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北京市2022年中考一模化学试题选编

实验题工业流程反应原理综合

丰台16.(10分)煤化学链技术具有成本低、能耗低的CO2捕集特性。以铁矿石(主要含

铁物质为FezOQ为载氧体的煤化学链制氢工艺如下图。测定反应前后不同价态铁的含

量,对工艺优化和运行监测具有重要意义。

铁矿石H?O(g)空气

(1)进入燃烧反应器前,铁矿石需要粉碎,煤需要烘干研磨,其目的是。

(2)分离燃烧反应器中产生的HzO(g)和CO2,可进行CO2高纯捕集和封存,其分离方法

是。

(3)测定铁矿石中全部铁元素含量。

i.配制铁矿石待测液:铁矿石加酸溶解,向其中滴加氯化亚锡(SnC12)溶液。

ii.用重铭酸钾(KzCnCh)标准液滴定可测定样品中全部铁元素含量。

配制铁矿石待测液时SnCL溶液过量会对测定结果产生影响,分析影响结果及其原因

(4)测定燃烧反应后产物中单质铁含量:取ag样品,用FeCb溶液充分浸取(FeO不溶

于该溶液),向分离出的浸取液中滴加bmol•moriKzCnCh溶标准液,消耗KzCnO

标准液VmL。已知KzCnO被还原为CF+,样品中单质铁的质量分数为

(5)工艺中不同价态铁元素含量测定结果如下。

(

)IIFe(lll)

Fe(II)

还原产物制氢产物氧化产物

①制氢产物主要为Fe3O4,写出蒸汽反应器中发生反应的化学方程式

②工艺中可循环使用的物质是(填化学式)。

西城16.(12分)镁基储氢材料MgW具有储氢量高、成本低廉等优点,发展前景广阔.

I.MgHz热分解放出出

MgH2(s)^^Mg(s)+H2(g)AH=+75kJ/mol

该反应的能量变化如图。I

(1)Ei=。

(2)提高出平衡产率的措施有(答2条)。

II.MgW水解制备出‘

与反应制备的化学方程式是。

(3)MgHzH20H2

(4)MgHz与出0反应时,最初生成出的速率很快,但随后变得很缓慢,原因是o

、等盐溶液能提升的水解性能。的几种盐溶液

(5)MgCbNiCI2>CuCbMgHz1mol/L

对水解制备的性能曲线如图。

MgH2H2

%

<、

3

«

S

Z

"H

W

已知:i.

物质

Mg(OH)2Ni(OH)2CU(OH)2

5.6X10-125.5X10-162.2x10-2。

KSP

ii.MgH2在MCb(M代表Mg、Ni、Cu)溶液中水解的示意图如下。

溶液制备的性能优于溶液,原因是。

①NiCbH2MgCL

在溶液中制备出的性能不如在溶液中优异,但使用

②MgWMgCbNiCLMgCI2

溶液利于发展“镁一氢”循环经济,原因是。

溶液制备的性能不如溶液,可能的原因是。

③CuCLH2NiCI2

石景山16.(10分)

水体中过量的抗生素会对环境造成极大危害,零价铁(Fe)及耦合技术在处理抗生

素废水中应用广泛。

I.还原法

零价铁作为一种还原剂可以提供电子,水中的H*得电子生成H•(氢自由基),H•通

过双键加成、单电子还原与抗生素发生反应。

(1)氧化反应:o

还原反应:2H++2e-=2H•(电中性)

(2)H♦与阿莫西林(抗生素的一利1)发生多步反应,第一步如下图所示,请在图中标

出阿莫西林断裂的化学键(参考示例"_卜”),用在中间产物图出二个手性

碳原子。

(阿莫西林)(中间产物)

(3)纳米零价铁5分钟去除甲硝哇接近100%,相同条件下非纳米零价铁去除率约为0%,

试解释原因。

口.氧化法

(4)酸性条件Fe可与溶解氧生成H2O2,H2O2和Fe?*作用生成羟基自由基(•OH)

