最新高考数学难点题型拔高训练含解析

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1、难点题型拔高练(一)1过抛物线yx2的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,点C在直线y1上,若ABC为正三角形,则其边长为()A11B12C13 D14解析:选B由题意可知,焦点F(0,1),易知过焦点F的直线的斜率存在且不为零,设为k(k0),则该直线方程为ykx1(k0),联立方程得x24(kx1),即x24kx40,设A(x1,y1),B(x2,y2),x1x24k,x1x24,设线段AB的中点为M,则M(2k,2k21),|AB|4(1k2),设C(m,1),连接MC,ABC为等边三角形,kMC,m2k34k,点C(m,1)到直线ykx1的距离|MC|AB|,4(1k2),2(1k2),

2、k,|AB|4(1k2)12.2已知函数f(x)2sin(x)(0,0),f ,f 0,且f(x)在(0,)上单调下列说法正确的是()ABf C函数f(x)在上单调递增D函数f(x)的图象关于点中心对称解析:选C由题意得函数f(x)的最小正周期T,因为f(x)在(0,)上单调,所以,得01.因为f ,f 0,所以f(x)在(0,)上单调递减,又0,01,所以解得所以f(x)2sin.选项A显然不正确因为f 2sin2sin,所以B不正确因为当x时,0x,所以函数f(x)在上单调递增,故C正确因为f 2sin2sin0,所以点不是函数f(x)图象的对称中心,故D不正确3已知函数f(x),g(x)

3、,若函数yf(g(x)a有三个不同的零点x1,x2,x3(其中x1x2x3),则2g(x1)g(x2)g(x3)的取值范围为_解析:g(x),g(x).当0x0,g(x)单调递增;当xe时,g(x)0,g(x)单调递减作出函数g(x)的大致图象如图所示,令g(x)t,由f(t)aa0,得关于t的一元二次方程t2(a1)t1a0,又f(g(x)a0有三个根x1,x2,x3,且x1x2x3,结合g(x)的图象可知关于t的一元二次方程有两个不等实根,不妨设为t1,t2,且t1t2,则0t1,t2或t10t20,得1a4.当0t1,t2时,0t1t24,不符合题意,舍去t10t2,g(x1)t1,g(

4、x2)g(x3)t2,2g(x1)g(x2)g(x3)2t12t22(t1t2)2(1a)令1a,(t)t2(a1)t1at2t,由t10t2可知,即解得b0)的左、右焦点分别为F1,F2,且离心率为,M为椭圆上任意一点,当F1MF290时,F1MF2的面积为1.(1)求椭圆C的方程;(2)已知A是椭圆C上异于椭圆顶点的一点,连接并延长AF1,AF2,分别与椭圆交于点B,D,设直线BD的斜率为k1,直线OA的斜率为k2(O为坐标原点),求证:k1k2为定值解:(1)设|MF1|r1,|MF2|r2,由题意,得a,c1,则b2a2c21,椭圆C的方程为y21.(2)证明:易知直线AF1,AF2的

5、斜率均不为0.设B(x1,y1),D(x2,y2),当直线AF1的斜率不存在时,不妨令A,则B,又F1(1,0),F2(1,0),直线AF2的方程为y(x1),将其代入y21,整理可得5x22x70,x2,y2,则D ,直线BD的斜率k1,直线OA的斜率k2,k1k2.当直线AF2的斜率不存在时,同理可得k1k2.当直线AF1,AF2的斜率都存在且不为0时,设A(x0,y0),则x0y00,则直线AF1的方程为y(x1),联立,得消去y可得,(x01)22yx24yx2y2(x01)20,又y1,2y2x,(32x0)x22(2x)x3x4x00,x1x0,x1,则y1,B .直线AF2的方程

6、为y(x1),同理可得D,直线BD的斜率k1,直线OA的斜率k2,k1k2.综上,k1k2为定值,且定值为.5.已知函数f(x)(xb)(exa)(b0)的图象在点(1,f(1)处的切线方程为(e1)xeye10.(1)求a,b;(2)若方程f(x)m有两个实数根x1,x2,且x1x2,证明:x2x11.解:(1)由题意得f(1)0,所以f(1)(1b)0,所以a或b1.又f(x)(xb1)exa,所以f(1)a1,若a,则b2e0矛盾,故a1,b1.(2)证明:由(1)可知f(x)(x1)(ex1),f(0)0,f(1)0,设曲线yf(x)在点(1,0)处的切线方程为yh(x),则h(x)(

