【2019(秋)地理必修第一册中图版(新教材)】第三节第2课时热力环流

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第2课时 热力环流
课标内容 核心素养目标
运用示意图等，说明热力环
流原理，并解释相关现象。

1.通过绘制热力环流图，培养学生探索自然、热爱科
学的精神。

【地理实践力】
2.通过海陆风、山谷风的学习，认识不同区域自然环
境的差异。

【区域认知】 3.能够利用热力环流原理解答生产、生活中的局地环
流问题。

【综合思维】
4.能够利用热力环流原理解释污染企业布局方案、城
市热岛的原因。

【人地协调观】
知识清单一 热力环流
1.大气运动
(1)根本原因：太阳辐射的纬度分布不均匀引起的不同纬度间的热量差异是引起大气运动的根本原因。

(2)意义：是大气中水汽和热量交换以及各种天气现象的实现途径。

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2.热力环流
(1)
概念：由地面冷热不均引起的大气运动，它是大气运动最简单的形式。

(2)填图：在上图中A 、B 、C 三地的近地面与高空填注出高、低气压。

(3)绘图：在上图中短线上添加箭头标出气流的运动方向。

答案 (2)、(3)
(4)形成过程
①B 地受热，空气膨胀上升，近地面空气密度减小，形成低气压；高空空气聚集，密度增大，形成高气压。

②A 、C 地冷却，空气收缩下沉，近地面空气密度增大，形成高气压；两地高空空气密度减小，形成低气压。

③水平运动：无论近地面还是高空，在同一水平面上，空气均是由高气压区流向低气压区。

知识清单二大气的水平运动——风
1.风的形成过程
气压梯度⇒水平气压梯度力⇒大气由高气压区向低气压区做水平运动⇒风
2.风形成的原因
(1)直接原因：水平气压梯度力。

(2)根本原因：地面受热不均。

3.高空中的风和近地面的风比较
类型受力风向图示(北半球)
高空中的风水平气压梯度力和地
转偏向力
与等压线平行
近地面的风水平气压梯度力、地
转偏向力、摩擦力
总是与等压线斜交
4.大气运动的意义
(1)影响各地的水热状况，形成复杂的气象和气候变化。

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4 (2)影响自然地理环境的特征。

城市“雨岛效应”
城市居民生活、工业生产与交通工具等释放大量人为热，导致城区气温高于郊区。

城区空气膨胀上升，易形成降雨。

使城区降水多于郊区，形成“雨岛效应”。

根据“左右手法则”判断风向
在等压线图上判断风向时可用“左右手法则”，北半球用右手，南半球用左手。

具体方法：伸出右(左
)手，手心向上，让四指指向水平气压梯度力的方向，拇指指向就是风向。

高空的风向与水平气压梯度力方向垂直；近地面风向与水平气压梯度力方向成一锐角。

如下图。

北半球
任务清单一热力环流
情境探究
[情境] 孔明灯又叫天灯，相传是由三国时期的诸葛孔明发明的。

当年，诸葛孔明被司马懿围困于平阳，无法派兵出城求救。

孔明制成会漂浮的纸灯笼，系上求救的信息，成功脱险，于是后世就称这种灯笼为孔明灯。

请小组合作探究：
[探究] (1)诸葛孔明发明的如此简单的设计，为什么能升空呢？
(2)孔明灯里面蕴涵着什么样的大气原理呢？
提示(1)孔明灯里的空气受热后膨胀上升。

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(2)热力环流。

素养凝练
1.热力环流中的“高低”应用
在解题和解释相关现象时，判断和运用较多的是气温、气压的关系，需特别注意下面的几种“高低”关系：
气温、气压的垂直变化随海拔的增加，气温、气压都会降低(减小)
高气压与低气压高气压、低气压是就同一水平面上比较而言的
近地面气温、气压关系气温高则气压低，气温低则气压高，即“热低压、冷高压”
近地面和高空的气压中心近地面为高气压中心则其高空为低气压中心，近地面为低气压中心则其高空为高气压中心
等压面弯曲与气压高低等压面上凸为高气压，等压面下凹为低气压
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(1)判读气压高低
①同一垂直方向上，高度越高，气压越低。

即P A>P C、P B>P D。

②作一辅助线即可判定同一水平面(同一高度)上的气压高低，如上图中C处比D 处气压高；同理，A处气压低于B处。

即P C>P D、P B>P A。

③综上，P B>P A>P C>P D。

(2)判读气流流向
①同一水平面，气流总是从高气压流向低气压。

近地面B处空气流向A处。

高空气流从C处流向D处。

②A处气压低，说明该地受热，空气膨胀，气流上升；而B处气压高，说明该地较冷，空气收缩，气流下沉。

③该热力环流呈顺时针方向。

3.海陆风―→昼夜变化
(1)成因分析——海陆热力性质差异是前提和关键。

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(2)影响与应用：海陆风使海滨地区气温日较差较小，夏季气温低，空气较湿润，是避暑的好地方。

