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第四章　多彩的光


考点一　光的直线传播
典例1　夏日下午，为防止自行车被暴晒，学校的四层教学楼边有如图所示的四个露天停车区，你认为停车的最佳位置是（　　）
（典例1图）
A. 停车区① B. 停车区②
C. 停车区③ D. 停车区④
解析：因为夏日下午，太阳位于天空中的西南方，阳光在空气中沿直线传播，所以此时图中停车区①②③都有阳光照射，而停车区④是教学楼的阴影区域，该区域是停车的最佳位置。
答案：D

1. 当人从停放在路边的A车前横穿马路时，行驶中的B车内驾驶员由于存在盲区而看不见行人，容易引发交通事故。如图，盲区指的位置是（　D　）
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
（第1题）
D
考点二　光的反射
典例2　（2022·百色）如图甲所示，固定在水面上方的光源S发出一束光线经水面反射后在光屏上有一个光斑A，已知光束与水面的夹角为40°，S'是光源经水面反射所成的像。下列说法正确的是（　　）
（典例2图甲）
A. 反射角的大小为40°
B. 当水面升高时，反射角将变大
C. 当水面升高时，光斑A将向右移动
D. 当水面升高时，S'到水面的距离变小
解析：已知光束与水面的夹角为40°，反射角为90°－40°＝50°，故A错误；因为入射光线方向不变，当水面升高时，两次的水面是平行的，两次的反射光线也是平行的，故反射角不变，故B错误；当水面升高时，由于入射角不变，因此反射光线与原来的反射光线平行，故光屏上的光斑A向左移动到A'位置，如图乙所示，故C错误；当水面升高时，光源S到水面的距离变小了，所以像到水面的距离也变小了，故D正确。
（典例2图乙）
答案：D

2. 有一种光电控制液面高度的仪器，是通过光束在液面上的反射光打到光电屏（将光信号转化为电信号进行处理）上来显示液面高度。如图所示，与液面夹角为45°的光束经液面反射后在光屏上形成光点S1，一段时间后光点由S1移到S2时，且S1、S2的距离为4cm，则该液面 　下降　 （选填“上升”或“下降”）的高度为 　2　 cm。
（第2题）
下降　
2　
考点三　光的折射
典例3　（2021·枣庄）如图所示为光源S发出的光线从水中斜射入空气中的光路图，下列关于人在岸上观察到光源S所成像的说法，正确的是（　　）
（典例3图）
A. 光源S所成的虚像在直线①上
B. 光源S所成的虚像在直线②上
C. 光源S所成的实像在直线①上
D. 光源S所成的实像在直线②上
解析：人在岸上观察到水中点光源S成的像，是水中S射向水面的光在水面发生折射后进入人的眼睛，人眼逆着折射光线看到的比S浅的虚像S'（S'在直线①上），故A正确。
答案：A

3. 如图所示，B'是小明在A处通过水面看见水槽中的一个雨花石B的像，实际上的雨花石B在B'的 　下　 （选填“上”或“下”）方；小明在A处将一束激光对准 　B'　 （选填“B”或“B'”）照射，则激光刚好能照射到雨花石B上。
（第3题）
下　
B'　
考点四　光现象的辨析
典例4　（2022·重庆B卷）下列现象中，由光的折射形成的是（　　）
　　　　
A. 筷子“折断”　B. 小孔成像
　　　　
C. 亭子倒影　 D. 绿树成荫
解析：筷子“折断”，是因为筷子反射的光从水中斜射入空气中时发生了折射，A正确；小孔成像和绿树成荫都是由于光的直线传播，B、D错误；亭子倒影是平面镜成像现象，是由光的反射形成的，C错误。
答案：A

