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    高考数学一轮复习第2章第4课时函数性质的综合应用学案
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    高考数学一轮复习第2章第4课时函数性质的综合应用学案

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    这是一份高考数学一轮复习第2章第4课时函数性质的综合应用学案,共18页。

    [典例1] (1)(2020·新高考Ⅰ卷)若定义在R的奇函数f(x)在(-∞,0)单调递减,且f(2)=0,则满足xf(x-1)≥0的x的取值范围是( )
    A.[-1,1]∪[3,+∞) B.[-3,-1]∪[0,1]
    C.[-1,0]∪[1,+∞) D.[-1,0]∪[1,3]
    (2)(多选)定义在R上的奇函数f(x)为减函数,偶函数g(x)在区间[0,+∞)上的图象与f(x)的图象重合,设a>b>0,则下列不等式中成立的是( )
    A.f(b)-f(-a)B.f(b)-f(-a)>g(a)-g(-b)
    C.f(a)+f(-b)D.f(a)+f(-b)>g(b)-g(-a)
    (1)D (2)AC [(1)因为函数f(x)为定义在R上的奇函数,则f(0)=0.
    又f(x)在(-∞,0)上单调递减,且f(2)=0,
    画出函数f(x)的大致图象如图①所示,
    则函数f(x-1)的大致图象如图②所示.
    图① 图②
    当x≤0时,要满足xf(x-1)≥0,
    则f(x-1)≤0,得-1≤x≤0.
    当x>0时,要满足xf(x-1)≥0,则f(x-1)≥0,得1≤x≤3.
    故满足xf(x-1)≥0的x的取值范围是[-1,0]∪[1,3].故选D.
    (2)函数f(x)为R上的奇函数,且为单调减函数,
    偶函数g(x)在区间[0,+∞)上的图象与f(x)的图象重合,
    由a>b>0,得f(a)对于A,f(b)-f(-a)0上成立),所以A正确;
    对于B,f(b)-f(-a)>g(a)-g(-b)⇔f(b)+f(a)-g(a)+g(b)=2f(b)>0,这与f(b)<0矛盾,所以B错误;
    对于C,f(a)+f(-b)对于D,f(a)+f(-b)>g(b)-g(-a)⇔f(a)-f(b)-g(b)+g(a)=2[f(a)-f(b)]>0,这与f(a) 1.比较函数值的大小问题,可以利用奇偶性,把不在同一单调区间上的两个或多个自变量转化到同一单调区间上,再利用函数的单调性比较大小;
    2.对于抽象函数不等式的求解,应变形为f(x1)>f(x2)的形式,再结合单调性,脱去“f”变成常规不等式,转化为x1x2)求解.
    [跟进训练]
    1.(1)已知函数f(x+2)是定义域为R的偶函数,若f(x)在(2,+∞)上单调递减,则不等式f(ln x)<f(1)的解集是( )
    A.(0,1)∪(3,+∞) B.(1,3)
    C.(0,e)∪(e3,+∞) D.(e,e3)
    (2)(2023·广东深圳高三期中)已知函数f(x)满足:①∀x,y∈R,f(x+y)=f(x)+f(y),②∀x>0,f(x)>0,则( )
    A.f(x)是偶函数且在(0,+∞)上单调递减
    B.f(x)是偶函数且在(0,+∞)上单调递增
    C.f(x)是奇函数且单调递减
    D.f(x)是奇函数且单调递增
    (1)C (2)D [(1)因为f(x+2)的图象向右平移2个单位长度得到f(x)的图象,且f(x+2)的图象关于y轴对称,
    所以f(x)的图象关于直线x=2对称.
    由f(x)在(2,+∞)上单调递减可得f(x)在(-∞,2)上单调递增,由f(ln x)<f(1),所以ln x<1或ln x>3,解得0<x<e或x>e3.
    (2)因为∀x,y∈R,f(x+y)=f(x)+f(y),
    所以,令x=y=0得f(0)=f(0)+f(0),即f(0)=0.
    令y=-x,得f(0)=f(x)+f(-x)=0,即f(-x)=-f(x),
    所以函数f(x)为奇函数.
