0000000000fisica Prueba de Estado 2009

10:41:28 p. m.10:41:28 p. m. Esp. Pedro RipollEsp. Pedro Ripoll


Un cilindro sólido de masa M y altura H se encuentra flotando como indica la figura

I Durante la inmersión el peso del cilindro disminuye.

II. Durante la inmersión el empuje que ejerce el agua sobre el cilindro aumenta

III Durante la inmersión la densidad del cilindro aumenta.

De estas afirmaciones son correctas:

A. Sólo I B. sólo II C. I y II D. II y III

Un estudiante empuja el cilindro hacia abajo lenta y uniformemente hasta que lo sumerge completamente en el agua.Respecto a esta situación se hacen tres afirmaciones:


NO CAMBIA NO CAMBIA

NO CAMBIA NO CAMBIA

NO CAMBIA NO CAMBIA

CAMBIA

Del Cilindro

Del Líquido

Del Cilindro


Un cilindro sólido de masa M y altura H se encuentra flotando como indica la figura

I Durante la inmersión el peso del cilindro disminuye.

II. Durante la inmersión el empuje que ejerce el agua sobre el cilindro aumenta

III Durante la inmersión la densidad del cilindro aumenta.

De estas afirmaciones son correctas:

A. Sólo I B. sólo II C. I y II D. II y III

Un estudiante empuja el cilindro hacia abajo lenta y uniformemente hasta que lo sumerge completamente en el agua.Respecto a esta situación se hacen tres afirmaciones:


La gráfica que representa el empuje (Emp) que ejerce el agua sobre el cilindro en función de la distancia sumergida (ho) es


Empuje

Peso

Antes de empujar hacia abajo el cilindro (estado de equilibrio) se cumple que:

0( )

0 0

h

F E W

E mg


La gráfica que representa el empuje (Emp) que ejerce el agua sobre el cilindro en función de la distancia sumergida (h) es


Para comprobar la resistencia de un puente ante movimientos bruscos se envían ondas de ultrasonido de diferentes frecuencias que generan movimiento armónico forzado en éste.El puente exhibe el fenómeno de resonancia cuando la frecuencia de la onda emitida se acerca a la frecuencia natural de oscilación del puente, caso en el cual la amplitud de oscilación del puente es máxima.

En una prueba particular se obtuvieron los datos ilustrados en la siguiente gráfica:

A partir de la gráfica se puede concluir que la frecuencia natural de oscilación del puente está entreA. 100 y 500 MHz.B. 500 y 1000 MHz.C. 1000 y 1500 MHz.D. 1500 y 1900 MHz.

Máxima oscilación


Durante la prueba, la estructura del puente sufrió mayor daño, al recibir las ondas de frecuencia 1000 MHz debido a que esta es

A. la onda que se emite con mayor amplitud.B. la frecuencia promedio de toda la prueba.C. la onda de frecuencia más alta que se emitió durante la prueba.D. la frecuencia más cercana a la frecuencia natural del puente.

Ver video de frecuencia natural del puente de Takoma


Un estudiante construye un instrumento musical de viento, que consta de tres tubos del mismo diámetro y distinta longitud. Los tubos I y II están abiertos en ambos extremos mientras que el tubo III está cerrado sólo por uno de los extremos como indica la figura.

Las frecuencias f1, f2 y f3 indicadas en la figura corresponden al primer armónico de cada tubo.

Para representar esquemáticamente la intensidad de una onda estacionaria a lo largo de un tubo, se usa la siguiente convención:


Si un tubo es abierto, el aire vibra con su máxima amplitud en los extremos. Como la distancia entre dos nodos o entre dos vientres es media longitud de onda. Si la longitud del tubo es L, tenemos que:

Las frecuencias de los distintos modos de vibración responden a la fórmula

2; 1, 2, 3,......

2

n LL n

n

. 1, 2,3,.......

2sn v

f nL

svf


Si el tubo es cerrado se origina un vientre en el extremo por donde penetra el aire y un nodo en el extremo cerrado Como la distancia entre un vientre y un nodo consecutivo es l /4. La longitud de onda del tubo es:

Las frecuencias de los distintos modos de vibración responden a la fórmula:

4; 0, 1, 2, 3,......

(2 1)

Ln

n

svf

(2 1).