4. （2021·重庆B卷）下列光现象中，可以用光的折射解释的是（　C　）
A. 后视镜中的汽车　B. 夜空中的光柱
　　　　　　　
C. 池底变浅的游鱼　D. 湖水中的夕阳
C
考点五　光的色散及物体的颜色
典例5　如图所示，一束太阳光通过三棱镜折射后，被分解成七种颜色的光，在白屏上形成一条七彩光带，这个现象叫 　　　　 ；若在白屏前竖直放置一块红色玻璃，则我们在白屏上能看到 　　　　 ；若只将白屏换成绿色纸板，则我们能看到 　　　　 。
（典例5图）
解析：当太阳光经过三棱镜后，会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，这是光的色散现象；若在白屏与三棱镜之间竖直放置一块红色玻璃，红色玻璃只能透过红光，则白屏上其他颜色的光消失，只留下红光。若将白屏换成绿色纸板，则白屏上只在原来出现绿光的地方出现一条绿色光带；我们能看到绿光，是因为绿色纸板只能反射绿光。
答案：光的色散　红光　绿光

5. 同学们在探究光的色散现象过程中，让一束太阳光通过如图所示的三棱镜，同学们可以在白色光屏上看到多种色光，光屏最上面的是 　紫　 光。这说明不同颜色的光通过三棱镜后的偏折程度 　不同　 ，一名同学将白色光屏换成蓝色光屏，这时在光屏上只能看到 　蓝　 光。
（第5题）
紫　
不同　
蓝　
考点六　眼睛的视物原理及视力的矫正
典例6　（2022·遂宁）小陈发现爷爷看书报时将书报拿得很远，根据所学知识想到人的眼睛与 　　　　 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）的成像原理相同，爷爷眼睛的问题是因为晶状体太薄造成的 　　　　 （选填“近”或“远”）视眼。于是他建议父母带爷爷到眼镜店选配一副由 　　　　 透镜制成的老花镜。
解析：人的眼睛与照相机的成像原理相同，都是成倒立、缩小的实像。晶状体太薄，导致晶状体对光线的会聚能力变弱，看近处物体时，像成在视网膜后方，所以爷爷眼睛的问题是因为晶状体太薄造成的远视眼。远视眼是由于看近处物体时，像成在视网膜后方，所以应该戴会聚透镜，即凸透镜，使光线提前会聚。
答案：照相机　远　凸

6. （2022·成都）眼睛成像情况与 　照相机　 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）成像情况相同，青少年如果不注意用眼卫生，容易患上近视眼，近视眼用凹透镜来矫正，这是利用了凹透镜对光的 　发散　 作用。
照相机　
发散　
考点七　透镜的应用
典例7　（2022·衡阳）凸透镜是照相机、放大镜等光学仪器的重要元件，下列说法正确的是（　　）
A. 凸透镜对光线有发散作用
B. 矫正近视眼的镜片是凸透镜
C. 照相机成的是倒立、缩小的实像
D. 放大镜成的是正立、放大的实像
解析：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用，故A错误；形成近视眼的原因是晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，因此来自远处某点的光会聚在视网膜的前方，需要戴用凹透镜制成的眼镜来矫正，故B错误；照相机是根据物距大于凸透镜二倍焦距时成倒立、缩小的实像的原理制成的，故C正确；放大镜成的是正立、放大的虚像，故D错误。
答案：C

7. （2022·泰安）光学知识在我们的生活、学习中有着广泛应用。下列说法中（　B　）
① 近视眼镜是凸透镜，利用了凸透镜对光有会聚作用。
② 照相时，被照者应位于镜头的二倍焦距以外。
③ 放大镜能放大地图，利用了光通过凸透镜能成正立、放大的实像的原理。
④ 阳光下柳树的影子是由光的直线传播形成的。
A. 只有①④正确 B. 只有②④正确
C. 只有②③正确 D. 只有①③正确
B
考点八　平面镜成像
典例8　身高1.7m的小侨同学准备在家中安装一面穿衣镜，他眼睛到头顶的距离为10cm，站在穿衣镜前若能看到自己的全身，则这面穿衣镜上下两端的最小长度为 　　　　 m，该穿衣镜安装的最低点与地面的距离为 　　　　 m。
解析：根据平面镜成像特点作出光路图，如图所示。A、B、C分别表示小侨的脚、眼睛和头顶的位置，EO为平面镜位置，由平面镜成像特点可确定A'B'C'为ABC的像，AC＝A'C'＝1.7m，由几何知识可得EO＝A'C'＝×1.7m＝0.85m，EO为平面镜的最小长度，即为0.85m，由几何知识可得FE＝BC＝×10cm＝5cm＝0.05m，所以穿衣镜安装的最低点与地面的距离OD＝DF－FE－EO＝1.7m－0.05m－0.85m＝0.8m。
答案：0.85　0.8
（典例8图）

