- 物质的分离和提纯
- 共4370题
工业上利用软锰矿浆烟气脱硫吸收液制取电解锰，并利用阳极液制备高纯碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下(软锰矿的主要成分是MnO2，还含有硅、铁、铝的氧化物和少量重金属化合物等杂质)：
（1）一定温度下，“脱硫浸锰”主要产物为MnSO4，该反应的化学方程式为 。
（2）“滤渣2”中主要成分的化学式为 。
（3）“除重金属”时使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是 。
（4）“电解”时用惰性电极，阳极的电极反应式为 。
（5）“50℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为 。“50℃碳化”时加入过量NH4HCO3，可能的原因是：使MnSO4充分转化为MnCO3； ； 。
正确答案
（1）MnO2＋SO2=MnSO4
或H2O＋SO2 =H2SO3、MnO2＋H2SO3=MnSO4＋H2O(2分)
（2）Fe(OH)3、Al(OH)3(2分)
（3）Na2S会增大回收的(NH4)2SO4中Na＋含量(2分)
（4）2H2O－4e－=O2↑＋4H＋或4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O(2分)
（5）Mn2＋＋2HCO3-
NH4HCO3与H＋反应，防止MnCO3沉淀溶解损失；NH4HCO3受热分解损失(2分)
三氯异氰尿酸“有效氯”含量＝
试题分析：(1)该反应的反应物为二氧化硫和二氧化锰产物为硫酸锰；（2）反应经过三次除杂，一次是氧化除去亚铁离子，第三次是除去重金属得到纯净溶液，故第二次应除去铁铝杂质生成氢氧化物；（3）使用Na2S会引入杂质钠离子；（4）电解硫酸锰和硫酸铵溶液，阴极产生锰，阳极氢氧根离子放电产生氧气，4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O；（5）该反应的反应物为碳酸氢铵和硫酸锰，产物是碳酸锰，Mn2＋＋2HCO3-
根据Mg能在CO2中燃烧，某兴趣小组推测Na应该也能在CO2中燃烧，且固体产物可能为C、Na2O和Na2CO3中的两种或三种。该小组用如下图装置进行了实验探究。已知PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd。
回答下列问题：
（1）为了使反应随开随用，随关随停，上图虚线方框内应选用 装置(填下图字母代号)，如何检验所选装置的气密性 。
（2）装置2中所盛试剂为 。
A．NaOH溶液 B．饱和NaHCO3溶液
C．饱和Na2CO3溶液 D．饱和NaCl溶液
（3）检测装置的气密性完好并装好药品后，在点燃酒精灯前应先进行装置1中的反应操作，待观察到 现象时，再点燃酒精灯，这步操作的目的是 。
（4）由实验现象和进一步的探究得出反应机理。
A．装置6中有黑色沉淀生成；
B．取反应后直玻管中的固体物质23.0g溶于足量的水中，无气泡产生且得到澄清的溶液；将溶液加水稀释配成250 mL的溶液；
C．取25.00ml步骤B的溶液，滴加足量BaCl2溶液，将生成的白色沉淀过滤、洗涤、干燥，称量得固体质量为1.97g。
①步骤C中不溶物干燥前必须经过洗涤，如何检验该沉淀是否洗涤干净 。
②该探究得出钠与二氧化碳反应的化学方程式为 。
正确答案
（1）C（2分），关闭弹簧夹，向长颈漏斗中加水，一定时间后静置液面保持不动，说明气密性良好（2分）
（2）B（2分）
（3）装置5中出现大量混浊（2分）；排尽装置中的空气（2分）
（4）①取最后一次洗涤液加入稀H2SO4，不出现浑浊说明沉淀洗涤干净（2分）
②6Na+4CO2
