9. 小李在探究“电流与电阻的关系”时,从实验室找来以下器材:电压恒为6 V的电源一个,定值电阻5个(阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω),规格为“40 Ω 1 A”的滑动变阻器一个,电流表、电压表、开关各一个,导线若干。他将实验数据绘制了如图所示的$I-R$图像。由图像可知:定值电阻两端的电压$U_{0}=$

2
V保持不变,当接入电路的定值电阻$R_{0}=20\ \Omega$时,滑动变阻器接入电路的电阻是40
Ω。若用25 Ω的电阻替换20 Ω电阻,电压表不能
(填“能”或“不能”)调到$U_{0}$,原因是滑动变阻器的最大阻值太小
。答案
9. 2 40 不能 滑动变阻器的最大阻值太小 提示:定值电阻两端的电压U₀=IR=0.4 A×5 Ω=…=0.1 A×20 Ω=2 V。R₀=20 Ω时,I=U₀/R=(U-U₀)/R变,2 V/20 Ω=(6 V-2 V)/R变,解得R变=40 Ω;R₀=25 Ω时,2 V/25 Ω=(6 V-2 V)/R'变,解得R'变=50 Ω,滑动变阻器的最大阻值为40 Ω,故电压表不能调到U₀。
解析
【分析】
这道题是探究电流与电阻关系的实验题,解题思路如下:1. 探究电流与电阻的关系时需要控制定值电阻两端电压不变,因此从I-R图像中任意选取一组对应的I、R数值,利用欧姆定律U=IR就能算出这个保持不变的定值电阻两端电压。2. 串联电路总电压等于各部分电压之和,已知电源总电压是6V,可算出滑动变阻器两端的电压,结合串联电路电流处处相等的特点,就能求出对应定值电阻接入时滑动变阻器的接入阻值。3. 替换为25Ω电阻后,先计算出如果要维持定值电阻两端电压为之前的U0,理论上需要滑动变阻器接入的阻值,再将这个数值和滑动变阻器的最大阻值对比,若需要的阻值超过滑动变阻器的最大阻值,就说明无法将定值电阻两端电压调到U0。
【解析】
1. 计算定值电阻两端保持不变的电压:
从图像中取点,当定值电阻R=5Ω时,对应的电流I=0.4A,根据欧姆定律可得:
$U_0 = IR = 0.4\ \mathrm{A} × 5\ \Omega = 2\ \mathrm{V}$
验证其余点:R=10Ω时I=0.2A,$U_0=0.2\ \mathrm{A} × 10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$,符合控制电压不变的要求,因此定值电阻两端电压始终保持2V。
2. 计算R0=20Ω时滑动变阻器的接入电阻:
电源总电压U总=6V,串联电路中滑动变阻器两端的电压:
$U_{\mathrm{滑}} = U_{\mathrm{总}} - U_0 = 6\ \mathrm{V} - 2\ \mathrm{V} = 4\ \mathrm{V}$
此时电路中的电流:
$I' = \frac{U_0}{R_0} = \frac{2\ \mathrm{V}}{20\ \Omega} = 0.1\ \mathrm{A}$
滑动变阻器接入的电阻:
$R_{\mathrm{滑}} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{I'} = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}} = 40\ \Omega$
3. 判断25Ω电阻接入时能否调到U0:
若接入25Ω电阻,要保持定值电阻两端电压为2V,此时电路电流:
$I'' = \frac{U_0}{R''} = \frac{2\ \mathrm{V}}{25\ \Omega} = 0.08\ \mathrm{A}$
理论上需要滑动变阻器接入的阻值:
$R'_{\mathrm{滑}} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{I''} = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.08\ \mathrm{A}} = 50\ \Omega$
已知滑动变阻器的最大阻值仅为40Ω,小于需要的50Ω,因此电压表不能调到U0,原因是滑动变阻器的最大阻值太小。
