第09講化學平衡圖像綜合(原卷版)_第1頁
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第九講化學平衡圖像綜合要點集結要點集結知識精講知識精講一、化學平衡圖像1.化學平衡圖像的解題思路(1)分析圖像①看面:即看清楚縱坐標和橫坐標所對應的物理量;②看線:即看清楚線的走向(增、減性和斜率的大?。┖妥兓厔荩u變和突變);③看點:即看清楚一些特殊點(起點、拐點、交點、接點、最高點、最低點的意義);④看是否要做輔助線(等溫線、等壓線、平衡線)。(2)聯想規(guī)律:依據圖像信息,利用平衡移動原理,分析可逆反應的特征。(3)做出判斷:先拐先平數值大,定一議二。2.化學平衡圖像的基本類型(1)濃度—時間圖可用于:①寫出化學反應方程式;②求反應物的轉化率。由圖像可得出的結論:反應方程式:;A的轉化率=,B的轉化率=。(2)速率時間圖①已知引起平衡移動的因素,判斷反應是吸熱或放熱,反應前后氣體體積的變化。②(已知反應)判斷引起平衡移動的因素。圖1圖2結論:圖1:引起平衡移動的因素是______________,平衡將向____方向移動。圖2:引起平衡移動的因素是______________,平衡將向____方向移動。(3)速率時間圖圖1,已知對某平衡改變溫度時有如下圖變化,則溫度的變化是________(升高或降低),平衡向______反應方向移動,正反應是______熱反應。圖1圖2圖2,若對正反應吸熱的可逆反應平衡后降低溫度,畫出平衡移動過程中的v—t圖。圖3,對于mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),改變壓強時有如下圖變化,則壓強變化是______(增大或減小),平衡向______反應方向移動,m+n______(>、<、=)p+q。圖3圖4圖4,若對以上反應已知m+n>p+q,平衡后降低壓強時,畫出相關的v–t圖。圖5,對于反應A(g)+3B(g)2C(g)+D(g)(正反應放熱)有如下圖所示的變化,請分析引起平衡移動的因素可能是什么?并說明理由。圖5圖6,對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)有如下圖所示的變化,請分析t1時的改變因素可能是什么?并說明理由。圖6

(4)速率-時間圖①確定t1、t2、t3時刻的操作:t1____________、t2____________、t3_____________。A.降溫 B.加壓 C.濃度減?、谠摲磻蚴牵篲___(吸、放)熱反應。氣體物質的量______(增大、減小)的反應。(5)某物質的轉化率時間溫度(或壓強)圖對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判斷正反應是____(放、吸)熱反應。(6)某物質的轉化率時間溫度(或壓強)圖判斷m+n與p+q的關系:m+n____p+q(7)某物質的百分含量時間溫度(或壓強)圖判斷正反應是____(放、吸)熱反應。(8)某物質的百分含量時間溫度(或壓強)圖①對于反應mA(g)+nB(gpC(g)+qD(g)判斷m+n與p+q的關系:m+n____p+q②對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判斷m+n與p+q的關系:m+n____p+q;正反應是____(放、吸)熱反應。(9)某物質的轉化率溫度(或壓強)圖對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判斷m+n與p+q的關系:m+n____p+q;正反應是____(放、吸)熱反應。(10)某物質的百分含量溫度(或壓強)圖①對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判斷m+n與p+q的關系:m+n____p+q;正反應是____(放、吸)熱反應。②對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判斷m+n與p+q的關系:m+n____p+q;正反應是____(放、吸)熱反應。

③對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判斷m+n與p+q的關系:m+n____p+q;正反應是____(放、吸)熱反應。④對于2A(g)+B(g)C(g)+3D(g)(正反應吸熱)有如下圖所示的變化,圖中Y軸可能表示:()A.B物質的轉化率 B.正反應的速率C.平衡體系中的A% D.平衡體系中的C%(11)其它①對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)正反應是____(放、吸)熱反應。②對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)正反應是____(放、吸)熱反應。③對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(經過相同時間后C%隨溫度變化而變化圖)看圖技巧:可逆反應的最大程度即化學平衡狀態(tài)。正反應是____(放、吸)熱反應。④對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(經過相同時間后A%隨壓強變化而變化圖)看圖技巧:可逆反應的最大程度即化學平衡狀態(tài)。判斷m+n與p+q的關系:m+n____p+q。經典例題經典例題【例1】(2020春?海淀區(qū)校級期末)反應mY(g)+nZ(g)?qX(g)△H,在不同溫度下的平衡體系中,物質Y的體積分數隨壓強變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.m+n<q B.該反應的△H>0 C.A、C兩點化學平衡常數:KA>KC D.B、C兩點的反應速率:v(B)<v(C)【例2】(2022春?沙坪壩區(qū)校級期末)可逆反應:aA(g)+bB(s)?cC(g)+dD(g),當其他條件不變時,反應過程中某物質在混合物中的百分含量與溫度(T)、壓強(P)的關系如圖所示,下列判斷正確的是()A.P1<P2a+b>c+d B.P1<P2a=c+dC.T1<T2△H>0 D.T1>T2△H<0

