内容正文:
第3章 烃的含氧衍生物
测试卷
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
一、甲基丙烯酸甲酯的合成方法(15分)
1.甲基丙烯酸甲酯()是合成有机玻璃的单体。在工业上有两种合成方法:
(一)旧的合成方法:
①
②
(二)新的合成方法:
回答下列问题:
(1)甲基丙烯酸甲酯的分子式为 ,含有官能团的名称为 。
(2)旧的合成方法中,反应①的反应类型为 。
(3)与旧的方法相比,新方法的优点是(写一种) 。
(4)在实验室,甲基丙烯酸甲酯可以通过酯化反应制取,写出其化学方程式: 。
(5)写出甲基丙烯酸甲酯发生加聚反应合成的有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)的结构简式 。
(6)写出满足下列条件的同分异构体(不考虑立体异构): 。
①分子组成上较甲基丙烯酸甲酯少1个
②分子中含有碳碳双键与羧基
二、有机高分子的合成(16分)
2.有机合成在高分子材料和药物的合成领域有着重要作用。
(1)烯烃复分解反应可实现碳链的增长,此过程可表示为。由互为同分异构体的烯烃A和B合成高分子化合物的转化关系如下:
①若A的结构简式为,则B的结构简式为 。
②中含有键的数目为 。
③条件Ⅰ为 。
(2)链状有机物X是药物合成的一种溶剂,使用现代分析仪器其测定的相关结果如下图所示:
①根据题图可知,X的分子式为 。
②核磁共振氢谱显示,X有两个峰且峰面积之比为,则其结构简式为 。
(3)以水杨酸()和乙酸酐为原料,在具有高活性吸附效果的硅胶催化下,可合成阿司匹林()粗产品。
①该合成反应的化学方程式为 。
②实验表明,其他条件一定,随着硅胶的用量增大,合成药物的收率
收率=先增大后减小。随着硅胶的用量增大,收率减小的原因可能是 。
③等物质的量水杨酸和阿司匹林与足量NaOH溶液反应时,消耗的NaOH物质的量之比为 。
三、药物氯氮平的合成(17分)
3.某研究小组按下列路线合成药物氯氮平。
已知:
请回答下列问题:
(1)化合物A中的含氧官能团名称是 、 。
(2)写出的化学方程式 。
(3)化合物G的结构简式是 。
(4)该合成路线中涉及到的有机化学反应类型有___________。
A.取代反应 B.加成反应 C.消去反应 D.聚合反应
(5)化合物D中的两个氯原子,发生反应的氯原子是处于硝基的 (选填“邻位”或“间位”),该位置更容易发生反应的原因是 。
(6)写出同时符合下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式 。(写出两种即可)
谱表明分子中共有3种不同化学环境的氢原子,且无结构。
由分析可知化合物A的结构为,含氧官能团名称是羧基、硝基;
由分析可知B和甲醇发生酯化反应生成C,故 的化学方程式为+CH3OH+H2O;
由分析可知,化合物G的结构简式是;
由分析可知,E的结构为,故与C反应时化合物D中的两个氯原子,发生反应的氯原子是处于硝基的邻位;该位置更容易发生反应的原因是硝基是吸电子基,邻位碳原子的电子云密度降低,电正性更强,使邻位C—Cl键极性更大,更易与氨基发生反应;
F的结构简式为,分子中共有3种不同化学环境的氢原子,且无结构,符合要求的F的同分异构体有、 、等。
四、实验室制备乙酰水杨酸(19分)
4.乙酰水杨酸即阿司匹林,具有解热镇痛、抗炎、抗风湿、抗血栓的形成等作用。
已知:
物质名称
水杨酸
醋酸酐
乙酰水杨酸
结构简式
熔点/℃
157~159
-72~-74
135~138
相对分子质量
138
102
180
实验室制备乙酰水杨酸的流程及实验装置如图1所示:
回答下列问题:
I.有机物的合成