【答案】
2;40;不能;滑动变阻器的最大阻值太小
【知识点】
欧姆定律应用
串联电路分压规律
电流与电阻的关系
【点评】
本题是探究电流与电阻关系的经典实验题型,核心考察控制变量法在该实验中的应用,结合串联电路的电压、电流规律进行欧姆定律的相关计算,最后一问的判断需要学生理清串联分压的逻辑:定值电阻阻值越大,要保持其两端电压不变,滑动变阻器需要接入的阻值也越大,若超出滑动变阻器的最大量程就无法完成控制电压的操作,是该实验的高频易错考点。
【难度系数】
0.6
这道题是探究电流与电阻关系的实验题,解题思路如下:1. 探究电流与电阻的关系时需要控制定值电阻两端电压不变,因此从I-R图像中任意选取一组对应的I、R数值,利用欧姆定律U=IR就能算出这个保持不变的定值电阻两端电压。2. 串联电路总电压等于各部分电压之和,已知电源总电压是6V,可算出滑动变阻器两端的电压,结合串联电路电流处处相等的特点,就能求出对应定值电阻接入时滑动变阻器的接入阻值。3. 替换为25Ω电阻后,先计算出如果要维持定值电阻两端电压为之前的U0,理论上需要滑动变阻器接入的阻值,再将这个数值和滑动变阻器的最大阻值对比,若需要的阻值超过滑动变阻器的最大阻值,就说明无法将定值电阻两端电压调到U0。
【解析】
1. 计算定值电阻两端保持不变的电压:
从图像中取点,当定值电阻R=5Ω时,对应的电流I=0.4A,根据欧姆定律可得:
$U_0 = IR = 0.4\ \mathrm{A} × 5\ \Omega = 2\ \mathrm{V}$
验证其余点:R=10Ω时I=0.2A,$U_0=0.2\ \mathrm{A} × 10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$,符合控制电压不变的要求,因此定值电阻两端电压始终保持2V。
2. 计算R0=20Ω时滑动变阻器的接入电阻:
电源总电压U总=6V,串联电路中滑动变阻器两端的电压:
$U_{\mathrm{滑}} = U_{\mathrm{总}} - U_0 = 6\ \mathrm{V} - 2\ \mathrm{V} = 4\ \mathrm{V}$
此时电路中的电流:
$I' = \frac{U_0}{R_0} = \frac{2\ \mathrm{V}}{20\ \Omega} = 0.1\ \mathrm{A}$
滑动变阻器接入的电阻:
$R_{\mathrm{滑}} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{I'} = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}} = 40\ \Omega$
3. 判断25Ω电阻接入时能否调到U0:
若接入25Ω电阻,要保持定值电阻两端电压为2V,此时电路电流:
$I'' = \frac{U_0}{R''} = \frac{2\ \mathrm{V}}{25\ \Omega} = 0.08\ \mathrm{A}$
理论上需要滑动变阻器接入的阻值:
$R'_{\mathrm{滑}} = \frac{U_{\mathrm{滑}}}{I''} = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.08\ \mathrm{A}} = 50\ \Omega$
已知滑动变阻器的最大阻值仅为40Ω,小于需要的50Ω,因此电压表不能调到U0,原因是滑动变阻器的最大阻值太小。
【答案】
2;40;不能;滑动变阻器的最大阻值太小
【知识点】
欧姆定律应用
串联电路分压规律
电流与电阻的关系
【点评】
本题是探究电流与电阻关系的经典实验题型,核心考察控制变量法在该实验中的应用,结合串联电路的电压、电流规律进行欧姆定律的相关计算,最后一问的判断需要学生理清串联分压的逻辑:定值电阻阻值越大,要保持其两端电压不变,滑动变阻器需要接入的阻值也越大,若超出滑动变阻器的最大量程就无法完成控制电压的操作,是该实验的高频易错考点。
【难度系数】
0.6
