为了探究原电池和电解池的工作原理,某研究性学习小组分别用如图所示的装置进行实验,回答下列问题。
Ⅰ.用甲装置进行第一组实验:
(1)实验过程中,________ (填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有___________________ 。
(2)该小组同学用乙装置进行第二组实验时发现,两极均有气体产生,且Y极溶液逐渐变成紫红色,停止实验后观察到铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料知,高铁酸根离子()在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息写出电解过程中Y极发生的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑和_________________ 。
II.某同学设计一个燃料电池(如图所示),目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,根据要求回答相关问题:
(1)若在标准状况下,甲装置有448mL氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成的气体在标况下体积为____
(2)若用隔膜法电解饱和食盐水生成NaClO,则X应用________ 交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将_______ (填“增大”“减 小”或“不变”)
III.以铬酸钾(K2CrO4)为原料,用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图.
(1)不锈钢作_________ 极
(2)分析阳极区能得到重铬酸钾溶液的原因________________________________________________ 。
Ⅰ.用甲装置进行第一组实验:
(1)实验过程中,
(2)该小组同学用乙装置进行第二组实验时发现,两极均有气体产生,且Y极溶液逐渐变成紫红色,停止实验后观察到铁电极明显变细,电解液仍然澄清。查阅资料知,高铁酸根离子()在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息写出电解过程中Y极发生的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑和
II.某同学设计一个燃料电池(如图所示),目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,根据要求回答相关问题:
(1)若在标准状况下,甲装置有448mL氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成的气体在标况下体积为
(2)若用隔膜法电解饱和食盐水生成NaClO,则X应用
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将
III.以铬酸钾(K2CrO4)为原料,用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图.
(1)不锈钢作
(2)分析阳极区能得到重铬酸钾溶液的原因
更新时间:2021-04-30 20:44:18
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【推荐1】某同学用图中装置电解硫酸钾溶液来获得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。
(1)X极与电源的___________ (填“正”或“负”)极相连,氢气从___________ (填“A”“B”“C”或“D”)口导出。
(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为___________ (填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜,N为___________ 交换膜,图中少量硫酸和少量氢氧化钾的作用是___________ 。
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为___________ 。
(4)若使用铅蓄电池作电源完成上述电解,当制得11.2 L标准状况下的氢气时,理论上铅蓄电池消耗硫酸___________ mol,负极板质量增加___________ g。
(1)X极与电源的
(2)离子交换膜只允许一类离子通过,则M为
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极),则电池负极的电极反应式为
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【推荐2】I.如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
请回答:
(1)甲池是________ ,通入O2的电极作为________ 极,电极反应式为_____________ 。
(2)乙池是________ ,A电极名称为________ 极,电极反应式为________ 。乙池中的总反应离子方程式为_______________________________ ,溶液的pH________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时,甲池中理论上消耗O2_______ mL(标准状况下)。
II. (4)图I是用食盐水作电解液电解烟气脱氮的一种原理图,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-,尾气经氢氧化钠溶液吸收后再排入空气中。电流密度和溶液pH对烟气脱氮的影响如图II。
①处理后的尾气中,一定含有的气体单质是___________ (填化学式)。
②溶液的pH对NO除去率有影响的原因是___________ 。
请回答:
(1)甲池是
(2)乙池是
(3)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g时,甲池中理论上消耗O2
II. (4)图I是用食盐水作电解液电解烟气脱氮的一种原理图,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-,尾气经氢氧化钠溶液吸收后再排入空气中。电流密度和溶液pH对烟气脱氮的影响如图II。
图I 图II
①处理后的尾气中,一定含有的气体单质是
②溶液的pH对NO除去率有影响的原因是
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐3】某兴趣小组设计以甲烷、氧气酸性燃料电池为电源电解溶液,并验证氯气的某种化学性质,工作原理如装置乙、装置丙所示。
(1)m极为_______ 极,该电极发生的电极反应式为_______
(2)装置丙Y极电极反应式为_______ ;装置乙中n电极发生反应的电极反应式为:_______
(3)另一化学兴趣小组利用已知浓度的酸性KMnO4标准溶液,测定某亚磷酸溶液的浓度。已知亚磷酸(H3PO3)具有较强的还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化为磷酸。
①该小组用移液管准确量取25.00mL亚磷酸溶液于锥形瓶中,选用0.1mol/L的酸性KMnO4标准溶液进行滴定,则滴定终点的现象为:_______ 。
②已知三次滴定数据如下表,该亚磷酸溶液的物质的量浓度为_______ 。(保留小数点后两位)
③某研究性学习小组在实验室中配制1mol/L的稀硫酸标准溶液,然后用其滴定某未知浓度的NaOH溶液。下列有关说法中正确的是_______ 。
A. 实验中所用到的滴定管、容量瓶,在使用前均需要检漏;
B. 如果实验中需用60mL的稀硫酸标准溶液,配制时应选用100mL容量瓶;
C. 容量瓶中含有少量蒸馏水,会导致所配标准溶液的浓度偏小;
D. 酸式滴定管用蒸馏水洗涤后,即装入标准浓度的稀硫酸,则测得的NaOH溶液的浓度将偏大。
(1)m极为
(2)装置丙Y极电极反应式为
(3)另一化学兴趣小组利用已知浓度的酸性KMnO4标准溶液,测定某亚磷酸溶液的浓度。已知亚磷酸(H3PO3)具有较强的还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化为磷酸。
①该小组用移液管准确量取25.00mL亚磷酸溶液于锥形瓶中,选用0.1mol/L的酸性KMnO4标准溶液进行滴定,则滴定终点的现象为:
②已知三次滴定数据如下表,该亚磷酸溶液的物质的量浓度为
试验编号 | 滴定前读数(mL) | 滴定后读数(mL) |
1 | 0.00 | 22.00 |
2 | 0.50 | 22.50 |
3 | 0.50 | 25.50 |
A. 实验中所用到的滴定管、容量瓶,在使用前均需要检漏;
B. 如果实验中需用60mL的稀硫酸标准溶液,配制时应选用100mL容量瓶;
C. 容量瓶中含有少量蒸馏水,会导致所配标准溶液的浓度偏小;
D. 酸式滴定管用蒸馏水洗涤后,即装入标准浓度的稀硫酸,则测得的NaOH溶液的浓度将偏大。
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【推荐1】当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点,因此,研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。问答下列问题:
I.CO2在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H1=-156.9 kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1
已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H3= -395.6 kJ·mol-1。
(1)CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=_______ 。
