trabajo física vieto

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

1. Un termómetro a gas a volumen constante se calibra en hielo seco (que es dióxido de carbono en estado sólido y tiene una temperatura de - 80°C) y en el punto de ebullición del alcohol etílico (78°C). las dos presiones son 0.900 atm. Y 1.655 atm.¿Qué valor de cero absoluto produce la calibración? ¿Cuál es la presión en el punto de congelación y ebullición del agua?

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2. Suponga que la temperatura (en Kelvin) y presión en el termómetro de gas ideal se relacionan mediante una ecuación cuadrática T = a P2 + b P. si la temperatura y la presión en el punto triple del agua son T, y P, respectivamente, y si la temperatura y presión en el punto de ebullición del agua son TB y PD respectivamente, determinar ay b en función de Ts, Ps, TB, y PB.

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3. Un termómetro a gas a volumen constante registra una presión de 0.062 atm. cuando está a una temperatura de 450°K. a) ¿Cuál es la presión en el punto triple del agua? b) cuál es la temperatura cuando el valor de la presión es 0.015 atm?

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4. En un termómetro de gasa volumen constante la presión a 20°C es 0.980 atm. a) ¿Cuál es la presión a 45°C? b) ¿Cuál es la temperatura si la presión es 0.500 atm?

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5. Un termómetro de gas a volumen constante se llena con helio. Cuando se sumerge en nitrógeno líquido hirviendo (77.34 k) la presión absoluta es de 25.00 kPa. a) ¿Cuál es la temperatura en grados Celsius y kelvin cuando la presión es de 45.00 kPa. b) ¿Cuál es la presión cuando el termómetro se sumerge en hidrógeno líquido hirviendo?

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6. El punto de fusión del oro es 1064°C y el punto de ebullición es de 2660°C.Expresar estas temperaturas en kelvin, Calcular la diferencia de estas temperaturas en grado Celsius y kelvin.

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7. El nitrógeno líquido tiene un punto de ebullición de - 105.8 1°C a presión atmosférica exprese esta temperatura en a) grados Celsius y b) kelvin.

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8. La temperatura más alta registrada sobre la tierra es de 136°F, en Azizia, Libia en 1922 en tanto que la temperatura más baja registrada es de -127°F, en la estación Bostok, en el Antártico en 1960. Exprese estas temperaturas extremas en grados Celsius.

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9. En una escala desconocida el punto de congelación del agua es - 15° D y el punto de ebullición del agua es de +'60°D Obtenga una ecuación de conversión lineal entre esta escala y la de Celsius.

10. La temperatura inicial de un objeto tiene el mismo valor numérico en grados Celsius y grados Fahrenheit. Más tarde la temperatura cambia de modo que

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el valor numérico del nuevo registro en grados Celsius es un tercio tan grande o tan pequeño que en kelvin. Encontrar el cambio de la temperatura en kelvin.

11. Una barra de cobre y una de acero a 0°C miden L0 y LA respectivamente cuando las barras se calientan o se enfrían se mantienen una diferencia de 5cm.entre sus longitudes. Determine los valores de Le y LA.

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12. Una barra de cobre y una de acero a T°C miden Le y LA respectivamente cuando las barras se calientan o se enfrían se mantienen una diferencia de ΔL entre sus longitudes. Determine los valores de Le y LA.

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13. Un cuarto de 80 m de volumen contiene aire cuya masa molar promedio es de 29.0 gr/mol si la temperatura del cuarto se eleva de 18° C a 25° C ¿qué masa de aire (en kg) saldrá del cuarto? Suponga que la presión del aire en el cuarto se mantiene en 101 kPa

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14. Un cuarto de volumen V, contiene aire cuya masa molar promedio es M. -Si la "temperatura" del cuarto se eleva de T1 a T2 ¿Qué masa de aire-(en-kg) saldrá del cuarto? Suponga que la presión del aire en el cuarto se mantiene en P2.

