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高中化学第五章 化工生产中的重要非金属元素第一节 硫及其化合物优秀当堂检测题
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第三课时 硫酸根离子的检验 粗盐的提纯
基础达标
1.下列物质的俗称、化学式、主要用途都正确的是( )
A.生石膏(2CaSO4·H2O):用于制造各种模型
B.纯碱(NaHCO3):用于制玻璃、肥皂、造纸、纺织
C.硫酸钡(BaSO4):作白色颜料、钡餐
D.胆矾(CuSO4):用于制造农药
【答案】C
【解析】A.生石膏化学式CaSO4·2H2O,用于制造各种模型,A错误;B.纯碱化学式为Na2CO3,用于制玻璃、肥皂、造纸、纺织,B错误;C.硫酸钡(BaSO4)是白色固体,不溶于水,不溶于酸,可做作白色颜料、钡餐,C正确;D.胆矾化学式为CuSO4·5H2O,用于制造农药,D错误;故答案选C。
下列实验,能证明溶液中一定含有SOeq \\al(2-,4)的是( )
A.某溶液加入BaCl2溶液,产生白色沉淀
B.某溶液加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加盐酸沉淀不溶解
C.某溶液加入硝酸酸化,再加入Ba(NO3)2溶液有白色沉淀产生
D.某溶液加入盐酸酸化,再加入BaCl2溶液有白色沉淀产生
【答案】D
【解析】能和氯化钡溶液产生白色沉淀的离子有Ag+、SOeq \\al(2-,3)、COeq \\al(2-,3)、SOeq \\al(2-,4)等,A项错误。能和氯化钡溶液产生不溶于稀盐酸白色沉淀的离子有Ag+、SOeq \\al(2-,4)等,B项错误。硝酸具有强氧化性,能将亚硫酸根离子氧化生成硫酸根离子,所以不能确定原溶液中是否含有硫酸根离子,C项错误。先加盐酸酸化,能排除Ag+、SOeq \\al(2-,3)、COeq \\al(2-,3)的干扰,再加氯化钡溶液产生白色沉淀说明含有硫酸根离子,D项正确。
3.化学与职业息息相关,下列化学职业有关说法不正确的是( )
A.科技考古人员在研究文物和古迹时,可利用的测定分析古代人类的食物结构
B.测试工程师可运用各类高精度化学检测仪器或化学检测方法,以获得金属材料的组成及含量
C.化学科研工作者可从事特定功能新分子合成、安全高效和节能环保物质转化工艺的研发等
D.水质检测员需要在自来水出厂前,需要对其中的COeq \\al(2-,3)、Cl-放射性物质、微生物和有机物等进行检测
【答案】A
【解析】A.科技考古研究人员是根据放射性同位素的半衰期推算文物的年代,放射性同位素被考古学家称为“碳钟”,它可以用来断定文物的年代, A错误;B.测试工程师可运用各类高精度化学检测仪器或化学检测方法,测定某些组成元素及其含量,以获得金属材料的组成及含量,B正确;C.特定功能新分子合成、节能环保物质转化工艺的研发都属于化学前沿科学,化学科研工作者可从事特定功能新分子合成、节能环保物质转化工艺的研发等,C正确;D.自来水厂水质检验员的工作是在自来水出厂前,利用化学分析仪器对水中的硫酸根离子、氯离子、微生物、有机物等进行检测和分析,只有达到标准才可以让自来水出厂,D正确; 故选A。
4.某同学进行了如图所示的实验,由实验现象得到的结论中正确的是( )
A.原溶液中一定只含有SOeq \\al(2-,4) B.原溶液中一定含有SOeq \\al(2-,4)和Cl-
C.原溶液中一定只含有Cl- D.原溶液中可能含有SOeq \\al(2-,4),也可能含有Cl-
【答案】D
【解析】能够与氯化钡反应生成不溶于稀盐酸的沉淀的离子有SOeq \\al(2-,4)或Ag+,由于步骤①中加入氯化钡溶液,引进了Cl-,步骤③也无法确定是否存在氯离子,所以无法确定原溶液中一定存在的离子。
5.除去下列物质中的杂质(括号内为杂质),选择试剂及操作方法均正确的是( )
A.Cl2(HCl气体):通过足量的NaOH溶液
B.FeCl3溶液(FeCl2):通入适量Cl2