7、x1),令F(x)f(x)h(x),则F(x)(x1)(ex1)(x1),F(x)(x2)ex,当x2时,F(x)(x2)ex2时,设G(x)F(x)(x2)ex,则G(x)(x3)ex0,故函数F(x)在(2,)上单调递增,又F(1)0,所以当x(,1)时,F(x)0,所以函数F(x)在区间(,1)上单调递减,在区间(1,)上单调递增,故F(x)F(1)0,所以f(x)h(x),所以f(x1)h(x1)设h(x)m的根为x1,则x11,又函数h(x)单调递减,且h(x1)f(x1)h(x1),所以x1x1,设曲线yf(x)在点(0,0)处的切线方程为yt(x),易得t(x)x,令T(x)f(

8、x)t(x)(x1)(ex1)x,T(x)(x2)ex2,当x2时,T(x)(x2)ex222时,设H(x)T(x)(x2)ex2,则H(x)(x3)ex0,故函数T(x)在(2,)上单调递增,又T(0)0,所以当x(,0)时,T(x)0,所以函数T(x)在区间(,0)上单调递减,在区间(0,)上单调递增,所以T(x)T(0)0,所以f(x)t(x),所以f(x2)t(x2)设t(x)m的根为x2,则x2m,又函数t(x)单调递增,且t(x2)f(x2)t(x2),所以x2x2.又x1x1,所以x2x1x2x1m1.难点题型拔高练(二)1已知A,B,C,D四点均在以点O1为球心的球面上,且AB

9、ACAD2,BCBD4,CD8.若球O2在球O1内且与平面BCD相切,则球O2直径的最大值为()A1B2C4 D8解析:选D由题意,得BC2BD2CD2,所以BCBD,所以BCD为等腰直角三角形如图,设CD的中点为O,则O为BCD的外心,且外接圆半径r4.连接AO,BO,因为ACAD2,所以AOCD,AO2,又BO4,所以AO2BO2AB2,所以AOBO,所以AO平面BCD,所以球心O1在直线AO上设球O1的半径为R,则有r2OOR2,即16(R2)2R2,解得R5.当球O2直径最大时,球O2与平面BCD相切,且与球O1内切,此时A,O,O1,O2四点共线,所以球O2直径的最大值为ROO18.

10、2已知函数f(x)(xa)33xa(a0)在1,b上的值域为22a,0,则b的取值范围是()A0,3 B0,2C2,3 D(1,3解析:选A由题意,得f(x)3(xa)233(xa1)(xa1)由f(x)0,得xa1或xa1,所以当a1xa1时,f(x)0,当xa1时,f(x)0,所以函数f(x)在(a1,a1)上单调递减,在(,a1),(a1,)上单调递增又f(a1)2a2,f(a1)2a2.若f(1)2a2,即(1a)33a2a2,则a1,此时f(x)(x1)33x1,且f(x)4时,x1或x2;由f(x)0,解得x0或x3.因为函数f(x)在1,b上的值域为4,0,所以0b3.若f(1)

11、2a2,因为a0,所以a11,要使函数f(x)在1,b上的值域为22a,0,需a1b,此时a11,b,所以即无解综上所述,b的取值范围是0,33在平面四边形ABCD中,AB1,AC,BDBC,BD2BC,则AD的最小值为_解析:设BAC,ABD(0,),则ABC.在ABC中,由余弦定理,得BC2AB2AC22ABACcos 62cos ,由正弦定理,得,即BC.在ABD中,由余弦定理,得AD2AB2DB22ABDBcos 14BC24BCcos 14(62cos )4cos 258cos 4sin 2520sin()(其中sin ,cos ),所以当sin()1,即sin ,cos 时,AD2

