化學(xué)平衡中的等效平衡的類型及解題思路_第1頁(yè)
化學(xué)平衡中的等效平衡的類型及解題思路_第2頁(yè)
化學(xué)平衡中的等效平衡的類型及解題思路_第3頁(yè)
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1、化學(xué)平衡中的等效平衡的類型及解題思路等效平衡的概念相同條件下,同一可逆反應(yīng)體系,不管從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,達(dá)到平衡時(shí),任何相同物質(zhì)的含量 (體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))都相同的化學(xué)平衡互稱等效平衡??煞譃椤叭刃А逼胶夂汀跋嗨频刃А逼胶?。判斷等效平衡的方法:使用極限轉(zhuǎn)化的方法將各種情況變換成同一反應(yīng)物或生成物,然后觀察有關(guān)物質(zhì)的數(shù)量是否相當(dāng)。等效平衡的類型各種不同類型的等效平衡的解題思路一、恒溫恒容(定T、 V)的等效平衡1 在定 T、 V 條件下,對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積改變的反應(yīng):若改變起始加入情況,只要通過(guò)可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成平衡時(shí)左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡

2、相同 ,則二平衡等效。2在定 T、 V 條件下,對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng):只要反應(yīng)物(或生成物)的物質(zhì)的量的比例 與原平衡相同,則二平衡等效。二、恒溫恒壓(定T、P)的等效平衡在定 T、 P 條件下:若改變起始加入情況,只要通過(guò)可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成平衡時(shí)左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比。即:對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的可逆反應(yīng)而言,恒容容器中要想達(dá)到同一平衡狀態(tài),投料量必須相同;恒壓容器中要想達(dá)到同一平衡狀態(tài),投料量可以不同,但投入的比例得相同。例 1 在一個(gè)固定體積的密閉容器中,加入 2molA 和 1molB , 發(fā)生反應(yīng)2A( g) B( g)2C( g) ,達(dá)到平衡時(shí),

3、C 的物質(zhì)的量濃度為K mol/L ,若維持容器體積和溫度不變,按下列配比作為起始物質(zhì),A 4 molA+2 molBB 2 molA+1 molB+2 molCC 2 molC+1 molBD 2 molCE 1 molA+0.5 molB+1 molC 達(dá)到平衡后,C 的物質(zhì)的量濃度仍是K mol/L 的是( DE) A 項(xiàng)平衡時(shí),c( C)與2K mol/L 的關(guān)系?分析: W W 2W擴(kuò)大一倍若平衡不動(dòng),則C 2K mol/L ,現(xiàn)右移>2K mol/L 平衡時(shí)各選項(xiàng)中C 的平衡濃度c( C)的大小順序。分析: C 項(xiàng),相當(dāng)于D、 E 項(xiàng)達(dá)平衡基礎(chǔ)上,再加1molB ,右移,c(

4、 C)增大,A B>C>D E 若令a、 b、 c 分別代表初始加入的A、 B、 C 的物質(zhì)的量,如果a、 b、 c 取不同的數(shù)值,它們必須滿足一定的相互關(guān)系,才能保證達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時(shí)完全相同,填寫:I 若a 0 , b 0,則c _2_。若 a 0.5, b 0,則b= _0.25_, c _1.5_。a、 b、 c 的取值必須滿足的一般條件是(用兩個(gè)方程式表示,一個(gè)只含a、 c,另一個(gè)只含b、 c) : _a c 2_; _b c/2 1。解析: a molA+ b molB+ c molC 等價(jià)轉(zhuǎn)化a molA+ b molB+ ( c

