初中化学多种物质组成的空气教案 人教版.docx
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初中化学多种物质组成的空气教案人教版
第二章我们身边的物质
第一节多种物质组成的空气
总体目标
1.知识与技能
（1）了解空气的主要成份。
氮气和稀有气体的简单知识以及探究空气中氧气的体积分数的方法。
了解混合物和纯净物的概念。
（2）掌握氧气、二氧化碳和水的主要性质（物理性质、化学性质）和重要用途。
（3）初步掌握实验室制取氧气和二氧化碳的原理和方法，并了解其工业制法。
（4）初步认识两种常见的基本化学反应类型：
化合反应和分解反应；了解氧化反应的概念，对燃烧和缓慢氧化的现象有所认识。
2.过程与方法
（1）通过联系实际和观察思考，了解自然界中的氧循环和碳循环。
（2）通过电解水的实验和联系生活实际，认识水的组成。
知道纯水与矿泉水，硬水与软水等区别。
3.情感态度与价值观
（1）对空气，水的污染和防治有清醒的认识。
在学习化学知识同时不断增强自己的环保意识。
（2）积极参与有关的科学探究和化学实验活动，识别并会使用常见的化学仪器，规范自己的一些实验操作行为。
学习目标
1.空气的成分以及体积分数：
氮气（78%）、氧气（21%）、稀有气体（0.94%）、二氧化碳（0.03%）、其它气体和杂质（0.03%）。
2.混合物：
由两种或两种以上物质组成。
（或说：
由不同物质组成的物质。
）
3.混合物的特点：
各成分只是简单混合在一起，并没有发生化学反应，因此混合物中各成分仍保持原来的化学性质。
4.纯净物：
只有一种物质组成的物质。
5.纯净物的特点：
纯净物中只含一种微粒。
6.要研究某物质的性质只能取该物质的纯净物，而不能取含该物质的混合物。
7.氮气：
氮元素是生命的基础，是植物的重要养料。
豆科植物能通过根瘤菌直接从空气中吸收氮气转化为植物可以吸收的含氮物质。
另外，因为氮气的化学性质在常温下很稳定，常被用作保护气
8.稀有气体：
一般情况下不与其他物质发生反应，曾被称为“惰性气体”。
但在一些特殊情况下也能和一些物质发生反应。
稀有气体可作焊接金属的保护气。
9.空气的污染：
空气的污染物主要有：
可吸入颗粒、一氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物、碳氢化合物等。
造成这些污染物的污染源主要有：
农业污染源、工业污染源、生活污染源、交通运输污染源等。
10.防治空气污染可采取的措施有：
检测空气质量；研制和开发洁净能源；采用化学等方法处理工业生产中产生的有害气体；在汽车上安装尾气净化装置，将有害气体转化为无害气体。
教材分析
重点、难点与疑点
1.重点：
空气的主要成分及其体积分数。
2.难点：
探究空气成分的实验分析。
3.疑点：
“惰性气体”是否表示它在任何条件下都不与其他物质反应？
做探究空气中氧气的成分时，能否用其他物质代替红磷？
教材解读
探究空气的成分
空气中含的成分及体积分数
氮气（N2）78%
氧气（O2）21%
稀有气体0.94%
二氧化碳（CO2）0.03%
其他气体和杂质0.03%
因为要测氧气的体积分数要通过密闭容器中压强的减小，要压强减小，可燃物燃烧时就不能产生新的气体，针对不同的可燃物燃烧时的产物不同，被选择的可燃物就必须满足两个条件：
（1）能在空气中燃烧
（2）燃烧后不产生气体。
符合这两个条件的常见物就是磷。
要想实验得出的结论与实际一致，必须保证磷足够，还要装置不漏气，其次还要等实验完全冷却后在读取进入广口瓶中水的体积。
氮气
氮气的化学式N2，氮气的化学性质不活泼。
稀有气体
稀有气体包括氦气、氖气、氩气、氙气等。
氦气化学式He；氖气化学式Ne；氩气化学式Ar。