【例3】(2020?北京模擬)已知某可逆反應mA(g)+nB(g)?pC(g)△H,在密閉容器中進行,如圖表示在不同反應時間t時溫度T和壓強P與反應物B在混合氣體中的百分含量B%的關系曲線.由曲線分析,下列判斷正確的是()A.T1<T2,P1>P2,m+n>p,△H<0 B.T1>T2,P1<P2,m+n>p,△H>0 C.T1<T2,P1>P2,m+n<p,△H<0 D.T1>T2,P1<P2,m+n<p,△H>0【例4】(2021秋?西城區(qū)校級期中)已知:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ?mol﹣1。一定條件下,向體積為1L的密閉容器中充入1molCO2和3molH2,測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化曲線如圖所示。下列敘述中,正確的是()A.升高溫度能使增大 B.該條件下,反應的平衡常數為 C.反應達到平衡狀態(tài)時,CO2的平衡轉化率為25% D.3min時,用CO2的濃度表示的正反應速率等于用CH3OH的濃度表示的逆反應速率【例5】(2021秋?大興區(qū)期中)在密閉容器中發(fā)生反應CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H>0,測得c(CH4)隨反應時間(t)的變化如圖所示。下列判斷不正確的是()A.0~5min內,v(CH4)=0.1mol?L﹣1?min﹣1 B.10min時,改變的外界條件可能是溫度 C.恒溫下,縮小容器體積,達到新平衡時n(H2)比原平衡時的小D.10~12min時間內,反應的平衡常數逐漸減小

【例6】(2020秋?西城區(qū)校級期中)已知:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ?mol﹣1.一定條件下,向體積為1L的密閉容器中充入1molCO2和3molH2,測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化曲線如圖所示.下列敘述中,正確的是()A.升高溫度能使增大 B.反應達到平衡狀態(tài)時,CO2的平衡轉化率為75% C.3min時,用CO2的濃度表示的正反應速率等于用CH3OH的濃度表示的逆反應速率 D.從反應開始到平衡,H2的平均反應速率υ(H2)=0.075mol?L﹣1?min﹣1【例7】(2019春?齊齊哈爾期末)在密閉容器中進行下列反應:M(g)+N(g)?R(g)+2L,此反應符合如圖,下列敘述正確的是()A.正反應吸熱,L是氣體B.正反應吸熱,L是固體C.正反應放熱,L是氣體D.正反應放熱,L是固體或液體【例8】(2022秋?曹縣校級期中)已知A(?)+aB(g)?C(g)+2D(g)(a為正整數)。反應過程中,當其他條件不變時,C的百分含量(C%)與溫度(T)和壓強(P)的關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.若a=2,則A為液態(tài)或固體B.該反應的正反應為放熱反應C.T2>T1,P2>P1D.增加B的物質的量,平衡正移,平衡常數K增大

【例9】(2023秋?豐臺區(qū)校級期中)工業(yè)上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯:CH3OH(g)+CO(g)?HCOOCH3(g),在容積固定的密閉容器中,投入等物質的量CH3OH和CO,測得相同時間內CO的轉化率隨溫度變化如圖所示,下列說法正確的是()A.增大壓強甲醇轉化率增大B.平衡常數K(75℃)>K(85℃),反應速率vb<vdC.生產時反應溫度控制在80~85℃為宜D.b條件下延長反應時間,CO的轉化率保持不變【例10】(2022春?西城區(qū)校級期中)一定條件下的某可逆反應,其正反應速率v(正)和逆反應速率v(逆)隨時間變化的曲線如圖所示,下列有關說法正確的是()A.t1時刻,反應逆向進行 B.t2時刻,v(正)>v(逆) C.t3時刻,達到反應進行的限度 D.t4時刻,反應還沒達到平衡狀態(tài)【例11】(2023?門頭溝區(qū)一模)在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下,催化反應相同時間,測得不同溫度下NO轉化為NO2的轉化率如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉化率隨溫度的變化)。下列說法不正確的是()A.反應2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)的△H<0 B.圖中X點所示條件下,延長反應時間能提高NO轉化率 C.圖中Y點所示條件下,增加O2的濃度不能提高NO轉化率 D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10﹣4mol?L﹣1,NO平衡轉化率為50%,則平衡常數K>2000