5、 molA+ c/2 molB )例2可逆反應(yīng)2A(g) 3B(g)xC(g)4D(g) 。若按下列兩種配比:0.8molA 、 1.2molB 、 1.2molC 、 2.4molD ; a molA 、 b molB 、 0.6molC、 1.2molD 將它們放入一個(gè)容積不變的密閉容器中,保持溫度不變,達(dá)到平衡后,C 的百分含量相同,則a_1.4_, b _2.1_,方程式中C 的計(jì)量數(shù)為_2_。解析:2A( g)3B( g)0.81.2等價(jià)轉(zhuǎn)化以 A 計(jì): a mol b molB等價(jià)轉(zhuǎn)化 x× 0.8+1.2 x × a+0.6 222× 0.8+2.4

6、 2× a+1.2同理:x 2 代入,以B 計(jì)驗(yàn)證:2A( g)3B( g)xC( g)1.2xx × 0.8+1.2)20.6molCxx × a+0.6)2得 x 2、 a 1.4得 b 2.12C( g) 4D( g)4D( g)2.4( 2× 0.8+2.4)1.2mol( 2× a+1.2)等價(jià)轉(zhuǎn)化1.42.10.61.2等價(jià)轉(zhuǎn)化另:若 V 0,直接看出x 1 ,再由投料比求出a、 b例 3 在一個(gè)固定體積的密閉容器中,保持一定溫度,進(jìn)行以下反應(yīng):H2( g)Br2( g) 2HBr( g) ,已知加入1molH2和2molBr 2時(shí)

7、,達(dá)到平衡后生成amolHBr (見表) 。在相同條件下,且保持平衡時(shí)各組分的百分含量不變,對(duì)下列編號(hào)的狀態(tài),填寫:編號(hào)起始狀態(tài)mol平衡時(shí)HBr 物質(zhì)的量molH2Br2HBr已知120a12402a200.510.5a3mn( n 2m)2n 4m( n m) a解析: 放大縮小模型,可知對(duì)H(2g)Br(2g) 2HBr(g), 1molH22molBr2與kmolH 22kmolBr2在同溫同壓下一定可達(dá)“等百分含量”即等效平衡,后者平衡時(shí)生成了kamolHBrH2( g)Br2( g) 2HBr( g)1 2ak2kka 即 k2,HBr:2amol 即 k 0.5,需0.5molH

8、 2 1molBr 2 等價(jià)轉(zhuǎn)化0.5amolHBr 應(yīng)達(dá)到而 1molHBr 0.5molH 2 0.5molBr 2 起始等效0.5molH 2 1molBr 2 0 molH 2 0.5molBr 2 1molHBr (比較得出) 設(shè)最初m molH 2 n molBr 2 x molHBr而 x molHBr 1 x molH 21 x molBr 222m molH 2 n molBr 2 x molHBr m1 x)2molH 2(nx) molBr 22mx) amol HBr2且(m1 x)(n1 x)1 2 平衡時(shí)生成(解得x 2( n 2m)1 x 代入(mx) a(即現(xiàn)在

9、的k)(n m) a例4 向體積不變的密閉容器中充入2 mol N2和 6 mol H 2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):N2(氣)+ 3 H 2(氣)2 NH 3(氣),平衡時(shí)混合氣共7 mol令a、 b、 c分別代表N2、H2、 NH3起始加入的物質(zhì)的量,維持溫度不變,使達(dá)到平衡時(shí)各成分的百分含量不變則:若a 0, b 0,則c4。若a 0.7, b 2.1,則:I c2.6。這時(shí)反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行。若要維持反應(yīng)開始向該反應(yīng)方向進(jìn)行,c 的范圍是1< c 4 。欲使起始反應(yīng)維持向與相反的方向進(jìn)行,則b 的范圍是4.5< b 6 。分析: :符合題設(shè)條件的各起始量之差應(yīng)與反應(yīng)式中相應(yīng)系數(shù)成比

