2024届陕西省商洛市高三下学期第三次尖子生学情诊断考试理综化学试题(原卷版+解析版)
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考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分300分,考试时间150分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:高考范围。
5.可能用到的相对原子质量:H:1 C:12 N:14 O:16 S:32 K:39 Cu:64 Ag:108
一、选择题:本题共13小题,每小题6分,共78分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 材料是社会进步的阶梯。下列有关材料的叙述错误的是
A. 英国科学家合成的一种氮化碳材料,其硬度仅次于金刚石,该材料可用作切割工具
B. 哈工大合成的爆药属于无机小分子材料
C. 世界上第一个大气压下的室温超导体中含有2种短周期元素
D. 同济大学首次合成环型和分子材料,它们互为同素异形体
【答案】B
【解析】
【详解】A.硬度仅次金刚石,金刚石是目前公认的自然界最硬的晶体,由此推知,氮化碳材料可以用作切割工具,A项正确;
B.由该爆药的化学式可知,其属于有机高分子材料,B项错误;
C.由超导体的化学式可知,它含铅、铜、磷、氧元素,铅、铜元素属于长周期元素,磷、氧是短周期元素,C项正确;
D.、环型碳材料属于碳的两种单质,互为同素异形体,均由分子构成,D项正确;
故选B。
2. 麦角甾醇是微生物细胞膜的重要组成部分,对确保细胞膜的完整性,膜结合酶的活性,膜的流动性,细胞活力以及细胞物质运输等起着重要作用,其结构如图所示。下列关于麦角甾醇的说法中正确的是
A. 易溶解于水中B. 能与金属钠和氢氧化钠溶液反应
C. 所有碳原子可能共平面D. 能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.该有机物中虽然含有亲水基团羟基,但憎水基团烃基部分占比大,故该有机物在水中溶解度不大,A错误;
B.该有机物含有羟基,能与金属钠反应,但不含能与NaOH溶液反应的官能团,B错误;
C.该有机物存在叔碳原子(碳原子连接3个碳原子)和季碳原子(碳原子连接4个碳原子),由于单键碳原子为四面体结构,故叔碳原子、季碳原子与其所连的碳原子不可能都共面,C错误;
D.该有机物含有羟基和碳碳双键,碳碳双键能与Br2发生加成反应,从而使溴水褪色,羟基、碳碳双键均能使KMnO4溶液褪色,D正确;
故答案选D。
3. 用低品铜矿(主要含、)制备的一种工艺流程如下:
下列说法正确的是
A. “酸浸”过程中发生反应的离子方程式为
B. “调”的目的是除去溶液中的
C. 使用溶液“除锰”时,锰渣中可能会含有少量
D. “还原”过程中参与反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:1
【答案】C
【解析】
【分析】低品铜矿(主要含CuS、FeO)与稀硫酸、二氧化锰反应生成硫单质,硫酸铜、硫酸锰、硫酸铁等,调节溶液的pH值,过滤后,向滤液中加入除锰的物质,再向溶液中加入水合肼得到氧化亚铜;
【详解】A.固体难溶于水不能拆成离子形式,, A项错误;
B.“调”的目的是除去溶液中的,不易除去,B项错误;
C.和互促水解,生成少量,C项正确;
D.水合肼中N元素合计-4价,最后变为0价,合计升高4价,Cu元素化合价从+2价降为+1价,铜离子化合价降低1价,根据得失电子守恒,“还原”过程中氧化剂和还原剂的物质的量之比为4:1,D项错误;
答案选C。
4. 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。W的原子半径在短周期中最小;X、Z易形成两种常见的共价化合物,且其相对分子质量相差16;X、Z不属于同主族元素。下列说法正确的是
A. 原子半径大小:B. 最高价氧化物对应的水化物的酸性:
C. X的氢化物的沸点一定低于Z的氢化物D. W、X、Y、Z四种元素可形成离子化合物
【答案】D
【解析】
【分析】W的原子半径在短周期中最小,则W为H元素;X、Z易形成两种常见的共价化合物,且其相对分子质量相差16即一个氧原子的相对原子质量,X、Z不属于同主族元素,则化合物为CO、CO2,X为C元素,Z为O元素,Y处于碳和氧元素之间,则Y为N元素;
【详解】根据题意知,W、X、Y、Z分别为H、C、N、O。
A.同一周期,从左到右,原子半径减小,同一主族,从上到下,原子半径增大,所以原子半径大小:,A项错误;
B.元素的非金属性:,所以最高价氧化物对应的水化物的酸性HNO3>H2CO3,B项错误;
C.水分子间有氢键,沸点大于甲烷;但是随着碳原子个数的增多,碳的氢化物(烃)沸点越来越大,很多会大于水的沸点,C项错误;
D.H、C、N、O可形成等,含离子键,属于离子化合物,D项正确;
故选D。
5. 下列实验方案不能达到实验目的的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.若反应生成则一定发生了氧化还原反应,故A项正确;
B.能水解而不能,证明是弱酸,故B项正确;
C.乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应生成杂质,C项错误;
D.少量的就可以将转化为浅黄色沉淀,说明室温下,,D项正确;
故选C。
6. 科学家设计了如图装置通过电解制备苯乙酸,下列说法正确的是
A. 极电极反应式
B. 电极电势:
C. 装置Ⅱ中每消耗1ml,理论上有2ml质子通过质子交换膜
D. 工作一段时间后溶液浓度升高
【答案】C
【解析】
【详解】A.极电极反应式为,A错误;
B.由装置Ⅰ可知,极为正极,极为负极,电极电势:,B错误;
C.装置Ⅱ中每消耗1ml,电路中转移2ml电子,理论上有2ml质子通过质子交换膜,C正确;
D.通过阴离子交换膜进入溶液,通过阳离子交换膜进入溶液,和结合生成水,工作一段时间后溶液的浓度降低,D错误;
故选C。
7. 常温下,向含、和的溶液中滴加溶液,混合物中[、、]与关系如图所示。已知常温下,的溶解度大于;溶液为过饱和状态时,振荡或搅拌即可使晶体析出。下列叙述错误的是
A. 代表和的关系
B. 在M点对应溶液中须加入才能使晶体析出
C. Q点坐标为
D. 当和完全共沉时,上层清液中
【答案】B
【解析】
【分析】和组成类型相同,在图像中直线呈平行关系,图像中、直线平行,故代表与的关系,又因为的溶解度大于,所以,代表,代表。由图示中a、b、c数据可分别计算:,,。
【详解】A.和组成类型相同,在图像中直线呈平行关系。图像中、直线平行,故代表与的关系,A项正确;
B.M点对是不饱和溶液,对于或,它是过饱和溶液,用玻璃棒搅拌可析出或,B项错误;
C.Q点是和的交叉点,设此点为a,则有,解得:,,C项正确;
D.,D项正确;
答案选B
三、非选择题:共174分。第22~32题为必考题,每个试题考生都必须作答。第33~38题为选考题,考生根据要求作答。
8. 某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含、、、、和),实现镍、钴、镁元素的回收。
回答下列问题:
(1)工业上用一定浓度的硫酸浸取已粉碎的镍钴矿并不断搅拌,提高浸取速率的方法为____________(答出一条即可)。
(2)“氧化”时,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(),其中元素的化合价为______。
(3)已知:的电离方程式为、
①“氧化”时,先通入足量混合气,溶液中的正二价铁元素被氧化为,该反应的离子方程式为______;再加入石灰乳,所得滤渣中主要成分是、______。
②通入混合气中的体积分数与氧化率随时间的变化关系如图所示,若混合气中不添加,相同时间内氧化率较低的原因是____________;的体积分数高于9.0%时,相同时间内氧化率开始降低的原因是____________。