0,1, 2,3,.......4

sn vf n

L


Respecto a la frecuencia f1 del tubo I, la frecuencia con la que emite el tubo II es

A. 2 B. 42 1 2 1

1 1C. D. 2 1 2 14 2

f f f f

f f f f


1 1

2 2 2

2 1

12

. del tubo abierto I

2(1)

. . del tubo abierto II 2

2(2) 2

2

2

s

s s

n vf f

n v n vf f f

f f

ff

1 1 1 1

2 2 2 2

1 340. del tubo abierto I 17000

2 0.02

1 340. del tubo abierto II 8500

2 0.04

s

s

mn v sf f f f HzL m

mn v sf f f f HzL m

12 2

ff


Respecto a la frecuencia f1 del tubo I, la frecuencia con la que emite el tubo II es

A. 2 B. 42 1 2 1

1 1C. D. 2 1 2 14 2

D. 22 1

f f f f

f f f f

f f


A un extremo del tubo II se acerca un parlante que emite un sonido de frecuencia 2f2, generando la onda estacionaria representada por

Sabemos por punto anterior que 2f2 = f1

Primer armónico del tubo abierto f1


Respecto a la velocidad de propagación de la onda en los tubos se puede afirmar que:

A. es Igual en los tres tubos, porque los tres tubos tienen el mismo diámetro

B. es Igual en los tres tubos, porque la onda no cambia de medio.

C. Es mayor en el tubo III, porque la onda debe recorrer mayor distancia.

D. Es menor en el tubo II, porque es el tubo abierto más largo

La velocidad de propagación de la onda es siempre la misma, recordemos que lo que se propaga es una onda sonora y su velocidad es constante en un mismo medio, para nuestro caso el medio es el aire y allí se propaga a 340 m/s (para t = 15°C).


La linterna de Andrés emite muy buena luz, pero a pesar que las baterías están nuevas, no enciende, porque los polos positivos de las pilas están en contacto, y cuando eso pasa

A. La corriente no puede fluir y no llega a la bombilla.

B. La linterna consume la energía de las pilas instantáneamente.

C. La suma del voltaje de las pilas es negativa y repele los electrones.

D. La resistencia eléctrica de la linterna, se vuelve cero inmediatamente

PARA QUE LA CORRIENTE FLUYA DEBE EXISTIR UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL, POTENCIAL ALTO (+) CON

POTENCIAL BAJO ()


La figura muestra dos partículas cargadas (1 y 2) en donde la partícula 1 está fija.

17. Si sobre la partícula 2 se ejerce una fuerza F paralela al eje X tal que la distancia entre 1 y 2 aumenta linealmente con el tiempo, es cierto que:A. la fuerza neta sobre 2 es cero en todo instanteB. como la interacción eléctrica disminuye, el valor de F aumentaC. el movimiento de 2 es uniformemente acelerado debido a la interacción eléctrica con la partícula 1D. el valor de F permanece constante


Si la distancia entre 1 y 2 aumenta linealmente con el tiempo,

entonces, el cuerpo debe poseer M.R.U. (d = v.t), luego el

cuerpo 2 estará en equilibrio traslacional siempre y F =0

0F


La figura muestra dos partículas cargadas (1 y 2) en donde la partícula 1 está fija.

17. Si sobre la partícula 2 se ejerce una fuerza F paralela al eje X tal que la distancia entre 1 y 2 aumenta linealmente con el tiempo, es cierto que:A. la fuerza neta sobre 2 es cero en todo instanteB. como la interacción eléctrica disminuye, el valor de F aumentaC. el movimiento de 2 es uniformemente acelerado debido a la interacción eléctrica con la partícula 1D. el valor de F permanece constante


En la figura se muestra un circuito eléctrico con una fuente de voltaje V y dos resistencias idénticas de valor R

En términos de la corriente en la batería (i), los valores de las corrientes ia e ib son, respectivamenteA.i, i. B.i, 2i.C i/2, i/2.D. 2i, i.


PROPIEDADES DEL CIRCUITO PARALELOPROPIEDADES DEL CIRCUITO PARALELO

1.RESPECTO DE LA CORRIENTE

Se caracterizan porque la corriente que emerge de la fem es igual a la suma de las corrientes parciales que circula por cada rama.