C.Fe2O3(Al2O3),HCl溶液,过滤
D.CO2(HCl):通过盛有饱和Na2CO3溶液的洗气瓶
【答案】B
【解析】A.Cl2、HCl都能与NaOH溶液反应,不能用氢氧化钠溶液除氯气中的氯化氢,一般用饱和食盐水除氯气中的氯化氢,故A错误;B.FeCl2和Cl2反应生成FeCl3,用氯气除FeCl3溶液中的FeCl2,故B正确;C.Fe2O3、Al2O3都能溶液HCl溶液,故C错误;D.CO2、HCl都能和饱和Na2CO3溶液反应,一般用饱和NaHCO3溶液除CO2中的HCl,故D错误;选B。
6.下列叙述正确的是( )
A.“钡餐”是医疗上做消化系统X射线检查的内服药剂,其主要成分是BaSO3
B.向某溶液中加入BaCl2,产生不溶于稀HNO3的白色沉淀,则溶液中一定含有SOeq \\al(2-,4)
C.用浓硫酸在纸上书写的字迹变黑,体现浓硫酸的氧化性
D.浓硫酸和浓盐酸在空气中敞口放置时浓度均减小
【答案】D
【解析】“钡餐”的主要成分是BaSO4,故A错误;由于AgCl也是不溶于稀硝酸的白色沉淀,且BaSO3能被稀硝酸氧化为BaSO4,故向某溶液中加入BaCl2,产生不溶于稀HNO3的白色沉淀,则溶液中不一定含有SOeq \\al(2-,4),也可能含有Ag+或者SOeq \\al(2-,3),B错误;用浓硫酸在纸上书写的字迹变黑,体现浓硫酸的脱水性,C错误;浓硫酸具有吸水性、浓盐酸具有挥发性,两者在空气中敞口放置时浓度均减小,D正确。
7.下列物质的检验中,其结论一定正确的是( )
A.向某溶液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,加入稀HNO3后,白色沉淀不溶解,也无其他现象,说明原溶液中一定含有SOeq \\al(2-,4)
B.向某溶液中加入盐酸产生无色气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊,说明该溶液中一定含有COeq \\al(2-,3)或SOeq \\al(2-,3)
C.取少量久置的Na2SO3样品于试管中加水溶解,再加足量盐酸酸化,然后加BaCl2溶液,若加盐酸时有气体产生,加BaCl2溶液时有白色沉淀产生,说明Na2SO3样品已部分被氧化
D.将某气体通入品红溶液中,品红溶液褪色,该气体一定是SO2
【答案】C
【解析】该溶液中还可能含有Ag+或SOeq \\al(2-,3),A错误;使澄清石灰水变浑浊的气体可能为CO2、SO2,溶液中可能存在COeq \\al(2-,3)、HCOeq \\al(-,3)、SOeq \\al(2-,3)或HSOeq \\al(-,3),B错误;加入足量盐酸有气体产生,气体为SO2,排除SOeq \\al(2-,3)的干扰,再加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,沉淀为BaSO4,说明一定含有SOeq \\al(2-,4),所以说明Na2SO3样品已部分被氧化,C正确;氧化性气体如氯气等都能使品红溶液褪色,D错误。
8.仅用下列方法或试剂不能达到鉴别离子目的的是( )
【答案】B
【解析】A.钠的焰色反应呈现黄色,钾的焰色反应呈现紫色(通过蓝色钴玻璃观察),故通过焰色反应能够鉴别Na+和K+,A不合题意;B.SOeq \\al(2-,3)与SOeq \\al(2-,4)都能与BaCl2溶液反应分别转化为BaSO3、BaSO4白色沉淀,且BaSO3能被硝酸氧化为BaSO4,故含有SOeq \\al(2-,3)、SOeq \\al(2-,4)的溶液中分别加入稀硝酸、氯化钡溶液现象相同,不能鉴别,B符合题意;C.含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液,可观察到溶液立即变为血红色,而含有Fe2+的溶液中滴加KSCN溶液,无明显现象,滴加H2O2后溶液立即变为血红色,即用H2O2溶液、KSCN溶液可以鉴别Fe2+、Fe3+,C不合题意;D.往含有SiO32-的溶液中滴加稀盐酸至过量,可观察到生成白色沉淀,且沉淀不溶解,而向含有AlO2-的溶液中滴加稀盐酸至过量,可观察到先生成白色沉淀,至最多,而后沉淀又逐渐减少直至消失,可有稀盐酸来鉴别SiO32-、AlO2-,D不合题意;故答案为:B。