试题分析：C装置是采用固液分开的设计，打开弹簧夹液体加入反应开始，关闭弹簧夹反应产生气体的压强使固液分开反应停止；检验有多个出口的实验装置的气密性，一般只保留一个封住其它出口进行实验，关闭弹簧夹，向长颈漏斗中加水，一定时间后静置液面保持不动，说明气密性良好；（2）装置C是用石灰石或大理石与盐酸反应产生二氧化碳，会混有HCl杂质，故2用饱和NaHCO3溶液来除去HCl同时转化为二氧化碳；（3）CO易燃，混有空气可能会发生爆炸，反应前需先同二氧化碳除去装置中的空气，当观察到5中石灰水变浑浊时认为装置中充满二氧化碳，空气排尽；（4）检验洗涤是否干净，一般是要取最后次的洗涤液，进行检验可能存在的杂质离子，鉴于洗涤液中离子浓度较低，一般检验比较容易出现现象的离子如硫酸根离子、氯离子等；
根据实验现象知产物物碳单质，无钠剩余，根据碳酸钡的质量计算出
n(Na2CO3)= n(BaCO3)=1.97÷197×10=0.1mol
m(Na2CO3)= 0.1×106=10.6g
所以固体中含有氧化钠n(Na2O)=（23.0－10.6）÷62=0.2mol
根据氧化还原反应原理，反应中碳元素化合价下降为+2价CO，方程式为
6Na+4CO2
如图为两套实验装置．
（1）写出下列仪器的名称：①______；②______．
（2）仪器①～④中，使用时必须检查是否漏水的有______．（填序号）
（3）若利用装置I制取蒸馏水，还缺少的仪器有______，将仪器补充完整后进行的；实验操作的名称为：______，冷却水从______口进．
（4）现需配制250mL0.2mol/LNaOH溶液，其中装置II是某同学配制此溶液时移液操作的示意图，图中有两处错误分别是______，______．若定容时俯视刻度，所配的溶液的浓度会______；（填偏高、偏低、无影响，下同）若溶液未冷却，就转移到容量瓶中，所配溶液浓度______．
（5）若实验过程中出现如下情况应如何处理？加蒸馏水不慎超过了刻度，应______．
正确答案
（1）蒸馏装置中的主要仪器有蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶，酒精灯，①为冷凝管，②为蒸馏烧瓶，③为烧杯，④为容量瓶；故答案为：冷凝管；蒸馏烧瓶；
（2）容量瓶在使用前要检验是否漏水，故答案为：④；
（3）分离四氯化碳和酒精的混合物用蒸馏的方法分离，必须用酒精灯，冷凝器中应下口是进水口，上口是出水口，才能保证充分冷凝，故答案为：酒精灯；蒸馏；g；
（4）容量瓶只能配置固定体积的溶液，应用250ml容量瓶；倾倒溶液应用玻璃棒引流；定容时俯视，液面在刻度线下方，溶液的体积偏小，所配溶液浓度偏高；未冷却溶液体积偏小，浓度偏高；，故答案为：未用玻璃棒引流；应用250ml容量瓶；偏高；偏高；
（5）加蒸馏水不慎超过了刻度，应重新配制，故答案为：重新配制．
MnO2是一种重要的催化剂。某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO和MnCO3）样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：
（1）写出1个用二氧化锰作催化剂的化学反应方程式 。
（2）第②步反应的离子反应方程式为 。
（3）检验过滤Ⅰ所得的MnO2是否洗涤干净的方法是 。
（4）第③步反应的化学反应方程式为 。
（5）上述流程中可用于循环使用的物质是 （填化学式）；过滤操作和蒸发操作中都要用到的玻璃仪器是 。
（6）若粗MnO2样品的质量为25.38g，第①步反应后，经过滤得到17.4g MnO2，并收集到0.448LCO2（标准状况下），则样品中所含的MnO质量为 g。
正确答案
（1）2KClO3
（2）5Mn2++2ClO3-+4H2O＝Cl2↑+5MnO2+8H+
（3）取最后一次洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若无浑浊现象出现，说明已洗涤干净
（4）3Cl2+ 6NaOH
试题分析：（1）实验室制制取氧气时常用二氧化锰做催化剂，反应的化学方程式为2KClO3
（2）氯酸钾具有强氧化性，能把溶液中的Mn2+氧化生成二氧化锰，而氯酸钾的还原产物是氯气，反应的离子方程式为5Mn2++2ClO3-+4H2O＝Cl2↑+5MnO2+8H+。
（3）溶液中含有SO42－，沉淀表面有吸附的SO42－，因此可以通过检验SO42－来检验二氧化锰是否洗涤干净，所以正确的实验操作是取最后一次洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液，若无浑浊现象出现，说明已洗涤干净。