En la figura se muestra un circuito eléctrico con una fuente de voltaje V y dos resistencias idénticas de valor R

En términos de la corriente en la batería (i), los valores de las corrientes ia e ib son, respectivamenteA.i, i. B.i, 2i.C i/2, i/2.D. 2i, i.


Una persona intenta subir un balde de 25 Kg de masa que se encuentra a 3 m de profundidad en un pozo, utilizando una polea fija. Dado que esta persona sólo puede hacer hasta 150 J de trabajo, requiere de la ayuda de otras personas.

El número mínimo de personas que, haciendo el mismo trabajo que la primera, debe halar del lazo para subir el balde es

A. 2 personas.B. 5 personas.C. 4 personas.D. 3 personas.



Masa del balde = 25 kgProfundidad = altura = 3 mGravedad = 10 m/s2

El trabajo que el hombre debe realizar = Energía potencial gravitacional = m.g.h

Trabajo a realizar = 25 kg x 10 m/s2 x 3 m = 750 N.m = 750 J

Como el solo puede realizar 150 J, necesitará 750/150 = 5 personas que realicen cada una el mismo trabajo que él.



El número mínimo de personas que, haciendo el mismo trabajo que la primera, debe halar del lazo para subir el balde es

A. 2 personas.B. 5 personas.C. 4 personas.D. 3 personas.


1. Un recipiente vacío flota en el agua como muestra la figura.Se colocan una por una lenta y uniformemente, esferas pequeñas en el interior del recipiente. A medida que se introducen las esferas, la densidad media del conjunto recipiente – esferas.

A. aumenta y el empuje sobre el conjunto permanece constante.B. permanece constante y el empuje sobre el conjunto aumenta.C. aumenta y el empuje sobre el conjunto también aumentaD. disminuye y el empuje sobre el conjunto aumenta.




1. Un recipiente vacío flota en el agua como muestra la figura.Se colocan una por una muy y lentamente, esferas pequeñas

en el interior del recipiente. A medida que se introducen las esferas, la densidad media del conjunto recipiente – esferas.

A. aumenta y el empuje sobre el conjunto permanece constante.

B. permanece constante y el empuje sobre el conjunto aumenta.

C. aumenta y el empuje sobre el conjunto también aumentaD. disminuye y el empuje sobre el conjunto aumenta.


La figura muestra la densidad de 1 Kg de agua a 1 atm de presión como función de la temperatura.Al poner un cubo de hielo de 10 cm de lado a 0°C (densidad: 0.9998 kg/cm3) dentro de un recipiente con agua a 18°C, el hielo

A. se va al fondo del recipiente.B. flota con el 18 %C. se hunde completamente quedando suspendido en el agua.D. flota con un 1% de su volumen emergiendo


δL = DENSIDAD DEL LÍQUIDO δC = DENSIDAD DEL CUERPO

δL > δC el cuerpo flota

δL < δC el cuerpo se hunde

δL ≈ δC el cuerpo se sumerge totalmente

sin hundirse


La figura muestra la densidad de 1 Kg de agua a 1 atm de presión como función de la temperatura.Al poner un cubo de hielo de 10 cm de lado a 0°C (densidad: 0.9998 kg/cm3) dentro de un recipiente con agua a 18°C, el hielo

A. se va al fondo del recipiente.B. flota con el 18 %C. se hunde completamente quedando suspendido en el agua.D. flota con un 1% de su volumen emergiendo


De dos dinamómetros iguales cuelga un cuerpo de masa 10 kg, como se muestra en la figura. La lectura de cada dinamómetro es:

A. 50 N

B. 5 N

C. 10 N

D. 100 N


Para cuerpos en equilibrio, se cumple que ΣF = 0


De dos dinamómetros iguales cuelga un cuerpo de masa 10 kg, como se muestra en la figura. La lectura de cada dinamómetro es:

A. 50 N

B. 5 N

C. 10 N

D. 100 N


Sobre la superficie terrestre el periodo de oscilación de un péndulo es T. Se lleva ese péndulo a un planeta donde su periodo de oscilación es 2T, La aceleración gravitacional en la superficie de ese planeta es igual a

(gterrestre = 10 m/s2)

A. 20.0 m/s2

B. 10.0 m/s2

C. 5.0 m/s2

D. 2.5 m/s2


LT = 2

g

2 221 2 2

22 2 22 1

T T2.5 m/s

T 4T 10 m/s

g gg

g

En esta fórmula podemos observar que T es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de g, de tal manera que si T se duplica g se reduce a la cuarta parte.