4.山谷风
(1)成因分析——山坡的冷热变化是关键。

(2)影响与应用：山谷(小盆地)常因夜间冷的山风吹向谷底(盆地)，使谷底(小盆地)内形成逆温层，大气稳定，易造成大气污染。

所以，山谷(小盆地)地区不宜布局污染型工业。

5.城市风
(1)成因分析——“城市热岛”的形成是突破口。

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(2)影响与应用：一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内，而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外。

素养应用
例1：(人地协调观)
阅读图文资料，合作探究完成下列要求。

太阳能烟囱发电是一种新能源发电技术，
以热气流推动涡轮发电机运转发电，不需冷却水源，适宜于太阳能资源丰富而又缺水的地区。

下图为太阳能烟囱发电示意图。

图中发电系统空气运动方向标注正确的有哪几个字母？为什么？
提示 a 和c 。

太阳能烟囱发电是以热气流推动涡轮发电，而热气流密度小、膨
胀上升，所以a、c为正确的空气运动方向。

任务清单二大气水平运动
情境探究
[情境] 在北半球中纬度高空，一架飞机自东向西顺风飞行，即可判断飞机左侧是低压，右侧是高压。

请小组合作探究：
[探究] 请你结合上图分析判断气压高低的理由？
提示在高空不必考虑地面摩擦力的作用，水平气压梯度力和地转偏向力二者大
小相等，方向相反，合力为零(见下图)，此时风向与等压线平行。

图中飞机的飞行方向和风向一致，飞机的左侧是低压，右侧为高压。

素养凝练
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1.不同情况下的风向与受力
风是水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用的结果，其中水平气压梯度力是形成风的直接原因。

受力不同，风的表现也不同，具体如下表所示：
风理想状态高空风近地面风
示意图
作用力(F、P、f) F F、P F、P、f
风向(v) 与等压线垂直与等压线平行与等压线斜交
2.风向的判断
第一步：画水平气压梯度力。

其具体方法是在等压线图中，按要求画出过该点的切线并作垂直于切线的虚线箭头(由高压指向低压并且与等压线垂直，但并非一定指向低压中心)，表示水平气压梯度力。

第二步：画风向。

其具体方法是首先确定南、北半球，然后用左(南半球)右(北半球)手，面向水平气压梯度力的方向向右(北半球)或左(南半球)偏转30°～45°角(近地面风向可依此角度偏转，若为高空，则偏转90°，即与等压线平行)，画出实线箭头，即为经过该点的风向。

如下图所示(以北半球为例)。

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3.风力的判读
风力的大小取决于水平气压梯度力的大小，因此，等压线密集处——水平气压梯度力大——风力大。

如下图，风力：A
＞B ＞C ＞D 。

素养应用
例2：(地理实践力)
阅读图文资料，合作探究完成下列要求。

某地理兴趣小组，在模拟验证热力环流原理时，采用下列做法：在一个长、宽、高分别是2米、1米和1米且封闭的透明玻璃柜内，底面两侧分别放置一个电炉和一大盆冰块，
在柜底和柜顶内壁中部各贴一张竖立的纸片。

在电炉通电一段时间后，根据纸片A 、B 的偏向情况可以模拟验证热力环流原理。

(1)电炉通电一段时间后，学生观察到纸片A和B偏向哪个方向(
左或右)?
(2)请你在下图线段上标注箭头表示实验中空气的运动方向，并解释a空气运动的原因。

提示(1)A
向左偏，B向右偏。

(2)标注箭头见图，电炉上方空气受热膨胀上升。

课堂小结
考点必背
1.大气运动的根本原因和直接原因。

2.热力环流的形成过程及具体应用。

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3.水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力对风的影响。

课堂学业达标
读图，完成1～2题。

1.若此图表示热力环流示意图，则甲、乙、丙、丁四处的气压排序正确的是( )
A.丙＞乙＞丁＞甲
B.甲＞乙＞丁＞丙
C.丙＞丁＞乙＞甲
D.乙＞甲＞丙＞丁
2.若此图表示海滨地区海陆风示意图，且图中丁处为陆地，丙处为海洋，则图中所示的情况为( )
A.夜间的陆风
B.夜间的海风
C.白天的陆风
D.白天的海风
解析第1题，水平方向上，空气从高压流向低压，则丙＞丁，乙＞甲；在同一
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地点，气压随高度的上升而减少，则丙＞甲，丁＞乙；所以丙＞丁＞乙＞甲。

