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热练21　原电池　电解池
1. 写出苯-氧气燃料电池的电极反应式。
(1)若电解质为碱性溶液时：
负极：　 　；
正极：　 　。
(2)若电解质为酸性溶液时：
负极：　 　；
正极：　 　。
2. 写出乙醇-氧气燃料电池的电极反应式。
(1)熔融碳酸盐作电解质：
负极：　 　；
正极：　 　。
(2)熔融氧化物作电解质：
负极：　 　；
正极：　 　。
3. 写出甲醚(CH3OCH3)-氧气燃料电池的电极反应式。
(1)熔融碳酸盐作电解质：
负极：　 　；
正极：　 　。
(2)熔融氧化物作电解质：
负极：　 　；
正极：　 　。
4. (1)(2025·海门中学)常温常压下，向一定浓度的酸性KNO3溶液通入CO2至饱和，经电解获得尿素，其原理如图所示，电解过程中生成尿素的电极反应式为　 　 。
(2)(2025·丹阳高级中学)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：　 　 。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是　　 　　 　 　。
(3)(2025·淮安)利用高炉炼铁尾气中的CO2制取有机物的过程如图。
相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示：
FE%＝×100%，选择性S(X)＝×100%
①“电解”在质子交换膜电解池中进行，当电解电压为0.7 V，写出阴极发生的电极反应式：
　　 　　。
②当电解电压为0.95 V时， 生成HCHO和HCOOH的选择性之比为　 　。
(4) 工业上常用电解法处理含Cr2O废水，装置如图所示。
①电解时　 　(填“能”或“不能”)用Cu代替Fe电极。
②阳极附近Cr2O转化为Cr3＋的离子方程式为　　 　　。
③金属阳离子在阴极区域最终可沉淀完全，原因是　　 　　 　　。
5. (2025·盐城四校联考)利用电化学原理，可将H2、CO2转化为C2H5OH，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 电极2是电源的负极
B. H＋由右侧通过质子膜移向左侧
C. 该装置工作时电能转化为化学能
D. 电极1上电极反应式为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H5OH＋3H2O
6. (2025·无锡一模)用热再生氨电池处理含Cu2＋电镀废液的装置如图，该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为(NH4)2SO4-NH3混合液，B极室为(NH4)2SO4溶液；热再生部分加热a极室流出液，使[Cu(NH3)4]2＋分解。下列说法不正确的是( )
A. 装置中的离子交换膜为阳离子交换膜
B. a极的电极反应式为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
C. 电池部分的总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D. 该方法可以富集Cu2＋并产生电能，同时循环利用NH3
7. (2025·丹阳高级中学)以苯甲醛为有机原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应可制备苯甲酸。其阳极区反应过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A. Br2与H2O反应，每生成1 mol HBrO转移1 mol e－
B. 苯甲醛与HBrO反应的离子方程式为＋HBrO―→＋H＋＋Br－
C. 制备苯甲酸的过程中，c(Br－)保持不变
D. 含少量NaBr的苯甲酸粗品可用重结晶法提纯
8. (2025·苏州三模)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是( )
A. a是电源的负极
B. 电解后海水pH上升
C. 理论上转移2 mol e－生成4 g H2
D. 阳极发生：Cl－＋H2O＋2e－===HClO＋H＋
9. (2025·南通一模)某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 放电时，电子由电极b经外电路流向电极a
B. 电极a的电极反应式为CH2===CH2－2e－＋H2O===CH3CHO＋2H＋
C. 当有0.2 mol H＋通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12 L
D. 验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液，加入新制Cu(OH)2，加热，观察现象
10. (2025·苏州期末)冶金废水(主要含CaCl2)通过“电解-碳化”制备CaCO3的装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A. M极上产生黄绿色气体
B. 电解前后，N极区溶液的pH基本不变
C. 电解总反应为CaCl2＋H2O＋CO2CaCO3↓＋H2↑＋Cl2↑
D. 1 mol Ca2＋通过阳离子交换膜时，理论上共产生44.8 L气体
11. (2025·苏州十校调研)一种耦合HCHO制H2的装置如图所示。
电极为惰性催4化电极，阳极反应机理如下：
