高三物理第一輪復(fù)習(xí) 第八章 第三單元 第3課時(shí)實(shí)驗(yàn):測(cè)定金屬的電阻率課件 選修31
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1、高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理第三單元第三單元 實(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)與探究第第3課時(shí)課時(shí) 實(shí)驗(yàn):測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn):測(cè)定金屬的電阻率 選修3-1 第八章電路高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法(2)掌握螺旋測(cè)微器的使用和讀數(shù)方法(3)會(huì)用伏安法測(cè)電阻,進(jìn)一步測(cè)定金屬的電阻率2實(shí)驗(yàn)原理(1)電阻率的測(cè)定原理把金屬絲接入如右圖所示的電路中,用電壓表測(cè)金屬絲兩端的電壓,用電流表測(cè)金屬絲中的電流,高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理根據(jù) 計(jì)算金屬電阻Rx,然后用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度L,用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑d,計(jì)算出橫
2、截面積S;根據(jù)電阻定律Rx ,得出計(jì)算金屬絲電阻率的公式 _.(2)螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)螺旋測(cè)微器的構(gòu)造如下圖所示是常用的螺旋測(cè)微器它的小砧A和固定刻度G固定在框架F上,測(cè)微螺桿P、可動(dòng)刻度H、調(diào)動(dòng)旋鈕K和微調(diào)旋鈕K連在一起高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理螺旋測(cè)微器的原理固定刻度G之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周,P前進(jìn)或后退0.5 mm,而可動(dòng)刻度H上的刻度為50等份,因此每等分為0.01 mm,即可動(dòng)刻度的精確度為0.01 mm.讀數(shù)時(shí)要估讀至毫米的千分位上,因此,螺旋測(cè)微器又叫千分尺讀數(shù):測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的半毫米的整數(shù)倍部分由固定刻度讀出,不足半毫米部分由可動(dòng)刻
3、度讀出測(cè)量值(毫米)_數(shù)(毫米)(注意半毫米刻度線是否露出)_數(shù)0.01(毫米)_位上的估讀高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理3實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲、毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電池組、開關(guān)、導(dǎo)線若干4實(shí)驗(yàn)步驟(1)用螺旋測(cè)微器三次測(cè)量金屬絲不同位置的直徑取平均值d,求出其橫截面積Sd2/4.(2)將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空拉直,用毫米刻度尺測(cè)量接入電路的金屬絲長(zhǎng)度,測(cè)三次,求出平均值L.(3)根據(jù)所選測(cè)量?jī)x器和選擇電路的原則畫好電路圖(如前面介紹所示),然后依電路圖按順序給實(shí)物連線并將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 (4)檢查線路無(wú)誤后閉合單刀開關(guān),
4、調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器讀出幾組I、U值,分別計(jì)算電阻R再求平均值,設(shè)計(jì)表格,把測(cè)量的d、L、U、I填空 (5)數(shù)據(jù)處理,將測(cè)得的d、L、U、I的值,代入電阻率的計(jì)算式 Rx中,計(jì)算出金屬絲的電阻率(6)拆除電路,整理好實(shí)驗(yàn)器材 5注意事項(xiàng) (1)器材的選取應(yīng)遵從安全、準(zhǔn)確、操作方便的原則可以先估算出電路中的電流強(qiáng)度,然后再選取合適量程的電流表和電壓表等器材 (2)測(cè)量長(zhǎng)度時(shí),要測(cè)量接入電路中的金屬絲的長(zhǎng)度,而不是測(cè)量金屬絲的全長(zhǎng) (3)螺旋測(cè)微器的最小分度0.01 mm,應(yīng)估讀到0.001 mm.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(4)金屬絲的電阻和電流表的內(nèi)阻相差不很大,因此在用伏安法測(cè)電阻時(shí)應(yīng)采用電流表
