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文檔簡介
第59講圓的方程
知識梳理
知識點(diǎn)一:基本概念
平面內(nèi)到定點(diǎn)的距離等于定長的點(diǎn)的集合(軌跡)叫圓.
知識點(diǎn)二:基本性質(zhì)、定理與公式
1、圓的四種方程
(1)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程:(x-a)2+(y-b)2=r2,圓心坐標(biāo)為(a,b),半徑為r(r>0)
(2)圓的一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0(。?+嚴(yán)一4/>0),圓心坐標(biāo)為[一,,一
半徑一也三三
2
(3)圓的直徑式方程:若4(占,%),85,%),則以線段48為直徑的圓的方程是
0-%)。一々)+(〉-%)0-%)=0
(4)圓的參數(shù)方程:
①尤2+9=產(chǎn)。>0)的參數(shù)方程為P=rCOSf(。為參數(shù));
[y=rsin”
②(…)2+(—A=/(r>0)的參數(shù)方程為(無=:+/cos’(?為參數(shù)).
[y=Z?+rsin〃
注意:對于圓的最值問題,往往可以利用圓的參數(shù)方程將動點(diǎn)的坐標(biāo)設(shè)為
(a+rcos6?,6+rsin。)(夕為參數(shù),(a,6)為圓心,廠為半徑),以減少變量的個數(shù),建立三角
函數(shù)式,從而把代數(shù)問題轉(zhuǎn)化為三角問題,然后利用正弦型或余弦型函數(shù)的有界性求解最值.
2、點(diǎn)與圓的位置關(guān)系判斷
(1)點(diǎn)尸(七,%)與圓(x-a)?+(y-6)2=產(chǎn)的位置關(guān)系:
①(x-a)?+(>-。)2>/o點(diǎn)尸在圓外;
?(x-a)2+(y-Z?)2=-0點(diǎn)尸在圓上;
③(X-“)2+(,-6)2〈產(chǎn)0點(diǎn)尸在圓內(nèi).
(2)點(diǎn)P5,%)與圓/+丁+m+硝+/=。的位置關(guān)系:
①片+y;+。/0+60+/〉00點(diǎn)尸在圓外;
②片+y;+£>/+或0+/=0<=>點(diǎn)尸在圓上;
③%;+y;+Dx0+Ey0+F<0<=>點(diǎn)P在圓內(nèi).
必考題型全歸納
題型一:求圓多種方程的形式
例1.(2024?貴州銅仁?統(tǒng)考模擬預(yù)測)過4(0,1)、8(0,3)兩點(diǎn),且與直線y=x-l相切
的圓的方程可以是()
A.(x+l)2+(y-2)2=2B.(x-2)2+(y-2)2=5
C.(x-l)2+(y-2)2=2D.(x+2)2+(y-2)2=5
例2.(2024?全國?高三專題練習(xí))已知圓的圓心為(-2,1),其一條直徑的兩個端點(diǎn)恰好
在兩坐標(biāo)軸上,則這個圓的方程是()
A.+J+4尤—2y=0B.x2+-4.x+2y—5=0
C.x~+y?+4x-2y—5=0D.x2+y~—4x+2y=0
例3.(2024?全國?高三專題練習(xí))已知圓心為(-2,3)的圓與直線彳_、+1=。相切,則該
圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是()
A.(x+2)2+(y-3)2=8B.(x-2)2+(y+3)2=8
C.(x+2)2+(y-3)2=18D.(x-2)2+(j+3)2=18
變式1.(2024?河北邢臺?高三統(tǒng)考期末)已知圓C:Y+y=25與直線
/:3x-4y+m=0(機(jī)>0)相切,則圓C關(guān)于直線/對稱的圓的方程為()
A.(尤+3>+(y-4>=16B.(x+3)2+"-4)2=25
C.(x+6)2+(y—8)2=16D.(x+6)2+(y—8)z=25
變式2.(2024?山東東營?高三廣饒一中??茧A段練習(xí))過拋物線V=4x的焦點(diǎn)尸的直
線交拋物線于A、B兩點(diǎn),分別過48兩點(diǎn)作準(zhǔn)線的垂線,垂足分別為4,左兩點(diǎn),以線
