内容正文:
配制一定物质的量浓度的溶液·学生学案(沪科技版必修第一册)
第 1 章 化学研究的天地 —— 1.3 化学中常用的实验方法(学生学案·挖空自测版)
教材:沪科技版(2020)高中化学必修第一册 适用范围:上海合格性考试·等级性考试复习
班级:______ 姓名:______ 学号:______ 日期:______
[学习目标]
1. 理解物质的量浓度的概念与表达式,能正确进行 c、n、V 三者之间的换算;
2. 掌握溶液中溶质微粒浓度的计算,明确溶质的组成与微粒浓度的倍数关系;
3. 认识容量瓶的构造、规格与使用注意事项,会进行容量瓶的检漏操作;
4. 掌握用固体配制一定物质的量浓度溶液的八个步骤,以及用浓溶液配制稀溶液的操作要点;
5. 能依据 c = n/V = m/(M·V) 分析配制过程中的各种误差,判断浓度是偏大、偏小还是无影响;
6. 掌握稀释定律 c₁V₁ = c₂V₂,以及物质的量浓度与质量分数的换算关系 c = 1000ρw/M。
[使用说明]
凡“____”处均需填写;【考点】为上海考试常见设问角度,务必理解并能复述。
本学案与 1.2 物质的量配套使用,计算题注意写出公式、代入数据与单位;实验题注意使用规范的化学实验用语。
一、物质的量浓度
1. 概念与表达式
(1) 概念:以_____溶液中所含溶质 B 的_____来表示溶液组成的物理量,叫做溶质 B 的物质的量浓度。
(2) 符号:_____;常用单位:_____(或 _____)。
(3) 表达式:c_B = _____(用 n 与 V 表示);变形:n_B = _____,V = _____。
【考点】①表达式中的 V 是_____的体积(填“溶液”或“溶剂”),而不是溶剂的体积,也不是溶质与溶剂的体积之和;②溶质 B 必须用_____表示,而不是质量;③若从一定浓度的溶液中取出任意体积的溶液,其浓度_____(填“改变”或“不变”),但其中所含溶质的物质的量_____(填“改变”或“不变”)。
2. 溶液中溶质微粒浓度的计算(填表)
规律:某离子的物质的量浓度 = 溶质的物质的量浓度 × 化学式中该离子的_____。
溶液(浓度均为 c mol·L⁻¹)
c(阳离子)
c(阴离子)
举例:c = 0.5 mol·L⁻¹ 时
NaCl
c(Na⁺) = _____
c(Cl⁻) = _____
c(Na⁺) = ____ mol·L⁻¹
Na₂SO₄
c(Na⁺) = _____
c(SO₄²⁻) = _____
c(Na⁺) = ____ mol·L⁻¹
Al₂(SO₄)₃
c(Al³⁺) = _____
c(SO₄²⁻) = _____
c(SO₄²⁻) = ____ mol·L⁻¹
Ba(OH)₂
c(Ba²⁺) = _____
c(OH⁻) = _____
c(OH⁻) = ____ mol·L⁻¹
H₂SO₄
c(H⁺) = _____
c(SO₄²⁻) = _____
c(H⁺) = ____ mol·L⁻¹
【考点】①1 mol·L⁻¹ 的 Al₂(SO₄)₃ 溶液中,c(Al³⁺) = ____ mol·L⁻¹,c(SO₄²⁻) = ____ mol·L⁻¹;②0.1 mol·L⁻¹ 的 Na₂CO₃ 溶液中,c(Na⁺) = ____ mol·L⁻¹,c(CO₃²⁻) = ____ mol·L⁻¹;③若不考虑水解,溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数_____(填“相等”或“不相等”)。
3. 基本换算(填表)
已知条件
所求量
计算结果
0.5 mol NaOH 配成 2 L 溶液
c(NaOH)
____ mol·L⁻¹
58.5 g NaCl 配成 500 mL 溶液
c(NaCl)
____ mol·L⁻¹
标准状况下 11.2 L HCl 溶于水配成 1 L 溶液
c(HCl)
