高三一轮复习(中图版)地理讲义：第一单元第5讲第2课时正午太阳高

第2课时正午太阳高度的时空变化规律及其应用

考点一正午太阳高度的变化规律

1.正午太阳高度的空间(纬度)变化规律

2.太阳高度的时间变化规律

(1)太阳高度的日变化

太阳高度在一天之内是有变化的，一天之内有一个最大值

即当地的正午太阳高度最大

特别提醒不同纬度太阳高度的日变化速度不同。太阳高度日变化速度＝正午太阳高度/当地昼长的一半。

(2)正午太阳高度的年变化

(2018·大连联考)下图为6月22日与12月22日地球表面四地正午太阳高度。四地自北向南排列，依次是()

A.甲、乙、丙、丁

B.甲、丙、丁、乙

C.丁、乙、丙、甲

D.甲、丙、乙、丁

解析图中丙地夏至日的正午太阳高度为90°，说明丙地在23°26′N上；乙地冬至日正午太阳高度大于夏至日，且冬至日正午太阳高度接近90°，推断出乙地在0°～23°26′S之间且接近23°26′S；甲地夏至日正午太阳高度大于冬至日，且冬至日正午太阳高度很小(低于10°)，得出甲地在23°26′N以北，66°34′N以南，且距离66°34′N较近；同理推出丁地在23°26′S以南，66°34′S以北，且距离66°34′S 较近。所以四地自北向南依次为：甲、丙、乙、丁。

答案 D

?类题通法

正午太阳高度的几点特殊规律

(1)同线相等规律：同一纬线上正午太阳高度相等。

(2)对称规律：以太阳直射点所在纬线为对称轴南北对称的两条纬线，正午太阳高度相等。

(3)近大远小规律：距太阳直射点所在纬线越近，正午太阳高度越大，反之越小。

考法一正午太阳高度变化与分布规律判断

1.(2016·北京文综，1)2016年8月21～25日，第33届国际地理学大会将在北京举办。往届大会曾在华盛顿、首尔等地举办。读图，回答下题。

本届大会期间，北京()

A.适逢中国农历处暑节气

B.八达岭长城漫山红叶

C.比首尔正午太阳高度大

D.比华盛顿日出时间晚

解析从题干信息知，本届大会期间，北京时间为2016年8月21日～25日。处暑即为“出暑”炎热离开的意思，是农历二十四节气之中的第14个节气，交节时间点在公历8月23日前后，A对；八达岭长城漫山红叶的时间为秋季，主要在10月份附近，B错；北京和首尔均在北回归线以北地区，且北京比首尔纬度高，全年正午太阳高度比首尔小，C错；大会期间北半球处于昼长夜短的状态，纬度越高，白昼越长，北京位于华盛顿东面，同时纬度较华盛顿高，此期间北京比华盛顿日出时间早，D错。

答案 A

2.(2014·课标Ⅱ，4)总部位于江苏徐州(约34°N，117°E)的某企业承接了甲国(下图)价值7.446亿美元的工程机械订单。据此完成下题。

2011年6月21日，该订单的首批产品从徐州发货。这一日，徐州与甲国首都相比()

A.徐州的正午太阳高度较高

B.徐州的白昼较短

C.两地正午物影方向相同

D.两地日出方位角相同

解析本题主要考查地球运动的地理意义。根据图文材料可知，徐州纬度约为34°N，甲国首都纬度约为10°N。6月21日，太阳直射点位于北回归线附近，正午太阳高度大致由北回归线向南、北两侧递减。由于徐州与北回归线的纬度差较小，故徐州的正午太阳高度较高，A项正确；此日，北半球纬度越高，昼越长，B项错误；徐州与甲国首都分别位于太阳直射纬线的两侧，故正午物影方向相反，C项错误；由于徐州与甲国首都纬度不同，故两地日出方位角不同，D项错误。答案 A

考法二正午太阳高度变化规律的应用

3.(2015·上海地理，28～30)下图为甲、乙两地某日从日出到日落太阳高度角日变化示意图，其中甲地位于北半球。据此回答(1)～(3)题。

(1)据图推测，乙地位于()

