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高中三年级化学

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首页 高中三年级化学知识 无机推断 铜盐（二价铜） 原电池电极反应式的书写 电解池电极反应式的书写 醛的通性 工业制硫酸 试题正文
  • 推断题
    下图表示一些常见物质间的转化关系，图中反应物及生成物中的水均没有标出。已知常温下D、F均为无色气体，且I的溶液常用于浸制生物标本，K是一种红色难溶物。回答下列问题。

    (1)A中溶质的化学式为________。
    (2)电解A的水溶液时阳极的电极方程式为________________。
    (3)工业上，反应F+D→L在________（填写设备名称）中进行，该反应采用常压的原因是____________。
    (4)写出反应②的化学方程式________________。
    (5)E与D在G的溶液中能构成燃料电池，负极的电极方程式为____________________。
    本题信息：2011年模拟题化学推断题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “下图表示一些常见物质间的转化关系，图中反应物及生成物中的水均没有标出。已知常温下D、F均为无色气体，且I的溶液常用于浸制生物标本，K是一种红色难溶物。...” 主要考查您对

无机推断

铜盐（二价铜）

原电池电极反应式的书写

电解池电极反应式的书写

醛的通性

工业制硫酸

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无机推断的解题题眼：

1.题眼一：
常见气体单质气体：H2、O2、N2、Cl2（黄绿色）、F2（淡黄绿色）
气态氢化物：NH3（无色有刺激性气味，易液化，极易溶于水，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，遇到HCl形成白烟）
HCl（无色有刺激性气味，极易溶于水，能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，在空气中形成白雾，遇到NH3形成白烟）
H2S（无色有臭鸡蛋气味，蛋白质腐败的产物，能溶于水，能使湿润的醋酸铅试纸变黑）
非金属气态氧化物：CO、CO2（直线型非极性分子）、NO（遇到空气变红棕色）、NO2（红棕色，加压、降温会转变成无色N2O4）、SO2（无色、有刺激性气味、能使品红溶液褪色） [固态氧化物]：SO3（无色晶体、易挥发）、P2O5（白色固体、易吸湿，常用作干燥剂）、SiO2（不溶于水、不溶于普通酸的高熔点固体，但溶于氢氟酸和强碱溶液）
气态卤代烃：一氯甲烷（CH3Cl）、氯乙烯（CH2＝CHCl）气态醛：甲醛（HCHO）
2.题眼二：
气体溶解性归纳难溶于水的：H2、N2、CO、NO、CH4、C2H4；
微溶于水的：O2、C2H2；
能溶于水的：Cl2（1:1）、H2S（1:2.6）、SO2（1:40）；
极易溶于水的：NH3（1:700）、HCl（1:500）、HF、HBr、HI。
3.题眼三：
常见液态物质无机物：液溴Br2、水（H2O）、过氧化氢（H2O2）、二硫化碳（CS2）、三氯化磷（PCl3）
有机物：一般5个碳原子以上的低级烃；除一氯甲烷、氯乙烯之外的低级卤代烃；低级醇；除甲醛之外的低级醛；低级羧酸；低级酯。
4.题眼四：
常见物质的颜色
①红色：Fe(SCN)3（红色溶液）； Cu2O（红色固体）；Fe2O3（红棕色固体）； 液溴（深红棕色）；Fe(OH)3（红褐色固体）；Cu（紫红色固体）；溴蒸气、NO2（红棕色）
②紫色：Fe3+与苯酚反应产物（紫色）；I2（有金属光泽紫黑色固体）KMnO4固体（紫黑色）；MnO4-（紫红色溶液） 钾的焰色反应（紫色） I2蒸气、I2在非极性溶剂中（紫色）
③橙色：溴水（橙色） K2Cr2O7溶液（橙色）
④黄色：AgI（黄色固体）；AgBr（淡黄色固体）； FeS2（黄色固体）；Na2O2（淡黄色固体）；S（黄色固体）；I2的水溶液（黄色）；Na的焰色反应（黄色）；工业浓盐酸（黄色）（含有Fe3+）；Fe3+的水溶液（黄色）；久置的浓硝酸（黄色）（溶有分解生成的NO2）；浓硝酸粘到皮肤上（天然蛋白质）（显黄色）；
⑤绿色：Cu2(OH)2CO3（绿色固体）；Fe2+的水溶液（浅绿色）；FeSO4?7H2O（绿矾）；Cl2、氯水（黄绿色）；F2（淡黄绿色）； CuCl2的浓溶液（蓝绿色）；
⑥棕色：FeCl3固体（棕黄色）；CuCl2固体（棕色）
⑦蓝色：Cu(OH)2、CuSO4?5H2O、Cu2+在水溶液中（蓝色）；淀粉遇I2变蓝色； Cu(OH)2溶于多羟基化合物（如甘油、葡萄糖等）的水溶液中（绛蓝色）；
