(新課改省份專用)2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)(九)金屬材料與礦物開(kāi)發(fā)(含解析)
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1、(新課改省份專用)2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)(九)金屬材料與礦物開(kāi)發(fā)(含解析) 1.(2019·昌平區(qū)模擬)“厲害了,我的國(guó)!”。下列中國(guó)制造的產(chǎn)品主體用料不是金屬材料的是( ) A.主體用料: 鋼索 B.主體用料: 鋼材 C.主體用料: 鋁合金 D.主體用料: 硅酸鹽 解析:選D 鋼索、鋼材、鋁合金都是金屬合金材料。 2.下列有關(guān)金屬及其化合物的說(shuō)法中,正確的個(gè)數(shù)為( ) ①在人類對(duì)金屬材料的使用過(guò)程中,性質(zhì)活潑的金屬單質(zhì)最早被人們冶煉和使用 ②純鐵比生鐵抗腐蝕性更強(qiáng) ③單質(zhì)鋁在空氣中比較耐腐蝕,所以鋁是不活潑金屬 ④向紫色石蕊溶
2、液中加入過(guò)量的Na2O2粉末,振蕩,溶液變?yōu)樗{(lán)色并有氣泡產(chǎn)生 ⑤青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金 ⑥可通過(guò)焰色反應(yīng)區(qū)分鉀元素和鈉元素 ⑦將FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中,溶液變藍(lán)色 ⑧鋁粉和氧化鎂粉末混合,高溫能發(fā)生鋁熱反應(yīng) A.4 B.5 C.6 D.7 解析:選A?、俳饘倩顫娦栽饺?,越易被冶煉和使用;③Al是活潑金屬,表面易形成致密氧化膜,耐腐蝕;④Na2O2具有強(qiáng)氧化性,紫色石蕊溶液先變藍(lán)后褪色;⑧Al不能把Mg置換出來(lái),Al與MgO不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)。 3.(2019·海淀區(qū)一模)平昌冬奧會(huì)“北京8 分鐘”主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)用石墨烯制作了-20 ℃能發(fā)熱4 h
3、的智能服飾; 用鋁合金管材和碳纖維制作了高2.35 m、重量?jī)H為10 kg 的熊貓木偶,向世界展現(xiàn)了新時(shí)代的中國(guó)形象。下列說(shuō)法不正確的是( ) A.石墨烯是能導(dǎo)熱的金屬材料 B.鋁合金是密度較低的金屬材料 C.碳纖維是耐低溫的無(wú)機(jī)非金屬材料 D.新型材料種類多、用途廣 解析:選A 石墨烯是碳的一種單質(zhì),屬于無(wú)機(jī)非金屬材料,故A錯(cuò)誤;鋁的密度小,鋁合金的密度小,強(qiáng)度大,屬于金屬材料,故B正確;碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料,屬于無(wú)機(jī)非金屬材料,故C正確;人們依據(jù)生產(chǎn)生活的需要研制出很多種用途不同的新型材料,如功能新型材料、新的合金材料等,故D正確。 4
4、.(2019·平頂山模擬)下列說(shuō)法中正確的是( ) A.電解NaCl溶液、熔融態(tài)的氯化鎂可制得相應(yīng)的金屬單質(zhì) B.工業(yè)上可用含Cu2S的礦石和氧化劑O2反應(yīng)冶煉Cu C.鋁熱反應(yīng)可用于冶煉高熔點(diǎn)金屬,如K、Ca、Cr、Mn等 D.工業(yè)電解熔融態(tài)的Al2O3制Al時(shí),加冰晶石的主要作用是提高Al的產(chǎn)量 解析:選B 鈉和鎂性質(zhì)活潑,應(yīng)采用電解熔融氯化鈉的方法制取鈉,故A錯(cuò)誤;工業(yè)上火法煉銅可用含Cu2S的礦石和氧化劑O2反應(yīng)冶煉Cu,故B正確;金屬K、Ca還原性強(qiáng)于鋁,所以無(wú)法通過(guò)鋁熱反應(yīng)制取,故C錯(cuò)誤;冰晶石是電解鋁的助熔劑,可降低氧化鋁熔化時(shí)所需的溫度,故D錯(cuò)誤。 5.下列制備金
5、屬單質(zhì)的方法或原理正確的是( ) A.在高溫條件下,用H2還原MgO制備單質(zhì)Mg B.在通電條件下,電解熔融Al2O3制備單質(zhì)Al C.在通電條件下,電解飽和食鹽水制備單質(zhì)Na D.加強(qiáng)熱,使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)Cu 解析:選B A項(xiàng),應(yīng)用電解熔融的MgCl2的方法制備單質(zhì)鎂;B項(xiàng),鋁為活潑金屬,因此應(yīng)用電解的方法制??;C項(xiàng),電解水溶液得不到金屬鈉;D項(xiàng),制備單質(zhì)銅應(yīng)用熱還原法。 6.明代《天工開(kāi)物》記載“火法”冶煉鋅:“爐甘石十斤,裝載入一泥罐內(nèi)……然后逐層用煤炭餅墊盛,其底鋪薪,發(fā)火煅紅……冷定,毀罐取出……即倭鉛也”(注:爐甘石的主要成分為碳酸鋅,泥罐中摻有煤炭)