3+

和Fe,­OH氧化抗生素。H2O2和Fe?+生成•0H的离子方程式是。

(5)下图为酸性条件零价铁-电芬顿耦合法(电化学氧化法)原理示意图的一部分,左

侧连接电源,结合阴极电极反应说明该法生成•0H的原理。

Fe■HO

I422

朝阳16.(11分)从低品位铜银矿(含有Fe2O3、FeO、MgO、CuO等杂质)资源中提取镇和

铜的一种工艺流程如下:

资料:一些物质的(p(25℃)如下。

物质Fe(OH)2Fe(OH)3Mg(OH)2Ni(OH)2

4.9x10172.8x10-395.6x10122.1x10-15

(1)上述流程中,加快反应速率的措施是。

(2)浸出过程中通入的目的是。

2++2

(3)萃取时发生反应:Cu+2HR=CUR2+2H(HR,CuR2在有机层,Cu\H*在水

层)。

①某种HR的结构简式为该分子中可能与Cu2+形成配位

\/OH

\=N

键的原子有。

②解释反萃取时的作用:。

(4)黄钠铁机[NaFe3(OH)6(SC)4)2]比Fe(OH)3更易形成沉淀。反应终点pH与Fe3\Ni2+

沉淀率的关系如下表。

沉淀率/%

反应终点pH

Fe3+Ni2+

1.594.040.19

2.599.210.56

3.899.913.31

①生成黄钠铁机的离子方程式是。

(2)沉淀Fe3*时最适宜选用的反应终点pH是。

(5)第二次使用MgO调节pH使Ni2+沉淀完全,宜将pH调节至_____(填序号)。

a.6-7b.9-10c.11-12

川页义16Hz。?是重要的化学试剂,在实验室和实际生产中应用广泛。

I.慈醍法是工业上合成H?。?的主要方法,意醍法的反应过程如下。

(1)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH,=-572kJmor'

1

2H2O2(1)=2H2O(1)+O2(g)\H2=-196kJmoE

新昆法生产H2o2总反应的热化学方程式H2(g)+o2(g)=H2O2(1)AH,=

kJ-mol-1

(2)反应a的反应类型为c

(3)向反应b后的溶液可以加入蒸播水为萃取剂,分析蒸储水能做萃取剂的原因_______,

II.我国科学家设计如下图所示的光电催化体系,该体系利用双极膜既能将SO2转化为SO:-

所释放的化学能用于驱动阴极H2O2的高效生成,同时还可以实现烟气脱SC)2。

直流电源

SO1膜b膜a02

H2O|

(4)阳极的电极反应为o

(5)理论上每生成LSmolH?。?,可以实现烟气脱SO2的物质的量为mol。

此测定H2O2含量:

(6)取所得H?。?水溶液amL,用cmol•l/KNlnOa酸性溶液滴定,消耗KMnC)4酸性溶

液vmL。已知:MnO;的还原产物是Mn"。

①KMnO4酸性溶液与H2O2反应的离子方程式为

②所得H2O2水溶液中H2O2的物质的量浓度为mol-L-'o

东城16.(10分)己二睛[NC(CH)4CN]是合成尼龙-66的中间体,其制备方法如下。

I.己二酸氨化法

OH

CHQ,小硝酸,

H

2己一睛

(1)下列说法正确的是(填字母)。

a.己二月青的分子中含有碳氮三键

b.反应②和④中均有H2O生成

c.该方法原子利用率低

(2)若反应③中硝酸的还原产物为NO2,理论上生产1mol己二酸产生NO2的物

质的量

是molo

[【.丙烯睛(CH2=CHCN)电解二聚法(两极均为惰性电极)

电解原理如图a,总反应为4cH2=CHCN+2H2O——型一一>2NC(CH2)4CN+O2t,主

要副产物为丙懵(C2H5CN)O

(

-

I

质子交换膜P

O

E

S(15;3.4)己二睛

己二月青、0----△-----------------

)一

i./

丙顿睛/爵

蟠(15,0.9)丙睛

丙睛1贺----O-----O-------------(

।।H20d5525

102030

稀硫酸丙烯月青、水、季铁盐季筱盐浓度/(10-3mol

图a图b

(3)电极X为(填“阴”或“阳”)极

(4)Y极区溶液呈酸性会加快丙睛的生成,导致己二月青的产率降低。结合图a分析原

因是。

(5)写出i的电极反应式:。

(6)己二睛、丙月青的生成速率与季钱盐浓度的关系如图b。当季镇盐浓度为1.5X10-2

mol-L-i时,每小时通过质子交换膜的H+的物质的量最少为mol。

房山16.(11分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域

的研究热点。

I.制取氢气

(1)甲醉口水蒸气制取氢气的过程中有下列反应:

CH3OH(g).CO(g)+2H,(g)A/7=+91kJmor'

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)A//=-41kJmor'

写出以甲醇为原料制取氢气的热化学方程式_____.