____ mol·L⁻¹
0.2 mol·L⁻¹ 的 H₂SO₄ 溶液 250 mL
n(H₂SO₄)、m(H₂SO₄)
____ mol;____ g
2 mol·L⁻¹ 的 NaCl 溶液 100 mL 稀释至 500 mL
稀释后 c(NaCl)
____ mol·L⁻¹
二、容量瓶——配制准确浓度溶液的核心仪器
1. 构造与规格
(1) 构造:容量瓶是一种___颈、___形的平底玻璃瓶,瓶颈上刻有一条_____,瓶身上标有_____和_____。
(2) 常见规格(填数值与单位):____ mL、____ mL、____ mL、____ mL、____ mL。
(3) 选用原则:所配溶液的体积应_____(填“等于”或“小于”)容量瓶的规格。如需配制 480 mL 溶液,应选用_____ mL 的容量瓶,并按_____ mL 计算所需溶质的量。
【考点】①容量瓶_____(填“是”或“不是”)量筒,它只能配制_____体积的溶液,不能用于量取任意体积的液体;②容量瓶上标有的三项内容是_____、_____和_____。
2. 使用注意事项(填“能”或“不能”)
操作
判断
原因
容量瓶使用前检查是否漏水
____
____________
容量瓶用待配溶液润洗
____
____________
在容量瓶中直接溶解固体或稀释浓溶液
____
____________
容量瓶用于加热或盛放过冷过热的液体
____
____________
容量瓶长期贮存配好的溶液
____
____________
容量瓶瓶塞用橡皮筋固定在瓶颈上
____
____________
【考点】①容量瓶检漏的操作:向瓶内加入少量水,塞好瓶塞,用_____顶住瓶塞,另一只手托住瓶底,将容量瓶_____,观察瓶塞周围是否漏水;若不漏,将瓶塞_____ 180°,再倒立观察;②容量瓶洗净后,瓶内壁残留少量蒸馏水,对配制结果_____(填“有”或“无”)影响,因为定容时还要加水;③容量瓶_____(填“能”或“不能”)用待配溶液润洗,否则会使溶质_____,导致浓度_____。
三、配制一定物质的量浓度的溶液(核心实验)
1. 实验仪器
用固体配制溶液需用到的仪器有:_____(核心仪器)、_____、_____、_____、_____(称量固体时用)或_____(量取液体时用)。
【考点】①玻璃棒在溶解时起_____作用,在转移时起_____作用;②胶头滴管用于_____(填步骤名称);③用浓溶液配制稀溶液时,量取浓溶液用_____(填仪器名称)。
2. 用固体配制溶液的步骤(八步·填关键词)
步骤
操作要点
关键提示
① ____
根据 c 与 V 计算所需固体的_____
m = ________
② ____
用_____称量(NaOH 等易潮解、腐蚀性固体应放在_____中称量)
左物右码;NaOH 不能在纸上称量
③ ____
在_____中用适量蒸馏水溶解,用_____搅拌
不能在容量瓶中溶解
④ ____
待溶液恢复至_____后再转移
NaOH、浓硫酸溶解放热,未冷却会使结果偏___
⑤ ____
用玻璃棒_____转移至容量瓶
玻璃棒下端应靠在容量瓶刻度线以下的内壁上
⑥ ____
用少量蒸馏水洗涤_____和_____ 2~3 次,洗涤液一并转入容量瓶
不洗涤会使溶质损失,浓度偏___
⑦ ____
加水至液面离刻度线 ____ cm 处,改用_____滴加至凹液面最低处与刻度线相切
仰视刻度会使结果偏___
⑧ ____
塞好瓶塞,反复_____摇匀
摇匀后液面低于刻度线,_____(填“能”或“不能”)再加水
3. 用浓溶液配制稀溶液
(1) 原理:稀释前后_____的物质的量不变,即 ________(填关系式)。
(2) 步骤:计算 → ____(用_____量取)→ ____(在_____中进行)→ 冷却 → 转移 → 洗涤 → 定容 → 摇匀。
(3) 浓硫酸的稀释操作:将_____沿_____缓缓注入_____中,并用玻璃棒不断_____,切不可_____(填“将水倒入酸中”或“将酸倒入水中”)。