TAMBIEN SE PUEDE CALCULAR POR LA SIGUIENTE LEY DEL PÉNDULO:


Sobre la superficie terrestre el periodo de oscilación de un péndulo es T. Se lleva ese péndulo a un planeta donde su periodo de oscilación es 2T, La aceleración gravitacional en la superficie de ese planeta es igual a

(gterrestre = 10 m/s2)

A. 20.0 m/s2

B. 10.0 m/s2

C. 5.0 m/s2

D. 2.5 m/s2


En 1909, Robert Millikan calculó la carga eléctrica de los electrones con la ayuda del montaje experimental que se esquematiza en la figura.

El experimento consiste en un atomizador que rocía gotas muy pequeñas de aceite sobre el gas atrapado entre las placas metálicas. Las gotas caen libremente, pero cuando se activa un campo eléctrico adecuado entre las placas, se puede lograr que algunas gotas de aceite queden suspendidas






Si se invirtiera la dirección del campo eléctrico, las gotas que están suspendidas

A. se mueven verticalmente hacia arriba

B. Caen como si no existiera el campo eléctrico

C. Caen con una aceleración mayor que la gravedad

D. Se quedan suspendidas de la misma forma


Las gotas sa cargan eléctricamente cuando pasan a través del atomizador. El mecanismo según el cual se cargan las gotas en este proceso es similar al proceso de carga

A. Un objeto conductor, cuando se encuentra en medio de un campo eléctrico.

B. Una barra de hierro, cuando se pone en contacto con una superficie cargada

C. Una regla plástica, cuando se frota con un pedazo de tela

D. Una esfera conductora, cuando se acerca a otra cargada

RECORDEMOS LAS TRES MANERAS DE CARGAR UN CUERPO


Carga por frotación o rozamiento

Cuerpos Neutros

Frotación

Cuerpos cargados

VIDRIO SEDA

VIDRIO SEDA


Carga por contacto.

Cuerpos Conductores:

A cargado y B Neutro.

+ + + + + + + + + + + + A B

Contacto y separación

+ + + + + + + + + + + +

A B

Parte de las cargas que posee inicialmente A, pasan al cuerpo B durante el contacto.


Carga por Inducción.1º Escena. Hay un cuerpo conductor neutro.

2º Escena. Se aproxima por la izquierda un cuerpo electrizado (inductor).El cuerpo se polariza

3º Escena. Se conecta y desconecta a Tierra el cuerpo (por la derecha)

4º Escena. Se retira el cuerpo inductor. El cuerpo inicial queda electrizado.


Las gotas se cargan eléctricamente cuando pasan a través del atomizador. El mecanismo según el cual se cargan las gotas en este proceso es similar al proceso de carga

A. Un objeto conductor, cuando se encuentra en medio de un campo eléctrico.

B. Una barra de hierro, cuando se pone en contacto con una superficie cargada

C. Una regla plástica, cuando se frota con un pedazo de tela

D.Una esfera conductora, cuando se acerca a otra cargada


La condición de equilibrio mecánico sobre la gota implica que mg = qE, donde m es la masa de la gota, g la aceleración de la gravedad, q es la carga de la gota y E la magnitud del campo eléctrico. Entonces, puede afirmarse que en equilibrio mecánico

A. La magnitud de la fuerza eléctrica es igual a la del peso

B. No se ejerce fuerza ni gravitacional sobre las gotas

C. La masa de la gota es igual a su carga

D. El campo eléctrico es igual a la gravedad.



La condición de equilibrio mecánico sobre la gota implica que mg = qE, donde m es la masa de la gota, g la aceleración de la gravedad, q es la carga de la gota y E la magnitud del campo eléctrico. Entonces, puede afirmarse que en equilibrio mecánico

A. La magnitud de la fuerza eléctrica es igual a la del peso

B. No se ejerce fuerza ni gravitacional sobre las gotas

C. La masa de la gota es igual a su carga

D. El campo eléctrico es igual a la gravedad.


El sistema ilustrado en la figura se utiliza en una construcción civil para subir y bajar material. El sistema consta de un portacarga de masa m un contrapeso de masa M y una polea fija sostenida por una estructura mecánica (la masa de la polea es despreciable y no presenta fricción).