(1)向___________(填字母)mL三颈烧瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL(密度为),充分摇动使固体完全溶解,再缓慢滴加0.5 mL浓硫酸。
A.50 B.100 C.500 D.1000
(2)仪器a的名称为 。
(3)合成反应中应采用 加热。
(4)制备乙酰水杨酸反应的化学方程式为 。
II.有机物的分离提纯
(5)分离提纯过程中乙酸乙酯的主要作用是 。
(6)检验分离提纯后的产品中是否含有水杨酸,可用 (填化学式)试剂。
(7)固液分离常采用抽滤法(装置如图2)。为了防止倒吸,抽滤完成后应先 ,再 。
(8)分离提纯后得到无色晶体状乙酰水杨酸5.50 g,乙酰水杨酸的产率是 %(结果保留3位有效数字)。
五、实验室制备查尔酮(16分)
5.苯乙烯基苯基酮又叫查尔酮,是重要的有机合成试剂和指示剂。实验室制备查尔酮的原理和实验装置如下:
查阅资料:
物质
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度
溶解性
备注
苯甲醛
106
-26
179
1.04
微溶于水,易溶于乙醇、乙醚、苯等
易变质成苯甲酸
苯乙酮
120
19.6
202
1.03
不溶于水,易溶于多数有机物
自身缩合
查尔酮
208
58
345
1.07
微溶于冷乙醇和稀乙酸,易溶于乙醚、苯等
实验步骤为:
步骤一:在三颈烧瓶中,首先量取并加入5.00mL的10%氢氧化钠水溶液。接着,加入5.00mL的95%乙醇。然后,向混合液中加入(约)苯乙酮。最后,启动搅拌器,使溶液充分混合。
步骤二:将仪器A中新蒸馏得到的苯甲醛(约),滴加至三颈烧瓶中,同时保持反应温度在25℃至30℃,并持续搅拌。
步骤三:反应完成后,将装有混合液的三颈烧瓶置于冰水中冷却。
步骤四:待固体完全析出,即进行减压过滤,然后用稀乙酸溶液洗涤所得的粗产品。
步骤五:粗产品提纯后,用冷乙醇洗涤,重复三次,干燥,称量,得淡黄色片状晶体产品1.50g。
(1)装置中仪器A的名称为 ;仪器B中冷却水的入口是 。
(2)反应启动后,体系温度容易升高,超过30℃可能会导致副反应。为了提高产率,步骤二滴加苯甲醛过程中可采取的控温措施是 。
(3)把装有混合液的三颈烧瓶置于冰水中冷却的目的是 。
(4)步骤四中用稀乙酸洗涤的目的是 (结合离子方程式回答)。
(5)步骤五提纯采用的是重结晶:95%的乙醇溶解,蒸发浓缩, ,过滤。该步骤中用冷乙醇洗涤的操作是 。
(6)该实验中查尔酮的产率为 。(保留3位有效数字)
六、合成一种抗肿瘤药物H的合成路线(17分)
6.三氟苯胺类化合物广泛应用于新型医药、染料和农药的合成领域,以间三氟甲基苯胺为中间体合成一种抗肿瘤药物H的合成路线如下图所示。
(1)A是芳香族化合物,分子式为C7H8,B的结构简式为 。
(2)化合物C的名称为 。
(3)F→G的反应类型是 ,G中官能团名称是 。
(4)G→H的反应方程式为 。
(5)酸碱质子理论认为:凡是能接受氢离子的分子或离子称为碱。胺类化合物中氮原子含孤电子对,氮原子上的电子云密度越大,碱性越强。下列三种物质的碱性由强到弱的是 (用序号表示)。
① ② ③
(6)化合物B的同分异构体中,符合下列条件的有 种。
①-NH2与苯环直接相连
②能与银氨溶液在加热条件下反应产生银镜
其中核磁共振氢谱图显示有4组峰,且峰面积比为1:2:2:2的结构简式为 。
G发生硝化反应生成H,反应方程式为;
试卷第14页,共14页
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第3章 烃的含氧衍生物
测试卷
