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1、一、解答題1.解:()函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?0,),f(x)aexlnxaxbx1bx1xex2ee.x由題意可得f(1)2,f(1)e.故a1,b2.()由()知f(x)exlnx2ex1,進(jìn)而f(x)1等價(jià)于xlnxxex2.xe設(shè)函數(shù)g(x)xlnx,則g(x)1lnx,因此當(dāng)x(0,1)時(shí),g(x)0;e當(dāng)x(1,)時(shí),g(x)0,故g(x)在(0,1)單一遞減,在(1,)單一遞加,eee進(jìn)而g(x)在(0,)的最小值為g(1)1.ee設(shè)函數(shù)h(x)xex2,則h(x)ex(1x),因此當(dāng)x(0,1)時(shí),h(x)0;e當(dāng)x(1,)時(shí),h(x)0,故h(x)在(0,1)上單一遞加,在(
2、1,)上單一遞減,進(jìn)而h(x)在(0,)的最大值為h(1)1.e綜上,當(dāng)x0時(shí),g(x)h(x),即f(x)1.2.解題指南(1)依據(jù)導(dǎo)數(shù)公式求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),利用分類(lèi)討論思想求解;(2)依據(jù)函數(shù)的單一性以及函數(shù)極值與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系式確立函數(shù)的極值點(diǎn),代入函數(shù)中求解.解析(1)f/(x)1a2(x2)2xax24(a1)(*)ax(x2)2(1ax)(x2)2當(dāng)a1時(shí),f/(x)0,此時(shí),f(x)在區(qū)間(0,)上單一遞加當(dāng)0a1時(shí),由f/(x)0得x121a,(x221a舍去)aa當(dāng)x(0,x1)時(shí),f/(x)0;當(dāng)x(x1,)時(shí),f/(x)0故f(x)在區(qū)間(0,x1)上單一遞減,在區(qū)間(x1,)
3、上單一遞加綜上所述,當(dāng)a1時(shí),f(x)在區(qū)間(0,)上單一遞加當(dāng)0a1時(shí),f(x)在區(qū)間(0,21a)上單一遞減,在區(qū)間(21a,)上單一遞加aa由(*)式知,當(dāng)a1時(shí),f/(x)0,此時(shí)f(x)不存在極值點(diǎn),因此要使得f(x)有兩個(gè)極值點(diǎn),必有0a1又f(x)的極值點(diǎn)只可能是x121a和x221a,且由定義可知,x1aaa且x2,因此21a1且21a2,解得a1aaa2此時(shí),由(*)式易知,x1,x2分別是f(x)的極小值和極大值點(diǎn),而令2a1x,則0a1且1知:當(dāng)1時(shí),1x0;當(dāng)1時(shí),0 x1a20a22a1記g(x)lnx222,x()當(dāng)1x0時(shí),g(x)2ln(x)22,因此g/(x)
4、222x20 xxx2x2因此,g(x)在區(qū)間(1,0)上單一遞減,進(jìn)而g(x)g(1)40,故當(dāng)01時(shí),a2f(x1)f(x2)00 x1時(shí),g(x)2lnx22/222x20()當(dāng)x,因此g(x)x2x2x因此,g(x)在區(qū)間(0,1)上單一遞減,進(jìn)而g(x)g(1)0,故當(dāng)時(shí)1a1,f(x1)f(x2)02綜上所述,知足條件的a的取值范圍為(1,1)23.(1)證明:因?yàn)閷?duì)隨意xR,都有f(x)exe(x)exexf(x),因此f(x)是R上的偶函數(shù)(2)解:由條件知(exex1)ex1在(0,+)上恒成立m令t=ex(x0),則t1,因此t11對(duì)于隨意t1成立mt2t11t11t1因?yàn)?/p>