⑧黑色：FeO；Fe3O4；FeS；CuO；CuS；Cu2S；MnO2；C粉；Ag2S；Ag2O；PbS； AgCl、AgBr、AgI、AgNO3光照分解均变黑；绝大多数金属在粉末状态时呈黑色或灰黑色。
⑨白色：常见白色固体物质如下（呈白色或无色的固体、晶体很多）：AgCl；Ag2CO3；Ag2SO4；Ag2SO3；BaSO4；BaSO3；BaCO3；CaCO3；MgO；Mg(OH)2；MgCO3；Fe(OH)2；AgOH；PCl5；SO3；三溴苯酚；铵盐（白色固体或无色晶体）； Fe(OH)2沉淀在空气中的现象：白色→（迅速）灰绿色→（最终）红褐色
 5.题眼五：
根据框图中同一元素化合价的变化为主线，即A→B→C→……型归纳
CCOCO2；H2SSSO2SO3（H2SO4）； NH3(N2)NONO2→HNO3； NaNa2ONa2O2； Fe→Fe2+→Fe(OH)2Fe(OH)3；Fe→Fe2+→Fe3+；
CH2=CH2CH3CHOCH3COOH；CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH
6.题眼六：
根据化学反应形式
(1)根据置换反应“单质+化合物=新的单质+新的化合物” 进行推理
㈠金属置换金属
铝热反应：需高温条件才能引发反应的发生，通常用来冶炼一些高熔点金属。如：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe; 8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe
㈡.金属置换非金属
①金属与水反应置换出H2  2Na+2H2O==2Na++2OH-+H2↑ （非常活泼的金属在常温下与H2O反应） 3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑
②金属与非氧化性酸(或氧化物)反应 2Al+6H+==2Al3++3H2↑；2Mg+CO22MgO+C
㈢.非金属置换非金属
①非金属单质作氧化剂的如：2F2+2H2O==4HF+O2；2FeBr2+3Cl2==2FeCl3+2Br2；X2+H2S==2H++2X-+S↓（X2=Cl2、Br2、I2）；2H2S+O2(不足)2S+2H2O （H2S在空气中不完全燃烧） 2H2S+O2==2S↓+2H2O（氢硫酸久置于空气中变质）
②非金属单质作还原剂的如：C+H2OCO+H2 （工业上生产水煤气的反应） Si+4HF==SiF4(易挥发)+2H2↑
㈣.非金属置换金属
如：2CuO+C2Cu+CO2↑
①根据反应“化合物+化合物=单质+化合物”进行推理，常见的该类型反应有：
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
2H2S+SO2==3S↓+2H2O
KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
②根据反应“一种物质三种物质”进行推理，常见该类型的反应有：
Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O
NH4HSO3NH3↑+SO2↑+H2O
③根据反应“化合物+单质==化合物+化合物+……”，常见该类型的反应有：
Na2SO3+Cl2+H2O==Na2SO4+2HCl
Na2SO3+Br2+H2O==Na2SO4+2HBr
C+4HNO3(浓)==CO2↑+4NO2↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
7．题眼七：
根据常见反应的特征现象。
(1)两种物质反应既有沉淀又有气体生成的
①双水解：主要指Al3+、Fe3+与CO32-、HCO3-等之间的双水解
②Ba(OH)2和(NH4)2SO4生成氨气和硫酸钡沉淀
(2)遇水能放出气体的
①Li、Na、K、Ca、Ba、Mg（△）、Fe（高温）[氢后面的金属不跟水反应]
②Na2O2、NaH、CaC2、Al2S3、Mg3N2
③加碱能产生气体的：Al、Si、NH4+
④加酸有沉淀生成的：如SiO32-、AlO2-、S2O32-、C6H5O-（常温下）
⑤有“电解”条件的，通常联想到下列代表物：
a.电解电解质型：不活泼金属的无氧酸盐如CuCl2（aq）
b.放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐如CuSO4（aq）
c.放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐如NaCl（aq）
d.电解熔融离子化合物：如Al2O3（l）、NaCl（l）


