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化学选择题讲义01化学与生活选择1 [复制链接]

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讲义01化学与生活(选择1)

化学与生活、化学与科学、科技、社会,环境等STSE知识能充分体现化学特色,试题的命题向深入化、真实情境、最新科技成果等方向发展,充分体现学以致用,淡化死记硬背。此类题目知识涉及面广,难度不大,复习时注意环境问题、能源问题、材料问题、社会生活问题、传统文化等与基本知识的结合,习惯从化学视角去思考问题。

一、环境保护

1.环境污染

(1)大气污染

①大气污染物:颗粒物(粉尘)、硫的氧化物(SO2和SO3)、氮的氧化物(NO和NO2)、CO、碳氢化合物以及氟氯代烷等。

②大气污染的防治:合理规划工业发展和城市建设布局;调整能源结构;运用各种防治污染的技术;加强大气质量监测;充分利用环境自净能力等。

(2)水污染

①水污染物:重金属(Ba2+、Pb2+等)、酸、碱、盐等无机物,耗氧物质,石油和难降解的有机物,洗涤剂等。

②水污染的防治方法:控制、减少污水的任意排放。

(3)土壤污染。

①土壤污染物:城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体。

②土壤污染的防治措施:控制、减少污染物的排放。

2.环境污染的热点问题

(1)形成酸雨的主要气体为SO2和NOx。

(2)破坏臭氧层的主要物质是氟利昂(CCl2F2)和NOx。

(3)导致全球变暖、产生“温室效应”的气体主要是CO2。

(4)光化学烟雾的主要原因是汽车尾气(含氮氧化物、一氧化氮、碳氢化合物)的排放。

(5)“白色污染”是指聚乙烯等塑料垃圾的随意丢弃。

(6)引起赤潮的原因:工农业及城市生活污水含大量的氮、磷等营养元素(含磷洗衣粉的使用和不合理使用磷肥是造成水体富营养化的重要原因),含氮、磷生活污水的排放是引起赤潮的主要原因。

3.绿色化学理念(预防优于治理)

绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。

二、化学材料

1.金属材料

(1)合金是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有具有金属特性的物质,与各成分的金属相比,其特点为硬度比各组成成分大,熔点比各组成成分低。

(2)我们经常使用的合金有铁合金、铝合金、铜合金和新型合金。

(3)生铁和钢是含碳量不同的的两种铁碳合金。

(4)钢一般分为碳素钢和合金钢两大类。根据含碳量不同,前者可以分为高碳钢、中碳钢和低碳钢。含碳量高,硬度大,韧性差、延展性差,含碳量低,硬度小,韧性好、延展性好。后者最常见的一种是不锈钢,其合金元素主要是铬和镍,它在大气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。

(5)Al是地壳中含量最多的金属元素,纯铝的硬度和强度较小,通常制成合金。如铝硅合金,制门窗、飞机等。镁铝合金,制照相机外壳等。铝的耐腐蚀原因是表面的铝和空气中的氧气反应形成一层致密的氧化物薄膜(Al2O3)。钝化是常温下,铁、铝在浓硝酸、浓硫酸中形成致密的氧化物薄膜而阻止内部金属的氧化。

(6)常见的铜合金有*铜(Cu-Zn合金)和青铜(Cu-Sn合金)。

(7)金属的腐蚀是指金属或者合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。主要如钢铁的电化学腐蚀,钢铁含碳,在潮湿环境中易腐蚀生锈,负极是铁,反应是Fe-2e-==Fe2+,正极是碳,氧气参与反应,最后生成铁锈(主要成分Fe2O3)

(8)防止金属腐蚀的方法有改变金属内部结构(不锈钢)、外加保护膜(油漆、电镀、钝化、发蓝、包裹塑料等)、电化学保护法(轮船外壳、石油管道连锌块,钢铁水闸连直流电源负极)。

