考点09 氧气的制法《中考满分计划系列化学》之一轮考点全解析原卷版.docx

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考点09氧气的制法《中考满分计划系列化学》之一轮考点全解析原卷版

考点九氧气的制法

1.实验室常用高锰酸钾、氯酸钾和二氧化锰或过氧化氢和二氧化锰为原料制取氧气,三种方法比较如下:

制取方法

高锰酸钾制取氧气

氯酸钾制取氧气

过氧化氢制取氧气

所用药品

高锰酸钾(紫色固体)

氯酸钾(白色粉末)、

二氧化锰(黑色粉末)

过氧化氢(无色液体)、二氧化锰(黑色粉末)

反应原理

2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑

2KClO3

2KCl+3O2↑

2H2O2

2H2O+O2↑

发生装置

固体加热型

固固加热型

固液不加热型

收集装置

选择依据:

氧气不易溶于水且不与水反应

向上排空气法

向下排空气法

选择依据:

氧气的密度比空气大,且不与空气各成分反应

优点

稍加热就分解,不用催化剂;反应速度适中,便于收集

反应速度适中,便于收集;和高锰酸钾相比,药品白色,仪器容易清洗;相同质量的KClO3和KMnO4,KClO3生成的氧气多

不用加热,节约能源;生成物只有水,利于环保;二氧化锰容易回收

缺点

需要加热,操作麻烦、浪费能源;使用紫色的高锰酸钾,不易清洗仪器和桌面

需要加热,操作麻烦、浪费能源;反应中生成刺激性气味、污染空气的氯气

作为反应物的过氧化氢不宜长时间保存且浓度太大时反应速度太快,不宜控制

检验方法

将一根带火星的木条伸入瓶内,如果木条复燃,证明集气瓶内的气体是氧气。

验满方法

①用向上排空气法收集时,将一根带火星的木条放在瓶口,如果木条复燃,证明集气瓶内氧气已收集满。

②用排水法收集时,集气瓶口出现大气泡时,说明已收集满氧气。

总之,从是否节约能源、是否利于环保、操作是否简单等方面综合比较,最适合在实验室制取氧气的方法是用过氧化氢制取氧气的方法

2.高锰酸钾制取氧气

加热高锰酸钾制取氧气

【实验目的】

学习用高锰酸钾制氧的反应原理;学习排水集气法及氧气的检验

【实验用品】

酒精灯、试管、铁架台、水槽、集气瓶、玻璃导管、棉花、胶塞、高锰酸钾

 

高锰酸钾

【反应原理】

2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑

【发生装置】

由于反应物是固体,反应需要加热,所以选择加热固体制备气体的装置。

【收集装置】

由于氧气不易溶于水,且不与水发生化学反应,所以可以选择排水法收集气体的装置。

由于氧气的密度比空气大,且不与空气中的成分发生化学反应,所以还可以选择向上排空气法收集气体的装置。

收集装置还可用

【实验步骤】

①查:

检查装置的气密性。

②装:

将高锰酸钾装入干燥的试管,并在试管口放一团棉花,并用带导管的橡皮塞塞紧试管。

③定:

将试管固定在铁架台上。

④点:

点燃酒精灯,试管均匀受热后,就使酒精灯固定在试管底部加热。

⑤收:

根据所选的收集装置来确定气体的收集方法。

⑥移:

把导管移出水槽。

⑦灭:

熄灭酒精灯。

【检验】

将带火星的木条伸入到集气瓶内,如果带火星的木条复燃,说明是氧气。

 

