高考物理最新近代物理知识点之波粒二象性基础测试题附答案解析(4)

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高考物理最新近代物理知识点之波粒二象性基础测试题附答案解析(4)
一、选择题
1.波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的是 ( )
A.黑体辐射规律可用光的波动性解释
B.光电效应现象揭示了光的波动性
C.电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具有波动性
D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等
2.关于康普顿效应下列说法中正确的是()
A.石墨对X射线散射时,部分射线的波长变长短
B.康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中
C.康普顿效应证明了光的波动性
D.光子具有动量
3.下列实验中,深入地揭示了光的粒子性一面的有()
①X射线被石墨散射后部分波长增大
②锌板被紫外线照射时有电子逸出但被可见光照射时没有电子逸出
③轰击金箔的α粒子中有少数运动方向发生较大偏转
④氢原子发射的光经三棱镜分光后,呈现线状光谱
A.①②B.①②③C.②③D.②③④
4.用如图所示的装置研究光电效应现象,用光子能量为 2.5eV的某种光照射到光电管上时,电流表G示数不为零;移动变阻器的触点C,当电压表的示数大于或等于0.7V时,电流表示数为零.以下说法正确的是
A.电子光电管阴极的逸出功为0.7eV
B.光电管阴极的逸出功为1.8eV
C.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D.当电压表示数大于0.7V时,如果把入射光的强度增大到一定程度,电流表可能会有示数
5.三种不同的入射光线甲、乙、丙分别照射在三种不同的金属a、b、c上,均恰能使金属
中逸出光电子。

已知三种光线的波长λ甲>λ乙>λ丙,则( )
A .用入射光甲照射金属b ,可能发生光电效应
B .用入射光乙照射金属c ,一定发生光电效应
C .用入射光甲和乙同时照射金属c ,可能发生光电效应
D .用入射光乙和丙同时照射金属a ,一定发生光电效应
6.实验得到金属钙的光电子的最大初动能max K E 与入射光频率ν的关系如图所示。

下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功,参照下表可以确定的是( )
金属 钨 钙 钠 截止频率0/Z H ν 10.95 7.73 5.53 逸出功A B 4.54 3.20 2.29
A .如用金属钨做实验得到的max K E ν-图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大
B .如用金属钠做实验得到的max K E ν-图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大
C .如用金属钠做实验得到的max K E ν-图线也是一条直线,设其延长线与纵轴交点的坐标为20-K E (,),则21K K E E <
D .如用金属钨做实验,当入射光的频率1νν<时,可能会有光电子逸出
7.在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中,光电子的最大初动能E k 与入射光频率v 的关系如图所示,则
A .两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等
B .若增大入射光频率v ,则所需的遏止电压U c 随之增大
C .若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应,则一定也能使乙金属发生光电效应
D .若增加入射光的强度,不改变入射光频率v ,则光电子的最大初动能将增大
8.关于光电效应,下列说法正确的是
A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B.光的频率一定时,入射光越强,饱和电流越大
C.光的频率一定时,入射光越强,遏止电压越大
D.光子能量与光的速度成正比
9.如图所示是光电管的使用原理图。

已知当有波长为λ0的光照然射到阴极K上时,电路中有光电流,则
A.若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流
B.若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时,电路中一定有光电流产生
C.增加电路中电源两极电压,电路中光电流一定增大
D.若将电源极性反接,电路中一定没有光电流
10.用一定频率的入射光照射锌板来研究光电效应,如图,则
A.任意光照射锌板都有光电子逸出
B.入射光越强,单位时间内逸出的光电子数目一定越多
C.电子吸收光子的能量,需要积累能量的时间
D.若发生光电效应,入射光频率越高,光电子的初动能越大
11.在物理学的发展过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步,下列表述符合物理学史实的是
A.普朗克通过对阴极射线的研究,最早发现了电子
B.玻尔为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论
C.贝可勒尔通过对天然放射性的研究,发现原子核是由质子和中子组成的
D.卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究,提出了的核式结构模型
12.在光电效应实验中,用同一光电管在不同实验条件下得到了甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线.下列判断正确的是()
A .甲光的频率大于乙光的频率
B .乙光的波长小于丙光的波长
C .乙光的强度低于甲光的强度
D .甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
13.用图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a 照射光电管阴极K ,电流计G 的指针发生偏转。