2.无机非金属材料

(1)普通玻璃成分是Na2SiO3、Ca2SiO3、SiO2熔化在一起得到的物质,是混合物,主要成分是SiO2。这种物质称作玻璃态物质,没有一定的熔点,而是在某个范围内逐渐软化。制取原料是石灰石CaCO3、纯碱Na2CO3、石英SiO2,在玻璃熔炉中高温反应而成。

(2)石英玻璃是SiO2,与普通玻璃不同,可做光导纤维。

(3)制造陶瓷的主要原料是黏土。

(4)以石灰石和黏土为主要原料,经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧,然后加入适量的石膏,并研成细粉就得到普通的硅酸盐水泥。

3.有机高分子材料

(1)通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成塑料。

(2)塑料的主要成分是合成树脂,热塑性指的是塑料冷却后又变成固体,加热后又熔化,是线型高分子材料,常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯。热固性指的是在制造过程中受热能变软,但加工成型后受热不能再软化,具有体型网状结构结构,如酚醛树脂。

(3)天然纤维如纤维素(棉花、麻)、蛋白质(蚕丝、羊毛)等,而合成纤维如腈纶、涤纶等,人造纤维(人造棉等)。蛋白质纤维的检验:灼烧有烧焦羽毛的气味。

(4)天然橡胶的化学组成是聚异戊二烯,是线性分子,经硫化后合成硫化橡胶(体型网状分子,二硫键结构)。

(5)复合材料指的是将两种或两种以上不同性能的材料组合起来的具有优良性能的材料。玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)就是玻璃纤维和合成树脂组成的复合材料。还有碳纤维复合材料等。

四、古籍化学知识

1、战国所著《周礼》中记载沿海古人“煤饼烧蛎房成灰”(“蛎房”即牡蛎壳),并把这种灰称为“蜃”,“蜃”的主要成分为CaO。

2、“独忆飞絮鹅毛下,非复青丝马尾垂”中的“飞絮”与“马尾”化学成分分别是纤维素和蛋白质。

3、“纷纷灿烂如星陨,赫赫喧豗似火攻”描述了金属元素焰色反应的现象。

4、《本草纲目》“烧酒”写道:“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上......其清如水,味极浓烈,盖酒露也”。这种方法是蒸馏。

5、《天工开物》记载“凡研硝(KNO3)不以铁碾入石臼,相激火生,祸不可测”,“相激火生”是指爆炸。

6、东晋葛洪《肘后备急方》中称“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,屠呦呦以此法提取青蒿素属于萃取。

7、《本草经集注》记载鉴别硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4):“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,该方法是焰色反应。

8、“升炼轻粉(Hg2Cl2)法”用水银一两,白矾(明矾)二两,食盐一两,同研不见星,铺于铁器内。以小乌盆覆之,筛灶灰盐水和,封固盆口,以炭打二炷香,取开则粉开于盆上矣。其白如雪,轻盈可爱。一两汞,可升粉八钱。文中从生成物中分离出轻粉涉及的操作方法为升华。

9、地沟油成份是含有有毒物质的油脂,可以制肥皂、制生物柴油。

10、制造普通玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英;制造水泥的原料是石灰石和粘土。

11、《神农本草经》说:“水银榕化(加热)还复为丹”。《*帝九鼎神丹经》中的“饵丹”、“柔丹”和“伏丹”都是在土釜中加热Hg制得的。这里的“丹”是指汞的氧化物。

12、古人精制砒霜过程为:“将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳”,文中涉及的操作方法是升华。

13、夫金木无常,方园应行,亦有隐括,习与性形。故近朱者赤,近墨者黑。”这里的“朱”指的是朱砂(HgS)。

14、《神农本草经》记载,麻*能“止咳逆上气”,古人用麻*治疗咳嗽。

15、美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来”从中可以得出古人从沙子中得到*金的方法为.重力沉降法。

