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復合函數(shù)一,復合函數(shù)的定義:設y是u的函數(shù),即y=f(u),u是x的函數(shù),即u=g(x),且g(x)的值域與f(u)的定義域的交集非空,那么y經(jīng)過u的聯(lián)系成為x的函數(shù),這個函數(shù)稱為由y=f(u),u=g(x)復合而成的復合函數(shù),記作y=f[g(x)],此中u稱為中間變量。二,對高中復合函數(shù)的通解法——綜合剖析法1、解復合函數(shù)題的重點之一是寫出復合過程例1:指出以下函數(shù)的復合過程。22(1)y=√2-x(2)y=sin3x(3)y=sin3x(4)y=3cos√1-x解:(1)y=√2-x2是由y=√u,u=2-x2復合而成的。2)y=sin3x是由y=sinu,u=3x復合而成的。3)∵y=sin3x=(sinx)-3y=sin3x是由y=u-3,u=sinx復合而成的。(4)y=3cos√1+x2是由y=3cosu,u=√r,r=1+x2復合而成的。2、解復合函數(shù)題的重點之二是正確理解復合函數(shù)的定義??聪吕}:例2:已知f(x+3)的定義域為[1、2],求f(2x-5)的定義域。經(jīng)典誤會1:解:f(x+3)是由y=f(u),u=g(x)=x+3復合而成的。F(2x-5)是由y=f(u2),u2=g(x)=2x-5復合而成的。由g(x),G(x)得:u2=2x-11即:y=f(u2),u2=2x-11∵f(u1)的定義域為[1、2]∴1≤x﹤2-9≤2x-11﹤-6即:y=f(u2)的定義域為[-9、-6]f(2x-5)的定義域為[-9、-6]經(jīng)典誤會2:解:∵f(x+3)的定義域為[1、2]1≤x+3﹤2-2≤x﹤-1-4≤2x﹤-2-9≤2x-5﹤-7f(2x-5)的定義域為[-9、-7](下轉2頁)注:經(jīng)過以上兩例誤會可得,解高中復合函數(shù)題會犯錯主要原由是對復合函數(shù)的概念的理解含糊其詞,從定義域中找出“y”經(jīng)過u的聯(lián)系成為x的函數(shù),這個函數(shù)稱為由y=f(u),u=g(x)復合而成的復合函數(shù),記作y=f[g(x)],此中u稱為“中間變量”。從以上誤解中找出解題者易將f(x+3)的定義域理解成(x+3)的取值范圍,從而致使錯誤。而從定義中能夠看出u只是是中間變量,即u既不是自變量也不是因變量。復合函數(shù)的定義域是指y=f(u),u=g(x)中u=g(x)中的x的取值范圍,即:f(x+3)是由f(u),u=x+3復合而成的復合函數(shù),其定義域是x的取值范圍。正確解法:解:f(x+3)是由y=f(u1),u1=x1+3(1≤x﹤2)復合而成的。f(2x-5)是由y=f(u2),u2=2x2-5復合而成的∵1≤x1﹤2∴4≤u1﹤5∴4≤u2﹤5∴4≤2x2-5﹤5∴2≤x2﹤5f(2x-5)的定義域為[2、5]結論:解高中復合函數(shù)題要注意復合函數(shù)的分層,即u為第一層,x為第二層,一、二兩層是不能夠直接成立關系的,在解題時,必定是同層考慮,不行異層考慮,若異層考慮則會出現(xiàn)經(jīng)典誤會1與2的狀況。三、高中復合函數(shù)的題型(不包含抽象函數(shù))題型一:單對單,如:已知f(x)的定義域為[-1,4],求f(x2)的定義域。題型二:多對多,如:已知f(x+3)的定義域為[1、2],求f(2x-5)的定義域。(下轉3頁)題型三:單對多,如:已知f(x)的定義域為[0、1],求f(2x-1)的定義域。題型四:多對單,如:已知f(2x-1)的定義域為[0、1],求f(x)的定義域。注:通解法——綜合剖析法的重點兩步:第一步:寫出復合函數(shù)的復合過程。第二步:找出復合函數(shù)定義域所真實指代的字母(最為關鍵)下邊用綜合剖析法解四個題型題型一:單對單:例3:已知f(x)的定義域為[-1、4],求f(x2)的定義域。第1步:寫出復合函數(shù)的復合過程:f(x2)是由y=f(u),u=x22復合而成的。(因為要同層考慮,且u與x的取值范圍同樣,故可這樣變形)f(x)是由y=f(u),u=x1合而成的。