而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K 时,电流计G 的指针不发生偏转,那么( )
A .a 光的频率一定小于b 光的频率
B .增加b 光的强度可能使电流计G 的指针发生偏转
C .用a 光照射光电管阴极K 时通过电流计G 的电流是由d 到c
D .只增加a 光的强度可使通过电流计G 的电流增大
14.下列说法正确的是( )
A .康普顿在研究X 射线散射时,发现散射光线的波长发生了变化,为波动说提供了依据
B .汤姆孙发现了电子,并测出了电子的荷质比,从而揭示了原子核具有复杂结构
C .查德威克发现了中子,揭开了原子核组成的神秘面纱,开创了人类认识原子核的新纪元
D .伽利略发现了单摆具有等时性,并提出了单摆的周期性公式2g
L T = 15.关于光电效应实验现象及解释,下列说法正确的是( )
A .光电流随着入射光频率的升高而增大
B .遏止电压随着入射光的强度增强而增大
C .光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D .入射光的波长大于极限波长时不能发生光电效应
16.现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构。

为满足测量要求,将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d n ,其中1n >。

已知普朗克常量h 、电子质量m 和电子电荷量e ,电子的初速度不计,则显微镜工作时电子的加速电压应为( )
A.
22
2
n h
med
B.
1
223
23
md h
n e
⎛⎫

⎝⎭
C.
22
2
2
d h
men
D.
22
2
2
n h
med
17.光电效应实验中,下列表述正确的是 ( )
A.光照时间越长,则光电流越大
B.入射光足够强就可以有光电流
C.遏止电压与入射光的频率无关
D.入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子
18.如图,用一定频率的单色光照射光电管时,电流表指针会发生偏转,则()
A.电源右端应为正极B.流过电流表G的电流大小取决于照射光的频率
C.流过电流表G的电流方向是a流向b D.普朗克解释了光电效应并提出光子能量E=hν
19.如图所示是光电管的原理图,已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时,电路中有光电流,则()
A.若仅增大光照强度,电路中光电流一定增大
B.若仅将电源极性反接,电路中一定没有光电流
C.若仅换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流
D.若仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动,电路中光电流一定增大
20.如图所示是某金属在光的照射下,光电子最大初动能与入射光频率v的关系图象,由图象可知,下列不正确的是( )
A.图线的斜率表示普朗克常量h
B.该金属的逸出功等于E
C.该金属的逸出功等于
D.入射光的频率为时,产生的光电子的最大初动能为2E
21.在利用光电管研究光电效应的实验中,入射光照到某金属表面上发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,那么()
A.从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B.饱和光电流将会减弱
C.遏止电压将会减小
D.有可能不再发生光电效应
22.已知金属钙的逸出功为2.7 eV,氢原子的能级图如图所示,当大量氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时,下列说法正确的是()
A.电子的动能减少,氢原子系统的总能量减少
B.氢原子可能辐射4种频率的光子
C.有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D.从n=4到n=1发出的光的波长最长
23.在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示。

则可判断出()
A.甲光的频率大于乙光的频率
B.乙光的波长大于丙光的波长
C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
24.如图所示,在光电效应实验中用a光照射光电管时,灵敏电流计指针发生偏转,而用b光照射光电管时,灵敏电流计指针不发生偏转,则()
A.a光的强度一定大于b光
B.b光的频率一定小于截止频率
C .a 光照射光电管时,电流计中的光电流沿d 到c 方向
D .将K 极换成逸出功较小的金属板,仍用a 光照射,其遏止电压将减小
25.19世纪初,爱因斯坦提出光子理论,使得光电效应现象得以完美解释,关于光电效应下列说法正确的是
A .在光电效应实验中,入射光足够强就可以发生光电效应
B .在光电效应实验中,入射光照射时间足够长就可以发生光电效应
C .若某金属的逸出功为,该金属的截止频率为
D .保持入射光强度不变,增大入射光频率,金属在单位时间内逸出的光电子数将增大
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
一、选择题
1.C
解析:C
【解析】
【详解】
黑体辐射的实验规律可用量子理论来解释,但不能用光的波动性解释,A 错误;光电效应表明光具有一定的能量,能说明光具有粒子性,B 错误;电子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性,C 正确;动能相等的质子和电子,它们的动量:2k P mE =质子与电子的质量不同,所以动能相等的电子与质子的动量是不同的,根据德布罗意波波长公式hc p
λ=可知它们的德布罗意波长不相等,故D 错误. 2.D
解析:D
【解析】在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,则动量减小,根据h P
λ=,知波长增大,A 错误;普顿效应不仅出现在石墨对X 射线的散射中,故B 错误;康普顿效应揭示了光具有粒子性,进一步表明光子具有动量,故C 错误D 正确.
3.A
解析:A
【解析】
【分析】
【详解】
①为康普顿散射,②为光电效应,康普顿散射和光电效应都深入揭示了光的粒子性; ③为
α粒子散射,不是光子,揭示了原子的核式结构模型.④为光的折射,揭示了氢原子能级的不连续;故深入地揭示了光的粒子性一面的有①②,故选A.
【点睛】
本题考查的知识点较多,在平时学习中要多注意积累一些特殊的光学现象,尤其是课本上涉及到的图片,更要认真理解现象的原理.
4.B
解析:B
【解析】
试题分析:据题意,当用2.5ev 能量的光电子照射阴极时有:2012
h w mv γ-=,当调整滑片使电压表示数为0.7v 时电流表示数为0,则说明电场力对光电子做负功,使光电子刚好到不了阳极,则有:2012
qu mv =,所以可以计算得阴极的逸出功为:201 1.82
w h mv h qu ev γγ=-=-=,故A 、C 选项错误而B 选项正确;当电压表示数大于0.7v 时,电场力做功能力更强,如果增强入射光强度,只会增加光电流强度但增加不了光电子初动能,电流表仍不会有示数,D 选项错误。