【例12】(2024春?北碚區(qū)校級期末)某密閉容器中發(fā)生如下反應:X(g)+3Y(g)?2Z(g)ΔH<0。如圖表示該反應的速率(v)隨時間(t)變化的關系,t2、t3、t5時刻外界條件有所改變,但都沒有改變各物質的初始加入量。下列說法中正確的是()A.t2時速率加快,平衡正向移動 B.t3時降低了溫度 C.t5時增大了壓強 D.t6的轉化率最低【例13】(2021秋?西城區(qū)校級期中)可逆反應aX+2Y(g)?2Z(g)在一定條件下達到平衡后,t1和t2時各改變某一種外界條件,化學反應速率(v)﹣時間(t)圖象如圖。則下列說法正確的是()A.若X是固體,則t1時一定是增大了容器的壓強 B.若X是氣體,則t2時可能是增大了容器的壓強 C.若X是固體,則t1時可能是增大了X的質量 D.t2時不可能是減小容器壓強;若采用了降溫措施,則該反應的正反應方向△H<0【例14】(2023?雁塔區(qū)校級開學)可逆反應2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)ΔH<0,一定條件下在某密閉容器中達到平衡,T1時改變某一條件,化學反應速率與反應時間關系如圖。下列說法中正確的是()A.t1時改變某一條件,平衡向逆反應方向移動 B.維持壓強不變,t1時升高反應體系溫度 C.維持溫度不變,t1時擴大反應體系體積 D.維持溫度、壓強不變,t1時充入SO3(g)

【例15】(2024?東城區(qū)二模)工業(yè)上常用H2除去CS2:CS2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2S(g)。一定溫度下,向恒容反應器中按照不同投料(見下表)充入氣體。按照①進行投料時,測得體系中各成分的物質的量隨時間變化如圖所示。投料CS2(g)H2(g)CH4(g)H2S(g)①1mol4mol00②0.4mol1.6mol0.8mol1.6mol③1mol1mol00下列說法不正確的是()A.圖中M對應的物質是H2S B.①中達到平衡時,n(H2)=0.8mol C.按照②進行投料時,反應向逆反應方向進行 D.任意時刻③中CS2的體積分數均為50%【例16】(2023秋?東城區(qū)校級期末)在不同條件下,按投料比n(H2):n(CO2)=3:1進行反應:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=﹣48.97kJ?mol﹣1,并測定實驗數據。①一定條件下,CO2轉化率為13.68%,CH3OH產率()為4.12%。②一定壓強下,相同時間,CH3OH產率隨溫度變化的數據如圖。下列說法不正確的是()A.與①相同條件下,提高H2與CO2的比例,可以提高CO2的轉化率 B.由①可推測,CO2制取CH3OH過程中無副反應發(fā)生 C.由②可推測,480~520K,溫度升高,速率加快是CH3OH產率升高的原因 D.由②可推測,溫度升高CH3OH產率降低的可能原因是平衡逆向移動【例17】(2022春?海淀區(qū)校級期末)Ⅰ.研究化學反應的快慢和限度,能使化學反應更好地服務于人類的需要.高爐煉鐵中常發(fā)生副反應:Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g),一定溫度下,向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2(g),反應過程中CO2(g)和CO(g)的濃度與時間的關系如圖所示:(1)t1時,正、逆反應速率的大小關系為v正____v逆(填“>”、“<”或“=”)。(2)0~4min時間段內,CO的平均反應速率v(CO)=___________________________。(3)下列條件的改變能減慢其反應速率的是______。A.降低溫度 B.減少鐵粉的質量C.保持壓強不變,充入He使容器的體積增大 D.保持體積不變,充入CO2使體系壓強增大【例18】(2023秋?西夏區(qū)校級期中)研究化學反應的速率和限度具有重要意義。請回答下列問題:(1)一定條件下,在2L密閉容器中發(fā)生反應:3A(g)+B(g)?2C(g)。開始時加入4molA、6molB、2molC,在2min末測得C的物質的量是3mol。①用A的濃度變化表示反應的平均速率:___________________________。②在2min末,B的濃度為________________。③升高溫度,化學反應速率______(填“增大”“減小”或“不變”,下同);充入1molB,化學反應速率______;將容器體積變?yōu)?L,化學反應速率______。(2)某溫度時,在2L容器中發(fā)生A、B兩種物質間的轉化反應,A、B物質的量隨時間變化的曲線如圖所示。請分析圖中的數據,回答下列問題。①4min時,反應是否達到平衡?____(填“是”或“否”)。②8min時,正反應速率____逆反應速率(填“>”“<”或“=”)。