无机推断题的突破方法：

解决无机框图推断题的一般流程是：
整体浏览、寻找突破；
由点到面、广泛联系；
大胆假设、验证确认；
明确要求、规范解答 。
解题的关键是仔细审题，依据物质的特征来寻找突破口，顺藤摸瓜，进而完成全部未知物的推断。常用的突破方法主要有以下几种。
1．依据元素或物质的特征数据突破
常用的有：
(1)在地壳中含量最多的元素是氧；
(2)在地壳中含量最多的金属元素是铝；
(3)组成化合物种类最多的元素是碳；
(4)相对分子质量最小的单质是氢气；
(5)日常生活中应用最广泛的金属是铁。
2．依据物质的特性突破
常用的有：
(1)使淀粉变蓝的是I2；
(2)能使铁、铝钝化的是冷的浓硫酸或浓硝酸；
(3)能与SiO2反应而能雕刻玻璃的是氢氟酸；
(4)能使品红溶液褪色，褪色后的溶液受热后恢复红色的是二氧化硫；
(5)遇SCN-溶液变红色的是Fe3＋；
(6)在放电的条件下与氧气化合生成NO的是氮气；
(7)能与水剧烈反应生成氧气的气体是F2；
(8)具有磁性的黑色固体是Fe3O4；
(9)红棕色粉末是Fe2O3；
(10)黄绿色气体是Cl2，红褐色沉淀是Fe(OH)3，能与水反应放出气体的淡黄色粉末是Na2O2。
3．依据物质的特殊用途突破
常用的有：
(1)可作呼吸面具和潜水艇中的供氧剂的是Na2O2；
(2)可用于杀菌、消毒、漂白的物质主要有Cl2、ClO2、NaClO和漂白粉等；
(3)可用作半导体材料、太阳能电池的是晶体硅；
(4)用于制造光导纤维的是SiO2；
(5)可用于治疗胃酸过多的物质是NaHCO3、Al(OH)3等；
(6)可用于制造发酵粉的是NaHCO3；
(7)可用作钡餐的是BaSO4；
(8)可用于焊接钢轨、冶炼难熔金属的是铝热剂；
(9)可用作感光材料的是AgBr；
(10)可用作腐蚀印刷电路板的是FeCl3溶液。
4．依据特殊现象突破
常用的有：
(1)燃烧时产生苍白色火焰的是氢气在氯气中燃烧；
(2)灼烧时火焰呈黄色的是含钠元素的物质；
(3)灼烧时火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃)的是含钾元素的物质；
(4)在空气中迅速由无色变红棕色的气体是NO；
(5)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的是Fe(OH)2转化为Fe(OH)3；
(6)能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体是NH3；
(7)使澄清石灰水先变浑浊后变澄清的是CO2、SO2；
(8)加入NaOH溶液先产生白色沉淀后沉淀溶解的溶液中含有Al3＋。
5．根据限定条件和解题经验突破
常用的有：
(1)“常见金属”往往是铁或铝；
(2)“常见气体单质”往往是H2、N2、O2、Cl2；
(3)“常用的溶剂”往往是H2O；
(4)“常温常压下为液态”的往往是H2O；
(5)“能与过量HNO3反应”则意味着某元素有变价；
(6)“与浓酸反应”的物质往往是铜、碳、MnO2等；
(7)“电解”生成三种物质的往往为NaCl溶液或CuSO4溶液或AgNO3溶液；“电解”生成两种物质的往往是电解水型的溶液，生成的两种物质为氢气和氧气。熔融电解往往是电解Al2O3、NaCl或MgCl2。


无机物间的特殊转化关系：

二、三角型转化

1．铁三角：

2．铝三角：

3．氯三角：

4．硅三角：

三、交叉型转化关系

1．硫及其重要化合物间的转化 ：

2．氮及其重要化合物间的转化 ：

3．钠及其重要化合物间的转化 ：




硫酸铜：

五水合硫酸铜（CuSO4·5H2O）为天蓝色晶体，水溶液呈弱酸性，俗名胆矾或蓝矾。硫酸铜是制备其他铜化合物的重要原料。同石灰乳混合可得波尔多液，用作杀菌剂。硫酸铜也是电解精炼铜时的电解液。


硫酸铜的物理性质和化学性质：

（1）物理性质：白色粉末状固体，不溶于乙醇和乙醚，易溶于水，水溶液呈蓝色，是强酸弱碱盐，水溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶，可得五水硫酸铜蓝色晶体，俗称胆矾、铜矾或蓝矾。
（2）化学性质：
①二价铜与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，Cu(OH)2溶于氨水形成深蓝色溶液[Cu(NH3)4]2+，此性质可以检验Cu2+。无水硫酸铜遇水变成蓝色(CuSO4·5H2O)，可作为水的检验的依据。
②胆矾在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥的空气中会逐渐风化()，加热到45℃时失去2分子结晶水，110℃时失去4分子结晶水，150℃失去全部结晶水。将胆矾加热至650℃高温，可分解为黑色氧化铜、二氧化硫和氧气。
（3）Cu2+的化学性质：能被活泼金属将其从盐溶液中置换出来：例：Cu2++Fe==Cu+Fe2+