【考点】①浓硫酸稀释时必须“酸入水”,因为浓硫酸密度比水_____且稀释时放出大量热,若将水倒入酸中会引起_____;②用浓盐酸配制稀盐酸时,_____(填“需要”或“不需要”)冷却至室温,因为浓盐酸稀释_____(填“放热不明显”或“放热剧烈”);③计算所需浓硫酸体积的公式为 V(浓) = ________。
4. 配制实例(填空)
实例一:配制 100 mL 1.00 mol·L⁻¹ 的 NaCl 溶液。
(1) 计算:n(NaCl) = ____ mol,m(NaCl) = ____ g。
(2) 称量:用_____称取上述质量的 NaCl 固体。
(3) 溶解:在_____中加适量蒸馏水溶解,并用_____搅拌。
(4) 冷却至_____后,用_____引流转移至_____ mL 容量瓶。
(5) 用蒸馏水洗涤_____和_____ 2~3 次,洗涤液全部转入容量瓶。
(6) 加水至离刻度线 ____ cm 处,改用_____定容。
(7) 塞好瓶塞,_____摇匀,装入试剂瓶并贴好_____。
实例二:用 18 mol·L⁻¹ 的浓硫酸配制 500 mL 0.2 mol·L⁻¹ 的稀硫酸。
(1) 计算:所需浓硫酸的体积 V = ____ mL(保留一位小数)。
(2) 量取:用_____ mL 的量筒量取浓硫酸。
(3) 稀释:将_____沿烧杯内壁缓缓注入盛有适量_____的烧杯中,并不断搅拌。
(4) 冷却至室温后,按上述步骤转移、洗涤、定容、摇匀。
【考点】①选择量筒时,规格应_____(填“略大于”或“远大于”)量取体积,以减小误差;②配制稀硫酸时,_____(填“能”或“不能”)将水倒入浓硫酸中。
四、误差分析(核心考点)
1. 分析方法
依据公式 c = n/V = _____,判断某项操作失误究竟使_____(分子)还是_____(分母)发生变化:
① 若使溶质的物质的量 n(或质量 m)_____,或使溶液体积 V _____,则所配浓度偏_____;
② 若使 n(或 m)_____,或使 V _____,则所配浓度偏_____。
【考点】分析误差的关键是“紧紧抓住 n 和 V 两个量”,不要凭感觉判断。
2. 常见误差判断(填“偏大”“偏小”或“无影响”)
操作失误
对 n(或 m)的影响
对 V 的影响
c 的结果
称量时砝码与药品位置放反(用到游码)
m _____
——
_____
砝码生锈(实际质量大于标示值)
m _____
——
_____
称量 NaOH 时动作过慢,固体已潮解
m _____
——
_____
NaOH 固体中含有 Na₂O 杂质
n _____
——
_____
溶解后未冷却至室温即转移定容
——
V _____
_____
未洗涤烧杯和玻璃棒
n _____
——
_____
洗涤液未全部转入容量瓶
n _____
——
_____
转移时有液体溅出容量瓶外
n _____
——
_____
定容时俯视刻度线
——
V _____
_____
定容时仰视刻度线
——
V _____
_____
加水超过刻度线后用胶头滴管吸出
n _____
——
_____
摇匀后发现液面下降,再加水至刻度线
——
V _____
_____
容量瓶内壁附有少量蒸馏水
——
——
_____
容量瓶用待配溶液润洗
n _____
——
_____
定容摇匀后静置,液面低于刻度线(未再加水)
——
——
_____
量取浓溶液时俯视量筒读数
n _____
——
_____
量取浓溶液时仰视量筒读数
n _____
——
_____
所称取的 NaCl 中含有不溶性杂质
n _____
——