5、t1112(t1)11=3,因此11,t131(t1)t11t1當(dāng)且僅當(dāng)t=2,即x=ln2時(shí)等號(hào)成立因此實(shí)數(shù)的取值范圍是13(3)解:令函數(shù)g(x)ex1a(x33x),則g(x)ex13a(x21)exex當(dāng)x1時(shí),ex10,x210,又a0,故g(x)0,因此g(x)是1,+)上的單一增函數(shù),ex因此g(x)在1,+)上的最小值是g(1)ee12ax0 x0a(30成立,當(dāng)且僅當(dāng)最小值g(1)0,0故e+e12a0,即aee12令函數(shù)h(x)x(e1)lnx1,則h(x)1e1,令h(x)=0,得xe1x當(dāng)x(0,e1)時(shí),h(x)0,故h(x)是(e1,+)上的單一增函數(shù)因此h(x)在
6、(0,+)上的最小值是h(e1)注意到h(1)=h,因此當(dāng)x(1,e1)?(0,e1)時(shí),h(e1)hxh;(e)=0()(1)=0當(dāng)a(e1,e)(e1,)時(shí),h(x)h(e)=0,因此h(x)0對(duì)隨意的x(1,e)成立當(dāng)aee1,e?(1,e)時(shí),h(a)a綜上所述,當(dāng)aee1a1ae1a1ae1(e,)2,e時(shí),e,當(dāng)a=e時(shí),e,當(dāng)a時(shí),ea1ae14.解題指南:(I)利用f(x)為偶函數(shù)和y=f(x)在點(diǎn)(0,f(0)處的切線的斜率為4c成立對(duì)于a,b的方程求解.(II)利用基本不等式求解.(III)需對(duì)c進(jìn)行分類(lèi),討論方程f(x)0能否有實(shí)根,進(jìn)而確立極值.解析:(I)對(duì)f(x)求
7、導(dǎo)得(x)2x2xc,由f(x)為偶函數(shù),知fx)f(x),f2ae2be(即2(a2xe2x0,因e2xe2x0,因此ab.b)(e)又f(0)2a2bc4c,故a1,b1.(II)當(dāng)c3時(shí),f(x)e2xe2x3x,那么故f(x)在R上為增函數(shù).(III)由()知f(x)2e2x2e2xc,而2e2x2e2x22e2x2e2x4,當(dāng)x0時(shí)等號(hào)成立.下邊分三種狀況進(jìn)行討論.當(dāng)c4時(shí),對(duì)隨意xR,f(x)2x2xc0,此時(shí)f(x)無(wú)極值;2e2e當(dāng)c4時(shí),對(duì)隨意x0,f(x)2e2x2e2xc0,此時(shí)f(x)無(wú)極值;當(dāng)c42xt,注意到方程2t2c0有兩根t1,2cc2160,時(shí),令et4即f
8、(x)0有兩根x111lnt1或x2lnt2.22當(dāng)x1xx2時(shí),f(x)0;又當(dāng)xx2時(shí),f(x)0,進(jìn)而f(x)在xx2處獲得極小值;綜上,若f(x)有極值,則c取值范圍為4,.5.解題指南(1)先求導(dǎo)數(shù),聯(lián)合解不等式求解函數(shù)的單一區(qū)間;(2)利用單一性與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系求解字母的取值范圍.解析當(dāng)b4時(shí),f(x)(x24x4)12x,定義域?yàn)?,21),f(x)(2x4)12x(x24x4)11(2)5x(x2).212x12x令f(x)0,解得x12,x20.當(dāng)x2或0 x1f(x)0;當(dāng)2x0時(shí),f(x)0.因此f(x)在(,2),(0,21)上單一遞2時(shí),減;在(2,0)上單一遞加.因此當(dāng)
9、x2時(shí),f(x)獲得極小值f(2)0;當(dāng)x0時(shí),f(x)獲得極大值f(0)4.因?yàn)閒(x)在(0,1)上單一遞加,因此f(x)0,且不恒等于0對(duì)x(0,1)恒成立.33f(x)(2xb)12x(x2bxb)112x(2)5x22x3bx,因此5x23bx2x0,2112x25x25x251111得b3因此b(,.(3)min.因?yàn)?3,故b的取值范圍為9996.解析:()對(duì)f(x)求導(dǎo)得f(x)(6xa)ex(3x2ax)ex3x2(6a)xa,(ex)2ex因?yàn)閒(x)在x0處獲得極值,因此f(0)0即a0.當(dāng)a0時(shí),f(x)=3x2f(x)3x26x,故f(1)3(1)3,進(jìn)而f(x)在點(diǎn)