硫酸铜的用途和制法：

（1）用途：硫酸铜较重要的铜盐之一，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛的应用。无机农药波尔多液就是硫酸铜和消石灰的混合液，是一种良好的杀菌剂，可防止多种作物的病害。硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜的电解液。
（2）制法：五水合硫酸铜可由铜或氧化铜与硫酸作用后，浓缩结晶而制得。在实验室中可用浓硫酸氧化金属铜来制取无水硫酸铜。


原电池电极反应式的书写：

(1)以铜锌原电池为例：
负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+
正极（Cu）：2H++2e-=H2↑
(2)正负极反应式的书写技巧：
①先确定原电池的正负极，在两极的反应物上标出相同数目的电子得失。
②根据物质放电后生成物的组成和电解质溶液中存在的离子，找到电极反应中还需要的其它离子。此时要注意溶液的酸碱性，从而判断应该是H+、OH-还是H2O参与了反应。因Zn反应后生成了Zn(OH)2，而KOH为电解质，可知负极上OH-参与了反应。MnO2生成了MnO(OH)，即增加了氢元素，可知正极上有水参与了反应。
③根据电子守恒和电荷守恒写出电极反应式，即要注意配平和物质的正确书写形式，应按照离子方程式的书写要求进行。②中反应的电极反应式为：
负极：Zn+2OH--2e-＝Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e-＝2MnO(OH)+2OH-
（若只要求写正极的反应式，也可以写成MnO2+H2O+e-＝MnO(OH)+OH-）
原电池总反应式的书写：将正负电极反应相加，即为原电池总反应式。

原电池正、负极的判断方法：

原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法有以下几种。
1．由组成原电池的两极材料判断一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
2．根据电流方向或电子流动方向判断在外电路，电流由正檄流向负极；电子由负极流向正极
3．根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
4．根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
5．X极增重或减轻工作后，X极质量增加，说明X极有物质析出，X 极为正极：反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X 极为负极
6．X极有气泡冒出工作后，x极上有气泡冒出，一般是发生了析出H，的电极反应，说明x极为正极。
7．X极附近pH的变化析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而工作后，X极附近pH增大了，说明X极为正极。
8．特例在判断金属活泼性的规律中，有一条为“当两种金属构成原电池时，活泼金属作负极，不活泼金属作正极”，但这条规律也有例外情况，如Mg和Al为原电池的两极，KOH为电解质溶液时，虽然Mg比Al活泼，但因Mg不和KOH反应，所以Mg作原电池的正极等。


电极反应式的书写:
1.根据装置书写电极反应式
(1)根据电源确定阴、阳两极→确定阳极是否是活性电极→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。
(2)在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。
2.由氧化还原反应方程式书写电极反应式
(1)找出发生氧化反应和还原反应的物质→确定两极名称和生成物→利用电子守恒分别写出两极反应式。
(2)若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得另一电极反应式。

醛类：

1．官能团：醛基总是在碳链的端点而不可能在两个碳原子之间。醛基(一CHO)的结构是 (分子中的叫做羰基)，电子式是醛基可以写成 等，但不能写成等。
2，通式：饱和一元醛的通式为或醛可以分为脂肪醛和芳香醛、一元醛和二元醛等。
3．化学性质：主要有强还原性，可与弱氧化剂如银氨溶液、新制Cu(OH)2反应，生成羧酸；其氧化性一般仅限于与氢加成而生成醇。醛基比较活泼，也能发生加聚和缩聚反应。
4．检验方法：用银镜反应或与新制的Cu(OH)2共热来检验醛基.