_____
【考点】①定容时_____刻度线(填“俯视”或“仰视”)会导致实际加水量不足、溶液体积偏小、浓度偏大;②摇匀后液面下降是因为少量溶液残留在瓶塞与瓶颈处,属于正常现象,_____(填“能”或“不能”)再加水;③加水超过刻度线后,_____(填“能”或“不能”)用滴管吸出,必须_____重新配制;④“容量瓶内壁有水”与“容量瓶用待配液润洗”是两种完全不同的情形,前者_____影响,后者使浓度_____。
五、物质的量浓度的有关计算
1. 稀释与混合
(1) 稀释定律:溶液稀释前后,_____不变,即 c₁V₁ = _____。
(2) 同溶质两溶液混合(忽略体积变化):c(混) = _____ ÷ _____。
(3) 填表:
已知条件
所求量
计算结果
10 mL 2 mol·L⁻¹ 的 HCl 稀释至 100 mL
c(HCl)
____ mol·L⁻¹
100 mL 1 mol·L⁻¹ 与 100 mL 3 mol·L⁻¹ 的 NaCl 溶液混合
c(NaCl)
____ mol·L⁻¹
30 mL 6 mol·L⁻¹ 的 NaOH 与 70 mL 2 mol·L⁻¹ 的 NaOH 混合
c(NaOH)
____ mol·L⁻¹
将 2.24 L(标况)HCl 溶于水配成 200 mL 溶液
c(HCl)
____ mol·L⁻¹
配制 500 mL 0.1 mol·L⁻¹ 的 CuSO₄ 溶液需 CuSO₄·5H₂O
m(CuSO₄·5H₂O)
____ g
2. 物质的量浓度与质量分数的关系
(1) 质量分数 w = _____ ÷ _____ × 100%。
(2) 换算公式:c = _____(用 ρ、w、M 表示,注意单位:ρ 以 g·cm⁻³ 为单位)。
(3) 推导要点:取 1 L(即 1000 mL)溶液,其质量为 ____ g,其中含溶质质量为 ____ g,溶质的物质的量为 ____ mol。
【考点】①公式 c = 1000ρw/M 中,1000 来自 ____ 与 ____ 的单位换算(1 L = 1000 mL);②同种溶质的溶液,质量分数越大,其物质的量浓度_____(填“一定”或“不一定”)越大,还要看_____的变化;③市售浓硫酸:w = 98%、ρ = 1.84 g·cm⁻³,其 c(H₂SO₄) = ____ mol·L⁻¹。
3. 综合计算(填表)
已知条件
所求量
计算结果
36.5% 的浓盐酸(ρ = 1.19 g·cm⁻³)
c(HCl)
____ mol·L⁻¹
2 mol·L⁻¹ 的 NaOH 溶液(ρ = 1.08 g·cm⁻³)
w(NaOH)
____%(保留一位小数)
0.5 mol·L⁻¹ 的 Al₂(SO₄)₃ 溶液 200 mL
c(SO₄²⁻)、n(SO₄²⁻)
___ mol·L⁻¹;___ mol
1 mol·L⁻¹ 的 MgCl₂ 溶液 100 mL
c(Cl⁻)、使 Mg²⁺ 完全沉淀需 1 mol·L⁻¹ NaOH 的体积
___ mol·L⁻¹;___ mL
100 mL 0.3 mol·L⁻¹ 的 Na₂SO₄ 与 100 mL 0.2 mol·L⁻¹ 的 Al₂(SO₄)₃ 混合
c(SO₄²⁻)
____ mol·L⁻¹
六、课堂巩固练习
(一)选择题(每题只有一个正确答案)
1. 下列关于 1 mol·L⁻¹ 的 NaCl 溶液的说法,正确的是( )
A. 该溶液中含有 1 mol NaCl
B. 1 L 该溶液中含有 58.5 g NaCl
C. 将 58.5 g NaCl 溶于 1 L 水中即得该溶液
D. 从 1 L 该溶液中取出 100 mL,其浓度变为 0.1 mol·L⁻¹
2. 下列溶液中,c(Cl⁻) 最大的是( )
A. 1 mol·L⁻¹ 的 NaCl 溶液 B. 1 mol·L⁻¹ 的 MgCl₂ 溶液
C. 1 mol·L⁻¹ 的 AlCl₃ 溶液 D. 2 mol·L⁻¹ 的 HCl 溶液
3. 下列操作会使所配溶液浓度偏高的是( )
A. 定容时仰视刻度线 B. 未洗涤烧杯和玻璃棒
C. 定容时俯视刻度线 D. 摇匀后液面下降再加水至刻度线
