2022年高中化學(xué)(大綱版)第二冊(cè) 第四章幾種重要的金屬 第一節(jié)鎂和鋁(第一課時(shí))

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1、2022年高中化學(xué)(大綱版)第二冊(cè) 第四章 幾種重要的金屬 第一節(jié)鎂和鋁(第一課時(shí)) 從容說(shuō)課 本節(jié)教材可以分為三部分。 第一部分是鎂和鋁的性質(zhì)。教材采用對(duì)比的方法,以列表和討論的方式引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用元素周期律知識(shí),學(xué)習(xí)鎂和鋁的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì).其中鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)是本節(jié)的重點(diǎn)。教材從原子的最外層電子數(shù)引入,結(jié)合氧化還原反應(yīng)原理,介紹鎂和鋁的還原性。 第二部分是鋁的重要化合物,分別介紹了鋁的氧化物、氫氧化物和一種重要的鹽。其中氫氧化鋁的兩性是重點(diǎn),在介紹這一部分內(nèi)容時(shí),運(yùn)用前一章所學(xué)電離平衡的知識(shí).分析、討論氫氧化鉛的兩性以及硫酸鋁鉀的水解。 第三

2、部分是合金的知識(shí)。在初中.學(xué)生曾學(xué)過(guò)鐵合金,本節(jié)只簡(jiǎn)單介紹合金的一些常見(jiàn)的性質(zhì).并以列表的形式簡(jiǎn)介幾種常見(jiàn)的合金。 運(yùn)用理論知識(shí)指導(dǎo)元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí),是高中化學(xué)中常見(jiàn)的方法之一。這種方法可以使學(xué)生用較短的時(shí)間,學(xué)習(xí)較多的知識(shí).便于記憶和理解.同時(shí)又可以鞏固學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)。 通過(guò)復(fù)習(xí)金屬元素在周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),使學(xué)生回憶在周期表里這些金屬元素主要位于每個(gè)周期的前部和中部.各周期的副族元素全部是金屬元素。金屬元素的原子結(jié)構(gòu)特征是:最外層的電子數(shù)一般比較少,是l~3個(gè),這個(gè)特征的具體表現(xiàn)就是金屬原子易于失去電子而變成陽(yáng)離子。 關(guān)于金屬的物理性質(zhì).

3、通過(guò)展示實(shí)物、閱讀教材,師生共同歸納.總結(jié)金屬具有金屬光澤、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性等共性.并結(jié)合這些性質(zhì)介紹它們的用途。 關(guān)于鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)的教學(xué)結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解。講氧化鋁和氫氧化鋁的性質(zhì)時(shí),要突出它們的兩性。學(xué)生對(duì)氧化鋁和氫氧化鋁的性質(zhì)已有一些認(rèn)識(shí),而且已學(xué)過(guò)元素周期律,因此,采用理論推測(cè)或?qū)嶒?yàn)探究、驗(yàn)證的方法來(lái)進(jìn)行教學(xué)。讓學(xué)生做制備的Al2O3與酸或堿的反應(yīng)的實(shí)驗(yàn).探究Al2O3是否有兩性。把[實(shí)驗(yàn)4—5]和[實(shí)驗(yàn)4—6]結(jié)合起來(lái)由學(xué)生探究Al(OH)3的生成及分別與酸或堿反應(yīng)。學(xué)生探究后可以得出以下結(jié)論:制取Al(OH)3最好用氨水;Al(OH)3既能與酸反應(yīng).又能與強(qiáng)

4、堿反應(yīng):Al(OH)3是兩性氫氧化物。對(duì)于Al(OH)3具有兩性的原因.教學(xué)時(shí)可寫出Al(OH)3的兩種電離方式.引導(dǎo)學(xué)生用電離理論和化學(xué)平衡理論進(jìn)行分析討論.使學(xué)生明確由于條件不同.Al(OH)3可以以酸或堿的形式電離.因此它既可以與堿反應(yīng).又可以與酸反應(yīng).培養(yǎng)學(xué)生用辯證唯物主義觀點(diǎn)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。 有關(guān)合金的知識(shí)屬于常識(shí)性介紹的內(nèi)容.可讓學(xué)生自己閱讀,結(jié)合生活、生產(chǎn)實(shí)際討論合 金的廣泛用途。 ●教學(xué)目標(biāo) 1.使學(xué)生了解金屬的通性。 2.使學(xué)生了解鋁的物理性質(zhì)以及用途。 3.使學(xué)生掌握鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)。 4.使學(xué)生了解鋁的幾種重要化合物。 5.使學(xué)生初步了解