10.(2025·镇江丹阳模拟)在“探究电流与电压关系”的实验中,小凯所在的兴趣小组用导线将开关、电源、定值电阻、电流表、电压表和规格为“$20\ \Omega\ \ 2\ \mathrm{A}$”的滑动变阻器连接成如图所示的电路。

(1)连接电路时,开关应处于
(2)小凯正准备闭合开关时,旁边的小兰急忙告诉他,电路连接有错,只要改接一根导线就可以了。请你在图中把小凯接错的那根导线找出来,并打上“$×$”符号,再用笔画线代替导线连接到正确的位置上。
(3)小凯排除故障闭合开关,调节滑动变阻器,得到的实验数据如表所示:

①实验中,调节滑动变阻器滑片P的目的是
②分析表格中的数据可得出结论:
(4)小凯想将定值电阻换成小灯泡完成以上实验,但这种方案是
(1)连接电路时,开关应处于
断开
状态。连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于A
(填“A”或“B”)接线柱一端。(2)小凯正准备闭合开关时,旁边的小兰急忙告诉他,电路连接有错,只要改接一根导线就可以了。请你在图中把小凯接错的那根导线找出来,并打上“$×$”符号,再用笔画线代替导线连接到正确的位置上。
(3)小凯排除故障闭合开关,调节滑动变阻器,得到的实验数据如表所示:
①实验中,调节滑动变阻器滑片P的目的是
改变定值电阻两端的电压
。②分析表格中的数据可得出结论:
电阻一定时,电流与电压成正比
。(4)小凯想将定值电阻换成小灯泡完成以上实验,但这种方案是
不可行
(填“可行”或“不可行”)的,其原因主要是灯丝电阻随温度的变化而变化
。答案
10. (1) 断开 A (2) 如图所示
提示:(1) 连接电路时,开关要断开,滑片滑到阻值最大处,故应置于A接线柱一端。(2) 图中电流表和定值电阻并联,要改为串联;电压表串联在电路中,要改为与定值电阻并联。(3) ①探究“电流与电压关系”,滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压,进行多次实验。②表格中的电压和电流的比值为定值,可得出结论。(4) 灯丝电阻随温度的变化而变化,其电阻不是定值,故小凯的方案不可行。
解析
【分析】
这道题围绕“探究电流与电压的关系”实验展开,我们可以按小问逐步梳理解题思路:
1. 第一问属于电路连接的基础安全操作:连接电路时为了防止短路损坏元件,开关必须断开;闭合开关前滑动变阻器要调到最大阻值处,观察滑动变阻器接线,滑片离下接线柱越远接入电阻越大,因此要移到A端。
2. 第二问找接错的导线:先判断原电路错误,原图中电流表和定值电阻并联、电压表串联在电路中,不符合电流表串联、电压表并联的使用规则,仅需改动一根导线,调整后让电流表串联进电路,电压表并联在定值电阻两端即可。
3. 第三问的①:本实验要控制定值电阻阻值不变,多次改变它两端的电压,获取多组电流、电压数据来寻找普遍规律,因此调节滑动变阻器的目的就是改变定值电阻两端的电压。②计算表格里每组的电压和电流的比值,发现比值恒定,就能推导对应实验结论。
4. 第四问:探究电流和电压的关系必须控制电阻保持不变,小灯泡的灯丝电阻会随温度升高而变大,无法保持电阻恒定,因此替换后方案不可行。
【解析】
(1)连接电路时,为保护电路元件,开关必须处于断开状态;闭合开关前滑动变阻器滑片要置于最大阻值处,本电路中滑片移到A端时,滑动变阻器接入的电阻丝最长,阻值最大,因此填A。
(2)原电路错误为电流表并联在定值电阻两端、电压表串联接入电路:将定值电阻连接电流表的错误导线打×,改接到电压表的负接线柱,最终实现电流表串联在电路中,电压表并联在定值电阻两端,改接后的电路见参考图。
(3)①探究电流与电压关系的实验中,需要控制定值电阻阻值不变,多次改变其两端电压得到多组实验数据,避免结论偶然性,因此滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压。
②由表格数据可知,每组数据的电压与电流的比值恒定,可得到结论:电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
(4)若将定值电阻换成小灯泡,小灯泡发光时灯丝温度会随电压、电流变化而改变,灯丝的电阻会随温度变化,无法控制电阻保持不变,不符合实验控制变量的要求,因此方案不可行。