（4）氯气与热的氢氧化钠溶液反应生成氯酸钠、氯化钠和水，反应的化学方程式为3Cl2+ 6NaOH
（5）由工艺流程图可以看出，循环利用的是NaClO3，在前面作为反应物，到了后面成了生成物，这样的物质可以循环使用。过滤操作和蒸发操作中都要用到的玻璃仪器是玻璃棒。
（6）标准状况下CO2的物质的量是0.448L÷22.4L/mol＝0.02mol，则根据碳原子守恒可知碳酸锰的物质的量是0.02mol，质量是0.02mol×115g/mol＝2.3g，则原混合物中MnO的质量＝25.38g－17.4g－2.3g＝5.68g。
草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈淡黄色。某课题组为探究草酸业铁晶体的化学性质， 进行了一系列实验探究。
(1)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液，振荡，发现溶液颜色逐渐变为棕黄色，并检测到二氧化碳气体生成。这说明草酸亚铁晶体具有 (填“氧化性”、“还原性”或“碱性”)。若反应中消耗1 mol FeC2O4·2H2O，则参加反应的KMnO4为 mol。
(2)资料表明：在密闭容器中加热到一定温度时，草酸亚铁晶体可完全分解，生成几种氧化物，残留物为黑色固体。课题组根据课本上所介绍的铁的氧化物的性质，对黑色固体的组成提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：全部是FeO
假设二：
假设三：
(3)为验证上述假设一是否成立，课题组进行如下研究。
【定性研究】请你完成下表中内容。
【定量研究】课题组在文献中查阅到，FeC2O4·2H2O受热分解时，固体质量随温度变化的曲线如下图所示，写出加热到400℃时，FeC2O4·2H2O晶体受热分解的化学方程式为： 。
根据图象，如有1.0 g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热，最终残留黑色固体的质量大于0.4 g。某同学由此得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：
正确答案
(共1 5分)
(1)还原性(1分) 0.6(2分)
(2)假设二：全部是Fe3O4(1分) 假设三：是FeO和Fe3O4的混合物(1分)
(3)【定性研究】(每空2分)
实验步骤：取少量黑色固体，加入适量稀盐酸(或稀硫酸)溶解，在溶液中加入KSCN溶液
预期实验现象和结论：若溶液不变红色，则假设一成立；若溶液变红色，则假设一不成立
【定量研究】
FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O(或FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑，3分)
不同意(1分)，实验未在密闭容器中进行，FeO会被空气中的氧气进一步氧化，生成铁的其他氧化物(2分)
试题分析：
(1)高锰酸钾溶液的紫红色褪去，溶液变为棕黄色，很显然是FeC2O4被高锰酸钾氧化为Fe3+的结果，表明FeC2O4具有还原性。分析有关元素化合价的变化可知，反应过程中1 mol FeC2O4·2H2O可失去3 mol电子，而l mol KMnO4可得到5 mol电子：根据得失电子数相等的原则，反应中FeC2O4·2H2O与KMnO4的物质的量之比为5：3。因此，若反应中消耗1 mol FeC2O4·2H2O，则参加反应的KMnO4为3/5 mol。
(2)铁的氧化物中，呈黑色的有FeO和Fe3O4。
(3)【定性研究】FeO与盐酸或硫酸反应生成Fe2+，Fe2+与KSCN不反应。但Fe3O4或FeO和Fe3O4的混合物溶于稀盐酸或稀硫酸中生成Fe3+，遇KSCN变红色。据此即可设计方案进行验证。