復第2步:找出復合函數(shù)定義域的真實對應∴

∵f(x)的定義域為-1≤x1﹤4

[-1

、4]即-1≤u﹤4又∵u=x22∴-1≤x22﹤4(x2是所求f(x2)的定義域,此點由定義可找出)∴-2﹤x2﹤2∴f(x2)的定義域為(-2,2)結論:本題中的自變量x1,x2經(jīng)過u聯(lián)系起來,故可求解。題型三:單對多:例4:已知f(x)的定義域為[0,1],求f(2x-1)的定義域。第1步:寫出復合函數(shù)的復合過程:f(x)是由y=f(u),u=x1復合而成的。f(2x-1)是由y=f(u),u=2x2-1復合而成.第2步:找出復合函數(shù)定義域的真實對應:∵0≤x1≤10≤u≤10≤2x2-1≤1x2≤1f(2x-1)的定義域為[,1]結論:由本題的解答過程能夠推出:已知f(x)的定義域可求出y=[g(x)]的定義域。下轉4頁題型四:多對單:如:例5:已知f(2x-1)的定義域為[0、1],求f(x)的定義域。第1步:寫出復合函數(shù)的復合過程:f(2x-1)是由f(u),u=2x1-1復合而成的。f(x)

是由

f(u),u=x2

復合而成的。第2步:找出復合函數(shù)定義域對應的真實值:∵0≤x1≤10≤2x1≤2-1≤2x1-1≤1-1≤u≤1-1≤x2≤1f(x)的定義域為[-1、1]結論:由本題的解答過程能夠推出:已知y=f[g(x)]的定義域可求出f(x)的定義域。小結:經(jīng)過察看題型一、題型三、題型四的解法能夠看出,解題的重點在于經(jīng)過u這個橋梁將x1與x2聯(lián)系起來解題。題型二:多對多:如例6:已知f(x+3)的定義域為[1、2],求f(2x-5)的定義域。分析:多對多的求解是比較復雜的,但由解題型三與題型四的結論:已知f(x)的定義域可求出y=f[g(x)]的定義域”已知y=f[g(x)]的定義域可求出f(x)的定義域能夠推出f(x)與y=f[g(x)]能夠互求。若y1=f(x+3),y2=f(2x-5),同理,已知y1=f(x+3)的定義域,故這里f(x)成為了聯(lián)系y1=f(x+3),y2=f(2x-5)的一個橋梁,其作用與以上解題中u所充任的作用同樣。因此,在多對多的題型中,可先利用開始給出的復合函數(shù)的定義域先求出f(x),再以f(x)為跳板求出所需求的復合函數(shù)的定義域,詳細步驟以下:第一步:寫出復合函數(shù)的復合過程:f(x+3)是由y=f(u)u=x+3復合而成的。f(2x-5)是由y2=f(u)u=2x-5復合而成的。第二步:求橋梁f(x)的定義域:∵1≤x≤2∴4≤x+3≤5∴4≤u≤5設:函數(shù)y3=(u),u=x下轉4頁y3=f(x)的定義域為[4、5]第三步:經(jīng)過橋梁f(x)從而求出y2=f(2x-5):f(x)是由y3=f(u),u=x復合而成的∵4≤x≤5∴4≤u≤5∴4≤2x-5≤5∴≤x2≤5f(2x-5)的定義域為:[5]小結:實質上,本題也能夠u為橋梁求出f(2x-5),詳參按例四、將以上解答過程有機轉變?yōu)楦咧械臉藴式獯鹉J健?/p>

2的解法。如:例7:已知函數(shù)y=f(x)的定義域為[0、1],求函數(shù)y=f(x2+1)的定義域。解:∵函數(shù)f(x2+1)中的x2+1相當于f(x)中的x(即u=x2+1,與u=x)0≤x2+1≤1-1≤x2≤0x=0∴定義域為{0}小結:本題解答的實質是以u為橋梁求解。例8:已知y=f(2x-1)的定義域為[0、1],求函數(shù)y=f(x)的定義域。解:由題意:0≤x≤1(即略去第二步,先找出定義域的真實對象)。-1≤2x-1≤1(即求出u,以u為橋梁求出f(x)1,