【答案】
(1) 断开 A
(2) 如图所示
(3) ①改变定值电阻两端的电压 ②电阻一定时,电流与电压成正比
(4) 不可行 灯丝电阻随温度的变化而变化
【知识点】
电路连接安全规则、滑动变阻器的作用、电流与电压关系探究
【点评】
本题是电学经典探究实验的常规考题,覆盖了实验操作细节、电路纠错、实验原理、控制变量法应用等核心考点,难度适中,重点考察学生对探究电流与电压关系实验的全过程理解,易错点为电路改线部分,需要牢记电流表串联、电压表并联的基本使用规则。
【难度系数】
0.7
这道题围绕“探究电流与电压的关系”实验展开,我们可以按小问逐步梳理解题思路:
1. 第一问属于电路连接的基础安全操作:连接电路时为了防止短路损坏元件,开关必须断开;闭合开关前滑动变阻器要调到最大阻值处,观察滑动变阻器接线,滑片离下接线柱越远接入电阻越大,因此要移到A端。
2. 第二问找接错的导线:先判断原电路错误,原图中电流表和定值电阻并联、电压表串联在电路中,不符合电流表串联、电压表并联的使用规则,仅需改动一根导线,调整后让电流表串联进电路,电压表并联在定值电阻两端即可。
3. 第三问的①:本实验要控制定值电阻阻值不变,多次改变它两端的电压,获取多组电流、电压数据来寻找普遍规律,因此调节滑动变阻器的目的就是改变定值电阻两端的电压。②计算表格里每组的电压和电流的比值,发现比值恒定,就能推导对应实验结论。
4. 第四问:探究电流和电压的关系必须控制电阻保持不变,小灯泡的灯丝电阻会随温度升高而变大,无法保持电阻恒定,因此替换后方案不可行。
【解析】
(1)连接电路时,为保护电路元件,开关必须处于断开状态;闭合开关前滑动变阻器滑片要置于最大阻值处,本电路中滑片移到A端时,滑动变阻器接入的电阻丝最长,阻值最大,因此填A。
(2)原电路错误为电流表并联在定值电阻两端、电压表串联接入电路:将定值电阻连接电流表的错误导线打×,改接到电压表的负接线柱,最终实现电流表串联在电路中,电压表并联在定值电阻两端,改接后的电路见参考图。
(3)①探究电流与电压关系的实验中,需要控制定值电阻阻值不变,多次改变其两端电压得到多组实验数据,避免结论偶然性,因此滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压。
②由表格数据可知,每组数据的电压与电流的比值恒定,可得到结论:电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
(4)若将定值电阻换成小灯泡,小灯泡发光时灯丝温度会随电压、电流变化而改变,灯丝的电阻会随温度变化,无法控制电阻保持不变,不符合实验控制变量的要求,因此方案不可行。
【答案】
(1) 断开 A
(2) 如图所示
(3) ①改变定值电阻两端的电压 ②电阻一定时,电流与电压成正比
(4) 不可行 灯丝电阻随温度的变化而变化
【知识点】
电路连接安全规则、滑动变阻器的作用、电流与电压关系探究
【点评】
本题是电学经典探究实验的常规考题,覆盖了实验操作细节、电路纠错、实验原理、控制变量法应用等核心考点,难度适中,重点考察学生对探究电流与电压关系实验的全过程理解,易错点为电路改线部分,需要牢记电流表串联、电压表并联的基本使用规则。
【难度系数】
0.7
11. 小明用阻值为$5\ \Omega$、$10\ \Omega$、$20\ \Omega$的三个定值电阻探究“电流与电阻的关系”,电源电压为$3\ \mathrm{V}$且保持不变。

(1)用笔画线代替导线,将图甲中电路连接完整。(要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表的示数变大)
(2)连接电路时,开关应处于
(3)将$5\ \Omega$的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,电路出现的故障是
(4)根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图像,如图乙所示。由图像可知,电阻$R$两端的电压为
(5)本实验中滑动变阻器的作用是