5、合金。 ●教學(xué)重點(diǎn) 鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì)、氫氧化鋁的兩性 ●教學(xué)難點(diǎn) 氫氧化鋁的兩性 ●課時(shí)安排 二課時(shí) ●教學(xué)方法 討論法、實(shí)驗(yàn)——對(duì)比法、實(shí)驗(yàn)探究法。 ●教具準(zhǔn)備 1.鋁箔、氧氣、粗鐵絲、火柴、NaOH溶液、CO2、鎂帶、KClO3、氧化鐵、鋁粉、濾紙、蒸發(fā)皿、砂紙、帶鐵圈的鐵架臺(tái)、0.5 mol·L-1 Al2(SO4)3、溶液、氨水、2 mol·L-1鹽酸、氧化鋁、沙子、明礬、石蕊試液。 2.投影儀、膠片。 ●教學(xué)過(guò)程 ★第一課時(shí) [引言]打開元素周期表,我們不難知道,在人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中。大約有4/5是金屬元素。金屬在人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程中,一

6、直起著非常重要的作用,即使在各種各樣的新材料層出不窮的現(xiàn)代社會(huì)中,金屬仍然起著不可替代的作用。在日常生活中我們常常接觸到各種各樣的金屬,因此,我們了解金屬的重要性質(zhì)是很有必要的。這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)幾種重要的金屬。 [師]第四章 幾種重要的金屬 [師]展示幾種金屬樣品,引導(dǎo)學(xué)生觀察樣品,閱讀教材P79~P80總結(jié)金屬的物理通性。 [學(xué)生活動(dòng)]閱讀教材內(nèi)容,進(jìn)行歸納、總結(jié)。 [學(xué)生回答后,教師小結(jié)]金屬的物理通性 1.常溫時(shí),除汞為液體外,其他金屬都是固體; 2.都有金屬光澤。(粉末狀一般呈暗灰色或黑色); 3.大多數(shù)金屬有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,(導(dǎo)電性順序:Au>Ag>Cu>Al

7、); 4.大多數(shù)金屬具有展性和延性。延性最好的是鉑,展性最好的是Au。 5.硬度、熔點(diǎn)、密度差別較大(ρ>4.5g·cm-3為金屬,ρ<4.5g·cm-3為輕金屬) [過(guò)渡]我們這節(jié)課主要通過(guò)學(xué)習(xí)鎂和鋁的性質(zhì)來(lái)深入了解金屬的性質(zhì)及用途。 [板書]第一節(jié) 鎂和鋁 [展示]用砂紙打磨過(guò)的鎂條和鋁片 [生]觀察鎂、鋁樣品、結(jié)合P78表4-2歸納結(jié)鎂,鋁物理性質(zhì)的相似性的性質(zhì)和差異 [學(xué)生回答,教師板書]一、物理性質(zhì) 相同性:都是銀白色的金屬,密度小,硬度小,溶、沸點(diǎn)低,有良好的導(dǎo)電性,導(dǎo)熱性。 不同點(diǎn):鋁比鎂的硬度大,沸點(diǎn)高。 [師]物質(zhì)的用途常與它們的性質(zhì)有很大關(guān)系,如鋁常用

8、于制作導(dǎo)線和電纜,鋁箔常用于食品、飲料的包裝等。而鎂和鋁的更重要的用途是制造合金。請(qǐng)同學(xué)們舉出最常見(jiàn)的鎂、鋁合金的用途。 [生]可用來(lái)做門窗。 [師]制成合金可克服純鎂和純鋁的硬度、強(qiáng)度較低,不適于制造機(jī)器零件的缺點(diǎn),而具有質(zhì)輕、堅(jiān)韌、機(jī)械性能較好等許多優(yōu)良性質(zhì)。 [師]鎂和鋁都是第三周期中比較活潑的金屬,它們有哪些化學(xué)性質(zhì)呢?下面我們就來(lái)學(xué)習(xí)一下二者的化學(xué)性質(zhì)。 [板書]二、鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì) [師]在高中化學(xué)第一冊(cè)第五章,學(xué)習(xí)元素周期律知識(shí)時(shí),我們?cè)鴮W(xué)過(guò)鎂、鋁分別跟熱水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),請(qǐng)同學(xué)們回憶一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并寫出化學(xué)反應(yīng)方程式。 [生]化學(xué)方程式:Mg+2H2OMg(OH)2+H2

