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文檔簡(jiǎn)介

1、 第六單元第六單元 碳和碳的氧化物碳和碳的氧化物金剛石金剛石石墨石墨碳碳60課題課題1 1、金剛石、石墨和、金剛石、石墨和C C6060由同種元素組成的由同種元素組成的純凈物純凈物叫做什么叫做什么?-單質(zhì)單質(zhì)同種元素可以組成不同的單質(zhì)嗎同種元素可以組成不同的單質(zhì)嗎?-可以可以!例如例如: :氧元素組成氧氣和臭氧,磷元素組成紅磷和白磷。碳元素也可以組成不同的單質(zhì)碳元素也可以組成不同的單質(zhì)! !金剛石、石墨和金剛石、石墨和C60都是由碳元素組成的單質(zhì)。都是由碳元素組成的單質(zhì)。研究表明研究表明:世界最大的寶石金剛石庫利南世界最大的寶石金剛石庫利南 南非之星(Starof South Africa)(

2、Starof South Africa)一一:碳的單質(zhì)碳的單質(zhì)1 1、金剛石、金剛石含有雜質(zhì)的金含有雜質(zhì)的金剛石帶有顏色剛石帶有顏色鉆石裝飾品鉆石裝飾品天然金剛石用金剛石刻劃玻璃用金剛石刻劃玻璃切割大理石或加工堅(jiān)硬的金屬等切割大理石或加工堅(jiān)硬的金屬等1、金剛石、金剛石高貴華麗的碳單質(zhì)高貴華麗的碳單質(zhì) 金剛石的碳原子在空金剛石的碳原子在空間構(gòu)成間構(gòu)成連續(xù)的,堅(jiān)固的連續(xù)的,堅(jiān)固的骨架骨架的結(jié)構(gòu),所以的結(jié)構(gòu),所以堅(jiān)硬。堅(jiān)硬。 純凈的金剛石是一種無色透明的、正八面純凈的金剛石是一種無色透明的、正八面體形狀的固體,硬度大,不導(dǎo)電。體形狀的固體,硬度大,不導(dǎo)電。性質(zhì)性質(zhì)用途用途金金剛剛石石 純凈的金剛石是

3、無色純凈的金剛石是無色透明正八面體形狀的透明正八面體形狀的固體。固體。經(jīng)過仔細(xì)琢磨后,可以成為璀璨奪目的經(jīng)過仔細(xì)琢磨后,可以成為璀璨奪目的裝飾品裝飾品鉆石。鉆石。自然界存在的自然界存在的最硬的物質(zhì)最硬的物質(zhì)(質(zhì)堅(jiān)硬質(zhì)堅(jiān)硬)劃玻璃、切割大理石、加工堅(jiān)硬的金屬,劃玻璃、切割大理石、加工堅(jiān)硬的金屬,裝在鉆探機(jī)的鉆頭上鉆鑿堅(jiān)硬的巖層。裝在鉆探機(jī)的鉆頭上鉆鑿堅(jiān)硬的巖層。1 1、金剛石、金剛石 是一種深灰色的是一種深灰色的有金屬光澤而不透明有金屬光澤而不透明的細(xì)鱗片狀固體。的細(xì)鱗片狀固體。 石墨很軟,有滑石墨很軟,有滑膩感。膩感。在紙上畫過能在紙上畫過能留下深灰色的痕跡。留下深灰色的痕跡。 此外,石墨還具

4、此外,石墨還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。 2、石墨、石墨最軟的礦物之一最軟的礦物之一 用石墨做電極用石墨做電極用石墨和粘用石墨和粘土粉末混合土粉末混合制鉛筆芯制鉛筆芯石墨耐高溫,可以制石墨耐高溫,可以制成坩堝來熔煉金屬成坩堝來熔煉金屬 石墨炸彈是美國制造的一石墨炸彈是美國制造的一種可使供電系統(tǒng)短路而導(dǎo)致種可使供電系統(tǒng)短路而導(dǎo)致癱瘓的新式炸彈。石墨炸彈癱瘓的新式炸彈。石墨炸彈實(shí)際上是集束炸彈的變種,實(shí)際上是集束炸彈的變種,它在目標(biāo)上空爆炸,釋放出它在目標(biāo)上空爆炸,釋放出無數(shù)無數(shù)“易拉罐易拉罐”大小的小炸大小的小炸彈,這些內(nèi)裝碳纖彈,這些內(nèi)裝碳纖維的小炸彈隨即在更大的區(qū)維的小炸彈隨即在更