6、。下列說(shuō)法不正確的是( ) A.倭鉛是指金屬鋅和鉛的混合物 B.煤炭中起作用的主要成分是C C.冶煉Zn的過(guò)程中有氧化還原反應(yīng)發(fā)生 D.該冶煉鋅的方法屬于熱還原法 解析:選A A項(xiàng),由題意可知,倭鉛是指金屬鋅,不是混合物;B項(xiàng),反應(yīng)中C作還原劑,則煤炭中起作用的主要成分是C;C項(xiàng),碳酸鋅與碳在高溫下反應(yīng)生成鋅和一氧化碳,有氧化還原反應(yīng)發(fā)生;D項(xiàng),該反應(yīng)是利用碳還原碳酸鋅生成鋅單質(zhì),屬于熱還原法。 7.(2019·辛集第一中學(xué)月考)下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中,正確的是( ) A.以海水為原料制得精鹽,再電解精鹽的水溶液制取鈉 B.用海水、石灰乳等為原料,經(jīng)一系列過(guò)程制得氧化鎂,
7、用H2還原氧化鎂制得鎂 C.以鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等為原料,通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石制得鐵 D.從鋁土礦中獲得氧化鋁再制得氯化鋁固體,電解熔融的氯化鋁得到鋁 解析:選C 工業(yè)制鈉是電解熔融NaCl:2NaCl2Na+Cl2↑,而電解NaCl溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到鈉,A錯(cuò)誤;鎂的還原性比氫氣的還原性強(qiáng),不能用氫氣還原氧化鎂制取鎂,工業(yè)制鎂是電解熔融氯化鎂:MgCl2Mg+Cl2↑,B錯(cuò)誤;工業(yè)上常用CO在高溫下還原鐵礦石煉鐵:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,因?yàn)闊掕F的礦石中含有一定量的二氧化硅,所以石灰石的作用是將二氧化硅等雜質(zhì)
8、轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣而除去,C正確;因?yàn)槿廴跔顟B(tài)下氯化鋁不導(dǎo)電,所以從鋁土礦中獲得氧化鋁再電解熔融的氧化鋁來(lái)獲取金屬鋁,D錯(cuò)誤。 8.“擬晶”(quasicrystal)是一種具有凸多面體規(guī)則外形但不同于晶體的固態(tài)物質(zhì)。Al65Cu23Fe12是二十世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的幾百種擬晶之一,具有合金的某些優(yōu)良物理性能。下列有關(guān)這種擬晶的說(shuō)法正確的是( ) A.無(wú)法確定Al65Cu23Fe12中三種金屬的化合價(jià) B.Al65Cu23Fe12的硬度小于金屬鐵 C.Al65Cu23Fe12不可用作長(zhǎng)期浸泡在海水中的材料 D.1 mol Al65Cu23Fe12溶于過(guò)量的硝酸時(shí)共失去265 mol電子 解析:選C
9、 A項(xiàng),擬晶Al65Cu23Fe12是由三種金屬元素組成,由于金屬無(wú)負(fù)價(jià),根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0的原則,三種金屬的化合價(jià)均可視作0價(jià),錯(cuò)誤;B項(xiàng),擬晶具有合金的某些優(yōu)良物理性能,合金的硬度一般比各成分金屬大,錯(cuò)誤;C項(xiàng),Al65Cu23Fe12與海水可以構(gòu)成原電池,會(huì)加速金屬的腐蝕,因此不可用作長(zhǎng)期浸泡在海水中的材料,正確;D項(xiàng),溶于過(guò)量硝酸時(shí),Al與Fe均變?yōu)椋?價(jià),Cu變?yōu)椋?價(jià),故1 mol Al65Cu23Fe12失電子為65 mol×3+23 mol×2+12 mol×3=277 mol,錯(cuò)誤。 9.某同學(xué)采用工業(yè)大理石(含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì))制取CaCl2
10、·6H2O,設(shè)計(jì)了如圖流程。下列說(shuō)法不正確的是( ) A.固體Ⅰ中含有SiO2,固體Ⅱ中含有Fe(OH)3 B.使用石灰水時(shí),要控制pH,防止固體Ⅱ中Al(OH)3轉(zhuǎn)化為AlO C.試劑a選用鹽酸,從溶液Ⅲ得到CaCl2·6H2O產(chǎn)品的過(guò)程中,須控制條件防止其分解 D.若改變實(shí)驗(yàn)方案,在溶液Ⅰ中直接加氨水至沉淀完全,濾去沉淀,其溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶也可得到純凈CaCl2·6H2O 解析:選D SiO2難溶于鹽酸,固體Ⅰ中含有SiO2;FeCl3與Ca(OH)2反應(yīng)生成Fe(OH)3,所以固體 Ⅱ 中含有 Fe(OH)3,故A正確;Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿,使用石灰水時(shí),要控