4. 配制 480 mL 0.1 mol·L⁻¹ 的 CuSO₄ 溶液,下列做法正确的是( )
A. 选用 480 mL 容量瓶,称取 7.68 g CuSO₄
B. 选用 500 mL 容量瓶,称取 4.0 g CuSO₄
C. 选用 500 mL 容量瓶,称取 12.5 g CuSO₄·5H₂O
D. 选用 1000 mL 容量瓶,称取 16.0 g CuSO₄
5. 用 18 mol·L⁻¹ 的浓硫酸配制 100 mL 1.0 mol·L⁻¹ 的稀硫酸,下列做法正确的是( )
A. 用量筒量取 5.6 mL 浓硫酸,直接倒入容量瓶中加水稀释
B. 先在烧杯中加适量蒸馏水,再将浓硫酸沿烧杯壁缓缓注入水中并搅拌
C. 将水沿烧杯壁缓缓注入浓硫酸中并不断搅拌
D. 浓硫酸稀释后立即转移至容量瓶中定容
6. 设 N_A 为阿伏伽德罗常数的值,下列判断正确的是( )
A. 1 L 1 mol·L⁻¹ 的盐酸中含 HCl 分子数为 N_A
B. 0.5 mol·L⁻¹ 的 Na₂SO₄ 溶液中含 Na⁺ 数为 N_A
C. 100 mL 1 mol·L⁻¹ 的 NaCl 溶液中含 Cl⁻ 数为 0.1 N_A
D. 将 0.1 mol NaCl 溶于 100 mL 水中,所得溶液浓度为 1 mol·L⁻¹
7. 现有 w = 36.5%、ρ = 1.19 g·cm⁻³ 的浓盐酸,其物质的量浓度约为( )
A. 11.9 mol·L⁻¹ B. 3.65 mol·L⁻¹ C. 1.19 mol·L⁻¹ D. 7.3 mol·L⁻¹
(二)填空题
8. 配制 250 mL 0.2 mol·L⁻¹ 的 NaCl 溶液:
(1) 需称取 NaCl 的质量为 ____ g;
(2) 实验仪器除托盘天平、药匙、量筒外,还需_____、_____、_____、_____;
(3) 实验步骤为:计算 → ____ → ____ → 冷却 → ____ → ____ → ____ → 摇匀 → 装瓶贴签;
(4) 若定容时俯视刻度线,所配溶液浓度_____(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
9. 浓硫酸(w = 98%、ρ = 1.84 g·cm⁻³)的物质的量浓度为 ____ mol·L⁻¹;欲配制 500 mL 0.5 mol·L⁻¹ 的稀硫酸,需量取该浓硫酸 ____ mL(保留一位小数)。
10. 将标准状况下的 HCl 气体 4.48 L 溶于水,配成 200 mL 溶液,则:
(1) n(HCl) = ____ mol;(2) c(HCl) = ____ mol·L⁻¹;(3) c(H⁺) = ____ mol·L⁻¹;(4) 取该溶液 20 mL 稀释至 100 mL,稀释后 c(HCl) = ____ mol·L⁻¹。
11. 误差分析(填“偏大”“偏小”或“无影响”):
(1) 容量瓶用蒸馏水洗净后未干燥即使用:_____;
(2) 转移溶液时有少量溅出:_____;
(3) 未洗涤烧杯和玻璃棒:_____;
(4) NaOH 溶解后未冷却即定容:_____;
(5) 定容时加水超过刻度线,再用胶头滴管吸出:_____;
(6) 称量 NaOH 时将 NaOH 放在滤纸上且时间较长:_____。
参考答案
请先独立完成学案,再对照答案用红笔订正;计算题注意写出公式、代入数据与单位,实验题注意使用规范实验用语。
一、物质的量浓度
1.(1)单位体积;物质的量 (2)c_B;mol·L⁻¹(或 mol/L);mol·m⁻³ (3)n_B/V;c_B·V;n_B/c_B
【考点】①溶液 ②物质的量 ③不变;改变
2. 规律:个数(角标数字)。NaCl:c;c;0.5 Na₂SO₄:2c;c;1.0 Al₂(SO₄)₃:2c;3c;1.5 Ba(OH)₂:c;2c;1.0 H₂SO₄:2c;c;1.0
【考点】①2;3 ②0.2;0.1 ③相等
