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文檔簡(jiǎn)介

第30講三角函數(shù)的圖像與性質(zhì)

知識(shí)梳理

知識(shí)點(diǎn)一:用五點(diǎn)法作正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的簡(jiǎn)圖

(1)在正弦函數(shù)ysinx,x[0,2]的圖象中,五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是:

3

(0,0),(,1),(,0),(,1),(2,0).

22

(2)在余弦函數(shù)ycosx,x[0,2]的圖象中,五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是:

3

(0,1),(,0),(,1),(,0),(2,1).

22

知識(shí)點(diǎn)二:正弦、余弦、正切函數(shù)的圖象與性質(zhì)(下表中kZ)

函數(shù)ysinxycosxytanx

圖象

定義域RR{x|xR,xk}

2

值域[1,1][1,1]R

周期性22

奇偶性奇函數(shù)偶函數(shù)奇函數(shù)

遞增區(qū)間[2k,2k][2k,2k](k,k)

2222

3

遞減區(qū)間[2k,2k][2k,2k]無(wú)

22

k

對(duì)稱中心(k,0)(k,0)(,0)

22

對(duì)稱軸方程xkxk無(wú)

2

T

注:正(余)弦曲線相鄰兩條對(duì)稱軸之間的距離是;正(余)弦曲線相鄰兩個(gè)對(duì)稱

2

T

中心的距離是;

2

T

正(余)弦曲線相鄰兩條對(duì)稱軸與對(duì)稱中心距離;

4

知識(shí)點(diǎn)三:yAsin(wx)與yAcos(wx)(A0,w0)的圖像與性質(zhì)

2

(1)最小正周期:T.

w

(2)定義域與值域:yAsin(wx),yAcos(wx)的定義域?yàn)镽,值域?yàn)閇-A,

A].

(3)最值

假設(shè)A0,w0.

①對(duì)于yAsin(wx),

當(dāng)wx2k(kZ)時(shí),函數(shù)取得最大值A(chǔ);

2

當(dāng)wx2k(kZ)時(shí),函數(shù)取得最小值A(chǔ);

2

②對(duì)于yAcos(wx),

當(dāng)wx2k(kZ)時(shí),函數(shù)取得最大值A(chǔ);

當(dāng)wx2k(kZ)時(shí),函數(shù)取得最小值A(chǔ);

(4)對(duì)稱軸與對(duì)稱中心.

假設(shè)A0,w0.

①對(duì)于yAsin(wx),

當(dāng),即

wx0k(kZ)sin(wx0)

2

時(shí),的對(duì)稱軸為

1ysin(wx)xx0

當(dāng)wxk(kZ),即sin(wx)0

00

時(shí),的對(duì)稱中心為

ysin(wx)(x0,0).

②對(duì)于yAcos(wx),

當(dāng),即

wx0k(kZ)cos(wx0)1

時(shí),ycos(wx)的對(duì)稱軸為xx

0

當(dāng),即

wx0k(kZ)cos(wx0)

2

時(shí),的對(duì)稱中心為

0ycos(wx)(x0,0).

正、余弦曲線的對(duì)稱軸是相應(yīng)函數(shù)取最大(?。┲档奈恢茫?、余弦的對(duì)稱中心是相應(yīng)

函數(shù)與x軸交點(diǎn)的位置.

(5)單調(diào)性.

假設(shè)A0,w0.

①對(duì)于yAsin(wx),

wx[2k,2k](kZ)增區(qū)間;

22

3

wx[2k,2k](kZ)減區(qū)間.

22

②對(duì)于yAcos(wx),

wx[2k,2k](kZ)增區(qū)間;

wx[2k,2k](kZ)減區(qū)間.

(6)平移與伸縮

由函數(shù)ysinx的圖像變換為函數(shù)y2sin(2x)3的圖像的步驟;

3

方法一:(xx2x).先相位變換,后周期變換,再振幅變換,不妨采用諧

23

音記憶:我們“想欺負(fù)”(相一期一幅)三角函數(shù)圖像,使之變形.