Para ciertos ángulos de inclinación de la estructura metálica respecto a la horizontal, se puede apreciar dos situaciones cinemáticamente distintas: I. El sistema portacarga-contraoeso permanece en reposoII.El sistema portacarga-contrapeso se mueve con velocidad constante

De acuerdo con esto, es correcto concluir que las fuerzas sobre el contrapeso están equilibradas

A. Sólo en la situación IB. Sólo en la situación IIC. En ambas situacionesD. En ninguna de las situaciones


CUERPO EN EQUILIBRIO TRASLACIONAL

Un cuerpo está en equilibrio de traslación cuando:

•ESTA EN REPOSO

•POSEE M.R.U.0F


Para ciertos ángulos de inclinación de la estructura metálica respecto a la horizontal, se puede apreciar dos situaciones cinemáticamente distintas: I. El sistema portacarga-contraoeso permanece en reposoII.El sistema portacarga-contrapeso se mueve con velocidad constante

De acuerdo con esto, es correcto concluir que las fuerzas sobre el contrapeso están equilibradas

A. Sólo en la situación IB. Sólo en la situación IIC. En ambas situacionesD. En ninguna de las situaciones


Suponga que el portacarga está a una altura h y sube con una rapidez v. Si se rompe el cable que lo sostiene, su energía cinética inmediatamente después de ese instante

A. Aumenta, porque pierde energía potencial

B. Se mantiene constante, porque la energía se conserva.

C. Aumenta, por que empieza a caer

D. Disminuye, porque continúa ascendiendo


PRINCIPIO DE INERCIA. 1ª LEY DE NEWTON.

Todo cuerpo tiende a conservar su estado de reposo o de

movimiento rectilíneo y uniforme mientras no se ejerza

sobre él una fuerza.La fuerza es toda causa capaz de vencer la inercia de los cuerpos.

EL CUERPO SUBE LA CARGA CON UNA VELOCIDAD V, LUEGO ELLA QUERRA SEGUIR CON ESA VELOCIDAD, PERO UNA FUERZA EXTERNA MODIFICA SU ESTADO Y LA HACE QUE PIERDA

VELOCIDAD (EC) INMEDIATAMENTE DESPUÉS. LUEGO CAE

LIBREMENTE AUMENTANDO SU ENERGÍA CINÉTICA


Suponga que el portacarga está a una altura h y sube con una rapidez v. Si se rompe el cable que lo sostiene, su energía cinética inmediatamente después de ese instante

A. Aumenta, porque pierde energía potencial

B. Se mantiene constante, porque la energía se conserva.

C. Aumenta, por que empieza a caer

D. Disminuye, porque continúa ascendiendo


Se tiene un gas ideal en una caja herméticamente sellada, pero no aislada térmicamente, con una pared móvil indicada en la figura entre los puntos A y B. Manteniendo constante la temperatura, se coloca sobre la pared móvil un bloque de masa M que comprime el gas muy lentamente.

De la primera ley de la termodinámica se puede concluir que durante la compresión, la energía del gas permanece constante porque

A. Todo el calor que absorbe el sistema se transforma en trabajo

B. El trabajo hecho sobre el sistema es cedido al exterior en forma de calor

C. Todo el calor que absorbe el sistema se transforma en energía potencial intermolecular

D. El trabajo hecho sobre el sistema se convierte en energía potencial intermolecular


1ER. PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA

Un sistema pierde energía interna (U < 0) si cede calor o realiza un trabajo y gana

energía interna (U > 0) si absorbe calor o el exterior ejerce un trabajo sobre él.

U = Q ─ W

CALORCALOR

Q > 0Q > 0

CALORCALOR

Q < 0Q < 0

TRABAJOTRABAJO

W < 0W < 0

TRABAJOTRABAJO

W > 0W > 0

SISTEMA

- q + q

+ w

- w

Convención de signos:


TIPOS DE PROCESOS ADIABÁTICOS: (Q = 0, aislado térmicamente)ΔU = Q – W ΔU = – W

ISÓCOROS: (V = constante, vuelve a su estado inicial)

Como V = 0 W = 0 ΔU = Q – W U = Q

ISOBÁRICOS: (p = constante) U = Qp – W

ISOTÉRMICOS: (T = constante)(ΔU =0) La energía solo depende de T, no de V y P.