12、取得最小值5,所以AD的最小值为.答案:4椭圆E:1(ab0)的右顶点为A,右焦点为F,上、下顶点分别是B,C,|AB|,直线CF交线段AB于点D,且|BD|2|DA|.(1)求E的标准方程;(2)是否存在直线l,使得l交椭圆于M,N两点,且F恰是BMN的垂心?若存在,求l的方程;若不存在,说明理由解:(1)法一:由题意知F(c,0),A(a,0),B(0,b),C(0,b),所以直线AB的方程为1,直线CF的方程为1,由得,xD.因为|BD|2|DA|,所以2,所以| |,得a,解得a2c,所以bc.因为|AB|,即,所以c,所以c1,a2,b,所以椭圆E的标准方程为1.法二:如图,设椭圆E

13、的左焦点为G,连接BG,由椭圆的对称性得BGCF,则2,即|GF|2|FA|,由题意知F(c,0),则|GF|2c,|FA|ac,所以2c2(ac),得a2c,所以bc.因为|AB|,即,即c,所以c1,a2,b,所以椭圆E的标准方程为1.(2)假设存在直线l,使得F是BMN的垂心,连接BF,并延长,连接MF,并延长,如图,则BFMN,MFBN.由(1)知,B(0,),F(1,0),所以直线BF的斜率kBF,易知l的斜率存在,设为k,则kBFk1,所以k,设l的方程为yxm,M(x1,y1),N(x2,y2),由消去y得13x28mx12(m23)0,由(8m)241312(m23)0得,m.

14、x1x2,x1x2.因为MFBN,所以0,因为(1x1,y1),(x2,y2),所以(1x1)x2y1(y2)0,即(1x1)x20,整理得(x1x2)x1x2m2m0,所以m2m0,整理得21m25m480,解得m或m.当m时,M或N与B重合,不符合题意,舍去;当m时,满足m.所以存在直线l,使得F是BMN的垂心,l的方程为yx.5已知函数f(x)(ax22ax1)ex2.(1)讨论f(x)的单调区间;(2)若a,求证:当x0时,f(x)0,f(x)0,所以f(x)的单调递增区间为(,)当a0时,(4a)24a(2a1)4a(2a1),()当a时,0,令u(x)0,得x1,x2,且x10,f

15、(x)0,当x(x1,x2)时,u(x)0,f(x)0,所以f(x)的单调递增区间为, ,单调递减区间为.()当0a时,0,所以u(x)0,f(x)0,所以f(x)的单调递增区间为(,)当a0,令u(x)0,得x1,x2,且x20,f(x)0,当x(,x2)(x1,)时,u(x)0,f(x)时,f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为;当0a时,f(x)的单调递增区间为(,);当a0时,f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为, .(2)证明:f(x)(ax22ax1)ex2aex(x22x)ex2,令(a)aex(x22x)ex2,显然当x0时,ex(x22x)0,所以当a时,(a)ex2.

16、所以要证当x0时,f(x)0,只需证当x0时,ex20,即证当x0时,ex(x22x7)140.令g(x)ex(x22x7)14,则g(x)ex(x24x5)(x1)(x5)ex,所以当x(0,1)时,g(x)0,g(x)在(1,)上单调递增,所以当x0时,g(x)g(1)144e0,从而当x0时,f(x)0,令f(x)0,得x2或exkx2(x0),由x2是函数f(x)的唯一极值点知exkx2(x0)恒成立或exkx2(x0)恒成立,由yex(x0)和ykx2(x0)的图象可知,只能是exkx2(x0)恒成立法一:由x0知,exkx2,则k,设g(x),则kg(x)min.由g(x),得当x

17、2时,g(x)0,g(x)单调递增;当0x2,g(x)0)恒成立,则yex(x0)的图象在ykx2(x0)的图象的上方(含相切),若k0,易知满足题意;若k0,设yex(x0)与ykx2(x0)的图象在点(x0,y0)处有相同的切线,则解得数形结合可知,0k.综上,k的取值范围是(,0.2定义“有增有减”数列an如下:tN*,atas1.已知“有增有减”数列an共4项,若aix,y,z(i1,2,3,4),且xy0)的焦点为F,准线为l.已知以F为圆心,半径为4的圆与l交于A,B两点,E是该圆与抛物线C的一个交点,EAB90.(1)求p的值;(2)已知点P的纵坐标为1且在抛物线C上,Q,R是抛