10、(1,f(1))處ex,exe,fe的切線方程為y33(x1),化簡(jiǎn)得3xey0.ee()由()知f(x)3x2(6a)xa.ex令g(x)3x2(6a)xa,由g(x)0解得x16aa236,x26aa236.66當(dāng)xx1時(shí),g(x)0,即f(x)0,故f(x)為減函數(shù);當(dāng)x1xx2時(shí),g(x)0,即f(x)0,故f(x)為增函數(shù);當(dāng)xx2時(shí),g(x)0,即f(x)0,故f(x)為減函數(shù);由f(x)在3,x26aa2363,解得a9上為減函數(shù),知6,2故a的取值范圍為9,.2考點(diǎn)分類(lèi)第四章考點(diǎn)一、導(dǎo)數(shù)的見(jiàn)解、運(yùn)算及其幾何意義;考點(diǎn)二、導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用;第九章考點(diǎn)一、不等關(guān)系與一元二次不等式7.解:
11、(1)f(x)2xex(1x2)ex(x1)2ex0(僅當(dāng)x1時(shí)取等號(hào)),f(x)的單一遞加區(qū)間為(,)(2)f(0)1a0,f(lna)(lna)2a0,f(x)在單一遞加區(qū)間(,)上僅有一個(gè)零點(diǎn)(3)由題意知f(P)0,又僅f(1)0,得xP1,yP2a,xe由題意知f()2ma2,mkOP,得(m1)ee要證m3a21,即要證(m1)3a2,ee只要證(m1)3(m1)2em,即要證m1em,設(shè)g(m)m1em,則g(m)1em,又g(m)=0m=0,g(m)在(,0)上遞加,在(0,+)上遞減。g(m)g(0)0,即不等式成立,得證8.解:對(duì)f(x)求導(dǎo),得f(x)(x24x)ex,由
12、f(x)0,解得4x0,因此f(x)的單一遞減區(qū)間為(4,0)。9.(1)解:由f(x)=nxxn,可得f(x)nnxn1n1xn1,此中nN,且n2.下邊分兩種狀況討論:當(dāng)n為奇數(shù)時(shí).令f(x)0,解得x1,或x1.當(dāng)x變化時(shí),f(x),f(x)的變化狀況以下表:-+-因此,f(x)在,1,1,上單一遞減,在1,1內(nèi)單一遞加。當(dāng)n為偶數(shù)時(shí).當(dāng)f(x)0,即x1時(shí),函數(shù)f(x)單一遞加;當(dāng)f(x)0,即x1時(shí),函數(shù)f(x)單一遞減.因此,f(x)在,1上單一遞加,在1,上單一遞減.(2)證明:設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為x0,0,則x01,f(x0)nn2.曲線yf(x)在點(diǎn)P處的切nn1線方程為yf(x0
13、)xx0,即g(x)f(x0)(xx0).令F(x)f(x)gx,即F(x)f(x)f(x0)(xx0),則F(x)f(x)f(x0).因?yàn)閒(x)nxn1n在0,上單一遞減,故F(x)在0,上單一遞減.又因?yàn)镕(x0)0,因此當(dāng)x0,x0時(shí),F(xiàn)(x)0,當(dāng)xx0,時(shí),F(xiàn)(x)0,因此F(x)在0,x0內(nèi)單一遞加,在x0,上單一遞減,因此對(duì)于隨意的正實(shí)數(shù)x,都有F(x)F(x0)0,即對(duì)于隨意的正實(shí)數(shù)x,都有f(x)gx.(3)證明:不如設(shè)x1x2.由(2)知gxnn2xx0.設(shè)方程gxa的根為x2,可得x2ax0,當(dāng)n2時(shí),gx在,上單一遞減.n2n又由(2)知gx2fx2agx2,可得x2
