在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力增大摩擦，故B不符合题意；C、注射针头又尖又细，是在压力一定时，通过减小受力面积增大压强，故C不符合题意；D、在坦克的轮子上安装履带，是在压力一定时，通过增大受力面积减小压强，故D符合题意。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验，主要考查控制变量法及转换法的应用，体现了对过程和方法的考查。
【变式2-3】（2023春 沙坪坝区校级期中）小强同学利用小桌、海绵及肥皂“探究影响压力作用效果的因素”，实验探究过程如图所示。
（1）小强通过观察海绵的 　 来比较压力的作用效果，这里用的研究方法是 　 （选填“转换法”、“等效替代法”或“控制变量法”）；
（2）比较乙图和 　图可知， 　一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；
（3）如图丁所示，小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块，发现无论是大块还是小块肥皂对海绵的作用效果与之前一样，他经过分析得到的结论是：压力的作用效果与受力面积无关。你认为小强的方法是： 　（选填“正确”或“错误”）的；
（4）此实验 　（选填“能”或“不能”）用硬木板代替海绵。
【答案】（1）凹陷程度；转换法；（2）丙；压力；（3）错误；（4）不能。
【分析】（1）压力作用效果用物体形变大小来反映，用到的是转换法；
（2）分析乙、丙，得出压力作用效果与受力面积大小的关系；
（3）一个物理量受多个因素的影响，探究该物理量跟其中一个因素的关系时，必须控制其它因素不变；
（4）实验中，应用转换法来反映压力的作用效果，所以作用效果应明显。
【解答】解：（1）通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果，海绵凹陷程度大，压力作用效果越明显；通过海绵的凹陷程度反映作用效果，是转换法；
（2）图乙和图丙，压力大小相同，受力面积不同，海绵的凹陷程度不同，压力作用效果不同，可得在压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；
（3）小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块，压力变化，受力面积同时也发生变化，得出压力作用效果跟受力面积的关系，这个实验没有控制压力大小不同，就探究压力作用效果跟受力面积的关系是错误的；
（4）用硬木板代替海绵，由于硬木板的形变不明显，不容易探究压力的作用效果。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验，主要考查控制变量法及转换法的应用，体现了对过程和方法的考查。
【题型3】 压强的计算
方法点拨 固体压强的计算，需要确定压力、面积。要注意面积的计算与单位，其中压力的确定是难点。正确判断物体间的压力，进行受力分析是关键；物体间接触部分的面积，一般与较小的物体面积相同。 （1）对于单独的密度均匀的长方体、正方体、圆柱体等规则形状的物体，可以使用p＝ρgh计算压强。 （2）多个物体叠加后对地面的压力等于它们重力之和，再找出受力面积，再用压强公式进行计算或比较大小。
（2023 恩施州）如图所示，每块砖的质量相等，长、宽、高分别是40cm、20cm、10cm，以三种方式摆放在水平地面上。比较地面受到压强p甲、p乙、p丙的大小，正确的是（　　）
A．p甲＞p乙＞p丙 B．p乙＞p甲＞p丙
C．p丙＞p乙＞p甲 D．p乙＞p丙＞p甲
【答案】D
【分析】分别找出三种放置方式中砖对地面的压力和受力面积，再根据压强公式进行比较。
【解答】解：设一块砖的重力为G，根据图示可知，F甲＝3G，F乙＝3G，F丙＝3G，由p可得p甲，p乙，p丙，所以p乙＞p丙＞p甲，故D正确。