向左平移個(gè)單位所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的1

ysinx的圖像3ysin(x)的圖像2

3縱坐標(biāo)不變

所有點(diǎn)的縱坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍

ysin(2x)的圖像橫坐標(biāo)不變y2sin(2x)的圖像

33

向上平移3個(gè)單位y2sin(2x)3

3

方法二:(xx2x).先周期變換,后相位變換,再振幅變換.

23

所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的1向左平移個(gè)單位

的圖像2的圖像6

ysinx縱坐標(biāo)不變ysin2x

所有點(diǎn)的縱坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍

ysin2(x)sin(2x)的圖像橫坐標(biāo)不變

62

y2sin(2x)的圖像向上平移3各單位y2sin(2x)3

33

注:在進(jìn)行圖像變換時(shí),提倡先平移后伸縮(先相位后周期,即“想欺負(fù)”),但先伸縮

后平移(先周期后相位)在題目中也經(jīng)常出現(xiàn),所以必須熟練掌握,無(wú)論哪種變化,切記每

一個(gè)變換總是對(duì)變量x而言的,即圖像變換要看“變量x”發(fā)生多大變化,而不是“角wx”

變化多少.

【解題方法總結(jié)】

關(guān)于三角函數(shù)對(duì)稱的幾個(gè)重要結(jié)論;

(1)函數(shù)ysinx的對(duì)稱軸為xk(kZ),對(duì)稱中心為(k.0)(kZ);

2

(2)函數(shù)ycosx的對(duì)稱軸為xk(kZ),對(duì)稱中心為(k,0)(kZ);

2

k

(3)函數(shù)ytanx函數(shù)無(wú)對(duì)稱軸,對(duì)稱中心為(,0)(kZ);

2

(4)求函數(shù)yAsin(wx)b(w0)的對(duì)稱軸的方法;令wxk(kZ),得

2

k

2k

x(kZ);對(duì)稱中心的求取方法;令wxk(kZ),得x,即對(duì)

ww

k

稱中心為(,b).

w

(5)求函數(shù)yAcos(wx)b(w0)的對(duì)稱軸的方法;令wxk(kZ)得

kk

x2,即對(duì)稱中心為(2,b)(kZ)

ww

必考題型全歸納

題型一:五點(diǎn)作圖法

例1.(2024·湖北·高一荊州中學(xué)校聯(lián)考期中)要得到函數(shù)f(x)2sin2x的圖象,可

3

以從正弦函數(shù)或余弦函數(shù)圖象出發(fā),通過(guò)圖象變換得到,也可以用“五點(diǎn)法”列表、描點(diǎn)、連

線得到.

(1)由ysinx圖象變換得到函數(shù)fx的圖象,寫出變換的步驟和函數(shù);

π7π

(2)用“五點(diǎn)法”畫出函數(shù)f(x)在區(qū)間,上的簡(jiǎn)圖.

66

2π2π

【解析】(1)步驟1:把ysinx圖象上所有點(diǎn)向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度,得到函數(shù)ysin(x)

33

的圖象;

2π1

步驟2:把ysin(x)圖象上所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的倍(縱坐標(biāo)不變),得到函數(shù)

32

ysin(2x)的圖象;

3

步驟3:最后把函數(shù)ysin(2x)的圖象的縱坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍(橫坐標(biāo)不變),得到函

3

數(shù)y2sin(2x)的圖象.

3

1

或者步驟1:步驟1:把ysinx圖象上所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的倍(縱坐標(biāo)不變),得

2

到函數(shù)ysin2x的圖象;

π

步驟2:把ysin2x圖象上所有點(diǎn)向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度,得到函數(shù)

3

π2π

ysin2(x)sin(2x)的圖象;

33

步驟3:最后把函數(shù)ysin(2x)的圖象的縱坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍(橫坐標(biāo)不變),得到函

3

數(shù)y2sin(2x)的圖象.