9、↑ 現(xiàn)象:(事先在水中滴加酚酞)待水沸騰后,鎂帶表面變紅,說(shuō)明有堿生成,而鋁則不能。 [師]鎂和鋁同屬第三周期的元素,原子最外層分別有2個(gè)和3個(gè)電子,在參加化學(xué)反應(yīng)時(shí),容易失去最外層電子成為陽(yáng)離子。但為什么與水反應(yīng)時(shí)有如此大的差別呢?請(qǐng)同學(xué)們?cè)噺脑咏Y(jié)構(gòu)的知識(shí)來(lái)解釋。 [生]鎂和鋁分屬不同的主族元素,鎂比鋁的原子半徑大,最外層電子數(shù)少,原子核對(duì)最外層電子的引力更小一些,因此鎂的最外層電子更易失去,鎂比鋁更活潑。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),由于結(jié)構(gòu)不同,所以二者性質(zhì)有差異。 [師]很好。下面我們就采用實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法來(lái)學(xué)習(xí)二者的化學(xué)性質(zhì)。 [板書]1.跟非金屬反應(yīng) 思考:我們知道,鎂和鋁都具有金屬光

10、澤,而為什么我手中的鎂帶和鋁箔沒(méi)有光澤呢? [答]在常溫下,鎂和鋁都跟空氣里的氧氣起反應(yīng),生成一層致密而堅(jiān)固的氧化物薄膜,從而使金屬失去光澤。 [師]回答很好。下面我們來(lái)觀察一下實(shí)驗(yàn)(展示鎂帶在空氣中燃燒,現(xiàn)象:發(fā)出耀眼的強(qiáng)光)。 [問(wèn)]鋁能不能燃燒呢?讓我們共同觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)。 [演示](實(shí)驗(yàn)4—1)鋁箔的燃燒 [實(shí)驗(yàn)說(shuō)明:應(yīng)注意當(dāng)火柴燃盡時(shí),再把鋁箔伸入集氣瓶中,不能過(guò)早伸入,以免消耗過(guò)多氧氣] [師]同學(xué)們,你們能說(shuō)出鋁箔在氧氣中燃燒的現(xiàn)象,并給出化學(xué)方程式嗎? [生]鋁箔在氧氣中可以燃燒,并放出大量的熱,產(chǎn)生耀眼的白光?;瘜W(xué)反應(yīng)方程式為: 2Al+3O22Al2O3 [

11、師]鎂和鋁都能跟氧氣反應(yīng),但在常溫下,鎂、鋁表面都能形成致密氧化物薄膜而阻止金屬繼續(xù)氧化,所以鎂和鋁都具有抗腐蝕性。鎂和鋁除能跟氧氣起反應(yīng)外,在加熱時(shí)還能跟其他非金屬如硫、鹵素等起反應(yīng)。 [練習(xí)]寫出鎂、鋁分別與Cl2、S反應(yīng)的化學(xué)方程式。 [答案]Mg+Cl2MgCl2 Mg+SMgS 2Al+3Cl22AlCl3 2Al+3SAl2S3 [板書]2.跟酸的反應(yīng) [演示]在投影儀上放一培養(yǎng)皿,并盛少量稀鹽酸,用砂紙擦掉鎂帶和鋁箔表面的氧化膜后,放入同一培養(yǎng)皿中觀察投影屏幕。 [師]請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)出觀察到的現(xiàn)象。 [生]鎂帶和鋁箔表面都有氣泡,但鎂的反應(yīng)更劇烈一些。 [師]請(qǐng)同

12、學(xué)們寫出鎂、鋁分別與稀H2SO4反應(yīng)的離子方程式。 [學(xué)生板演]Mg+2H+====Mg2++H2↑ 2Al+6H+====2Al3++3H2↑ [師]以上是鎂、鋁與非氧化性酸的反應(yīng),如果是氧化性的酸,情況則大不相同,如鎂與濃硫酸和濃硝酸的反應(yīng)分別為: Mg+2H2SO4(濃) MgSO4+SO2↑+2H2O Mg+4HNO3(濃) Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O 不會(huì)產(chǎn)生H2。而對(duì)于鋁來(lái)說(shuō),在冷的濃硫酸或冷的濃硝酸中,表面會(huì)被鈍化,生成堅(jiān)固的氧化膜,可阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。因此,可以用鋁制的容器裝運(yùn)濃硫酸或濃硝酸。 [過(guò)渡]我們?cè)诟咭粚W(xué)過(guò)氫氧化鋁既可溶于HCl,