8. 一人正对竖直平面镜站立，人的脸宽为20cm，两眼的距离为10cm，欲使自己无论闭上左眼还是右眼，都能用另一只眼睛从镜中看到自己的整张脸，则镜子的宽度至少为 　15　 cm。
15　
考点九　凸透镜成像
典例9　（2022·镇江）如图所示，凸透镜位于P处（图中未画出）位置不变，移动蜡烛（图中未画出），光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处的大，则（　　）
（典例9图）
A. 甲处可能成的是虚像
B. 乙处像可能是放大的
C. P处位置在甲的左侧
D. 蜡烛的移动方向向左
解析：因为能在光屏上呈现的像是实像，A错误；因为物体通过凸透镜可以成缩小、等大、放大的实像，B正确；因为凸透镜成实像时，物远像近像变小，所以由甲处的实像比乙处的大可知：P处位置在甲的右侧，蜡烛的移动方向向右，C、D错误。
答案：B

9. 如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜、蜡烛、光屏放在同一直线上，当烛焰在B点时，成像在A点；当烛焰在A点时，成像在C点，则凸透镜一定固定在（　B　）
A. C点左侧 B. C、B两点之间
C. B、A两点之间 D. A点右侧
（第9题）
B
考点十　探究平面镜成像的特点
典例10　（2022·淮安）如图所示，在“探究平面镜成像的特点”的实验中：
（典例10图）
（1） 实验室提供了如下器材：白纸、笔、光屏、玻璃板、两支完全相同的蜡烛A、B。需要补充的测量器材是 　　　　 。
（2） 在竖直玻璃板前点燃蜡烛A，需要在玻璃板前观察蜡烛A的像，该像是由光的 　　　　 形成的。
（3） 在玻璃板后移动 　　　　 （选填“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B，发现蜡烛B与蜡烛A的像能完全重合，表明像与物 　　　　 。
（4） 为了探究像与物到平面镜的距离特点，实验时应多次改变 　　　　　　　　　　 ，并测量像与物到玻璃板的距离。
（5） 在蜡烛B位置处改放一竖直光屏，不能直接在光屏上观察到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是 　　　　 。
解析：（1） 需要补充的测量器材是刻度尺，用来测量物体到玻璃板和像到玻璃板的距离。（2） 该像是由蜡烛A射到玻璃板上的光被玻璃板表面反射形成的。（3） 在玻璃板后移动未点燃的蜡烛B，发现蜡烛B与蜡烛A的像能完全重合，表明像与物大小相等。这是等效替代法的一个运用。（4） 为了探究像与物到平面镜的距离特点，实验时应多次改变蜡烛A到玻璃板的距离，并测量像与物到玻璃板的距离。（5） 实像能在光屏上呈现、虚像不能在光屏上呈现，实验现象说明平面镜所成的像是虚像。
答案：（1） 刻度尺　（2） 反射　（3） 未点燃大小相等　
（4） 蜡烛A到玻璃板的距离　（5） 虚像

