以下是某学习小组对乙二酸的某些性质进行研究性学习的过程:
[研究课题]探究乙二酸的某些性质
[查阅资料]乙二酸(HOOC-COOH)俗称草酸,草酸晶体的化学式为H2C2O4·2H2O;草酸在100℃时开始升华,157℃时大量升华,并开始分解;草酸蒸气在低温下可冷凝为固体;草酸钙不溶于水,草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊。
[提出猜想]
猜想一:乙二酸具有不稳定性
根据草酸晶体的组成,该小组同学猜想其受热分解产物为CO、CO2和H2O。
设计方案:
(1)请用下列装置组成一套探究并验证其产物的实验装置(草酸晶体分解装置略,连接导管略去)。
请回答下列问题:
①装置的连接顺序为:A→( )→D→( )→B→D。
②装置中碱石灰的作用是 。实验时,在点燃B处酒精灯之前,应进行的操作是 。检验产物中CO的实验现象是 。③整套装置存在不合理之处为 。
猜想二:乙二酸具有弱酸性
设计方案:
(2)该小组同学为验证草酸具有弱酸性设计了下列实验,其中能达到实验目的是______(填字母)。
A.将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色
B.测定相同浓度的草酸和硫酸溶液的pH
C.测定草酸钠(Na2C2O4)溶液的pH
D.将草酸溶液加入Na2CO3溶液中,有CO2放出
(3)该小组同学将2.52 g草酸晶体M(H2C2O4·2H2O)=126g/mol加入到100 mL 0.2 mol/L的NaOH溶液中充分反应,使用pH计测定反应后溶液,结果呈酸性,则溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为 。
猜想三:乙二酸具有还原性设计方案:
(4)该小组同学向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液,发现酸性KMnO4溶液褪色,从而判断草酸具有较强的还原性。该反应的离子方程式为 。
(12分)某兴趣小组用下图装置探究氨的催化氧化
(1)氨催化氧化的化学方程式为___________________。
(2)加热玻璃管2一段时间后,挤压1中打气球鼓入空气,观察到2中物质呈红热状态;停止加热后仍能保持红热,该反应_________热量(填“吸收”或“放出”)。
(3)为保证在装置4中观察到红棕色气体,装置3应装入_________;若取消3,在4中仅观察到大量白烟,原因是___________________。
(4)为实现氨催化氧化,也可用装置5替换装置_________(填装置代号);化合物X为_________(只写一种),Na2O2的作用是___________________。
氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业及制造硝酸的原料。为探究氨气的性质,某研 究性学习小组做了以下实验:
(1)实验室用A图所示实验装置及化学药品(其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物来制取氨气。)
①实验室制取氨气的化学方程式为 。
②若用加热碳酸氢铵固体制取纯净的氨气,你认为装置B的作用是 。
(2)在实验中发现E装置中的固体由黑色变为红色,可推测氨气具有 性。
(3)某同学查阅资料发现Cu2O粉末也呈红色,因此推测上述红色固体中可能还含有Cu2O。
已知:①Cu2O是碱性氧化物,在酸性溶液中Cu+不稳定,易转化为Cu和Cu2+。
②在空气中高温灼烧时:Cu2O稳定、不分解,而CuO将分解生成Cu2O和O2。
现有浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、氢氧化钠溶液及pH试纸,而没有其他试剂,请用最简便的实验方法证明红色固体中是否含有Cu2O。(简述操作方法、现象和结论)
(4)现有一份一定质量Cu和Cu2O混合物,向其中加入0.4L 3.0mol/L稀硝酸,混合物完全溶解,同时生成4.48L NO(标准状况),向所得溶液中加入一定体积1.0mol/L NaOH溶液恰好使Cu2+沉淀完全,沉淀经洗涤、充分灼烧可得32.0g固体。
