- 化学与资源开发利用
- 共19748题
请你参与下列问题的探究:
(1)三峡工程二期已经开始蓄水,为防止三峡库区水被污染,应该采取的措施是________(填序号)。
①清理蓄水库底废弃物
②防止船舶污染
③整治相关河流污染
④治理库区和上游工业污染
(2)载人飞船须建立水的循环体系,以保证宇航员的生活用水并减少飞船的携水量。请将图中各项用箭头连接成水的循环系统(注:氢氧燃料电池反应产生电能,同时生成水)。
(3)日常生活中我们要科学合理地节约用水,有一个水龙头,每秒漏水2滴,则一天漏水________g(平均每20滴为1 mL,水的密度为1 g·mL-1)。若每个人每日补充水2.5 L,则这些水可以给一个人补充________天水。(计算结果精确到0.1)
正确答案
(1)①②③④
(2)
(3)8 640 3.5
(1)三峡库区所在的地理位置及其周围环境决定了它防止污染的主要措施。由于船舶航行、运输过程中会产生一些废弃物、燃料油等,会对水库水质造成破坏,因此要做好这些方面的预防,并且要清理库底的固体废弃物。由于多条河流流入库区,周边工业区较多,所以也要整治相关的河流污染和工业污染,以免造成二次污染。
(2)氢氧燃料电池反应时产生电能,同时生成了水,将水净化后可供宇航员生活,由此产生的生活污水及宇航员的排泄物可继续加以利用,这样的循环就减少了飞船的携水量。
(3)根据1天有24小时为(3 600×24)秒,可求出:漏水量为×3 600×24=8 640(mL),进而求出漏水的质量为8 640 g。这些水可以给一个人补充的天数为:
8 640×=3.456≈3.5。
目前,汽车尾气已成为许多大城市空气的主要污染。汽车尾气中含有CO、NO等多种污染物。
⑴汽车燃料中一般不含氮,尾气中所含的NO产生的化学方程式为__ ___ ____。
⑵ 治理汽车尾气中NO和CO的一种方法是:在汽车的排气管上装上一个催化转化装置,使NO和CO反应,生成CO2和 N2。反应的化学方程式为 ___ _______。
⑶ 下列措施中,能减少或控制汽车尾气污染有效且可行的是__ ___
① 制定严格的尾气排放标准,并严格执行。
② 开发清洁能源,如氢能汽车、太阳能汽车等。
③ 市民出行带防毒面具。
④ 市民大量移居城市郊区。
正确答案
⑴N2 + O2 2NO;
⑵ 2NO + 2CO N2 + 2CO2;⑶ ①②。
⑴汽车发动时会产生高温,在该条件下N2和O2发生反应: N2 + O2 2NO。
⑵由题意知反应物和产物及条件:2NO + 2CO N2 + 2CO2。
⑶带带防毒面具及移居是不可能的,只能减少排放或寻找新能源替代,故选①②。
(3分)某生活垃圾主要含有C、H、O、S、Cl等元素,有人认为可直接将此垃圾在空地上焚烧。你认为这一方法是否合理?请说明理由。
正确答案
不合理(1分)。 因为垃圾中含有的S、Cl元素燃烧后会产生含硫、氯的气体污染大气(2分)。
因为垃圾中含有的S、Cl元素燃烧后会产生含硫、氯的气体污染大气,最终影响人们的身体健康,故此类垃圾不能焚烧
(12分)进行胃部透视时,常在检查之前服用“钡餐”,其主要成分是硫酸钡。
(1)25℃时,已知胃液的pH在0.9—1.5之间,请问__ 。(填“能”或“不能”)用碳酸钡代替硫酸钡作为“钡餐”使用,简述你做出判断的理由(用有关离子方程式解释)_ 。
(2)当人体中Ba2+ 浓度达到2×10-3mol·L-1时,就会对健康产生危害,若误将氯化钡当做食盐食用,请计算说明是否可以通过服用大量5%的硫酸钠溶液(约0.36mol·L-1)有效除去胃中的Ba2+。(25℃时,硫酸钡的溶度积常数Ksp=1.1×10-10)
。
(3)环境监测某工厂废水中Ba2+的浓度。取废水50.00mL,控制适当的酸度加入足量的K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;沉
淀经洗涤、过滤后,用适量的稀盐酸溶解,此时CrO42-全部转化为Cr2O72-,再加入过量KI溶液,反应液中再滴加0.100mol·L-1Na2S2O3溶液,反应完全时,消耗Na2S2O3溶液36.00mL。已知有关的离子方程式为:
① Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O; ② I2+2S2O32-=2I-+S4O62-。
试计算该工厂废水中Ba2+的物质的量浓度。
正确答案
略
(5分)改善大气质量、污水处理和实现垃圾的资源化等都要依靠化学等科学的发展。
(1)固体煤气化得到CO和H2后,在燃烧时可以大大减少 (填化学式,下同)和烟尘的排放。汽车尾气中的CO、NO在催化剂的作用下反应生成无害的CO2和 。
(2)室内空气污染物中的 (填化学式)是一种无色、具有强烈刺激性气味的气体,主要来自制造人造板材、家具和装修时所用的黏合剂。
(3)人们将碳酸钙粉末喷洒到受酸雨影响的湖泊中,反应的离子方程式为
CaCO3 + ="===" Ca2+ + H2O + CO2↑。
(4)在无氧条件下,把废弃塑料加热到700 ℃以上,得到乙烯、丙烯等小分子的过程,叫 。
正确答案
(5分) (1) SO2 , N2 。
(2) HCHO 。
(3) CaCO3 + 2H+ ="===" Ca2+ + H2O + CO2↑。
(4)裂解
略
下图中A~J是与生命、环境、能源等问题有关的几种物质。
试根据上述转化关系回答:
(1)反应①②共同具有的化学生物意义是什么?
(2)在④的变化中,物质E所起的作用是 ;
(3)与H有关的环境公害是什么?列举导致这种公害的四大环境问题;
(4) ⑤的离子方程式是 ,该反应的意义是什么?
(5)已知化学反应③可表示为(C6H10O5)n+I H↑+CH4↑+Q,请设想出这一总反应的实际价值和意义;
(6)1997年美国三位科学家因发现物质E具有多种生理学功能而荣获诺贝尔生理学和医学奖,请问:物质E是 ,简述其生理作用: ;治疗心绞痛药物——硝化甘油之所以具有扩张血管的生理作用,是由于硝化甘油在人体体液中酶的作用下缓缓氧化自发释放出D分子,同时生成CO2、H2O,写出该反应的化学方程式 。
正确答案
(1)发生固氮反应,将N2转化为氮的化合物,被土壤、植物吸收,促进植物生长;实现自然界周而复始的“氮循环”,保持生态平衡,使生命得以延续。
(2)NO在破坏臭氧层过程中起催化作用。
(3)温室效应。大量燃烧煤等燃料;机动车辆;森林火灾和大面积毁坏森林;工业尾气的排放。
(4)CO(NH2)2+2H2O 2NH4++CO32-,使尿素转化为铵态氮,易被植物吸收。
(5)其价值在于利用农作物的废弃物在沼气池中经微生物发酵后可产生沼气。这一举措的意义是农村的一种重要能源,也是扩大肥源、提高肥效和改善农村卫生条件重要措施。
(6)NO,是心血管系统中传递信号的分子、在体内可松弛血管、有助于调节血压,4C3H5(ONO2)3+5O2 12NO+12CO2+10H2O。
本题以化学知识为主线,串联了生物学等跨学科知识。以化学中的含氮化合物为主要内容,渗透了化学工业、生化反应、环境保护、能源、氮循环等社会自然问题,综合性和开放性较强。本题的解题突破口有:A与B在“闪电”条件下反应、B在“常温”下跟根瘤菌作用、G与H在一定压强和温度下反应、J与I在微生物作用下生成铵态氮等。只要联想学过的相关重要知识,即可以推出:A为O2,B为N2, D为O3,E为NO,F为NO2,G为NH3,H为CO2,I为H2O,J为CO(NH2)2。
(10分)温家宝总理多次指出要大力抓好节能降耗、保护环境。请你分析并回答下列问题:
(1)“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,具有“原子经济性”。下列化学反应不符合“绿色化学”思想的是 ____________________。
(2)冶金废水中含有[Au(CN)2]-,其电离出的CN-有毒,当与H+结合生成HCN时,其毒性更强。工业上处理这种废水是在碱性条件下,用NaClO将CN-氧化为CO32-和一种无毒气体,该反应的方程式为 _____________________________,在酸性条件下,ClO-也能将CN-氧化,但实际处理时却不在酸性条件下进行的主要原因是 ____________________________________________________________。