11、制pH,防止固體 Ⅱ 中Al(OH)3轉(zhuǎn)化為AlO,故B正確;CaCl2·6H2O易失去結(jié)晶水,所以須控制條件防止其分解,故C正確;溶液 Ⅰ 中直接加氨水至沉淀完全,生成NH4Cl,其溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶不能得到純凈CaCl2·6H2O,故D錯(cuò)誤。 10.部分氧化的Fe—Cu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76 g,經(jīng)如圖處理,下列說(shuō)法正確的是( ) A.濾液A中的陽(yáng)離子為Fe2+、Fe3+、H+ B.樣品中Fe元素的質(zhì)量為2.14 g C.樣品中CuO的質(zhì)量為4.0 g D.V=448 解析:選D A項(xiàng),生成的濾渣3.2 g是銅,金屬銅可以和Fe3+反應(yīng),
12、所以濾液A中一定不含有Fe3+,錯(cuò)誤;B項(xiàng),灼燒后的固體為Fe2O3,其物質(zhì)的量為0.02 mol,鐵元素的物質(zhì)的量為0.02 mol×2=0.04 mol,質(zhì)量為0.04 mol×56 g·mol-1=2.24 g,錯(cuò)誤;C項(xiàng),鐵元素的質(zhì)量為2.24 g,而原來(lái)固體為5.76 g,所以CuO的質(zhì)量不超過(guò)5.76 g-2.24 g=3.52 g,錯(cuò)誤;D項(xiàng),根據(jù)最后溶液中的溶質(zhì)為過(guò)量H2SO4和FeSO4,而鐵元素的物質(zhì)的量為0.04 mol,說(shuō)明參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為0.04 mol,含H+ 0.08 mol,其中部分H+生成氫氣,另外的H+和合金中的氧結(jié)合生成了水,由于合金中氧的物質(zhì)的
13、量為=0.02 mol,它結(jié)合0.04 mol H+,所以硫酸中有0.04 mol H+生成氫氣,即生成0.02 mol氫氣,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為448 mL,正確。 11.(2018·全國(guó)卷Ⅱ)我國(guó)是世界上最早制得和使用金屬鋅的國(guó)家。一種以閃鋅礦(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示: 相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如表: 金屬離子 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Cd2+ 開(kāi)始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2
14、9.4 回答下列問(wèn)題: (1)焙燒過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________。 (2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有________;氧化除雜工序中ZnO的作用是______________________,若不通入氧氣,其后果是______________________________。 (3)溶液中的Cd2+可用鋅粉除去,還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為 ________________________________________________________________________。 (4)電解
15、硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí),陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________;沉積鋅后的電解液可返回________工序繼續(xù)使用。 解析:(1)閃鋅礦的主要成分是ZnS,所以高溫焙燒過(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnS+O2ZnO+SO2。(2)閃鋅礦焙燒后的主要成分變?yōu)閆nO,還存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO,加稀H2SO4后,發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng):ZnO+H2SO4===ZnSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O、CdO+H2SO4===CdSO4+H2O、PbO+H2SO4===PbSO4+H2O。其中SiO2和PbSO4