下列有关说法正确的是【已知:3Cu2O + 14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 7H2O】___________
A.加入NaOH溶液的体积为1.2L |
B.Cu和Cu2O混合物质量为27.2g |
C.混合物完全溶解后溶液中n(H+)=0.3mol |
D.将等质量混合物完全还原至少需标准状况下H21.12L |
亚铁是血红蛋白重要组成成分,起着向人体组织传送O2的作用,如果缺铁就可能出现缺铁性贫血,但是摄入过量的铁也有害。下面是一种常见补药品说明书中的部分内容:该药品含Fe2+33%~36%,不溶于水但能溶于人体中的胃酸:与Vc(维生素C)同服可增加本品吸收。
(一)甲同学设计了以下下实验检测该补铁药品中是否含有Fe2+并探究Vc的作用:
(1)加入新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式是_____________、Fe3+ +3SCN- Fe(SCN)3 。
(2)加入KSCN溶液后溶液变为淡红色,说明溶液中有少量Fe3+。该离子存在的原因可能是____(填编号)。
A.药品中的铁本来就应该以三价铁的形式存在
B.在制药过程中生成少量三价铁
C.药品储存过程中有少量三价铁生成
(3)药品说明书中“与Vc同服可增加本品吸收”请说明理由_______________________。
(二)乙同学采用在酸性条件下用高锰酸钾标准溶液滴定的方法测定该药品是否合格,反应原理为5Fe2++MnO4+8H+=5Fe3++ Mn2++4H2O。准确称量上述药品10.00g,将其全部溶于试剂2中,配制成1000mL溶液,取出20.00mL,用0.0200mol/L的KMnO4溶液滴定,用去KMnO4溶液12.00mL。
(4)该实验中的试剂2与甲同学设计的实验中的试剂1都可以是 (填序号)。
A.蒸馏水 B.稀盐酸 C.稀硫酸 D.稀硝酸
(5)本实验滴定过程中操作滴定管的图示正确的是_______(填编号)。
(6)请通过计算,说明该药品含“铁”量是否合格(写出主要计算过程)?
绿矾(FeSO4•7H2O)是治疗缺铁性贫血的特效药。某学校的化学兴趣小组的同学对绿矾进行了如下的探究:
(一)FeSO4•7H2O的制备
该化学兴趣小组的同学在实验室通过如下实验由废铁屑(含少量氧化铜、氧化铁等杂质)制备FeSO4•7H2O晶体:
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中,加热数分钟,用倾析法除去Na2CO3溶液,然后将废铁屑用水洗涤2~3遍。
②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸,控制温度在50~80℃之间至铁屑耗尽;
③趁热过滤,将滤液转入到密闭容器中,静置、冷却结晶;
④待结晶完毕后,滤出晶体,用少量冰水洗涤2~3次,再用滤纸将晶体吸干;
⑤将制得的FeSO4·7H2O晶体放在一个小广口瓶中,密闭保存。
请回答下列问题:
(1)实验步骤①的目的是 。
(2)实验步骤②明显不合理,理由是 。
(3)为了洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质,实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体,原因是 。
(二)探究绿矾(FeSO4·7H2O)热分解的产物
已知SO3的熔点是16.8°C,沸点是44.8°C,该小组设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
【实验过程】
①仪器连接后,检查装置A与B气密性;
②取一定量绿矾固体置于A中,通入N2以驱尽装置内的空气,关闭k,用酒精灯加热硬质玻璃管;
③观察到A 中固体逐渐变红棕色,B中试管收集到无色液体,C中溶液褪色;
④待A中反应完全并冷却至室温后,取少量反应后固体于试管中,加入硫酸溶解,取少量滴入几滴KSCN溶液,溶液变红色;
⑤往B装置的试管中滴入几滴BaCl2溶液,溶液变浑浊。