(2)加氢合成甲烷时,通常控制温度为500℃左右,理由是_______ 。
II.二氧化碳合成甲醇的反应为: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49 kJ·mol-1
(3)573 K时,在体积为2 L的刚性容器中,投入2 mol CO2和6 mol H2,合成总反应达到平衡时,CO2的平衡转化率为60%。
①该反应的平衡常数K=_______ L2/mol2 (保留1位小数)。
②为了提高CO2的平衡转化率可以采取的措施有_______ ( 填写两项措施)。
③图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线_______ (填 “m”或“n”)。
④测得在相同时间内,不同温度下H2的转化率如图2所示,v(a)逆_______ v(c)逆(填“>”“<”或“=”)。
(4)用如图装置模拟科学研究在碱性环境中电催化还原CO2制乙烯(X、Y均为新型电极材料,可减少CO2和碱发生副反应),装置中X电极为_______ (填“正”“负”“阴”或“阳”)极,Y极上的电极反应式为_______ 。
I.CO2在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
主反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H1=-156.9 kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1
已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H3= -395.6 kJ·mol-1。
(1)CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=
(2)加氢合成甲烷时,通常控制温度为500℃左右,理由是
II.二氧化碳合成甲醇的反应为: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49 kJ·mol-1
(3)573 K时,在体积为2 L的刚性容器中,投入2 mol CO2和6 mol H2,合成总反应达到平衡时,CO2的平衡转化率为60%。
①该反应的平衡常数K=
②为了提高CO2的平衡转化率可以采取的措施有
③图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线
④测得在相同时间内,不同温度下H2的转化率如图2所示,v(a)逆
(4)用如图装置模拟科学研究在碱性环境中电催化还原CO2制乙烯(X、Y均为新型电极材料,可减少CO2和碱发生副反应),装置中X电极为
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐2】碲(52Te)被誉为“国防与尖端技术的维生素”;锡酸钠(Na2SnO3)可用于制造陶瓷电容器的基体。以锡碲渣(主要含Na2SnO3和Na2TeO3)为原料,回收锡酸钠并制备碲单质的流程图如下。
已知:锡酸钠(Na2SnO3)和亚碲酸钠(Na2TeO3)均易溶于碱。
(1)在生产过程中,要将锡碲渣粉碎,其目的是_______ 。
(2)“碱浸”过程中,锡碲浸出率与溶液中游离碱质量浓度关系如图所示,则最理想的质量浓度为_______ ,理由是_______ 。
(3)如图反映的是“氧化”过程中反应温度对碲脱除率的影响关系,70℃后随温度升高碲脱除率下降的原因可能是_______ 。
(4)“氧化”反应的离子方程式为_______ 。
(5)从“溶析结晶”回到“碱浸”的物质除烧碱外,主要还有_______ (写化学式)。
(6)“溶析结晶”母液中还含有少量SbO,可用锡片将Sb置换出来,锡转化成最高价含氧酸盐,写出反应的离子方程式_______ 。
(7)以石墨为电极电解Na2TeO3溶液可获得Te,电解过程中阴极上的电极反应为_______ 。
已知:锡酸钠(Na2SnO3)和亚碲酸钠(Na2TeO3)均易溶于碱。
(1)在生产过程中,要将锡碲渣粉碎,其目的是
(2)“碱浸”过程中,锡碲浸出率与溶液中游离碱质量浓度关系如图所示,则最理想的质量浓度为
(3)如图反映的是“氧化”过程中反应温度对碲脱除率的影响关系,70℃后随温度升高碲脱除率下降的原因可能是
(4)“氧化”反应的离子方程式为
(5)从“溶析结晶”回到“碱浸”的物质除烧碱外,主要还有
(6)“溶析结晶”母液中还含有少量SbO,可用锡片将Sb置换出来,锡转化成最高价含氧酸盐,写出反应的离子方程式
(7)以石墨为电极电解Na2TeO3溶液可获得Te,电解过程中阴极上的电极反应为
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【推荐3】一定条件下将锰冶炼烟尘灰(主要成分)、黄铁矿(主要成分)与足量硫酸溶液混合,通过反应可将锰和铁浸出。其它条件相同,温度对Mn、Fe浸出率及硫酸残留率(反应后溶液中剩余硫酸与加入硫酸的比例)影响如图所示。
(1)基态核外电子排布式为___________ 。
(2)温度高于120℃时,的残留率增大的原因之一是与反应,该反应的离子方程式为___________ 。