3. 0.25 mol·L⁻¹;2 mol·L⁻¹;0.5 mol·L⁻¹;0.05 mol、4.9 g;0.4 mol·L⁻¹
二、容量瓶
1.(1)细;梨;刻度线;温度;容积(规格) (2)50;100;250;500;1000 (3)等于;500;500
【考点】①不是;固定(某一) ②温度;容积;刻度线
2. 检漏:能(必须) 润洗:不能(会使溶质增多,浓度偏大) 直接溶解或稀释:不能(溶解放热会影响容积准确度,应在烧杯中进行) 加热或盛过冷过热液体:不能(影响容积准确度) 长期贮存:不能(容量瓶是配制仪器,不是贮存容器) 瓶塞用橡皮筋固定:不能(应用细绳系在瓶颈上,防止瓶塞丢失或污染)
【考点】①食指;倒立;旋转 ②无 ③不能;增多;偏大
三、配制一定物质的量浓度的溶液
1. 容量瓶;烧杯;玻璃棒;胶头滴管;托盘天平;量筒
【考点】①搅拌(加速溶解);引流 ②定容 ③量筒
2. ①计算;质量;c·V·M ②称量;托盘天平;小烧杯(或表面皿、称量瓶) ③溶解;烧杯;玻璃棒 ④冷却;室温;大 ⑤转移;引流 ⑥洗涤;烧杯;玻璃棒;小 ⑦定容;1~2;胶头滴管;小 ⑧摇匀;倒转;不能
3.(1)溶质;c₁V₁ = c₂V₂ (2)量取;量筒;稀释;烧杯 (3)浓硫酸;烧杯内壁;水;搅拌;将水倒入酸中
【考点】①大;液滴飞溅(暴沸) ②需要(一般仍需冷却后定容);放热不明显 ③c₂V₂/c₁
4. 实例一:(1)0.1;5.85(托盘天平称 5.9 g) (2)托盘天平 (3)烧杯;玻璃棒 (4)室温;玻璃棒;100 (5)烧杯;玻璃棒 (6)1~2;胶头滴管 (7)反复倒转;标签
实例二:(1)5.6 (2)10 (3)浓硫酸;蒸馏水
【考点】①略大于 ②不能
四、误差分析
1. m/(M·V);n;V;增大;减小;大;减小;增大;小
2. 依次:m 偏小→偏小;m 偏大→偏大;m 偏小(潮解吸水,实际 NaOH 减少)→偏小;n 偏大(Na₂O 与水反应生成 2 个 NaOH)→偏大;V 偏小(液体热胀,冷却后体积缩小)→偏大;n 偏小→偏小;n 偏小→偏小;n 偏小→偏小;V 偏小→偏大;V 偏大→偏小;n 偏小→偏小;V 偏大→偏小;无影响;n 偏大→偏大;无影响;n 偏小(俯视量筒读数偏大,实际量取偏少)→偏小;n 偏大(仰视读数偏小,实际量取偏多)→偏大;n 偏小→偏小
【考点】①俯视 ②不能 ③不能;倒掉(洗涤容量瓶后) ④无;偏大
五、物质的量浓度的有关计算
1.(1)溶质的物质的量;c₂V₂ (2)n 总(c₁V₁ + c₂V₂);V 总(V₁ + V₂)
(3)0.2 mol·L⁻¹;2 mol·L⁻¹;3.2 mol·L⁻¹;0.5 mol·L⁻¹;12.5 g
2.(1)溶质质量;溶液质量 (2)1000ρw/M (3)1000ρ;1000ρw;1000ρw/M
【考点】①L(升);mL(毫升) ②不一定;密度 ③18.4
3. 11.9 mol·L⁻¹;7.4%;1.5 mol·L⁻¹、0.3 mol;2 mol·L⁻¹、200 mL;0.45 mol·L⁻¹(SO₄²⁻ 总量 0.03 + 0.06 = 0.09 mol,除以 0.2 L)
六、课堂巩固练习
(一)选择题:1.B 2.C 3.C 4.C 5.B 6.C 7.A
(二)填空题:
8.(1)2.9(0.05 mol × 58.5 g·mol⁻¹ = 2.925 g,托盘天平称 2.9 g) (2)烧杯;玻璃棒;250 mL 容量瓶;胶头滴管 (3)称量;溶解;转移;洗涤;定容 (4)偏大
9. 18.4(1000 × 1.84 × 98% ÷ 98);13.6(0.5 × 0.5 ÷ 18.4 = 0.0136 L)
10.(1)0.2 (2)1.0 (3)1.0 (4)0.2
11.(1)无影响 (2)偏小 (3)偏小 (4)偏大 (5)偏小 (6)偏小
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