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15. A 25° debajo de la superficie del mar (densidad 1025 kg/nr5) donde la temperatura es 5°C un buzo exhala una burbuja de aire que tiene un volumen de 1.0*0 cm3. si la temperatura de la superficie del mar es de 20° C. ¿Cuál es el volumen de la burbuja justo antes que se rompa en la superficie?

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16. A una profundidad h debajo de la superficie del mar (densidad = p) donde la temperatura es To, un buzo exhala una burbuja de aire que tiene un volumen Vo. Si la temperatura en la superficie del mar es T ¿Cuál es el volumen de la burbuja justo antes que se rompa en la superficie?

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17. Un cilindro expansible tiene su parte superior conectada a un resorte de 2.0x10 N/m de constante de fuerza. El cilindro está lleno de 5.0 L de gas con el resorte sin estirar a 1.0 atmósferas y 20° C. a) si la tapa tiene un área de sección transversal de 0.010 m2y masa despreciable, ¿qué tan alto sube la tapa cuando la temperatura aumenta a 250° C? b) ¿Cuál es la presión del gas a esa temperatura?

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18. Un cilindro expansible tiene su parte superior conectada a un resorte de constante de fuerza k. El cilindro está lleno con V litros de gas con el resorte sin alargar a presión atmosférica P, y temperatura To. a) si la tapa tiene un área de sección trasversal A y masa despreciable, ¿qué tan alto sube la tapa cuando la temperatura, aumenta a T? b) ¿Cuál es la presión del gas a esa temperatura más alta?

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19. Una campana de buzo en firma de cilindro, con altura de 2.50 m. está cerrada en extremo superior y abierto en la parte inferior. La campana desciende del aire al fondo al interior del agua de mar (p *= 1.025 gr./cm3). Al principio el aire de la campana está a 20° C. la campana baja a una profundidad (medida hasta el fondo de la campana) de 82.3 m a esta profundidad la temperatura del agua es 4°C, y la campana está en equilibrio térmico con el agua a) ¿A qué altura asciende el agua de mar en la campana? b) ¿A qué presión mínima debe elevarse el aire para expulsar el aire que ha entrado?

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20. Una burbuja de gas de los pantanos se eleva desde el fondo de un lago de agua dulce, a Una profundidad de 4.2 m y una temperatura de 5o C, hasta la superficie donde la temperatura del agua es de 12° C ¿Cuál es la proporción de los diámetros de la burbuja en los dos puntos (suponga que la burbuja esta en equilibrio térmico con el agua en cada posición).

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21. Un reloj de péndulo con un sistema de suspensión de latón tiene un periodo 1.000 s a 20° C. Si la temperatura aumenta a 30° C, a) ¿En qué medida cambia el periodo y b) cuánto tiempo se atrasa o adelante el reloj en una semana?

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22. Un cilindro que tiene un radio R de 40 cm y ho = 50 cm de profundidad se llena con aire a 20° C y a una atm. Un émbolo de 20 Kg. Que sirve de tapa. Desciende en el cilindro y comprime al aire atrapado en el interior. Por último un hombre de 75 kg. Se para en la tapa de émbolo y comprime aún más al aire que permanece a 20° C,a) ¿Qué distancia (Ah) se mueve el émbolo cuando el hombre está parado sobre él? B) ¿A qué temperatura debe calentarse el gas para elevar el émbolo y al hombre de regreso a

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23. Una esfera de 20 cm de diámetro contiene un gas ideal ca una atm. De presión y 20° C de temperatura. La esferas se calienta hasta alcanzar 100° C en este proceso se deja que el gas escape. Luego la válvula se cierra y la esfera se pone en un baño de agua congelada, a) ¿Cuántas moléculas de gas escapan de la esfera a medida que esta se calienta? b) ¿Cuál es la presión del gas en la esfera cuando esta está congelada?

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24. Si 100 g de agua a 100°C se vierten dentro de una taza de aluminio de 20 g y50 g de agua a 27° C. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio del sistema?