正确答案是C。

第2题，若此图表示海滨地区海陆风示意图，丁处为陆地，丙处为海洋，根据热力环流原理，白天，近地面陆地增温快气温高，形成低压，海洋增温慢气温低，形成高压，风从海洋吹向陆地，形成海风；夜晚，反之，风从陆地吹向海洋形成陆风。

综上所述，图示风从海洋吹向陆地，为白天的海风，正确答
案是D。

答案 1.C 2.D
右图为北半球等压线图(单位：hPa)。

读图并结合所学知识回答3～4题。

3.如果所示等压线位于近地面，F1、F2、F3为A处空气所受的外力的方向，则F1、F2、F3依次为( )
A.摩擦力、水平气压梯度力、地转偏向力
B.水平气压梯度力、摩擦力、地转偏向力
C.地转偏向力、摩擦力、水平气压梯度力
D.摩擦力、地转偏向力、水平气压梯度力
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4.如果所示等压线位于高空，F1为水平气压梯度力方向，则风向是( )
A.①
B.②
C.③
D.④
解析第3题，水平气压梯度力的方向应与等压线垂直，且由高压指向低压，故F1为水平气压梯度力，只有B项符合该要求，所以可以判断B项正确。

第4题，高空大气受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用，风向与等压线平行，又因位于北半球，故可以判断④表示的方向正确。

答案 3.B 4.D
5.读“北半球某地的气压分布图”，回答下列问题。

(1)图中甲、乙、丙、丁四地气压的大小关系为________________。

(2)在图中用箭头标出环流模式。

(3)甲、乙两地之间的风向为________。

(4)甲、乙两地中气温高的是________，其对应的天气状况常为________(阴雨或晴
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朗)天气。

(5)若图表示夜晚海陆之间的气压分布状况，则甲、乙中表示陆地的是________。

(6)在图中画出高空附近的气压分布状况(等压面)。

解析第(1)题，根据近地面等压面的弯曲情况可以判断，甲地位于等压面下方，气压高于该等压面气压值，而乙地气压等于该等压面气压值，故近地面甲地气压高于乙地。

根据热力环流的基本原理，甲地空气冷却下沉近地面形成高压，高空丁处形成低压；乙地空气受热上升近地面形成低压，高空丙处形成高压，故在高空丙处气压高于丁处。

根据气压垂直递减规律，乙处气压高于丙处。

综上分析，四地气压大小关系为甲>乙>丙>丁。

第(2)题，根据第(1)题分析即可绘出。

第(3)题，该地为北半球，近地面甲地气压高于乙地，地转偏向力向右，所以风向为西南风。

第(4)题，根据上题分析可知，乙地气温高，气流上升，常形成阴雨天气。

第(5)题，由于海陆热力性质差异，夜晚海洋气温高于陆地，海洋气压低于陆地，故图中甲表示陆地。

第(6)题，根据等压面的弯曲规律，高压向高空凸出，低压向低处弯曲，即可画出。

答案(1)甲>乙
>丙>丁
(2)(见下图)
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(3)西南风(4)乙阴雨(5)甲(6)(见上图)
课后质量评估
合格考——小试牛刀
一、选择题(共11个小题，每小题4分，共44分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
下图是某建筑设计院为我国北方地区设计的一幢高效利用太阳能的房屋模型。

读图回答1～2题。

1.冬季的白天，房间甲和乙之间的空气流动方向是( )
A.冷气流从通风口1进入甲，暖气流从通风口2进入乙
B.冷气流从通风口1进入乙，暖气流从通风口2进入甲
C.暖气流从通风口1进入甲，冷气流从通风口2进入乙
D.暖气流从通风口1进入乙，冷气流从通风口2进入甲
2.该房屋模型能够提升室内温度所利用的地理知识是( )
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A.气流辐合下沉
B.大气环流
C.气流辐合上升
D.热力环流
解析第1题，冬季的白天，房间甲温度高，盛行上升气流，房间乙温度低，盛行下沉气流，因此空气流动方向是暖气流从通风口1进入乙，冷气流从通风口2进入甲。

第2题，从上一题可知，该房屋模型利用热力环流原理提升室内温度。

答案 1.D 2.D
读赤道附近海域某时刻海平面等压线分布图(
单位：百帕)，完成3～4题。

3.此时O点的风向更接近于(注：海上摩擦力忽略不计)( )
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
4.O点附近等压面与下图中接近的是( )
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解析第3题，赤道附近不受地转偏向力影响，若海上摩擦力忽略不计，则气流运动仅受水平气压梯度力作用，风向与受力风向一致。