(4)①将“钴镍渣”酸溶后,先加入溶液进行“钴镍分离”,写出“钴镍分离”反应生成
沉淀的离子方程式:______。
②若“镍钴分离”后溶液中,加入溶液“沉镍”后的滤液中,则沉镍率=______。[已知:,沉镍率=
【答案】(1)适当提高反应温度或其他合理叙述
(2)+6 (3) ①. ②. , ③. 混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸()的氧化性远强于氧气 ④. SO₂有还原性,过多将会降低的浓度,且生成的也会被还原成,降低氧化速率
(4) ①. ②. 99%或0.99
【解析】
【分析】硫酸浸取液中加入混合气,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的H2SO5,加入石灰乳调节pH,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,亚铁离子也被H2SO5氧化成铁离子,故还有氢氧化铁沉淀生成,钙离子与硫酸根离子反应生成硫酸钙沉淀,滤渣为MnO2、CaSO4和Fe(OH)3;过滤后滤液中加入NaOH沉钴镍,过滤后滤液中加入NaOH沉镁,生成氢氧化镁沉淀。
【小问1详解】
用硫酸浸取镍钴矿时,适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积可提高浸取速率。
【小问2详解】
H2SO5中含一个过氧根,相当于H2O2中氢元素被磺酸基取代,根据化合价之和为零,S的化合价为+6
【小问3详解】
①溶液中的正二价铁元素Fe(Ⅱ)被H2SO5氧化为,被还原为,离子方程式为:;由分析滤渣为MnO2、CaSO4和Fe(OH)3;
②混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸()的氧化性远强于氧气,混合气中不添加,相同时间内氧化率较低;SO₂有还原性,过多将会降低的浓度,且生成的也会被还原成,降低氧化速率;
【小问4详解】
①滤液中加NaClO将C2+氧化为C(OH)3,反应的离子方程式为;
②根据可知c(Ni2+)=,沉镍率==0.99。
9. 某兴趣小组探究电镀银实验。回答下列问题:
I.实验准备。
(1)用固体配制溶液,不需要使用的仪器是___________(填字母)。
A. B. C. D. E.
(2)用热纯碱溶液清洗钢制镀件表面的油污,热纯碱溶液除油污的原理是___________。
Ⅱ.探究银离子对镀层的影响。
【提出猜想】
镀层外观与浓度有关。
【查阅资料】
络合反应:,。
【设计实验】
【问题讨论】
(3)实验a中,溶液变红色的可能原因是和___________(用离子方程式表示,已知氧化性:)。
(4)①实验a、b的阴极都伴随有气泡,其原因是___________(写电极反应式)。
②实验b比实验a产生的镀层光亮、致密,其原理是___________。
③一段时间后,实验b中平衡不移动,其原因是___________。
【实验结论】
其他条件不变,浓度很小时,银镀层光亮、致密。
Ⅲ.探究温度、含量对镀层的影响。
表1:其他条件不变,与溶液等体积混合的溶液中含量对镀层外观的影响。
表2:其他条件不变,温度对镀层外观影响。
(5)表1中含量为时,镀层模糊、无光泽的原因是___________;
表2中温度为时镀层光亮不均匀的主要原因是___________。
Ⅳ.探究新配方电镀银。
由于电镀液使用氰化钾,在电镀过程中会产生有毒气体,以及废液含剧毒的氰化物,不符合环境要求。由溶液和溶液组成电镀液也可以得到光亮、致密的镀层。
(6)使用新配方可以达到同样的目的,其原理是___________。已知:。
【答案】(1)D (2)热纯碱溶液呈较强碱性,油脂在碱性溶液中水解生成可溶性物质
(3)
(4) ①. ②. 稳定,解离程度很小,阴极沉银速率小 ③. 阳极溶解速率等于阴极析出速率,不变
(5) ①. 电镀液中量不足,部分游离直接被还原,沉银速率较大 ②. 温度高,沉银速率加快
(6)配方中和过量反应生成微溶于水的,解离程度较小,沉银速率较小