【例19】(2023秋?西城區(qū)期末)甲醇是一種重要的化工原料,具有廣闊的開發(fā)和應用前景。工業(yè)上使用水煤氣(CO與H2的混合氣體)轉化成甲醇(CH3OH)。(1)已知一定條件下,發(fā)生反應:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH1=﹣41.2kJ/mol,CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)ΔH2=+49.5kJ/mol,該條件下,水煤氣轉化成甲醇的熱化學方程式是_______________________________________________________。(2)在體積可變的恒壓密閉容器中投入0.5molCO和0.75molH2,不同條件下發(fā)生上述反應。實驗測得平衡時CH3OH的物質的量(n)隨溫度(T)、壓強(p)的變化如圖1所示。①p1____p2(填“<”或“>”)。②M點對應的平衡混合氣體的體積為1L,則233℃時,該反應的平衡常數K=______,H2的轉化率為__________(保留1位小數)。③下列敘述能說明上述反應在p1條件下達到化學平衡狀態(tài)的是______(填字母)。a.單位時間內消耗1molCO的同時生成1molCH3OHb.CH3OH的體積分數不再改變c.密閉容器的體積不再改變(3)工業(yè)上可利用甲醇羰基化法進一步制取甲酸甲酯:CH3OH(g)+CO(g)?HCOOCH3(g)。在容積不變的密閉容器中,投入等物質的量的CH3OH和CO,相同時間內CO的轉化率隨溫度變化如圖2所示(不考慮其他副反應)。①b、c、d三點中,尚未達到化學平衡狀態(tài)的點是______。②該反應是______(填“放熱”或“吸熱”)反應。③曲線ac段和de段的變化趨勢不同。試從反應速率和平衡角度說明理由:________________________________________________________________________________。課后練習課后練習【練1】(2023秋?海淀區(qū)校級期中)如圖是溫度和壓強對X+Y?2Z反應影響的示意圖。圖中橫坐標表示溫度,縱坐標表示平衡混合氣體中Z的體積分數。下列敘述正確的是()A.上述可逆反應的正反應為放熱反應 B.X、Y、Z均為氣態(tài)C.X和Y中只有一種為氣態(tài),Z為氣態(tài) D.溫度升高時,Z的生成率變小【練2】(2024?門頭溝區(qū)一模)我國科學家研發(fā)的“液態(tài)陽光”計劃是:通過太陽能發(fā)電電解水制氫,再采用高選擇性催化劑將二氧化碳加氫制備甲醇。主反應:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=﹣48.7kJ?mol﹣1副反應:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.3kJ?mol﹣1已知:CH3OH產率=將CO2和H2按物質的量比1:3混合,以固定流速通過盛放Cu/Zn/Al/Zr催化劑的反應器,在相同時間內,不同溫度下的實驗數據如圖所示。下列說法不正確的是()A.由圖可知,催化劑活性最好的溫度大約在523K B.483K升溫到523K,主反應的反應速率受溫度影響更大 C.為了提高CO2的平衡轉化率和CH3OH的平衡產率,可以選擇低溫、高壓條件 D.溫度由523K升到543K,CH3OH的實驗產率降低的原因可能是:溫度升高,主反應逆移程度大于副反應正移程度【練3】(2024?豐臺區(qū)校級開學)在容積不變的容器中充入CO和NO發(fā)生如下反應:2CO(g)+2NO(g)?2CO2(g)+N2(g)。其他條件不變時,分別探究溫度和催化劑的比表面積對上述反應的影響。實驗測得c(CO)與時間的關系如圖所示。已知:i.起始投料比n(CO):n(NO)均為2:3;ii.比表面積:單位質量的物質具有的總面積。下列說法正確的是()A.Ⅰ、Ⅱ反應溫度相同,催化劑的比表面積相同 B.Ⅱ中NO的平衡轉化率為75% C.0~t1min,Ⅲ中平均反應速率v(CO)=2×10﹣3mol?L﹣1?min﹣1 D.在Ⅲ的條件下,該反應的平衡常數K=62.5【練4】(2023秋?昌平區(qū)期末)CO加氫合成甲烷的反應為:CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)ΔH=﹣206kJ?mol﹣1。下列與該反應相關的各圖中正確的是()A. B. C. D.【練5】(2024?西城區(qū)校級開學)中國科學家在淀粉人工光合成方面取得重大突破性進展,該實驗方法首先將CO2催化還原為CH3OH。已知CO2催化加氫的主要反應有:①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=﹣49.4kJ/mol②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol其他條件不變時,在相同時間內溫度對CO2催化加氫的影響如圖。下列說法不正確的是()A.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH=﹣90.6kJ/mol B.使用催化劑,能降低反應的活化能,增大活化分子百分數 C.其他條件不變,增大壓強,有利于反應向生成CH3OH的方向進行 D.220~240℃,升高溫度,對反應②速率的影響比對反應①的小