(3)温度高于120℃时,残留固体中的含量减少,但铁元素浸出率却下降的原因是___________ 。
(4)向浸出液先加入,后加入调节pH,可得到纯化溶液。
已知:室温下,,。假设加入后溶液中,若溶液中某离子浓度小于,则认为该离子完全沉淀。
①先加入再调节pH的原因是___________ 。
②浓氨水调节溶液的pH范围为___________ 。
(5)溶液经电解可得到。生成的电极反应式为___________ 。
(1)基态核外电子排布式为
(2)温度高于120℃时,的残留率增大的原因之一是与反应,该反应的离子方程式为
(3)温度高于120℃时,残留固体中的含量减少,但铁元素浸出率却下降的原因是
(4)向浸出液先加入,后加入调节pH,可得到纯化溶液。
已知:室温下,,。假设加入后溶液中,若溶液中某离子浓度小于,则认为该离子完全沉淀。
①先加入再调节pH的原因是
②浓氨水调节溶液的pH范围为
(5)溶液经电解可得到。生成的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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【推荐1】电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。
(1)绿色环保的全钒液流电池工作原理如图所示:
①电池放电时电极A为正极。充电时,A电极反应式为____ ,H+移动方向为____ (填“A→B”或“B→A”)。
②电极A与电极B之间质子交换膜的作用____ 。
(2)利用微生物燃料电池处理某废水的工作原理如图所示。
①该电池的正极为____ (填“a”或“b”),a电极反应式为____ 。
②当电路中有0.6mole-转移时,通过质子交接膜的H+数目为____ 。
(1)绿色环保的全钒液流电池工作原理如图所示:
①电池放电时电极A为正极。充电时,A电极反应式为
②电极A与电极B之间质子交换膜的作用
(2)利用微生物燃料电池处理某废水的工作原理如图所示。
①该电池的正极为
②当电路中有0.6mole-转移时,通过质子交接膜的H+数目为
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【推荐2】为实现“双碳”目标,用二氧化碳制备甲醇可实现二氧化碳资源化利用、降低碳排放。回答下列问题:
(1)二氧化碳排放主要来源之一是工业生产中煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧。化石燃料除了作为燃料外,还可以转化为其他更有价值的产品,下列过程属于物理变化的是___________(填标号)。
(2)已知:反应I:
反应Ⅱ:
①则反应Ⅲ:催化加氢制取的热化学方程式为___________ 。
②已知部分物质的结构式:CO:;:。相关化学键的键能数据如下:
则_________ ,反应Ⅲ在_________ (填“高温”、“低温”或“任意温度”)条件下能自发进行。
③反应Ⅱ的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。
图中决速步骤反应的方程式是___________ 。
(3)用惰性电极电解吸收的NaOH溶液,可将转化为有机物(如,和等),从而实现对的综合利用,已知电解得到的还原产物的法拉第效率()与电解电压有关。
①当电解电压为时,电解过程中含碳还原产物的为0,则阴极的主要还原产物为________ (填化学式)。
②当电解电压为时,由生成的电极反应式为___________ 。
③现处理1L吸收液,当阳极生成气体的体积为224mL(标准状况)时,测得溶液中,其___________ (忽略电解前后溶液体积变化)。
(1)二氧化碳排放主要来源之一是工业生产中煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧。化石燃料除了作为燃料外,还可以转化为其他更有价值的产品,下列过程属于物理变化的是___________(填标号)。
A.煤干馏 | B.环烷烃催化重整 | C.石油分馏 | D.丁烷裂解 |
(2)已知:反应I:
反应Ⅱ:
①则反应Ⅲ:催化加氢制取的热化学方程式为
②已知部分物质的结构式:CO:;:。相关化学键的键能数据如下:
化学键 | |||||
键能 | 803 | 436 | 414 | x | 464 |
③反应Ⅱ的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。
图中决速步骤反应的方程式是
(3)用惰性电极电解吸收的NaOH溶液,可将转化为有机物(如,和等),从而实现对的综合利用,已知电解得到的还原产物的法拉第效率()与电解电压有关。
①当电解电压为时,电解过程中含碳还原产物的为0,则阴极的主要还原产物为
②当电解电压为时,由生成的电极反应式为
③现处理1L吸收液,当阳极生成气体的体积为224mL(标准状况)时,测得溶液中,其
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【推荐3】硫及其化合物在生产生活中有重要的应用。请回答:
(1)在一定条件下还原金属硫化物制备金属单质,假设稳定单质的能量为0,相关物质能量大小如表所示:
则反应:FeS(s)+H2(g)=Fe(s)+H2S(g) △H=____ 。
(2)Fe2(SO4)3溶液脱除空气中H2S并再生的原理如图甲所示:
将一定体积含H2S的空气匀速通入Fe2(SO4)3溶液中,反应相同时间,初始Fe3+浓度ρ(Fe3+)及其pH与H2S脱除率的关系如图乙所示。当ρ(Fe3+)>10 g•L-1时H2S脱除率下降的原因是____ 。
(3)已知标准状况下,1 L水能溶解V LSO2,且饱和溶液中的SO2有与水反应生成H2SO3,测得c(H+)=0.2 mol/L,计算该条件下的V=___ L(已知H2SO3的Ka1=0.02,忽略第二步电离和溶液体积变化)。
(4)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0,下列关于该反应的说法不正确的是____ (填序号)。
A.相同时间内,消耗2 mol SO2的同时生成1 mol O2则反应达平衡
B.使SO2、O2多次与催化剂接触氧化,可以提高SO2的转化率
C.当温度、压强一定时,气体的平均摩尔质量不变时则反应达平衡
D.增大氧气浓度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率加快
E.其他条件相同,恒压比恒容条件具有更高的平均反应速率和更大的平衡常数
(5)CuSO4•5H2O和少量水蒸气置于容积可变的真空密闭容器中,受热逐渐失去H2O的三个反应式、水蒸气的平衡压强和温度的关系如表所示:
①如图表示水蒸气平衡压强与温度的关系曲线,其中表示平衡Ⅲ的曲线是___ (填“a”“b”或“c”),表示CuSO4•H2O稳定存在的区域是____ (填“A”、“B”、“C”或“D”)。
②设Kp′为相对压力平衡常数,其表达式为:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。在50℃时,反应Ⅱ的Kp′=____ 。
(6)某科研小组提出利用电化学原理(图甲)去除天然气中的H2S,同时将甲装置作为电源利用双极膜实现烟气脱SO2(图乙)。
①图甲中主要反应:2Fe+2H2S+O2=2FeS+2H2O,负极的电极反应式为____ 。
②标况下,甲中天然气的进气流量为448 m3/h(H2S的体积分数为1%),则乙装置中H2O2的产量为____ kg/h。
(1)在一定条件下还原金属硫化物制备金属单质,假设稳定单质的能量为0,相关物质能量大小如表所示:
物质 | H2S(g) | H2S(s) | FeS(s) |
能量(kJ/mol) | -33 | -58 | -97 |
则反应:FeS(s)+H2(g)=Fe(s)+H2S(g) △H=
(2)Fe2(SO4)3溶液脱除空气中H2S并再生的原理如图甲所示:
将一定体积含H2S的空气匀速通入Fe2(SO4)3溶液中,反应相同时间,初始Fe3+浓度ρ(Fe3+)及其pH与H2S脱除率的关系如图乙所示。当ρ(Fe3+)>10 g•L-1时H2S脱除率下降的原因是
(3)已知标准状况下,1 L水能溶解V LSO2,且饱和溶液中的SO2有与水反应生成H2SO3,测得c(H+)=0.2 mol/L,计算该条件下的V=
(4)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0,下列关于该反应的说法不正确的是
A.相同时间内,消耗2 mol SO2的同时生成1 mol O2则反应达平衡
B.使SO2、O2多次与催化剂接触氧化,可以提高SO2的转化率
C.当温度、压强一定时,气体的平均摩尔质量不变时则反应达平衡
D.增大氧气浓度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率加快
E.其他条件相同,恒压比恒容条件具有更高的平均反应速率和更大的平衡常数
(5)CuSO4•5H2O和少量水蒸气置于容积可变的真空密闭容器中,受热逐渐失去H2O的三个反应式、水蒸气的平衡压强和温度的关系如表所示:
平衡方程 | 水蒸气的平衡压强p(H2O)/kPa | |
25℃ | 50℃ | |
Ⅰ:CuSO4•5H2O(s)CuSO4•3H2O(s)+2H2O(g) | 1.04 | 6.05 |
Ⅱ:CuSO4•3H2O(s)CuSO4•H2O(s)+2H2O(g) | 0.75 | 4.00 |
Ⅲ:CuSO4•H2O(s)CuSO4(s)+H2O(g) | 0.11 | 0.60 |
①如图表示水蒸气平衡压强与温度的关系曲线,其中表示平衡Ⅲ的曲线是
②设Kp′为相对压力平衡常数,其表达式为:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。在50℃时,反应Ⅱ的Kp′=
(6)某科研小组提出利用电化学原理(图甲)去除天然气中的H2S,同时将甲装置作为电源利用双极膜实现烟气脱SO2(图乙)。
①图甲中主要反应:2Fe+2H2S+O2=2FeS+2H2O,负极的电极反应式为
②标况下,甲中天然气的进气流量为448 m3/h(H2S的体积分数为1%),则乙装置中H2O2的产量为
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