A.东半球赤道上

B.东半球北回归线上

C.西半球赤道上

D.西半球北回归线上

(2)据图推测，该日应该是北半球的()

A.春分日

B.夏至日

C.秋分日

D.冬至日

(3)甲、乙两地实际距离大约是()

A.1万千米

B.2万千米

C.3万千米

D.4万千米

解析第(1)题，甲地位于北半球，此日甲地昼长为12小时16分，所以北半球处于夏半年，太阳直射点位于北半球。乙地昼长恰好为12小时，乙地只能位于赤道上。乙地正午太阳高度出现在北京时间24点，可计算乙地经度为60°W，乙地位于西半球。C正确。第(2)题，此日赤道上正午太阳高度为66°34′，且直射点位于北半球，可计算出太阳直射点位于北回归线。正午太阳高度H＝90°－当地与直射点的纬度差＝90°－(0°＋x°)＝66°34′，即x＝23°26°N，故B正确。第(3)题，夏至日时甲地昼长接近12小时，故甲地接近赤道，甲地正午太阳高度出现在北京时间12点，故甲地位于120°E上，与乙地位于同一个经线圈，两者的距离约为赤道长度(4万千米)的一半。故B正确。

答案(1)C(2)B(3)B

考点二正午太阳高度的计算和应用

1.正午太阳高度的计算

公式：H＝90°－两点纬度差

说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如图所示：

当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度：

H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。

C点(23.5°S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。

2.正午太阳高度规律在生产、生活中的应用

(1)确定地方时

当某地太阳高度达一天中的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。

(2)确定房屋的朝向

确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。为了获得更充足的太阳光照，在北回归线以北地区正午太阳位于南方，因此房屋坐北朝南；在南回归线以南地区正午太阳位于北方，因此房屋坐南朝北。

(3)确定当地的地理纬度

当太阳直射点位置一定时，可根据两地纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度，可判断该地区纬度大小。

(4)判断日影长短及方向

太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。

日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日最短；南北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南，冬至日朝向正北；直射时日影最短(等于0)。

(5)确定楼间距、楼高

为了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L为：L＝hcot H。如下图：

(6)计算太阳能热水器的安装角度

为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太

阳光与集热板成直角。

集热板与地面之间的夹角(α)和当天的正午太阳高度角(H)互余，即α＋H＝90°时效果最佳。如下图：

(7)判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度

一般情况下，由于阳坡正午太阳高度大，得到的光热多，阴坡得到的太阳光热少，因此在相同高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而影响到自然带在阳坡和阴坡的分布高度。

下图为某小区甲、乙两楼的位置示意图，读图回答(1)～(2)题。

(1)若上图为南京某小区的楼房分布，为了使住宅楼一楼正午也始终有阳光照射，最好的观察日期是()

A.春分日

B.夏至日

C.秋分日

D.冬至日

(2)甲楼房位于北纬21°34′，欲在乙处建一新楼，如保证乙楼房全年采光充分，甲、乙楼距X最少应是()

A.10 m

B.15 m

C.20 m

D.25 m

解析第(1)题，一年中正午都有太阳光照射，只需保证正午太阳高度最小时有太阳照射就好，南京位于北半球，冬至日正午太阳高度最小。第(2)题，保证乙

楼全年采光充分即正午太阳高度最小时(冬至日)可以采光，冬至日当地正午太阳高度＝90°－|21°34′＋23°26′|＝45°，由图可知甲楼高20 m，故甲、乙楼距X最少应是20 m。

答案(1)D(2)C

?类题通法

这类问题，实际上是利用到太阳高度与影长的关系。影子的位置与太阳的位置相反，影子的长度与太阳高度呈负相关。一天中，物体影子随着太阳高度的变化，先变短，后变长，正午太阳高度是一天中太阳高度最大值时，此时物体影长最短。一年中，正午太阳高度不断变化，正午影长也不断变化。以北回归线以北某纬度为例，夏至日这一天影长达一年中最小值，冬至日这一天影长达一年中最大值。