段44為直徑的圓C過點(diǎn)(-2,3),則圓C的方程為()
A.(x+l)2+(y-2)2=2B.(x+1)2+(y-l)2=5
C.(x+l)2+(y+l)2=17D.(x+1)?+(y+2)2=26
變式3.(2024?全國?高三專題練習(xí))求過兩點(diǎn)A(0,4),3(4,6),且圓心在直線
x-2y-2=0上的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是()
A.(尤+4)2+(y+iy=25B.(x+4)2+(y-l)2=25
C.(尤-4)2+(,+1)2=25D.(x-4)2+(y-l)2=25
變式4.(2024?吉林四平?高三四平市第一高級中學(xué)校考階段練習(xí))已知直線
(3+2X)尤+(3彳-2萬+5-彳=0恒過定點(diǎn)尸,則與圓C:(x-2)?+(y+3)2=16有公共的圓心
且過點(diǎn)尸的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為()
A.(x-2)2+(y+3)2=36B.(x-2)2+(y+3)2=25
C.(x-2)2+(y+3)2=18口.(x-2)2+(y+3)2=9
變式5.(2024?全國?高三專題練習(xí))圓C:(彳-1)2+(丫-2)2=2關(guān)于直線》-丫=。對稱
的圓的方程是()
A.(x-l)2+(y+2)2=2B.(%+1)2+(y+2)2=2
C.(%-2)2+(y-l)2=2D.(%+2)2+(j+l)2=2
變式6.(2024?重慶?高三重慶一中校考階段練習(xí))德國數(shù)學(xué)家米勒曾提出過如下的“最
大視角定理”(也稱“米勒定理”):若點(diǎn)是NMON的邊上的兩個定點(diǎn),C是OW邊
上的一個動點(diǎn),當(dāng)且僅當(dāng)AABC的外接圓與邊0V相切于點(diǎn)C時,NACB最大.在平面直
角坐標(biāo)系中,已知點(diǎn)0(2,0),E(4,0),點(diǎn)尸是y軸負(fù)半軸的一個動點(diǎn),當(dāng)NDFE最大
時,ADEF的外接圓的方程是().
A.(X-3)2+(^+2A/2)2=9B.(x-3『+(y-2收『=9
C.(x+2可+—3)2=8D.(x-2&『+(y_3『=8
變式7.(2024?陜西西安?高三??茧A段練習(xí))過點(diǎn)P(4,2)作圓d+V=4的兩條切線,
切點(diǎn)分別為A,B,則的外接圓方程是()
A.(%-2)2+(y-l)2=5B.(%-4)2+(y-2)2=20
C.(.x+2)2+(y+l)2=5D.(x+4)2+(y+2)2=20
變式8.(2024?四川成都?高三成都七中??奸_學(xué)考試)已知4(-6O),B(6O),C(O,3),
則AABC外接圓的方程為()
A.(x-l)2+j2=2B.(x-l)2+y2=4C.%2+(y-l)2=2D.x2+(y-l)2=4
【解題方法總結(jié)】
(1)求圓的方程必須具備三個獨(dú)立的條件,從圓的標(biāo)準(zhǔn)方程上來講,關(guān)鍵在于求出圓
心坐標(biāo)(a,b)和半徑r;從圓的一般方程來講,必須知道圓上的三個點(diǎn).因此,待定系數(shù)
法是求圓的方程常用的方法.
(2)用幾何法來求圓的方程,要充分運(yùn)用圓的幾何性質(zhì),如圓心在圓的任一條弦的垂
直平分線上,半徑、弦心距、弦長的一半構(gòu)成直角三角形等.
題型二:直線系方程和圓系方程
例4.(2024?全國?高三專題練習(xí))圓心在直線x-j-4=0上,且經(jīng)過兩圓x2+^+6x-4=0
和N+y2+6y-28=0的交點(diǎn)的圓的方程為()
A.x2+y2-x+7y-32=0B.x2+y2-x+7y-16=0
C.N+y2-4x+4y+9=0D.x2+y2-4x+4y-8=0
例5.(2024?高二課時練習(xí))過圓Y+y2-2y-4=0與爐+;/-4苫+2'=0的交點(diǎn),且圓
心在直線/:2x+4y—1=。上的圓的方程是.
