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13.1 磁场与磁感线
1.知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁体或电流有磁场力的作用。 2.知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。 3.知道什么是磁感线。 4.知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管的磁感线分布情况。 5.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向
知识点一　电和磁的联系
1．磁极：自然界中的磁体总是存在两个磁极。
2．磁极间的作用：同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引。
3．电流的磁效应
(1)奥斯特实验：通电导线使小磁针偏转。
(2)实验结论：电流可以产生磁场——发现了电流的磁效应。
【温馨提示】实验时，通电直导线要沿南北方向水平放置，磁针要与导线平行且放在导线的正下方或正上方，以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生偏转，若导线沿东西方向放置，小磁针可能不偏转。
知识点二　磁场　磁感线
1．磁场
(1)来源：磁体周围和电流周围都存在磁场，一切磁相互作用都是通过磁场来实现的。
(2)方向：人们规定，在磁场中某一点小磁针N极所受磁力的方向，就是该点磁场的方向。
(3)磁场是客观存在的：磁场与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。
2．磁感线
(1)磁场的方向规定：小磁针静止时N极所指的方向。
(2)磁感线：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。
(3)磁感线的疏密表示磁场的强弱。
【温馨提示】 (1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的一簇有方向的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。
(2)没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场的存在；通过磁场中的任一点总能而且只能画出一条磁感线。
知识点三　安培定则
1．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图甲所示。
2．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向，如图乙所示。
3．通电螺线管的磁场：让右手弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图丙所示。
【特别提醒】“×”表示磁场(或电流)方向垂直进入纸面，“·”表示磁场(或电流)方向垂直离开纸面。
知识点四　安培分子电流假说
1．分子电流假说：安培认为，在物质的内部，存在着一种环形电流，即分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
2．分子电流假说意义：能够解释磁化以及退磁现象，解释磁现象的电本质。
【温馨提示】安培分子电流假说揭示了磁性的起源，它使我们认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的。
当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：A、通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；
B、如图所示，根据右手螺旋定则，磁场的方向逆时针（从上向下看），因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；
C、环形导线的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；
D、根据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向，由右向左，则小磁针的静止时北极指向左，故D错误；
故选：C。
磁铁吸引小铁钉与摩擦过的塑料尺吸引毛发、碎纸屑两种现象比较，下列说法正确的是（　　）
A．两者都是电现象
B．两者都是磁现象
C．前者是电现象，后者是磁现象
D．前者是磁现象，后者是电现象
【解答】解：磁铁是靠其周围的磁场作用于小铁钉，是磁现象；摩擦过的塑料带上电荷，靠其周围的电场作用于毛发、碎纸屑等物体，是电现象，选项D对，ABC错；
故选：D。
如图所示，在水平长直导线的正下方，有一只可以自由转动的小磁针。现给直导线通以由a向b的恒定电流I，若地磁场的影响可忽略，则小磁针的N极将（　　）
A．保持不动 B．向下转动
C．垂直纸面向里转动 D．垂直纸面向外转动