水平气压梯度力垂直等压线从高压指向低压。

故A正确。

第4题，材料显示该图为海平面等压线分布图，因此应为近地面，排除A。

图中显示气压从西向东逐渐增加，高压区等压面向上凸出，故B正确。

答案 3.A 4.B
洞穴呼吸，指通过洞口及围岩裂隙等呼吸通道，洞穴与外部环境进行气体交换的过程，不仅是洞穴空气与外部环境进行气体交换的唯一途径和过程，而且是保持洞穴内部环境恒温、恒湿的前提条件。

当洞内空气的温度小于洞外大气温度时，空气交换以洞外流入洞内(即吸气)为主；反之，则以洞内流出洞外(即呼气)为主。

据此完成5～6
题。

5.下列四幅图中，可正确反映洞穴与外界进行气体交换的是( )
6.与洞穴外相比，洞穴内( )
A.气温较高
B.气压较低
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C.CO2浓度高
D.风速较大
解析第5题，从题目所给条件“洞穴内部环境恒温、恒湿”，而外部气温变化较大，由此可以判断白天外界气温高于洞内，结合题目所给“呼气”“吸气”的原理即可判断白天空气从洞外流入洞内，晚上从洞内流出。

第6题，由于洞内气体性质相对稳定，而外界气温、气压的变化大，因此无法单一的说洞穴内气温或气压高低；由于洞内缺乏绿色植物，因此其CO2浓度相对较高；洞内相对封闭，风速较小。

答案 5.A 6.C
湖陆风是在大气相对稳定的情况下，
沿湖地区在湖泊和陆地之间形成的以一天为周期的地方性天气现象。

下图为“洞庭湖某时刻测得的湖陆风垂直结构示意图”。

读图完成7～8题。

7.此时( )
A.①处气压低于③处
B.②处气压高于①处
C.③处风力小于①处
D.④处盛行上升气流
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8.湖陆风能使沿湖地区的( )
A.空气湿度下降
B.热岛效应增强
C.昼夜温差减小
D.大气污染加重
解析第7题，图中①处风向为由湖泊吹向陆地，为湖风。

③处风向由陆地上空吹向湖泊上空，则②处为下沉气流，④处为上升气流。

D正确。

第8题，湖陆风使陆地与湖泊上空的空气流动，进而影响区域内气温、气压及湿度，对局地气候起到调节作用，表现为增加陆地空气湿度，调节陆地气温，使气温日较差减小。

故C正确。

答案7.D 8.C
为了更好理解等压面发生弯曲后，
在同一水平面上的气压差异，某校同学绘制了素描图。

读图，回答9～11题。

9.位于同一水平面上的A、B两点气压值(用P表示)是( )
A.P A > P B
B.P A < P B
C.P A＝P B
D.无法确定
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10.如果图中水平面位于高空，只考虑热力差异，则A、B对应的近地面A′、B′点气温值(用T表示)是( )
A.T A′ > T B′
B.T A′ < T B′
C.T A′＝T B′
D.无法确定
11.该图可以用来解释近地面( )
A.A地气流上升
B.B地气流下降
C.B地气流流向A地
D.A地气流流向B地
解析第9题，A处等压面向上凸起，说明A处气压高，B处等压面向下弯曲，说明B处气压低。

第10题，A处近地面A′气压比B′处气压低，A′处气温高，空气膨胀上升。

第11题，在近地面，A地气压高于B地，A地气流下降，B地气流上升，风向从A指向B。

答案9.A 10.A 11.D
二、非选择题(共3大题，含1道附加题，共56分)
12.阅读图文资料，完成下列要求。

(18分)
某同学利用自己制作的学具(左图)，在教室中模拟演示“热力环流”过程。

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实验开始前(左图)，学生观察到学具中间悬挂的锡纸条没有明显的水平摆动。

实验开始后，学生点燃蜡烛，并在纸杯中放入冰块，逐渐观察到两张锡纸条有明显的摆动(右图)。

多次重复实验，学生发现结果相同。

(1)该实验结果可以说明________引起大气的运动。

(2分)
(2)
依据左图、右图及实验过程，请在下图中连续绘出热力环流的形成过程，并在环节3中标出近地面气压状况。

(12分)
(3)为了更好地观察到实验现象，参与实验的学生想让锡纸条的摆动幅度更大，请提出你的建议。

(4分)
解析 第(1)题，“热力环流”是因近地面温度高低不同引起的大气环流形式，锡纸条一侧为点燃的蜡烛，另一侧为冰块，温度差异明显，冷热不均会引起大气的运动。

第(2)题，①在点燃蜡烛与放入冰块前，锡纸条两侧温度相同，没有明显的大气运动；②锡纸条左侧蜡烛点燃，升温；右侧放入冰块，降温；③气温高、
气流上升；气温低，气流下沉；④气流上升，近地面形成低压；气流下沉，近地面形成高压。