13、又可溶于NaOH溶液,而Mg(OH)2只能溶于酸不能溶于堿,那么鎂和鋁的單質(zhì)能不能和堿反應(yīng)呢?下面我們來(lái)試驗(yàn)一下。 [演示實(shí)驗(yàn)4-2由學(xué)生自己演示] 現(xiàn)象:鋁開始不反應(yīng),片刻后,有氣泡產(chǎn)生。點(diǎn)燃產(chǎn)生的氣體,火焰為淡藍(lán)色,而鎂條無(wú)變化。 [學(xué)生思考后得出結(jié)論]Mg不與堿反應(yīng),Al和堿反應(yīng)生成H2 [板書]3.跟堿反應(yīng) 2Al+2H2O+2NaOH====2NaAlO2+3H2↑。 [討論]剩余的飯菜能否長(zhǎng)時(shí)間保存在鋁鍋中?為什么? [生]不能。因?yàn)樗?、堿、鹽均能腐蝕鋁制品。 [練習(xí)]回憶硅與氫氧化鈉溶液的反應(yīng),寫出反應(yīng)方程式。 答案:Si+2NaOH+H2O====Na2SiO

14、3+2H2↑ [師]在這個(gè)反應(yīng)中氧化劑也是H2O,所以若要標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目需要在方程式的兩邊各補(bǔ)上1個(gè)H2O分子。 [板書]4.跟某些氧化物的反應(yīng) [師]鎂和鋁都是較活潑的金屬,它們的還原性比較強(qiáng),不僅能把氧氣還原,而且在一定條件下還能跟某些氧化物起反應(yīng),將其中的某些元素還原。 [演示](實(shí)驗(yàn)4—3)鎂條在二氧化碳里燃燒 [實(shí)驗(yàn)說(shuō)明]在做鎂條在二氧化碳中燃燒實(shí)驗(yàn)之前,可先用燃著的火柴伸入裝滿CO2的集氣瓶里。改用燃著的鎂條時(shí),應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注意觀察現(xiàn)象,并對(duì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比,以加深對(duì)知識(shí)的理解。 [實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)]1.CO2要收集滿,鎂條要稍長(zhǎng)一些,并由瓶口逐漸伸入到瓶底,使其充

15、分反應(yīng),全部燃燒完。2.實(shí)驗(yàn)所用的鎂條應(yīng)預(yù)先用砂紙擦去表面的氧化膜。 [生]觀察并描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:火柴熄滅,而鎂帶劇烈燃燒,在集氣瓶壁上有黑色固體生成生成白色固體。 [板書]:2Mg+CO22MgO+C [師]該反應(yīng)為置換反應(yīng),說(shuō)明了鎂的強(qiáng)還原性,反應(yīng)同時(shí)也說(shuō)明了CO2不支持燃燒是相對(duì)的。 [思考]:鎂在二氧化硫中能否燃燒? 答案:鎂在二氧化硫中燃燒與在二氧化碳中相似,生成氧化鎂和單質(zhì)硫,但是生成的硫能繼續(xù)與鎂反應(yīng),生成硫化鎂,反應(yīng)的方程式為:2Mg+SO22MgO+S,Mg+S MgS。 [演示](實(shí)驗(yàn)4—4)鋁熱反應(yīng) [實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)](1).要使用沒(méi)有被氧化的鋁粉,氧化鐵粉末

16、要烘干。氧化鐵和鋁粉的質(zhì)量比為3∶1,混合要均勻。(2).KClO3作為引燃劑,也可以用Na2O2或BaO2代替。實(shí)驗(yàn)時(shí)可以不用鎂條點(diǎn)燃,而用在KClO3和白糖的混合物上滴加濃硫酸的方法來(lái)點(diǎn)燃。操作方法如下:把白糖和氯酸鉀各0.5 g混合均勻,堆放在鋁粉和鐵粉的混合物上,向其中滴加1~2滴濃硫酸,立即可以引發(fā)反應(yīng)。(3).紙漏斗必須用水濕潤(rùn)。4.注意安全,實(shí)驗(yàn)裝置不宜離人太近。 [生]觀察并描述實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象,鎂條劇烈燃燒,放出的熱量使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中。 [板書]:2Al+Fe2O32Fe+Al2

17、O3 [師]觀察現(xiàn)象,寫出反應(yīng)方程式,分析各種試劑的作用 [生] 通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們看到,鎂條劇烈燃燒,放出一定熱量,使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中。 反應(yīng)的方程式:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 反應(yīng)中用到的鋁熱劑,是鋁粉和某些金屬氧化物(氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵、五氧化二釩、三氧化二鉻、二氧化錳等)組成的混合物。在該反應(yīng)中,鎂條和氯酸鉀是引燃劑,鎂條在空氣中可以燃燒,氧氣是氧化劑。但插入混合物中的部分鎂條燃燒時(shí),氯酸鉀則是氧化劑,以保證鎂條的繼續(xù)燃燒,同時(shí)放出足夠的熱量引發(fā)氧化鐵和鋁粉的反