【解析】
【分析】该实验的实验目的是探究银离子浓度、温度、氰化钾含量对电镀银镀层的影响,并依据实验得到的实验结论,改进实验方案,探究新配方电镀银。
【小问1详解】
实验室没有220mL容量瓶,所以配制220mL0.11ml/L硝酸银溶液时,应选用250mL容量瓶,由配制一定物质的量浓度溶液配制的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知,实验过程中需要用到的仪器为烧杯、量筒、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管,不需要用到分液漏斗,故选D;
【小问2详解】
碳酸钠是强碱弱酸盐,在溶液中水解使溶液呈碱性的水解反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,溶液中的氢氧根离子浓度增大,导致油脂在碱性溶液中的水解程度增大,去污能力增强,所以热纯碱溶液去除钢制镀件表面的油污,故答案为:热纯碱溶液呈较强碱性,油脂在碱性溶液中水解生成可溶性物质;
【小问3详解】
由题意可知,银离子氧化性大于铁离子,则实验a中,铁能与溶液中的硝酸根离子和银离子反应生成铁离子,与溶液中银离子反应的离子方程式为,故答案为:;
【小问4详解】
①实验a、b的阴极都伴随有气泡是因为电镀时,酸性溶液中的硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水,电极反应式为,故答案为:;
②由题给信息可知,二氰合银离子很稳定,较难电离银离子,使溶液中银离子析出速率很小,使得镀层光亮、均匀和致密,故答案为:稳定,解离程度很小,阴极沉银速率小;
③一段时间后,实验b中平衡不移动是因为阳极溶解银的反应速率与阴极形成银的反应速率相等时,电镀液中银离子浓度保持不变,故答案为:阳极溶解速率等于阴极析出速率,不变;
【小问5详解】
10g/L氰化钾溶液的物质的量浓度为≈0.15ml/L,则氰化钾溶液与硝酸银溶液等体积混合时,氰化钾溶液不足量,银离子不可能完全转化为二氰合银离子,导致溶液中银离子浓度大,在阴极放电析出的速率快,使得镀层模糊,无光泽;相同条件下,温度越高,镀银速率越快,使得镀层光亮不均匀,故答案为:电镀液中量不足,部分游离直接被还原,沉银速率较大;温度高,沉银速率加快;
【小问6详解】
由配方可知,硝酸银溶液的浓度的范围为≈0.06ml/L—≈0.24ml/L,硫酸钾溶液的浓度的范围为≈0.57ml/L—≈14.4ml/L,则电镀液中硫酸盐过量,使银离子转化成硫酸银,微溶的硫酸银离解银离子浓度较小,镀银速率小,使得镀层光亮、致密,所以使用新配方可以达到同样的目的,故答案为:配方中和过量反应生成微溶于水的,解离程度较小,沉银速率较小。
10. 氢能是清洁、绿色能源,我国在开发氢能领域取得突破性进展。
I.氨分解制备氢。
在铁或钨催化剂作用下,氨分解过程中能量变化如图所示。
(1)根据图推知,___________。键能为___________。
(2)化学上,把反应物消耗一半所用时间叫作“半衰期”。向恒容密闭容器中充入,实验测得氨气分解反应半衰期与温度(T)、初始压强()的关系如图所示。___________(填“>”“<”或“=”),温度下,反应进行到时容器内反应体系总压强为___________。
Ⅱ.甲醇和水蒸气重整制氢。
(3)界面协同催化键断裂促进甲醇重整高效产氢的反应历程如图所示(代表过渡态,*表示吸附在催化剂表面):控速步骤的化学方程式为___________。
(4)一定温度下,在不同压强下,以两种不同组成进料发生上述反应,反应达到平衡时的转化率与压强关系如图所示。进料组成;进料组成,。[物质i的物质的量分数:]
①进料组成1是___________(填“甲”或“乙”)。
②M点的体积分数为___________,对应温度下,该反应的平衡常数为___________(用分数表示结果)。
【答案】(1) ①. ②. 436
(2) ①. < ②. 150
(3)
(4) ①. 乙 ②. 0.5或 ③.