(3)工业上目前使用两种方法制取乙醛——“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”。下面两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率和产量等的有关信息:
乙炔水化法
乙烯氧化法
原料
乙炔、水
乙烯、空气
反应条件
HgSO4、100~125℃
PdCl2-CuCl2、100~125℃
平衡转化率
乙炔平衡转化率90%左右
乙烯平衡转化率80%左右
日产量
2.5吨(某设备条件下)
3.6吨(相同设备条件下)
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
表二:原料来源生产工艺
从两表中分析,现代工业上“乙烯氧化法”将逐步取代“乙炔水化法”的可能原因。
①从产率和产量角度分析 。
②从环境保护和能耗角度分析 。
正确答案
(1)BD (2)5ClO-+2CN-+2OH-=2CO32-+N2↑+5Cl-+H2O,
在酸性条件下,CN-与H+结合生成毒性很强的HCN,对人和环境造成危害。
(3)①虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多;
②两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得。
略
下面是新设的一组垃圾箱的说明:
(1)小明在整理房间时,清理出如下物品,它们应分别放入哪个垃圾箱(请填序号):
A废作业本;B汽水易拉罐;C生锈铁钉;D矿泉水瓶;E烂苹果;F涂改液瓶
应放入“可回收垃圾箱”的是 ;
应放入“不可回收垃圾箱”的是 ;
应放入“有害垃圾箱”的是 。
(2)小明用盐酸除去铁钉上的锈(主要成分为氧化铁),以重新使用它,请写出盐酸除锈的化学方程式: 。
(3)废铜有两种回收方法:
方法一:Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2X↑+2H2O(X是一种大气污染物)
方法二:铜在空气中加热生成氧化铜,氧化铜再与盐酸反应生成氯化铜和水。
方法一中,X的化学式为 ;方法二的优点是 ;
②请写出从氯化铜溶液中提取铜的化学方程式: ;
该反应属于化学反应的基本类型是 。
(4)请从可回收垃圾的类别中,举例说说化学的研究成果给社会进步带来的贡献: 。
正确答案
(1)A、B、C、D E F
(2)Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
(3)①NO2没有污染物生成 ②Fe+CuCl2=Cu+FeCl2置换反应
(4)①三大合成材料的制造、应用;②金属的制造、开采、应用、合金、保护、回收;③玻璃等无机材料;④纸张的发展、特种纸的开发、纸的制造和回收(其他合理答案均可)
(1)生活垃圾的处理应根据垃圾的成分分类处理,有些可回收再利用,有些不可回收的要进行处理。
(2)除铁钉上的铁锈可用稀盐酸。
(3)方法一中HNO3被铜还原,由化学方程式可知应生成NO2,会对空气造成污染;方法二不会产生污染性气体,从CuCl2中提取Cu,可用废铁屑置换,CuCl2+Fe=FeCl2+Cu。
(4)可结合题干中的表中的垃圾类型,联想与可回收垃圾有关的化学应用成果回答,这是一个开放性问题,可通过讨论回答,可从以下几方面回答:①三大合成材料的制造、应用,②金属的制造、应用,③玻璃,④纸张的制造、回收等。
现有①氟氯烃 ②二氧化碳 ③二氧化硫 ④废弃塑料制品 ⑤富含氮、磷元素的污水。请你根据已有的环保知识,选择恰当的序号填空:
(1)能形成酸雨的是 ; (2)能破坏臭氧层的是 ;
(3)使水体富营养化的是 ;(4)导致“白色污染”的是 。
正确答案
(8分)⑴③ ⑵① ⑶⑤ ⑷④
试题分析:二氧化硫能形成酸雨;氟氯烃会破坏臭氧层;富含氮、磷元素的污水回、会使水体富营养化;废弃塑料制品导致了白色污染。