10. （2022·重庆A卷）为了探究平面镜成像特点，小薇同学准备了白纸、薄玻璃板、刻度尺、光屏和A、B两支大小相同的蜡烛。
（第10题）
（1） 实验时，薄玻璃板需 　垂直（或竖立；或竖直）　 放置在水平桌面上。
（2） 如图所示，点燃蜡烛A，她应从蜡烛 　A　 （选填“A”或“B”）所在一侧观察蜡烛A的像，同时使蜡烛B与蜡烛A的像重合并记录位置。
（3） 使用刻度尺的目的是比较像与物到平面镜的 　位置（或距离）　 关系。
垂直（或竖立；或竖直）　
A　
位置（或距离）　
考点十一　探究光的折射规律
典例11　（2022·宜昌）在“探究光从玻璃斜射入空气的折射规律”的实验中，小东借助激光笔、半圆形玻璃块和带刻度的光具盘完成了实验，观察到如图所示的1、2、3三条光束，并在光具盘上用笔描出了对应的光路。
（典例11图）
（1） 图中的折射角大小为 　　　　 。
（2） 根据实验现象初步发现，光从玻璃斜射入空气时，折射角 　　　　 （选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。
（3） 现在要探究光的折射现象中光路是否可逆，具体的操作是 　　　　　　　　　　　　　　 ，如果看到 　　　　　　　　　　　　　　 的现象，就可证明光路是可逆的。
解析：（1） 由图可知，光束1是入射光，光束3是反射光，光束2是折射光。光束1和3中间所夹的直线为法线，与玻璃块底面一致的直线为界面，折射光线与法线的夹角为折射角，则折射角为80°。（2） 由图可知，反射角约为40°，由光的反射定律可知，反射角等于入射角，则入射角为40°，因此折射角大于入射角。（3） 要探究光的折射现象中光路是否可逆，只需让入射光沿折射光（光路2）入射到玻璃块，若看到折射光沿光路1射出，就能说明折射现象中光路是可逆的。
答案：（1） 80°　（2） 大于　（3） 让入射光沿光路2射入　折射光从光路1射出

11. （2022·枣庄）如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路。
（第11题）
经过多次实验并记录了如表数据：
入射角α 10° 30° 45° 60°
折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8°
（第11题）
入射角α 10° 30° 45° 60°
折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8°
（1） 实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角的大小外，还具有 　显示光路　 的作用。
（2） 分析表格中的数据，你能得出的结论： 　光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角（合理即可）　 （写出一条即可）。
（3） 根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角 　小于　 （选填“大于”“小于”或“等于”）30°。
（4） 当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是 　45°　 。
显示光路　
光从空气斜射入玻璃中时，折射角
小于入射角（合理即可）　
小于　
45°　
考点十二　探究凸透镜成像的规律
典例12　（2022·眉山）在一次物理实验探究课上，某学习小组在“探究凸透镜成像的规律”实验中，进行了如下操作：
（1） 安装并调节烛焰、凸透镜和光屏的位置，使它们三者中心大致在 　　　　 ，目的是 　　　　　　　 。
（2） 通过探究，记录并绘制了像距v与物距u之间的关系图像，如图甲所示，则该凸透镜的焦距是 　　　　 cm。
（典例12图）
（3） 当蜡烛在如图乙所示位置时，调节光屏的位置可在光屏上得到一个倒立、放大的实像，生活中的 　　　　 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用该成像原理工作的。
（4） 在图乙中，小明借来物理老师的眼镜，将其放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原本清晰的像变模糊了，向右移动光屏，光屏上的像又变清晰了，说明该物理老师的眼镜是 　　　　 （选填“近视”或“远视”）眼镜。
（5） 学生发现蜡烛燃烧产生的异味令人难受，经讨论大家认为可利用LED灯替代蜡烛作为光源，其好处是 　　　　　　　 。
解析：（1） 实验时应将烛焰、凸透镜和光屏的中心调节在同一高度，这样可以使像成在光屏中央，方便实验。（2） 由图甲可知，当物距为20cm时，像距也为20cm，此时u＝v＝2f＝20cm，f＝10cm，则凸透镜的焦距为10cm。（3） 由图乙可知，当光屏上成清晰的像时，物距小于像距，此时成倒立、放大的实像，投影仪的成像原理与此相同。（4） 将眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，向右移动光屏，才能再次成清晰的像，说明该眼镜使成像变远，对光有发散作用，则该眼镜是近视眼镜。（5） 利用LED灯替代蜡烛作为光源，可以避免蜡烛燃烧产生有害气体危害健康，污染环境。LED灯作为光源也有亮度强、成像清晰稳定的优点。
答案：（1） 同一高度　使像成在光屏中央　（2） 10　（3） 投影仪　（4） 近视　（5） 有利于健康（或环保；或安全；或LED灯亮度强等合理即可）