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25. Si una masa m de agua a una temperatura T se vierte en una taza de aluminio de masa Ma que contiene m' de agua a T’ donde T > T’ ¿Cuál es la temperatura de equilibrio del sistema?

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26. Un recipiente aislado contiene vapor saturado que se enfría cuando fluye agua fría por un tubo que pasa por el recipiente. La temperatura del agua que entra es de 273 K. cuando la velocidad del flujo es de 3 m/s. la temperatura del agua que sale es de 303 K.Determine la temperatura del agua saliente si la velocidad del flujo se reduce a 2 m/s. suponga que la tasa de condensación permanece invariable.

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27. Un recipiente aislado contiene vapor saturado que se enfría cuando fluye agua fría por un tubo que pasa por el recipiente. La temperatura del agua que entra es Ti. cuando la velocidad del flujo es Vj. La temperatura del agua que sale es T2. Determine la temperatura del agua saliente si la velocidad del flujo se reduce a V2. suponga que la tasa de condensación permanece invariable.

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28. Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en la parte superior. El émbolo tiene una masa de B000 g y un área de 5 cm2

? y se puede mover libremente hacia arriba y hacia abajo manteniendo constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se hace cuando la temperatura de 0.2 moles de gas se eleva de 20° C a 300° C?

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29. Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en la parte superior. El émbolo tiene una masa de m y un área de A, y se puede mover libremente hacia arriba y hacia abajo manteniendo constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se hace cuando la temperatura de n moles de gas se eleva de T1 a T2?

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30. Un gas es comprimido a una presión constante de 0,8 atm. De 9L a 2L, en el proceso 400J de energía térmica salen del gas. a) ¿Cuál es el trabajo efectuado por el gas? b) ¿Cuál es el cambio de energía Interna?

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31. Un gas es comprimido a una presión constante de P. De V1 a V2 en el proceso, Q Joules de energía térmica salen del gas. a) ¿Cuál es el trabajo efectuado por el gas? b) ¿Cuál es el cambio de energía Interna?

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32. Un mol de vapor de agua a 373K se enfría a 283K, el calor entregado por el vapor de agua que se enfría lo absorben 10 moles de un gas ideal, y esta absorción de calor ocasiona que el gas se expanda a una temperatura constante de 273K si el volumen final del gas ideal de 20L, determine su volumen inicial.

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33. Un mol de vapor de agua a temperatura T se enfría a T1 el calor entregado por el vapor de agua que se enfría lo absorben n moles de un gas ideal, y esta absorción de calor ocasiona que el gas se expanda a una temperatura constante de To

si el volumen final del gas ideal Vf, determine su volumen inicial.

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34. Una caja con un área de superficie total de 1.20 m2 y una pared de 4cm de espesor está hecha de un material aislante. Un calefactor eléctrico de 10 W dentro de la caja mantiene la temperatura de 15°C por arriba de la temperatura exterior. Determine la conductividad térmica K del material aislante.

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35. Una caja con área de superficie total A y una pared de espesor t, está hecha de un material aislante. Un calefactor eléctrico que entrega P watts dentro de la caja

mantiene la temperatura de To por arriba de la temperatura exterior. Determine la conductividad térmica K del material aislante.

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36. Durante 30s 500 granizos golpean una ventana de vidrio de 0.60m2 de área aun ángulo de 45° respecto de la superficie de la ventana. Cada granizo tiene una masa de 5g y una velocidad de 8 m/s. Si las colisiones son elásticas encuentre la fuerza de presión y la presión sobre la ventana.

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37. En un tiempo t N granizos golpean una ventana de vidrio de área A a un ángulo u respecto a la superficie de la ventana. Cada granizo tiene una masa m y una velocidad v si las colisiones son elásticas encuentre la fuerza y la presión sobre la ventana.