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
一、甲基丙烯酸甲酯的合成方法(15分)
1.甲基丙烯酸甲酯()是合成有机玻璃的单体。在工业上有两种合成方法:
(一)旧的合成方法:
①
②
(二)新的合成方法:
回答下列问题:
(1)甲基丙烯酸甲酯的分子式为 ,含有官能团的名称为 。
(2)旧的合成方法中,反应①的反应类型为 。
(3)与旧的方法相比,新方法的优点是(写一种) 。
(4)在实验室,甲基丙烯酸甲酯可以通过酯化反应制取,写出其化学方程式: 。
(5)写出甲基丙烯酸甲酯发生加聚反应合成的有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)的结构简式 。
(6)写出满足下列条件的同分异构体(不考虑立体异构): 。
①分子组成上较甲基丙烯酸甲酯少1个
②分子中含有碳碳双键与羧基
【答案】(1) C5H8O2 (2分) 碳碳双键和酯基(2分)
(2)加成反应(2分)
(3)原料没有腐蚀性,且产物唯一,符合绿色化学思想(2分)
(4) +H2O(2分)
(5) (2分)
(6)CH3CH=CHCOOH、CH2=C(CH3)COOH、CH2=CHCH2COOH(2分)
【解析】(1)由结构简式可知,的分子式为C5H8O2,官能团为碳碳双键和酯基,故答案为:C5H8O2;碳碳双键和酯基;
(2)由方程式可知,反应①为与HCN发生加成反应生成,故答案为:加成反应;
(3)与旧的方法相比,新方法的优点是原料没有腐蚀性,且产物唯一,符合绿色化学思想,故答案为:原料没有腐蚀性,且产物唯一,符合绿色化学思想;
(4)由题意可知,实验室制备甲基丙烯酸甲酯的反应为浓硫酸作用下甲基丙烯酸与甲醇发生酯化反应生成甲基丙烯酸甲酯和水,反应的化学方程式为 +H2O,故答案为: +H2O;
(5)
由结构简式可知,一定条件下甲基丙烯酸甲酯能发生加聚反应生成聚甲基丙烯酸甲酯,聚甲基丙烯酸甲酯的结构简式为,故答案为:;
(6)分子组成上较甲基丙烯酸甲酯少1个,分子中含有碳碳双键与羧基的同分异构体的结构可以视作丙烯分子中的氢原子被羧基取代所得结构,结构简式为CH3CH=CHCOOH、CH2=C(CH3)COOH、CH2=CHCH2COOH,故答案为:CH3CH=CHCOOH、CH2=C(CH3)COOH、CH2=CHCH2COOH。
二、有机高分子的合成(16分)
2.有机合成在高分子材料和药物的合成领域有着重要作用。
(1)烯烃复分解反应可实现碳链的增长,此过程可表示为。由互为同分异构体的烯烃A和B合成高分子化合物的转化关系如下:
①若A的结构简式为,则B的结构简式为 。
②中含有键的数目为 。
③条件Ⅰ为 。
(2)链状有机物X是药物合成的一种溶剂,使用现代分析仪器其测定的相关结果如下图所示:
①根据题图可知,X的分子式为 。
②核磁共振氢谱显示,X有两个峰且峰面积之比为,则其结构简式为 。
(3)以水杨酸()和乙酸酐为原料,在具有高活性吸附效果的硅胶催化下,可合成阿司匹林()粗产品。
①该合成反应的化学方程式为 。
②实验表明,其他条件一定,随着硅胶的用量增大,合成药物的收率
收率=先增大后减小。随着硅胶的用量增大,收率减小的原因可能是 。
③等物质的量水杨酸和阿司匹林与足量NaOH溶液反应时,消耗的NaOH物质的量之比为 。
【答案】(1) (2分) 2 (2分) NaOH、乙醇/△(2分)
(2) (2分) (2分)
(3) +(CH3CO)2O+CH3COOH (2分) 过量的硅胶会吸附产物 (2分) (2分)
【解析】(1)①由分析可知,B的结构简式为CH2=C(CH3)CH3;
②由E的结构简式可知,1molE中含有π键的数目为2mol;