3

(2)因?yàn)?x[π,3π],列表:

3

2π3π5π

2xπ2π3π

322

π5π2π11π7π

x

6123126

y02020

例2.(2024·北京·高一首都師范大學(xué)附屬中學(xué)??茧A段練習(xí))已知函數(shù)

ππ

fx2sinx

36

(1)用“五點(diǎn)作圖法”在給定坐標(biāo)系中畫出函數(shù)fx在0,6上的圖像;

(2)求yfx,xR的單調(diào)遞增區(qū)間;

(3)當(dāng)x0,m時(shí),fx的取值范圍為1,2,直接寫出m的取值范圍.

πππxππ13π

【解析】(1)因?yàn)閒x2sinx,當(dāng)x0,6時(shí),,,

363666

列表如下:

511

x0146

22

ππππ3π13π

xπ2π

366226

y120201

作圖如下:

πππππ

(2)因?yàn)閒x2sinx,令xkπkZ,解得x3k1kZ,

36362

ππππ

令2kπx2kπkZ,解得6k2x6k1kZ,

2362

所以yfx的遞增區(qū)間為6k2,6k1kZ

m

(3)x0,m,x,,

36636

又1fx2,由(1)的圖象可知,1m2,m的取值范圍是1,2.

例3.(2024·廣東東莞·高一東莞市東華高級(jí)中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí))函數(shù)fxsinx2sinx.

(1)請(qǐng)用五點(diǎn)作圖法畫出函數(shù)fx在0,2π上的圖象;(先列表,再畫圖)

(2)設(shè)Fxfx2m,x0,2π,當(dāng)m0時(shí),試研究函數(shù)Fx的零點(diǎn)的情況.

3sinx,0xπ

【解析】(1)f(x),

sinx,πx2π

按五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)列表:

π3π

x0π2π

22

sinx01010

f(x)sinx2sinx03010

描點(diǎn)并將它們用光滑的曲線連接起來(lái)如下圖所示:

(2)因?yàn)镕(x)f(x)2m,

所以F(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)等價(jià)于yf(x)與y2m圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù),

設(shè)t2m,m0,則t1

當(dāng)0mlog23,即1t3時(shí),F(xiàn)(x)有2個(gè)零點(diǎn);

當(dāng)mlog23,即t3時(shí),F(xiàn)(x)有1個(gè)零點(diǎn);

當(dāng)mlog23,即t3時(shí),F(xiàn)(x)有0個(gè)零點(diǎn).

【解題方法總結(jié)】

(1)在正弦函數(shù)ysinx,x[0,2]的圖象中,五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是:

3

(0,0),(,1),(,0),(,1),(2,0).

22

(2)在余弦函數(shù)ycosx,x[0,2]的圖象中,五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是:

3

(0,1),(,0),(,1),(,0),(2,1).

22

題型二:函數(shù)的奇偶性

例4.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))函數(shù)fxcosxasinxb,則()

π

A.若ab0,則fx為奇函數(shù)B.若ab,則fx為偶函數(shù)

2

π

C.若ba,則fx為偶函數(shù)D.若abπ,則fx為奇函數(shù)

2

【答案】B

【解析】fx的定義域?yàn)镽,

對(duì)A:若ab0,fxcosxasinxa,若fx為奇函數(shù),則f00,而

f0cosasina0不恒成立,故fx不是奇函數(shù);

ππ

對(duì)B:若ab,fxcosxasinxacosxacosxa,

22

fxcosxacosxacosxacosxaf(x),故fx為偶函數(shù),B正

確;

ππ

對(duì)C:若ba,fxcosxasinxa2cosxa,

22

fx2cosxaf(x),故fx不是偶函數(shù),故C錯(cuò)誤;

對(duì)D:若abπ,fxcosxbπsinxbcosxbsinxb,

若fx為奇函數(shù),則f00,而f0cosbsinb0不恒成立,故fx不是奇函數(shù);

故選:B

例5.(2024·貴州貴陽(yáng)·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))使函數(shù)fx3sin2xcos2x為偶函數(shù),

則的一個(gè)值可以是()

πππ7π

A.B.C.D.