【定量研究】草酸亚铁品体受热首先失去结品水，得到FeC2O4(即A点对应物质)。400℃时固体质量减少，应该是FeC2O4发生分解，牛成铁的氧化物(即B点对应物质)。根据图象可知1.0 g晶体分解生成的铁的氧化物的质量为0.4 g。设此铁的氧化物的化学式为FeaOb，根据Fe守恒可知0.4 g此氧化物中铁元素的质量为1.0 g×
（14分）茶是我国人民喜爱的饮品。某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有钙、铁、铝三种金属元素。
[查阅部分资料]：草酸铵[(NH4)2C2O4]属于弱电解质；草酸钙（CaC2O4）难溶于水；Ca2+、A13+、Fe3+完全沉淀的pH：Ca(OH)2：pH≥13；A1(OH)3：pH≥5.5；Fe(OH)3：pH≥4.1。
试根据上述过程及信息填空：
（1）步骤②加盐酸的作用是 _________________________________________ ；
（2）写出检验Ca2+的离子方程式 ___________________________；
（3）写出沉淀C所含主要物质的化学式 _____________________________；
（4）写出步骤⑧用A试剂生成红色溶液的离子方程式_____________________________；
（5）步骤⑨的作用是 ；
（6）猜测步骤⑩的目的是 _________________________________ ；
（7）已知：2Fe (s)+ 3/2O2 (g)= Fe2O3(s)，△H = — Q1 kJ·mol－1
2Al(s) + 3/2O2 (g)= Al 2O3(s)，△H = — Q2 kJ·mol－1
则Q1 ___________Q2（填“＞”，“＜”或“=”）
正确答案
（1）使茶叶灰分中的钙、铁、铝等难溶化合物转化成可溶性氯化物，使Ca2+、Al3+、Fe3+浸出（或使Ca2+、Al3+、Fe3+溶解）
（2）Ca2++(NH4)2C2O4=CaC2O4↓+2NH4+ （3）Fe(OH)3、Al(OH)3
（4）Fe3++3SCN
（6）检验Al3+（或铝元素）存在 （7）＜
这样一条实验流程型的无机推断题经常会提供一些资料卡。资料中出现的内容是在解题过程中不可缺少的，这些知识在教科书上没有介绍过，但是基本原理并不复杂，学生可以通过阅读自学掌握。其中经常包含一些重要的解题信息。
本题给出的资料分为两部分，“草酸铵[(NH4)2C2O4]属于弱电解质；草酸钙[CaC2O4]难溶于水”是对问题（2）给出的信息，便于书写离子方程式时判断[(NH4)2C2O4]和[CaC2O4]均应以化学式出现；而另一部分信息“Ca2+、A13+、Fe3+完全沉淀的pH：Ca(OH)2：pH≥13；A1(OH)3：pH≥5.5；Fe(OH)3：pH≥4.1”则是本题的突破口。
看到这个信息，到框图中寻找调节pH值的操作流程——④⑨，梳理实验是如何将三种金属离子分离开来的。④将pH值调节至6~7，此时铝离子和铁离子均已沉淀完全，而钙离子未沉淀完全，故沉淀C的成份是A1(OH)3和Fe(OH)3，滤液中有钙离子。⑨将pH值调节至4~5，此时铝离子没有沉淀而铁离子沉淀完全。这样这条题目的突破口就已经分析好了，解题思路基本有了眉目。
无水硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，受热温度不同生成的气体成分也不同。气体成分可能含SO3、SO2和O2中的一种、两种或三种。某化学课外活动小组设计探究性实验，测定反应产生的SO3、SO2和O2的物质的量，并计算确定各物质的化学计量数，从而确定CuSO4分解的化学方程式。实验用到的仪器如下图所示：
【提出猜想】
猜想I．硫酸铜受热分解所得气体的成分可能只含SO3一种；
猜想Ⅱ．硫酸铜受热分解所得气体的成分可能只含_______两种。
猜想Ⅲ．硫酸铜受热分解所得气体的成分可能含有_______三种。
【实验探究】
已知实验结束时，硫酸铜完全分解。
（1）组装探究实验的装置，按从左至右的方向，各仪器接口连接顺序为①→⑨→⑩→⑥→⑤→____→_____→_____→______→②。(填接口序号)