    设x1>x2>0,则x1=x2+(x1-x2),所以f(x1)=f(x2)+f(x1-x2),
    即f(x1)-f(x2)=f(x1-x2),
    因为∀x>0,f(x)>0,x1-x2>0,
    所以f(x1-x2)>0,即f(x1)>f(x2),
    所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
    所以函数f(x)在R上单调递增,
    综上,f(x)是奇函数且单调递增.
    故选D.]
    【教师备选题】
    已知奇函数f(x)在R上是增函数,g(x)=xf(x).若a=g(-lg25.1),b=g(20.8),c=g(3),则a,b,c的大小关系为( )
    A.a<b<c B.c<b<a
    C.b<a<c D.b<c<a
    C [易知g(x)=xf(x)在R上为偶函数,
    ∵奇函数f(x)在R上是增函数,且f(0)=0.
    ∴g(x)在(0,+∞)上是增函数.
    又3>lg25.1>2>20.8,且a=g(-lg25.1)=g(lg25.1),
    ∴g(3)>g(lg25.1)>g(20.8),则c>a>b.]
    考点二 函数的奇偶性与周期性
    [典例2] (1)(2021·全国甲卷)设函数f(x)的定义域为R,f(x+1)为奇函数,f(x+2)为偶函数,当x∈[1,2]时,f(x)=ax2+b.若f(0)+f(3)=6,则f92=( )
    A.-94 B.-32
    C.74 D.52
    (2)(2022·陕西安康模拟)已知偶函数f(x)对任意的x∈R都有f(x+2)-f(x)=f(1),且f(0)=8,则f(99)+f(100)=( )
    A.0 B.6
    C.8 D.16
    (1)D (2)C [(1)由于f(x+1)为奇函数,所以函数f(x)的图象关于点(1,0)对称,即有f(x)+f(2-x)=0,所以f(1)+f(2-1)=0,得f(1)=0,即a+b=0 ①.由于f(x+2)为偶函数,所以函数f(x)的图象关于直线x=2对称,即有f(x)-f(4-x)=0,所以f(0)+f(3)=-f(2)+f(1)=-4a-b+a+b=-3a=6 ②.
    根据①②可得a=-2,b=2,所以当x∈[1,2]时,f(x)=-2x2+2.
    根据函数f(x)的图象关于直线x=2对称,且关于点(1,0)对称,可得函数f(x)的周期为4,所以f92=f12=-f32=2×322-2=52.
    (2)因为f(x)为偶函数,f(x+2)-f(x)=f(1),
    所以f(-1+2)-f(-1)=f(1),解得f(1)=0,
    所以f(x+2)=f(x),那么f(x)的周期为2,
    所以f(100)=f(0)=8,f(99)=f(1)=0,
    f(99)+f(100)=8,故A,B,D错误.
    故选C.]
    周期性与奇偶性结合的问题多考查求值问题,常利用奇偶性及周期性进行转换,将所求函数值的自变量转化到已知解析式的函数定义域内求解.
    [跟进训练]
    2.已知定义在R上的奇函数y=f(x)满足f(x+8)+f(x)=0,且f(5)=5,则f(2 019)+f(2 024)=( )
    A.-5 B.5
    C.0 D.4 043
    B [由f(x+8)+f(x)=0,得f(x+8)=-f(x),所以f(x+16)=-f(x+8)=f(x),故函数y=f(x)是以16为周期的周期函数.在f(x+8)+f(x)=0中,令x=0,得f(8)+f(0)=0,因为函数y=f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(0)=0.故f(8)=0.故f(2 024)=f(16×126+8)=f(8)=0.又在f(x+8)+f(x)=0中,令x=-3,得f(5)+f(-3)=0,得f(5)=-f(-3)=f(3)=5,则f(2 019)=f(16×126+3)=f(3)=5,所以f(2 019)+f(2 024)=5.故选B.]