考法一正午太阳高度相关计算

1.(2014·课标Ⅰ，3)太阳能光热电站(下图)通过数以十万计的反光板聚焦太阳能，给高塔顶端的锅炉加热，产生蒸汽，驱动发电机发电。据此完成下题。

若在北回归线上建一太阳能光热电站，其高塔正午影长与塔高的比值为P，则()

A.春、秋分日P＝0

B.夏至日P＝1

C.全年P<1

D.冬至日P>1

解析本题考查正午太阳高度的应用。由题干可知，塔身正午影长与塔高的比值为P，北回归线上夏至日的正午太阳高度为90°，塔身影长为0，所以P＝0；春、秋分日太阳直射赤道，北回归线上高塔正午影长不为0，P值不为0；冬至日北回归线的正午太阳高度达一年中最小值，为90°－(23°26′＋23°26′)＝90°－46°52′

＝43°08′，影长大于塔高，P大于1。

答案 D

2.(2015·海南地理，19)高考刚结束，小明同学到我国某省进行为期半个月的旅游。旅游期间，小明既领略了高原风光，又穿越了高山峡谷，还参观了橡胶园。某天下午1点20分，太阳直射小明头顶。此时他可能位于()

A.23°N，100°E

B.23°N，120°E

C.24°N，100°E

D.24°N，120°E

解析根据题干“太阳直射小明头顶”，说明该地有太阳直射现象，排除C、D 项。北京时间下午1点20分时该地地方时为正午12：00(太阳直射头顶)，通过计算得出该地经度为100°E，故A项正确。

答案 A

考法二正午太阳高度规律的应用

3.(2016·江苏地理，9～10)住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。下图为华北某低碳社区(40°N)住宅景观设计示意图。读图回答(1)～(2)题。

(1)仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是()

A.①

B.②

C.③

D.④

(2)为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是()

A.①

B.②

C.③

D.④

解析第(1)题，图示地区位于华北，一年中正午太阳始终位于南方。根据图中

太阳能热水器朝向可知，房子左侧为北，右侧为南。落叶阔叶树冬季树木落叶，利于阳光照进房屋，起到增温作用；夏季遮荫效果好，布局在南侧；冬季，华北地区盛行偏北风，常绿针叶树防风效果好，布局在北侧，故选C。第(2)题，冬至日该地(40°N)的正午太阳高度为90°－(40°＋23°26′)＝26°34′，太阳能热水器集热板的倾角与当地的太阳高度互余，D项符合题意。

答案(1)C(2)D

限时规范专练

(时间：50分钟满分：100分)

本卷共25个选择题，每小题4分，共100分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。

(2018·河南省实验中学检测)3月21日，我国某地某同学于北京时间9时测得太阳高度为20°，北京时间10时测得太阳高度为30°，据此完成1～2题。

1.该地这天(3月21日)最大太阳高度为()

A.30°

B.50°

C.60°

D.90°

2.该地所处的经纬度是()

A.30°N，105°E

B.40°N，105°E

C.30°N，135°E

D.40°N，135°E

解析第1题，北京时间9时太阳高度为20°，10时为30°，大约每小时太阳升高10°；由于该日为春分日，上午有6个小时，则正午太阳高度为60°。第2题，由于该地正午太阳高度为60°，而该日太阳直射赤道，根据正午太阳高度的计算公式可得出该地为30°N或30°S，由于是我国某地，则该地纬度一定是30°N；北京时间10时该地太阳高度为30°，最大太阳高度为60°，则北京时间13时为当地12时，可推算该地位于105°E。

答案 1.C 2.A

(2018·泰安检测)下图示意我国东北地区某校在操场积雪融化期间，测得的某日每隔2小时记录的旗杆影子方向和长度(图中时间均为地方时)。读图，完成3～4题。

3.与图示测量日期最接近的是()

A.12月22日

B.6月22日

C.3月21日

D.9月23日

4.上述测量结束后一个月内，该旗杆正午的影长将()