③D转化为E发生氯代烃的消去反应,条件Ⅰ为NaOH、乙醇/△;
(2)①根据质荷比,可知X的相对分子质量为74,根据红外光谱图可知,存在C-O-C和C-H结构,X的分子式为C4H10O;
②核磁共振氢谱显示,X有两个峰且峰面积之比为2:3,再结合红外光谱图,可知其结构简式为CH3CH2OCH2CH3;
(3)
①对比反应物与生成物的结构简式,可知发生的为取代反应,化学方程式为:+(CH3CO)2O+CH3COOH;
②随着硅胶的用量增大,收率减小的原因可能是过量的硅胶会吸附产物;
③水杨酸中存在1个酚羟基和1个羧基,均能和NaOH反应,1mol水杨酸消耗2molNaOH,阿司匹林中存在酯基和羧基,酯基水解生成的酚羟基均能和NaOH反应,1mol阿司匹林消耗3molNaOH,故等物质的量水杨酸和阿司匹林与足量NaOH溶液反应时,消耗的NaOH物质的量之比为2:3。
三、药物氯氮平的合成(17分)
3.某研究小组按下列路线合成药物氯氮平。
已知:
请回答下列问题:
(1)化合物A中的含氧官能团名称是 、 。
(2)写出的化学方程式 。
(3)化合物G的结构简式是 。
(4)该合成路线中涉及到的有机化学反应类型有___________。
A.取代反应 B.加成反应 C.消去反应 D.聚合反应
(5)化合物D中的两个氯原子,发生反应的氯原子是处于硝基的 (选填“邻位”或“间位”),该位置更容易发生反应的原因是 。
(6)写出同时符合下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式 。(写出两种即可)
谱表明分子中共有3种不同化学环境的氢原子,且无结构。
【答案】(1) 羧基 (2分) 硝基(2分)
(2)+CH3OH+H2O(2分)
(3) (2分)
(4)AC(3分)
(5) 邻位(2分) 硝基是吸电子基,邻位碳原子的电子云密度降低,电正性更强,使邻位C—Cl键极性更大,更易与氨基发生反应(2分)
(6) (2分)
【解析】(1)
由分析可知化合物A的结构为,含氧官能团名称是羧基、硝基;
(2)
由分析可知B和甲醇发生酯化反应生成C,故 的化学方程式为+CH3OH+H2O;
(3)
由分析可知,化合物G的结构简式是;
(4)生成A的硝化反应和B与甲醇反应生成C的酯化反应属于取代反应,C转化为E为取代反应,E转化为G为取代反应,G转化为H为还原反应,H转化为氯氮平为消去反应,没有涉及加成反应和聚合反应,故答案选AC;
(5)
由分析可知,E的结构为,故与C反应时化合物D中的两个氯原子,发生反应的氯原子是处于硝基的邻位;该位置更容易发生反应的原因是硝基是吸电子基,邻位碳原子的电子云密度降低,电正性更强,使邻位C—Cl键极性更大,更易与氨基发生反应;
(6)
F的结构简式为,分子中共有3种不同化学环境的氢原子,且无结构,符合要求的F的同分异构体有、 、等。
四、实验室制备乙酰水杨酸(19分)
4.乙酰水杨酸即阿司匹林,具有解热镇痛、抗炎、抗风湿、抗血栓的形成等作用。
已知:
物质名称
水杨酸
醋酸酐
乙酰水杨酸
结构简式
熔点/℃
157~159
-72~-74
135~138
相对分子质量
138
102
180
实验室制备乙酰水杨酸的流程及实验装置如图1所示:
回答下列问题:
I.有机物的合成
(1)向___________(填字母)mL三颈烧瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL(密度为),充分摇动使固体完全溶解,再缓慢滴加0.5 mL浓硫酸。
A.50 B.100 C.500 D.1000
(2)仪器a的名称为 。
(3)合成反应中应采用 加热。
(4)制备乙酰水杨酸反应的化学方程式为 。
II.有机物的分离提纯