12. （2022·宿迁）某物理兴趣小组的同学做“探究凸透镜成像规律”实验。
（1） 由图甲可知，该凸透镜的焦距为 　10.0　 cm。
（第12题）
（2） 某次实验中烛焰和透镜位置如图乙所示，移动光屏 　不能　 （选填“能”或“不能”）得到清晰的像，生活中 　放大镜　 （选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”）的原理与此类似。
10.0　
不能　
放大镜　
（3） 某次实验中，一同学将近视眼镜镜片放在蜡烛和凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏 　远离　 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜，又能在光屏上看到烛焰清晰的像。
远离　

1. （2022·荆州）“万里长江，美在荆江”。长江实施禁捕以来，生态得到明显改善。游客乘坐游船到达荆州，看见江岸边高楼林立，荆州长江大桥倒映在平静的江面，水中的鱼儿跃出水面。下列说法正确的是（　B　）
A. 看不见高楼后面的景色，说明光不能在固体中传播
B. 长江大桥的倒影是由光的反射产生的
C. 水面下鱼儿的像在鱼儿的下方
D. 看见跃出水面的鱼儿是由于光的折射
B
2. 如图所示，平面镜OM与ON的夹角为θ，一条平行于平面镜ON的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回，则两平面镜之间的夹角不可能是（　D　）
A. 5° B. 30°
C. 10° D. 20°
（第2题）
3. 如图所示，公路边设有一个大平面镜，当从镜中看到一辆汽车向北行驶到十字路口向右转弯时，这辆车实际上是（　C　）
A. 向东行驶，向右转弯 B. 向西行驶，向右转弯
C. 向东行驶，向左转弯 D. 向南行驶，向左转弯
（第3题）
D
C
4. 将两块完全相同的平行玻璃砖放置在水平桌面上，它们相互垂直，如图所示。一束单色光从左侧水平射入左侧玻璃砖，从右侧玻璃砖的右侧射出，则经过两块玻璃砖的出射光线与原入射光线（　A　）
A. 平行
B. 不平行，向上偏折
C. 不平行，向下偏折
D. 都有可能
（第4题）
A
5. （2022·苏州）做凸透镜成像实验时，将光具座上的蜡烛、凸透镜、光屏按如图所示的方法放置，光屏上呈现清晰的像。下列说法正确的是（　C　）
A. 光屏上的像是倒立、放大的
B. 该凸透镜的焦距可能是8cm
C. 先向右移动光屏，再移动凸透镜到某位置一定能在光屏上看到清晰的像
D. 只将蜡烛向左移动一段距离，放上远视眼镜可在光屏上再次看到清晰的像
（第5题）
C
6. 为满足城市治安防控的需要，很多地区安装了360°高清摄像头，其镜头的功能类似于人眼睛的晶状体，焦距可以调节，它的像距几乎不变，如图所示，某人在成像板上已经成清晰的像，此时镜头的焦点在F处，在监控此人的过程中（该人在成像板上的像始终保持清晰），下列说法不正确的是（　B　）
A. 高清摄像头的工作原理与照相机相同
B. 如果该人远离镜头，那么成像板上的像会变大
C. 如果该人靠近镜头，那么镜头的会聚能力增强
D. 如果该人远离镜头，那么镜头的焦点可能会在c点
（第6题）
B
7. 在易拉罐的底部中央戳个小圆孔，将罐口上的盖剪去并蒙上塑料薄膜，就制成了一个简易针孔照相机。如图所示，将其水平放置，在左侧固定一只与小孔等高的灯泡，灯泡发光时，可在塑料薄膜上看到灯泡 　倒立　 （选填“倒立”或“正立”）的像，这种现象是由 　光的直线传播　 形成的，若将小圆孔改成三角形小孔，则像的形状 　不变　 （选填“改变”或“不变”）。