（2）若实验结束时装置B中量筒没有收集到水，则证明猜想_______(填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ’’)正确。
（3）有两个实验小组进行该实验，由于加热时的温度不同，实验结束后，测得相关数据也不
同，数据如下：
请通过计算，推断出在第一小组和第二小组的实验条件下CuSO4分解的化学方程式：
第一小组：_____________________________________________________________;
第二小组：_____________________________________________________________。
正确答案
SO2、O2；SO3、SO2、O2（1）③,④,⑧,⑦（2）Ⅰ（3）2CuSO4
试题分析：【提出假设】根据硫酸铜分解可能发生两种情况2CuSO4
某研究性学习小组将一定浓度的Na2CO3溶液滴入MgSO4溶液中得到白色沉淀。甲同学认为两者反应只生成MgCO3一种沉淀；乙同学认为这两者相互促进水解，只生成Mg(OH)2一种沉淀；丙同学认为生成MgCO3和Mg(OH)2两种沉淀。(查阅资料知：MgCO3和Mg(OH)2均不带结晶水)
(1)按照乙同学的理解Na2CO3溶液和MgSO4溶液反应的化学反应方程式为___________________；
在探究沉淀物成分前，须将沉淀从溶液中分离并净化。具体操作为①过滤②洗涤③干燥。
(2)请用下图所示装置，选择合适的实验装置和必要的试剂，证明沉淀物中只有碳酸镁。
①各装置连接顺序为__________________(用装置编号表示)；
②装置C中装有试剂的名称是______________；
③能证明生成物中只有MgCO3的实验现象是_______。
(3)若Mg(OH)2和MgCO3两者都有，可通过下列所示装置的连接，进行定量分析来测定其组成。
实验结束时通入过量的空气的作用是______________________________。
A装置和E装置的共同作用是__________________________。
③实验过程中测定的数据有：W1：样品的质量，W2：反应后装置B中残渣的质量，W3：反应生成水的质量，W4：反应生成二氧化碳的质量，为了测定其组成，至少需要其中____个数据，请将可能的组合填入下表中(每个空格中填一种组合)。
正确答案
（1）Na2CO3+MgSO4+H2O=Mg(OH)2↓+Na2SO4+CO2↑.(2) ①A→C→B. ②无水硫酸铜③装置B中澄清的石灰水变浑浊，装置C中无水硫酸铜不变蓝色。（3）①将装置B中滞留的水蒸气和CO2吹入后面的装置中以完全吸收。②吸收空气中的水蒸气和和CO2防止对实验造成干扰。③2可能组合为：W1W2W1W3W1W4W2W3W2W4W3W4。
试题分析：（1）根据题意可得方程式为Na2CO3+MgSO4+H2O=Mg(OH)2↓+Na2SO4+CO2↑.(2)用A加热物质，然后用B通过检验水的存在来确定是否含有氢元素，最后用C澄清的石灰水来确定二氧化碳的存在及含量。（3）采用该装置，实验结束时通入过量的空气是为了将装置B中滞留的水蒸气和CO2吹入后面的装置中以完全吸收。A、E的作用是吸收空气中的水蒸气和和CO2防止对实验造成干扰根据给定的物质质量等数据可看出要想确定物质组成至少需要两个数据，这些可能的组合为W1W2W1W3W1W4W2W3W2W4W3W4。
实验室用浓硫酸和乙醇制取乙烯时，常会看到烧瓶中液体变黑，并在制得的乙烯中混
有CO2、SO2等杂质。某课外小组设计了如图所示装置，证明乙烯中混有CO2、SO2并验
证乙烯的性质。
回答下列问题：
(1)烧瓶中素烧瓷片的作用是 。
(2)若要检验A中所得气体含有SO2，可将混合气体直接通入 （填图中代号，下同）装置；若要检验A中所得气体含有CH2=CH2，可将混合气体先通过B装置再通入 装置，也可将混合气体干燥后直接通入 装置。
(3)小明将从A出来的混合气体依次通过B、E、D、E，发现D前面的石灰水中无明显变化、D后面的石灰水变浑浊。请对出现该现象的原因进行合理猜想 。
(4)若要一次性将三种气体全部检验出来：
①检验的顺序是（填气体名称） ；