例6.(2024?江蘇?高二專題練習(xí))曲線3/-丁=3與y=f-2x-8的四個交點(diǎn)所在圓的
方程是.
變式9.(2024?安徽銅陵?高二銅陵一中??计谥校┙?jīng)過直線x-2y=0與圓
/+,2一?+2,一4=0的交點(diǎn),且過點(diǎn)(1,0)的圓的方程為.
變式10.(2024?高二校考課時練習(xí))過兩圓f+;/-x-y-2=0與Y+y2+4x-4y-8=0
的交點(diǎn)和點(diǎn)(3,1)的圓的方程是.
變式11.(2024?浙江杭州?高二??计谀┮阎粋€圓經(jīng)過直線,:2元+y+4=。與圓
C:/+y2+2x_4y=0的兩個交點(diǎn),并且有最小面積,則此圓的方程為.
變式12.(2024?江西九江?高一統(tǒng)考期中)經(jīng)過兩圓Y+y2+6x-4=0和
尤2+/+6y-28=0的交點(diǎn),且圓心在直線尤-'-4=0上的圓的方程為
變式13.(2024?浙江紹興?高二統(tǒng)考期中)已知圓C過直線2x+y+4=0和圓
x2+;/+2x-4y+l=0的交點(diǎn),且原點(diǎn)在圓C上.則圓C的方程為.
【解題方法總結(jié)】
求過兩直線交點(diǎn)(兩圓交點(diǎn)或直線與圓交點(diǎn))的直線方程(圓系方程)一般不需求其交
點(diǎn),而是利用它們的直線系方程(圓系方程).
(1)直線系方程:若直線4:A%+耳>+G=o與直線6:4%+與丫+c?=o相交于點(diǎn)P,
則過點(diǎn)P的直線系方程為:4(A*+4y+cj+4(&*+與〉+。2)=o(膘+在工。)
簡記為:陽+縱=o(A2+石片。)
當(dāng)4片。時,簡記為:n(不含乙)
(2)圓系方程:若圓G:尤2+/+R龍+gy+月=0與圓CziJ+V+Ax+Ezy+E=0
相交于A,2兩點(diǎn),則過A,B兩點(diǎn)的圓系方程為:
x?+y~+D[X+E^y+£+4(x~+y~+D?x+E2y+居)=0(AN-1)
簡記為:G+2G=0U*T),不含C2
當(dāng)4=-1時,該圓系退化為公共弦所在直線(根軸)l:(.Dl-D2)x+(E,-E2)y+F1-F2=0
注意:與圓C共根軸/的圓系Q:C+與=0
題型三:與圓有關(guān)的軌跡問題
例7.(2024?全國?高三專題練習(xí))點(diǎn)P。,。),點(diǎn)。是圓尤?+y=4上的一個動點(diǎn),則線
段PQ的中點(diǎn)/的軌跡方程是()
A.+/=1B.犬+卜一鼻=4
C.尤?+卜-1)=1D.+/=4
例8.(2024?湖南郴州?統(tǒng)考模擬預(yù)測)已知A,8是。C:(x-2)?+('-4)?=25上的兩
個動點(diǎn),P是線段的中點(diǎn),若|A邳=6,則點(diǎn)尸的軌跡方程為()
A.(%-4)2+(y-2)2=16B.(%-2)2+();-4)2=11
C.(x-2)2+(y-4)2=16D.(%-4)2+(y-2)2=11
例9.(2024?全國?高三專題練習(xí))古希臘數(shù)學(xué)家阿波羅尼奧斯的著作《圓錐曲線
論》中給出圓的另一種定義:平面內(nèi),到兩個定點(diǎn)距離之比值為常數(shù)〃2>0,4/1)的點(diǎn)的
軌跡是圓,我們稱之為阿波羅尼奧斯圓.已知點(diǎn)P到4-2,0)的距離是點(diǎn)尸到8(1,0)的距離
的2倍.求點(diǎn)尸的軌跡方程;
變式14.(2024?全國?高三專題練習(xí))已知P(4.0)是圓/+丁=36內(nèi)的一點(diǎn),是圓上
兩動點(diǎn),且滿足ZAPS=90°,求矩形APBQ頂點(diǎn)。的軌跡方程.