3636

【答案】A

π

【解析】由fx3sin2xcos2x2sin(2x),

6

πππ

因?yàn)閒x為偶函數(shù),可得kπ,kZ,所以kπ,kZ,

623

π

令k0,可得.

3

故選:A.

π

例6.(2024·湖南常德·常德市一中校考模擬預(yù)測(cè))函數(shù)f(x)sin(2x)的圖像向左平移

3

個(gè)單位得到函數(shù)g(x)的圖像,若函數(shù)g(x)是偶函數(shù),則tan()

33

A.3B.3C.D.

33

【答案】C

π2π

【解析】函數(shù)f(x)sin(2x)的圖像向左平移個(gè)單位,得g(x)sin2x的圖

33

像,

又函數(shù)g(x)是偶函數(shù),則有kπ,(kZ),解得k,kZ;

326

π3

所以tantankπ.

63

故選:C.

變式1.(2024·北京·高三專題練習(xí))已知的f(x)sinx3cosx圖象向左平移個(gè)單位長(zhǎng)

度后,得到函數(shù)g(x)的圖象,且g(x)的圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,則||的最小值為()

πππ5π

A.B.C.D.

126312

【答案】B

π

【解析】由題意可得f(x)sinx3cosx2sin(x),

3

π

故g(x)2sin(x),由于g(x)的圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,

3

πππ

則g(x)為偶函數(shù),故kπ,kZ,即kπ,kZ,

326

π

故||的最小值為,

6

故選:B

變式2.(2024·浙江·高三期末)將函數(shù)f(x)cos(2x)的圖象向右平移個(gè)單位得到一個(gè)

12

奇函數(shù)的圖象,則的取值可以是()

2

A.B.C.D.

6323

【答案】D

πππ

【解析】函數(shù)yfxcos2xcos2x為奇函數(shù),

12126

ππ2π2

則kπkπ,kZ,取k0,則.

6233

故選:D

π

變式3.(2024·廣東·高三統(tǒng)考學(xué)業(yè)考試)函數(shù)f(x)sin4x是()

2

A.最小正周期為π的奇函數(shù)B.最小正周期為π的偶函數(shù)

ππ

C.最小正周期為的奇函數(shù)D.最小正周期為的偶函數(shù)

22

【答案】D

π

【解析】解析:函數(shù)f(x)sin4xcos4x,

2

2ππ

故該函數(shù)為偶函數(shù),且它的最小正周期為.

42

故選:D.

x4tanx2

變式4.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)f(x)的最大值為M,最小值為

x42

m,則Mm的值為()

A.0B.2C.4D.6

【答案】B

x4tanx2tanxtanx

【解析】解:f(x)1,令g(x),xk(kZ),于是

x42x42x422

tan(x)tanx

g(x)g(x),所以g(x)是奇函數(shù),從而g(x)的最大值G與最小值g

(x)42x42

的和為0,而Mm1g1G2.

故選:B

變式5.(2024·山東·高三專題練習(xí))設(shè)函數(shù)fxax3btanxc3x2x21,如果f210,

則f2的值是()

A.-10B.8C.-8D.-7

【答案】B

【解析】令gxax3btanxc3x,由奇函數(shù)定義可知gxgx,化簡(jiǎn)計(jì)算可求

得結(jié)果.令gxax3btanxc3x,則gxgx,

所以fxgx2x21,由f210可知,f2g2241=10,即g2=1,

f2=g29g29=198,

故選:B.

【解題方法總結(jié)】

由ysinx是奇函數(shù)和ycosx是偶函數(shù)可拓展得到關(guān)于三角函數(shù)奇偶性的重要結(jié)論:

(1)若yAsin(x)為奇函數(shù),則k(kZ);

(2)若yAsin(x)為偶函數(shù),則k(kZ);

2

(3)若yAcos(x)為奇函數(shù),則k(kZ);

2

(4)若yAcos(x)為偶函數(shù),則k(kZ);

k

若yAtan(x)為奇函數(shù),則(kZ),該函數(shù)不可能為偶函數(shù).