【練6】(2023秋?海淀區(qū)校級月考)向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O,發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡轉化率按不同投料比x(x=)隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是()A.x1<x2 B.反應速率:vb正<vc正 C.點a、b、c對應的平衡常數:Ka<Kb=Kc D.反應溫度為T1,當容器內壓強不變時,反應達到平衡狀態(tài)【練7】(2023秋?倉山區(qū)校級期中)反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH<0達平衡狀態(tài)后,改變某一條件,下列圖象與條件變化一致的是()A.升高溫度B.增大N2濃度C.改變壓強D.加入催化劑【練8】(2023秋?豐臺區(qū)校級期中)不同溫度下,將1molCO2和3molH2充入體積為1L的恒容密閉容器中發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH平衡時CH3OH的物質的量分數隨溫度變化如圖所示。下列說法不正確的是()A.該反應的ΔH<0 B.240℃時,若充入2molCO2和6molH2,平衡時CH3OH的物質的量分數大于25% C.240℃時,若起始時充入0.5molCO2、2molH2、4molCH3OH、1molH2O,反應向正反應方向進行D.240℃達平衡后,壓縮容器體積使壓強增大,平衡正向移動,CO2濃度降低【練9】(2023秋?西城區(qū)校級期中)工業(yè)生產硫酸的一步重要反應是2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)ΔH<0,如果該反應在容積不變的密閉容器中進行,圖中表示當其他條件不變時,改變某一條件對上述反應的影響,其中結論正確的是()A.圖Ⅰ表示催化劑對化學平衡的影響,且甲使用了催化劑 B.圖Ⅰ表示溫度對化學平衡的影響,且甲溫度高 C.圖Ⅱ表示SO2平衡轉化率與溫度及壓強的關系,可以判斷T1<T2 D.圖Ⅲ表示t0時刻升高溫度或增大壓強對反應速率的影響【練10】(2023秋?大興區(qū)校級期中)臭氧是理想的煙氣脫硝試劑,其脫硝反應為2NO2(g)+O3(g)?N2O5(g)+O2(g),若反應在恒容密閉容器中進行,下列由該反應相關圖像作出的判斷正確的是()ABCD升高溫度,化學平衡常數增大0~3s內,反應速率為v(NO2)=0.2mol?L﹣1?s﹣1N點的正反應速率v(正)小于N點的逆反應速率v(逆)達平衡時,僅改變x,則x為c(O2)【練11】(2023秋?東城區(qū)期中)在某容積一定的密閉容器中,有下列可逆反應2A(g)+B(g)?xC(g)反應曲線(T表示溫度,p表示壓強,C%表示C的體積分數)如圖Ⅰ、Ⅱ所示,試判斷下列說法正確的是()A.x=3 B.該反應ΔH<0,ΔS>0C.P3>P4,y軸表示B的平衡轉化率 D.P3<P4,y軸表示混合氣體的密度

【練12】(2023秋?東城區(qū)校級期中)已知A(s)+B(g)?2C(g)ΔH<0,體系中C的物質的量分數與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是()A.其它條件不變時,增大壓強平衡不移動 B.上述圖象中,b點已達到化學平衡狀態(tài)C.該反應的平衡常數表達式K= D.化學平衡常數K(c)<K(d)【練13】(2023秋?鼓樓區(qū)校級期中)在2L恒容密閉容器中充入2molX和1molY發(fā)生反應:2X(g)+Y(g)?3Z(g)ΔH<0,反應過程持續(xù)升高溫度,測得混合體系中X的體積分數與溫度的關系如圖所示,下列推斷正確的是()A.升高溫度,平衡常數增大 B.W點X的正反應速率等于M點X的正反應速率 C.Q點時,Y的轉化率最大 D.平衡時充入Z,達到新平衡時Z的體積分數比原平衡時大【練14】(2023秋?海淀區(qū)校級期中)某溫度下,在容積為1L的密閉容器中充入1molCO2和3.25molH2,發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(

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