(5)分离提纯过程中乙酸乙酯的主要作用是 。
(6)检验分离提纯后的产品中是否含有水杨酸,可用 (填化学式)试剂。
(7)固液分离常采用抽滤法(装置如图2)。为了防止倒吸,抽滤完成后应先 ,再 。
(8)分离提纯后得到无色晶体状乙酰水杨酸5.50 g,乙酰水杨酸的产率是 %(结果保留3位有效数字)。
【答案】(1)A(2分)
(2)球形冷凝管(2分)
(3)水浴(2分)
(4) (3分)
(5)做溶剂,溶解乙酰水杨酸(2分)
(6)FeCl3(2分)
(7) 打开活塞A (2分) 关闭抽气泵(2分)
(8)61.1(2分)
【分析】乙酰水杨酸可由邻羟基苯甲酸和乙酸酐反应制得,在50mL三颈烧瓶中,加入干燥的6.90g水杨酸和10mL乙酸酐,再加10滴浓硫酸,待水杨酸全部溶解后,加热至70℃,维持20min。稍冷却后,将混合液在搅拌下倒入100mL冷水中,并用冰水浴冷却15min,抽滤,用冰水洗涤,得乙酰水杨酸粗产品。
【解析】(1)三颈烧瓶中所加试剂的体积应小于其容积的,且不少于其容积的,则三颈烧瓶的量程为50mL;
故答案为:A;
(2)仪器a的名称为球形冷凝管;
故答案为:球形冷凝管;
(3)反应温度为70℃,应采用水浴加热;
故答案为:水浴;
(4)
根据元素质量守恒可知,水杨酸和醋酸酐反应生成乙酰水杨酸和醋酸,反应的化学方程式为;
故答案为:;
(5)根据题给分离提纯流程图可知,乙酰水杨酸粗品先溶于乙酸乙酯,再通过趁热过滤、冷却结晶、洗涤干燥获得纯品,故乙酸乙酯的主要作用为做溶剂,溶解乙酰水杨酸;
故答案为:做溶剂,溶解乙酰水杨酸;
(6)水杨酸分子中含有(酚)羟基,可选用FeCl3溶液检验;
故答案为:FeCl3;
(7)为了防止倒吸,抽滤完成后应先打开活塞A,使抽气装置中的压强与外界气压相等,再关闭抽气泵;
故答案为:打开活塞A;关闭抽气泵;
(8)该实验中投入水杨酸的物质的量为,醋酸酐的物质的量为,水杨酸是少量的,则理论上生成0.05 mol乙酰水杨酸,故乙酰水杨酸的产率是;
故答案为:61.1。
五、实验室制备查尔酮(16分)
5.苯乙烯基苯基酮又叫查尔酮,是重要的有机合成试剂和指示剂。实验室制备查尔酮的原理和实验装置如下:
查阅资料:
物质
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度
溶解性
备注
苯甲醛
106
-26
179
1.04
微溶于水,易溶于乙醇、乙醚、苯等
易变质成苯甲酸
苯乙酮
120
19.6
202
1.03
不溶于水,易溶于多数有机物
自身缩合
查尔酮
208
58
345
1.07
微溶于冷乙醇和稀乙酸,易溶于乙醚、苯等
实验步骤为:
步骤一:在三颈烧瓶中,首先量取并加入5.00mL的10%氢氧化钠水溶液。接着,加入5.00mL的95%乙醇。然后,向混合液中加入(约)苯乙酮。最后,启动搅拌器,使溶液充分混合。
步骤二:将仪器A中新蒸馏得到的苯甲醛(约),滴加至三颈烧瓶中,同时保持反应温度在25℃至30℃,并持续搅拌。
步骤三:反应完成后,将装有混合液的三颈烧瓶置于冰水中冷却。
步骤四:待固体完全析出,即进行减压过滤,然后用稀乙酸溶液洗涤所得的粗产品。
步骤五:粗产品提纯后,用冷乙醇洗涤,重复三次,干燥,称量,得淡黄色片状晶体产品1.50g。
(1)装置中仪器A的名称为 ;仪器B中冷却水的入口是 。
(2)反应启动后,体系温度容易升高,超过30℃可能会导致副反应。为了提高产率,步骤二滴加苯甲醛过程中可采取的控温措施是 。
(3)把装有混合液的三颈烧瓶置于冰水中冷却的目的是 。
(4)步骤四中用稀乙酸洗涤的目的是 (结合离子方程式回答)。
(5)步骤五提纯采用的是重结晶:95%的乙醇溶解,蒸发浓缩, ,过滤。该步骤中用冷乙醇洗涤的操作是 。