5、大的區(qū)域爆炸,形成大范圍的碳纖域爆炸,形成大范圍的碳纖維云,這些碳纖維可使供電維云,這些碳纖維可使供電系統(tǒng)短路而癱瘓。系統(tǒng)短路而癱瘓。開眼界了!開眼界了!圖圖6 6- -1010石墨導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)石墨導(dǎo)電實(shí)驗(yàn) 石墨的碳原子石墨的碳原子呈平面層狀結(jié)呈平面層狀結(jié)構(gòu)構(gòu), ,層與層之間作用力小,所以層與層之間作用力小,所以質(zhì)軟。有滑感。質(zhì)軟。有滑感。性質(zhì)性質(zhì)用途用途石石墨墨深灰色,有金屬光澤,深灰色,有金屬光澤,不透明的細(xì)磷片狀固體,不透明的細(xì)磷片狀固體,質(zhì)軟質(zhì)軟(在紙上畫過能留下在紙上畫過能留下深灰色的痕跡深灰色的痕跡)。鉛筆芯鉛筆芯能導(dǎo)電能導(dǎo)電電極電極滑膩滑膩潤滑劑潤滑劑鉛筆中的鉛筆中的HB:H H代表

6、代表HardHard,堅(jiān)硬的;,堅(jiān)硬的;B B代表代表BlackBlack,黑的。,黑的。6B6B最軟,顏色最深;最軟,顏色最深;6H6H最硬,最硬,HBHB軟硬適中。軟硬適中。鉛筆里面其實(shí)不含鉛,鉛筆里面其實(shí)不含鉛,是是石墨和黏土石墨和黏土混合而成的混合物混合而成的混合物你了解鉛筆嗎?你了解鉛筆嗎? 生活生活小運(yùn)用【思考思考】 如果有一把長期不用而生如果有一把長期不用而生銹的鐵鎖,怎樣可以輕易銹的鐵鎖,怎樣可以輕易打開?打開? 可以把鉛筆芯的粉末放到鎖孔里,因?yàn)殂U筆芯的成分中有石墨,石墨具有潤滑性,可以做潤滑劑。金剛石(金剛石( C C )石墨(石墨( C C )色態(tài)色態(tài) 無色透明、正八面形

7、狀無色透明、正八面形狀的固體的固體 深灰色、有金屬色澤,細(xì)鱗片狀深灰色、有金屬色澤,細(xì)鱗片狀固體固體硬度硬度最硬最硬質(zhì)軟、滑、在紙上質(zhì)軟、滑、在紙上可留下痕跡可留下痕跡熔點(diǎn)熔點(diǎn)很高很高高、耐高溫高、耐高溫導(dǎo)電性導(dǎo)電性不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電導(dǎo)電用途用途鉆石、刻劃玻璃、切割大鉆石、刻劃玻璃、切割大理石理石潤滑劑、潤滑劑、鉛筆芯、作電極鉛筆芯、作電極【討論討論】都是由碳元素組成的單質(zhì),物理都是由碳元素組成的單質(zhì),物理性質(zhì)為什么會(huì)有如此大的差異?性質(zhì)為什么會(huì)有如此大的差異?金剛石結(jié)構(gòu)圖金剛石結(jié)構(gòu)圖石墨結(jié)構(gòu)圖石墨結(jié)構(gòu)圖 碳單質(zhì)的物理性質(zhì)不同,是因?yàn)樘荚拥呐盘紗钨|(zhì)的物理性質(zhì)不同,是因?yàn)樘荚拥呐帕蟹绞讲煌蟹?/p>