16、宋代《开宝本草》中记载了KNO3的提纯方法“…所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成”,这里涉及到的操作方法是蒸发、结晶、溶解。

17、《咏石灰》(明·于谦)中“…烈火焚烧若等闲…要留清白在人间”其中“清白”是指氧化钙;《天工开物》中“凡石灰,经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaCO3;《咏煤炭》(明·于谦)中“凿开混沌得乌金…不辞辛苦出山林”其中“乌金”的主要成分是煤炭。

18、《天工开物》中记载:“以消石、硫磺为主。草木灰为辅。…*散惊而魄齑粉”文中提到的是火药。《天工开物》中有如下描述:“世间丝、麻、裘、褐皆具素质…”文中的“裘”主要成分是蛋白质。

19、中华民族有着年灿烂的文明,在中国化学的原始形式是炼丹术。

20、《物理小识》卷七《金石类》中指出:有硇水者,剪银塊投之,则旋而为水。其中的“硇水”指硝酸

21、凡火药,硫为纯阳,硝为纯阴”中“硫”指的是硫*,“硝”指的是硝酸钾

22、天工开物》中有“至于矾现五色之形,硫为群石之将,皆变化于烈火”其中的矾指的是金属硫酸盐。

23、《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”里的“碱”主要是碳酸钾。

24、据《易经》记载:“泽中有火”,“上火下泽”。泽,指湖泊池沼。“泽中有火”,是指甲烷。

25、“水滴石穿”主要是溶解了CO2的雨水对石灰石的溶解作用。

26、、周辉《清波杂志》卷十二:信州铅山胆水自山下注,势若瀑布,用以浸铜,铸冶是赖,虽干溢系夫旱涝,大抵盛于春夏,微于秋冬。古传一人至水滨,遗匙钥,翌日得之,已成铜矣。这里的胆水是指CuSO4溶液。

27、年英国传教士威康臣先生在译著《格物探源》中提到:“天地万物皆以六十四种元质配合而成,如金银铜铁养轻淡炭等皆是元质,皆由微渺而造”,“微渺”即现代之“原子”。

28、中国丝绸有五千年的历史和文化。古代染坊常用某种“碱剂”来精炼丝绸,该“碱剂”的主要成分是一种盐,能促进蚕丝表层的丝胶蛋白杂质水解而除去,使丝绸颜色洁白、质感柔软、色泽光亮。在《本草纲目》中“石碱”条目下写道:“采蒿蓼之属,晒干烧灰,以水淋汁,久则凝淀石,浣衣发面,亦去垢发面。”这里的“碱剂”或“石碱”是指草木灰。

29、已知①中国古代四大发明之一的黑火药,它是由硫磺、木炭粉和硝石组成;②油条中铝含量超标十分普遍,是影响人们健康的食品安全隐患。油条无铝配方由碳酸氢钠(小苏打)和臭粉组成。

30、年,我国早期科技丛书《物理小识·金石类》(方以智)提到:“青矾厂气熏人,衣服当之易烂,栽木不茂,惟乌桕树不畏其气”,“青矾”则绿矾,强热“青矾”得红色固体,气体冷凝得“矾油”是指的硫酸。

31、《本草纲目拾遗》中在药物名“鼻冲水”条目下写道:贮以玻璃瓶,紧塞其口,勿使泄气,则药力不减,气甚辛烈,触入脑,非有病不可嗅。在“刀创水”条目下写道:治金创,以此水涂伤口,即敛合如故。这里所说的“鼻冲水”、“刀创水”分别指的是氨水、碘酒。

32、《后汉书·郡国志》中记载:“石出泉水…其水有肥,燃之极明,不可食,县人谓之石漆。”《酉阳杂俎》一书:“高奴县石脂水,水腻,浮上如漆,采以膏车及燃灯极明。”这里的“石漆”“石脂水”是指石油、