ΔU = Q – W 0 = Q – W Q = W


Se tiene un gas ideal en una caja herméticamente sellada, pero no aislada térmicamente, con una pared móvil indicada en la figura entre los puntos A y B. Manteniendo constante la temperatura, se coloca sobre la pared móvil un bloque de masa M que comprime el gas muy lentamente.De la primera ley de la termodinámica se puede concluir que durante la compresión, la energía del gas permanece constante porque

A. Todo el calor que absorbe el sistema se transforma en trabajo

B. El trabajo hecho sobre el sistema es cedido al exterior en forma de calor

C. Todo el calor que absorbe el sistema se transforma en energía potencial intermolecular

D. El trabajo hecho sobre el sistema se convierte en energía potencial intermolecular


Un recipiente hermético contiene gas en su interior, el gas se encuentra inicialmente a una presión P1, volumen V1 y temperatura T1. La tapa del recipiente puede moverse o mantenerse fija.

Sobre el gas se realizan dos ciclos. Para el primer ciclo se muestran los diagramas PT y PV. Para el segundo ciclo se muestra solamente el diagrama PT. Los distintos procesos involucrados en cada ciclo están rotulados con números romanos.



Para el ciclo 1, el volumen es constante durante el proceso

A. II

B. II y III

C. I

D. I y II


En el ciclo 2, la temperatura del gas cambia durante los procesos

A. V y VI

B. IV y VII

C. IV y VI

D. V y VII

En V y VII, si P = cte, entonces T y V son variables


Respecto al ciclo 1 es correcto que el trabajo realizado por el gas

A. En el proceso I es cero, porque el volumen no cambia

B. En el proceso I no es cero, porque la presión aumenta

C. En el proceso III es cero, porque la presión no cambia

D. En el proceso III no es cero, porque la temperatura disminuye

En los procesos termodinámicos, se realiza trabajo cuando hay un cambio en el volumen del sistema.

SI EL VOLUMEN NO CAMBIA, EL SISTEMA NO REALIZA TRABAJO


Un procedimiento experimental que permitiría realizar el proceso I del ciclo 1 será

A. Aumentar la presión, empujando la tapa.

B. Disminuir la presión, halando la tapa.

C. Calentar el recipiente, manteniendo la tapa fija

D. Calentar el recipiente, permitiendo que la tapa se mueva

El proceso I del ciclo 1, es isócoro (v = cte.) donde no se realiza trabajo, la única respuesta que nos muestra un volumen fijo es

C. Calentar el recipiente, manteniendo la tapa fija (v = cte)


Un prisma de índice de refracción igual a 2.5 está conformado por un cristal cuya forma es un cuarto de cilindro, como muestra la figura. Cuatro rayos paralelos inciden sobre una de las caras planas. Los rayos cuyas trayectorias están incorrectamente dibujadas son:

A. 1, 2 y 3

B. 2 y 3

C. Sólo el 1

D. Sólo el 2



θn1

n2

Cuando n1>n2


Cuando n1>n2

n1

n2


Cuando n1>n2

n1

n2

Aquí la onda se REFLEJA INTERNAMENTE, a esto se le llama:

REFLEXIÓN TOTAL INTERNA y ocurre cuando el ángulo de incidencia supera

al ángulo crítico o límite


Rayo 1: Reflexión total interna (Rayo 1 correcto)

Rayo 2: El rayo refractado es 0, sólo cuando el ángulo incidente es también 0 (Rayo 2 incorrecto, porque rayo incidente no es 0)

Rayo 3: El rayo incidente es mayor que el refractado, eso es correcto

Rayo 4: Rayo que incide por la normal, continúa por la normal, ok


Un prisma de índice de refracción igual a 2.5 está conformado por un cristal cuya forma es un cuarto de cilindro, como muestra la figura. Cuatro rayos paralelos inciden sobre una de las caras planas. Los rayos cuyas trayectorias están incorrectamente dibujadas son:

A. 1, 2 y 3

B. 2 y 3

C. Sólo el 1

D. Sólo el 2


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