(2)理论上,能提高出平衡产率的措施有_____(写出一条即可)。

II,储存氢气

硼氢化钠(NaBH4)是研究最广泛的储氢材料之一。

已知:

i.B的电负性为2.0,H的电负性为2.1

ii.25℃下NaBFU在水中的溶解度为55g,NaBCh在水中的溶解度为0.28g

(3)在配制NaBH」溶液时,为了防止发生水解反应,可以加入少量的(填写化

学式)。

(4)向NaBH4水溶液中加入催化剂Ru/NGR后,能够迅速反应,生成偏硼酸中硬NaBO2)

和氢气。写出该反应的化学方程式0

(5)在研究浓度对催化剂Ru/NGR活性的影响时,发现B点后(见图1)增加NaBH4

的浓度,制氢速率反而下降,推断可能的原因是____。

p

.

m

m

-

)

NaBH4浓度/wt%

图1图2

(6)用惰性电极电解NaBC)2溶液可制得NaBH」,实现物质的循环使用,制备装置如图

2幅。

@钛电极的电极反应式是__________________________________________________

②电解过程中,阴极区溶液pH(填"增大’"减小"或"不变")

丰台16.(10分)(1)增大接触面积,升高温度,提高化学反应速率(2分)

(2)冷凝(1分)

(3)过量的SnCb能与KzCnCh反应,导致测定结果(铁元素含量)偏高(2分)

(4)0.112bV/a(2分)

高温高温

(5)①3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2;3FeO+H2O=Fe3O4+H2(2分)

@Fe2O3(H2O)(1分)

西城16.(12分)

(1)160kJ/mol(1分)

(2)高温、低压、及时移走出(2分)

(3)MgH2+2H2O=Mg(OH)2+2H2t(2分)

(4)产物Mg(OH)2逐渐覆盖在MgHz表面,减少了MgHz与的接触面积(2分)

(5)①Ksp[Ni(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2)],a+结合电离的O*的能力强于Mg2+,更有利于

%的产生(2分)

②反应后固体生成物仅有Mg(0H)2,便于回收利用;分离除去Mg(0H)2,可以循环

使用MgCb溶液(2分)

③MgK将Ct?+还原为难溶固体覆盖在MgW表面,阻止反应持续发生(1分)

石景山16.(10分)(其它合理答案酌情给分)

(1)

(2)

(3)(1分)纳米零价铁固体表面积大,化学反应速率更快

2>+

(4)(2分)H2O2+Fe+H=•OH+Fe*+K2O

(5)(1分)正极

(2分)阴极。2+2e\2H+=H2O2,阳极Fe放电生成的Fe响阴极移动,与出。2作用

生成羟基自由基

朝阳16.(11分)

(1)研磨

(2)将Fe2+氧化为Fe3+,便于转化为沉淀除去

(3)①0、N

②加入H2so4,使Cu2++2HR=CUR2+2H+逆向进行,Ci?+进入水层

+3+2+

(4)①Na+3Fe+2SO4-+6H2O=NaFe3(OH)6(SO4)2I+6H

3+22+

或Na++3Fe+2SO4'+3MgO+3H2。=NaFe3(OH)6(SO4)21+3Mg

②2.5

(5)b

顺义16【答案】(1)-188

(2)还原反应(3)TTJ为有机物和水不互溶,且H2。?易溶于水

(4)4OH-+SO2-2e=SOj+2H2。

5cv

(5)1.5(6)①.2MnC»4+5H2O2+6H+=2Mn2-+5C>2个+8H2。②.——

2a

东城16.(10分)

(1)abc

(2)8

(3)阳

(4)H+和丙烯月青在阴极竞争得电子,减慢反应i,同时生成的H加快了反应运

(5)2cH2=CHCN+2H2O+2e-tNC(CH2)4CN+2OH-

(6)8.6x10-3

房山16.(H分)