下列说法正确的是( )
A. 电解时，电极a上有O2生成
B. 电解时，OH－通过阴离子交换膜向电极a移动
C. 阳极发生的电极反应式为HCHO－2e－＋3OH－===HCOO－＋2H2O
D. 电解时电路中每通过1 mol电子，装置中共生成1 mol H2
12. (2025·盐城)研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 制备过程中只有二种能量变化
B. 电极b上发生氧化反应
C. 电解池工作时，电解质溶液中H＋通过隔膜向电极a移动
D. 电极a发生的电极反应式为N2－10e－＋6H2O===2NO＋12H＋
13. (2025·泰州中学)用如图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还可以淡化海水。下列说法正确的是( )
A. a极电极反应式：2CN－＋10e－＋12OH－===2CO＋N2↑＋6H2O
B. 电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小
C. 交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
D. 若将含有26 g CN－的废水完全处理，理论上可除去NaCl的质量为292.5 g
14. (2025·南通启东)燃煤烟气中产生的氮氧化物(NOx)及SO2会对大气造成严重污染，目前有多种处理吸收污染物的方法。其中一种隔膜电化学法去除NO装置如图所示。下列化学反应表示正确的是( )
A. 吸收池中发生的反应：2S2O＋2NO＋2H2O===4HSO＋N2
B. 电解时电极A上发生的反应：SO2＋2e－＋2H2O===4H＋＋SO
C. 用氨水吸收过量SO2的反应：SO2＋2NH3·H2O===2NH＋SO＋H2O
D. 用NaOH溶液吸收NO2的反应：NO2＋2OH－===NO＋H2O
15. (2025·苏锡常镇一模)微生物电池除去废水中CH3COO－的装置如图所示。下列说法正确的是( )
A. 高温可以提高CH3COO－的去除速率
B. 不锈钢表面发生了氧化反应
C. 石墨电极表面发生的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
D. 电池工作时，每消耗0.1 mol CH3COO－，有0.7 mol H＋从质子交换膜左侧向右侧迁移
16. (2025·盐城中学)一种利用金属磷化物作为催化剂，将CH3OH转化成甲酸钠的电化学装置如图所示，阴极生成HCO和一种气体。下列说法错误的是( )
A. b为电源正极
B. Na＋由右侧室向左侧室移动
C. 阴极发生的电极反应式为2CO2＋2H2O－2e－===2HCO＋H2↑
D. 理论上，当电路中转移2 mol e－时，阴极室质量增加132 g
热练21　原电池　电解池
1. 写出苯-氧气燃料电池的电极反应式。
(1)若电解质为碱性溶液时：
负极：　C6H6－30e－＋42OH－===6CO＋24H2O　；
正极：　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　。
(2)若电解质为酸性溶液时：
负极：　C6H6－30e－＋12H2O===6CO2↑＋30H＋ 　；
正极：　O2＋4H＋＋4eˉ===2H2O　。
2. 写出乙醇-氧气燃料电池的电极反应式。
(1)熔融碳酸盐作电解质：
负极：　C2H5OH－12e－＋6CO===8CO2↑＋3H2O　；
正极：　O2＋4e－＋2CO2===2CO　。
(2)熔融氧化物作电解质：
负极：　C2H5OH－12e－＋6O2－===2CO2↑＋3H2O　；
正极：　O2＋4e－===2O2－　。
3. 写出甲醚(CH3OCH3)-氧气燃料电池的电极反应式。
(1)熔融碳酸盐作电解质：
负极：　CH3OCH3－12e－＋6CO===8CO2＋3H2O　；
正极：　O2＋4e－＋2CO2===2CO　。
(2)熔融氧化物作电解质：
负极：　CH3OCH3－12e－＋6O2－===2CO2＋3H2O　；
正极：　O2＋4e－===2O2－　。
4. (1)(2025·海门中学)常温常压下，向一定浓度的酸性KNO3溶液通入CO2至饱和，经电解获得尿素，其原理如图所示，电解过程中生成尿素的电极反应式为　2NO＋CO2＋18H＋＋16e－===CO(NH2)2＋7H2O　。
(2)(2025·丹阳高级中学)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：　CO2＋H＋＋2e－===HCOO－或CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO　。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是　阳极产生O2，pH减小，HCO浓度降低，K＋部分迁移至阴极区　。
(3)(2025·淮安)利用高炉炼铁尾气中的CO2制取有机物的过程如图。
相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示：
FE%＝×100%，选择性S(X)＝×100%
①“电解”在质子交换膜电解池中进行，当电解电压为0.7 V，写出阴极发生的电极反应式：
　CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH　。
②当电解电压为0.95 V时， 生成HCHO和HCOOH的选择性之比为　2∶1　。
(4) 工业上常用电解法处理含Cr2O废水，装置如图所示。