(4)实验结果分析
结论1:B中收集到的液体是 ;
结论2:C中溶液褪色,可推知产物中有 ;
结论3:综合分析上述实验③和④可推知固体产物一定有Fe2O3。
【实验反思】
(5)请指出该小组设计的实验装置的明显不足: 。
(6)分解后的固体中可能含有少量FeO,取上述实验④中盐酸溶解后的溶液少许于试管中,选用一种试剂鉴别,该试剂最合适的是 。
a.氯水和KSCN溶液 b.酸性KMnO4溶液
c.H2O2 d.NaOH溶液
甲、乙组同学分别做了以下探究实验。
(1)甲组探究Cl2与Na2SO3溶液反应,实验装置如下。
①请指出该装置的不足之处 、 。
②Cl2与Na2SO3溶液反应的离子方程式为 。
③设计实验,简述实验步骤,证明洗气瓶中的Na2SO3已被氧化 。
乙组探究乙酸乙酯(沸点77.1℃)在不同温度、不同浓度NaOH溶液中的水解速率。
取四支大小相同的试管,在试管外壁贴上体积刻度纸,按下表进行对照实验。在两种不同温度的水浴中加热相同时间后,记录酯层的体积来确定水解反应的速率。
实验 试剂 |
试管Ⅰ(55℃) |
试管Ⅱ(55℃) |
试管Ⅲ(55℃) |
试管Ⅳ(75℃) |
乙酸乙酯/mL |
1 |
V1 |
V2 |
V2 |
1mol·L—1NaOH/mL |
V4 |
3 |
0 |
V5 |
蒸馏水/mL |
0 |
V6 |
5 |
2 |
④请完成上表,其中V2 = ,V4= ,V5= 。
⑤实验中,可用饱和食盐水替代蒸馏水,其优点是 ;但不能用饱和Na2CO3溶液替代蒸馏水,其原因是 。
⑥实验中,试管Ⅳ比试管Ⅱ中的酯层减少更快,其原因有:温度高速率快,还可能有 。
某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)
(1)MgCO3的分解产物为 。
(2)装置C的作用是 ,处理尾气的方法为 。
(3)将研究小组分为两组,按上图装置进行对比实验,甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物),两组分别用产物进行以下实验。
步骤 |
操作 |
甲组现象 |
乙组现象 |
1 |
取黑色粉末加入稀盐酸 |
溶解,无气泡 |
溶解,有气泡 |
2 |
取步骤1中溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液 |
蓝色沉淀 |
蓝色沉淀 |
3 |
取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液 |
变红 |
无现象 |
4 |
向步骤3溶液中滴加新制氯水 |
红色褪去 |
先变红,后褪色 |
①乙组得到的黑色粉末是 。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为 。
③乙组步骤4中,溶液变红的原因为 ;溶液褪色可能的原因及其验证方法为 。
④从实验安全考虑,题9图装置还可采取的改进措施是_____________________________。
草酸(H2C2O4)是一种二元弱酸,部分性质如下:能溶于水,易溶于乙醇;大约在175℃升华(175℃以上分解生成H2O、CO2和CO);H2C2O4+Ca(OH)2=CaC2O4↓+2H2O。现用H2C2O4进行如下实验:
(一)探究草酸的不稳定性
通过如图实验装置验证草酸受热分解产物中的CO2和CO,A、B、C中所加入的试剂分别是:
A、乙醇 B、 C、NaOH溶液。
(1)B中盛装的试剂 (填化学式)
(2)A中加入乙醇的目的是 。
(二)探究草酸的酸性
将0.01mol草酸晶体(H2C2O4·2H2O)加入到100ml 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应,测得反应后溶液呈碱性,其原因是 (用离子方程式表示)。
(三)用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应来探究影响化学反应速率的因素
I、实验前先用酸性KMnO4标准溶液滴定未知浓度的草酸
反应原理: MnO4- + H2C2O4+ = Mn2+ + CO2↑+ H2O