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38. Un mol de gas monoatómico ideal está a una temperatura inicial de 300K. El gas se somete a un proceso isovolumétrico en el que adquiere 500J de calor. Después se somete a un proceso isobárico en la cual pierde esta misma cantidad de calor. Determine a) Nueva temperatura del gas y b) El trabajo realizado sobre el gas.

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39. Un mol de gas monoatómico ideal está a una temperatura inicial de To. El gas se somete a un proceso isovolumétrico en el que adquiere el calor Q. Después se somete a un proceso isobárico en la cual pierde esta misma cantidad de calor. Determine a) Nueva temperatura del gas y b) El trabajo realizado sobre el gas.

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40. Cuatro litros de un gas diátomico (y= 1.4) confinado en un cilindro se somete a un ciclo cerrado. El gas está a una presión inicial de 1.0 atm. Y a 300K, primero su presión se triplica bajo volumen constante. Luego se expande adiabáticamente hasta su presión original y por último se comprime isobáricamente hasta su volumen original a) Dibuje el diagrama PV de éste ciclo b) Determine el volumen al final de la expansión adiabática. Encuentre c) La temperatura del gas al principio de la expansión adiabática y d) La temperatura al final del ciclo e) ¿Cuál es el trabajo hecho en el ciclo?

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41. Un gas ideal diátomico (y=1.4) confinado en un cilindro se somete a un ciclo cerrado. El gas está inicialmente a P, V. y To, Primero su presión se triplica bajo volumen constante. Luego se expande adiabáticamente hasta su presión original y por último se comprime isobáricamente hasta su volumen original a) Dibuje el diagrama PV de éste ciclo b) Determine el volumen al final de la expansión adiabática. Encuentre c) La temperatura del gas al principio de la expansión adiabática y d) La temperatura al final del ciclo e) ¿Cuál es el trabajo hecho en el ciclo?

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42. Un mol de gas diátomico ideal ocupa un volumen de un litro a una presión 0.10 atm. El gas experimenta un proceso en el que la presión es proporcional al volumen y al final del proceso, se encuentra que la velocidad del sonido en el gas se ha duplicado, a partir de este valor inicial. Determine la cantidad de calor transferido al gas.

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43. Un mol de gas diátomico ideal ocupa un volumen de un litro a una presión 0.10 atm. El gas experimenta un proceso en el que la presión es proporcional al volumen y al final del proceso, se encuentra que la velocidad del sonido en el gas se ha duplicado, a partir de este valor inicial. Determine la cantidad de calor transferido al gas.

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44. Un gas ideal se comprime a la mitad de su volumen original mientras su temperatura se mantiene constante. A) Si 1000J de energía se extraen del gas durante la compresión, ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el gas? B) ¿Cuál es el cambio en la energía interna del gas durante la compresión?

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45. Una maquina más eficiente jamás construida (42%) opera entre 430°C y 1870°C a) ¿Cuál es su máxima eficiencia teórica? B) ¿Cuánta potencia entrega la maquina si absorbe 1.4x105 J de energía térmica cada segundo?

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46. ¿Cuánto trabajo, utilizando un refrigerador de Carnot, para extraer 1.0 J de energía térmica de gas helio a 4K Y LIBERAR ESTA Energía en un ambiente a una temperatura ambiente de 273K?

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47. Un tubo simple en U que está abierto en ambos extremos se llena parcialmente con agua. Después se vierte Keroseno de densidad ρk en uno de los brazos del tubo, formando una columna de altura hk ¿Cuál es la diferencia h entre las dos superficies de líquido?

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48. Un tubo simple en U que está abierto en ambos extremos se llena parcialmente con agua. Después se vierte Keroseno de densidad ρk = 0.82x103 kg/m3

en uno de los brazos del tubo, formando una columna de 6cm de altura ¿Cuál es la diferencia h entre las dos superficies de líquido?