18、物线C上异于点P的两点,且满足直线PQ和直线PR的斜率之和为1,试问直线QR是否经过一定点?若是,求出定点的坐标;否则,请说明理由解:(1)连接AF,EF,由题意及抛物线的定义,得|AF|EF|AE|4,即AEF是边长为4的正三角形,所以FAE60,设准线l与x轴交于点D,在RtADF中,FAD30,所以p|DF|AF|42.(2)由题意知直线QR的斜率不为0,设直线QR的方程为xmyt,点Q(x1,y1),R(x2,y2)由得y24my4t0,则16m216t0,y1y24m,y1y24t.又点P,Q在抛物线C上,所以kPQ,同理可得kPR.因为kPQkPR1,所以1,则t3m.由解得m(1

19、,),所以直线QR的方程为xm(y3),则直线QR过定点.5已知函数f(x)e2x(x3ax4xcos x1),g(x)exm(x1)(1)当m1时,求函数g(x)的极值;(2)若a,证明:当x(0,1)时,f(x)x1.解:(1)由题意可知g(x)exm,当m1时,由g(x)0得xln m,由xln m得g(x)0,g(x)单调递增;由xln m得g(x)x1,即证x3ax4xcos x1.由(1)得,当m1时,g(x)ex(x1)0,即exx1,所以e2x(x1)2,所以x3ax4xcos x1x3ax4xcos xx,令h(x)x24cos xa,则h(x)2x4sin x,令I(x)2

20、x4sin x,则I(x)24cos x2(12cos x),当x(0,1)时,cos xcos 1cos,所以12cos x0,所以I(x)0,所以I(x)在(0,1)上为减函数,所以当x(0,1)时,I(x)I(0)0,h(x)h(1)a4cos 1,因为4cos 14cos2,而a,所以a4cos 10,所以当x(0,1)时,h(x)0,所以x3ax4xcos x1成立,所以当x(0,1)时,f(x)x1成立难点题型拔高练(四)1已知函数f(x)1nln x(m0,0ne)在区间1,e内有唯一零点,则的取值范围为()A.B. C. D 解析:选Af(x),当n0时,f(x)0,当0ne时

21、,令f(x)0,则x0,所以函数f(x)在1,e上单调递减,由函数f(x)在区间1,e内有唯一零点,得即即或即又m0,0ne,所以(1)或(2)所以m,n满足的可行域如图(1)或图(2)中的阴影部分所示,则表示点(m,n)与点(1,2)所在直线的斜率,当m,n满足不等式组(1)时,的最大值在点(1,e)处取得,为1,当m,n满足不等式组(2)时,的最小值在A点处取得,根据得所以最小值为,故选A.2已知P为双曲线C:1(a0,b0)右支上的任意一点,经过点P的直线与双曲线C的两条渐近线分别相交于A,B两点若点A,B分别位于第一、四象限,O为坐标原点,当时,AOB的面积为2b,则双曲线C的实轴长为

22、()A. B.C. D.解析:选A设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x,y),由,得(xx1,yy1)(x2x,y2y),则xx1x2,yy1y2,所以1.易知点A在直线yx上,点B在直线yx上,则y1x1,y2x2,所以1,即b22a22a2b2,化简可得a2x1x2.由渐近线的对称性可得sinAOBsin 2AOx,所以AOB的面积为|OA|OB|sinAOBsinAOB x1x2 a2a2ab2b,得a,所以双曲线C的实轴长为.3已知数列an共16项,且a11,a84.记关于x的函数fn(x)x3anx2(a1)x,nN*.若xan1(1n15)是函数fn(x)的极值点,且曲线y

23、f8(x)在点(a16,f8(a16)处的切线的斜率为15,则满足条件的数列an的个数为_解析:fn(x)x22anxa1x(an1)x(an1),令fn(x)0,得xan1或xan1,所以an1an1或an1an1(1n15),所以|an1an|1(1n15),又f8(x)x28x15,所以a8a161515,解得a160或a168,当a160时,a8a1(a2a1)(a3a2)(a8a7)3,得ai1ai(1i7,iN*)的值有2个为1,5个为1;由a16a8(a9a8)(a10a9)(a16a15)4,得ai1ai(8i15,iN*)的值有6个为1,2个为1.所以此时数列an的个数为CC