因为氮气的化学性质不活泼，因此氮气常被用作保护气，但氮气在高温下也能与一些物质发生化学反应。
可以在高温下和氢气反应生成氨气（NH3）还可进一步制成各种化肥，为植物提供氮元素。
稀有气体常温下性质很稳定，曾被称为“惰性气体”，但并非它们在任何情况下都不与其他物质反应，把稀有气体充入灯泡中通电时会发出各种颜色的光，可做霓虹灯。
验电笔中充的就是氖气。
另外氦气还可代替氢气充氦气球，而避免了隐患。
人类需要洁净的空气
1.空气的污染源
2.空气的污染物
3.空气质量等级
空气的污染源主要有：
农业污染源、工业污染源、生活污染源、交通运输污染源等。
它们产生的污染物主要有：
一氧化碳、可吸入颗粒、一氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物、碳氢化合物等。
根据我国空气污染的特点，目前计入空气首要污染物的有：
可吸入颗粒物、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）。
根据空气中这些污染物含量的多少可把空气质量分为优、良、轻度污染、中度污染和严重污染。
拓展阅读
1.大气污染的定义
在干洁的大气中，痕量气体的组成是微不足道的。
但是在一定范围的大气中，出现了原来没有的微量物质，其数量和持续时间，都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。
当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。
造成大气污染的原因，既有自然因素又有人为因素，尤其是人为因素，如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。
随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气环境的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域。
所谓干洁空气是指在自然状态下的大气（由混合气体、水气和杂质组成）除去水气和杂质的空气，其主要成分是氮气，占78.09%；氧气，占20.94%；氩，占0.93%；其它各种含量不到0.1%的微量气体（如氖、氦、二氧化碳、氪）。
2.大气污染的危害
大气污染对气候的影响很大,大气污染排放的污染物对局部地区和全球气候都会产生一定影响，尤其对全球气候的影响，从长远的观点看，这种影响将是很严重的。
（1）：
大气中二氧化碳的含量增加：
燃料中含有各种复杂的成分，在燃烧后产生各种有害物质，即使不含杂质的燃料达到完全燃烧，也要产生水和二氧化碳，正因为燃料燃烧使大气中的二氧化碳浓度不断增加，破坏了自然界二氧化碳的平衡，以至可能引发“温室效应”，致使地球气温上升。
（2）臭氧层破坏
臭氧层是地球最好的保护伞，它吸收了来自太阳的大部分紫外线。
然而近二十年的科学研究和大气观测发现：
每年春季南极大气中的臭氧层一直在变薄，事实上在极地大气中存在一个臭氧“洞”
这种臭氧损耗现象是一种反常现象，这是否表明这一紫外线吸收层正处于全球性灾难呢？
通过不断的科学研究，人们发现人类社会活动释放的物质严重的破坏了臭氧层，当然这种现象还受到这一地区独特的气象状态（极涡、寒冷的平流层温度、极地平流层云）的影响。
（3）厄尔尼诺
近年来，各类媒体越来越关注这样一个气候学名词：
厄尔尼诺。
众多气候现象与灾难都被归结到厄尔尼诺的肆虐上，例如印尼的森林大火、巴西的暴雨、北美的洪水及暴雪、非洲的干旱等等。
它几乎成了灾难的代名词！
可是厄尔尼诺究竟是什么呢？
用一句话来说：
厄尔尼诺是热带大气和海洋相互作用的产物，它原是指赤道海面的一种异常增温，现在其定义为在全球范围内，海气相互作用下造成的气候异常。