(1)用笔画线代替导线,将图甲中电路连接完整。(要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表的示数变大)
(2)连接电路时,开关应处于
断开
状态。(3)将$5\ \Omega$的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,电路出现的故障是
定值电阻断路
。(4)根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图像,如图乙所示。由图像可知,电阻$R$两端的电压为
2
$\mathrm{V}$。得出的结论是电压一定时,电流与电阻成反
比。(5)本实验中滑动变阻器的作用是
保持定值电阻两端的电压不变
。分析实验数据可知,本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于10
$\Omega$。答案
11. (1) 如图所示
提示:(3) 将5 Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,电流表无示数,则电路断路,电压表有示数,则电压表和电源接通,故障是定值电阻断路。(4) 当I=0.4 A时,1/R=0.2 Ω⁻¹,得R=5 Ω,U=IR=0.4 A×5 Ω=2 V。(5) 滑动变阻器有保护电路和保持定值电阻两端的电压不变的作用。U/R大=U变/R变大,即2 V/20 Ω=(3 V-2 V)/R变大,解得R变大=10 Ω,故滑动变阻器的最大阻值应不小于10 Ω。
解析
【分析】
我们一步步梳理本题的解题思路:
1. 第(1)问连接实物电路:要求滑片向右滑动时电流表示数变大,说明滑动变阻器接入电路的电阻随滑片右移减小,因此需要将滑动变阻器的右下接线柱接入电路,串联进整个电路即可满足要求。
2. 第(2)问是电路连接的基础操作规范,连接电路时开关必须断开,避免误接短路损坏电路元件。
3. 第(3)问故障判断:电流表无示数说明电路整体处于断路状态,电压表有示数说明电压表两端可以连通到电源两极,因此故障只能是和电压表并联的定值电阻发生断路。
4. 第(4)问从I-1/R图像求定值电阻两端电压:根据欧姆定律U=IR,从图像取任意一组对应值,比如I=0.4A时1/R=0.2Ω⁻¹,即R=5Ω,代入可算出U=2V,结合实验的控制变量要求,可得电压一定时电流和电阻成反比的结论。
5. 第(5)问滑动变阻器作用和阻值计算:探究电流与电阻的关系需要控制定值电阻两端电压不变,这是滑动变阻器的核心作用,同时它也有基础的保护电路的作用;根据串联分压规律,电源电压3V,定值电阻两端保持2V时滑动变阻器分压为1V,当接入最大的20Ω定值电阻时,分压比为2:1,对应滑动变阻器接入电阻为10Ω,因此滑动变阻器最大阻值不能小于10Ω。
【解析】
(1)滑动变阻器滑片向右滑动时电流表示数变大,说明接入电路的电阻变小,将滑动变阻器的右下接线柱串联接入电路,即可满足滑片右移电阻减小的要求,完成电路连接。
(2)为防止连接电路过程中出现短路,损坏元件,连接电路时开关必须处于断开状态。
(3)闭合开关后电流表无示数,说明电路断路;电压表有示数,说明电压表两个接线柱可正常连通电源正负极,因此故障为与电压表并联的定值电阻断路。
(4)根据欧姆定律U=IR,从图乙取坐标点:当I=0.4A时,1/R=0.2Ω⁻¹,即R=5Ω,代入得U=IR=0.4A×5Ω=2V;本实验控制定值电阻两端电压不变,因此可得结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
(5)探究电流与电阻的关系时,更换不同阻值的定值电阻后,需要调节滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变,同时滑动变阻器还可在闭合开关前将阻值调至最大,起到保护电路的作用;电源电压为3V,定值电阻两端控制为2V,滑动变阻器两端电压为3V-2V=1V,串联电路电压之比等于电阻之比,当接入最大的20Ω定值电阻时,由$\frac{U_R}{U_滑}=\frac{R}{R_滑}$,即$\frac{2\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{V}}=\frac{20\ \Omega}{R_滑}$,解得$R_滑=10\ \Omega$,因此滑动变阻器的最大阻值应不小于10Ω。