(1)配平上述离子方程式。
(2)滴定时KMnO4溶液应盛装于 (填 “酸式”或“碱式”)滴定管中。
Ⅱ、探究影响化学反应速率的因素
实验 组别 |
c(H2C2O4) /(mol/L) |
V(H2C2O4) /ml |
c(KMnO4) /(mol/L) |
V(KMnO4) /ml |
c(H2SO4) /(mol/L) |
褪色所需时间 |
实验 目的 |
1 |
0.2 |
2 |
0.0025 |
4 |
0.12 |
6'55'' |
(a) |
0.2 |
2 |
0.005 |
4 |
0.12 |
5'17'' |
||
0.2 |
2 |
0.01 |
4 |
0.12 |
3'20'' |
||
0.2 |
2 |
0.02 |
4 |
0.12 |
9'05'' |
||
0.2 |
2 |
0.03 |
4 |
0.12 |
11'33'' |
||
0.2 |
2 |
0.04 |
4 |
0.12 |
14'20'' |
下表列出了在“探究影响化学反应速率的因素”实验中得出的部分实验数据:
请回答:
(1)实验目的(a)是 ;
(2)根据表中数据在坐标中画出反应褪色所需时间随KMnO4溶液浓度的变化关系图像;
(3)若要探究催化剂对该反应速率的影响应选择MnSO4而不选MnCl2作为催化剂,其原因是 。
某同学为了验证Fe3+是否能氧化H2SO3生成了SO42–,他用50mL0.1mol/LFeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气,再进行以下实验:
(1)检验吸收液中的SO42–: ,则证明Fe3+能把H2SO3氧化为SO42–。
(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式:
2FeCl3+SO2+ =2FeCl2+H2SO4+2HCl,反应中的氧化产物是 (写化学式)。
(3)吸收液中除了含有H+、Cl–、SO42–以外,对其它成份(Fe3+、Fe2+、H2SO3)的可能组合进行探究:
①提出假设。
假设1:溶液中存在Fe3+、Fe2+;
假设2:溶液中存在 ;
假设3:溶液中存在Fe2+ 而不存在H2SO3(二者恰好完全反应)。
②设计方案、进行实验,验证假设。请在表中写出实验步骤以及预期现象和结论(可以不填满)。限选实验试剂和仪器:试管、滴管、0.1moLL-1KMnO4、0.1moLL-1KSCN溶液、品红溶液。
实验步骤 |
预期现象和结论 |
步骤1:用试管取样品溶液2~3mL,再用滴管取 |
若出现血红色,则假设1成立; (2)若未出现血红色,则假设2或假设3成立。 |
步骤2: |
|
某研究小组想探究炭与浓硝酸的反应。其实验过程如下。
操作 |
现象 |
a.用干燥洁净的烧杯取约10mL浓硝酸,加热。 |
|
b.把小块烧红的木炭迅速放入热的浓硝酸中。 |
红热的木炭与热的浓硝酸接触发生剧烈反应,同时有大量红棕色气体产生,液面上木炭迅速燃烧,发出光亮,上下反复跳动。 |
(1)热的浓硝酸与红热的木炭接触会发生多个化学反应。
①炭与浓硝酸的反应,说明浓硝酸具有 性。
②反应产生的热量会使少量浓硝酸受热分解,该反应的化学方程式为 。
(2)实验现象中液面上木炭迅速燃烧,发出光亮。小组同学为了研究助燃气体是O2还是NO2,设计了以下实验。
Ⅰ.制取NO2气体。
①在虚线框内画出用铜与浓硝酸制取和收集NO2的装置简图(夹持仪器略)。
②NaOH溶液的作用是吸收多余的NO2,反应生成两种物质的量相等的正盐,写出反应的的离子方程式 。
Ⅱ.探究实验。
实验操作:在空气中引燃木炭,使其燃烧并带有火焰,将带火焰的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中。
实验现象:木炭在NO2气体中持续燃烧,火焰迅速变亮,集气瓶中气体颜色变浅直至无色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊,且遇空气不变色。
①根据实验现象写出碳与NO2气体反应的化学方程式 。
②通过实验探究,你认为上表操作b中助燃气体是什么,简述理由 。