變式15.(1977.福建?高考真題)動點(diǎn)尸(x,y)到兩定點(diǎn)A(-3,0)和8(3,0)的距離的比等于
2,求動點(diǎn)P的軌跡方程,并說明這軌跡是什么圖形.
變式16.(2024?安徽合肥?高三合肥一中??茧A段練習(xí))己知圓C:
x2+y2+2x-4y+3=0.
(1)若不過原點(diǎn)的直線/與圓C相切,且在x軸,y軸上的截距相等,求直線/的一般式方
程;
(2)從圓C外一點(diǎn)P(x,y)向圓引一條切線,切點(diǎn)為M,O為坐標(biāo)原點(diǎn),且有1PMi=|尸。],求
點(diǎn)P的軌跡方程.
變式17.(2024?全國?高三專題練習(xí))由圓f+V=9外一點(diǎn)P(5,12)引圓的割線交圓于
A3兩點(diǎn),求弦AB的中點(diǎn)M的軌跡方程.
變式18.(2024?全國?高三專題練習(xí))已知圓6:爐+丁-4犬=0,平面上一動點(diǎn)尸滿足:
尸”+「解=6且M(T,。),N(l,0).求動點(diǎn)P的軌跡方程;
變式19.(2024?全國?高三專題練習(xí))在邊長為1的正方形ABC。中,邊AB、BC上分
別有一個動點(diǎn)Q、R,且怛。卜|CR|.求直線AR與。。的交點(diǎn)尸的軌跡方程.
變式20.(2024?全國?高三專題練習(xí))已知Rt^MC的斜邊為A8,且A(-1,0),8(3,0).
求:
(1)直角頂點(diǎn)C的軌跡方程;
(2)直角邊的中點(diǎn)/的軌跡方程.
變式21.(2024?高二課時練習(xí))如圖,已知點(diǎn)4(-1,0)與點(diǎn)8(1,0),C是圓N+y2=i上
異于A,8兩點(diǎn)的動點(diǎn),連接BC并延長至。,使得|C0=|8C|,求線段AC與。。的交點(diǎn)尸
的軌跡方程.
變式22.(2024?高二課時練習(xí))已知點(diǎn)4(2,0)是圓V+y2=4上的定點(diǎn),點(diǎn)3(1,1)是圓內(nèi)
一點(diǎn),尸、Q為圓上的動點(diǎn).
⑴求線段AP的中點(diǎn)”的軌跡方程.
⑵若NPBQ=90°,求線段PQ中點(diǎn)N的軌跡方程.
【解題方法總結(jié)】
要深刻理解求動點(diǎn)的軌跡方程就是探求動點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)x,y的等量關(guān)系,根據(jù)題目條
件,直接找到或轉(zhuǎn)化得到與動點(diǎn)有關(guān)的數(shù)量關(guān)系,是解決此類問題的關(guān)鍵所在.
題型四:用二元二次方程表示圓的一般方程的充要條件
例10.(2024?河南?高三階段練習(xí))“a<1”是“方程2/+2;/+2G:+6y+5。=0表示圓”
的()
A.充分不必要條件B.必要不充分條件
C.充要條件D.既不充分也不必要條件
例11.(2024?上海奉賢?高三校考階段練習(xí))已知:圓C的方程為f(x,y)=。,點(diǎn)
尸(X。,%)不在圓C上,也不在圓C的圓心上,方程。:/(x,y)-=0,則下面判斷正
確的是()
A.方程。表示的曲線不存在
B.方程。表示與C同心且半徑不同的圓
C.方程C,表示與C相交的圓
D.當(dāng)點(diǎn)尸在圓C外時,方程。表示與C相離的圓
例12.(2024?高三課時練習(xí))關(guān)于尤、y的方程孫+Cy2+Dx+Ey+尸=0表示一個
圓的充要條件是().