【解析】
【小问1详解】
由相对能量为0,其分解反应为吸热反应,相对能量为可计算该反应的反应热;
由可知,键能为;
【小问2详解】
其他条件相同,温度越高,速率越快,半衰期越短。初始压强相等时,对应的半衰期较长,故温度较低,即T1
【小问3详解】
观察图3可知,图中5个过渡态中的能垒最大,由①、②物种可直接写出控速反应方程式为:;
【小问4详解】
①压强相等时,充入氩气,反应体系分压减小,平衡向正方向移动,故甲代表进料2,乙代表组成1;
②设、分别为,为,M点组成可用三段式计算:
;
,,,。
[化学——选修3:物质结构与性质]
11. 氮族元素包括氮(N)、磷(P)、砷()、锑()、铋()和镆()六种,它们的单质及其化合物在工农业生产中有着重要的用途。回答下列问题:
(1)基态原子核外电子排布式为___________,基态原子核外有___________个未成对电子。
(2)与同周期元素的第一电离能由大到小的顺序为___________。
(3)氮气分子内存在氮氮三键,性质稳定,试从分子结构的角度解释P、的单质化学性质比活泼的原因是___________。
(4)离子中P的杂化类型为___________,分子的空间构型均为___________,其键角依次减小的原因是___________。
(5)氮和铜形成的一种二元化合物具有良好的电学和光学性能,其晶胞结构如图所示,则N的配位数为___________,该晶体密度为___________(列出计算式,代表阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1) ①. ②. 3
(2)
(3)磷、砷原子半径较大,原子间形成的键较长,轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠,难以形成键,所以不能形成稳定的三键,化学性质较活泼
(4) ①. ②. 三角锥形 ③. N、P、电负性依次减小、原子半径逐渐增大,氢化物中成键电子云越来越偏向H,同时键长增大导致成键电子对之间斥力减小,导致键角逐渐减小
(5) ①. 6 ②.
【解析】
【小问1详解】
同主族元素,最外层电子数目相同,则VA族元素的价电子排布式为ns2np3,基态原子核外都有3个不成对电子,则镆原子核外有3个不成对电子;原子序数为33的砷元素位于元素周期表第四周期VA族,基态原子核外电子排布式为,故答案为:;3;
【小问2详解】
同周期元素,从左到右,第一电离能依次增大,但As原子的4p轨道达到半充满稳定状态,第一电离能大于其右边相邻元素,则As与同周期元素Ga、Ge、Se的第一电离能由大到小的顺序为:As>Se>Ge>Ga;
【小问3详解】
与氮原子相比,磷、砷原子半径较大,原子间形成的σ键较长,p—p轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠,难以形成π键,所以不能形成稳定的三键,化学性质较活泼,故答案为:磷、砷原子半径较大,原子间形成的σ键较长,p—p轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠,难以形成π键,所以不能形成稳定的三键,化学性质较活泼;
【小问4详解】
磷酸根离子中磷元素的价层电子对数为4、孤对电子对数为0,原子的杂化方式为sp3杂化;NH3、PH3、AsH3的中心原子的价层电子对数都为4、孤对电子对数都为1,分子的空间构型都为三角锥形,N、P、As电负性依次减小、原子半径逐渐增大,氢化物中成键电子云越来越偏向H,同时键长增大导致成键电子对之间斥力减小,导致键角逐渐减小,所以氢化物的键角依次减小,故答案为:sp3;三角锥形;N、P、As电负性依次减小、原子半径逐渐增大,氢化物中成键电子云越来越偏向H,同时键长增大导致成键电子对之间斥力减小,导致键角逐渐减小;
【小问5详解】