5、的外接法,開始實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器在電路中的阻值應(yīng)調(diào)至最大,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)金屬絲的電流不宜過(guò)大,以防止溫度升高電阻率發(fā)生變化(5)本實(shí)驗(yàn)由于電流表量程00.60 A,測(cè)量時(shí)通過(guò)金屬絲的電流應(yīng)控制在0.6 A以下,每次通電時(shí)間應(yīng)盡量短(以能讀取電表數(shù)據(jù)為準(zhǔn)),讀數(shù)完畢立即斷開單刀開關(guān),防止溫度升高使金屬絲長(zhǎng)度和電阻率發(fā)生明顯變化(6)求R平均值有兩種方法:第一種是用RU/I算出各次測(cè)量值,再取平均值第二種是圖象法,用UI圖線的斜率來(lái)表示在描點(diǎn)連線時(shí),要讓盡可能多的點(diǎn)在直線上,其余各點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè),個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去答案:2(1) Rx(2)固定刻度可動(dòng)刻度千分高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理要點(diǎn)
6、深化要點(diǎn)深化(1)兩種測(cè)量電阻的電路圖及存在誤差下圖(a)叫電流表內(nèi)接法;下圖(b)叫電流表外接法對(duì)電流表內(nèi)接法來(lái)說(shuō),由于電流表的分壓作用,導(dǎo)致測(cè)量值偏大;對(duì)電流表外接法來(lái)說(shuō),由于電壓表的分流作用,導(dǎo)致測(cè)量值偏小(2)兩種測(cè)量電阻電路的選擇阻值比較法:先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表的內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法概括為“高阻內(nèi)接、低阻外接”高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理臨界值計(jì)算法:若已知待測(cè)電阻的大致阻值Rx,電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV,則:當(dāng) 時(shí),選用“內(nèi)接法”;當(dāng) 時(shí),選用“外接法實(shí)驗(yàn)試觸法:若不知Rx的大約阻值,可采用“試觸法”
7、將電路按如右圖所示連接,抽出電壓表的一個(gè)接頭P,然后將P分別與a、b接觸一下,觀察兩表示數(shù)變化情況a若電流表示數(shù)變化明顯,電壓表分流作用較強(qiáng),即Rx阻值較大,應(yīng)采用“內(nèi)接法”,P應(yīng)接b.b若電壓表示數(shù)變化明顯,說(shuō)明電流表分壓作用較強(qiáng),即Rx阻值較小,應(yīng)采用“外接法”,P應(yīng)接a.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(二)控制電路(1)兩種控制電路及其作用供電電路一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組成,滑動(dòng)變阻器在供電電路中有兩種連接方式:上圖(a)叫限流式;上圖(b)叫分壓式限流式可省一個(gè)耗電支路,有節(jié)能的作用;分壓式可使測(cè)量電路獲得從零至很大的電壓(或電流)調(diào)節(jié)范圍高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理供電
8、電路一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組成,滑動(dòng)變阻器在供電電路中有兩種連接方式:上圖(a)叫限流式;上圖(b)叫分壓式限流式可省一個(gè)耗電支路,有節(jié)能的作用;分壓式可使測(cè)量電路獲得從零至很大的電壓(或電流)調(diào)節(jié)范圍(2)兩種控制電路的選擇待測(cè)電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于變阻器的總電阻R,須采用分壓式接法要求待測(cè)電阻Rx上的電壓或電流變化范圍較大,且從零開始連續(xù)可調(diào),須用分壓式接法待測(cè)電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多,且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起時(shí),可采取限流接法高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理兩種電路均可使用的情況下,應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法,因?yàn)槠涔?jié)省能量特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程