9.某化学研究性学习小组对某无色水样的成分进行检验,已知该水样中只可能含有K+、Mg2+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Ca2+、COeq \\al(2-,3)、SOeq \\al(2-,4)、Cl-中的若干种离子。该小组同学取部分水样进行实验,向水样中先滴加足量硝酸钡溶液,产生白色沉淀;再滴加足量稀盐酸,沉淀部分溶解;最后滴加硝酸银溶液,又产生白色沉淀。下列说法正确的是( )
A.观察水样可以确定一定不存在的离子只有Cu2+
B.经过实验可以确定一定存在的离子是K+、COeq \\al(2-,3)、SOeq \\al(2-,4)、Cl-
C.水样中可能存在Cl-
D.水样中可能存在K+
【答案】C
【解析】某无色水样,则不含有Cu2+、Fe3+,向水样中先滴加足量硝酸钡溶液,产生白色沉淀,则含有COeq \\al(2-,3) 、SOeq \\al(2-,4)中的一种或两种;再滴加足量稀盐酸,沉淀部分溶解,则COeq \\al(2-,3) 、SOeq \\al(2-,4)均存在;故不存在Mg2+、Ag+、Ca2+,根据溶液电中性,则一定含有一种阳离子K+,最后滴加硝酸银溶液,又产生白色沉淀,该白色沉淀为氯化银,则氯离子可能来自于前面所加盐酸而不一定是原溶液的,故不能确定原溶液中是否含有Cl-。A.因水样无色,则观察水样可以确定一定不存在的离子有Cu2+、Fe3+,选项A错误;B.经过实验可以确定一定存在的离子是K+、COeq \\al(2-,3) 、SOeq \\al(2-,4),不能确定是否有Cl-,选项B错误;C.滴加硝酸银溶液之前加了盐酸,引入了Cl-,所以无法确定水样中是否含有Cl-,选项C正确;D.水样中一定存在K+,选项D错误。答案选C。
10.从海水所得的粗盐中含有杂质Mg2+、SOeq \\al(2-,4)、Ca2+,除去粗盐中的杂质加入药品顺序正确的是( )
A.溶液溶液溶液过滤后加盐酸
B.BaCl2溶液溶液溶液过滤后加盐酸
C.溶液溶液溶液过滤后加硫酸
D.溶液溶液溶液过滤后加盐酸
【答案】B
【解析】粗盐中含有杂质Mg2+常用NaOH溶液除掉,SOeq \\al(2-,4)常用BaCl2溶液除掉、Ca2+常用Na2CO3溶液除掉,除杂时要将杂质离子尽量除尽,则加入的试剂要过量,由于过量会引入新的杂质,因此后面加入的试剂要将前面的过量杂质也要除尽即钡离子要用碳酸根除掉,因此BaCl2溶液要加在Na2CO3溶液前面,碳酸钠不仅除掉钙离子,还除掉多余的钡离子,沉淀完离子后先过滤,多余的碳酸钠、氢氧化钠加入盐酸来除掉,因此加入顺序为BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸,故B正确。综上所述,答案为B。
能力提升
11.某企业利用下列流程综合处理工厂排放的含有SO2的烟气,以减少其对环境造成的污染。下列有关说法正确的是( )
A.二氧化硫吸收塔中发生的反应为SO2+SOeq \\al(2-,3)+H2O==2HSOeq \\al(-,3)
B.氨气吸收塔中发生的反应为
C.上述流程利用的是氧化还原反应原理
D.上述流程体现出NH4HSO3可循环利用
【答案】A
【解析】A.由分析可知,二氧化硫吸收塔中发生的反应为(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3,离子方程式为SO2+SOeq \\al(2-,3)+H2O==2HSOeq \\al(-,3),A正确;B.氨气吸收塔中发生的反应为NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3,离子方程式为HSOeq \\al(-,3)+NH3==NH4++SOeq \\al(2-,3),B不正确;C.上述流程中,没有元素的化合价发生变化,利用的是非氧化还原反应原理,C不正确;D.上述流程中,首先进入二氧化硫吸收塔的是(NH4)2SO3,所以(NH4)2SO3可循环利用,D不正确;故选A。