8、式不同結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性質(zhì)性質(zhì)用途用途決定決定決定決定反映反映反映反映判斷同種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn):判斷同種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn):1、組成元素相同、組成元素相同2、原子結(jié)構(gòu)相同、原子結(jié)構(gòu)相同3 3、無定形碳:、無定形碳:混合物混合物 無定形碳包括:木炭、活性炭、焦炭、炭黑。無定形碳包括:木炭、活性炭、焦炭、炭黑。它們主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的。它們主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的。 木炭、活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu),因而具有木炭、活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu),因而具有吸附能力,但活性炭的吸附能力比木炭強(qiáng)。吸附能力,但活性炭的吸附能力比木炭強(qiáng)。木炭是一種灰黑色的多孔性固體,木炭是一種灰黑色的多孔性固

9、體,燃燒時(shí),產(chǎn)生很少的煙,火焰很小燃燒時(shí),產(chǎn)生很少的煙,火焰很小12/30/202125木炭和活性炭為什么具有吸附能力?木炭和活性炭為什么具有吸附能力?木炭和活性炭具有較強(qiáng)的吸附能力是木炭和活性炭具有較強(qiáng)的吸附能力是由它們疏松多孔的結(jié)構(gòu)決定的由它們疏松多孔的結(jié)構(gòu)決定的。由于由于它們內(nèi)部疏松多孔,因而跟氣體或溶它們內(nèi)部疏松多孔,因而跟氣體或溶液接觸的表面積就很大,這樣它們就液接觸的表面積就很大,這樣它們就很容易吸附一些氣體或色素等物質(zhì)很容易吸附一些氣體或色素等物質(zhì)。可以收集到碳黑可以收集到碳黑用蠟燭燒冷碟子,收集炭用蠟燭燒冷碟子,收集炭黑的原理黑的原理: :蠟燭是由石蠟制造的。石蠟燭是由石蠟制造

10、的。石蠟是從石油或頁巖油的含蠟是從石油或頁巖油的含蠟餾分經(jīng)冷榨或溶劑脫蠟蠟餾分經(jīng)冷榨或溶劑脫蠟而制得,因此為非晶體,而制得,因此為非晶體,含有許多無定形物質(zhì)。完含有許多無定形物質(zhì)。完全燃燒后生成二氧化碳和全燃燒后生成二氧化碳和水,當(dāng)蠟燭上方放置一個(gè)水,當(dāng)蠟燭上方放置一個(gè)冷盤子的時(shí)候,上部火焰冷盤子的時(shí)候,上部火焰溫度遇冷,不完全燃燒,溫度遇冷,不完全燃燒,很多無定形物質(zhì)留下形成很多無定形物質(zhì)留下形成炭黑。炭黑。 在自來水廠凈化水的過程中在自來水廠凈化水的過程中,用到一種有用到一種有吸附作用吸附作用的物質(zhì)的物質(zhì),請(qǐng)問這種物質(zhì)是什么請(qǐng)問這種物質(zhì)是什么?活性炭活性炭活性炭活性炭防毒面具防毒面具濾毒罐

11、濾毒罐輔助輔助材料材料活性炭的活性炭的吸附吸附作用比木炭還作用比木炭還要強(qiáng),要強(qiáng),防毒面防毒面具里的濾毒罐具里的濾毒罐就是利用活性就是利用活性炭來吸附毒氣炭來吸附毒氣的。的。 利用木炭的這個(gè)性質(zhì)利用木炭的這個(gè)性質(zhì)來來吸附吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)一些食品和工業(yè)產(chǎn)品里的品里的色素色素,也可以用它,也可以用它來吸附來吸附有異味的物質(zhì)有異味的物質(zhì)。:木炭(或活性炭)的吸附性:木炭(或活性炭)的吸附性實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論在盛有品紅溶液的燒杯在盛有品紅溶液的燒杯中加入少量木炭(或活中加入少量木炭(或活性炭),攪拌后,過濾性炭),攪拌后,過濾木炭(或活性炭)有木炭(或活性炭)有 能力,此變化