    考点三 函数的奇偶性与对称性
    [典例3] (1)(2023·沈阳模拟)已知函数f(x-1)(x∈R)是偶函数,且函数f(x)的图象关于点(1,0)对称,当x∈[-1,1]时,f(x)=ax-1,则f(2 023)=( )
    A.-1 B.-2
    C.0 D.2
    (2)定义在R上的奇函数f(x),其图象关于点(-2,0)对称,且f(x)在[0,2)上单调递增,则( )
    A.f(11)B.f(21)C.f(11)D.f(21)(1)B (2)A [(1)根据题意,函数f(x-1)(x∈R)是偶函数,则函数f(x)的对称轴为x=-1,则有f(x)=f(-2-x),又由函数f(x)的图象关于点(1,0)对称,则f(x)=-f(2-x),则有f(-2-x)=-f(2-x),则f(x+4)=-f(x),则有f(x+8)=-f(x+4)=f(x),则函数f(x)是周期为8的周期函数,又f(1)=0,则a-1=0,即a=1,则当x∈[-1,1]时,f(x)=x-1,f(-1)=-2,则f(2 023)=f(-1+253×8)=f(-1)=-2.故选B.
    (2)函数f(x)的图象关于点(-2,0)对称,∴f(x-4)=-f(-x),又f(x)为定义在R上的奇函数,
    所以-f(-x)=f(x),所以f(x-4)=f(x),即函数f(x)的周期是4,则f(11)=f(-1),f(12)=f(0), f(21)=f(1),
    ∵f(x)为奇函数,且在[0,2)上单调递增,
    则f(x)在(-2,2)上单调递增,∴f(-1)即f(11) 由函数的奇偶性与对称性可求函数的周期,常用于化简求值、比较大小等.
    [跟进训练]
    3.(2022·海口二模)已知函数fx是定义在R上的奇函数,函数gx=x-2fx的图象关于直线x=2对称,若f-1=-1,则g3=( )
    A.5 B.1
    C.-1 D.-5
    B [因为gx的图象关于直线x=2对称,则
    gx+2=g2-x,
    又g2-x=-xf2-x=xf2-x,
    且gx+2=xfx+2,
    所以xf2-x=xf2+x对任意的x∈R恒成立,
    所以f2-x=f2+x,因为f-1=-1且fx为奇函数,所以f3=f2+1=f2-1=-f-1=1,
    因此,g3=3-2f3=f1=1.故选B.]
    考点四 函数的对称性与周期性
    [典例4] (多选)已知f(x)的定义域为R,其函数图象关于直线x=-3对称,且f(x+3)=f(x-3),若当x∈[0,3]时,f(x)=4x+2x-11,则下列结论正确的是( )
    A.f(x)为偶函数
    B.f(x)在[-6,-3]上单调递减
    C.f(x)的图象关于直线x=3对称
    D.f(100)=9
    ACD [f(x)的图象关于直线x=-3对称,
    则f(-x)=f(x-6),
    又f(x+3)=f(x-3),则f(x)的周期T=6,
    ∴f(-x)=f(x-6)=f(x),
    ∴f(x)为偶函数,故A正确;
    当x∈[0,3]时,f(x)=4x+2x-11单调递增,
    ∵T=6,故f(x)在[-6,-3]上也单调递增,故B错误;
    ∵f(x)的图象关于直线x=-3对称且T=6,
    ∴f(x)的图象关于直线x=3对称,故C正确;
    f(100)=f(16×6+4)=f(4)=f(-2)=f(2)=9,故D正确.]
    函数的周期性与对称性的关系
    (1)如果f(x)的图象关于点(a,0)对称,且关于直线x=b(a≠b)对称,则函数f(x)的周期T=4|a-b|.(类比y=sin x的图象)
    (2)如果f(x)的图象关于点(a,0)对称,且关于点(b,0)(a≠b)对称,则函数f(x)的周期T=2|a-b|.(类比y=sin x的图象)
    (3)若函数f(x)关于直线x=a与直线x=b(a≠b)对称,那么函数的周期T=2|a-b|.(类比y=sin x的图象)
    [跟进训练]
    4.设函数f(x)是定义在R上的偶函数,且对任意的x∈R恒有f(x+1)=f(x-1),已知当x∈[0,1]时,f(x)=2x,则有
    ①2是函数f(x)的周期;
    ②函数f(x)在(1,2)上单调递减,在(2,3)上单调递增;
    ③函数f(x)的最大值是1,最小值是0;
    ④f(x)的图象关于直线x=1对称.