某小组进行铝热反应实验,装置如图所示。
(1)铝热反应原理 (写化学方程式),试剂A为 (写化学式)。
(2)对坩埚内的黑色固体物质的组成,小组进行了如下探究
假设I:该黑色物质为铁
假设Ⅱ:该黑色物质为铁与氧化铁的混合物
【设计方案并实验】
实 验 步 骤 |
现 象 |
结 论 |
①取少量黑色固体于试管中加稀盐酸 |
固体全部溶解,有气泡产生 |
假设I成立, 假设Ⅱ不成立 |
②滴入几滴0.01mol/LKSCN溶液 |
溶液不变色 |
【交流评价】
你认为上述结论是否合理? ,理由是 。
(3)取上述实验所得溶液,滴入适量氯水溶液变红色。
①此时涉及的氧化还原反应的离子反应方程式为 。
②利用反应体系中存在的平衡:Fe3++3SCN—Fe(SCN)3,小组再将滴入适量氯水的溶液平均分成两份,分别置于两支试管中并编号l、2,进行如下表所示的探究。该实验中,小组主要探究的问题是 ;应重点观察的现象是 ;预计得出的结论是 。
实验编号 |
实验步骤 |
1 |
①滴加饱和FeCl3溶液4滴,充分振荡 |
②滴加几滴NaOH溶液 |
|
2 |
①滴加4滴1mol/LKSCN溶液 |
②滴加几滴NaOH溶液 |
Na2S2O3·5H2O在化学定量分析中常用作基准物质,实验室制备原理为
2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2。设计如下装置(夹持仪器省略)进行实验。
(1)A中发生的化学反应方程式为 。
(2)C中所盛试剂可能是 ;若要停止A中的化学反应,除取下酒精灯停止加热外,还可以采取的操作是 。
(3)学生乙在加热A后,发现液面下的铜丝变黑。对黑色生成物该学生提出如下假设:
①可能是CuO ②可能是Cu2O ③可能是CuS
学生丙提出假设②一定不成立,依据是 ;该生用如下实验进一步验证黑色物质的组成:
基于上述假设分析,黑色物质的组成为 (填化学式)。
(4)实验室用Na2S2O3标液测量废水Ba2+的浓度,过程如下:
(已知:2 S2O32一+I2=S4O62—+2 I-)
①写出BaCrO4沉淀与过量HI、HCl溶液反应的离子方程式 ;
②以淀粉为指示剂,则到达滴定终点的现象是 ;
③若标液Na2S2O3的浓度0.0030mol·L-1,消耗该Na2S2O3溶液体积如图,则废水Ba2+的浓度为 。
某研究小组想研究碳与浓硝酸的反应。其实验过程如下。
操作 |
现象 |
a.用干燥洁净的烧杯取约10 mL浓硝酸,加热。 |
|
b.把小块烧红的木炭迅速伸入热的浓硝酸中。 |
红热的木炭与热的浓硝酸接触发生剧烈反应,同时有大量红棕色气体产生,液面上木炭迅速燃烧,发出光亮。 |
(1)热的浓硝酸与红热的木炭接触会发生多个化学反应。
①碳与浓硝酸的反应,说明浓硝酸具有 性。
②反应产生的热量会使少量浓硝酸受热分解,写出反应的化学方程式 。
(2)实验现象中液面上木炭迅速燃烧,发出光亮。小组同学为了研究助燃气体是O2还是NO2,设计了以下实验。
Ⅰ.制取NO2气体。
①在虚线框内画出用铜与浓硝酸制取和收集NO2的装置简图(夹持仪器略)。
②NaOH溶液的作用是吸收多余的NO2,反应生成两种物质的量相等的正盐,写出这两种盐的化学式 。
Ⅱ.探究实验。
实验操作:在空气中引燃木炭,使其燃烧并带有火焰,将带火焰的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中。
实验现象:木炭在NO2气体中持续燃烧,火焰迅速变亮,集气瓶中气体颜色变浅直至无色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊,且遇空气不变色。
①根据实验现象写出碳与NO2气体反应的化学方程式 。
②试分析:是否需要增加带火焰的木炭与纯净O2反应的实验 。
③通过实验探究,你认为助燃气体是什么,简述理由 。
某同学做元素性质递变规律实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象(见下表,表中的“实验步骤”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。