2

題型三:函數(shù)的周期性

例7.(2024·湖北襄陽(yáng)·高三襄陽(yáng)五中??奸_學(xué)考試)已知x1,x2,是函數(shù)

fxtanx0,0的兩個(gè)零點(diǎn),且x1x2的最小值為,若將函數(shù)fx

3

的圖象向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度后得到的圖象關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,則的最大值為()

12

37

A.B.C.D.

4488

【答案】A

ππ

【解析】由題意知函數(shù)fx的最小正周期T,則,得3,fxtan3x.

3ω3

將函數(shù)fx的圖象向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度,得到y(tǒng)tan3xtan3x

12124

的圖象,

kk

要使該圖象關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,則,kZ,所以,kZ,

4242

3

又0,所以當(dāng)k1時(shí),取得最大值,最大值為.

4

故選:A

例8.(2024·江西·南昌縣蓮塘第一中學(xué)校聯(lián)考二模)將函數(shù)f(x)cos2x的圖象向右平移

π

0個(gè)單位長(zhǎng)度后得到函數(shù)g(x)的圖象,若對(duì)滿足fxgx2的x1,x2,總有

212

π

x1x2的最小值等于,則()

6

πππ5π

A.B.C.D.

126312

【答案】C

【解析】函數(shù)f(x)cos2x的周期為π,

π

將函數(shù)的圖象向右平移0個(gè)單位長(zhǎng)度后得到函數(shù)g(x)的圖象,

2

可得g(x)cos(2x2),

π

由fxgx2可知,兩個(gè)函數(shù)的最大值與最小值的差為2,且xx,

1212min6

ππ

不妨設(shè)x0,則x,即g(x)在x時(shí)取得最小值,

12626

πππ

由于cos221,此時(shí)kπ,kZ,不合題意;cos221,此

636

2

時(shí)πkπ,kZ,

3

π

當(dāng)k1時(shí),滿足題意.

3

故選:C.

例9.(2024·河北·高三校聯(lián)考階段練習(xí))函數(shù)f(x)|sinx||cosx|的最小正周期為()

3πππ

A.πB.C.D.

224

【答案】C

1cos4x

【解析】f(x)|sinx||cosx|(|sinx||cosx|)21sin2x1,

2

2ππ

所以f(x)的最小正周期T.

42

故選:C.

變式6.(2024·高三課時(shí)練習(xí))函數(shù)f(x)tanx(0)的圖像的相鄰兩支截直線y2所

ππ

得線段長(zhǎng)為,則f的值是______.

26

【答案】3

π

【解析】因?yàn)楹瘮?shù)f(x)tanx(0)的圖像的相鄰兩支截直線y2所得線段長(zhǎng)為,

2

π

所以該函數(shù)的最小正周期為,

2

ππ

因?yàn)?,所以2,即f(x)tan2x,

2

πππ

因此ftan2tan3,

663

故答案為:3

變式7.(2024·河北衡水·高三河北深州市中學(xué)校考階段練習(xí))下列函數(shù)中,最小正周期為

的奇函數(shù)是()

A.ysinxB.ysinxcosx

4

22

C.ycosxcosxD.ysin2x

2

【答案】B

【解析】對(duì)于A:ysinx最小正周期為2,故A錯(cuò)誤;

4

12

對(duì)于B:ysinxcosxsin2x,最小正周期T,且為奇函數(shù),故B正確;

22

對(duì)于C:ycos2xsin2xcos2x,最小正周期為的偶函數(shù),故C錯(cuò)誤;

對(duì)于D:yfxsin2x,則fxsin2xsin2xfx,

故ysin2x為偶函數(shù),故D錯(cuò)誤.

故選:B

變式8.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))函數(shù)f(x)2cosx對(duì)于xR,都有

f(x1)f(x)f(x2),則|x1x2|的最小值為().