【验满】

(用排水法收集)如果集气瓶口有气泡出现,说明气体收集满了。

(用向上排空气法收集)将带火星的木条放在集气瓶口,如果带火星的木条复燃,说明氧气收集满了。

【注意事项】

①药品要平铺在试管底部,均匀受热。

②试管口要略向下倾抖,防止药品中的水分或反应生成的水受热后变成水蒸气,遇冷凝结成水滴倒流回试管底部,使试管炸裂。

③铁架台上的铁夹要夹在试管的中上部(或距离管口1/3处)。

④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可,便于气体导出。

⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中(瓶口要在水面下)。

⑥加热时要先使试管均匀受热,然后用酒精灯外焰对准药品所在部位加热。

⑦用排水法收集气体时,应注意当气泡连续均匀冒出时再收集,否则收集的气体中混有空气,当集气瓶口有大气泡冒出时,证明已收集满。

⑧停止加热时,应先把导管从水里撤出,再熄灭酒精灯。

如果先熄灭酒精灯,试管内气体温度降低,压强减小,水槽中的水就会倒吸入热的试管内,使试管炸裂。

⑨用高锰酸钾制氧气时,试管口要放一小团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒进入导管,不利于气体的导出。

⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体逸散。

(3)收集氧气的方法

①氧气不易溶于水,可用排水法收集。

②氧气密度比空气大,可用向上排空气法收集。

注意:

a.凡不与空气中的氧气、氮气等成分反应的气体,均可用排空气法收集。

相同状况下,密度比空气大的气体可用向上排空气法收集,密度比空气小的气体可用向下排空气法收集。

若与空气的密度相近或有毒的气体,一般不宜用排空气法收集。

b.用排空气法收集气体时,应将导管伸到接近集气瓶底部,以便于空气的排出。

c.用排水法收集的氧气比向上排空气法收集的氧气更纯净;用向上排空气法收集的氧气比排水法收集的氧气更干燥。

3.氯酸钾制取氧气

【实验目的】

学习用氯酸钾制氧的反应原理;理解催化剂概念。

【实验用品】

酒精灯、试管、铁架台、水槽、集气瓶、玻璃导管、胶塞、氯酸钾

【反应原理】

2KClO3

2KCl+3O2↑

【实验装置】

和加热高锰酸钾制取氧气的装置相同(试管口无棉花团)。

收集装置还可用

4.过氧化氢制氧气

【实验目的】

学习用过氧化氢溶液制氧的反应原理;理解催化剂概念。

【实验用品】

锥形瓶、长颈漏斗、分液漏斗、集气瓶、药匙、玻璃片、过氧化氢、二氧化锰、小木条

【反应原理】

2H2O2

2H2O+O2↑

【实验装置】

 

(1)步骤

①检查装置的气密性。

②向锥形瓶中加入二氧化锰固体。

③塞好带有长颈漏斗(或分液漏斗)和导管的双孔塞。

④向长颈漏斗(或分液漏斗)中加入过氧化氢溶液。

⑤用排水集气法收集。

(2)注意的问题

a.用过氧化氢溶液制氧气的发生装置中使用长颈漏斗便于加入液体药品;使用分液漏斗便于控制滴液速率。

b.使用带有长颈漏斗的发生装置时,要注意长颈漏斗下端管口应伸到液面以下,以防止产生的气体从长颈漏斗口逸出。

5.催化剂

分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用

【实验目的】

1.学习催化剂概念

2.了解用过氧化氢制氧的方法

【实验用品】

试管、药匙、过氧化氢溶液、二氧化锰、小木条

二氧化锰

 

【实验现象】

步骤1中带火星的小木条火星闪烁,但未燃烧;步骤2中加入二氧化锰后,产生大量的气泡;步骤3中小木条火星快速闪烁,但仍未燃烧;步骤4中小木条燃烧。

【实验结论】

1.过氧化氢常温下也会很缓慢地分解,放出氧气。

2.二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率。

【实验拓展】

要确认二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂,还需完成以下操作:

继续上述实验,在插入试管中的小木条熄灭后,倒入适量的过氧化氢溶液,插入带火星的小木条。

--结论:

实验中只消耗过氧化氢,“二氧化锰”似乎用不完。

实验后,将试管中的物质过滤(即将固体和液体分开),将所得的固体洗净、干燥、称量,发现所得固体的质量与反应前加入试管中的二氧化锰的质量相等。

结论:

a.“二氧化锰”在实验中可能没有被消耗;

b.反应中生成了一种新的固体物质,该固体的质量与加入的二氧化锰质量刚好相等。

把该固体再次加到过氧化氢溶液中,观察到过氧化氢的分解又加快了。

--说明:

实验后所得固体是二氧化锰,即实验后二氧化锰的化学性质没变。

综上所述,得出二氧化锰在过氧化氢分解的反应中,加快了过氧化氢的分解速率,而它本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化,我们就说二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂。

要说明的是有些反应中,有时加入催化剂是为了减慢化学反应速率。

在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂。

催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。

催化剂只能改变化学反应的速率,不能改变化学反应的产率。

催化剂在化学反应前后不改变,其反应过程中有可能改变。

不同的化学反应有不同的催化剂,同一化学反应也可能有几种催化剂。

(氧化铁、硫酸铜、红砖粉末、动物肝脏等也可以作催化剂)

①催化剂不能决定化学反应能否发生;

②催化剂不能改变产量;

③催化剂参与化学反应(降低反应的活化能)

①催化剂有专一性,也就是说某一催化剂只对某个特定的反应起作用;

②催化剂的种类繁多,其中酶就是日常生活中常见的一种;

③催化剂的化学

性质在反应前后不变,其物理性质可能发生变化;

④对于某些特定的化学反应,没有催化剂并不意味着该反应不能进行,只是速度较慢。

1.原料:

原料是空气。

2.原理:

利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低的原理。

先将空气在低温条件下加压变为液态,再将液态空气缓缓升温至

左右,氮气首先达到沸点从液态空气里蒸发出来,剩下的主要就是液态氧了。

3.方法:

分离液态空气,其过程可以简单地表示如下:

4.贮存:

氧气贮存在蓝色钢瓶中。

注意:

工业上以空气为原料制取氧气,原料来源广泛,所制得的氧气价格较低。

工业上在制取氧气的过程中,没有新物质生成,属于物理变化。

①氧气的工业制法是物理变化,氧气的实验室制法则是化学变化。

②近年来,出现了利用膜分离技术富集空气中氧气的方法。

1.概念:

由一种反应物生成两种或两种以上的其他物质的反应,叫做分解反应。

2.反应特点:

“一变多”

3.反应通式:

AB→A+B

4.比较分解反应和化合反应

反应类型

分解反应

化合反应

概念

由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应

由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应

表达式

AB→A+B

A+B→AB

特征

“一变多”

“多变一”

实例

如:

双氧水分解

如:

红磷燃烧

共性

都是化学变化,都属于化学基本反应类型。

实验室制取气体时,如何确定气体的发生装置?

确定气体的发生装置主要考虑反应物的状态和反应条件:

常用的气体发生装置如下:

一般来说,“固体加热型”常用A装置;而“固-液不加热”型,常用B或C装置(其中,C装置中的长颈漏斗便于随时添加液体,也可以用分液漏斗或注射器代替,可通过添加液体的速率来控制反应速率)。

过氧化氢制氧气是实验室用“固-液不加热”装置制气体的典型,该发生装置还可以用来制取氢气和二氧化碳;而高锰酸钾和氯酸钾制氧气是“固体加热型”装置制取气体的典型。

1、制取装置(发生装置)的选择依据;根据反应物、生成物的状态和反应条件选择。

如果选用过氧化氢和二氧化锰制取氧气,应用固体与液体反应且不需要加热型的装

置。

如果选用加热高锰酸钾(加热氯酸钾与二氧化锰的混合物)制取氧气,应

用固体加热型装置。

2、收集装置选择依据:

根据生成气体的性质,如水溶性、密度等。

收集的方法具体分为三种:

排水法:

适合收集难溶于水或不易溶于水且不与水发生反应的气体。

向上排空气法;适合收集密度比空气大且不与空气中的物质发生反应的气体。

向下排空气法;适合收集密

度比空气小且不与空气中的物质发生反应的气体。

例1.(广东省2020年中考)实验室用氯酸钾固体(二氧化锰作催化剂)制取氧气,下列装置组合正确的是()