【点评】本题考查压强公式的应用，关键是知道物体放在水平地面上，对地面的压力始终等于自身重力。
【变式3-1】（2023秋 普陀区期中）如图所示，同种材料制成的高度相同的实心柱体A、B和C放在水平桌面上，已知柱体B最重，柱体C底面积最小。关于三个柱体对桌面的压强，下列说法正确的是（　　）
A．柱体B对地面的压强最大
B．柱体C对地面的压强最小
C．三个柱体对桌面的压强一样大
D．因为压力和受力面积大小均不相同，所以无法判断
【答案】C
【分析】根据柱体的压强pρgh，比较压强大小。
【解答】解：同种材料制成的高度相同的实心柱体A、B和C放在水平桌面上，已知柱体B最重，柱体C底面积最小。关于三个柱体对桌面的压强pρgh，密度和高度相同，则压强相等，故C正确。
【点评】本题考查柱体压强的计算与比较，关键是会变形公式，属于中档题。
【变式3-2】（2023春 莱阳市期中）如图所示，甲、乙两正方体放在海绵上，海绵下陷程度相同，以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙重力相等
B．甲的密度大于乙的密度
C．把甲放在乙上和把乙放在甲上海绵下陷程度相同
D．把乙竖直截去一定的宽度后，乙下陷程度变大
【答案】B
【分析】由图可知，甲、乙两正方体放在海绵上时海绵的凹陷程度相同，则甲、乙对海绵的压强相等。
（1）由图可知甲、乙的底面积关系即产生压强受力面积的大小，根据F＝pS比较两者对海绵的压力关系，根据水平面上物体的压力和自身的重力相等得出重力关系；
（2）正方体对水平面的压强pρgh，根据两者的高度关系得出密度关系；
（3）把甲放在乙上和把乙放在甲上时两者的重力相等，对海绵的压力相等，根据p结合受力面积关系得出压强关系，然后得出海绵凹陷程度关系；
（4）正方体对水平面的压强pρgh，把乙竖直截去一定的宽度后，据此得出海绵凹陷程度关系。
【解答】解：由图可知，甲、乙两正方体放在海绵上时海绵的凹陷程度相同，则甲、乙对海绵的压强相等。
A．图中甲对海绵产生压强的受力面积（甲底面积）小于乙，由p的变形式F＝pS可知，甲对海绵的压力较小，
由水平面上物体的压力和自身的重力相等可知，甲的重力较小，故A错误；
B．正方体对水平面的压强pρgh，由图两者h甲＜h乙，则ρ甲＞ρ乙，即甲的密度大于乙，故B正确；
C．把甲放在乙上和把乙放在甲上时两者的重力相等，对海绵的压力相等，而甲的底面积小（受力面积小），
由p可知，乙放在甲上对海绵压强的压强大，即海绵凹陷程度大，故C错误；
D．把乙竖直截去一定的宽度后，由p＝ρgh可知，乙剩余部分对海绵产生的压强不变，乙下陷程度不变，故D错误。
【点评】本题考查了压强公式的灵活应用，根据压强的物理意义得出图中甲、乙对海绵的压强关系是关键。
【变式3-3】（2023 内蒙古）如图所示，取完全相同的均匀实心长方体1块、2块、3块分别竖放、平放、竖放在水平地面上，它们对地面的压强分别为pa、pb和pc，则（　　）
A．pa＝pc＞pb B．pa＝pb＜pc C．pa＞pb＞pc D．pa＜pb＜pc
【答案】A
【分析】（1）物体放在水平地面上时，对地面的压力等于其自身的重力；
（2）根据压强公式p，结合在不同情况下受力面积的大小，从而确定压强的大小。
【解答】解：设长方体物体的长、宽、高分别为a、b、h，
则1块长方体竖放时对水平地面的压强：pa，
2块长方体平放时对水平地面的压强：pb，
3块长方体竖放时对水平地面的压强：pc，
由题和图可知，a＞b＞h，且ha，
所以，它们对地面的压强关系为：pa＝pc＞pb。
故选：A。
【点评】此题主要考查了固体压强的大小比较，关键是找出各图中压力以及受力面积的关系。
【题型4】 减小或增大压强的方法