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49. Un cubo de aluminio de 10 cm de lado cuya densidad relativa es 2.7, se introduce entre dos líquidos miscibles (agua y glicerina) de tal manera que el límite entre los dos líquidos divide al cubo en dos partes iguales. Determine la tensión de la cuerda que mantiene en esa posición y la fuera de compresión de la cara inferior y en la cara superior. Si la cara superior está a 20cm por debajo del nivel del agua (La densidad relativa de la glicerina es 1,26).

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50. Una tabla de estireno tiene un espesor h y una densidad ρ, ¿Cuál es el área de la tabla si flota en agua dulce cuando un nadador de masa “m” está sentado sobre ella?

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51. Una tabla de estireno tiene un espesor de 10cm y una densidad de 300 kg/m3, ¿Cuál es el área de la tabla si flota en agua dulce cuando un nadador de masa 75 está sentado sobre ella?

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52. Un hidrómetro es un dispositivo para medir densidades de líquidos. Consta de una vulva de vidrio con perdigones de plomo provisto de un vástago de escala 15cm. Y 5mm de diámetro y la masa de vidrio es 6g. Si se introduce en un líquido de densidad 0.85 g/cm3 el dispositivo se sumerge completamente apareciendo el vástago 1mm; el volumen del hidrómetro es de 20ml. ¿Qué masa de perdigones de plomo se agregó? ¿Entre que rangos de densidades de líquidos se puede medir con este hidrómetro?

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53. Un gran tanque de almacenamiento lleno de agua se forma un pequeño hoyo en su costado en un punto a una distancia h por debajo de la superficie del agua. Si la tasa de flujo de fuga del agua es de R m3/min. Determine: a) La velocidad de salida del agua por el hoyo y b) El diámetro de éste.

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54. Un gran tanque de almacenamiento lleno de agua se forma un pequeño hoyo en su costado en un punto a una distancia de 16m por debajo de la superficie del agua. Si la tasa de flujo de fuga del agua es de 2,5x10-3 m3/min. Determine: a) La velocidad de salida del agua por el hoyo y b) El diámetro de éste.

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55. Un barril grande de cerveza de altura H y área A, la superior está abierto a la atmósfera. En la parte inferior existe un pequeño orificio de área A0 Demuestre que la velocidad de salida de la cerveza es aproximadamente √2gh cuando la altura de la cerveza es h; b) Calcular h en función del tiempo si h=H para t=0. c) Calcular el tiempo total para vaciar la cubierta si H=2m, A=0,8 m3 y A0=104A

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56. Un vaso de laboratorio de mb que contiene ma de aceite (densidad = ρ0) descansa sobre una balanza. Un bloque de hierro de masa “m” se suspende de una balanza de resorte y se sumerge por completo en el aceite. Determinar la lectura de equilibrio de las balanzas.

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57. Un vaso de laboratorio de 1kg que contiene 2kg de aceite (densidad=916 kg/m3) descansa sobre una balanza. Un bloque de hierro de masa “m” se suspende de una balanza de resorte y se sumerge por completo en el aceite. Determinar la lectura de equilibrio de las balanzas.

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58. Un delgado cascaron esférico de masa “m” y diámetro d, se llena con helio (densidad = ρH) después se suelta desde el reposo sobre el fondo de un estanque de agua que tiene una profundidad de 4m, a) Sin tomar en cuenta los efectos de fricción, demuestre que el cascaron asciende con aceleración constante y determine su valor de esa aceleración. b) ¿Cuánto tardara la parte superior del cascaron en alcanzar la superficie del agua?

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59. Un delgado cascaron esférico de masa 4 kg y 0,2m de diámetro, se llena con helio (densidad = 0.180 kg/m3) después se suelta desde el reposo sobre el fondo de un estanque de agua que tiene una profundidad de h=8m, a) Sin tomar en cuenta los efectos de fricción, demuestre que el cascaron asciende con aceleración constante y determine su valor de esa aceleración. b) ¿Cuánto tardara la parte superior del cascaron en alcanzar la superficie del agua?

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