A.B=Q,JELA=0
B.B=l,MD2+£2-4AF>0
C.B=0,SLA=C^Q,D2+E2-4AF>0
D.B=0,S.A=C^O,D2+E2-4AF>0
變式23.(2024?全國?高三專題練習(xí))若方程尤2+丁+。%+2丁+2=0表示圓,則實(shí)數(shù)。的
取值范圍是()
A.a4—2B.a>2
C.av-2或〃>2D.a<-2^a>2
變式24.(2024?全國-高三專題練習(xí))已知方程d+V+J嬴+2y+2=0表示圓,則實(shí)
數(shù)機(jī)的取值范圍為()
A.(1,-Hx)B.(2,+oo)C.(3,+00)D.(4,+00)
變式25.(2024?四川綿陽?高三綿陽南山中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校??茧A段練習(xí))若圓C:
12+9一2(機(jī)—1卜+2(機(jī)一1)丁+2川一6根+4=0過坐標(biāo)原點(diǎn),則實(shí)數(shù)加的值為()
A.2或1B.-2或-1C.2D.-1
變式26.(2024?全國?高三專題練習(xí))若方程/+產(chǎn)+2&+2現(xiàn)+2M—丸+1=0表示圓,
則力的取值范圍是()
11
A.(1,+oo)B.-J
C.(1,+oo)U(-s,g)D.R
變式27.(2024?高二課時練習(xí))若ae(O,2%),使曲線
Kcosa+Vsina+xcosa+ysina+luO是圓,貝|()
,54-n-?一54cn
A.ex,——B.(X——C.ex——a=—D.ex.——
44442
【解題方法總結(jié)】
方程V+y2+.+與+尸=0表示圓的充要條件是£)2+£一4尸>0,故在解決圓的一般
式方程的有關(guān)問題時,必須注意這一隱含條件.在圓的一般方程中,圓心為-1),半
^r=-y/D2+E2-4F
2
題型五:點(diǎn)與圓的位置關(guān)系判斷
例13.(2024?甘肅定西?統(tǒng)考模擬預(yù)測)若點(diǎn)(2,1)在圓f+/一了+'+“二。的外部,貝?
a的取值范圍是()
例14.(2024?全國?高三專題練習(xí))己知點(diǎn)P。,—2)在圓C:x2+y2+kx+4y+k2+1^0
的外部,則上的取值范圍是()
A.—2vkvlB.lv左v2C.左v—2D.-2V左v2
例15.(2024?四川自貢?高一統(tǒng)考期中)點(diǎn)尸在單位圓。。上(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),點(diǎn)
A(—1,—1),AP=/nAO+AAB,則4+4的最大值為()
B.上C.2D.3
A.1
變式28.(2024?全國?高二專題練習(xí))點(diǎn)尸(5,旭)與圓尤2+尸=24的位置關(guān)系是()
A.點(diǎn)在圓上B.點(diǎn)在圓內(nèi)C.點(diǎn)在圓外D.不確定
變式29.(2024?全國?高二專題練習(xí))若點(diǎn)在圓/+產(chǎn)一2砂一4=0的內(nèi)部,
則。的取值范圍是().
A.a>lB.0<?<1C.—1<Q<一D.a<1
5
變式30.(2024?全國?高二專題練習(xí))已知圓O:尤2+必2,直線/:3x+4y=/,若/
與圓。相交,則().
A.點(diǎn)*3,4)在/上B.點(diǎn)*3,4)在圓。上
C.點(diǎn)尸(3,4)在圓。內(nèi)D.點(diǎn)尸(3,4)在圓。外
【解題方法總結(jié)】
在處理點(diǎn)與圓的位置關(guān)系問題時,應(yīng)注意圓的不同方程形式對應(yīng)的不同判斷方法,另外
還應(yīng)注意其他約束條件,如圓的一般方程的隱含條件對參數(shù)的制約.
題型六:數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用
例16.(2024?高二校考單元測試)若直線/:質(zhì)-y-2=0與曲線c:g7萬=*-1有兩
個不同的交點(diǎn),則實(shí)數(shù)%的取值范圍是()
44
A.B.C.一2,一D.—,+oo
*33
例17.(2024?遼寧營口?高二??茧A段練習(xí))已知曲線y=J—f+4x-3與直線
質(zhì)-y+左-1=0有兩個不同的交點(diǎn),則實(shí)數(shù)%的取值范圍是()
J_2J_3J_2
A.B.C.D.