14、x2.近似地,設(shè)曲線yfx在原點(diǎn)處的切線方程為yhx,可得hxnx,當(dāng)x0,,fxhxxn0,即對(duì)于隨意的x0,,fxhx.設(shè)方程hxa的根為x1,可得x1a.因?yàn)閔xnx在,上單一遞加,且nhx1afx1hx1,因此x1x1.由此可得x2x1x2x1ax0.1n因?yàn)閚2,因此2n111n11C1n11n1n,故21x0.nn1則當(dāng)x1x2時(shí),|x2x1|x2x1a21n同理可證當(dāng)x1x2時(shí),結(jié)論也成立因此,x2x1a2.1n10.解:()f(x)x1a(2x1)2ax2ax1a,函數(shù)f(x)極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)等價(jià)于f(x)0,即1x12ax2ax1a0在x(1,)上的變號(hào)根的個(gè)數(shù).令g(x)2ax
15、2ax1a,a0時(shí),g(x)10,此時(shí)f(x)0,函數(shù)f(x)單一遞加,無(wú)極值點(diǎn);a0時(shí),令a28a(1a)9a28a0,解得0a8時(shí),f(x)單一遞加,無(wú)極值點(diǎn);9a0時(shí),0,拋物線g(x)的張口向下,對(duì)稱(chēng)軸為x11a0,g(1)10,g(0)42ax2ax1a0在x(1,)上有一個(gè)變號(hào)根,即f(x)有一個(gè)極值點(diǎn);8012a時(shí),拋物線g(x)的張口向上,對(duì)稱(chēng)軸為x,2axax1a094g(1)1011在x()上各有一個(gè)變號(hào)根,即f(x)有兩個(gè)極值點(diǎn).1,)與x(,4488綜上:a0時(shí),f(x)有一個(gè)極值點(diǎn);0a時(shí),f(x)無(wú)極值點(diǎn);a時(shí),f(x)有兩個(gè)極值點(diǎn).99()由()知,0a8時(shí),f(
16、x)0恒成立,f(x)單一遞加,因此x0時(shí),f(x)f(0)09符合題意;a0時(shí),令h(x)ln(x1)x,x0,h(x)11x0,因此h(x)單一遞減,x1x1h(x)h(0)0,所以ln(x1)x,因?yàn)閒(x)在x0時(shí)先增后減,f(x)ln(x1)a(x2x)xa(x2x)ax2(1a)x.當(dāng)x時(shí),f(x),不知足,x0,f(x)0,舍去;8a1時(shí),由()知,對(duì)稱(chēng)軸x1,0,g(0)1a0,因此f(x)0恒成立,f(x)94單一遞加,即x0時(shí),f(x)f(0)0符合題意;a1時(shí),由()知,對(duì)稱(chēng)軸x1,0,g(0)1a0,因此存在x00,使4x(0,x0)g(x)0,即f(x)0,f(x)單
17、一遞減,故x(0,x0)x0時(shí),f(x)f(0)0不符合x(chóng)0,f(x)0,舍去.綜上:所求a的取值范圍是0,1.11.解法一:(1)令F(x)f(x)xln(1x)x,x0,),則有F(x)11xx.1x1當(dāng)x(0,)時(shí),F(xiàn)(x)0,因此F(x)在0,)上單一遞減,故當(dāng)x0時(shí),F(xiàn)(x)F(0)0,即當(dāng)x0時(shí),f(x)x.(2)令G(x)f(x)g(x)ln(1x)kx,x0,),則有G(x)1kkx(1k),x1x1當(dāng)k0時(shí),G(x)0,故G(x)在0,)單一遞加,G(x)G(0)0,故對(duì)隨意正實(shí)數(shù)x0均知足題意.當(dāng)0k1時(shí),令G(x)0,得x1k110,kk1取x01,對(duì)隨意x(0,x0),
18、有G(x)0,k進(jìn)而G(x)在0,x0)單一遞加,因此G(x)G(0)0,即f(x)g(x)綜上,當(dāng)k1時(shí),總存在x00,使得對(duì)隨意x(0,x0),恒有f(x)g(x).(3)當(dāng)k1時(shí),由(1)知,對(duì)于x(0,),g(x)xf(x),故g(x)f(x).|f(x)g(x)|g(x)f(x)kxln(1x).令M(x)kxln(1x)x2,x0,),則有M(x)k12x2x2(k2)xk1.1xx1故當(dāng)xk2(k2)28(k1)(x)0,(0,4)時(shí),MM(x)在0,k2(k2)28(k1)上單一遞加,4故M(x)M(0)0,即|f(x)g(x)|x2,因此知足題意的t不存在當(dāng)k1時(shí),由(2)知