24、588,同理可得当a168时,数列an的个数为CC588.综上,数列an的个数为2CC1 176.答案: 1 1764已知椭圆C:1(ab0)的左、右焦点分别为F1,F2,左顶点为A,离心率为,点B是椭圆上的动点,ABF1面积的最大值为.(1)求椭圆C的方程;(2)设经过点F1的直线l与椭圆C相交于不同的两点M,N,线段MN的中垂线为l.若直线l与直线l相交于点P,与直线x2相交于点Q,求的最小值解:(1)由已知得e,即a22c2.a2b2c2,bc.设B点的纵坐标为y0(y00),则SABF1(ac)|y0|(ac)b,即(bb)b1,b1,a.椭圆C的方程为y21.(2)由(1)可知F1(

25、1,0),由题意知直线l的斜率不为0,故设直线l:xmy1,设M(x1,y1),N(x2,y2),P(xP,yP),Q(2,yQ)联立,得消去x,得(m22)y22my10,此时8(m21)0,y1y2,y1y2.由弦长公式,得|MN|y1y2| 2.又yP,xPmyP1,|PQ|xP2|,()2,当且仅当,即m1时等号成立,当m1,即直线l的斜率为1时,取得最小值2.5已知函数f(x)xln xax1,aR.(1)当x0时,若关于x的不等式f(x)0恒成立,求a的取值范围;(2)当nN*时,证明:(ln 2)222.解:(1)由f(x)0,得xln xax10(x0),即aln x恒成立,即

26、amin.令F(x)ln x(x0),则F(x),函数F(x)在(0,1)上单调递减,在(1,)上单调递增,函数F(x)ln x的最小值为F(1)1,a1,即a1,a的取值范围是1,)(2)证明:为数列的前n项和,为数列的前n项和,只需证明2即可由(1)知,当a1时,xln xx10,即ln x1,令x1,得ln 1,22.现证明2,即2ln .(*)现证明2ln xx(x1),构造函数G(x)x2ln x(x1),则G(x)10,函数G(x)在(1,)上是增函数,即G(x)G(1)0,即2ln xx成立令x ,则(*)式成立综上,得2.对数列,分别求前n项和,得(ln 2)222.难点题型拔

27、高练(五)1函数f(x)2sin(0)的图象在0,1上恰有两个极大值点,则的取值范围为()A2,4B.C. D.解析:选C法一:由函数f(x)在0,1上恰有两个极大值点,及正弦函数的图象可知,则.法二:取2,则f(x)2sin,由2x2k,kZ,得xk,kZ,则在0,1上只有x,不满足题意,排除A、B、D,故选C.2过点P(2,1)作抛物线x24y的两条切线,切点分别为A,B,PA,PB分别交x轴于E,M两点,O为坐标原点,则PEM与OAB的面积的比值为()A. B.C. D.解析:选C设A(x1,y1),B(x2,y2),不妨令x1x2,则y1,y2,由yx2得yx,则直线PA的方程为yy1

28、x1(xx1),即yx1(xx1),则E,将P(2,1)代入得x1y110,同理可得直线PB的方程为x2y210,M,直线AB的方程为xy10,则AB过定点F(0,1),SAOB|OF|(x2x1)(x2x1),SPEM1(x2x1),.3在四面体ABCD中,ADDBACCB1,则当四面体的体积最大时,它的外接球半径R_.解析:当平面ADC与平面BCD垂直时,四面体ABCD的体积最大,因为ADAC1,所以可设等腰三角形ACD的底边CD2x,高为h,则x2h21,此时四面体的体积V2xh2x(1x2),则Vx2,令V0,得x,从而h,则CDAB,故可将四面体ABCD放入长、宽、高分别为a,b,c

29、的长方体中,如图,则解得a2c2,b2,则长方体的体对角线即四面体ABCD的外接球直径,(2R)2a2b2c2,R.答案:4已知椭圆1,过点P(1,1)作斜率互为相反数的两条不同直线l1,l2,设l1与椭圆交于A,B两点,l2与椭圆交于C,D两点(1)若P(1,1)为AB的中点,求直线l1的方程;(2)记,求的取值范围解:(1)易知直线l1的斜率存在且不为0,设直线AB的斜率为k,则其方程为y1k(x1),代入x22y24中,得x22kx(k1)240,(12k2)x24k(k1)x2(k1)240.判别式4(k1)k24(2k21)2(k1)248(3k22k1)0.设A(x1,y1),B(