(14分) CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体,控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径。
(1)下列措施中,有利于降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度的是 (填序号)
(2)有学者设想以右图所示装置用电化学原理将CO2、SO2转化为重要化工原料。
①若A为CO2,B为H2,C为CH3OH,则正极的电极反应式为 ;
②若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,则负极的电极反应式为 ;
当电路中有1 mol e-流过,正极区溶液中的H+的物质的量的变化量n(H+)= mol。
(3)在研究氮的氧化物的转化时,某小组查阅到以下数据:l7℃、l.01×l05Pa时,2NO2(g) N2O4(g) △H<0的平衡常数K=13.3。
①若该条件下密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时,c(NO2)=0.0300mol.L-1,
则c(N2O4)= 。(保留两位有效数字)
②若改变上述体系的某一个条件,达到新的平衡后,测得混合气体中c(NO2)="0.04" mol.L-1,c(N2O4)="0.007" mol.L-1,则改变的条件为 。
(4)为了降低汽车尾气对大气的污染,有关部门拟用甲醇替代作为公交车的燃料。由CO和H2合成甲醇的方法是CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),己知该反应在300OC时的化学平衡常数为0.27,该温度下将2moI CO、3mol H2利2molCH3OH(g)充入容积为2 L的密闭容器中,此时反应将 。(填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
正确答案
(1)ACD (2)①CO2+6e-+6H+=CH3OH+2H2O
②SO2-2e-+2H2O=H2SO4+2H+ 、1 (3)①0.012 ②升高温度 (4)向逆反应方向移动
(1)氟利昂主要是破坏臭氧层,所以正确的答案是ACD。
(2)原电池中负极失去电子,正极得到电子,所以①中CO2在正极通入,②中氧气得到电子,所以在负极通入的是SO2,电极反应式分别为①CO2+6e-+6H+=CH3OH+2H2O、②SO2-2e-+2H2O=H2SO4+2H+ 。②中正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,所以当电路中有1 mol 电子流过时,正极区溶液中的H+的物质的量的变化量时1mol。
(3)①根据平衡常数的表达式可知c(N2O4)= c2(NO2)×K=(0.0300)2×13.3=0.012mol/L。
②当c(NO2)="0.04" mol.L-1,c(N2O4)="0.007" mol.L-1时,平衡常数等于<13.3,这说明平衡向逆反应方向移动。应用反应是放热反应,所以是通过升高温度实现的。
(4)此时三种物质的浓度分别为1mol/L、1.5mol/L和1mol/L,所以>0.27,所以反应是向逆反应方向移动的。
(26分)据中国环境报报道,从一份科技攻关课题研究结果显示,我国酸雨区已占国土面积的40%以上。研究结果还表明,我国农业每年因受酸雨而造成的损失达15亿元。为了有效控制酸雨,目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。
(1)在英国进行的一项研究结果表明:高烟囱可有效地降低地面SO2浓度。在20世纪的60—70年代的10年间,由发电厂排放的SO2增加了35%,但由于建造高烟囱的结果,地面浓度降低了30%之多。请你从全球环境保护的角度,分析这种作法是否可取?简述其理由。
(2)用传统的煤、石油作燃料,其主要缺点是什么?与传统的煤、石油燃料相比,哪种物质可以作为新能源?主要优点是什么,缺点又是什么?