視2x-1為一個整體(即u與u的互換)則2x-1相對于f(x)中的x(即u與u的互換,f(x)由y=f(u),u=x復合而成,∴-1≤x≤1)∴函數(shù)f(x)的定義域為[-1、1]

-1≤u≤總結:綜合剖析法分了3個步驟①寫出復合函數(shù)的復合過程。②找出復合函數(shù)定義域所指的代數(shù)。③找出解題中的橋梁(u或f(x)可為橋梁)淺析復合函數(shù)的定義域問題一、復合函數(shù)的構成設u

g(x)

是A到

B的函數(shù),

y

f(u)是

B'到

C'上的函數(shù),且

B

B'

,當u取遍B中的元素時,y取遍C,那么yf(g(x))就是A到C上的函數(shù)。此函數(shù)稱為由外函數(shù)yf(x)和內(nèi)函數(shù)ug(x)復合而成的復合函數(shù)。說明:⑴復合函數(shù)的定義域,就是復合函數(shù)yf(g(x))中x的取值范圍。⑵x稱為直接變量,u稱為中間變量,u的取值范圍即為g(x)的值域。f(g(x))與g(f(x))表示不一樣的復合函數(shù)。例1.設函數(shù)f(x)2x3,g(x)3x5,求f(g(x)),g(f(x)).⑷若f(x)的定義域為M',則復合函數(shù)f(g(x))中,g(x)M.注意:g(x)的值域MM'.例2:⑴若函數(shù)f(x)的定義域是[0,1],求f(12x)的定義域;⑵若f(2x1)的定義域是[-1,1],求函數(shù)f(x)的定義域;⑶已知f(x3)定義域是4,5,求f(2x3)定義域.重點1:解決復合函數(shù)問題,一般先將復合函數(shù)分解,即它是哪個內(nèi)函數(shù)和哪個外函數(shù)復合而成的.解答:⑴函數(shù)f(12x)是由A到B上的函數(shù)u12x與B到C上的函數(shù)yf(u)復合而成的函數(shù).函數(shù)f(x)的定義域是[0,1],∴B=[0,1],即函數(shù)u12x的值域為[0,1].∴012x1,∴12x0,即0x1,2∴函數(shù)f(12x)的定義域[0,1].2⑵函數(shù)f(2x1)是由A到B上的函數(shù)u2x1與B到C上的函數(shù)yf(u)復合而成的函數(shù).f(2x1)的定義域是[-1,1],A=[-1,1],即-1x1,∴32x11,即u2x1的值域是[-3,1],∴yf(x)的定義域是[-3,1].重點2:若已知f(x)的定義域為A,則f[g(x)]的定義域就是不等式g(x)A的x的集合;若已知f[g(x)]的定義域為A,則f(x)的定義域就是函數(shù)g(x)(xA)的值域。⑶函數(shù)f(x3)是由A到B上的函數(shù)ux3與B到C上的函數(shù)yf(u)復合而成的函數(shù).f(x3)的定義域是[-4,5),∴A=[-4,5)即4x5,∴1x38即ux3的值域B=[-1,8)又f(2x3)是由A'到B'上的函數(shù)u'2x3與B到C上的函數(shù)yf(u)復合而成的函數(shù),而BB',從而u'2x3的值域B'[1,8)12x3822x11,11∴1x2f(2x3)的定義域是[1,11).2例3:已知函數(shù)f(x)定義域是(a,b),求F(x)f(3x1)f(3x1)的定義域.a(chǎn)1b1解:由題,a3x1b,x313,a3x1bab13x3a1b1,即bab2當33時,F(xiàn)(x)不表示函數(shù);aba1b1當33,即ab2時,F(xiàn)(x)表示函數(shù),ab其定義域為(a1,b1).33說明:①已知f(x)的定義域為(a,b),求f(g(x))的定義域的方法:已知

f(x)的定義域為

(a,b)

,求

f(g(x))的定義域。其實是已知中間變量的

u的取值范圍,即u

(a,b),g(x)