16、不溶于水,以沉淀的形式沉降下來(lái),所以濾渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除雜工序中ZnO的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH在2.8~6.2,使Fe3+完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀;通入O2的目的是使溶液中的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,有利于除雜,若不通入O2,無(wú)法除去溶液中的雜質(zhì)Fe2+。(3)溶液中的Cd2+與加入的Zn粉反應(yīng)而被除去,反應(yīng)的離子方程式為Zn+Cd2+===Zn2++Cd。(4)電解ZnSO4溶液制備單質(zhì)Zn時(shí),陰極放電的是Zn2+,電極反應(yīng)式是Zn2++2e-===Zn,陽(yáng)極放電的是OH-,電極反應(yīng)是4OH--4e-===2H2O+O2↑。沉積鋅后的溶液應(yīng)該是ZnSO4和稀H2SO
17、4,可返回到溶浸工序循環(huán)使用。 答案:(1)ZnS+O2ZnO+SO2 (2)PbSO4 調(diào)節(jié)溶液的pH 無(wú)法除去雜質(zhì)Fe2+ (3)Cd2++Zn===Cd+Zn2+ (4)Zn2++2e-===Zn 溶浸 12.醋酸鎳[(CH3COO)2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)為原料,制取醋酸鎳的工藝流程圖如圖所示: 相關(guān)離子生成氫氧化物的pH和相關(guān)物質(zhì)的溶解性如表: 金屬離子 開(kāi)始沉淀的pH 沉淀完全的pH 物質(zhì) 20 ℃時(shí)溶解性(H2O) Fe3+ 1.1 3.2 CaSO4 微溶 Fe2+ 5
18、.8 8.8 NiF2 可溶 Al3+ 3.0 5.0 CaF2 難溶 Ni2+ 6.7 9.5 NiCO3 Ksp=9.60×10-6 (1)調(diào)節(jié)pH步驟中,溶液pH的調(diào)節(jié)范圍是___________。 (2)濾渣1和濾渣3主要成分的化學(xué)式分別是________、________。 (3)寫(xiě)出氧化步驟中加入H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:__________________________。 (4)酸浸過(guò)程中,1 mol NiS失去6NA個(gè)電子,同時(shí)生成兩種無(wú)色有毒氣體。寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式: ________________________________
19、______________________________。 (5)沉鎳過(guò)程中,若c(Ni2+)=2.0 mol·L-1,欲使100 mL該濾液中的Ni2+沉淀完全[c(Ni2+)≤10-5 mol·L-1],則需要加入Na2CO3固體的質(zhì)量最少為_(kāi)_______ g。(保留小數(shù)點(diǎn)后1位有效數(shù)字) (6)保持其他條件不變,在不同溫度下對(duì)含鎳廢料進(jìn)行酸浸,鎳浸出率隨時(shí)間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時(shí)間分別為_(kāi)_______℃、________min。 解析:(1)~(3)制取醋酸鎳的工藝流程可解讀為將含鎳廢料粉碎后加入H2SO4和少量HNO3進(jìn)行酸浸,過(guò)濾后得到主要含Ni2+、Al3+
20、、Fe3+(還可能含少量Fe2+、Ca2+)的溶液和主要含SiO2、CaSO4的濾渣,棄去濾渣,向?yàn)V液中加入H2O2將可能含有的Fe2+氧化為Fe3+,調(diào)節(jié)溶液pH為5.0≤pH<6.7,使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,再通過(guò)過(guò)濾除去,向過(guò)濾所得的濾液1中加入NH4F除去濾液中的Ca2+,過(guò)濾后向?yàn)V液2中加入Na2CO3使Ni2+沉淀為NiCO3,過(guò)濾后向NiCO3中加入醋酸得到醋酸鎳,再進(jìn)一步洗滌、蒸發(fā)、結(jié)晶得到醋酸鎳產(chǎn)品。(4)由題意知,酸浸時(shí)1 mol NiS失去6 mol電子,S2-被氧化為SO2,硝酸被還原為NO,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。(5)Ni2
21、+沉淀完全時(shí)溶液中c(CO)===0.96 mol·L-1,故需要加入Na2CO3的質(zhì)量最少為[0.96 mol·L-1×0.1 L+(2.0 mol·L-1-10-5 mol·L-1)×0.1 L]×106 g·mol-1=31.4 g。 答案:(1)5.0≤pH<6.7 (2)SiO2、CaSO4 CaF2 (3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O (4)NiS+H2SO4+2HNO3===NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O (5)31.4 (6)70 120 13.(2019·石家莊二中模擬)某工廠用一固體廢渣(主要成分為Al2O3·Cr2O3,還含