【解答】解：当通入如图所示的电流时，根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂直纸面向里，由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，所以小磁针的N极将垂直于纸面向里转动。
故选：C。
下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是（　　）
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向
B．磁感线是磁场中客观存在的线
C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止
D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线
【解答】解：AB、磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想线，它可以描述磁场的强弱和方向，故A正确B错误；
C、磁铁的外部，磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，内外部磁感线为闭合曲线，故C错误；
D、实验中观察到的铁屑的分布只是模拟磁感线的形状，不是磁感线，磁感线是看不到的，故D错误。
故选：A。
一根软铁棒被磁化是因为（　　）
A．软铁棒中产生了分子电流
B．软铁棒中分子电流取向杂乱无章
C．软铁棒中分子电流消失
D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同
【解答】解：A、软铁棒中分子电流不会消失，也不会产生，故AC错误；
B、根据安培分子电流假说，当外界磁场作用后，软铁棒中的分子电流的取向大致相同，两端显示较强的磁体作用，形成磁极，就被磁化了，故B错误，D正确；
故选：D。
（多选）如图所示是几种常见磁场的磁感线分布示意图，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中a端是磁铁的S极，b端是磁铁的N极
B．图甲中a端是磁铁的N极，b端是磁铁的S极
C．图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是N极，d端是S极
D．图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是S极，d端是N极
【解答】解：AB、据磁感线在磁体的外部由N极指向S极，所以b是N极，a是S极，故A正确，B错误；
CD、据磁感线在磁体的外部由N极指向S极，所以d是N极，c是S极，故C错误，D正确。
故选：AD。
如图所示，通电螺线管周围能自由转动的小磁针a、b、c、d已静止，N指向正确的是（　　）
A．小磁针a B．小磁针b C．小磁针c D．小磁针d
【解答】解：由右手螺旋定则判断出通电螺线管的左端为N极，右端为S极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，只有小磁针c的指向正确。
故选：C。
（多选）如图所示，处在竖直平面的环形导线圈的正中心有一个磁针a，在圆环外侧有一小磁针b，a、b与圆环都处于同一竖直面内，当导线中通以图示方向的恒定电流时（不考虑地磁场影响和两小磁针间的作用），则（　　）
A．小磁针a的N极向纸里转动
B．小磁针a的N极向纸外转动
C．小磁针b的N极向纸里转动
D．小磁针b的N极向纸外转动
【解答】解：根据右手螺旋定则知，环形电流内部的磁场方向向里，外部的磁场方向向外，则小磁针a的N极向纸面里偏转，小磁针b的N极向纸外转动。故AD正确，BC错误。
故选：AD。
如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点（图中白点）为坐标原点．沿Z轴正方向磁感应强度B的大小变化情况最有可能是图中的（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况：
磁感线的疏密表示磁场的强弱，所以沿Z轴正方向磁感应强度B的大小是先变小后变大。由于题目中问的是磁感应强度B的大小，故C正确；
故选：C。
指南针静止时，其N极指向如图中虚线所示，若在其正上方放置水平方向的导线并通以直流电，则指南针静止时其N极指向如图中实线所示．据此可知（　　）
A．导线南北放置，通有向南方向的电流
B．导线南北放置，通有向北方向的电流
C．导线东西放置，通有向西方向的电流
D．导线东西放置，通有向东方向的电流
【解答】解：A、导线南北放置，通有向南的电流时，根据安培定则可知，小磁针N极将向东偏转，可转向图中实线所示位置。故A正确。
B、若导线南北放置，通有向北的电流，根据安培定则可知，小磁针N极将向西偏转，与图中实线所示位置相反。故B错误。
C、导线东西放置，通有向西的电流，根据安培定则可知，小磁针N极将向南偏转。故C错误。
D、导线东西放置，通有向东的电流，根据安培定则可知，小磁针N极不偏转。故D错误。
故选：A。
如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环以轴心沿如图方向转动时，则a、b、c、d四个小磁针的运动情况是（　　）
A．a、b、d不动，c的N极朝纸外
B．a、b、d的N极朝纸内，c的N极朝纸外