12.关于某溶液中所含离子的检验,下列判断正确的是( )
A.加入BaCl2溶液生成白色沉淀,加稀硝酸沉淀不消失,则原溶液中一定含有SO
B.加入AgNO3溶液生成白色沉淀,则原溶液中一定含有Cl﹣
C.加入KSCN溶液时,溶液不变红色,再滴入氯水溶液变为红色,则原溶液中一定含有Fe2+
D.加入盐酸,生成的气体能使成清石灰水变浑浊,则原溶液中一定含有COeq \\al(2-,3)
【答案】C
【解析】A.SOeq \\al(2-,3)能被硝酸氧化为SOeq \\al(2-,4),亚硫酸根离子存在可能生成不溶于硝酸的白色沉淀,并且不能排除Ag+的干扰,氯离子和银离子反应生成不溶于硝酸的氯化银白色沉淀,故A错误;B.Ag2SO4、Ag2CO3等都是白色沉淀,加入AgNO3溶液生成白色沉淀,则原溶液中不一定含有Cl﹣,故B错误;C.向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显红色,一定不含有三价铁离子,再向溶液中滴几滴新制的氯水,溶液变为红色,该溶液中一定含有Fe2+,故C正确;D.加入盐酸若有能使澄清石灰水变浑浊的气体生成,该气体可能为二氧化硫或二氧化碳,原溶液中可能含有SOeq \\al(2-,3) 、HCOeq \\al(-,3)、HSOeq \\al(-,3)等离子,不一定含有COeq \\al(2-,3),故D错误;故选C。
13.粗食盐水中常含有少量Ca2+、Mg2+、SOeq \\al(2-,4)杂质离子,实验室提纯粗食盐水制取食盐的流程如下,关于实验过程中所选用的试剂、目的及所发生反应的离子方程式均正确的是( )
【答案】D
【解析】A.除去NaCl溶液中的Mg2+,应该用NaOH,不能用KOH,故A错误;B.加入BaCl2溶液除去SOeq \\al(2-,4)的离子方程式是Ba2++SOeq \\al(2-,4)=BaSO4↓,故B错误;C.加入Na2CO3溶液的目的是除去Ca2+、Ba2+,故C错误;D.加入盐酸的目的是除去过量的NaOH、Na2CO3,反应的离子方程式是H++OH-=H2O、2H++COeq \\al(2-,3)=CO2↑+H2O,故D正确;选D。
14.为除去粗盐水中含有的杂质SOeq \\al(2-,4)、Ca2+和Mg2+,得到精制食盐水,某同学利用NaOH溶液、盐酸、Na2CO3溶液和BaCl2溶液,设计了如下实验流程:
(1)操作a的名称是________________。
(2)沉淀A的化学式是_____________。
(3)溶液B中含有的离子有___________________________。
(4)写出试剂2参与反应的离子方程式_______________________________________________。
(5)某小组认为也可以选用Ba(OH)2溶液作为除杂试剂,若采用此方案,加入试剂的顺序依次为:
_____________________________________。
【答案】 过滤 BaSO4 Ba2+、Cl-、Ca2+、Na+、OH- COeq \\al(2-,3) +2H+=H2O+CO2↑,OH-+H+=H2O Ba(OH)2、Na2CO3、盐酸
【解析】为除去粗盐水中含有的杂质SOeq \\al(2-,4)、Ca2+和Mg2+,得到精制食盐水,在粗盐水中加入氯化钡,经过过滤生成硫酸钡沉淀A和溶液A,在溶液A中加入氢氧化钠,生成氢氧化镁沉淀和溶液B,在溶液B中加入碳酸钠生成碳酸钡和碳酸钙,经过滤得到溶液C,在溶液C中加入盐酸得到精制食盐,以此分析解答;
(1)由上述分析可知,操作a为过滤,故答案为:过滤;
(2)由上述分析知,沉淀A为硫酸钡,其化学式为BaSO4,故答案为:BaSO4;
(3)粗食盐水中含有杂质SOeq \\al(2-,4)、Ca2+和Mg2+,加入氯化钡以后除去了SOeq \\al(2-,4),溶液A中含有Ba2+、Cl-、Ca2+、Na+、Mg2+,加入氢氧化钠溶液以后除去了Mg2+得到溶液B,溶液B中含有的离子为Ba2+、Cl-、Ca2+、Na+、OH-,故答案为:Ba2+、Cl-、Ca2+、Na+、OH-;