由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点氮原子与位于棱上的铜原子距离最近,则氮原子的配位数为6;晶胞中氮原子个数为:8×=1,铜原子个数为:12×=3,则晶胞的化学式为Cu3N,设晶体的密度为dg/cm3,由晶胞的质量公式可得:=(10—10 a)3d,解得d=g⋅cm-3,故答案为:g⋅cm-3。
[化学——选修5:有机化学基础]
12. 环丙沙星是喹诺酮类抗菌药物,具有广谱抗菌活性,杀菌效果好,某研究小组按下列路线合成环丙沙星(H)。
已知:①
②(,代表烃基)。
回答下列问题:
(1)B的结构简式是______。
(2)H中含氧官能团名称是______。
(3)G→H时须严格控制反应物的投料比,以减少生成副产物X(),X的结构简式为______。
(4)E→F的反应类型为______。
(5)写出符合下列要求的G的同分异构体的结构简式:______。
①分子中含有2个苯环。
②谱表明:分子中共有5种不同化学环境的氢原子且数目之比为2:2:2:2:1。
③能与溶液发生显色反应,且两种水解产物同样可以与溶液发生显色反应。
(6)写出以和为原料制备的合成路线流程图:______(无机试剂和两个碳以内的有机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1) (2)酮羰基、羧基
(3) (4)取代反应
(5) (6)
【解析】
【分析】由有机物的转化关系可知,氯化铝作用下与CH3COCl发生取代反应生成,则B为;氢化钠作用下与乙酸酐发生取代反应生成,乙醇钠作用下与甲酸乙酯发生信息②反应生成,与发生取代反应生成,氢氧化钠作用下发生分子内取代反应生成,酸性条件下发生水解反应生成,则G为;与发生取代反应生成。
【小问1详解】
由分析可知,B的结构简式为,故答案为:;
【小问2详解】
由结构简式可知,的含氧官能团为酮羰基和羧基,故答案为:酮羰基、羧基;
【小问3详解】
由X的分子式可知,生成X的反应为与发生取代反应生成和氯化氢,则x为,故答案为:;
【小问4详解】
由分析可知,E→F的反应为氢氧化钠作用下发生分子内取代反应生成,故答案为:取代反应;
【小问5详解】
G的同分异构体分子中含有2个苯环,能与氯化铁溶液发生显色反应,且两种水解产物同样可以与氯化铁溶液发生显色反应说明同分异构体分子中含有酚羟基和酚酯基,分子中共有5种不同化学环境的氢原子且数目之比为2:2:2:2:1说明分子结构对称,取代基处于苯环的对位,则符合条件的结构简式为,故答案为:;
【小问6详解】
由题给信息可知,以和为原料制备的合成步骤为氢化钠作用下与乙酸酐发生取代反应生成,与氢氧化钠溶液共热反应生成,铜做催化剂作用下与氧气共热发生催化氧化反应生成,在乙醇钠作用下共热发生信息反应生成,酸化得到,合成路线为。选项
实验方案
实验目的
A
将少量纸片放入试管中,加入浓硫酸,将生成的气体通入品红溶液中,加热
证明浓硫酸脱水时发生了氧化还原反应
B
室温下,分别测定溶液和溶液的
证明是弱酸
C
将和混合气体通入足量酸性高锰酸钾溶液中
除去中混有的
D
室温下,向10mL的溶液中加入10mL的溶液,振荡使其充分反应后逐滴加入5mL的溶液,观察沉淀颜色变化
室温下,
实验
装置
现象
a
的溶液(含少量)
阴极表面有疏松的黑色物质生成并伴随有无色气泡,一段时间后,取阴极区电解质溶液于试管,滴加溶液,溶液变为红色。
b
的与过量混合(含少量)
阴极表面有光亮、致密的银白色物质生成,仍然有少量无色气泡。一段时间后,取少量阴极区溶液于试管,滴加溶液,溶液不变红。
含量()
镀层外观表象
10
镀层模糊,无光泽
25
镀层呈雾状,光泽不足
50
镀层光亮、致密
温度/
镀层外观表象
25
光亮
35
光亮
40
光亮
55
光亮不均匀
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