12、能力,此變化屬于屬于 變化。變化。吸附吸附物理物理紅色褪去,紅色褪去,溶液變成無溶液變成無色色 如圖所示如圖所示,向盛有紅棕色二氧化向盛有紅棕色二氧化氮?dú)怏w的集氣瓶里投入幾小塊烘烤氮?dú)怏w的集氣瓶里投入幾小塊烘烤過的木炭過的木炭,會(huì)出現(xiàn)什么樣會(huì)出現(xiàn)什么樣 的想象的想象,為為什么什么? 木炭木炭. .活性炭活性炭具有疏松多孔的結(jié)具有疏松多孔的結(jié)構(gòu),因此它具有構(gòu),因此它具有吸附能力。吸附能力。 利用利用木炭木炭. .活性炭活性炭的吸附性來吸附的吸附性來吸附 色素色素. .氣味和有毒氣體等物質(zhì)氣味和有毒氣體等物質(zhì)。12/30/202133焦炭 煙煤在隔絕空氣的條件下,加熱到950-1050,經(jīng)過干燥、

13、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭,這一過程叫高溫?zé)捊梗ǜ邷馗绅s)。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)用途用途木木 炭炭主要是主要是由石墨由石墨的微小的微小晶體和晶體和少量雜少量雜質(zhì)構(gòu)成質(zhì)構(gòu)成的,具的,具有疏松有疏松多孔的多孔的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu),具有吸具有吸附能力。附能力。作燃料,制造黑火藥,制造活性炭,作燃料,制造黑火藥,制造活性炭,冶煉金屬,作吸附劑。冶煉金屬,作吸附劑?;罨?性性炭炭?jī)艋喾N氣體和液體,用于防毒面凈化多種氣體和液體,用于防毒面具,作吸附劑具,作吸附劑炭炭 黑黑制造油墨、油漆、鞋油和顏料等,制造油墨、油漆、鞋油和顏料等,橡膠制品的填料橡膠制品的填料焦焦 炭炭作燃料和冶煉作燃料和冶煉 能否人工

14、制造金剛石能否人工制造金剛石? ?接近高科技接近高科技:金剛石的用途很廣泛,但天然存在的量很少,而金剛石的用途很廣泛,但天然存在的量很少,而且多數(shù)顆粒很小,無法滿足人們的需求。因此人們且多數(shù)顆粒很小,無法滿足人們的需求。因此人們提出了金剛石的人工制造問題。提出了金剛石的人工制造問題。由于金剛石和石墨都是碳的單質(zhì),所以人們把注由于金剛石和石墨都是碳的單質(zhì),所以人們把注意力集中到把石墨轉(zhuǎn)變成金剛石的實(shí)驗(yàn)上來。經(jīng)過意力集中到把石墨轉(zhuǎn)變成金剛石的實(shí)驗(yàn)上來。經(jīng)過無數(shù)次的試驗(yàn),終于用鉻、鐵、鉑等做催化劑,在無數(shù)次的試驗(yàn),終于用鉻、鐵、鉑等做催化劑,在1600160018001800和和5 510109 9

15、6 610109 9帕的條件下,以石帕的條件下,以石墨為原料制得了人造金剛石。目前世界上每年生產(chǎn)墨為原料制得了人造金剛石。目前世界上每年生產(chǎn)約約2020噸的人造金剛石。我國第一顆人造金剛石于噸的人造金剛石。我國第一顆人造金剛石于19621962年研制成功?,F(xiàn)今江蘇省的南京、蘇州等地也年研制成功?,F(xiàn)今江蘇省的南京、蘇州等地也都有生產(chǎn)人造金剛石的工廠。都有生產(chǎn)人造金剛石的工廠。讓你知道12/30/202138 石墨可以制成金剛石嗎?石墨可以制成金剛石嗎?此變化是物理變化還是化學(xué)變化?此變化是物理變化還是化學(xué)變化?石墨可以制成金剛石;此石墨可以制成金剛石;此變化是化學(xué)變化。變化是化學(xué)變化。一種分子一