高空与近地面气压性质相反，在水平方向上，风从高压吹向低压。

第(3)题，想让锡纸条的摆动幅度更大，说明风力更大，因此应考虑增大锡纸条两侧的温差；减少外界的影响等方面。

增大锡纸条两侧的温差可以选择增加蜡烛与冰块的数量，也可以在不改变蜡烛与冰块数量的前提下，缩小空间范围。

答案(1)冷热不均
4分，四个箭头方向正确4分，低压、高压标注正确4分)
(2)(热、冷标注正确
13.阅读图文资料，完成下列要求。

(18分)
材料一风能是炙手可热的绿色能源，但越来越多的研究表明，全球变暖可能正一点一点地“侵蚀”着这个能源“新星”。

国家气候中心的一项最新研究显示，近50年来，我国大部分地区的风速越来越慢——也就是说，风力变小了。

材料二某海岸附近的等压面示意图。

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(1)
当发生材料二中图示情况时，应出现于下图中的________(时段)。

(4分)
(2)据材料一中，“近50年来，我国大部分地区的风速越来越慢——也就是说，风力变小了”，若材料二图示为我国现在的等压面示意图，则图中a 、b 间等压面的弯曲程度应该比50年前________(变大或变小)。

(2分)
(3)试在材料二图中画出此时的热力环流方向。

(4分
)
(4)下图为材料二图示地区的水平气压分布图，图中箭头表示所处位置的最终风向。

(8分)
①该图所示地区位于________半球(南或北)。

②在图中箭头处画出风所受的力，用f 1表示水平气压梯度力、f 2表示地转偏向力、f 3表示摩擦力。

解析第(1)题，材料二中海洋上等压面上凸，为高压，海洋上气温低于陆地，应为白天，图中显示约8～16时。

第(2)题，“风变小了”说明水平气压梯度力变小，单位距离间的气压差变小，故a、b间的等压面弯曲程度也变小。

第(3)题，略(呈顺时针方向)。

第(4)题，依据图示最终风向相对于水平气压梯度力右偏，可确定该地区位于北半球。

答案(1)8～16
时(2)变小
(3)如下图。

(4)①北②如下图。

等级考——大显身手
14.(附加题)阅读图文资料，完成下列要求。

(20分)
某中学地理兴趣小组的同学设计了一个模拟实验，其实验设计如下：
实验器材：透明石英管、掺有高锰酸钾颗粒的艾草块(点燃后冒紫色浓烟雾)、冰
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块、酒精灯。

实验步骤：①实验分为A、B两组(如下图所示)：A 组同学在石英管乙处下方放冰块，甲处下方放酒精灯，点燃酒精灯加热约30秒；B组不使用酒精灯和冰块。

②A、B 两组同学先同时点燃艾草块，使其充分燃烧放出浓烟雾，再同时将点燃的艾草块分别放入石英管丙处三岔口。

③仔细观察并记录两个石英管中烟雾的运动情况。

④实验结束，熄灭酒精灯和艾草块，将实验仪器放到安全位置。

(1)此实验设计的主要目的是：通过模拟地面________引起的空气运动的现象，验证________(地理原理)。

(4分)
(2)请描述实验步骤③A组、B组两个石英管中烟雾的运动情况。

(6分)
A组_________________________________________________________________
__________________________________________________________________。

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B组_________________________________________________________________
___________________________________________________________________。

(3)实验中先“将冰块放于乙处下方并点燃甲处下方的酒精灯，加热约30秒”，后“同时将点燃的艾草块分别放入石英管”，请说明这样设计实验步骤的理由。

(4分)
(4)晚唐李商隐曾写下千古名句“君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池。

”请结合该实验原理说明巴山夜雨的成因。

(6分)
答案(1)冷热不均热力环流
(2)A组烟雾呈顺时针(或丙→丁→乙→甲→丙)方向运动
B组烟雾于丙、丁上方开口处散失，没有形成明显的环流运动
(3)为了增大石英管内甲乙两处的温差，使管内热力环流更显著。

(4)晚上，气温下降，山顶的冷空气下沉，将谷地的暖湿空气抬升；暖湿空气在抬升过程中气温降低，成云致雨。

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