18、應(yīng)。由于該反應(yīng)放出大量的熱,只要反應(yīng)已經(jīng)引發(fā)就可劇烈進(jìn)行,放出的熱使生成的鐵熔化為液態(tài)。 [練習(xí)]請(qǐng)同學(xué)們寫出鋁與三氧化二鉻、二氧化錳、五氧化二釩反應(yīng)的化學(xué)方程式。 [答案]2Al+Cr2O3====2Cr+Al2O3 4Al+3MnO2====3Mn+2Al2O3 3V2O5+10Al====5Al2O3+6V [小結(jié)]通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),我們可以看出,鎂和鋁的性質(zhì)即有相似之處,又有不同之處,這都與它們的原子結(jié)構(gòu)有關(guān),體現(xiàn)了性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的密切關(guān)系 [布置作業(yè)]P85 一、1、2 二 五、1 ●板書設(shè)計(jì) 第四章 幾種重要的金屬 第一節(jié) 鎂和鋁 一、物理性質(zhì) 相似點(diǎn)

19、都是銀白色的輕金屬,有較強(qiáng)的韌性、延性和展性,有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。 不同點(diǎn):鋁比鎂硬度大熔、沸點(diǎn)高。 二、鎂和鋁的化學(xué)性質(zhì) 1.跟非金屬反應(yīng) 2Mg+O22MgO 4Al+3O22Al2O3 2.跟酸的反應(yīng) Mg+2H+====Mg2++H2↑ 2Al+6H+====2Al3++3H2↑ 3.跟堿的反應(yīng) 2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑ 4.跟某些氧化物的反應(yīng) 2Mg+CO22MgO+C 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 ●教學(xué)說(shuō)明 本節(jié)是學(xué)習(xí)理論知識(shí)之后集中學(xué)習(xí)金屬元素知識(shí)的,因此在教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)討論,運(yùn)用理論知

20、識(shí)指導(dǎo)金屬元素的學(xué)習(xí)。例如,講鎂、鋁的性質(zhì)時(shí),可結(jié)合元素周期表及周期律的知識(shí)。這樣,不僅鞏固高中所學(xué)的理論知識(shí),還可以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 另外,在講解鎂和鋁的性質(zhì)時(shí),可采用實(shí)驗(yàn)——對(duì)比法,對(duì)學(xué)生進(jìn)行精心的引導(dǎo),讓學(xué)生親自參與到學(xué)習(xí)新知識(shí)的過(guò)程中來(lái),最后通過(guò)對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用——練習(xí),使本節(jié)課的知識(shí)得以鞏固,充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,達(dá)到較好的教學(xué)效果。 參考練習(xí) 1.兩份鋁屑,第一份與鹽酸反應(yīng),第二份與NaOH溶液反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積比為1∶2,則第一份與第二價(jià)鋁屑的質(zhì)量比為( ) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶1 解析:

21、兩個(gè)反應(yīng)中,氫氣的體積比等于鋁失去的電子數(shù)之比。 答案:B 2.能說(shuō)明鎂比鋁還原性強(qiáng)的事實(shí)是( ) A.鎂原子最外層電子數(shù)比鋁少 B.鎂能在空氣中燃燒而鋁不能 C.鎂遇準(zhǔn)濃HNO3和濃H2SO4不鈍化,而鋁鈍化 D.鋁的硬度,延展性、熔點(diǎn)均比鎂大、好、高 答案:B 3.等質(zhì)量的Fe、Mg、Al與同體積、同濃度的HCl反應(yīng),產(chǎn)生H2體積相同(相同狀況),下列判斷正確的是( ) A.反應(yīng)掉的三種金屬質(zhì)量相等 B.反應(yīng)后三種金屬剩余 C.所用鹽酸均過(guò)量 D.Fe剛好反應(yīng)完,Mg、Al有剩余。 答案:BD 4.下列物質(zhì)相遇不能產(chǎn)生氣體是( ) A.Mg與稀鹽酸 B.鎂與濃硫酸 C.鋁與冷的濃硝酸 D.鋁與NaOH溶液 答案:C 5.鋁熱劑中鋁的作用是( ) A.催化劑 B.氧化劑 C.還原劑 D.填充劑 答案:C

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