C．d不动，c的N极朝纸外。a、b的N极朝纸内
D．a、b、d的N极朝纸外，c的N极朝纸内
【解答】解：圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、b、d所在处磁场垂直于纸面向里，c处磁场垂直于纸面向外，故a、b、d处的小磁针的N极朝纸内转动，c处小磁针的N极朝纸外转动，故B正确；
故选：B。
如图所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将（　　）
A．N极竖直向上
B．N极竖直向下
C．N极水平向左
D．小磁针在水平面内转动
【解答】解：带负电金属环，如图所示的旋转。则金属环的电流方向与旋转方向相反。再由右手螺旋定则可知电流产生的磁极的方向是：右端是N极，左端是S极；小磁针所在处的磁场的方向与OO′轴的磁场的方向是相反的，所以小磁针处的磁极的方向：左端N极，右端S极。因此小磁针N极水平向左。故C正确，ABD错误；
故选：C。
（多选）如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则（　　）
A．放在a处的小磁针的N极向左
B．放在b处的小磁针的N极向右
C．放在c处的小磁针的S极向右
D．放在a处的小磁针的N极向右
【解答】解：由右手螺旋定则可知，螺线管右端是N极，左端为S极；因螺线管内部磁感线是由S极指向N极的，由于小磁针静止时N极指向为磁场方向。
因此小磁针abc的N极都向右，故DB正确，AC错误；
故选：BD。
（多选）在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未发爆的炸药残留在爆破孔内，很容易发生人身伤亡事故。为此，科学家制造了一种专门的磁性炸药，在磁性炸药制造过程中掺入了10%的磁性材料﹣﹣钡铁氧体，然后放入磁化机磁化。磁性炸药一旦爆炸，即可安全消磁，而遇到不发爆的情况可用磁性探测器测出未发爆的炸药。已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400℃，炸药的爆炸温度约2240～3100℃，一般炸药引爆温度最高为140℃左右。以上材料表明（　　）
A．磁性材料在低温下容易被磁化
B．磁性材料在高温下容易被磁化
C．磁性材料在低温下容易被消磁
D．磁性材料在高温下容易被消磁
【解答】解：由安培分子电流假说可知，低温情况下，分子运动不剧烈，在外磁场的作用下，分子环形电流的磁极趋向基本一致，因而易被磁化，而高温时，分子剧烈运动，导致趋向基本一致的分子环形电流的磁极趋向重新变得杂乱无章，进而达到消磁目的，故AD正确，BC错误。
故选：AD。
如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针的上方，磁针的S极向纸内偏转，这一带电粒子束可能是（　　）
A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束
C．向左飞行的负离子束 D．无法确定
【解答】解：小磁针的N极向纸外偏转，S极向内偏转，因此在粒子下方磁场方向向外，根据安培定则可知电流方向向左，故这束粒子若带正电，则向左飞行，若带负电，则向右飞行，故B正确，ACD错误。
故选：B。
磁铁的磁性变弱，需要充磁，充磁的方式有两种，甲图是将条形磁铁穿在通电螺线管中，乙图是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源下列接线正确的是（　　）
A．a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极
B．a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极
C．a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极
D．a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极
【解答】解：由右手螺旋定则可知，甲图中螺线管左侧为N极，所以充磁电流的磁场的方向应该是左侧为N极，根据安培定则，电流的方向应流向b，所以a接正极，b接负极；
由右手螺旋定则可知，乙图中螺线管右侧为N极，所以充磁电流的磁场的方向应该是右侧为N极，根据安培定则，电流的方向应流向c，所以c接负极，d接正极，故B正确，ACD错误。
故选：B。
磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙星体，小到电子、质子等微观粒子，几乎都有磁性，地球就是一个巨大的磁体。在一些生物体内也会含有微量磁性物质，鸽子就是利用这种体内外磁性的相互作用来辨别方向的。若在鸽子身上绑一块永久磁铁，且其产生的磁场比附近的地磁场强的多，则在长距离飞行中（　　）
A．鸽子仍能如平时一样辨别方向
B．鸽子会比平时更容易辨别方向
C．鸽子会迷失方向
D．不能确定鸽子是否会迷失方向
【解答】解：鸽子正是利用体内所含有微量强磁性物质在电磁场中所受的作用来帮助它辨别方向的，即其体内所含有微量强磁性物质相当于一个小磁针，小磁针的N极受力方向就是地球的北极方向，而在鸽子的身上缚一块永磁体材料后严重干扰了电磁场，使鸽子体内的小磁针N极受力的方向不再是地球的北极，这样会使鸽子迷失方向。故C正确，ABD错误。