(a,b)。經(jīng)過解不等式

a

g(x)

b求得

x的范圍,即為f(g(x))的定義域。②已知f(g(x))的定義域為(a,b),求f(x)的定義域的方法:若已知f(g(x))的定義域為(a,b),求f(x)的定義域。其實是已知復合函數(shù)f(g(x))直接變量x的取值范圍,即x(a,b)。先利用axb求得g(x)的范圍,則g(x)的范圍即是f(x)的定義域,即便函數(shù)f(x)的分析式形式所要求定義域真包含g(x)的值域,也應以g(x)的值域做為所求f(x)的定義域,因為要保證所求外含數(shù)f(x)與已知條件下所要求的外含數(shù)是同一函數(shù),不然所求外含數(shù)f(x)將失掉解決問題的有效性。換元法其實質就是求復合函數(shù)f(g(x))的外函數(shù)f(x),假如外函數(shù)f(x)的定義域不等于內(nèi)函數(shù)g(x)的值域,那么f(x)就確立不了f(g(x))的最值或值域。例4:已知函數(shù)f(x)x1x,(x1)求f(x)的值域。剖析:令u(x)x1,(x1);則有()u2u1,(u0)gu復合函數(shù)f(x)是由u(x)x1與gu)u2u1復合而成,而g(u)u2u1(u0)(,的值域即f(x)的值域,但g(u)u2u1的自己定義域為R,其值域則不等于復合函數(shù)f(x)的值域了。例5:已知函數(shù)f(x23)lgx2,求函數(shù)f(x)的分析式,定義域及奇偶性。x26剖析:因為f(x23)lgx2定義域為{x|x6或x6}x26令ux23,u3;則f(u)lgu3,且u3u3因此f(x)lgx3,x3,定義域不對于原點對稱,故f(x)是非奇非偶函數(shù)。x31.在等比數(shù)列an中,已知a19,an1,q2833