(4) 试剂2为盐酸,可以与溶液C中的碳酸根和氢氧根反应,其离子方程式为 COeq \\al(2-,3) +2H+=H2O+CO2↑,OH-+H+=H2O,故答案为: COeq \\al(2-,3) +2H+=H2O+CO2↑,OH-+H+=H2O;
(5) 首先在粗盐水中加入氢氧化钡,可以除去硫酸根离子和镁离子,溶液中存在的离子有Ba2+、Cl-、Ca2+、Na+、OH-,然后加入碳酸钠除去Ba2+和Ca2+,最后加入盐酸除去 COeq \\al(2-,3) 和OH-,得到精制食盐,故答案为:Ba(OH)2、Na2CO3、盐酸。
直击高考
15.根据下列实验操作和现象所得到的结论不正确的是( )
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.由于AgCl、BaCO3、BaSO3均为白色沉淀,故向某溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,不能说明该溶液中一定含有SOeq \\al(2-,4)的结论,A符合题意;B.将铂丝用盐酸洗净后,在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同时,再用铂丝蘸取少量待测溶液进行焰色试验,火焰呈黄色,说明该溶液中含有Na+,B不合题意;C.向3mLKI溶液中滴加几滴溴水,振荡,再滴加1mL淀粉溶液,溶液显蓝色,说明有I2生成,即发生2KI+Br2=2KBr+I2,故能得出Br2的氧化性比Ⅰ2强的结论,C不合题意;D.将新制的Al(OH)3沉淀分装在两支试管中,向一支试管中滴加2ml/L盐酸,另一支试管中滴加2ml/LNaOH溶液,沉淀均溶解,说明Al(OH)3既能与强酸反应,也能与强碱反应,故可得出Al(OH)3是两性氢氧化物的结论,D不合题意;故答案为:A。
16.某同学为了验证Fe3+是否能将H2SO3氧化成SOeq \\al(2-,4),用50mL0.1ml∙L-1FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后,进行以下实验:
(1)取少量样品溶液于试管中,先滴入足量的稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成,由此证据可证明Fe3+能够把H2SO3氧化成______________________。
(2)由此可写出该反应的化学方程式为_______________________________________,反应中的氧化产物是___________________________(写化学式)。
(3)该同学为了探究吸收液中其他成分(Fe3+、Fe2+、H2SO3)的可能组合进行了以下探究:
①提出假设。
假设1:溶液中存在Fe2+。
假设2:溶液中存在Fe3+、Fe2+。
假设3:溶液中存在____________。
②设计方案,进行实险,验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器:试管、滴管、0.1ml∙L-1KMnO4溶液、0.1ml∙L-1KSCN溶液、品红稀溶液。
已知:H2SO3可使品红溶液由红色变为无色。
【答案】(1)SOeq \\al(2-,4)或H2SO4
(2) 2FeCl3+SO2+2H2O=2FeCl2+H2SO4+2HCl H2SO4
(3) Fe2+、H2SO3 1~2滴0.1ml∙L-1KSCN溶液 另取2~3mL样品溶液于试管中,滴入1~2mL (或少量)品红稀溶液 若品红稀溶液红色褪去,则假设3成立;若品红稀溶液红色不褪去,则假设3不成立,假设1或假设2成立
【解析】因为用Fe3+氧化H2SO3,则生成Fe2+和SOeq \\al(2-,4),溶液中Fe2+一定存在;若存在Fe3+,则不存在H2SO3;若不存在Fe3+,则可能存在H2SO3。