考点:本题考查光电效应。

5.D
解析:D
【解析】
【详解】
A 项:三种光线的波长λ 甲 >λ 乙 >λ 丙 ,知γ 甲 <γ 乙 <γ 丙 ,因为乙光照射金属b ,恰能发生光电效应,甲的频率小于乙的频率,所以甲光照射金属b ,不能发生光电效应.故A 错误;
B 项:因为丙光照射金属c ,恰能发生光电效应,乙的频率小于丙的频率,所以乙光照射金属c ,不能发生光电效应,故B 错误;
C 项:甲光和乙光的频率均小于丙光,丙光照射恰能发生光电效应,所以两光照射不能发生光电效应,故C 错误;
D 项:因为乙光和丙光的频率均大于甲光的频率,甲光照射能发生光电效应,所以乙和丙光照射一定能发生光电效应,故D 正确。

故应选D 。

6.C
解析:C
【解析】
【分析】
光电效应的特点:①金属的逸出功是由金属自身决定的,与入射光频率无关;②光电子的最大初动能E km 与入射光的强度无关;③光电子的最大初动能满足光电效应方程。

【详解】
由光电效应方程:E Km =hγ-W 0=hγ-hγ0可知,E Km -γ图线的斜率表示普朗克常量,横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率,此时的频率等于金属的极限频率,也可以知道极限波长,根据W 0=hγ0可求出逸出功。

普朗克常量与金属的性质、与光电子的最大初动能、入射光的频率无关,如用金属钨做实验或者用金属钠做实验得到的E km -ν图线都是一条直线,其斜率与图中直线的斜率相等,故AB 错误;如用金属钠做实验得到的E km -ν图线也是一条直线,设其延长线与纵轴交点的坐标为(0,-E k2),由于钠的逸出功小于钨的逸出功,则E k2<E k1,故C 正确;如用金属钨做实验,当入射光的频率ν<ν1时,不可能会有光电子逸出,故D 错误;故选C 。

【点睛】
只要记住并理解了光电效应的特点,只要掌握了光电效应方程就能顺利解决此题,所以可以通过多看课本加强对基础知识的理解。

解决本题的关键掌握光电效应方程E Km =hγ-W 0=hγ-hγ0,知道逸出功与极限频率的关系。

7.B
解析:B
【解析】
根据光电效应方程0km E h W ν=-,可知图线的斜率表示普朗克常量,故两条图线与横轴的夹角α和β一定相等,故A 错误;根据km C E eU =和0km E h W ν=-,得0C h U W e ν=-,故增大入射光频率v ,则所需的遏止电压c U 随之增大,故B 正确;根据光电效应方程0km E h W ν=-,当0km E =时,00W h =ν,即甲的逸出功小于乙的逸出功,故当某一频率的光可以使甲金属发生光电效应,但此光不一定能使乙金属发生光电效应,故C 错误;光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射强度无关,故D 错误,故选B. 8.B
解析:B
【解析】
【详解】
A .根据光电效应方程
,得知光电子的最大初动能与入射光的频率、金属的逸出功都有关,与入射光的强度无关,。