33、苏轼《石炭行》中“投泥泼水愈光明”包含的化学知识:在高温下,把水滴到炭火上,得到两种可燃性气体,制得水煤气。

34、我国南朝(梁)陶弘景著《本草经集注》记叙药物种,其“消石”条目下写道:“…如握雪不冰强烧之,紫青烟起,仍成灰…”这里的“消石”是指硝酸钾。

35、我国医“山居多瘿”,也提到“海藻治瘿”“瘿”的产生与环境土质或饮用水的碘物质缺乏有关。

36、“霾尘积聚难见路人”,雾霾所形成的气溶胶有丁达尔效应。

37、李白的“日照香炉生紫烟”紫色是光的折射形成的,有雾有云就有胶体。

38、《新修本草》中“绛矾,本来绿色,新出窟未见风者,正如瑠璃烧之赤色”,据此推测“绛矾”的主要成分为FeSO4·7H2O。

39、鉴别《新修本草》:硝石“如握盐雪不冰,强烧之,紫青烟起”,用于区分硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4)。利用焰色反应。

40、“忽闻海上有仙山,山在虚无缥缈间”的海市蜃楼是一种自然现象,与胶体知识有关。

41、“滴水石穿、绳锯木断”前者化学变化后者物理变化。“落汤螃蟹着红袍”肯定发生了化学变化。

42、《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无沙粘土而为之”。“瓦”,传统无机非金属材料,主要成分为硅酸盐。

43、清初《泉州府志》物产条记载:“初,人不知盖泥法,元时南安有*长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之。”该段文字记载了蔗糖的分离提纯采用了*泥来吸附红糖中的色素。

44、东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞的描述:“……得火则飞,不见埃尘,将欲制之,*芽为根。”这里的“*芽”是指硫。

45、本草纲目》中“石碱”条目下写道:“采蒿蓼之属,晒干烧灰,以水淋汁,久则凝淀如石,浣衣发面,亦去垢发面。”这里的“石碱”是指碳酸钾。

46、春秋末期齐国的工艺官书《考工记》中载有“涑帛”的方法,即利用“灰”(草木灰)和“蜃”(贝壳灰)混合加水所得液体来洗涤丝帛.这种液体能洗涤丝帛主要是因为其中含有氢氧化钾。

47、汉书》中“高奴县有洧水可燃”,沈括在《梦溪笔谈》对“洧水”的使用有“予知其烟可用,试扫其烟为墨,黑光如漆,松墨不及也,此物必大行于世”的描述,“洧水”的主要成分是油脂烟的主要成分是炭黑。

48、凡研消(KNO3)不以铁碾入石臼,相激火生,祸不可测”﹣《天工开物》是指硝酸钾不能撞击。

49、烟笼寒水月笼沙,夜泊秦淮近酒家,含有“烟”字的诗句,“烟”实则为“雾”。

50、《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无砂粘土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窖中燃薪举火”,“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。

51、唐代《真元妙道要略》中有云“以硫磺、雄*合硝石并蜜烧之,焰起烧手、面及屋舍者”,描述了黑火药的制作过程。

52、石穴之中,所滴皆为钟乳”,该句中的“滴”指的是碳酸氢钙溶液。

53、《本草纲目》中载有一药物,名“铜青”.藏器日:生熟铜皆有青,即是铜之精华,大者即空绿,以次空青也.铜青则是铜器上绿色者,淘洗用之.时珍曰:近时人以醋制钢生绿,取收晒干货之.后者的反应原理化学腐蚀。

54、《本草纲目拾遗》中述“铁线粉”:“粤中洋行有舶上铁丝,……日久起销,用刀刮其销,.....,所刮下之销末,名铁线粉”“铁线粉”是铁锈,主要成分为Fe2O3·xH2O。