沙漠化
干地（定义为降水量低且降水通常由雨量小、不稳定、时间短、强度大的风暴造成的那些地区）覆盖了全球40%的陆地面积，供养着世界上1/5的人口。
这些干地的沙漠化是由于植被和可利用的水减少、作物产量下降以及土壤侵蚀引起的土地退化，它起因于人口增长、人类需求增加或者政治、经济压力（例如，需要经济作物来增加外汇）造成的过度土地利用，通常由自然发生的干旱启动或加剧。
目前，沙漠化的速率是每年6万平方千米或每年0.1%的总干地面积。
这对于70%的干地（全球陆地面积的25%）是一种潜在
的威胁。
网络点击
典型例题解析
例1.下列说法中，正确的是（）
A.大自然自身的净化能力很强，大量的有害气体和烟尘排放到空气中，空气仍能保持洁
净
B.氮气和稀有气体的化学性质稳定，在任何条件下都不与其他物质发生化学反应
C.石灰水长期暴露在空气中，石灰水的液面上会出现白色固体，说明空气中含有二氧化
碳
D.没有受到污染的空气是纯净物
点拨
解答次题，必须知道空气的成分，以及空气中个成分主要化学性质，且要将学习的知识在下列情景中灵活运用。
解答
C。
量变必然引起质变，大自然自身有一定的净化能力，超过它的自净能力就不能调节了。
任何物质的化学性质不是绝对稳定，在特定的条件下仍能与一些物质发生化学反应。
纯净物仅指由一种物质组成，空气始终是混合物。
总结
（1）少量的有害气体和烟尘排放到空气中时，由于大自然自身有一定的净化能力，空气仍能保持洁净，但当排放到空气中的有害气体和烟尘超过大自然自身的净化能力时，空气就不能保持洁净。
（2）氮气和稀有气体的化学性质稳定，但在一定的条件下却能与某些物质发生化学反
应。
（3）由于空气中含有二氧化碳，而二氧化碳能使石灰水变浑浊，所以，石灰水长期
暴露在空气中，石灰水的液面上会出现白色固体。
（4）空气本身就是混合物，因此，
受到污染与没有受到污染空气都是混合物。
变式题练习1.（2004年大连市中考题）石油没有固定的沸点，加热石油使不同沸点的组分分别气化、冷凝，分离后能得到汽油、煤油、柴油等产品，由此可以判断石油属于（）
A.化合物B.混合物C.单质D.纯净物
解答
B
例2.（2004年维坊市中考题）右图为测定空气中氧气含量的实验示意图。
广口瓶的容积分为五等份（瓶上有标记），点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。
（1）当红磷燃烧时，在瓶内可观察到的现象是
；等装置冷却到室温时，打开弹簧夹C
红磷
，可看到大烧杯中的水会进入广口瓶，进入水的体积约占广口
瓶容积的1/5，此实验说明了；
（2）若利用上述装置进行同样的实验，结果进入水的体积小于
广口瓶容积的1/5，试分析可能的原因（至少两条）：
。
点拨
磷燃烧生成五氧化二磷是固体，才会导致瓶内气压减小，且要测液面的上升必须等温度恢复为常温，因为是要根据气压的变化测液面的变化，所以装置必须不漏气。
解答
红磷燃烧产生大量白烟，冷却后水会进入广口瓶中约1/5处空气中氧气约占空气体积的1/5①所用红磷的量不足；②装置的气密性差；③未冷却到室温时即打开弹簧夹；④红磷中含有燃烧时能产生气体的物质……。
总结
测定空气中氧气的含量选用的燃烧物一般为在空气中能够燃烧且生成物为固体的物质，红磷便
是首选物质。
要测定氧气的体积分数，一定要考虑反应物和生成物，反应装置是否漏气等诸多因素。
甚至还要考虑水是否足量。
变式题练习2.澄清的石灰水暴露在空气中会逐渐变浑浊，这说明空气中含有少量的；外壁干燥的玻璃杯里盛有冰水，放在常温下的空气中，杯壁外面会变得潮湿，这说明空气中含有；青蛙放在盛有空气的密闭容器中可存活一段时间，这说明空气中含有；豆科植物能从空气中直接吸收某气体形成自己的含氮物质该气体是。