A.①③B.①⑤C.②③D.②④

【答案】A

【解析】实验室用氯酸钾固体(二氧化锰作催化剂)制取氧气,属于固体混合需加热型,发生装置是①,氧气密度比空气大、不易溶于水,可用向上排空法(装置④)或排水法(装置③)收集,故装置组合正确的是①③或①④,观察选项,只有A选项正确。

故选:

A。

例2.(抚顺市、铁岭市2020年中考)下列有关催化剂的说法正确的是()

A.在化学反应后其质量减小

B.催化剂只能加快化学反应速率

C.在化学反应后其化学性质不变

D.过氧化氢分解反应中,只能用二氧化锰作催化剂

【答案】C

【解析】A、催化剂在化学反应前后质量不变,故选项错误;

B、催化剂能改变化学反应速率,能加快化学反应速率,也能减慢反应速率,故选项错误;

C、催化剂在在化学反应后其化学性质不变,故选项正确;

D、过氧化氢分解可用二氧化锰作催化剂,也可选择其他物质做催化剂,故选项错误。

故选C。

【点睛】在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂(又叫触媒)。

催化剂的特点可以概括为“一变二不变”,一变是能够改变化学反应速率,二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变。

例3.(甘肃省金昌市2020年中考)关于“加热高锰酸钾制得氧气并用排水法收集”的实验,下列说法正确的是()

A.制取气体时,先装药品,然后检验装置的气密性

B.反应结束时,先停止加热,然后将导管移出水面

C.导气管口开始产生气泡时,立即用装满水的集气瓶收集气体

D.装有高锰酸钾的试管口要放一小团棉花,目的是防止反应时药品进入导气管

【答案】D

【解析】A、制取气体时,先检验装置的气密性,后添加药品,A错。

B、反应结束时,先将导管移出水面,后停止加热,防止水倒吸入试管,试管炸裂,B错。

C、导气管口有连续均匀气泡时,开始用装满水的集气瓶收集气体,C错。

D、装有高锰酸钾的试管口要放一小团棉花,目的是防止反应时药品进入导气管,D正确。

故选:

D。

例4.(2020年新乡市新乡县中考)加热一定质量KClO3和KMnO4的混合物到质量不再减少为止,下列图示相关量的变化中,不正确的是(  )

A.

B.

C.

D.

【答案】A

【解析】在加热的条件下,高锰酸钾首先分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气;在二氧化锰的催化作用下,氯酸钾分解为氯化钾和氧气。

A.高锰酸钾分解时生成二氧化锰,当高锰酸钾完全分解时,二氧化锰的质量不再改变,所以图象的起点为原点,先变大,后不变,所示图象错误;

B.开始加热一会,高锰酸钾就开始分解产生氧气,固体质量减小,在二氧化锰的催化作用下,氯酸钾分解产生氧气,固体质量减少(因为氯酸钾产生氧气的比例大于高锰酸钾,所以固体质量减小的幅度增大),当氯酸钾完全分解后,固体的质量不再减少,所示图象正确;

C.开始加热一会,高锰酸钾就开始分解产生氧气,氧气质量增大,在二氧化锰的催化作用下,氯酸钾分解产生氧气,氧气质量增大(因为氯酸钾产生氧气的比例大于高锰酸钾,所以气体质量增大的幅度增大),当氯酸钾完全分解后,气体的质量不再增大,所示图象正确;

D.开始加热时,高锰酸钾分解没有氯化钾生成,当氯酸钾开始分解时生成氯化钾,所以氯化钾质量增大,直至完全分解,所示图象正确。

故选A。

例5.(2020年扬州市宝应县中考二模)某同学误将少量KMnO4当成MnO2加入KClO3中进行加热制取氧气,部分物质质量随时间变化如下图所示,下列关于该过程的说法正确的是(  )

A.c代表氧气B.t2时刻,O2开始产生

C.t1时刻,KMnO4开始分解D.起催化作用物质的质量一直保持不变

【答案】C

【解析】根据高锰酸钾加热生成二氧化锰可以做催化剂,同时生成氧气;氯酸钾在二氧化锰做催化剂和加热的条件下生成氧气判断图中a:

氯酸钾,b:

高锰酸钾,c:

氯化钾;t1时刻,KMnO4开始分解产生氧气;起催化作用物质是高锰酸钾分解产生的二氧化锰,随着加热反应进行其质量先增大,直至高锰酸钾完全分解后,二氧化锰质量保持不变。

故选C。

考向一、氧气的实验室制法

1.实验室用过氧化氢制取氧气时,必不可少的最简单的一组仪器是()

A.试管、酒精灯、带导管的橡皮塞、集气瓶、铁架台B.试管、酒精灯、水槽、集气瓶

C.集气瓶、铁架台、试管、带导管的橡皮塞D.铁架台、烧瓶、集气瓶、玻璃片

2.实验室加热高锰酸钾制取氧气的主要步骤有:

①检验装置的气密性 ②装药品 ③加热 ④把集气瓶灌满水倒置在水槽中 ⑤将盛有药品的试管固定在铁架台上 ⑥熄灭酒精灯 ⑦收集气体 ⑧将导管从水槽中取出,下列操作顺序正确的是(  )。

A.①②⑤④⑥⑦③⑧  B.②①⑤④③⑦⑧⑥

C.①②⑤④③⑦⑧⑥  D.②①⑤③④⑦⑥⑧

3.实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气并用排水法收集,下列操作正确的是(  )。

A.先装入药品,然后检查装置的气密性

B.导管口开始有气泡放出时,就立即收集

C.收集满氧气的集气瓶,应倒放在桌面上

D.停止加热时,应先将导管移出水面,然后熄灭酒精灯

4.

对用排水法收集氧气后的集气瓶,以下处理正确的是(  )。

A.将集气瓶从水中提起后,用玻璃片盖住瓶口,瓶口向上正放在桌上

B.在水面下用玻璃片盖住瓶口,一起拿出水面,然后正放在桌上

C.将集气瓶子从水中提取,倒立在桌上

D.将集气瓶仍然留在水槽中,用时再取出来

5.检验集气瓶里的氧气是否收集满,应将带火星的木条(  )

A.插入集气瓶中  B.插入集气瓶底  C.放在集气瓶口  D.都可以

6.将混有少量高锰酸钾的氯酸钾晶体放入试管中加热,完全反应后试管中剩余物共有(  )

A.2种     B.3种     C.4种     D.5种

7.(2019•深圳模拟)下列反应装置中有缺陷的是(  )

A.

铁单质在氧气中燃烧

B.

用过氧化氢溶液制取氧气

C.

用高锰酸钾制取氧气

D.

用此装置收集氢气

8.(2019•丰润区一模)某化学兴趣小组用如图所示的装置(装置气密性良好)来制取干燥的氧气,并测定H2O2溶液中溶质的质量分数。

下列说法正确的(  )

A.将装置I分别与装置II、III、IV、V连接,均能达到实验目的

B.称量装置I反应前及完全反应冷却后的质量,可计算出H2O2溶液中溶质的质量分数

C.若用装置IV收集氧气,可将带火星的木条放置在b导管口处验满

D.若用装置V测量生成氧气的体积,集气瓶上方原有的空气会使测量结果偏大

9.用加热高锰酸钾的方法制取氧气时要在试管口放一团棉花,其主要作用是(  )。

A.防止试管炸裂B.调节放出氧气的气流C.吸收其他气体杂质D.防止高锰酸钾粉末进入导管

10.(2020年武汉市中考模拟)

(1)如图所示是实验室制取气体时常用的装置,回答下列问题:

①写出图中有标号的仪器名称:

a.______;b.__________。

②用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为__________;C、E、F均可用于收集氧气,若用F装置收集氧气,气体应从______(选填“m”或“n”)端进入。

若用C装置收集氧气,验满的方法是____。

(2)为了证明人体新陈代谢过程中有CO2气体产生,某校兴趣小组的学生设计了如图所示实验装置进行实验(实验室只用嘴吸气和呼气)。

请回答:

①图中瓶Ⅱ的作用是_________。

②实验中若猛吸猛呼,会造成不安全后果,猛吸时会使装置Ⅰ中的溶液进入口腔。

猛呼时会____。

11.(2020贵州黔东南)下图是实验室常用的部分实验装置,请回答下列问题:

(1)写出下列仪器的名称:

a___;b_____。

(2)若用大理石和稀盐酸制取二氧化碳,并能随时控制反应的发生和停止,应选用的发生装置是____(填写字母),若用F装置收集该气体,则气体应从__端进入(填“c”或“d”)。

通常用澄清石灰水来检验二氧化碳,其原理是__________(用化学方程式表示)。

(3)加热高锰酸钾制取氧气时应选用的发生装置是___(填写字母),发生反应的化学方程式为__。

若用E来收集氧气,收集完毕的操作顺序是__(填写序号)。

①盖上玻璃片②正放在实验台上③取出集气瓶

12.(2020江苏南京)研究气体的制备及相关气体的性质。

(1)写出实验室用过氧化氢溶液制取氧气的化学方程式。

(2)写出实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式。

(3)某同学为了便于加入液体药品,在上述装置的橡胶塞上添加了一个注射器,该同学发现,这样做的优点还有(写出其中一点)。

(4)实验室里制取气体的一般思路和方法:

①选择适当的反应,包括;

②选择合适

③验证所制得的气体。

(5)请设计实验验证制得的氧气和二氧化碳气体,并完成实验报告。

实验步骤

实验现象

实验结论

______

______

______

考向二、氧气的工业制法

13.以下哪个过程能正确地表示工业中大规模生产氧气的过程()

A.二氧化碳

氧气B.空气

液态空气

氧气

C.高锰酸钾

锰酸钾+二氧化锰+氧气D.过氧化氢

水+氧气

14.工业制氧气,利用分离液态空气的方法,此方法利用了()

A.分解反应   B.化合反应   C.氧化反应   D.液态氧和液态氮的沸点不同

考向三、催化剂和催化作业

15.催化剂的叙述中,正确的是(  )。

A.催化剂能改变其他物质的化学反应速率

B.同一反应的催化剂只有特定的一种

C.不使用二氧化锰作催化剂,加热过氧化氢溶液不会放出氧气

D.使用二氧化锰作催化剂,可以增加过氧化氢溶液分解放出氧气的质量

16.氧气的反应中,用到了二氧化锰做催化剂,下列有关催化剂说法不正确的是(  )。

A.反应前后化学性质不发生改变B.反应前后质量发生了改变

C.某些反应可使用不同的催化剂D.某些催化剂可催化不同的反应

17.热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气时,某实验小组的四位同学,将反应过程中二氧化锰在混合物里的质量分数(n%)随时间的变化,绘制成了下列图像,你认为其中符合实际的是()

   

   

   

ABCD

18.学兴趣小组的同学自拟研究主题,对过氧化氢分解反应及催化剂做研究:

(1)小红的实验方案为:

3g氧化铜

3g氧化铁

3g二氧化锰

3g氧化铝

10%过氧化氢溶液10mL

她要探究的问题是_____________________________________,通过实验,她得出结论的依据是

___________________________________________。

(2)小明的实验报告如图所示

30%过氧化氢

溶液10mL

15%过氧化氢

溶液10mL

5%过氧化氢

溶液10mL

加入ag二氧化锰

0.2

0.8

2.0

小明通过分析数据,得出的结论是______________________________________。

(3)小刚的探究过程如下:

【问题】氧化镁能不能作过氧化氢分解的催化剂呢?

【猜想】氧化镁能作过氧化氢分解的催化剂。

【实验验证】

实验步骤

实验现象

实验结论

实验一

_____________________________

_____________________________

木条不复燃

常温下过氧化氢不分解

实验二

在装有10mL15%过氧化氢溶液的试管中加入少量氧化镁,然后将带火星的木条伸入试管中

木条复燃

_____________________

_____________________

_____________________

【结论】氧化镁能加快过氧化氢的分解速率,故氧化镁能作过氧化氢分解的催化剂。

实验结束后小组同学进行了交流讨论,认为小刚的猜想还不能得到证实,理由是_____________________

_________________________________

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