四、古代化学成就

1.陶器:陶瓷是传统的硅酸盐材料,它的基本原料是黏土。传统的陶瓷多是将黏土与水的混合物通过高温烧制而成。原料及烧制温度是影响陶瓷品种和性能的关键技术。我们见到的许多陶瓷制品,表面光滑、不渗水,而且色彩丰富,非常漂亮,这是由于烧制前在坯体上涂了彩釉的缘故。釉料中主要含有一些金属及其化合物,在高温烧制时金属及其化合物发生了不同的氧化还原反应,产生不同颜色的物质。

2.金属器皿:冶炼青铜的过程较复杂,大概为先把选好的矿石加入熔剂,再放在炼炉内,燃木炭熔炼,等火候成熟,取精炼铜液,弃去炼渣,即得初铜。初铜仍比较粗,需再经提炼才能获得纯净的红铜。红铜加锡、铅熔成合金,即是青铜。铸造青铜必须解决采矿、熔炼、铜锡铅合金成分的比例配制、熔炉和坩锅炉的制造等一系列技术问题。

3.造纸:以我国古书《天工开物》卷中所记载之竹纸制造方法为例,作为介绍。古时以竹子造纸之步骤如下:①斩竹漂塘:斩竹嫩竹,放入池塘,裁泡一百日以上。目的:利用天然微生物分解并洗去竹子之青皮。②煮徨足火:将以上所得之竹子,放入“徨”桶内与石灰一道蒸煮八日八夜。目的:脱脂、杀死微生物等。③舂臼:取出上述处理之竹子,放入石臼,以石碓叩打直至竹子被打烂,形同泥面。④荡料入帘:将被打烂之竹料倒入水槽内,并以竹帘在水中荡料,竹料成为薄层附于竹帘上面,其余之水则由竹帘之四边流下槽内。⑤覆帘压纸:然后将帘反复过去,使湿纸落于板上,即成张纸。如此,重复荡料与覆帘步骤,使一张张的湿纸叠积上千张,然后上头加木板重压挤去大部分的水。⑥透火焙干:将湿纸逐张扬起,并加以焙干。焙纸的设备是以土砖砌成夹巷,巷中生火,土砖温度上升之后,湿纸逐张贴上焙干。干燥后,揭起即得成纸。

4.火药:黑火药着火时,发生如下化学反应:2KNO3+S+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。硝酸钾分解放出的氧气,使木炭和硫*剧烈燃烧,瞬间产生大量的热和氮气、二氧化碳等气体。由于体积急剧膨胀,压力猛烈增大,于是发生了爆炸。据测,大约每4克黑火药着火燃烧时,可以产生升气体,体积可膨胀近万倍。在有限的空间里,气体受热迅速膨胀引起爆炸。在爆炸时,固体生成物的微粒分散在气体里,所以产生大量的烟。由于爆炸时有K2S固体产生,往往有很多浓烟冒出,因此得名黑火药。

5.酿酒:《说文解字》上说“古者仪狄作酒醪,禹尝之而美,遂疏仪狄。杜康作秫酒。”从禹时算起,酒在中华已有五六千余年的历史,与中华文明的发展同步。白酒是多以含淀粉物质为原料,如高粱、玉米、大麦、小麦、大米、豌豆等,其酿造过程大体分为两步:第一步用米曲霉、黑曲霉、*曲霉等将淀粉分解成糖类,称为糖化过程;第二步由酵母菌再将葡萄糖发酵产生酒精。发酵后的混合料经过蒸馏,得到白酒和酒糟。

6.染色:染色是一个很古老的工艺,即用染料使物着色。《尚书·益稷》记述了舜对夏禹讲的话“以五采彰施于五色,作服,汝明。”意思是要他用五种色彩染制成五种服装,以表明等级的尊卑。《吕氏春秋·贵信》中“百工不信,则器械苦伪,丹漆染色不贞。”,《后汉书·皇后纪上·明德马皇后》中“此缯特宜染色,故用之耳。”意思是这种绸料特别适于染色,所以用它。

五、物质的性质与用途

性质

用途

(1)