,則n為()A.2B.3C.4D.52.設an是公差為-2的等差數(shù)列,若a1a4a7a9750,則a3a6a9a99等于()A.82B.-82C.132D.-1323.已知數(shù)列an中a11此后各項由公式anan1(n2)給出,則a4()1n(n1)7744A.4B.-4C.7D.74.已知9,a1,a2,1成等差數(shù)列,9,b1,b2,b31成等比數(shù)列,則(a2a1)b2等于()99C.8D.-8A.B.885.在3和9之間插入兩個正數(shù),使前三個成等比數(shù)列,后三個成等差數(shù)列,則這兩個數(shù)的和是()45B.279D.9A.4C.426.等差數(shù)列an的前n項和為Sn,若a3a1710,則S19=()A.190B.95C.170D.857.已知an是等比數(shù)列,對nN,an0恒成立,且a1a32a2a5a4a636,則a2a5等于()A.36B.6C.-6D.68.已知等差數(shù)列an中,aaan的前n項和,則()39,公差d0;Sn是數(shù)列A.S5S6B.S5S6C.S60D.S5S69.已知一個等比數(shù)列首項為1,項數(shù)是偶數(shù),其奇數(shù)項之和為85,偶數(shù)項之和為170,則這個數(shù)列的項數(shù)為()A.2B.4C.8D.1610.已知數(shù)列{an}知足:anlogn1(n2),定義使a1a2a3......ak為整數(shù)的數(shù)k(kN*)叫做希望數(shù),則區(qū)間[1,2010]內(nèi)全部希望數(shù)的和M()A.2026B.2036C.2046D.204811.已知數(shù)列{an}、{bn}都是公差為1的等差數(shù)列,其首項分別為a1、b1,且a1+b1=5,a1>b1,a1、b1N+(nN+),則數(shù)列{abn}的前10項的和等于()A.65B.75C.85D.9512.等差數(shù)列an的前n項和為Sn,已知am1am1am20,S2m138,則m()A.38B.20C.10D.9二、填空題:本大題共4小題,每題4分,共16分.把答案填在橫線上.13.已知數(shù)列前4項為4,6,8,10,則其一個通項公式為_.14.已知1,a1,a2,4成等差數(shù)列,1,b1,b2,b3,4成等比數(shù)列,則a1a2______.b215.已知數(shù)列{an}的前n項的和Sn知足log2(Sn1)n,則an=.16.甲型h1n1流感病毒是寄生在宿主的細胞內(nèi)的,若該細胞開始時2個,記為a02,它們按以下規(guī)律進行分裂,1小時后分裂成4個并逝世1個,2小時后分裂成6個并逝世1個,3小時后分裂成10個并逝世1個,,記n小時后細胞的個數(shù)為an,則an=________(用n表示).三、解答題:本大題共6小題,共74分.解答應寫出文字說明,證明過程或演算步驟.17.(本小題滿分12分)已知數(shù)列{an}是一個等差數(shù)列,且a21,a55.1)求{an}的通項an;2)求{an}前n項和Sn的最小值.18.(本小題滿分12分)已知{an}是首項為1,公差為1的等差數(shù)列;若數(shù)列bn知足b11,bn1bn2an.(1)求數(shù)列bn的通項公式;(2)求證:bbb2.nn2n1參照答案一、選擇題1.C;分析:等比數(shù)列an中,a19,an1,q2;∴ana1qn19(2)n11,∴22833833)n1)3,13,n4;((n332.B;分析:因為an是公差為-2的等差數(shù)列,∴a3a6a9a99(a12d)(a42d)(a72d)(a972d)a1a4a7a97332d5013282;3.A;分析:因為anan111)(n2),因此a2a111)111,n(n2(212a3a211111,a4a3111173(31)12234(414;11)44.D;分析:∵-9,a1,a2,-1成等差數(shù)列,因此a2a11(9)8;413∵9,b1,b2,b31成等比數(shù)列,因此b2(9)(1)3;∴(a2a1)b28;x9x,y,則x23y,2yx9;解得2,因此x455.A;分析:設中間兩數(shù)為y;y27446.B;分析:S1919(a1a19)19(a3a17)2295;7.D;分析:nN,an0;a1a32a2a5a4a6(a2a5)236,∴a2a56;8.D;分析:∵d0,a3a9,∴a30,a90,且a3a90,∴a60,a50,a70;∴S5S6;9.C;分析:設該等比數(shù)列的公比為q,項數(shù)為2n,則有S偶qS奇,∴q=170=2;85又S2nS偶S奇a1(1q2n)851702n1255,∴2n=8,故這個數(shù)列的項數(shù)為8;1q,∴210.A;分析:anlogn1(n2),∴由a1a2ak為整數(shù)得log23log34log(k1)(k2)log2(k2)為整數(shù),設為m,則k22m,∴k2m2;因為2112048,∴區(qū)間1,2010內(nèi)全部希望數(shù)為222,232,242,,2102,其和M22223224221022026;11.C;分析:應用等差數(shù)列的通項公式得ana1n1,bnb1n1;abna1bn1a1(b1n1)1a1b1n25n2n3;∴數(shù)列{a}也是等差數(shù)列,且前10項和為10(413)85;b2n12.C;分析:因為n是等差數(shù)列,因此aa2a,由aaa20,得:2am-am2am1m1mm1m1m=0,因此am=2,又S2m138,即(2m1)(a1a2m1)=38,2即(2m-1)×2=38,解得m=10.二、填空題13.a(chǎn)n2(n1);分析:該數(shù)列的前4項分別可寫成:2(11),2(21),2(31),2(41),因此數(shù)列的通項公式為an2(n1);14.5;分析:∵1,a1,a2,4成等差數(shù)列,∴aa145;∵1,b1,b2,b3,4成等比數(shù)列,∴2122144,又b21q20,∴b2a1a25b22;∴;b2215.2n1;分析:由log2(Sn1)n得Sn12n,∴Sn2n1,∴a1S1211,anSnSn1(2n1)(2n11)2n2n12n1;an=2n1;16.2n1;分析:按律,a1413,a22315,a32519,??,an12an1;∴an112(an1),即n1是等比數(shù)列,其首2,公比2,故an12n,∴an=2n1.a(chǎn)(本也可由a1321,a25221,a39231,??,猜想出an=2n1.)三、解答17.解:(1)an的公差d,由已知條件,a1d13,d2.a(chǎn)14d,解出a15因此ana1(n1)d2n5.????6分(2)Snna1n(n1)dn24n(n2)24.因此n2,S取到最小4.2n????12分18.解:(1)由已知得ann.從而bn1bn2n,即bn1bn2n.(????2分)∴bn(bnbn1)(bn1bn2)(b2b1)b12n1n22112n2n1.(????6分)212(2)因bnbn2bn12(2n1)(2n21)(2n11)2(22n22n22n1)(22n22n21)2n0,∴bnbn2bn12.(????12分)19.解:(1)由已知得Sn3an3,∴當n2,Sn13an13;2222∴SnSn13an3an1,即an3an3an1,∴當n2,an3an1;2222∴數(shù)列{an}等比數(shù)列,且公比q3;(????4分)又當n1,S13a13,即a13a13,∴a13;2222∴an3n.(????6分)(2)∵log3anlog33nn,∴bn1111;log3anlog3an1n(n1)nn1(9分)∴bn的前n項和Tn(11)(11)(11)(11)11n.22334nn1n1n1(12分)1.已知等比數(shù)列{an}的公比為正數(shù),且a3·a9=22=1,則a1=5,a2a1B.2C.2D.2A.22【分析】設公比為q,由已知得a1q2a1q82a1q42,即q22,又因為等比數(shù)列{an}的公比為正數(shù),因此q2,故aa212,選B1q223.公差不為零的等差數(shù)列{a}的前n項和為S.若a是a與a的等比中項,S32,則S等于nn437810A.18B.24C.60D.90【分析】由a42a3a7得(a13d)2(a12d)(a16d)得2a13d0,再由S88a156d32得90d22a17d8則d2,a13,因此S1010a160,.應選C24.設Sn是等差數(shù)列an的前n項和,已知a23,a611,則S7等于()A.13B.35C.49D.63【分析】S77(a1a7)7(a2a6)7(311)49.應選C.222a2a1d3a11a716213.或由a6a15d11d,2因此S77(a1a7)7(113)49.應選C.225.等差數(shù)列{an}的前n項和為Sn,且S3=6,a1=4,則公差d等于A.1B5C.-2D33[分析]∵S363(a1a3)且a3a12da1=4d=2.應選C26.已知an為等差數(shù)列,且a7-2a4=-1,a3=0,則公差d=A.-2B.-1C.1D.2221【分析】a-2a=a+4d-2(a+d)=2d=-1d=-743327.(等差數(shù)列{an}的公差不為零,首項a1=1,a2是a1和a5的等比中項,則數(shù)列的前10項之和是A.90B.100C.145D.190【分析】設公差為d,則(1d)21(14d).∵d≠0,解得d=2,∴S10=100但是只就f(x)lgx3分析式而言,定義域是對于原點對稱的,且f(x)f(x),因此x3是奇函數(shù)。就本題而言f(u)就是外函數(shù)其定義域決定于內(nèi)函數(shù)ux23,u3的值域,而不是外函數(shù)f(u)其分析式自己決定的定義域了。2.求有關復合函數(shù)的分析式,例6.①已知()x21,求f(x1);fx②已知f(x1)(x1)21,求f(x).例7.①已知f(x1)x1,求f(x);x②已知f(x1)x21,求f(x1).xx2重點