A.B.C.D.2

42

【答案】C

【解析】∵f(x1)f(x)f(x2)恒成立,

∴f(x1)是函數(shù)f(x)的最小值,f(x2)是函數(shù)f(x)的最大值,

xxT2

即1、2是函數(shù)的兩條對(duì)稱軸,則|x1x2|的最小值為.

22

故選:C.

變式9.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)f(x)cosx(sinx3cosx)(0),如

果存在實(shí)數(shù)x0,使得對(duì)任意的實(shí)數(shù)x,都有f(x0)f(x)f(x02016)成立,則的最小

值為

1111

A.B.C.D.

4032201640322016

【答案】C

3

【解析】因?yàn)閒(x)cosx(sinx3cosx)(0)sin2x,設(shè)fx的最

32

T11

小正周期為T,則2016,,所以的最小值為,故選C.

240324032

考點(diǎn):三角函數(shù)的周期和最值.

π

變式10.(2024·北京·北京市第一六一中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè))設(shè)函數(shù)f(x)cosx在[π,π]

6

的圖象大致如圖所示,則f(x)的最小正周期為()

4π10π

A.B.

39

410

C.D.

39

【答案】A

44

【解析】由圖象可知,f0,kkZ,

9962

39k

解得kZ.

4

設(shè)函數(shù)的最小正周期為T,易知T22T,

24

212

324

當(dāng)且僅當(dāng)k1時(shí)符合題意,此時(shí),T

23

故選:A.

變式11.(2024·全國(guó)·高三對(duì)口高考)函數(shù)f(x)|sinxcosx|的最小正周期是__________.

【答案】π

π

【解析】因?yàn)閒(x)sinxcosx2sinx,

4

π2π

因?yàn)閥2sinx的最小正周期為T2π,

41

π

所以函數(shù)f(x)2sinx最小正周期為π.

4

故答案為:π.

變式12.(2024·江西鷹潭·高三貴溪市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校考階段練習(xí))函數(shù)

π

f(x)(cosxsinx)cosx的最小正周期是______.

2

【答案】π

【解析】

π11cos2x2π1

f(x)(cosxsinx)cosx(cosxsinx)sinxsin2xsin2x

222242

所以最小正周期為=π,

2

故答案為:π

變式13.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)f(x)sinπx1.則

135720212023

ffffff__________.

222222

【答案】1012

135720212023

【解析】由條件,可得ff2,f2,…ff2,共506

222222

組,

135720212023

所以ffffff1012.

222222

故答案為:1012.

π

變式14.(2024·四川遂寧·統(tǒng)考三模)已知函數(shù)fxsinxcosx0,

6

fx0,,且的最小值為,則

1fx23x1x2π=_____

1

【答案】/0.5

2

【解析】因?yàn)?/p>

π3133

fxsinxcosxsinxcosxcosxsinxcosx

62222

π

3sin(x),另外fx10,fx3,且xx的最小值為π,

3212

2k14π

所以,函數(shù)f(x)的最小正周期T滿足Tπ(kN),則T(kN),

42k1

2π2k11

所以,=(kN),故當(dāng)k0時(shí),取最小值.

T22

故答案為:1

2

變式15.(2024·上海寶山·上海交大附中校考三模)已知函數(shù)fxsin2x23cos2x,則函

數(shù)fx的最小正周期是__________.

【答案】

22

【解析】fxsin2x23cosxsin2x3cos2x32sin2x3,故T,

32

故答案為:.

變式16.(2024·上?!ど虾V袑W(xué)校考模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)f(x)sinxsin(x)(0)的

3

最小正周期是,則______.

2

【答案】4

π13π

【解析】fxsinxsinxsinxsinxcosxsinx,

3223

2ππ

所以最小正周期是T,所以ω=4.

2

故答案為:4

變式17.(2024·陜西咸陽(yáng)·武功縣普集高級(jí)中學(xué)統(tǒng)考一模)設(shè)函數(shù)

ππ

fx

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