30、x2,y2),则AB的中点为P(1,1),(x1x2)1,则k.直线l1的方程为y1(x1),即x2y30.(2)由(1)知|AB|x1x2|.由题可得直线l2的方程为y1k(x1)(k0),同理可得|CD|, (k0),211.令t3k,则g(t)1,t(,2 2,)易知g(t)在(,2 ,2,)上单调递减,2g(t)1或1g(t)2,故221或122,即.5已知函数f(x)xexa(ln xx),aR.(1)当ae时,判断f(x)的单调性;(2)若f(x)有两个零点,求实数a的取值范围解:(1)f(x)的定义域为(0,),当ae时,f(x),令f(x)0,得x1,f(x)在(0,1)上为减

31、函数;在(1,)上为增函数(2)记tln xx,则tln xx在(0,)上单调递增,且tR.f(x)xexa(ln xx)etat,令g(t)etat.f(x)在x0上有两个零点等价于g(t)etat在tR上有两个零点当a0时,g(t)et,在R上单调递增,且g(t)0,故g(t)无零点;当a0时,g(t)eta0,g(t)在R上单调递增,又g(0)10,ge10,故g(t)在R上只有一个零点;当a0时,由g(t)eta0可知g(t)在tln a时有唯一的一个极小值g(ln a)a(1ln a)若0ae,g(t)极小值a(1ln a)0,g(t)无零点;若ae,g(t)极小值0,g(t)只有一

32、个零点;若ae,g(t)极小值a(1ln a)0,而g(0)10,由y在xe时为减函数,可知当ae时,eaaea2,从而g(a)eaa20,g(x)在(0,ln a)和(ln a,)上各有一个零点综上,当ae时,f(x)有两个零点,即实数a的取值范围是(e,)难点题型拔高练(六)1已知函数f(x),当x0时,函数f(x)的图象恒在直线ykx的下方,则k的取值范围是()A.B. C. D解析:选Bf(x),令f(x)0,得x2k,kZ,所以函数f(x)在x2k,kZ时取得极大值,当直线ykx与f(x)的图象在原点处相切时,可得kf(0),由图(图略)易得k的取值范围是.2已知f(x)是定义在R上

33、的可导函数,若3f(x)f(x)恒成立,且f(1)e3(e为自然对数的底数),则下列结论正确的是()Af(0)1 Bf(0)1Cf(2)e6解析:选C由3f(x)f(x)可得3f(x)f(x)0,令h(x)f(x)e3x,则h(x)e3xf(x)3f(x)h(1),即1,所以f(0)1,同理有h(2)h(1),即1,所以f(2)b0)的左、右焦点,点P在椭圆上,且|PF1|PF2|4.(1)求椭圆E的方程;(2)过F1的直线l1,l2分别交椭圆E于点A,C和点B,D,且l1l2,问是否存在常数,使得 ,成等差数列?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由解:(1)因为|PF1|PF2|4,所以2

34、a4,a2,椭圆E的方程为1.将P代入可得b23,所以椭圆E的方程为1.(2)若直线AC的斜率为零或不存在,易知,此时,存在,使,成等差数列若直线AC的斜率存在,且不为0,设直线AC的方程为yk(x1)(k0),代入方程1,化简得(34k2)x28k2x4k2120.设A(x1,y1),C(x2,y2),则x1x2,x1x2,于是|AC|x1x2|,将k换为,得|BD|,所以,此时,存在,使得,成等差数列 .综上,存在,使得,成等差数列5已知函数f(x),曲线yf(x)在点(e2,f(e2)处的切线与直线2xy0垂直(1)求f(x)的解析式及单调递减区间;(2)若存在xe,),使函数g(x)aeln xx2ln xf(x)a成立,求实数a的取值范围解:(1)因为ln x0,x0,所以x(0,1)(1,),f(x),所以f(e2),解得m2,所以f(x),f(x),由f(x)0得0x1或1xe,则g(x)在e,a)上单调递减,在(a,)上单调递增,所以g(x)在e,)上的最小值g(x)ming(a),又g(a)e,所以一定满足条件综上,实数a的取值范围是.

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