解答
二氧化碳；水蒸汽；氧气；氮气
例3.（2004年北京市海淀区中考题）某实验小组进行有关红磷燃烧的系列实验（如下图）
（1）实验一：
如图A所示，将点燃的红磷插入集气瓶中，红磷在氧气中剧烈燃烧，可看到集气瓶中产生大量，该反应的文字表达式是。
（2）实验二：
如图B所示，将过量红磷点燃后插入集气瓶中，塞紧橡皮塞，待燃烧停止并冷却到室温后，打开止水夹，可观察到烧杯中的水被吸进集气瓶内，吸进的体积大约占原瓶内空气体积的1/5。
此实验的目的是。
（3）实验三：
如图C所示，将少量红磷放置在一块铁板上，在用细砂完全覆盖，用酒精灯加热铁板一段时间，看不到明显现象，这是因为；撤去酒精灯后，立即将砂子拨开露出红磷，看到红磷燃烧，这是因为。
点拨
科学探究重在提出问题、作出猜想，并能用事实来验证。
实呈梯度发展，既探究红磷燃烧时的现象，有探究空气中氧气的体积分数，还进一步探究燃烧的条件。
解答
（1）白烟磷+氧气
五氧化二磷
（2）测定空气中氧气的体积分数（3）红磷没有与氧气接触，所以红磷不燃烧拨开细砂后红磷与氧气接触，且达到着火点，所以红磷燃烧。
总结
要测空气中氧气的体积分数，要选可燃物能在空气中燃烧的物质，还要燃烧后不产生气体的，在书本已有的实验基础上要大胆改进和探究，并能进行深入，进而推断出可燃物燃烧所需的条件，虽然是后面的内容但通过实验仍能得出。
变式题练习3.为测定空气中氧气的体积分数，某同学设计了如右图实验，在一个耐热活塞的底部放一小块（足量）红磷，然后用酒精灯防在有红磷的部位加热。
试回答下列问题：
（1）当红磷燃烧时，迅速将活塞下压，可以观察到的现象为：
（2）当冷却至原来温度时，慢慢松开手，活塞最终将回到刻
度处。
（3）该实验的现象说明空气中氧气的体积约占。
（4）该实验所表现的氮气的化学性质是。
解答
（1）活塞内产生大量的白烟；
（2）4；（3）1/5；（4）本身不能燃烧也不能支持其它物质燃烧
例4.（2004年潍坊市中考题）多数食品易吸收空气中的水分变潮湿，并与空气中的氧气反应而腐败。
生产上多在食品中放入一小包氧化钙粉末，可使食品保持干燥。
现已研究成功在食品中放入一小包铁粉（包裹在多孔泡沫中），铁粉吸收水分和氧气变为铁锈，从而保护食品。
下列说法不正确的是（）
A.两种干燥剂袋上都要有明显的“勿食”字样B.铁粉干燥剂能与水和氧气发生化学反应C.氧化钙干燥剂在空气中只与水发生反应D.生成的铁锈是一种混合物
点拨
学习了空气中的各成分后知道，各成分主要的化学性质便知道了这题的答案，其次还要知道在食品包装袋中的干燥剂都要让食品食用者知道不能食用。
解答
C氧化钙是生石灰，它与水反应之后生成熟石灰即氢氧化钙能和空气中的二氧化碳反应。
总结
铁粉作干燥剂是利用铁生锈与氧气和水发生反应，这个反应比较复杂，因此铁锈也就是混合物。
其次还要知道作食品的干燥剂要无毒，但任何干燥剂都要能吸水或与水反应，又因为好多食品能与氧气反应，所以我们在选用干燥剂时还要考虑如是易变质食品还要能与氧气反应。
变式题练习4.（2004年南京市中考题）
（1）市场上销售的香肠、盐水鸭、榨菜、豆腐干等食品，常采用真空包装。
真空包装的目的是除去空气，使大多数微生物因缺少气而受到抑制，停止繁殖，同时防止食品发生缓慢
而变质。
（2）茶叶、肉松、膨化食品等常采用真空充气包装，即将食品装入包装袋，抽出包装袋内的空气，再充入防止食品变质的气体，然后封口。
真空充气包装能使食品保持原有的色、香、味及营养价值，防止食品手压而破碎变形。
[提出问题]充入食品包装袋中的气体是什么？
[猜想与验证]可能是N2。
实验初步验证的方法及现象。
充入的气体还可能是：
：
解答
（1）氧化
（2）氮气把燃着的蜡烛放入该气体中蜡烛熄灭，再把该气体通人澄清石灰水中澄清石灰水不变浑浊。
二氧化碳