16、種分子性質(zhì)很穩(wěn)定性質(zhì)很穩(wěn)定C60的平面圖的平面圖C60的立體圖的立體圖廣泛的應(yīng)用前景:廣泛的應(yīng)用前景: 氣體貯存,有感覺功能的傳感器,增氣體貯存,有感覺功能的傳感器,增強(qiáng)金屬的強(qiáng)度,新型的催化劑,光學(xué)應(yīng)用強(qiáng)金屬的強(qiáng)度,新型的催化劑,光學(xué)應(yīng)用, ,殺傷癌細(xì)胞殺傷癌細(xì)胞, ,超導(dǎo)應(yīng)用。超導(dǎo)應(yīng)用。 C60,它是美國休斯頓大學(xué),它是美國休斯頓大學(xué)的克羅脫(的克羅脫(Kroto,H.W.)和和史沫萊史沫萊(Smalley,r.e.)等人等人在在1985年發(fā)現(xiàn)的。我國北年發(fā)現(xiàn)的。我國北京大學(xué)化學(xué)系和物理系研京大學(xué)化學(xué)系和物理系研究小組也研制出了究小組也研制出了C60分子分子C60C C60:60:C70更

17、新的碳單質(zhì):更新的碳單質(zhì):C240C540C C808012/30/20214546原因是:雖都是由碳元素組成的單質(zhì),但碳原子的排列方式不同。原因是:雖都是由碳元素組成的單質(zhì),但碳原子的排列方式不同。金剛石、石墨和C60分子的物理性質(zhì)差異 較大的原因:可見:不同種元素可以組成不同物質(zhì),而同一種元素也可以組成不可見:不同種元素可以組成不同物質(zhì),而同一種元素也可以組成不同的物質(zhì)。同的物質(zhì)。12/30/2021472、 繼發(fā)現(xiàn)繼發(fā)現(xiàn)C60后后C70也已經(jīng)制得也已經(jīng)制得,下列有關(guān)下列有關(guān)C70的說法正確的是的說法正確的是( )A. 它是一種化合物它是一種化合物B. 它是一種單質(zhì),并且它是有它是一種單質(zhì)

18、,并且它是有C70分子構(gòu)成的。分子構(gòu)成的。C. 它是一種混合物它是一種混合物D. 它的相對(duì)分子質(zhì)量是它的相對(duì)分子質(zhì)量是840B、D用碳筆畫的古字畫用碳筆畫的古字畫北宋黃庭堅(jiān)用墨(用炭黑等制成)寫的字北宋黃庭堅(jiān)用墨(用炭黑等制成)寫的字兩幅明清時(shí)代祖先的古畫兩幅明清時(shí)代祖先的古畫(見上圖見上圖)。古畫高古畫高2米,寬米,寬1米,用天然碳素粉墨畫成,線條勾勒清晰。米,用天然碳素粉墨畫成,線條勾勒清晰。距今約有距今約有300多年的歷史,是當(dāng)今同類古畫保存比較好的兩幅多年的歷史,是當(dāng)今同類古畫保存比較好的兩幅. 我國古代一些書法家、畫家用我國古代一些書法家、畫家用墨(用炭黑等制成)書寫或繪制的墨(用炭

19、黑等制成)書寫或繪制的字畫能夠保存很長時(shí)間而不變色,字畫能夠保存很長時(shí)間而不變色,這是為什么呢?這是為什么呢? 這是因?yàn)樵谶@是因?yàn)樵诔叵鲁叵?,碳的化學(xué)性碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑,質(zhì)不活潑,碳受日光照射或與空氣、碳受日光照射或與空氣、水分接觸,都不容易起變化的緣故。水分接觸,都不容易起變化的緣故。 生活生活小運(yùn)用【思考思考】 例如把木制的電線桿在埋入地下前,將其表面燒例如把木制的電線桿在埋入地下前,將其表面燒焦,其目的是什么?焦,其目的是什么? 目的就是為了讓電線桿不易目的就是為了讓電線桿不易腐爛,可以保存久一些。腐爛,可以保存久一些??墒翘伎梢栽谘鯕庵腥紵墒翘伎梢栽谘鯕庵腥紵?,怎么可以說它化