甲醛：

1、分子结构

注意：甲醛属于饱和一元醛，但又相当于二元醛。

2．物理性质
甲醛也叫蚁醛。甲醛是最简单的醛，为无色、有刺激性气味的气体，易溶于水，能跟乙醇等互溶。35％～ 40％的甲醛的水溶液俗称福尔马林，具有杀菌、防腐性能等。
注意：醛类中只有甲醛为气态(常温下)。甲醛有毒，不合格室内装修材料、家具释放的主要污染物是甲醛、苯等。
3．化学性质
(1)能被弱氧化剂氧化，最终产物为碳酸，碳酸分解产生CO2气体或生成碳酸盐。

因此氧化剂的用量比乙醛多，
(2)能发生缩聚反应：
4．甲醛的用途 (1)制酚醛树脂；(2)甲醛能使蛋白质变性，具有杀菌和防腐性能。稀释的福尔马林溶液可以用来保存动物标本和尸体，用作消毒剂等。


工业制硫酸的方法：

(1)硫铁矿制酸硫铁矿在沸腾焙烧炉内通空气燃烧产生SO2气体，经余热锅炉回收热量后，依次通过旋风除尘和电除尘进行干法除尘。随后，炉气再通过洗涤、冷却、除雾等一系列的净化操作进入干燥塔。干燥后的炉气用主鼓风机压送至一转一吸或两转两吸制酸装置内制取硫酸。其反应如下：

(2)硫磺制酸反应时生成的热传递给进入接触室的需要预热的浓和气体并冷却反应后生成的气体（即热交换过程）熔融硫磺在焚硫炉内用干燥空气燃烧产生SO2气体，经余热锅炉回收燃烧热后进入“一转一吸”或“两转两吸”制酸系统制取硫酸。其反应如下：

(3)冶炼烟气制酸主要利用有色金属铜、铅、锌、镍、钴等硫化矿在熔炼过程中产生的SO2烟气进行制酸。
其工艺流程除焙烧系统随有色金属硫化矿的焙烧工艺不同而有异外，其制酸工艺与沸腾炉炉气制酸相同。


硫酸的生产流程：
(1)原料工段原料处理能力要满足生产周转，与硫酸生产能力相匹配，能够满足焙烧工艺的进料工况条件结合矿源及工程，应着重考虑如下问题原料的卸车及转运方式、矿库的贮存能力(库容)、干燥及含尘尾气处理、块矿的破碎及筛分等。原料工段设置应尽量少进行固体物料的交叉，流程越简单越好。
(2)焙烧流程焙烧流程一般为:焙烧炉—废热锅炉—旋风除尘器—电除尘器，也可以不设旋风除尘器。这种流程非常紧凑，但电除尘器需专门设计且操作管理要求较高。为了尽可能使工艺技术和设备制造立足国内，增加装置操作的可靠性，使用国内的电除尘器，则倾向于设置旋风除尘器。一般采用增湿输送的干法排渣，有刮板输送机—冷却滚筒(增湿)一带式输送机流程和冷却滚筒+冷却滚筒(增湿)—带式输送机两种流程，目前设计倾向于使用后一种流程。
(3)净化流程大型硫酸装置选择酸洗净化流程。国内大型装置空塔流程居多，即空塔(增湿塔)—填料冷却塔(稀酸板式换热器)一两级电除雾器。近十多年来我国投产的硫铁矿制酸酸洗净化流程绝大多数使用此流程，亦是比较容易掌握的流程。近年来冶炼烟气制酸选择动力波洗涤器代替空塔居多，国内有关专家认为，动力波洗涤器特别适用于烟气量波动比较大的情况，效果较好，但压降较大，对气量均衡稳定的硫铁矿制酸并无明显优势。
(4)干吸流程干吸流程有塔槽一体化流程、三塔一槽流程、三塔两槽流程和三塔三槽流程。塔槽一体化即干燥塔、一吸塔、二吸塔均不设外部泵槽，由各塔的底部分别存液，循环泵设于塔外的管道上，国内比较典型的为贵州瓮福2×400kt/a硫铁矿制酸装置。塔槽一体化省去了泵槽和很多的管线，使得工艺流程简单、设备布置紧凑，有一定的优越性，但在设计时要考虑泵的密封，特别是一吸循环泵。目前，国内设计多采用三塔两槽流程，又以干燥塔一个循环槽.两吸收塔共用一个循环槽居多。干吸塔普遍使用不锈钢槽管式分酸器及大规格填料，可大幅增加分酸点，降低填料高度，优化塔的操作状况，提高塔的操作效率，塔的顶部装设高效除雾器。
(5)转化流程转化工序基本采用两转两吸流程，国内“2+2”,“3+2”,“3+1”几种流程都有，但目前采用较多的是，“3+1”流程，配套换热流程有ⅢⅠ—ⅣⅡ和ⅣⅠ—ⅢⅡ等，设计选择较多的ⅢⅠ—ⅣⅡ根据系统热平衡计算，可以考虑设置热管省煤器。转化系统的流程和设计参数的选择，实际上是系统的优化问题，需与所用催化剂和所用设备情况综合考虑，应尽量提高一转化的转化率，使尾气排放更容易达到日益严格的环保要求。
(6)生产硫酸流程图
 
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