(6)该实验中查尔酮的产率为 。(保留3位有效数字)
【答案】(1) 恒压分液漏斗(2分) a(2分)
(2)控制恒压分液漏斗活塞,使苯甲醛逐滴滴入(或分批加苯甲醛) (2分)
(3)加速查尔酮结晶析出(或降低了查尔酮的溶解度,析出更多的查尔酮) (2分)
(4)除去查尔酮表面的苯乙酮、苯甲醛、洗去残留杂质NaOH (2分)
(5) 冷却结晶(2分) 沿玻璃棒向漏斗中注入冷乙醇,使冷乙醇完全浸没晶体,待洗涤液流尽后,重复操作2-3次(2分)
(6)65.6%(2分)
【解析】(1)装置中仪器A的名称为恒压分液漏斗;仪器B为球形冷凝管,冷却水要下进上出,故入口是a;
(2)为防止反应放热使温度升高发生副反应,故应控制恒压分液漏斗活塞,使苯甲醛逐滴滴入(或分批加苯甲醛);
(3)根据查耳酮的熔点为58℃可知,把装有混合液的三颈烧瓶置于冰水中冷却的目的是加速查尔酮结晶析出(或降低了查尔酮的溶解度,析出更多的查尔酮);
(4)苯乙酮、苯甲醛易溶于有机溶剂,查尔酮微溶于稀乙酸,同时溶液中还含有氢氧化钠碱液,故用稀乙酸洗涤的目的是除去查尔酮表面的苯乙酮、苯甲醛,同时中和碱液,离子方程式为;
(5)查耳酮微溶于冷乙醇,蒸发结晶后应冷却结晶再过滤;冷乙醇洗涤时,直接在过滤后的固体中进行洗涤,方法是沿玻璃棒向漏斗中注入冷乙醇,使冷乙醇完全浸没晶体,待洗涤液流尽后,重复操作2-3次;
(6)根据反应物的用量可知,苯甲醛过量,苯乙酮理论上可以得到查耳酮,则其产率为。
六、合成一种抗肿瘤药物H的合成路线(17分)
6.三氟苯胺类化合物广泛应用于新型医药、染料和农药的合成领域,以间三氟甲基苯胺为中间体合成一种抗肿瘤药物H的合成路线如下图所示。
(1)A是芳香族化合物,分子式为C7H8,B的结构简式为 。
(2)化合物C的名称为 。
(3)F→G的反应类型是 ,G中官能团名称是 。
(4)G→H的反应方程式为 。
(5)酸碱质子理论认为:凡是能接受氢离子的分子或离子称为碱。胺类化合物中氮原子含孤电子对,氮原子上的电子云密度越大,碱性越强。下列三种物质的碱性由强到弱的是 (用序号表示)。
① ② ③
(6)化合物B的同分异构体中,符合下列条件的有 种。
①-NH2与苯环直接相连
②能与银氨溶液在加热条件下反应产生银镜
其中核磁共振氢谱图显示有4组峰,且峰面积比为1:2:2:2的结构简式为 。
【答案】(1)(2分)
(2)间甲基苯胺或3—甲基苯胺(2分)
(3) 取代反应 (2分) 碳氟键、酰胺基(2分)
(4)(3分)
(5)③>①>②(2分)
(6) 13 (2分) (2分)
【解析】(1)
A分子式为C7H8,A是,一定条件下发生一系列反应生成B,B的结构简式为;
(2)
与铁、盐酸发生还原反应生成C(),C的名称是间甲基苯胺或3—甲基苯胺;
(3)
)F→G是F分子中氨基上的1个氢原子被-COCH(CH3)2代替,所以反应类型为取代反应,,G()中官能团名称是碳氟键、酰胺基。
(4)
G发生硝化反应生成H,反应方程式为;
(5)-CH3是推电子基团,使电子云密度增大,-CF3是吸电子基团,使电子云密度减小,故三种物质中碱性为:③>①>②;
(6)
G发生硝化反应生成H,反应方程式为;
①与苯环直接相连;
②能与银氨溶液在加热条件下反应产生银镜,苯环上可能有2个取代基-NH2和-OOCH;在苯环上的位置异构有3种;苯环上可能有3个取代基-NH2和-CHO、-OH;在苯环上的位置异构有10种;符合条件下的的同分异构体共有13种。
其中核磁共振氢谱图显示有4组峰,且峰面积比为1:2:2:2的结构简式为。
试卷第14页,共14页
1 / 1
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