A.逐渐变长

B.逐渐变短

C.先变短后变长

D.先变长后变短

解析第3题，根据图中信息可知，该日日影时间为6点到18点，说明其6点日出，18点日落，为春秋分。由题干知处于东北地区积雪融化期间，则推断为春分。第4题，上述测量结束后一个月内，即从春分日向后推一个月，东北地区正午太阳高度角变大，所以旗杆正午的影长将逐渐变短。

答案 3.C 4.B

(2018·临沂模拟)下图示意我国30°N某地正午时房屋内的光照情况，表格数据为正午时阳光照射在室内地面上的面积统计。读图表回答5～6题。

5.根据图文材料信息，判断该地可能位于()

A.青藏高原

B.四川盆地

C.江南丘陵

D.华北平原

6.下列地理现象中，符合该地此时期情况的是()

A.地球公转速度加快

B.正处于6月

C.白昼逐渐增长

D.黑夜逐渐增长

解析第5题，从图中可以看出，北京时间14：00时，太阳从该地正南方射入窗户，此时该地地方时为12：00，因此该地经度为90°E，结合其纬度可知，该地位于青藏高原。第6题，由表格中窗影面积先变小后变大的变化可知，此时该地正午太阳高度先变大后变小，经过北半球夏至日。此时为6月份，地球公转速度较慢；该地白昼较长，昼长变化为先变长后变短。

答案 5.A 6.B

(2018·洛阳模拟)某开发商分别在北京(约40°N)和福州(约26°N)开发了两个楼盘。两地各有朝向和楼高相同的户型结构如下图(甲图)所示。读图完成7～8题。

7.若福州楼盘每层2.8 m共20层，南北楼距为28 m。乙图①栋10层住户一年中正午不能直接获得太阳照射的时间最接近()

A.11个月

B.9个月

C.7个月

D.3个月

8.在上级部门对两地小区楼盘规划设计图(乙图)审批时，几乎相同的设计在北京却没有通过，被要求修改。最终修改的方案可能是()

A.降低南侧楼房的高度

B.缩小南北楼的楼间距

C.扩大东西楼的楼间距

D.降低北侧楼房的高度

解析第7题，根据题意可知，乙图①栋10层只要正午太阳高度低于45°，就不能直接获得太阳照射，根据H＝90°－纬度差，可计算出太阳直射点位于19°S 附近，所以太阳直射点在19°S和23.5°S之间的时间都不能被太阳直射，最接近的时间是3个月。第8题，北京正午太阳高度小，考虑采光条件，尽量减少南楼对北楼太阳光线的遮挡，应降低南侧楼房高度。

答案7.D8.A

(2018·邯郸检测)为节能减排，邯郸市新建区全部安装可以通过电脑调控太阳能板与水平面夹角的路灯和路口红绿灯。下图为拍摄的邯郸市红绿灯照片。读图完成9～10题。

9.邯郸市太阳能路灯的太阳能板一年中的调整角度范围是()

A.90°

B.66°44′

C.23°26′

D.46°52′

10.当邯郸市太阳能板与水平面夹角最小时()

A.黄河下游河段可能出现凌汛现象

B.我国东北小麦播种正忙

C.河北高三学生正进行9月摸底考试

D.开普敦正值多雨期

解析第9题，邯郸位于北半球，太阳直射北回归线时，正午太阳高度角最大，太阳能光板与地面的夹角最小；当太阳直射南回归线时，正午太阳高度角最小，太阳能光板与地面的夹角最大；该夹角的调整范围就是南北回归线之间的范围，

即为46°52′。第10题，当太阳能板与水平面夹角最小时，正午太阳高度最大，为北半球的夏至日。开普敦位于南半球的地中海气候区，此时处于冬季，温和多雨。黄河下游河段可能出现凌汛现象在冬春或秋冬过渡时期；东北小麦播种多在春季。