(1)判断Fe3+能否将H2SO3氧化成SOeq \\al(2-,4),只需检验反应后的溶液中是否含有SOeq \\al(2-,4),方法是:取少量样品溶液于试管中,先滴入足量的稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成,由此证据可证明Fe3+能够把H2SO3氧化成SOeq \\al(2-,4)或H2SO4。
(2)FeCl3溶液将SO2氧化为H2SO4,自身被还原为FeCl2等,该反应的化学方程式为2FeCl3+SO2+2H2O=2FeCl2+H2SO4+2HCl,反应中SO2是还原剂,则氧化产物是H2SO4。
(3)①三种情况下溶液中都一定存在Fe2+,但由于Fe3+与H2SO3不共存,所以有Fe3+就不存在H2SO3,有H2SO3就不存在Fe3+。
则假设3:溶液中存在Fe2+、H2SO3。
②
另取2~3mL样品溶液于试管中,滴入1~2mL (或少量)品红稀溶液;若品红稀溶液红色褪去,则假设3成立;若品红稀溶液红色不褪去,则假设3不成立,假设1或假设2成立。选项
离子
方法或试剂
A
Na+、K+
焰色试验
B
SOeq \\al(2-,4)、SOeq \\al(2-,3)
稀硝酸、氯化钡溶液
C
Fe2+、Fe3+
H2O2溶液、KSCN溶液
D
SiO32-、AlO2-
稀盐酸
选项
试剂
目的
离子方程式
A
KOH溶液
仅除去Mg2+
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓
B
BaCl2溶液
仅除去
Ba2++Na2SO4=BaSO4↓+2Na+
C
Na2CO3溶液
仅除去Ca2+
Ca2++COeq \\al(2-,3)=CaCO3↓
D
盐酸
除去OH-和COeq \\al(2-,3)
H++OH-=H2O
2H++COeq \\al(2-,3)=CO2↑+H2O
选项
实验操作和现象
结论
A
向某溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀
该溶液中一定含有SOeq \\al(2-,4)
B
将铂丝用盐酸洗净后,在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同时,再用铂丝蘸取少量待测溶液进行焰色试验,火焰呈黄色
该溶液中含有Na+
C
向3mLKI溶液中滴加几滴溴水,振荡,再滴加1mL淀粉溶液,溶液显蓝色
Br2的氧化性比Ⅰ2强
D
将新制的Al(OH)3沉淀分装在两支试管中,向一支试管中滴加2ml/L盐酸,另一支试管中滴加2ml/LNaOH溶液,沉淀均溶解
Al(OH)3是两性氢氧化物
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:用试管取样品溶液2~3mL,并滴入_________________
若出现红色,则假设2成立,假设1、3不成立;若未出现红色,则假设2不成立,假设1或3成立
步骤2:_______________________
___________________________________
______________________________________
______________________________________
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:检验Fe3+时,需使用硫氰化钾溶液,所以需滴入1~2滴0.1ml∙L-1KSCN溶液
若出现红色,则假设2成立,假设1、3不成立;若未出现红色,则假设2不成立,假设1或3成立
步骤2:检验H2SO3时,需使用品红,所以:另取2~3mL样品溶液于试管中,滴入1~2mL (或少量)品红稀溶液
若品红稀溶液红色褪去,则含有H2SO3,假设3成立;若品红稀溶液红色不褪去,则不含有H2SO3,假设3不成立,假设1或假设2成立
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