10、例。I N2(氣)+ 3 H 2(氣)2 NH 3(氣)起始260條件0.72.1cc0.7 2, c 2.62題設(shè)條件平衡時(shí)共7 mol 氣體,而小題起始量才5.4 mol( 0.7 2.1 2.6) ,所以起始方向向逆反應(yīng)進(jìn)行。從三個(gè)極限起始量考慮,即N2轉(zhuǎn)化率等于0 時(shí), 2 mol N 2、 6 mol H 2、 NH3 0;N2轉(zhuǎn)化率等于100時(shí),N2 0、 H2 0、 NH3 4 mol;現(xiàn)求平衡時(shí)各成分的物質(zhì)的量N2(氣)+ 3 H 2(氣)2 NH 3(氣)2 60x3x2x2 x6 3x2x依題意: ( 2 x) +( 6 3x) + 2x = 7, x = 0.5所以平衡時(shí)

11、,N2 1.5 mol、 H2 4.5 mol、 NH 3 1 mol將三個(gè)極限起始量加以分析對(duì)比:N2(氣)+ 3 H 2(氣)2 NH 3(氣)0 ( N 2 轉(zhuǎn)化率為0 時(shí)起始量)1.54.5001 (平衡量為起始量)4 ( N 2 轉(zhuǎn)化率為100時(shí)起始量)可以看出,為了維持反應(yīng)開始向逆反應(yīng)進(jìn)行,NH 3的起始范圍是1< c 4同理,為了維持反應(yīng)開始向正反應(yīng)進(jìn)行,H 2 的起始范圍是4.5< b 6。例 5 在一個(gè)容積固定的反應(yīng)器中,有一可左右滑動(dòng)的密閉隔板,兩側(cè)分別進(jìn)行如圖所示的可逆反應(yīng),各物質(zhì)的起始加入量如下:A、 B、 C 均為 4mol, D 為 6.5mol, F

12、為 2.0mol,設(shè) E 為 x mol。當(dāng) x在一定范圍內(nèi)變化時(shí),均可通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度,使兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡,并且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置,請(qǐng)?zhí)顚懸韵驴瞻祝篈(g)+B(g)2C(g)D(g)+2E(g)2F(g) 若 x 4.5,則右側(cè)反應(yīng)在起始時(shí)間向正反應(yīng) (填正反應(yīng)或逆反應(yīng))方向進(jìn)行,欲使起始反應(yīng)維持向該反應(yīng)方向進(jìn)行,則x 的最大取值應(yīng)小于7 mol。解析: 等效平衡的前提:溫度一定,現(xiàn)變溫,所以由題意,等效是體現(xiàn)在左、右量相等上。左邊 V 0,n(總)12 mol右邊:n(總) 12 mol 時(shí),隔板在中央。D( g)+ 2E( g)2F( g)6.5x 4.52.0n(總)

13、6.5 4.5 2.0 13 mol > 12 mol 向體積減小的正反應(yīng)方向移動(dòng)。設(shè)達(dá)平衡時(shí),E 的消耗量為2a molD( g)+ 2E( g)2F( g)6.5 x2.06.5 a x 2a 2.0 2a(6.5 a) +(x 2a) +( 2.0 2a) = 12 molx 2a > 0 若 x分別為 4.5和5.0,則在這兩種情況下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),A 的物質(zhì)的量是否相等?其理由是什么?解析: 因?yàn)檫@兩種情況是在兩個(gè)不同溫度下達(dá)到化學(xué)平衡的,平衡狀態(tài)不同,所以物質(zhì)的量也不同。鞏固練習(xí):1 在一固定體積的密閉容器中加入2 mol A 和 1 mol B 發(fā)生反應(yīng)2A(g)+

14、B(g)3C(g)+D(g) ,達(dá)到平衡時(shí)C 的濃度為w mol ·L1,若維持容器的體積和溫度不變,按下列四種配比方案作為反應(yīng)物,達(dá)平衡后,使C 的濃度仍為wmol· L 1的配比是()A 4 mol A+2 mol BC 3mol C+1 mol D+1 mol B2在一個(gè)固定容積的密閉容器中充入2NO2N2O4,此時(shí)平衡混合氣中溫度不變的情況下,達(dá)到新的平衡時(shí),測(cè)得正確的是()A xyB.xyB 3 mol C+1 mol D+2mol A+1 mol BD 3 mol C+1 mol D2molNO 2,一定溫度下建立如下平衡:NO2的體積分?jǐn)?shù)為x%,若再充入1mo