9、以及滑動(dòng)變阻器本身和電源允許通過(guò)的最大電流值來(lái)計(jì)算確定,以保護(hù)儀器,減少誤差的連接方式為好(三)測(cè)量電阻的若干新方法1安安法測(cè)電阻若電流表內(nèi)阻已知,則可當(dāng)作電壓表來(lái)使用高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(1)若已知電流表A1的內(nèi)阻R1,當(dāng)兩表的滿偏電壓接近時(shí)可按右圖連接,由兩電流表的讀數(shù)可測(cè)得電流表A2的內(nèi)阻R2 .(2)若已知電流表A1的內(nèi)阻R1,當(dāng)兩電表的滿偏電壓UA2UA1時(shí),電流表A1要先串聯(lián)一定值電阻R0使兩支路的電壓相近再按右圖連接,由兩電流表的讀數(shù)可測(cè)得電流表A2的內(nèi)阻R2 .高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理2伏伏法測(cè)電阻電壓表內(nèi)阻已知,則可當(dāng)作電流表來(lái)使用(1)若已知電壓表V1的內(nèi)阻R1
10、,當(dāng)兩表的滿偏電流接近時(shí)可按右圖連接,由兩電壓表的讀數(shù)可測(cè)得電壓表V2的內(nèi)阻R2 .高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(2)若已知電壓表V1的內(nèi)阻R1,當(dāng)兩電表的滿偏電流IV1IV2時(shí),電壓表V1要先并聯(lián)一定值電阻R0使兩電表指針偏轉(zhuǎn)相接近,由兩電壓表的讀數(shù)可測(cè)得電壓表V2的內(nèi)阻R2 .3電阻箱當(dāng)電表使用(1)電阻箱當(dāng)電壓表使用如圖所示,可測(cè)得電流表A2的內(nèi)阻R2 .高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理圖中借助電阻箱R可測(cè)得電流表A2兩端的電壓(I1I2)R,起到了測(cè)定電壓的作用 (2)電阻箱當(dāng)電流表使用如圖所示,若已知電壓表的內(nèi)阻RV,讀得電阻箱阻值R,則可測(cè)得干路電流為I .圖中電阻箱與電壓表配合使用起
11、到了測(cè)電流的作用高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理4替代法測(cè)電阻如圖所示,開關(guān)S1先閉合S2先斷開(1)S2接1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電流表示數(shù)超過(guò)其量程的1/3,記下此時(shí)電流表的示數(shù)為I1;(2)S2接2,滑動(dòng)變阻器R不動(dòng),調(diào)節(jié)電阻箱R0,使電流表的示數(shù)仍為I1,記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)為R1;(3)由此可得RxR1.該方法的優(yōu)點(diǎn)是消除了電流表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量的影響,缺點(diǎn)是電阻箱的電阻不能連續(xù)變化高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型一 探究電阻測(cè)量的實(shí)驗(yàn)儀器選擇及原理圖等在“測(cè)定金屬導(dǎo)線的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,待測(cè)導(dǎo)線的電阻Rx約為5 ,額定電流約為0.6 A實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材:A電壓
12、表V1(量程3 V,內(nèi)阻rV115 k)B電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻rV275 k)C電流表A1(量程0.6 A,內(nèi)阻rA11 )D電流表A2(量程3 A,內(nèi)阻rA20.2 )E滑動(dòng)變阻器R1(010 ,2.0 A)F滑動(dòng)變阻器R2(0200 ,0.1 A)G電池E(電動(dòng)勢(shì)為9 V,內(nèi)阻約為0.2 )H開關(guān)、導(dǎo)線若干高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(1)為提高實(shí)驗(yàn)精確度,減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有_;(2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選下面兩個(gè)圖中_圖為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖(3)若用刻度尺測(cè)得金屬導(dǎo)線長(zhǎng)度為L(zhǎng)60.00 cm,用螺旋測(cè)微器測(cè)得的導(dǎo)線直徑如圖(a)所示,則該導(dǎo)線的直徑是d_ mm;高考