1

(1)CH,OH(g)+H2O(g)=C02(g)+3H2(g)△H=+50KJ•mol

(2)增大水蒸气浓度等合理答案

(3)NaOH

(4)NaBH.1+2H20=NaB02+4H2t(BH.+2H20=B02+4H2t)等合理答案

(5)NaBO?溶解度低,易结晶析出附着在催化剂的表面,影响催化剂的活性。

(6)①B02+6也0+8屋―BHJ+80H

②增大

石景山18.(11分)

一种利用低品位铜矿(Cu2S、CuS、FeO和Fez。?等)为原料制取CuCI的工艺流程如下:

已知:i.水溶液中不存在碳酸铜,碳酸铜遇水立即水解为碱式碳酸铜和氢氧化铜。

室温时,的溶度积常数39

ii.Fe(OH)3Ksp=2.8xl0-»

(1)铜矿中被MnOz氧化的物质有。

(2)滤液D中铁离子的浓度约为,向滤液D中先通氨气的目的。

固体主要是生成的离子方程式是«

(3)EMnCCh,MnCO3

(4)滤液F加热生成CC>2、NH3和Cu。,反应的化学方程式是o

(5)查阅资料:+1价Cu和a-可以形成2种配离子[CuCbf-和[CuC]。滤液G加大量

水析出CuCI沉淀,从平衡移动角度分析,滤液G中的配离子是哪种更有利于CuCI

的生成。

(6)CuCI质量分数的测定

称取mg样品,溶于25mL过量的硫酸铁镀溶液(Fe?+将+1价Cu氧化),滴加2

滴试亚铁灵指示剂(与Fe2+发生特征反应,溶液呈红棕色),用含Ce*cmol/L的

硫酸铁锦标准液滴定(Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+),共消耗硫酸铁铀标准液UmL,

则CuCI质量分数的计算式-

西城18.(12分)(NH4)2SzO8电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解,示意图如下。

s2or

子苯酚

交处理器

H,SO

痔液4so?

(1)(NH4)2S2O8的电解法制备

川生成B所用的电子)

已知:电解效率〃的定义为q(B)=川通过电极的电子)XI。。%

①电极b是极。

②生成S20f的电极反应式是。

③向阳极室和阴极室各加入100mL溶液。制备S2。〉的同时,还在电极b表面

收集到2.5X10-4mol气体,气体是。经测定fj(S20;「)为80%,不考虑其

他副反应,则制备的(NH4)2SZO8的物质的量浓度为mol/L。

(2)苯酚的降解

已知:SOJ具有强氧化性,Fe2+浓度较高时会导致SOJ猝灭。

S2O:可将苯酚氧化为C5,但反应速率较慢。加入Fe?+可加快反应,过程为:

i.S2O:+Fe2+=S0:-+SO;・+Fe3+ii.SO;•将苯酚氧化

①so1氧化苯酚的离子方程式是。

②将电解得到的含S2or溶液稀释后加入苯酚处理器,调节溶液总体积为1L,

pH=l,测得在相同时间内,不同条件下苯酚的降解率如图。

%

<、

»

S趣

用等物质的量的铁粉代替FeSCU,可明显提高苯酚的降解率,主要原因是

(3)苯酚残留量的测定

已知:电解中转移1mol电子所消耗的电量为F库仑

取处理后的水样100mL,酸化后加入KBr溶液,通电。电解产生的B2全部与苯

酚反应,当苯酚完全反应时,消耗的电量为a库仑,则样品中苯酚的含量为

g/L。(苯酚的摩尔质量:94g/mol)

朝阳18.(12分)工业烟气中常含有NO*(NO.N02)O用NaCI。溶液将NO8氧化为NO;,

实现烟气中N。*的脱除。

(1)NO*在大气中会形成酸雨。形成酸雨的过程中,NO表现性。

(2)向NaClO溶液中加入硫酸,研究初始pH对NO.、.脱除率的影响,结果如下。

°............................ii

3.54.55.5

初始pH

脱除前”(NOJ—脱除后"(NO)

已知:NO、.脱除率=---------:--------------x100%

脱除前"(NO*)

①不用盐酸调节NaClO溶液初始pH的原因是.