②上述装置组装的顺序中最简便的是：A→ ,证明C02存在的现象是 。
正确答案
（1）防止暴沸
（2） C D(或F或G) G
（3） 乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化成CO2
(4) ①乙烯、二氧化硫、二氧化碳
②GCFE F中溴水不褪色，E中澄清石灰水变浑浊
试题分析：(1)制取乙烯是用浓硫酸和乙醇的混合液在170℃的温度下制得，由于测定的是混合液的温度，所以温度计必须插入液面以下，由此来看反应物只有液体，因此需要加入碎瓷片等固体，防止液体暴沸。故答案为：防止暴沸
根据CO2、SO2与乙烯溶液反应，O2与乙烯都能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应，但是只有SO2能与品红溶液反应，只有乙烯能与溴的四氯化碳溶液反应，所以检验CO2前必须检验并除去SO2，检验SO2前必须检验并除去乙烯。故答案为：C D(或F或G) G
使之后的石灰水变浑浊的只有CO2，但是D之前的石灰水无现象，说明CO2不是原来就有的，只能是新生成的，也只能是乙烯氧化后的产物。故答案为：乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化成CO2
（4）①乙烯、二氧化硫、二氧化碳
②装置组装的顺序中最简便的是GCFE ；要检验 C02是否存在先要检验乙烯是否存在，则需通入溴水如果F中溴水不褪色，E中澄清石灰水变浑浊，则C02存在。故答案为：F中溴水不褪色，E中澄清石灰水变浑浊
某矿抽出的废液中含有大量的K+、Cl—、Br—，还有少量的Ca2+、Mg2+、SO42—。某研究性学习小组所拟取这种废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br2），他们设计了如下流程：
可供试剂a、b的选择试剂：饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、H2O2、KMnO4(H+)溶液、稀HNO3。
请根据以上流程，回答相关问题：
（1）试剂a应该选用_______________；
（2）操作①、②、③、④、⑤的名称是_________(填字母)。
（3）除去无色液体I中的Ca2+、Mg2+、SO42-离子，选出C所代表的试剂，按滴加顺序依次是 （填化学式）。
（4）调节pH的作用是 ，操作方法是 。
（5）操作⑤中用到的瓷质仪器名称是 。
正确答案
（1）H2O2
（2）B
（3）BaCl2、KOH、K2CO3（只要K2CO3在BaCl2之后即可）
（4）除去溶液中过量的CO32-；取少量的PH试纸置于玻璃片上，用蘸有待测溶液的玻璃棒点滴在试纸的中部，待试纸变色后，再与标准比色卡比较来确定溶液的pH
（5）蒸发皿
本题综合考查了高中化学的的混合物的分离与提纯的方法，是考查学生基本实验能力的一道好题。
废液中含有Br-，要转化为Br2，要加入氧化剂，不能引入新的杂质，所以试剂a是H2O2；加入CCl4的目的是萃取；紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开，叫做分液；从含有溴的CCl4溶液中分离得到CCl4和液溴的操作，是将两种相互混溶的液体进行分离的操作，叫做蒸馏；操作③完成后得到固体A和无色液体I，该操作是过滤，分离互不相溶解的固体和液体；操作④是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶。用KOH溶液与Ca2＋、Mg2＋反应生成Ca(OH)2、Mg(OH)2，除去Mg2＋和大部分Ca2＋，用BaCl2溶液与SO42—反应生成BaSO4而除去Ba2+，最后用饱和的K2CO3除去余下的少量Ca2+和后来加入的Ba2+，此处不能选用Na2CO3溶液，否则会引入新的Na+，K2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前，否则会引入Ba2+。
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