15、l N2O4,在NO2的體積分?jǐn)?shù)為y%,則x 和 y 的大小關(guān)系C.x=yD.不能確定3在氣相條件下(T=500 K ) ,有相同體積的甲、乙兩容器,甲容器充人1 g SO2、 l gO2,乙容器充人2 g SO2、 2g O2則下列敘述中正確的是()A化學(xué)反應(yīng)速率:乙甲B平衡后SO2的濃度:乙甲C SO2轉(zhuǎn)化率:乙甲D 平衡后O2的體積分?jǐn)?shù):乙甲4某溫度下,在容積固定的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)A( g)十2B( g)2Q( g)平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度比為c(A):c(B):c(Q)1:1:2,保持溫度不變,以1:1:2 的體積比再充人A、 B、 Q,則下列敘述正確的是A剛充入時(shí)反應(yīng)速率v(正)減

16、小,v(逆)增大B達(dá)到新的平衡時(shí),反應(yīng)混合物中A、 B 的體積分?jǐn)?shù)增加C達(dá)到新的平衡時(shí)c(A):c(B):c(Q)仍為1:1:2D 達(dá)到新的平衡過(guò)程中,體系壓強(qiáng)先增大,后逐漸減小5、在一個(gè)真空固定體積的密閉容器內(nèi),充入10molN 2 和 30molH2,發(fā)生合成氨反應(yīng):N2 3H22NH3, 在一定溫度下達(dá)到平衡,H2的轉(zhuǎn)化率為25%。 若在同一容器中充入NH3,欲達(dá)到平衡時(shí)的各成份的百分含量與上述平衡時(shí)相同,則起始時(shí)充入的NH 3的物質(zhì)的量和達(dá)到平衡時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率是()A 15mol 25% B 20mol 50%C 20mol 75%D 40mol 80%6在恒溫、恒容的條件下,有反應(yīng)

17、2A(氣)+2B (氣)C(氣)+3D(氣),現(xiàn)從兩條途徑分別建立平衡。途徑I: A、 B 的起始濃度均為2mol· L 1;途徑II : C、 D 的起始濃度分別為2mol/L 和 6mol/L ;則以下下敘述正確的是:A兩途徑最終達(dá)到平衡時(shí),體系內(nèi)混合氣的百分組成相同B兩途徑最終達(dá)到平衡時(shí),體系內(nèi)混合氣的百分組成不同C達(dá)平衡時(shí),途徑I 的反應(yīng)速率v( A)等于途徑II 的反應(yīng)速率v( A)1D 達(dá)平衡時(shí),途徑I 所得混合氣的密度為途徑II 所得混合氣密度的27 在一密閉容器中進(jìn)行2SO2+O2 2SO3 三氧化硫的反應(yīng),己知反應(yīng)過(guò)程中某一時(shí)刻的數(shù)據(jù)是:SO2、 O2、 SO3的濃

18、度分別是0.2mol/L 、 0.1mol/L、 0.2mol/L ,當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)可能數(shù)據(jù)是A SO20.4mol/LB SO2 0.25mol/LCSO2SO3均為0.15mol/LDSO30.4mol/L8在密閉容器中,aA(氣)bB(氣)達(dá)平衡后,保持溫度不變,將容器體積增加1 倍,當(dāng)達(dá)到新平衡時(shí),B 的濃度是原來(lái)的60%,下列說(shuō)法正確的是:A平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)了;B物質(zhì) A 的轉(zhuǎn)化率減少了;C物質(zhì)B 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了;D a>b;9在一恒定的容器中充入2molA 和 1molB 發(fā)生反應(yīng):2A(氣)+B(氣)xC(氣),到平衡后,C的體積分?jǐn)?shù)為W% : 若維持容器的容積和溫度不