②将pH=3.5时NaClO溶液脱除NO的离子方程式补充完整:

□NO+□___+□______□NCh—ncr+□____________

③pHV5.5时,分析NO*脱除率随溶液初始pH升高而增大的可能原因:o

(3)用CrCh分别将脱除前后的NO*全部转化为NO2,并用库仑仪测定NCh的量,可

计算N。,脱除率。库仑仪工作的原理和装置如下:

检测前,电解质溶液中的ZD/c。-)保持定值时,电解池不工作。NO2进入电解池

后与I反应,库仑仪便立即自动进行电解到第2)依1)又回到原定值,测定结束。通过

测定电解消耗的电量可以求出NCh的物质的量。

①NC)2在电解池中被「还原为NO的离子方程式为

②将脱除前、后等体积的烟气分别用上述装置进行测定,电解时转移电子的物质

的量分别为amol、bmol。NO,脱除率是。

③测量结束后,电解池中还检测到少量NCh-和NOT,这将导致NO2测定结果

(填“偏高”或“偏低”),需进行校正。

丰台18.(11分)赤泥硫酸镂焙烧浸出液水解制备偏钛酸[TiO(OH)2]可回收钛。

已知:i.一定条件下,Ti"水解方程式:m4++3比@=TiO(OH)2+41T

39

ii.一定温度下:Ksp[Fe(OH)2]=4.9x10-7;xrSplFe(OH)3]=2.6xlO-

I.赤泥与硫酸锈混合制取浸出液。

(1)用化学用语表示(NH4)2SC)4溶液呈酸性的原因_______。

II.水解制备偏钛酸:浸出液中含Fe3+、Ti,+等,先向其中加入还原铁粉,然后控制水

解条件实现Ti4+水解制备偏钛酸。

(2)浸出液(pH=2)中含有大量Fe3+,若杂质离子沉淀会降低钛水解率。从定量

角度解释加入还原铁粉的目的o

(3)一定条件下,还原铁粉添1所示。当还原铁粉添加

比大于1时,钛水解率急剧下降,解释其原因

I1

(f00

卓)90

)180

^70

B860

w50

^40

30

46S82

0.温(

还原铁粉添加比

图£

图12

备注:还原铁粉添加比="佚粉/nJiift;〃铁粉为还原铁粉添加量,”理论为浸出液中Fe3

全部还原为Fe?+所需的还原铁粉理论量。

(4)一定条件下,温度对钛水解率的影响如图2所示。结合化学平衡移动原理解释

钛水解率随温度升高而增大的原因_____。

III.电解制备钛:偏钛酸煨烧得到二氧化钛(TiCh),运用电化学原理在无水Crc-熔

盐电解质中电解TiCh得到海绵钛,装置如图3所示。

图3

(5)电极X连接电源(填“正”或“负")极。

(6)写出电极Y上发生的电极反应式

顺义18.以硫酸厂矿渣(含FjO、,a-Al2O3,Si。?等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工

艺流程如图所示:

空气

资料:i.a-AL。?化学性质极不活泼,不溶于水也不溶于酸或碱。

ii.K、p(CaCC)3)=2.8x10";勺(FeCOJ=2x1。

回答下列问题:

(1)为了提高"酸浸”的效率可以采用的措施有。

(2)"还原”过程中的离子方程式为。

(3)"滤渣"中主要成分为(填化学式)o

(4)①"沉铁"过程中有CO2气体产生,反应的离子方程式为

②"沉铁"过程中往往有副产物Fe(OH)2生成,分析原因是

③若用CaCOs"沉铁",则无副产物Fe(OH)2产生,当反应完成时,溶液中

(5)写出氧化过程生成铁黄的化学方程式为

n(C)

(6)工业上为了充分利用铁资源,硫酸厂矿渣也可以用来炼铁,在1225℃,4V=1.2时,

n(7°)

焙烧时间与金属产率的关系如下图:

100

401----1-----1-----1-------1----1------1----1

036912151821

焙烧时间/min

请分析焙烧时间超过15min时;金属产率下降的原因可能是

18.(14分)电解镭渣的主要成分是MnS。一种由电解锦渣制取高纯MnSC)4的流程如下。

(1)MnS与H2s04发生复分解反应的离子方程式为o

(2)浸出过程中,加入MnCh可减少有毒气体的生成,同时产生更多MnSCh。利用的MnO?