13、總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理電壓表接03 V量程時(shí)指針?biāo)傅奈恢萌鐖D(b)所示,則電壓為U_ V;電流表接00.6 A量程時(shí)指針?biāo)傅奈恢萌鐖D(c)所示,則電流I_A.(4)該金屬絲的電阻率_(結(jié)果用科學(xué)記數(shù)法,系數(shù)保留整數(shù))解析:(1)由于待測(cè)導(dǎo)線電阻的額定電流及額定電壓較小,故要選擇量程小的電壓表和電流表;而實(shí)驗(yàn)電流要接近0.6 A,高電阻的滑阻器耐流小,故要選擇低阻滑阻器故儀器應(yīng)選擇A、C、E、G、H.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(2)由于待測(cè)電阻為低阻,故測(cè)量電路采用電流表外接法;由于電源電動(dòng)勢(shì)達(dá)到9 V,若控制電路采用限流接法,當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大時(shí),電路的電流I 0.56 A,
14、而電路電流限制在0.6 A內(nèi),這樣電流表示數(shù)的可變范圍僅為0.56 A0.6 A,實(shí)驗(yàn)誤差較大,控制電路不能采用限流接法,要采用分壓式接法故應(yīng)選乙圖(3)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)先讀出固定刻度為 0 mm,再讀出可動(dòng)刻度38.00.01 mm0.380 mm(最末一位是估讀的),兩數(shù)相加(00.380) mm0.380 mm(讀數(shù)范圍為0.378 mm0.383 mm)電壓表03 V量程精確到0.1 V,可估計(jì)一位到0.01 V,故讀得1.55V.電流表00.6 A量程最小刻度為0.02 A,由于指針對(duì)在某格中間時(shí)已屬于估讀,指針對(duì)齊某條刻度線時(shí)就不必估計(jì)一位,即結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字即可,故讀得0
15、.32 A該待測(cè)電阻的阻值為Rx 4.8 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(4)根據(jù)電阻定律可得該金屬絲的電阻率 答案:(1)A、C、E、G、H(2)乙(3)0.380 mm(讀數(shù)范圍為0.378 mm0.383 mm)1.55 V0.32 A(4)9107 m點(diǎn)評(píng):該題滑動(dòng)變阻器分壓式接法和限流接法選擇往往沒有進(jìn)行分析計(jì)算就會(huì)錯(cuò)選限流式接法,這是同學(xué)們要注意的而0.6 A量程的電流表由于讀數(shù)的統(tǒng)一性,只讀至小數(shù)點(diǎn)后二位即可電壓表若選量程為15 V,則讀至小數(shù)點(diǎn)后1位即可高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練1用伏安法測(cè)量一個(gè)阻值約為20 的未知電阻Rx的阻值(1)在以下備選器材中,電流表應(yīng)
16、選用_,電壓表應(yīng)選用_,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_(填寫器材的字母代號(hào))電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V、內(nèi)阻可忽略不計(jì))電流表A1(量程050 mA,內(nèi)阻約12 )電流表A2(量程03 A,內(nèi)阻約0.12 )電壓表V1(量程03 V,內(nèi)阻約3 k)電壓表V2(量程015 V,內(nèi)阻約15 k)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理滑動(dòng)變阻器R1(010 ,允許最大電流2.0 A)滑動(dòng)變阻器R2(01000 ,允許最大電流0.5 A)定值電阻R(30 ,允許最大電流1.0 A)開關(guān)、導(dǎo)線若干(2)請(qǐng)?jiān)谟疫叺奶摼€框中畫出測(cè)量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)電路圖(要求所測(cè)量值的變化范圍盡可能大一些,所用器材用對(duì)應(yīng)的符號(hào)標(biāo)出)(3)某次測(cè)量中,電
17、壓表讀數(shù)為U時(shí),電流表讀數(shù)為I,則計(jì)算待測(cè)電阻阻值的表達(dá)式Rx_.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 解析:由于電源電動(dòng)勢(shì)為3 V,故電壓表選擇量程為3 V的V1;若電源的電壓全部給未知電阻Rx,則電路的電流I 0.15 A150 mA.故電流表選擇量程為50 mA的A1,一可以通過(guò)加入定值電阻R降低電流,保護(hù)電流表;二可以采用滑動(dòng)變阻器分壓式接法進(jìn)行調(diào)整,也符合所測(cè)量值的變化范圍盡可能大一些的題中要求根據(jù)分壓式接法要求滑阻一般小于被測(cè)電阻,所以選擇滑動(dòng)變阻器R1.由于被測(cè)為低阻,故電流表要外接;若電壓表只與被測(cè)電阻并聯(lián),則電壓表的示數(shù)偏低(低于 3 V1.2 V),故把定值電阻與被測(cè)電阻串聯(lián)后再與