    其中所有正确命题的序号是________.
    ①②④ [在f(x+1)=f(x-1)中,令x-1=t,
    则有f(t+2)=f(t),
    因此2是函数f(x)的周期,故①正确;
    当x∈[0,1]时,f(x)=2x单调递增,
    根据函数的奇偶性知,f(x)在[-1,0]上单调递减,根据函数的周期性知,函数f(x)在(1,2)上单调递减,在(2,3)上单调递增,故②正确;
    由②知,f(x)在[0,2]上的最大值f(x)max=f(1)=2,f(x)的最小值f(x)min=f(0)=f(2)=20=1且f(x)是周期为2的周期函数,∴f(x)的最大值是2,最小值是1,故③错误;
    f(x)为偶函数,∴f(-x)=f(x),又T=2,∴f(x)=f(x+2),∴f(-x)=f(x+2),故f(x)的图象关于直线x=1对称,故④正确.]
    课时分层作业(八) 函数性质的综合应用
    一、选择题
    1.(2021·全国甲卷)设f(x)是定义域为R的奇函数,且f(1+x)=f(-x).若f-13=13,则f53=( )
    A.-53 B.-13
    C.13 D.53
    C [因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(-x)=-f(x).又f(1+x)=f(-x),所以f(2+x)=f(1+(1+x))=f(-(1+x))=-f(1+x)=-f(-x)=f(x),所以函数f(x)是以2为周期的周期函数,f53=f53-2=f-13=13.故选C.]
    2.已知函数fx=1x-1x-2,则( )
    A.fx在-∞,2上单调递增
    B.fx在2,+∞上单调递减
    C.y=fx的图象关于直线x=1对称
    D.y=fx的图象关于点1,0对称
    C [因为f(-2)=1-2-1-2-2=-14,f(-1)=-1-1-1-2=-23,
    所以f(-2)>f(-1),所以A错误;
    因为f(3)=13-1=-23,f(4)=14-14-2=-14,
    所以f(3)因为f(2-x)=12-x-12-x-2=12-x+1x=1x-1x-2=f(x),
    所以y=fx的图象关于直线x=1对称,故C正确;
    在f(x)=1x-1x-2的图象上取一点-2,-14,则其关于点(1,0)对称的点为4,14,因为f(4)=-14≠14,所以点4,14不在函数f(x)的图象上,故y=fx的图象不关于点1,0对称,故D错误.故选C.]
    3.(2023·临沂模拟)定义在R上的奇函数f(x)满足f(x+2)=-f(x),且在[0,1]上是减函数,则有( )
    A.f32<f-14<f14
    B.f14<f-14<f32
    C.f32<f14<f-14
    D.f-14<f32<f14
    C [因为f(x+2)=-f(x),所以f(x+2+2)=-f(x+2)=f(x),所以函数f(x)的周期为4,作出f(x)的草图,如图,由图可知f32<f14<f-14.故选C.
    ]
    4.函数f(x)的定义域为R,f(x+2)为偶函数,且f(x+2)=-f(x),当x∈[0,1]时f(x)=mx+n.若f(2)+f(3)=5,则f72=( )
    A.72 B.52
    C.-52 D.-32
    C [由f(x+2)为偶函数,则f(x+2)=f(2-x),
    所以f(x)的图象关于直线x=2对称,所以f3=f1=m+n ,由f(x+2)=-f(x),
    令x=1,可得f(3)=-f(1),
    所以f1=-f1,则f1=0,即m=-n ,
    由f(x+2)=-f(x),令x=0,可得f(2)=-f(0),
    又f0=n,所以f(2)=-n,
    所以f(2)+f(3)=-n=5,则n=-5,m=5.
    因为f(x)的图象关于直线x=2对称,则f72=f12=12m+n=12×5-5=-52.故选C.]
    5.已知f(x)是定义域为(-∞,+∞)的奇函数,满足f(1-x)=f(1+x).若f(1)=2,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=( )
    A.-50 B.0
    C.2 D.50
    C [法一:∵f(x)在R上是奇函数,且f(1-x)=f(1+x),∴f(x+1)=-f(x-1),即f(x+2)=-f(x).