方法点拨 1．减小压强方法 （1）压力一定，增大受力面积； （2）受力面积一定，减小压力； （3）同时减小压力，增大受力面积。 应用：①载重卡车装有许多的车轮；②房屋建在较大的地基上；③书包带做得较宽。 2．增大压强方法 （1）压力一定，减小受力面积； （2）受力面积一定，增大压力； （3）同时增大压力，减小受力面积。 应用：①速滑运动员的冰鞋装有冰刀；②投向靶盘的飞镖；③用力刹车。
（2023 西丰县期末）动物大多有各自的求生绝活，如图所示的“绝活”中，可以减小压强的是（　　）
A．野牛的角 B．骆驼的巨掌
C．啄木鸟的嘴 D．鹰的利爪
【答案】B
【分析】影响压强大小的因素是压力大小和受力面积的大小，在压力一定的情况下，要判断是否减小压强，关键看是否增大了受力面积。
【解答】解：A、野牛的锥角，受力面积非常小，在压力一定时，可增大压强，不合题意；
B、骆驼的巨掌面积比较大，在压力一定时，可减小压强，符合题意；
C、啄木鸟的嘴尖，受力面积小，在压力一定时，可增大压强，不合题意；
D、鹰的利爪，受力面积比较小，在压力一定时，可增大压强，不合题意。
【点评】动物器官中有些是具有增大压强功能的，特点是受力面积小，有此是具有减小压强功能的，特点是受力面积大，应注意区分。
【变式4-1】（2023 青海）如图所示的生活用品中，为了减小压强的是（　　）
A．钉子很尖 B．书包带很宽
C．菜刀磨得锋利 D．木头橛子很尖
【答案】B
【分析】压强大小跟压力大小和受力面积大小有关。据此利用控制变量法分析解答。
【解答】解：ACD、钉子很尖、菜刀磨得锋利、木头橛子很尖，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，故ACD不合题意。B、书包带很宽是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故B符合题意。
【点评】掌握压强大小的影响因素，利用控制变量法解释生活中有关增大和减小压强的问题。
【变式4-2】（2023 陕西）如图，是被誉为“十年长安号丝路新驼队”的中欧班列，它促进了“一带一路”沿线国家的经济、文化交流。关于该列车说法正确的是（　　）
A．铁轨下方铺设的轨枕，可以减小列车对地面的压力
B．列车在平直轨道上静止时，列车对铁轨的压力和铁轨对列车的支持力是一对平衡力
C．列车在平直轨道上匀速行驶时，处于平衡状态
D．列车在减速进站的过程中，因不受力而逐渐停下来
【答案】C
【分析】（1）在压力一定时，受力面积越大，压强越小。
（2）列车在平直轨道上静止时，列车受到的重力与铁轨对列车的支持力是一对平衡力。
（3）列车静止或做匀速直线运动时，处于平衡状态。
（4）列车减速进站的时候一定受到阻力的作用。
【解答】解：A、铁轨下方铺设的轨枕，可以减小列车对地面的压强，故A错误；B、列车在平直轨道上静止时，列车受到的重力和铁轨对列车的支持力是一对平衡力，故B错误；C、列车在平直轨道上匀速行驶时，处于平衡状态，故C正确；D、列车在减速进站的过程中，因受力而逐渐停下来，故D错误。
【点评】本题考查的是压强、平衡力、平衡状态等基本知识；知道力和运动的关系。
【变式4-3】（2023春 太康县期末）如图实例中属于增大压强的是（　　）
A．图钉尖很尖锐 B．书包背带较宽
C．穿滑雪板滑雪 D．铁轨下铺设枕木
【答案】A
【分析】（1）增大压强的方法：在受力面积一定时，增大压力；在压力一定时，减小受力面积。（2）减小压强的方法：在受力面积一定时，减小压力；在压力一定时，增大受力面积。
【解答】解：A、图钉尖很尖锐，减小了受力面积，增大了压强，符合题意；
B、书包背带较宽，增大了受力面积，减小了压强，不符合题意；
C、穿滑雪板滑雪，增大了受力面积，减小了压强，不符合题意；
D、铁轨下铺设枕木，增大了受力面积，减小了压强，不符合题意。
【点评】知道压强大小的影响因素，掌握增大和减小压强的方法，能在生活中应用压强知识解释有关现象。

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