故选：C。
如图所示，A、B是环形通电导线内外两侧的两点，这两点磁感应强度的方向（　　）
A．A点垂直纸面向外，B点垂直纸面向里
B．A点垂直纸面向里，B点垂直纸面向外
C．均垂直纸面向外
D．均垂直纸面向里
【解答】解：利用安培定则可以判断出通电环形导线周围的磁场线分布情况，如题目图中电流方向逆时针，则环导线内部的磁场垂直纸面向外，外部的磁场方向垂直纸面向里，即A点垂直纸面向外，B点垂直于纸面向里，故A正确，BCD错误。
故选：A。13.1 磁场与磁感线
1.知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁体或电流有磁场力的作用。 2.知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。 3.知道什么是磁感线。 4.知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管的磁感线分布情况。 5.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向
知识点一　电和磁的联系
1．磁极：自然界中的磁体总是存在两个磁极。
2．磁极间的作用：同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引。
3．电流的磁效应
(1)奥斯特实验：通电导线使小磁针偏转。
(2)实验结论：电流可以产生磁场——发现了电流的磁效应。
【温馨提示】实验时，通电直导线要沿南北方向水平放置，磁针要与导线平行且放在导线的正下方或正上方，以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生偏转，若导线沿东西方向放置，小磁针可能不偏转。
知识点二　磁场　磁感线
1．磁场
(1)来源：磁体周围和电流周围都存在磁场，一切磁相互作用都是通过磁场来实现的。
(2)方向：人们规定，在磁场中某一点小磁针N极所受磁力的方向，就是该点磁场的方向。
(3)磁场是客观存在的：磁场与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质。
2．磁感线
(1)磁场的方向规定：小磁针静止时N极所指的方向。
(2)磁感线：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。
(3)磁感线的疏密表示磁场的强弱。
【温馨提示】 (1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的一簇有方向的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。
(2)没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场的存在；通过磁场中的任一点总能而且只能画出一条磁感线。
知识点三　安培定则
1．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图甲所示。
2．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向，如图乙所示。
3．通电螺线管的磁场：让右手弯曲的四指与螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图丙所示。
【特别提醒】“×”表示磁场(或电流)方向垂直进入纸面，“·”表示磁场(或电流)方向垂直离开纸面。
知识点四　安培分子电流假说
1．分子电流假说：安培认为，在物质的内部，存在着一种环形电流，即分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
2．分子电流假说意义：能够解释磁化以及退磁现象，解释磁现象的电本质。
【温馨提示】安培分子电流假说揭示了磁性的起源，它使我们认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的。
当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是（　　）
A． B．
C． D．
磁铁吸引小铁钉与摩擦过的塑料尺吸引毛发、碎纸屑两种现象比较，下列说法正确的是（　　）
A．两者都是电现象
B．两者都是磁现象
C．前者是电现象，后者是磁现象
D．前者是磁现象，后者是电现象
如图所示，在水平长直导线的正下方，有一只可以自由转动的小磁针。现给直导线通以由a向b的恒定电流I，若地磁场的影响可忽略，则小磁针的N极将（　　）
A．保持不动 B．向下转动
C．垂直纸面向里转动 D．垂直纸面向外转动
下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是（　　）
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向
B．磁感线是磁场中客观存在的线
C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止
D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线