19、變,按起始物質(zhì)的量A: 0.6mol、B: 0.3mol, C: 1.4mol 充入容器,達(dá)到平衡后,C 的體積分?jǐn)?shù)仍為W%,則比值為:A只能為2B只能為3C可能是2,也可能是3 D無(wú)法確定10某溫度下1 L 密閉容器中加1 mol N 2和 3 mol H 2,使反應(yīng)N2+3H22NH3達(dá)到平衡,測(cè)得平衡混合氣體中N2、 H2、 NH3物質(zhì)的量分別為m mol、 n mol 、 g mol 。如溫度不變,只改變初始加入的物質(zhì)的量,而要求m、 n、 g 的值維持不變,則N2、 H2、 NH3加入的物質(zhì)的量用x、 y、 z 表示時(shí),應(yīng)滿足條件:( 1 )若 x=0, y=0,則z=。( 2)若

20、x=0 75 mol ,則 y= , z= 。( 3) x、 y、 z應(yīng)滿足的一般條件是(請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示,其中一個(gè)含x和 y,另一個(gè)只含 y 和 z)。11 I恒溫、恒壓下,在一個(gè)可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng):A( g) +B( g)C( g)( 1 )若開始時(shí)放入1mol A 和 1 mol B ,到達(dá)平衡后,生成a mol C ,這時(shí) A 的物質(zhì)的量為mol 。( 2)若開始時(shí)放入3mol A 和 3 mol B ,到達(dá)平衡后,生成C 的物質(zhì)的量為mol 。(3)若開始時(shí)放入x mol A, 2mol B和 1molc,到達(dá)平衡后,A 和 C 的物質(zhì)的量分別是 ymol和 3a mol

21、 ,則 x= mol , y = mol。平衡時(shí),B 的物質(zhì)的量(選填一個(gè)編號(hào))甲、 大于 2mol 乙、等于2mol 丙、小于2mol 丁、可能大于、等于或小于2mol作出此判斷的理由是。( 4)若在(3)的平衡混合物中再加入3mol C,待再次到達(dá)平衡后,C 的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是。若維持溫度不變,在一個(gè)與(1 )反應(yīng)前起始體積相同、且容積固定的容器中發(fā)生上述反應(yīng)。( 5)開始時(shí)放入1mol A 和 1molB 到達(dá)平衡后生成b mol C。將b 與( 1)小題中的a進(jìn)行比較。甲、a<b 乙、 a>b 丙、a=b丁、不能比較a 和 b的大小作出此判斷的理由是。12將1molCO 和

22、1molH2O( g)充入某固定容積的反應(yīng)器中,在某條件下達(dá)到平衡:CO+H2O( g)CO2+H2,此時(shí)有2/3 的 CO 轉(zhuǎn)化為CO2。( 1 )該平衡混合物中CO2的體積分?jǐn)?shù)為( 2)若在相同條件下,向容器中充入1molCO 2、 1molH2和1molH2O,則達(dá)到平衡時(shí)與(1)中平衡相比較,平衡應(yīng)向(填“正反應(yīng)方向”、 “逆反應(yīng)方向”或“不”)移動(dòng),此時(shí)平衡混合物中CO2的體積分?jǐn)?shù)可能是下列各值中的(填編號(hào))A 22.2%B 27.55% C 33.3%D 36.8%( 3)結(jié)合(2)中計(jì)算結(jié)果分析若平衡向正方向移動(dòng)時(shí),則下列說(shuō)法中正確的是(填序號(hào))生成物的產(chǎn)量一定增加;生成物的體積