22、有FeO、SiO2)為主要原料回收利用,生產(chǎn)紅礬鈉晶體(Na2Cr2O7·2H2O),同時(shí)制備明礬[KAl(SO4)2·12H2O]。其主要工藝流程如圖: 已知:NaBiO3不溶于冷水,在堿性條件下能將Cr3+氧化為CrO。 (1)Ⅰ、Ⅱ的目的是___________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)室中操作④的名稱為_(kāi)_______________。 (3)已知:Ksp[Fe(OH)3]=3.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1×10-33。當(dāng)pH=5.6時(shí)Cr(OH)3開(kāi)始沉淀。室溫下,Ⅱ中需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為
23、______________(雜質(zhì)離子濃度小于1×10-6 mol·L-1視為沉淀完全)。 (4)寫(xiě)出Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_______________________________________。 (5)Ⅳ中酸化是用硫酸而不用鹽酸酸化,理由是_________________________________ ___________________________________________________(結(jié)合化學(xué)方程式回答)。 (6)寫(xiě)出溶液F和硫酸溶液反應(yīng)的離子方程式:_______________________________,若用足量二氧化碳通入F中,則生成的
24、溶液中離子濃度關(guān)系為_(kāi)______________________。 解析:固體廢渣的主要成分為Al2O3·Cr2O3,還含有FeO、SiO2,向廢渣中加入過(guò)量的硫酸,氧化鋁、氧化亞鐵和氧化鉻與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鉻,SiO2與硫酸不反應(yīng),過(guò)濾,得到的固體A為SiO2,溶液B為硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鉻及硫酸的混合溶液,加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+,調(diào)節(jié)pH形成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀,過(guò)濾,得到的固體C為氫氧化鐵和氫氧化鋁的混合物,溶液D為硫酸鉻溶液,向固體C中加入過(guò)量的KOH溶液,得到氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鉀溶液,固體E為氫氧化鐵,溶液F為偏鋁酸鉀溶液,加入稀硫酸,然后蒸
25、發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾得到明礬;向溶液D中加入過(guò)量的NaOH溶液和NaBiO3,發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Bi(OH)3固體和Na2CrO4溶液,溶液G為Na2CrO4溶液,然后酸化得到Na2Cr2O7溶液和Na2SO4溶液,最終得到紅礬鈉晶體。(3)Al3+完全除去時(shí)c3(OH-)===1×10-27,c(OH-)=10-9 mol·L-1,此時(shí)溶液pH=5.0,F(xiàn)e3+完全除去時(shí)c3(OH-)===3×10-33,c(OH-)≈1.4×10-11 mol·L-1,此時(shí)溶液pH≈3.1,而pH=5.6時(shí)Cr(OH)3開(kāi)始沉淀,所以調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為5.0≤pH<5.6。(6)將足量二氧化碳通入偏
26、鋁酸鉀溶液中生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鉀溶液,碳酸氫鉀是強(qiáng)堿弱酸鹽,HCO在溶液中存在水解過(guò)程和電離過(guò)程,且以水解過(guò)程為主,溶液顯堿性,水解過(guò)程是微弱的,則生成的溶液中離子濃度關(guān)系為c(K+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)>c(CO)。 答案:(1)使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,并調(diào)節(jié)pH使Fe3+和Al3+完全沉淀,與鉻元素完全分離 (2)蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾 (3)5.0≤pH<5.6 (4)3NaBiO3+2Cr3++7OH-+H2O===2CrO+3Na++3Bi(OH)3 (5)酸性條件下CrO或Cr2O會(huì)被Cl-還原為Cr3+,Cr2O+6Cl-+14H+===2Cr3++3Cl2↑+7H2O (6)AlO+4H+===Al3++2H2O c(K+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)>c(CO)
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