但是最大初动能不与入射光的频率成正比。

所以A
错误。

B .而如果光的频率一定,入射光越强,则饱和光电流越大。

所以B 正确。

C .又根据
知遏止电压与光的频率有光,与光的强度无关。

所以C 错。

D .光子的能量为所以光子的能量与光的频率成正比。

所以D 错误。

9.B
解析:B
【解析】
【详解】
A.用波长为λ0的光照射阴极K ,电路中有光电流,说明入射光的频率0c
νλ=大于金属的极
限频率,换用波长为λ1的光照射阴极K,因为λ1>λ0,根据c
ν
λ
=可知,波长为λ1的光的频率不一定大于金属的极限频率,因此不一定不能发生光电效应现象,故A错误;
B.同理可以判断,若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时,电路中一定有光电流。

故B正确;
C.光电流的大小与入射光的强度有关,在一定频率与强度的光照射下,光电流大小与电压大小之间的关系为:开始时,光电流随电压U的增加而增大,当U大到一定程度时,光电流达到饱和值,这时即使再增大U,在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动,光电流也就不会再增加,即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流,增大电源电压,若光电流达到饱和值,则光电流也不会增大,故C错误;
D.将电源极性反接,若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功,电路中仍有光电流产生,故D错误。

10.D
解析:D
【解析】
【详解】
AC.只有当入射光的频率大于金属的极限频率时,才会产生光电效应,才会有光电子逸出,而电子吸收光子的能量不需要时间去积累能量,故AC错误;
B.只有在产生光电效应的前提下,入射光越强,单位时间内逸出的光电子数目一定越多,故B错误;
D.根据光电效应方程E Km=hγ-W0可知,若发生光电效应,入射光频率越高,光电子的最大初动能越大,故D正确。

11.D
解析:D
【解析】
【详解】
A.汤姆生通过对阴极射线的研究,最早发现了电子,故A错误.
B.普朗克为了解释黑体辐射现象,第一次提出了能量量子化理论,故B错误.
C.贝可勒尔发现了天然放射现象,但没有发现原子核是由质子和中子组成的,故C错误.
D.卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究,提出了原子的核式结构模型,故D正确.
12.C
解析:C
【解析】
【详解】
根据eU c=E k=hv-W0,入射光的频率越高,对应的遏止电压U c越大.甲光、乙光的遏止电压相等,所以甲光、乙光的频率相等,甲光的光电流比乙光大,则甲光的光照强度比乙光大,故A错误,C正确;丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压,所以丙光的频率大于乙光的频率,则乙光的波长大于丙光的波长,故B错误;丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压,根据eU c=E k知甲光对应的光电子最大初动能小于于丙光的光电子最大初动能.故D错
误;故选C.
【点睛】
本题考查了光电效应方程的应用,解答本题的关键是掌握截止电压、截止频率,以及理解光电效应方程eU c=E k=hv-W0.
13.D
解析:D
【解析】
【详解】
A.用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转,知a光频率大于金属的极限频率。

用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,知b光的频率小于金属的极限频率,所以a光的频率一定大于b光的频率,A错误;
B.光的强度影响单位时间内发出光电子的数目,增加b光的强度,仍然不能发生光电效应,电流计指针不偏转,B错误;
C.电流的方向与负电荷定向移动的方向相反,用a光照射光电管阴极K时通过电流计G 的电流是由c到d,C错误;
D.增加a光的强度,则单位时间内发出的光电子数目增多,通过电流计的电流增大,D
正确。

【点睛】
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,光的强度影响单位时间内发出光电子的数目,即影响光电流的大小。

14.C
解析:C
【解析】
【分析】
【详解】
A.康普顿在研究X射线散射时,发现散射光线的波长发生了变化,为粒子说提供了依据,A错误;
B.汤姆孙发现了电子,并测出了电子的荷质比,从而揭示了原子具有复杂结构,B错误;C.查德威克发现了中子,揭开了原子核组成的神秘面纱,开创了人类认识原子核的新纪元,C正确;
D.伽利略发现了单摆具有等时性,惠更斯提出了单摆的周期性公式,D错误。