19、,存在x00,使合適x(0,x0)時(shí),f(x)g(x),此時(shí)|f(x)g(x)|f(x)g(x)ln(1x)kx.令N(x)ln(1x)kxx2,x0,),則有N(x)11k2x2x2(k2)x1k,xx1(k2)(k2)28(1k)0,當(dāng)x(0,4)時(shí),N(x)N(x)在0,(k2)(k2)28(1k)上單一遞加,4故N(x)N(0)0,即f(x)g(x)x2.記x0與(k2)(k2)28(1k)x1,4中的較小者為則當(dāng)x(0,x1)時(shí),恒有|f(x)g(x)|x2.故知足題意的t不存在當(dāng)k1時(shí),由(1)知,當(dāng)x0時(shí),|f(x)g(x)|g(x)f(x)xln(1x).令H(x)xln(1x
20、)x2,x0,),則有H(x)112x2x2x.1xx1當(dāng)x0時(shí),H(x)0,因此H(x)在0,)上單一遞減,故H(x)H(0)0.故當(dāng)x0時(shí),恒有|f(x)g(x)|x2.此時(shí),隨意正實(shí)數(shù)t均知足題意.綜上,k1.解法二:(1)(2)同解法一.(3)當(dāng)k1時(shí),由(1)知,對(duì)于x(0,),g(x)xf(x),故|f(x)g(x)|g(x)f(x)kxln(1x)kxx(k1)x.令(k1)xx2,解得0 xk1.進(jìn)而獲得,當(dāng)k1時(shí),對(duì)于x(0,k1),恒有|f(x)g(x)|x2.故知足題意的t不存在。當(dāng)k1時(shí),取k1k1k11.2,進(jìn)而k由(2)知,存在x00,使得x(0,x0),f(x)k
21、1xkxg(x),此時(shí)|f(x)g(x)|f(x)g(x)(k1k)x1kx,令1kx1k,此時(shí)f(x)2x2,解得0 xg(x)x2.21k的較小者為2記x0與x1,當(dāng)x(0,x1)時(shí),恒有|f(x)g(x)|x2.2故知足題意的t不存在.當(dāng)k1時(shí),由(1)知,x0,|f(x)g(x)|f(x)g(x)xln(1x),令M(x)xln(1x)x2,x0,),則有M(x)112x2x2x.1xx1當(dāng)x0時(shí),M(x)0,因此M(x)在0,)上單一遞減,故M(x)M(0)0故當(dāng)x0時(shí),恒有|f(x)g(x)|x2,此時(shí),隨意正實(shí)數(shù)t均知足題意綜上,k1.12.證明:(1)f(x)aeaxsinxe
22、axcosx此中tan=1,0.a2令f(x)=0,由x0得x+=mx,即x=m-,mN*.對(duì)kN,若2kx+(2k+1),即2k-x0;若(2k+1)x+(2k+2),即(2k+1)-x(2k+2)-,則f(x)0.因此,在區(qū)間(m-1),m-)與(m-,m)上,f(x)的符號(hào)總相反.于是當(dāng)x=m-(mN*)時(shí),f(x)獲得極值,因此xnn(nN*).ansin(n)(1)n1eansin.易知f(xn)0,而此時(shí),f(xn)e是常數(shù),故數(shù)列f(xn)是首項(xiàng)為f(x1)=eansin,公比為eax的等比數(shù)列(2)由(1)知,sin=11,于是對(duì)全部nN*,xn0)設(shè)g(t)=etet(t1)
23、令(t)0),則()=.g(t)=0得t=1tgtt2)在區(qū)間(0,1)上單一遞減;當(dāng)0t1時(shí),g(t)1時(shí),g(t)0,因此g(t)在區(qū)間(0,1進(jìn)而當(dāng)t=1時(shí),函數(shù)g(t)獲得最小值g(1)=e因此,假如(?)式恒成立,只要a21e,即只要a1.ag(1)e21而當(dāng)a=1時(shí),tan=1=e213且0.于是e21a22e21,且當(dāng)n2時(shí),n23e21.因此對(duì)全部32nN*,axnne211,因此g(axn)g(1)ea21.故(?)式亦恒成立.a綜上所述,若a1,則對(duì)全部nN*,xn|f(xn)|恒成立.e2113.解:()f(x)3x2a,若x軸為曲線yf(x)的切線,則切點(diǎn)(x0,0)知