23、分?jǐn)?shù)一定增加;反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增 大;反應(yīng)物的濃度一定降低;正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率;一定使用了催化劑13在一定溫度下,向一個(gè)容積不變的容器中,加入3molSO2和 2molO 2 及固體催化劑,使之反應(yīng)。2SO2( g)+ O2 ( g)2SO3 ( g); H= 196.6kJ/mol。平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為起始時(shí)的90%。此時(shí)I 、加入 3molSO2和 2molO2 發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),放出的熱量為。、保持同一反應(yīng)溫度,在相同的容器中,將起始物質(zhì)的量改為amolSO2、 bmolO2、cmolSO3( g) ,欲使平衡時(shí)SO3的體積分?jǐn)?shù)為2/9 ,達(dá)到平衡時(shí),I 與放出的熱量(

24、填序號(hào))。A、一定相等B、前者一定小C、前者大于或等于后者 a、 b、 c 必須滿足的關(guān)系是(一個(gè)用a、 c 表示,另一個(gè)用b、 c 表示)、欲使起始時(shí)反應(yīng)表現(xiàn)為向正反應(yīng)方向進(jìn)行,a 的取值范圍是:。14將2molH 2O( g)和1molBr2( g)置于1L 的密閉容器中,在一定條件下加熱至較高溫度,發(fā)生如下可逆反應(yīng)(忽略其它反應(yīng)):2H2O(g)2H2(g)+O2(g);H2(g)+Br2( g)2HBr( g)( 1) 當(dāng)上述系統(tǒng)達(dá)到平衡后,測(cè)得c( H2O) 平 =0 6 mol· L 1, c( Br2) 平 =0 6 mol· L 1,則平衡時(shí)c( H2) 平

25、 =mol · L 1( 2)若平衡時(shí)c( H2) 平 =a mol · L 1, c( HBr) 平 =b mol· L 1,則平衡時(shí)混合氣體的密度是相同條件下H 2密度的倍。( 3)當(dāng)上述系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí),欲求其混合氣體的平衡組成,則至少還需知道兩種氣體的平衡濃度,但這兩種氣體不能同時(shí)是和 ,或和(填化學(xué)式) 。15在一個(gè)盛有催化劑容積可變的密閉容器中,保持一定的溫度和壓強(qiáng),進(jìn)行以下反應(yīng):N2+3H22NH3。已知加入1molN2和 4molH2時(shí),達(dá)到平衡后生成amolNH 3。有恒溫恒壓下欲保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變。填表(恒溫恒壓)16已知T°

26、;、pkpa 時(shí),在容積為vL 的密閉容器內(nèi)充有1molA 和 1molB 。保持恒溫、恒壓反應(yīng)A( g) +B( g)C( g)達(dá)到平衡時(shí),C 的體積分?jǐn)?shù)為40%。試回答有關(guān)問(wèn)題。( 1 )欲使溫度和壓強(qiáng)在上述條件下恒定不變,在密閉容器內(nèi)充入2molA 2molB ,則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),容器的容積為, C 的體積分?jǐn)?shù)為。( 2) 若另選一容積固定不變的密閉容器,仍控制溫度為T, 使 1molA 和 1molB 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),C 的體積分?jǐn)?shù)仍為40%,則該密閉容器的容積為。17一個(gè)容積固定的反應(yīng)容器中,有一可以左右滑動(dòng)的密封隔板,兩側(cè)分別進(jìn)行如下圖所示的可逆反應(yīng):各物質(zhì)的起始加入量如下:A、 B、 C 均為 4.0 mol, D 為 6.5 mol, F 為 2 mol, 設(shè)E 為x mol,當(dāng) x 在一定范圍內(nèi)變化時(shí),均可以通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度時(shí)兩側(cè)反應(yīng)都達(dá)到平衡,且隔板恰好處于反應(yīng)器的正中位置,請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝海?1) 當(dāng) x = 4.5時(shí), 則右側(cè)反應(yīng)起始時(shí)向 (填 “正反應(yīng)”或 “逆反應(yīng)”) ,要使起始反應(yīng)維持向該方向進(jìn)行,x 的最大值應(yīng)小于。( 2) 若 x 分別為 4.5 和 5.0,則在這兩種情況下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),A 的

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