3:已知

f(x)

求復合函數(shù)

f[g(x)]的分析式,直接把

f(x)

中的

x換成

g(x)

即可。已知f[g(x)]求f(x)的常用方法有:配湊法和換元法。配湊法就是在f[g(x)]中把對于變量x的表達式先湊成g(x)整體的表達式,再直接把g(x)換成x而得f(x)。換元法就是先設g(x)t,從中解出x(即用t表示x),再把x(對于t的式子)直接代入f[g(x)]中消去x獲得f(t),最后把f(t)中的t直接換成x即得f(x),這類代換按照了同一函數(shù)的原則。例8.①已知

f(x)

是一次函數(shù),知足

3f(x

1)

2f(x

1)

2x

17,求

f(x);②已知

3f(x)

2f(1)

4x

,求

f(x)

.x重點4:⑴當已知函數(shù)的種類求函數(shù)的分析式時,一般用待定系數(shù)法。⑵若已知抽象的函數(shù)表達式,則常用解方程組、消參的思想方法

求函數(shù)的分析式。已知f(x)知足某個等式,這個等式除

f(x)是未知量外,還出現(xiàn)其余未知量,如

f(

x)、f(1)等,一定依據(jù)已知等式再結構出其余等式構成方程組,經(jīng)過解方程組求出f(x)。x二、練習:1.已知f(2x1)x22x,求f(221)

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