答案9.D10.D

11.(2018·湖南师大附中模拟)图中①②③是甲乙丙丁四地二分二至日的正午太阳光线。如果只考虑日照条件，则甲乙丙丁四地楼间距最近的是()

A.甲

B.乙

C.丙

D.丁

解析根据图中二分二至日的正午太阳光线分析，乙地位于赤道，是物体影子最小的地区，所以四地中楼间距最近。

答案 B

(2018·潍坊模拟)读某地一年内某时段正午太阳高度变化图(其中A对应的日期为6月22日)，回答12～13题。

12.该地的纬度可能是()

A.0°

B.10°N

C.10°S

D.23°26′ N

13.在AB区间内()

A.该地一直昼长夜短

B.地球的公转速度一直在变快

C.太阳直射点在南半球

D.太阳直射点正在向北移动

解析第12题，该地每年有两天正午太阳高度达到90°，则该地每年有两次太阳直射现象，该地应位于南北回归线之间，6月22日的正午太阳高度并不是一年中最小值，其最小值应在12月22日，则可判断该地位于北半球，选项只有10°N符合，应选B。第13题，在AB区间内太阳直射点从23°26′N南移至该地，北半球一直是昼长夜短；太阳直射点开始南移时，时间靠近7月初，地球公转速度变慢。

答案12.B13.A

(经典高考题)下图为安徽省平原地区某中学的操场和行道树示意图(晴天8：00前后，东操场大部分被行道树的树荫覆盖)。读图，完成第14题。

14.下列日期中，阳光照射行道树产生的阴影在地面转动角度最大的是()

A.5月1日

B.6月1日

C.7月1日

D.8月1日

解析当太阳直射北回归线的时候，即6月22日前后，北半球白昼最长，阳光照射行道树产生的阴影在地面转动角度最大，而题中给的四个日期最接近6月22日的是7月1日。

答案 C

15.(经典高考题)气温的日变化一般表现为最高值出现在14时左右，最低值出现

在日出前后。下图示意某区域某日某时刻的等温线分布，该日丙地的正午太阳高度达一年中最大值。读图完成下题。

该日()

A.日落时刻甲地早于乙地

B.日落时刻甲地晚于乙地

C.正午太阳高度甲地大于乙地

D.正午太阳高度甲地小于乙地

解析题干信息：“该日丙地正午太阳高度达一年中最大值”，即该日太阳直射在20°N纬线上，该日该地区(北半球)由南向北，昼渐长夜渐短，日出时刻提前，日落时刻推迟，故甲地(21°N)日落时刻晚于乙地(19°N), A 项错，B项对；甲、乙两地距直射点纬差相等(均相差1°)，所以，该日甲、乙两地正午太阳高度相等，C、D项错误，正确选项为B。

答案 B

(2014·海南地理，12～13)某纬度φ的正午太阳高度H＝90°－|φ－δ|，其中δ为太阳直射点纬度，夏半年取正值，冬半年取负值。下图示意某地北京时间18时的太阳位置。据此完成16～17题。

16.该地的经度为()

A.30°E

B.30°W

C.60°E

D.60°W

17.该地的纬度可能为()

A.10°N

B.10°S

C.50°N

D.50°S

解析第16题，根据题干知，北京时间为18时，而该地为12时，利用时差算出该地经度为30°E，A项正确。第17题，因为题干并没有交代图示为具体哪一日正午太阳高度，因此根据正午太阳高度计算公式分别计算出夏至日和冬至日时正午太阳高度角为45°对应的纬度即可。夏半年太阳直射点纬度取正值，冬半年取负值。经计算，该地纬度介于21°34′和66°34′之间，只有C和D项符合。再依据图示正午太阳位于南方，确定该地为北半球，只有C项符合。

答案16.A17.C

(2015·江苏地理，4)北京时间2015年2月19日零点钟声敲响时，某工程师在南极长城站参与了中央电视台春节联欢晚会微信抢红包活动。下图为长城站位置示意图。读图回答第18题。

18.春节假期期间()