氮气和二氧化碳的混合气体。
例5.（2004年重庆市中考题）提倡使用下列产品，其中与环境保护无关的是（）
A.加碘食盐B.无氟冰箱C.无磷洗衣粉D.无铅汽油
点拨
环境包括水和空气等，只要知道水和空气的污染的几个方面，这题也迎刃而解了。
解答
A.加碘食盐是提倡用的健康食盐属于食物调味品与环境无关。
总结
水的污染包括工业三废、农业流失的农药化肥以及生活污垢的任意排放，其中含磷洗衣粉流失到水中会导致藻类疯长即常说的“水华”现象；以氟利昂作制冷剂的冰箱会破坏臭氧层；含铅汽油的使用会导致空气受污染。
变式题练习5.（2004年大连市中考题）下列物质排放到空气中，不会造成空气污染的是
（）
A.汽车排放的尾气B.焚烧垃圾产生的气体
C.化工厂排放的废气D.动植物呼出的气体
解答
D
例6.（2004年昆明市中考题）用辩正的观点分析下列说法，你不赞成的是（）
A.从源头上防止环境污染，比造成污染后再去治理的意义更重大
B.甲烷是一种优良的气体燃料，但煤矿坑道中由于它的存在，可能会引发爆炸
C.二氧化碳有利与促进绿色植物生长，为农业增产，大气中应增加二氧化碳的含量
D.塑料制品可以极大地方便人们的生活，但会给环境带来严重的污染。
点拨
理解环境污染防治的意义，放是主动的治已是被动的了；事物要一分为二地看待，任何事物都有它的两面性二氧化碳也是，超过一定量对人体就有害了。
塑料制品也是。
解答
C.空气中的二氧化碳体积分数只能维持在约0.03%。
甲烷是易燃物在有氧气的条件下遇到明火要发生燃烧可能导致爆炸。
塑料制品的过度使用会导致“白色污染”。
总结
这题还是着重在于理解环境污染和环境保护，以及知道一些不良措施会导致的后果并学会用辩正的观点看问题，看但事物具有的两面性。
了解煤矿矿井中经常发生的“瓦斯爆炸”实际上就是因为矿道中的甲烷引起的。
变式题练习6.（2004年重庆市中考题）氧气人类维持生命不可缺少的物质。
下列关于氧气的叙述中，错误的是（）
A.氧气约占空气体积的1/5B.舍勒是最早制得氧气的人
C.氧气是一种化学性质活泼的非金属单质D.氧气是一种可燃性气体
解答
D
预测序号
实验步骤和方法
现象和结论
预测1：
可能来源于
预测2：
可能来源于
例7.（2004年厦门市中考题.探究题）将一块光亮的纯
铜片放在酒精灯火焰上灼烧，表面变黑。
对黑
色物质的来源，提出你的两个预测（假设），
并设计一个或几个实验来证明你预测的正确性。
点拨
这题无非是把解题的焦点放在黑色物质上，对黑色物质做出大胆的猜想，并不要求知道黑色物质
是什么。
解答
预测序号
实验步骤和方法
现象和结论
预测1：
可能来源于
由铜与氧气反应生成的氧化铜
将同铜片放入试管中加热，观察现象。
若铜片上仍有黑色物质出现，说明预测1正确。
预测2：
可能来源于
由酒精不完全燃烧，产生的碳
总结
学习化学要善于观察，也要善于提问，还要善于假设，更要善于用实验探究用实验的方法证明自己的假设或预测是正确的。
平时我们能看到这两个现象：
铜片、铜丝加热变黑了；也能看到酒精燃烧时产生一缕黑烟。
由此而推动我们猜想。
变式题练习7.（2004年无锡市中考题）某研究性学习小组设计了如下图所示的装置，炭精空气中氧气的体积分数，其中A是底面积为50cm2高20cm的圆筒状玻璃容器（带密封盖），上面标有以cm为单位的刻度，B是带刻度的敞口玻璃管（其它辅助装置略）。
他们的操作过程如下：
a.检查装置的气密性；b.加入水并调整B的高度，使A中的液面
至刻度15cm处；c.将过量的铜粉铺在惰性电极上，盖紧密封盖。
d.通电加热铜粉，待充分反应后，冷却到原来的状况，调整B的
高度使容器A、B中的液面保持水平，记录液面刻度。
（注：
A容
器内固态物质所占的体积忽略不计）
（1）在操作a中检查装置气密性的方法是