故选C。

15.D
解析:D
【解析】
【分析】
考查光电效应规律,根据光电效应产生条件和因爱斯坦光电效应方程分析可得.
【详解】
A .发生光电效应时,光电流的大小取决于光子个数和电压的大小,与光的频率无关,故A 说法不符合题意.
B .遏止电压随着入射光的频率增强而增大,与光强无关,故B 说法不符合题意.
C .光电子的最大初动能与入射光的频率成关系式为K E h W υ=- ,不是正比关系,故C 说法不符合题意.
D .发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率,c λυ= 也就是说入射光的波长大于极限波长时不能发生光电效应.故D 说法符合题意.
【点睛】
发生光电效应条件是入射光的频率大于极限频率,光电流大小取决于光子个数和电压正负、大小,同一种材料发生光电效应时电子的最大初动能取决于入射光的频率.
16.D
解析:D
【解析】
【详解】 物质波的波长h mv λ=,则有d h n mv =,解得nh v md =,由动能定理可得212
Ue mv =,解得22
2
2n h U med =,故选项D 正确,A 、B 、C 错误。

17.D
解析:D
【解析】
【详解】
A .光电流的大小=ne I t
与光照时间无光,与光的强度有关;故A 错误。

B .发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率,入射光足够强,但频率不够是不能发生光电效应;故B 错误。

C .根据光电效应方程
0km E h W ν=-
对光电子的减速由动能定理:
0C km eU E -=-
联立可得:
0C eU h W ν=-
知遏止电压与入射光的频率有关,与强度无关;故C 错误。

D .发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率;故D 正确。

故选D 。

18.C
解析:C
【解析】
AC.发生光电效应时,电子从光电管右端运动到左端,而电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流表G的电流方向是a流向b,所以电源左端可能为正极.故A错误,C正确;
B.流过电流表G的电流大小取决于照射光的强度,与光的频率无关;能否产生光电效应,是看入射光的频率.故B错误;
D.爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量E=hν,故D错误;
故选C。

【点睛】
当发生光电效应时,若要使电路中有电流,则需要加一个正向的电压,或反向的电压比较小,使电阻能够达到负极。

通过电子的流向判断出电流的方向。

流过电流表G的电流大小取决于照射光的强度。

19.A
解析:A
【解析】
【详解】
A.图中光电管加的是正向电压,若仅增大光照强度,电路中光电流一定增大,故A正确。

B.若将电源极性反接,其电压值小于截止电压时仍有电流,故B错误。

C.由题意,入射光的波长为λ0时,能发生光电效应,若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时,入射光的频率减小,仍然可能发生光电效应,电路中可能有光电流,故C错误。

D.若仅将电路中滑动变阻器的滑片向右滑动,光电管两端电压增大,如果已经达到饱和光电流,则光电流不会增大,故D错误。

故选A。

20.D
解析:D
【解析】
【详解】
(1)根据光电效应方程,知图线的斜率表示普朗克常量,故A正确;(2)根据光电效应方程,当时,,由图象知纵轴截距,所以,即该金属的逸出功,故B正确;
(3)图线与横轴交点的横坐标是,该金属的逸出功,故C正确;
(4)当入射光的频率为时,根据光电效应方程可知,,故D错误。

故本题正确答案选D。

根据光电效应方程,结合图线的纵轴截距求出金属的逸出功,结合横轴截距得出金属的极限频率,从而得出逸出功.根据光电效应方程求出入射光的频率变化时的光电子的最大初动能。

21.B
解析:B
【解析】
【分析】
【详解】
A .发生光电效应时,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将保持不变,选项 A 错误;
B .入射光的强度减弱,则单位时间内逸出的光电子的数目将减小,则饱和光电流将会减弱,选项B 正确;
C .根据遏止电压的表达式212
m U e mv =
遏,光的频率不变,则最大初动能不变,则遏止电压不变,选项C 错误;
D .因为光电效应取决于光的频率,故仍能发生光电效应,选项D 错误;
故选B 。

22.C
解析:C
【解析】
【详解】
A.氢原子从n =4的能级向低能级跃迁时,核外电子的半径减小,由22
2e v k m r r
=可知,电子的动能变大,由于辐射光子,则氢原子系统的总能量减少,选项A 错误;
B. 氢原子可能辐射246C =种不同频率的光子,选项B 错误;
C. n =4跃迁到n =3辐射的光子能量为0.66eV ,n =3跃迁到n =2辐射的光子能量为1.89eV ,n =4跃迁到n =2辐射的光子能量为2.55eV ,均小于逸出功,不能发生光电效应,其余3种光子能量均大于2.7eV ,所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使钙发生光电效应。

故C 正确;
D. 从n =4到n =1能级差最大,则发出的光的频率最大,波长最短,选项D 错误.
23.B
解析:B
【解析】
【分析】
【详解】
A .根据
212
m eU mv h W ν==-截。

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