（第7题）
倒立　
光的直线传播　
不变　
8. 为了把太阳光反射到一个洞口朝向正东方向的水平涵洞中去，某同学设计安装了一块能自动调节方向的平面镜M，如图所示。正午时刻，太阳光垂直于水平地面照射，则图中∠α＝ 　45°　 ；午后，随着太阳西斜，∠α应适当 　增大　 （选填“增大”或“减小”）。
（第8题）
45°　
增大　
9. （2022·镇江）如图所示，竖直放置的平面镜能绕水平轴MN转动。小明站在平面镜正前方，他在镜中成的是 　虚　 （选填“实”或“虚”）像；小明垂直于镜面移动8cm，他与像的距离改变了 　16　 cm；为了让他站着就能看到镜中脚的像，可以让平面镜绕轴沿 　顺　 时针方向转动。
（第9题）
虚　
16　
顺　
10. （2021·湖州）小明用手机拍照，发现手机镜头过于靠近拍摄对象时（如图所示）无法正常对焦，拍出的照片模糊，此时像成在感光器（相当于光屏） 　后　 （选填“前”或“后”）。小明发现将 　凸　 透镜紧靠在手机镜头上可以解决这一问题，从而理解了手机微距镜头的工作原理。
（第10题）
后　
凸　
11. 为了探究水和油谁对光的偏折本领较强，小明提出如下实验方案：先让光从空气直接斜射到透明的空容器中，记下光斑的位置（如图甲所示）；接着先后倒入水和油，重做上述实验，记录对应的光斑位置；然后根据光斑位置变化得到结论。经讨论，同学们认为这一方案可行，并进行了实验。
（第11题）
（1） 要实现探究目的，他们应做图乙所示的 　B、D　 （选填字母）两次实验。
B、D　
（2） 完成实验后，所记录的三次光斑的位置如图丙所示。由此可知 　油　 对光的偏折本领较强。
（第11题丙）
油　
12. （2022·苏州）太阳光经三棱镜分解出的黄光照射到红纸上，红纸呈现 　黑　 色。红光和绿光混合成的黄光照射到红纸上，红纸呈现 　红　 色。
13. 在实验操作考试中，小可利用平行光源照射凸透镜后交于A点，如图所示，说明凸透镜对光有 　会聚　 作用。小可认为A点就是该凸透镜的焦点，请对他的观点作出评判： 　错误，焦点是与主光轴平行的光会聚在主光轴上的点　 。
（第13题）
黑　
红　
会聚　
错误，焦点是与主光轴平行的光会聚在主光轴上的点　
14. 如图所示为凸透镜成像原理示意图。在图中所标的O、A、B、C四点中，点 　A　 表示凸透镜的焦点。C是光源S经凸透镜所成的像，当光源S沿平行于主光轴向靠近透镜的方向移动时（始终保持u＞f），像C将沿 　AC　 （选填“SC”“AC”或“BC”）方向移动，且像的大小将 　变大　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（第14题）
A　
AC　
变大　
15. 小明在老师的指导下用显微镜观察雪花时，通过调节后看到的画面如图所示，则雪花与物镜的距离 　大于一倍焦距且小于二倍焦距　 （选填“大于二倍焦距”“大于一倍焦距且小于二倍焦距”或“小于一倍焦距”）。若小明想进一步观察雪花中心处的结构，小明需要进行的操作是
　使物镜靠近雪花，目镜远离物镜一些　 （填物镜、目镜的移动方向）。
（第15题）
大于一倍焦距且小于二倍焦距　
使物镜靠近雪花，目镜远离物镜一些　
16. （2022·鞍山）如图所示，凸透镜的主光轴与水面重合，F是凸透镜的焦点，水中有一平面镜。一束与水面平行的光线经凸透镜折射后进入水中，再经过水中的平面镜反射后恰好过P点。请画出：
（1） 经过凸透镜的折射光线。
（2） 进入水中的折射光线。
（3） 经平面镜后的反射光线。
（第16题答案）
（第16题答案）

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