（2）在上述实验中，下列物质不能代替铜粉的是
（填字母）A.红磷B.木炭C.铁粉
（3）在操作d结束时，装置A中液面的刻度约为cm（填整数）。
如果在操作d结束时，装置A中液面刻度在11cm处，则实验结果比理论值（填“偏大”或“偏小”）。
（4）该小组中有同学提出，用木炭代替铜粉也能测定空气中氧气的体积分数，只要将水换成另一种液体，则该液体是，其原因是（用文字表达式表示）。
解答
（1）往B中加水，使A、B液面保持水平，盖紧A的密封盖，再向B中加水，使B中的液面高于A，一段时间后B中液面不下降，则气密性好或往B中加水，使A、B液面保持水平，盖紧A的密封盖，再用手捂住A的外壁若B中的液面上升，则气密性好；
（2）B（3）12偏大；（4）氢氧化钙或氢氧化钠
例8.（2004年南京市中考题）从防止空气污染考虑，下列实验应在通风橱中进行的是（）
点拨
只要知道空气的污染物有哪些，便找到解这题的钥匙了
解答
B.空气的污染物有颗粒物质，一氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物、碳氢化合物等。
其中B中的白磷燃烧会产生大量的烟，属于可吸如颗粒，会污染空气，所以要在通风橱内进行。
总结
平时除了对实验能正确的操作，还要从环保等各方面考虑不能造成污染。
这就要求我们知道每个实验的现象。
实验A中的反应只在密闭容器中进行，对环境无污染；C中电解水也在密闭容器中进行，且产生氢气和氧气无污染；D和A一样。
变式题练习8.上世纪90年代，国际上提出了“预防污染”这一概念。
绿色化学是“预防污染”的基本手段。
下列各项中属于绿色化学的（）
A.处理废弃物B.治理污染点C.减少有害物D.杜绝污染源
解答
D
例9.（2004年广州市中考题）要用燃烧法测定空气的成分，可选用下列物质中的（）
A.红磷B.木炭C.酒精D.蜡烛
点拨
这题主要测定的是空气中氧气的体积分数，只要知道各物质的燃烧产物便知道答案了。
解答
A.红磷燃烧只产生五氧化二磷固体。
总结
要想测定氧气的体积分数，就要根据气压的减小来测定，所以所选的物质一要能在空气中燃烧，其次燃烧后不能生成新的气体，木炭燃烧会产生二氧化碳等气体，酒精燃烧会产生二氧化碳和水蒸汽，蜡烛燃烧也会产生二氧化碳等气体。
变式题练习9.在充满空气的集气瓶中（瓶底铺一层砂）放入一小块白磷，用灼热的铁丝把白磷点燃并立即塞上瓶塞，当白磷火焰熄灭，瓶内的温度恢复到室温，这时打开瓶塞比平时费力。
请说明其中的原因。
解答
白磷燃烧消耗氧气产生五氧化二磷是固体，瓶内气压比外界小。
例10.随着社会不断发展，环境保护越来越成为人们关注的焦点，以下几种标志属于环境保护标志的是（）
.A.
B.
C.
D..
点拨
认识各种标志是同学们必备的基本素质，学了化学后还要对环境标志尤为注意。
知道了以上各标志的含义答案也就出来了。
解答
B.第二个标志是禁止吸烟，第三个标志是禁止鸣笛（按喇叭）都跟环境保护有关。
点拨
学习化学要做有心人，关注周围的各种事物包括各种标志，理解它们的含义，第一个标志是此路不通的意思，跟环保无关；第四个是表示此地危险也跟环保无关。
这些标志我们经常会遇到因此要加强对生活的观察，一有不理解就可以立即向周围的人请教。
变式题练习10.（2004年长沙市中考题）下图是从空气中分离氧气的示意图。
请你写出从图中所获得的有关物质组成、结
构、性质、变化信息等信息各一条。
组成：
结构：
性质：
变化：
解答
组成：
空气主要由氮气和氧气组成结构：
一个氧分子由两个氧原子构成
性质：
氮气的沸点比氧气低变化：
从空气中分离出氧气发生的是物理变化
知识结构
本节知识点
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