A.南京太阳从东北方升起

B.南京昼夜长短变化幅度增大

C.长城站日落时间推迟

D.长城站正午太阳高度角减小

解析2月份，太阳直射点位于南半球且向北移，南京太阳从东南方升起；南京

属于北半球，虽然昼短夜长，但昼在变长，夜在变短，昼夜长短变化幅度减小；长城站属于南半球，昼在变短，夜在变长，日出时间推迟，日落时间提前，正午太阳高度角减小。所以选D。

答案 D

(2014·安徽文综，29)下图为我国科考队在北极点放置中国结时拍摄的照片。读图，完成第19题。

19.该照片拍摄日期、拍摄者或中国结影子的方位是()

A.3月21日、中国结影子指向正南

B.6月22日、拍摄者位于中国结东南

C.8月20日、拍摄者位于中国结正南

D.9月16日、中国结影子指向东北

解析首先明确北极点的四周都是南方。由于中国结放置在北极点上，因此，照片中中国结的影子应指向正南，拍摄者在任何位置拍摄都位于中国结的正南，故选项B、D错误。结合照片中中国结的影子可知，此日北极点出现极昼现象，正午太阳高度应大于0°，而3月21日，北极点的正午太阳高度为0°，故选项A错误。

答案 C

(2014·福建文综，11～12)我国第四个南极科学考察站——泰山站(73°51′S，76°58′E)于2014年2月8日正式建成开站。下图示意某科考队员当日拍摄的一天太阳运动轨迹合成图。读图回答20～21题。

20.该日太阳位于图示F位置时()

A.泰山(36°N，117°E)旭日东升

B.东京(36°N，141°E)夕阳西斜

C.纽约(41°N，74°W)烈日当空

D.开普敦(34°S，18°E)夜色深沉

21.次日泰山站()

A.日出正南

B.太阳高度变大

C.白昼变短

D.极昼即将开始

解析第20题，从图中发现，F位置太阳高度最大，即泰山站地方时为12时，此时我国泰山(36°N，117°E)地方时大约为15时，为下午，而不是旭日东升；东京(36°N，141°E)地方时大约为2月8日16时20分，接近夕阳西下；纽约(41°N，74°W)地方时大约为2月8日2时；开普敦(34°S，18°E)地方时是2月8日8时左右。故选B。第21题，

从2月8日到2月9日(如右图)，太阳直射点在南半球且向北移，泰山站日出东南；正午太阳高度将变小；白昼长于黑夜，但白昼变短，黑夜变长；此日大约南纬77°及以南地区处于极昼，且极昼范围缩小，在泰山站极昼已经消失。故选C。答案20.B21.C

(2013·福建文综，11～12)福建某中学研究性学习小组，设计了可调节窗户遮阳板，实现教室良好的遮阳与采光。下图示意遮阳板设计原理，据此回答22～23

题。

22.遮阳板收起，室内正午太阳光照面积达一年最大值时()

A.全球昼夜平分

B.北半球为夏季

C.太阳直射20°S

D.南极圈以南地区极昼

23.济南某中学生借鉴这一设计，若两地窗户大小形状相同，则应做的调整是()

①安装高度不变，加长遮阳板②安装高度不变，缩短遮阳板③遮阳板长度不变，降低安装高度④遮阳板长度不变，升高安装高度

A.①③

B.①④

C.②③

D.②④

解析第22题，当遮阳板收起且室内正午太阳光照面积达到一年最大值时，太阳直射点位于南回归线，此时南极圈及其以内为极昼。第23题，济南较福建纬度高，在夏季为减少到达室内光照面积，需加长遮阳板；同样，在遮阳板长度不变的情况下，需降低安装高度。

答案22.D23.A

(2018·山东威海一模)猴年春节刚刚过去，中国多省(区)又迎来一轮房地产去库存政策潮。广东省茂名市(约21.5°N)的小明家也准备在某楼盘买房，楼是东西延伸，每户南北均有阳台；两栋楼的楼高均是51米，楼层高3米，楼间距如图所示，有一地面停车场(车位布置如图)。据此回答24～25题。

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