20、學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定呢?怎么可以說它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定呢?請(qǐng)思考:是什么決定碳在常溫是什么決定碳在常溫下性質(zhì)不活潑下性質(zhì)不活潑,而在高溫下性質(zhì)而在高溫下性質(zhì)活潑呢?活潑呢?元素的化學(xué)性質(zhì)和元素原子結(jié)構(gòu)中哪部分關(guān)元素的化學(xué)性質(zhì)和元素原子結(jié)構(gòu)中哪部分關(guān)系最為密切?系最為密切?最外層電子數(shù)!最外層電子數(shù)!碳原子的最外層電子數(shù)為4,既不容易得到電子,也不容易失去電子,所以常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)決定性質(zhì):結(jié)構(gòu)決定性質(zhì):碳的化學(xué)性質(zhì):1、常溫下的穩(wěn)定性;古字畫、焦木桿2、高溫下的活潑性。燃燒燃燒條件條件化學(xué)方程式化學(xué)方程式結(jié)論結(jié)論啟示啟示在氧氣中充在氧氣中充分燃燒分燃燒C + O2 CO2(O2充足)充足) 碳具

21、有可燃性,碳具有可燃性,條件不同,燃條件不同,燃燒產(chǎn)物也不相燒產(chǎn)物也不相同。同。書寫方程式一定書寫方程式一定要注明反應(yīng)條件,要注明反應(yīng)條件,冬天用煤取暖一冬天用煤取暖一定要注意通風(fēng)。定要注意通風(fēng)。燃燒不充分燃燒不充分2C + O2 2CO(O2不充不充足)足)點(diǎn)燃點(diǎn)燃2、碳具有可燃性怎樣證明金剛石和石墨都是由碳怎樣證明金剛石和石墨都是由碳元素組成?元素組成?討論:討論:答:高溫下將答:高溫下將純凈的金剛石和石墨純凈的金剛石和石墨燃燒,得到的唯一產(chǎn)物都是燃燒,得到的唯一產(chǎn)物都是COCO2 2。證。證明明純凈的金剛石和石墨都是由碳元純凈的金剛石和石墨都是由碳元素組成的。素組成的。碳和某些氧化物的反

22、應(yīng):碳和某些氧化物的反應(yīng):C + 2 CuO 2 Cu + CO2高溫高溫黑色粉末逐漸變成光亮的紅色黑色粉末逐漸變成光亮的紅色澄清石灰水變成白色渾濁澄清石灰水變成白色渾濁 現(xiàn)象與結(jié)論:現(xiàn)象與結(jié)論:-有銅生成有銅生成-有二氧化碳生成有二氧化碳生成金屬網(wǎng)罩集中火焰提高溫度請(qǐng)看請(qǐng)看視頻視頻60觀察這個(gè)方程式,看看有什么特點(diǎn)?觀察這個(gè)方程式,看看有什么特點(diǎn)?C + 2 CuO 2 Cu + CO2高高 溫溫象這種,象這種, 含氧化合物里的含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng)氧被奪去的反應(yīng), 就叫做:就叫做:還原反應(yīng)。還原反應(yīng)。例如:例如:氧化銅失去氧氧化銅失去氧變成銅單質(zhì),變成銅單質(zhì), 我們就說它我們就說它被還原被還原了。了。我會(huì)分析我會(huì)分析CuO:我的氧不見了,我終于被還原了!C:我能奪取別人的氧,能把別人還原,我的還原性很厲害吧在上述反應(yīng)里:氧化銅失去氧而變成單質(zhì)銅,在上述反應(yīng)里:氧化銅失去氧而變成單質(zhì)銅,這種含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng),叫這種含氧化合物里的氧被奪去的反應(yīng),叫還原還原反應(yīng)反應(yīng)。而木炭使氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng),具有。而木炭使氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng),具有還原性,叫還原性,叫還原劑還

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