    因此f(x+4)=f(x),则函数f(x)是周期为4的周期函数,
    由于f(1-x)=f(1+x),f(1)=2,
    故令x=1,得f(0)=f(2)=0,
    令x=2,得f(3)=f(-1)=-f(1)=-2,
    令x=3,得f(4)=f(-2)=-f(2)=0,
    故f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=2+0-2+0=0,
    所以f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=12×0+f(1)+f(2)=2.
    法二:由题意可设f(x)=2sin π2x,作出f(x)的部分图象如图所示.
    由图可知,f(x)的一个周期为4,所以f(1)+f(2)+f(3)+…+f(50)=12[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(49)+f(50)=12×0+f(1)+f(2)=2.]
    6.已知定义在R上的函数f(x)的图象连续不断,有下列四个命题:
    甲:f(x)是奇函数;
    乙:f(x)的图象关于直线x=1对称;
    丙:f(x)在区间[-1,1]上单调递减;
    丁:函数f(x)的周期为2.
    如果只有一个假命题,则该命题是( )
    A.甲 B.乙
    C.丙 D.丁
    D [由函数f(x)的特征可知,函数在区间[-1,1]上单调递减,其中该区间的宽度为2,所以函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减与函数f(x)的周期为2互相矛盾,即丙和丁中有一个为假命题.若甲、乙成立,故f(-x)=-f(x),f(x+1)=f(1-x),故f(x+2)=f(1-(1+x))=f(-x)=-f(x),故f(x+4)=f(x),所以函数的周期为4.即丁为假命题,由于只有一个假命题,故选D.]
    7.(多选)函数f(x)的定义域为R,若f(x+1)与f(x-1)都是偶函数,则( )
    A.f(x)是偶函数 B.f(x)是奇函数
    C.f(x+3)是偶函数 D.f(x)=f(x+4)
    CD [∵f(x+1)是偶函数,∴f(-x+1)=f(x+1),从而f(-x)=f(x+2).
    ∵f(x-1)是偶函数,∴f(-x-1)=f(x-1),
    从而f(-x)=f(x-2).
    ∴f(x+2)=f(x-2),f(x+4)=f(x),
    ∴f(x)是以4为周期的周期函数.
    ∵f(-x-1)=f(x-1),
    ∴f(-x-1+4)=f(x-1+4),
    即f(-x+3)=f(x+3),∴f(x+3)是偶函数.]
    8.(多选)(2022·盐城三模)已知函数fx为R上的奇函数,gx=fx+1为偶函数,下列说法正确的有( )
    A.fx图象关于直线x=-1对称
    B.g2 023=0
    C.gx的最小正周期为4
    D.对任意x∈R都有f2-x=fx
    ABD [由fx的对称中心为0,0,对称轴为x=1,
    则fx的图象也关于直线x=-1对称,且f(x)=f(2-x),A,D正确;由A分析知:f(x)=f(2-x)=-f(-x),故f(2+x)=-f(x),所以f(4+x)=-f(2+x)=f(x),
    所以fx的周期为4,则g2 023=f2 024=f0=0,B正确;但不能说明gx最小正周期为4,C错误.
    故选ABD.]
    二、填空题
    9.已知定义在R上的函数f(x)满足f(-x)=-f(x),
    f(3-x)=f(x),则f(2 025)=________.
    0 [用-x替代x,得到f(x+3)=f(-x)=-f(x),所以T=6,所以f(2 025)=f(337×6+3)=f(3).因为f(3-x)=f(x),所以f(3)=f(0)=0.所以f(2 025)=0.]
    10.(2022·全国乙卷)若fx=ln a+11-x+b是奇函数,则a=________,b=________.
    -12 ln 2 [因为函数fx=ln a+11-x+b为奇函数,所以其定义域关于原点对称.
    由a+11-x≠0可得,1-xa+1-ax≠0,所以x=a+1a=-1,解得a=-12,即函数的定义域为(-∞,-1)∪(-1,1)∪(1,+∞),再由f0=0可得,b=ln 2.即fx=ln -12+11-x+ln 2=ln 1+x1-x,在定义域内满足f-x=-fx,符合题意.]