一根软铁棒被磁化是因为（　　）
A．软铁棒中产生了分子电流
B．软铁棒中分子电流取向杂乱无章
C．软铁棒中分子电流消失
D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同
（多选）如图所示是几种常见磁场的磁感线分布示意图，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中a端是磁铁的S极，b端是磁铁的N极
B．图甲中a端是磁铁的N极，b端是磁铁的S极
C．图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是N极，d端是S极
D．图乙是两异名磁极的磁感线分布示意图，c端是S极，d端是N极
如图所示，通电螺线管周围能自由转动的小磁针a、b、c、d已静止，N指向正确的是（　　）
A．小磁针a B．小磁针b C．小磁针c D．小磁针d
（多选）如图所示，处在竖直平面的环形导线圈的正中心有一个磁针a，在圆环外侧有一小磁针b，a、b与圆环都处于同一竖直面内，当导线中通以图示方向的恒定电流时（不考虑地磁场影响和两小磁针间的作用），则（　　）
A．小磁针a的N极向纸里转动
B．小磁针a的N极向纸外转动
C．小磁针b的N极向纸里转动
D．小磁针b的N极向纸外转动
如图所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点（图中白点）为坐标原点．沿Z轴正方向磁感应强度B的大小变化情况最有可能是图中的（　　）
A． B．
C． D．
指南针静止时，其N极指向如图中虚线所示，若在其正上方放置水平方向的导线并通以直流电，则指南针静止时其N极指向如图中实线所示．据此可知（　　）
A．导线南北放置，通有向南方向的电流
B．导线南北放置，通有向北方向的电流
C．导线东西放置，通有向西方向的电流
D．导线东西放置，通有向东方向的电流
如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环以轴心沿如图方向转动时，则a、b、c、d四个小磁针的运动情况是（　　）
A．a、b、d不动，c的N极朝纸外
B．a、b、d的N极朝纸内，c的N极朝纸外
C．d不动，c的N极朝纸外。a、b的N极朝纸内
D．a、b、d的N极朝纸外，c的N极朝纸内
如图所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将（　　）
A．N极竖直向上
B．N极竖直向下
C．N极水平向左
D．小磁针在水平面内转动
（多选）如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则（　　）
A．放在a处的小磁针的N极向左
B．放在b处的小磁针的N极向右
C．放在c处的小磁针的S极向右
D．放在a处的小磁针的N极向右
（多选）在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未发爆的炸药残留在爆破孔内，很容易发生人身伤亡事故。为此，科学家制造了一种专门的磁性炸药，在磁性炸药制造过程中掺入了10%的磁性材料﹣﹣钡铁氧体，然后放入磁化机磁化。磁性炸药一旦爆炸，即可安全消磁，而遇到不发爆的情况可用磁性探测器测出未发爆的炸药。已知掺入的钡铁氧体的消磁温度约为400℃，炸药的爆炸温度约2240～3100℃，一般炸药引爆温度最高为140℃左右。以上材料表明（　　）
A．磁性材料在低温下容易被磁化
B．磁性材料在高温下容易被磁化
C．磁性材料在低温下容易被消磁
D．磁性材料在高温下容易被消磁
如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针的上方，磁针的S极向纸内偏转，这一带电粒子束可能是（　　）
A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束
C．向左飞行的负离子束 D．无法确定
磁铁的磁性变弱，需要充磁，充磁的方式有两种，甲图是将条形磁铁穿在通电螺线管中，乙图是将条形磁铁夹在电磁铁之间，a、b和c、d接直流电源下列接线正确的是（　　）
A．a接电源正极，b接电源负极，c接电源正极，d接电源负极
B．a接电源正极，b接电源负极，c接电源负极，d接电源正极
C．a接电源负极，b接电源正极，c接电源正极，d接电源负极
D．a接电源负极，b接电源正极，c接电源负极，d接电源正极
磁性是物质的一种普遍属性，大到宇宙星体，小到电子、质子等微观粒子，几乎都有磁性，地球就是一个巨大的磁体。在一些生物体内也会含有微量磁性物质，鸽子就是利用这种体内外磁性的相互作用来辨别方向的。若在鸽子身上绑一块永久磁铁，且其产生的磁场比附近的地磁场强的多，则在长距离飞行中（　　）
A．鸽子仍能如平时一样辨别方向
B．鸽子会比平时更容易辨别方向
C．鸽子会迷失方向
D．不能确定鸽子是否会迷失方向
如图所示，A、B是环形通电导线内外两侧的两点，这两点磁感应强度的方向（　　）
A．A点垂直纸面向外，B点垂直纸面向里
B．A点垂直纸面向里，B点垂直纸面向外
C．均垂直纸面向外
D．均垂直纸面向里

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