的化学性质是»

(3)结合离子方程式解释从浸出液中除去Fe3+的操作的原理:

(4)过程I除去Ca2+并富集Mn?+的流程如下。

已知:a.萃取剂E是溶解了P204(记为HA)的磺化煤油(一种有机溶剂);

o

b.HA为一元弱酸,难溶于水,结构为Ro)1。”(R=-CH2CHCH;CH2CH2CH3).

0R

+2+

c.萃取时发生反应M2++2HAMA2+2H(M?+表示Ca?+或Mn)«

①从结构角度分析MA2可溶于磺化煤油的原因:。

2+

②反应M+2A--MA2的平衡常数用B表示。已知“(CaA?)>夕(MnA2)。判断调pH

时ab(填“〈”或“>”),结合平衡常数解释原因:。

③试剂Y是-

(5)不同温度下,MnS04的溶解度如表。

温度/℃010203040608090100

溶解度/g52.959.762.962.960.053.645.640.935.3

过程II的操作为,洗涤,干燥。

房山18.(12分)高纯氯化镐(MnC")在电子技术和精细化工领域有重要应用.一种由粗镐粉

(含磷酸盐、硅酸盐、铁、铅等)制备高纯氯化镭的工艺流程如下(部分操作和条件略)。

I,将粗镒粉加入盐酸中充分反应,再加入NaOH溶液调节pH=6,过滤;

H.向1所得滤液中加入HzO?酸性溶液,充分反应后加入MnCO;调节pH=3,过滤;

in.向n所得滤液中通入H2s气体,待充分反应后加热一段时间,冷却后过滤;

iv.浓缩、结晶、分离、干燥,得到产品

(1)氯化镒中铳元素的化合价是________

(2)步骤I中去除了磷酸盐和硅酸盐,且对磷酸盐的去除效果比硅酸盐好,这与酸性

HFO,>1150,有关。从原子结构角度解释酸性H3PO4>H?SiO3原因:0

(3)步骤I所得滤液中的金属离子主要含有Mi?,、Fe2+和Pb?+等,且Pb?+不被H?。?氧

已知:生成氢氧化物沉淀的pH

)

Fe(OH)2Fe(OH3Mn(OH)2Pb(OH),

开始沉淀时6.31.58.16.5

完全沉淀时8.32.810.18.5

注:金属离子的起始浓度为0.1moHJ

①结合表中数据,解释步骤II中加入HQ?酸性溶液的目的:

②配平加入MnCO:后发生反应的离子方程式:

3+2t

3MnCO3+2Fe+□=3Mn+2Fe(OH)3+□

(4)步骤III的目的是去除Pb2+:Pb2++H?S=PbSJ+2H\推测溶解度:PbS

MnS(填或X

(5)已知:氯化镒的溶解度随温度的变化如

右图。

步骤III所得滤液中仍含有少量易溶杂质,补

充步骤IV浓缩、结晶的操作:将滤液—,析出

晶体后过滤。重复操作2~3次,收集晶体。

石景山18.(11分)(其它合理答案酌情给分)

(1)(1分)CU2S、CuS、FeO

(2)(1分)2.8xW6mol/L

(1分)生成[Cu(NH3)4产,防止加入NH4HCO3时Cu哪淀;中和溶液中的H+

(3)(2分)Mn»+2HCO;=C02t+H2O+MnCO3I或

Mn*+NH3+HCO;=NH4+MnCO3I

力口执

(4)(2分)[CU(NH3)4]CO3=C'O2t+4NH3t+CuO或

力口执

[CU(NH3)4](HCO3)2=2CO2t+H2O+4NH3t+CuO

(5)(2分)[CuCI产0CUCI+2CI-,[CuCI2]-0CuCI+C|-,从平衡移动角度分析,前者平

衡正移析出CuCI,后者平衡不移动,[CuCbf-更合理

(6)(2分)99cl//(1000m)xl00%

西城18.(12分)

(1)①阳(1分)

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