生理盐水指的是消毒过的0.90%的氯化钠溶液

一般用于静脉注射、冲洗隐形眼镜和鼻腔等

(2)

浓硫酸具有吸水性

作干燥剂(不能干燥NH3、H2S、HI)

(3)

生石灰、无水氯化钙能与水反应

可作(食品)干燥剂

(4)

P2O5能与水反应

可作干燥剂(不可用于食品)

(5)

硅胶能吸收水分

可作(袋装食品)干燥剂

(6)

硅是常用的半导体材料

可作太阳能电池板

(7)

二氧化硅导光能力强,并且有硬度和柔韧度

可作光导纤维

(8)

4HF+SiO2===2H2O+SiF4↑

用HF雕刻玻璃

(9)

2C+SiO2高温=====Si+2CO↑

碳还原二氧化硅制备粗硅

(10)

二氧化氯具有较强的氧化性

可用于自来水的杀菌消毒

(11)

次氯酸盐具有强氧化性

可作杀菌消毒剂,还可作漂白剂

(12)

碘酸钾在常温下稳定

食盐中的加碘物质

(13)

氮气的化学性质稳定

作保护气

(14)

NH4HCO3、NH4NO3是可溶于水的含氮化合物

可用作氮肥

(15)

浓氨水具有挥发性和还原性

用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气

(16)

草木灰和硫铵反应生成氨气,使肥效降低

草木灰和硫铵不能混合施用

(17)

二氧化硫与氧气反应

二氧化硫可用于制作葡萄酒的食品添加剂

(18)

二氧化硫具有漂白性

二氧化硫可以用来漂白纸浆(不可漂白食物)

(19)

氦气化学性质稳定、密度小

可用于填充飞艇、气球

(20)

钠具有较强的还原性

可用于冶炼钛、锆、铌等金属

(21)

NaHCO3受热分解生成CO2,能与酸反应

可用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂

(22)

Na2CO3水解使溶液显碱性

用热的纯碱溶液洗去油污

(23)

Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2

作供氧剂

(24)

肥皂水显碱性

肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂

(25)

水玻璃不燃不爆

可用作耐火材料

(26)

硅酸钠的水溶液是一种无机黏合剂

盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞

(27)

锂质量轻、比能量大

可用作电池负极材料

(28)

Al具有良好的延展性和抗腐蚀性

常用铝箔包装物品

(29)

铝有还原性、与氧化铁反应放出大量的热

可用于焊接铁轨

(30)

MgO、Al2O3的熔点很高

作耐高温材料

(31)

明矾水解生成氢氧化铝胶体,具有吸附性

明矾作净水剂(混凝剂)

(32)

小苏打和明矾反应生成二氧化碳

可以作泡沫灭火器

(33)

明矾溶液显酸性

中国古代利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈

(34)

Al(OH)3有弱碱性

可用于中和胃酸

(35)

镁铝合金质量轻、强度大

可用作高铁车厢材料

(36)

Fe具有还原性

可用于防止食品氧化变质

(37)

Fe2O3是红棕色粉末

可用作红色颜料

(38)

Fe2(SO4)3水解生成氢氧化铁胶体,具有吸附性

可用作净水剂(混凝剂)

(39)

K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体

作新型净水剂

(40)

Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2

FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板

(41)

CuSO4使蛋白质变性

误服CuSO4溶液,喝蛋清或豆浆解毒

(42)

粗锌与稀硫酸形成原电池

粗锌与稀硫酸反应制氢气比纯锌快

(43)

铁、锌形成原电池,铁作原电池的正极被保护

在海轮外壳上装若干锌块以减缓其腐蚀

(44)

铁与电源负极相连,铁被保护

铁闸门与外接电源负极相连,保护铁闸门

(45)

BaSO4不溶于水,不与胃酸反应

在医疗上进行胃部造影前,BaSO4用作患者服用的“钡餐”

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