    11.定义在实数集R上的函数f(x)满足f(x)+f(x+2)=0,且f(4-x)=f(x).现有以下三个命题:
    ①8是函数f(x)的一个周期;②f(x)的图象关于直线x=2对称;③f(x)是偶函数.
    其中正确命题的序号是________.
    ①②③ [∵f(x)+f(x+2)=0,∴f(x+2)=-f(x),f(x+4)=-f(x+2)=f(x),∴f(x)的周期为4,故①正确;又f(4-x)=f(x),所以f(2+x)=f(2-x),即f(x)的图象关于直线x=2对称,故②正确;由f(x)=f(4-x)得f(-x)=f(4+x)=f(x),故③正确.]
    12.已知f(x)是定义在R上的偶函数,其图象关于点(1,0)对称.以下关于f(x)的结论:
    ①f(x)是周期函数;
    ②f(x)在(0,2)上单调递减;
    ③f(x)满足f(x)=f(4-x);
    ④f(x)=cs πx2是满足条件的一个函数.
    其中正确的结论是________(写出所有正确结论的序号).
    ①③④ [因为f(x)是偶函数,所以f(-x)=f(x),因为f(x)的图象关于点(1,0)对称,故有f(-x)=-f(2+x),故f(x+2)=-f(x),故有f(x+4)=-f(x+2)=f(x),即f(x)是以4为周期的周期函数,故①正确.由f(-x)=f(x)=f(x+4),把x替换成-x可得f(x)=f(4-x),故③正确.f(x)=cs πx2是定义在R上的偶函数,(1,0)是它的图象的一个对称中心,可得④正确.取f(x)=-cs πx2时满足题设条件,但它在(0,2)上单调递增,故②错误.]
    13.(2022·全国乙卷)已知函数f(x),g(x)的定义域均为R,且f(x)+g(2-x)=5,g(x)-f(x-4)=7.若y=g(x)的图象关于直线x=2对称,g(2)=4,则
    k=122fk=( )
    A.-21 B.-22
    C.-23 D.-24
    D [因为y=g(x)的图象关于直线x=2对称,
    所以g(2-x)=g(x+2),
    因为g(x)-f(x-4)=7,所以g(x+2)-f(x-2)=7,即g(x+2)=7+f(x-2),
    因为f(x)+g(2-x)=5,所以f(x)+g(x+2)=5,
    代入得f(x)+[7+f(x-2)]=5,即f(x)+f(x-2)=-2,
    所以f(3)+f(5)+…+f(21)=(-2)×5=-10,
    f(4)+f(6)+…+f(22)=(-2)×5=-10.
    因为f(x)+g(2-x)=5,所以f(0)+g(2)=5,即f(0)=1,所以f(2)=-2-f(0)=-3.
    因为g(x)-f(x-4)=7,所以g(x+4)-f(x)=7,又因为f(x)+g(2-x)=5,
    联立得,g(2-x)+g(x+4)=12,
    所以y=g(x)的图象关于点(3,6)中心对称,因为函数g(x)的定义域为R,
    所以g(3)=6,
    因为f(x)+g(x+2)=5,所以f(1)=5-g(3)=-1.
    所以k=122fk
    =f(1)+f(2)+[f(3)+f(5)+…+f(21)]+[f(4)+f(6)+…+f(22)]=-1-3-10-10=-24.
    故选D.]
    14.已知函数f(x)=ln (1+x)-ln (1-x),若实数a满足f(a)+f(1-2a)>0,则a的取值范围是________.
    (0,1) [对于函数f(x)=ln (1+x)-ln (1-x),
    有1+x>0,1-x>0,解得-1则函数y=f(x)的定义域为(-1,1),定义域关于原点对称,
    f(-x)=ln (1-x)-ln (1+x)=-f(x),
    所以函数y=f(x)为奇函数,
    由于函数y=ln (1+x)在区间(-1,1)上单调递增,
    函数y=ln (1-x)在区间(-1,1)上单调递减,
    所以函数f(x)=ln (1+x)-ln (1-x)在(-1,1)上单调递增,
    由f(a)+f(1-2a)>0,得f(a)>-f(1-2a)=f(2a-1),
    所以-12a-1,解得0因此,实数a的取值范围是(0,1).]
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