实验步骤 |
实验现象 |
①将镁条用砂纸打磨后,放入试管中,加入少量水后,加热至水沸腾;再向溶液中滴加酚酞溶液 |
A.浮在水面上,熔成小球,四处游动,发出“嘶嘶”声,随之消失,溶液变成红色。 |
②向新制得的Na2S溶液中满加新制的氯水 |
B.有气体产生,溶液变成浅红色 |
③将一小块金属钠放入滴有酚酞溶液的冷水中 |
C.剧烈反应,迅速产生大量无色气体. |
④将镁条投入稀盐酸中 |
D.反应开始不十分剧烈;产生无色气体。 |
⑤将铝条投入稀盐酸中 |
E.生成白色胶状沉淀,继而沉淀消失 |
⑥向A1Cl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 |
F.生成淡黄色沉锭。 |
请你帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验内容:(填写与实验步骤对应的实验现象的编号和②③的化学方程式)
实验内容 |
① |
② |
③ |
④ |
⑤ |
⑥ |
实验现象(填A~F) |
|
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|
|
|
实验② ,
实验③ ;
(2)实验结论: 。
已知FeCl3溶液与KI溶液的反应为可逆反应,某小组同学对该反应进行实验探究。
(1)甲同学首先进行了实验1。
实验 1 |
实验步骤 |
实验现象 |
ⅰ.取2 mL 1 mol·L-1 KI溶液, 滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液3滴(1滴约为0.05 mL,下同)。 |
ⅰ.溶液呈棕黄色。 |
|
ⅱ.向其中滴加2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液。 |
ⅱ.溶液不显红色。 |
①写出FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式 。
②加入KSCN溶液的目的是 。
③甲同学认为溶液不显红色的原因是反应体系中c(Fe3+)太低,故改进实验方案,进行了实验2。
实验 2 |
实验步骤 |
实验现象 |
ⅰ.取2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液, 滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液3滴。 |
ⅰ.溶液呈棕黄色。 |
|
ⅱ.向其中滴加2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液。 |
ⅱ.溶液显红色。 |
|
ⅲ.继续加入2 mL CCl4,充分振荡、静置。 |
ⅲ.液体分层,上层红色消失,变为棕黄色,下层呈紫红色。 |
本实验改用0.1 mol·L-1 KI溶液的目的是 。用化学平衡原理解释实验2中加入CCl4后上层溶液红色消失的原因: 。
(2)甲同学认为“用CCl4萃取后上层溶液仍为棕黄色”的原因是I2未被充分萃取,但乙同学查阅资料得到信息:I2、I3-在水中均呈棕黄色,两者有如下关系:I2+I- I3-。于是提出假设:萃取后的溶液呈棕黄色的主要原因是存在I3-。
①为验证假设,乙同学设计并完成了实验3。
实验3 |
实验步骤 |
实验现象 |
ⅰ.取1 mL实验2中棕黄色的上层清液,再加入2 mL CCl4, 振荡、静置。 |
ⅰ.液体分层,上层呈黄色,下层呈紫红色。 |
|
ⅱ.取1 mL饱和碘水,加入2 mL CCl4, 振荡、静置。 |
ⅱ.液体分层,上层为无色,下层呈紫红色。 |
实验3的结论是 。
②甲同学依据乙同学的实验设计思路,选用实验2中的试剂,运用控制变量的方法设计了更加严谨的实验,证明了平衡I2+I- I3-的存在。
请你补充完整他设计的实验步骤:将实验2中下层紫红色溶液平均分成两份,分装于两支试管中,向试管1中加入1 mL水,振荡、静置;向试管2中 。
两支试管中的现象分别为 。
试题篮
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