(3)研究酸雨成因用的“催化棒”是用两个外面套有玻璃管的粗导线穿过橡皮塞并固定于玻璃管中,将其一端用电热丝连接起来,即制成“催化棒”:实验时先接通直流电源,使电热丝红热,然后将红热的电热丝伸入装有SO2和空气的集气瓶中,瓶中立即出现a现象,再往其中加入用盐酸酸化后的BaCl2溶液,又出现b现象。请回答:
①现象a______________________________;
b_______________________________________。
②从以上实验可得出酸雨成因的化学原理
___________________________________________。
(4)目前一座中等城市每年用煤约300万吨。其含硫量按1%计算,则每年排放SO2多少吨?若此SO2有60%转化为硫酸,相当于生成多少吨98%的硫酸?
正确答案
(1)不可取,因为SO2的排放总量并没有减少,进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害。
(2)煤、石油是不易再生的化石燃料,其资源是有限的,其次燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气,进而形成酸雨,燃烧后产生的CO2又会造成温室效应。而氢燃料,第一,H2可以用水作为原料来制取;其次燃烧时放热多,放出的热量约为同质量汽油的三倍;氢燃料的最大优点是燃烧产物为水,不易污染环境,还可循环使用。缺点是:不便于存贮和运输。
(3)①浓厚的酸雾(H2SO4) 白色沉淀 ②空气中的SO2遇到矿尘或煤颗粒对SO2的固相催化作用就会形成酸雾
(4)设一年排放的SO2质量为x,生成98%硫酸的质量为y。
S — SO2 — H2SO4
32 t 64 t 98 t
3×106×1% t x
x="60" 000 t
y="56" 300 t
本题涉及能源、环保等社会热点问题,我们要从化学视角去关注这些与生态环境、与人们的健康密切相关的问题。环境污染的恶果是直接影响人类的延续和发展,酸雨是影响全球的污染问题。
减少酸雨的产生是要杜绝污染源,而不是建造高烟囱转移污染。而杜绝酸雨的污染途径一般有三个:一是对煤、石油等传统能源进行预处理,使其在燃烧过程中不产生SO2,二是进行回收利用,三是开辟新能源。而目前最理想的能源为氢能源,因为它原料来源丰富,燃烧的产物又是水,既不污染环境,又可以循环利用。
据报道,某日,某城市雾大无风,家庭和工厂排出的烟雾经久不散,每立方米大气中二氧化硫的含量高 达3.8 mg,烟尘达4.5 mg,居民健康普遍受到危害,4天之内死亡人数约4000人。回答:
(1)流经该城市的主要河道也因此而受到污染,引起鱼类死亡,这与此种类型大气污染形成___ 有关。
(2)这种大气污染对人体___系统的危害最大,将会造成___等病症(举两种主要病症)。
(3)大气中的SO2将直接危害陆生高等植物的___组织。
(4)为了防止这种污染,硫酸厂可用氨水来吸收SO2,其离子方程式为____。
(5)目前一种有效的方法是用直升机喷洒白垩粉以降解其污染,其化学方程式是____。
(6)要防止类似悲剧的出现,应采取的基本措施是____。
正确答案
(1)酸雨
(2)呼吸 ;呼吸困难、咳嗽、喉痛、支气管 哮喘、肺气肿(任选两种)
(3)叶
(4)SO2+ 2NH3+H2O=2NH4++SO32-
(5)2SO2+ 2CaCO3+O2=2CaSO4+2CO2 (6)严格控制污染源
电镀含铬废水的处理方法较多。
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Cu2+、Fe2+ 、Fe3+和Al3+等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:
已知:
(1).Cr(OH)3 NaCrO2
Na2CrO4
Na2Cr2O7
(2).Cu(OH)2能溶于氨水:Cu(OH)2+4NH3·H2O = [Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
请回答:
(1).操作I的名称________,上述操作I、II、III相同,进行该实验操作所需要的主要玻璃仪器除烧杯、漏斗外,还有_____________。