2'3254453
例18.(2024?山西晉城?高二晉城市第一中學(xué)校??奸_學(xué)考試)直線y=x+6與曲線
丫=1_"二/有兩個不同的交點(diǎn),則實(shí)數(shù)b的取值范圍是()
A.(1-2A/2,1+272)B.(l-2x/2.-l]
C.[-1,1+272)D.[3,1+2夜)
變式31.(2024?全國?高二專題練習(xí))直線2尤+y-2=0與曲線(x+y_l)1==。
的交點(diǎn)個數(shù)為()
A.1個B.2個C.3個D.4個
變式32.(2024?高二單元測試)若兩條直線4:y=x+m,l2:y=與圓
/+/一2x-2y+f=0的四個交點(diǎn)能構(gòu)成矩形,則〃?+"=()
A.0B.1C.2D.3
變式33.(2024?寧夏銀川?銀川一中??级#┣€「{:_^_11'尤2+『_9=0,要
使直線y=M(MeR)與曲線「有四個不同的交點(diǎn),則實(shí)數(shù)加的取值范圍是()
A.卜3,-⑹U卜后百)U(后3)B.(-3,一⑹U(后3)
C.(3,3)D.(->/3,73)
變式34.(2024?吉林白山?統(tǒng)考二模)若過點(diǎn)P(2,4)且斜率為4的直線/與曲線
y=石二,有且只有一個交點(diǎn),則實(shí)數(shù)人的值不可能是()
344
A.—B.—C.—D.2
453
變式35.(2024?全國?高三專題練習(xí))若直線/:x+”?(y-4)=0與曲線尤=“T手有兩個
交點(diǎn),則實(shí)數(shù)加的取值范圍是()
變式36.(2024?安徽合肥?合肥市第七中學(xué)校考三模)已知是定義在R上的奇函
數(shù),其圖象關(guān)于點(diǎn)(2,0)對稱,當(dāng)xe[0,2]時,=,若方程
/(x)—左(十-2)=0的所有根的和為6,則實(shí)數(shù)上的取值范圍是()
[-孝卜,TD.[一孝卜]一1+3
變式37.(2024?湖北?高三校聯(lián)考期末)廣為人知的太極圖,其形狀如陰陽兩魚互糾在
一起,因而被習(xí)稱為“陰陽魚太極圖”如圖是放在平面直角坐標(biāo)系中的“太極圖”整個圖形是
一個圓形區(qū)域/+其中黑色陰影區(qū)域在y軸左側(cè)部分的邊界為一個半圓.已知符
l,x>0
號函數(shù)sgn(x)=,0,x=。,則當(dāng)必+/<4時,下列不等式能表示圖中陰影部分的是
—1,x<0
A.+(y-sgn(%))2-1)<0y((x-sgn(y))2+9_1)<0
M+(y-sgn(x))2-1)>0D.y((x-sgn(j;))2+y2-1)>0
【解題方法總結(jié)】
研究曲線的交點(diǎn)個數(shù)問題常用數(shù)形結(jié)合法,即需要作出兩種曲線的圖像.在此過程中,
尤其要注意需對代數(shù)式進(jìn)行等價變形,以防出現(xiàn)錯誤.
題型七:與圓有關(guān)的對稱問題
例19.(2024?高二單元測試)圓x2+y2+2x_4y+l=0關(guān)于直線<2X+y+l=O對稱,貝U
a-.
例20.(2024?西藏日喀則?統(tǒng)考一模)已知圓C:/+y2-4x+2ay+3=0關(guān)于直線
尤+2>—6=0對稱,圓C交y于A、8兩點(diǎn),貝=
例21.(2024?全國?高三專題練習(xí))已知圓(x+iy+(y-2)2=9上存在兩點(diǎn)關(guān)于直線
依一加+2=0(。>0力>0)對稱,貝1」“2+462的最小值是.
變式38.(2024?北京?高三人大附中??茧A段練習(xí))已知圓C與圓。:
W+/一4x-2y+3=0關(guān)于直線4x+2y—5=0對稱,貝U圓C的方程為.
變式39.(2024?全國?高三專題練習(xí))已知圓(無+仔+(丫-3)2=9上存在兩點(diǎn)關(guān)于直線
13
依-by+l=0(a>0,b>0)對稱,貝IJ—+7的最小值是____________.
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