18、電壓表并聯(lián),提高讀數(shù)的準(zhǔn)確度高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 答案:(1)A1V1R1(2)要分壓;要用定值電阻與待測(cè)電阻串聯(lián);要電流表外接,如圖所示:高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型二 實(shí)物連接問題及數(shù)據(jù)處理等連接實(shí)物的基本方法:(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖;(2)分析各元件連接方式,明確電表量程;(3)畫線連接各元件,一般先從電源正極開始,到開關(guān),再到滑動(dòng)變阻器等,按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái);其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去;連接完畢,應(yīng)進(jìn)行檢查,檢查電路應(yīng)按照連線的方法和順序 (2009年廣東卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率所用的器材包括:輸出為
19、3 V的直流穩(wěn)壓電源(即電源的內(nèi)電阻不計(jì))、電流表、待測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器(千分尺)、米尺、電阻箱、開關(guān)和導(dǎo)線等高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(1)他們截取了一段金屬絲,拉直后固定在絕緣的米尺上,并在金屬絲上夾上一個(gè)小金屬夾,金屬夾可在金屬絲上移動(dòng)請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路,并連接電路實(shí)物圖(a)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下:正確鏈接電路,設(shè)定電阻箱的阻值,開啟電源,合上開關(guān);讀出電流表的示數(shù),記錄金屬夾的位置;斷開開關(guān),_,合上開關(guān),重復(fù)的操作(3)該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)度關(guān)系的數(shù)據(jù),并據(jù)此繪出了圖(b)的關(guān)系圖線,其斜率為_ A1m1 (保留三位有效數(shù)字);圖
20、線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表了_的電阻之和(4)圖(b)中圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是_高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析:(1)因要求電流是變化的,故連接金屬絲時(shí)其中一端要接在金屬夾上設(shè)計(jì)電路圖如右圖所示:(2)注意各個(gè)步驟的聯(lián)系,調(diào)節(jié)、閉合開關(guān)、讀數(shù)是一體化的;(3)圖線取兩點(diǎn)(0.6,11)、(0.3,7.8)計(jì)算斜率 A1m110.7 A1m1;高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理答案:(1)電路實(shí)物圖連接如圖所示: (2)改變金屬絲上金屬夾的位置(3)10.010.8;金屬絲接入長(zhǎng)度為零時(shí)全電路(或電阻箱、電流表)(4)金屬絲的電阻率高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練2為檢測(cè)一個(gè)滑動(dòng)變阻器Rx標(biāo)準(zhǔn)值(約10 ),請(qǐng)根據(jù)圖乙擺放的儀器在圖甲的方框內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)電路圖,要求所測(cè)量值的變化范圍盡可能大一些,并根據(jù)設(shè)計(jì)的電路完成未完成的實(shí)物連接高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析:由于被檢測(cè)滑動(dòng)變阻器為低阻,故電流表采用外接法;由于要求所測(cè)量值的變化范圍盡可能大一些,故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法連接實(shí)物圖時(shí)注意電表的極性及分清滑動(dòng)變阻器是待檢測(cè)的那個(gè)是在控制電路中的;待測(cè)滑阻器要連接在最大阻值的接線柱上答案:高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理祝祝您您
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