(2).滤渣I的主要成分为__________ (写化学式) ,试剂乙的名称_______ 。
(3).加入试剂甲的目的__________。
(4).废水处理流程中生成滤渣III的离子方程式_____________。
II.酸性条件下,六价铬主要以Cr2O72-形式存在。工业上用以下方法处理处理含Cr2O72-的废水:
①往废水中加入适量的NaCl,搅拌均匀;
②用Fe为电极进行电解,经过一段时间,最后有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生;
③过滤回收沉淀,废水达到排放标准。
(5).电解时能否用Cu电极来代替Fe电极__________(填“能”或“不能”),理由_________________。
(6).已知某含Cr2O72-的酸性工业废水中铬元素的含量为104.5mg/L,处理后铬元素最高允许排放浓度为0.5mg/L。处理该废水1000m3并达到排放标准至少消耗铁的质量为____kg。
正确答案
(1)过滤 ;玻璃棒
(2)Cu(OH)2、Fe(OH)3 ; 氨水
(3)将Fe2+氧化成Fe3+
(4)AlO2- +CO2 +2H2O = Al(OH)3↓+HCO3-
(5)不能 ;因阳极产生的Cu2+不能还原Cr2O72-
(6).336
(8分)随着现代工业的发展,能源问题已经越来越引起人们的重视,科学家预言,未来理想的燃料是绿色植物,即将植物的秸秆(主要成分是纤维素)用适当的催化剂作用水解成葡萄糖,再将葡萄糖转化为乙醇,用作燃料。
(1)写出绿色植物秸秆转化为乙醇的化学方程式:
①____________________________________________________________________________,
②____________________________________________________________________________。
(2)乙醇除用作燃料外,还可以用它来合成其他有机物。下列主要是以乙醇为起始原料的转化关系图,请在表中填上相应物质的结构简式。
(3)写出上述转化关系图中由CH2OHCH2OHC4H4O4的化学方程式(有机物用结构简式表示)。
正确答案
(1)①(C6H10O5) n+nH2OnC6H12O6
淀粉 葡萄糖
②C6H12O62CH3CH2OH+2CO2↑
葡萄糖
(1)纤维素水解得到葡萄糖,葡萄糖在酒化酶的催化作用下转化为乙醇。
(2)乙醇在浓H2SO4的催化作用下加热到170 ℃,发生分子内脱水生成乙烯。根据
结合乙二醇和环酯的分子式C4H4O4,不难推导出另两种物质为
和
。
(12分)据统计,40%的飞机失事时,机舱内壁和座椅的塑料会着火冒烟,导致舱内人员窒息而死。为此,寻找装修机舱的阻燃聚合物是化学研究的热点之一。最近,有人合成了一种叫PHA的聚酰胺类高分子。温度达180—200 ℃时,PHA就会脱去水分子变成PBO,后者着火点高达600 ℃,使舱内人员逃离机舱的时间比通常增大10倍。该发明创造的巧妙之处还在于,PHA是热塑性的塑料,而PBO却十分坚硬,是热固性的塑料。
(1)若某机舱内壁、座椅均为聚丙烯塑料,在飞机失事后,试推测聚丙烯塑料在燃烧过程中,产生的气体可能是______________,产生的固体物质可能是______________。
(2)已知PHA的结构式为
当温度达到180—200 ℃时,由于链节中羰基()上的氧原子活化,在PHA结构式中每一个链节中以羰基上的氧原子为中心,脱去两个水分子形成PBO,写出PBO的结构式。
正确答案
(1)CO2、CO、H2O C(烟尘)
本题以新型合成阻燃材料为载体,考查信息接受能力和知识迁移能力。阅读时,应抓取(1)(2)中的有效信息是关键。
(1)考查有机物的燃烧。完全燃烧时产物一般有CO2、H2O、HCl、SO2等,不完全燃烧产物有CO、C等。聚丙烯中含C、H两种元素,燃烧产物可能有CO2、CO、H2O、C等。
(2)注意题给信息是以羰基上的氧原子为中心,脱去两个水分子,每个水分子含两个氢原子和一个氧原子。—OH和—NH—提供H原子,提供O原子。
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