24、足f(x0)0,f(x0)0,也就是3x02a0且x03ax010,解得x01,a3,因此,當(dāng)a3時(shí),x軸為曲線yf(x)4244的切線;()當(dāng)x1時(shí),g(x)lnx0,函數(shù)h(x)minf(x),g(x)g(x)沒(méi)有零點(diǎn);當(dāng)x1時(shí),若a5f(1)a5,h(1)minf(1),g(1)g(1)0,故x1是h(x)的零點(diǎn);,則044當(dāng)0 x1時(shí),g(x)lnx0,以下討論yf(x)在區(qū)間(0,1)上的零點(diǎn)的個(gè)數(shù).對(duì)于f(x)3x2a,因?yàn)?3x23,因此令f(x)0可得a3x2,那么(i)當(dāng)a3或a0時(shí),f(x)沒(méi)有零點(diǎn)(f(x)0或f(x)0),yf(x)在區(qū)間(0,1)上是單一函數(shù),且f(0
25、)1,f(1)a5,因此當(dāng)a3時(shí),yf(x)在區(qū)間(0,1)上有一個(gè)零點(diǎn);當(dāng)a0時(shí),yf(x)44在區(qū)間(0,1)上沒(méi)有零點(diǎn);(ii)當(dāng)3a0時(shí),f(x)0(0 xa)且f(x)0(a1),因此xa為最小3x33值點(diǎn),且f(a)2aa1333.4明顯,若f(a0,即3a0時(shí),yf(x)在區(qū)間(0,1)上沒(méi)有零點(diǎn);)43若f(a)0,即a3時(shí),yf(x)在區(qū)間(0,1)上有1個(gè)零點(diǎn);34若f(a)0,即3a3時(shí),因?yàn)閒(0)1,f(1)a5,因此若5a3,yf(x)344444在區(qū)間(0,1)上有2個(gè)零點(diǎn);若3a5f(x)在區(qū)間(0,1)上有1個(gè)零點(diǎn).,y4綜上,當(dāng)a3a535時(shí),h(x)有2個(gè)
26、零點(diǎn);當(dāng)或時(shí),h(x)有1個(gè)零點(diǎn);當(dāng)a或a44445a34時(shí),h(x)有3個(gè)零點(diǎn).4解:(1)fx2xalnxx22ax2a2a令gx0,即x2xa0 x0,討論此不等式的解,可得:當(dāng)14a01時(shí),不等式恒成立。即gx0恒成立,因此gx恒單一遞加。時(shí),即a4當(dāng)0a1時(shí),x1114a0,1,x2114a1,142222因此gx0的解為0 x114a,x114a。因此gx在220 x114a,x114a時(shí)單一遞加。22綜上:當(dāng)a1x在0,上單一遞加。時(shí),g4當(dāng)0a1時(shí),gx在(0,114a),(114a,)上單一遞加,在422(114a,114a)上單一遞減。22由(1)得fxgx在1,內(nèi)單一遞加
27、。且f122a22a4a0,f0。由零點(diǎn)存在性定理得存在獨(dú)一x01,使得fx02lnx022a2x02a0。x0因此fx在(1,x0)上單一遞減,(x0,)上單一遞加。因此知足fx0在區(qū)間1,內(nèi)有獨(dú)一解只要知足fxminfx00即可。fx02x0alnx0 x022ax02a2a0,將帶入化簡(jiǎn)得:當(dāng)ax0(x01)時(shí),此時(shí)變形為2a2ln2a30,在1,1上有解。令22ha2a2ln2a3,ha222a2aa因此ha在0,1上單一遞減。h1130不知足。2當(dāng)a2x0 x02時(shí),此時(shí)變形為2x022lnx060在1,2上有解。不如設(shè)h(x0)2x022lnx06,hx04x024x022x0 x0因此h(x0)在1,2上單一遞加。h(1)4,h222ln20。因此2x022lnx060在1,2上有解。因此結(jié)論得證。15.解析()f(x)ln1x的定義域是(1,1),f(x)12,f(0)2,f(0)0,曲線yfx1xx2在點(diǎn)0,f0處的切線方程為2xy0;()當(dāng)x(0,
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