【答案】
(1)
(2) 断开
(3) 定值电阻断路
(4) 2;反
(5) 保持定值电阻两端的电压不变(同时保护电路);10
【知识点】
探究电流与电阻的关系,电路故障判断,串联分压规律
【点评】
本题是探究电流与电阻关系的经典电学实验题,覆盖了实物电路连接、实验操作规范、故障分析、图像数据处理、滑动变阻器参数计算多个核心考点,重点考查控制变量法在电学实验中的应用,结合串联电路规律即可顺利求解,是中考电学实验的高频考查题型。
【难度系数】
0.7
我们一步步梳理本题的解题思路:
1. 第(1)问连接实物电路:要求滑片向右滑动时电流表示数变大,说明滑动变阻器接入电路的电阻随滑片右移减小,因此需要将滑动变阻器的右下接线柱接入电路,串联进整个电路即可满足要求。
2. 第(2)问是电路连接的基础操作规范,连接电路时开关必须断开,避免误接短路损坏电路元件。
3. 第(3)问故障判断:电流表无示数说明电路整体处于断路状态,电压表有示数说明电压表两端可以连通到电源两极,因此故障只能是和电压表并联的定值电阻发生断路。
4. 第(4)问从I-1/R图像求定值电阻两端电压:根据欧姆定律U=IR,从图像取任意一组对应值,比如I=0.4A时1/R=0.2Ω⁻¹,即R=5Ω,代入可算出U=2V,结合实验的控制变量要求,可得电压一定时电流和电阻成反比的结论。
5. 第(5)问滑动变阻器作用和阻值计算:探究电流与电阻的关系需要控制定值电阻两端电压不变,这是滑动变阻器的核心作用,同时它也有基础的保护电路的作用;根据串联分压规律,电源电压3V,定值电阻两端保持2V时滑动变阻器分压为1V,当接入最大的20Ω定值电阻时,分压比为2:1,对应滑动变阻器接入电阻为10Ω,因此滑动变阻器最大阻值不能小于10Ω。
【解析】
(1)滑动变阻器滑片向右滑动时电流表示数变大,说明接入电路的电阻变小,将滑动变阻器的右下接线柱串联接入电路,即可满足滑片右移电阻减小的要求,完成电路连接。
(2)为防止连接电路过程中出现短路,损坏元件,连接电路时开关必须处于断开状态。
(3)闭合开关后电流表无示数,说明电路断路;电压表有示数,说明电压表两个接线柱可正常连通电源正负极,因此故障为与电压表并联的定值电阻断路。
(4)根据欧姆定律U=IR,从图乙取坐标点:当I=0.4A时,1/R=0.2Ω⁻¹,即R=5Ω,代入得U=IR=0.4A×5Ω=2V;本实验控制定值电阻两端电压不变,因此可得结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
(5)探究电流与电阻的关系时,更换不同阻值的定值电阻后,需要调节滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变,同时滑动变阻器还可在闭合开关前将阻值调至最大,起到保护电路的作用;电源电压为3V,定值电阻两端控制为2V,滑动变阻器两端电压为3V-2V=1V,串联电路电压之比等于电阻之比,当接入最大的20Ω定值电阻时,由$\frac{U_R}{U_滑}=\frac{R}{R_滑}$,即$\frac{2\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{V}}=\frac{20\ \Omega}{R_滑}$,解得$R_滑=10\ \Omega$,因此滑动变阻器的最大阻值应不小于10Ω。
【答案】
(1)
(2) 断开
(3) 定值电阻断路
(4) 2;反
(5) 保持定值电阻两端的电压不变(同时保护电路);10
【知识点】
探究电流与电阻的关系,电路故障判断,串联分压规律
【点评】
本题是探究电流与电阻关系的经典电学实验题,覆盖了实物电路连接、实验操作规范、故障分析、图像数据处理、滑动变阻器参数计算多个核心考点,重点考查控制变量法在电学实验中的应用,结合串联电路规律即可顺利求解,是中考电学实验的高频考查题型。
【难度系数】
0.7
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