①电解时　不能　(填“能”或“不能”)用Cu代替Fe电极。
②阳极附近Cr2O转化为Cr3＋的离子方程式为　Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O　。
③金属阳离子在阴极区域最终可沉淀完全，原因是　阴极氢离子得到电子生成氢气，溶液中氢离子浓度降低，pH增大，OH－与Fe3＋、Cr3＋结合生成沉淀，使金属阳离子在阴极区域最终可沉淀完全　。
【解析】 (3)①当电解电压为0.7V，观察图像可知，主要产生的是HCOOH，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成HCOOH，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH。②电解电压为0.95V时，根据图示可知，产物为HCOOH、HCHO，发生反应：CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，CO2＋4e－＋4H＋===HCHO＋H2O，设电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量分别为x、y，根据FE(HCHO)＝60%、FE(HCOOH)＝15%，有＝，则x∶y＝2∶1，由选择性公式可知，电解生成的HCHO和HCOOH的选择性之比为2∶1。
5. (2025·盐城四校联考)利用电化学原理，可将H2、CO2转化为C2H5OH，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(C)
A. 电极2是电源的负极
B. H＋由右侧通过质子膜移向左侧
C. 该装置工作时电能转化为化学能
D. 电极1上电极反应式为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H5OH＋3H2O
【解析】 电极1上CO2转化为C2H5OH，碳元素化合价降低，得到电子，电极1为正极，电极反应式为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H5OH＋3H2O，电极2为负极，A、D正确；负极的电极反应式：H2－2e－===2H＋，H＋由右侧通过质子膜移向左侧(正极)，B正确；该装置为原电池，化学能转化为电能，C错误。
6. (2025·无锡一模)用热再生氨电池处理含Cu2＋电镀废液的装置如图，该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为(NH4)2SO4-NH3混合液，B极室为(NH4)2SO4溶液；热再生部分加热a极室流出液，使[Cu(NH3)4]2＋分解。下列说法不正确的是(A)
A. 装置中的离子交换膜为阳离子交换膜
B. a极的电极反应式为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
C. 电池部分的总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D. 该方法可以富集Cu2＋并产生电能，同时循环利用NH3
【解析】 由图可知，a电极上Cu转化为[Cu(NH3)4]2＋，故a电极为原电池的负极，b电极为正极，溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜由正极迁移到负极，A错误；a电极发生电极反应式为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，B正确；b电极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，C正确；该装置为原电池装置，可以富集铜离子并产生电能，同时回收液受热分解释放出氨气，能循环利用氨气，D正确。
7. (2025·丹阳高级中学)以苯甲醛为有机原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应可制备苯甲酸。其阳极区反应过程如图所示。下列说法不正确的是(C)
A. Br2与H2O反应，每生成1 mol HBrO转移1 mol e－
B. 苯甲醛与HBrO反应的离子方程式为＋HBrO―→＋H＋＋Br－
C. 制备苯甲酸的过程中，c(Br－)保持不变
D. 含少量NaBr的苯甲酸粗品可用重结晶法提纯
【解析】 阳极区发生的反应有2Br－－2e－===Br2、Br2＋H2O??H＋＋Br－＋HBrO、＋HBrO―→＋H＋＋Br－，根据Br2～e－～HBrO，每生成1 mol HBrO，理论上电路中转移1 mol电子，A正确、B正确；结合上述反应可知，每消耗2个溴离子的同时，也可以产生2个溴离子，但反应消耗水，因此c(Br－)会增大，C错误；粗苯甲酸中混有可溶性杂质，先在较高温度下溶于水制成浓溶液，再降低温度，让苯甲酸结晶析出，再通过重结晶法提纯，D正确。
8. (2025·苏州三模)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(B)
A. a是电源的负极
B. 电解后海水pH上升
C. 理论上转移2 mol e－生成4 g H2
D. 阳极发生：Cl－＋H2O＋2e－===HClO＋H＋
【解析】 该装置为电解池装置，钛箔上生成H2，钛箔为阴极，连接电源的负极，钛网上有O2和HClO生成，钛网为阳极，连接电源的正极。a是电源的正极，A错误；该电池中使用催化剂PRT抵制O2产生，故电解主要生成H2和HClO，总反应为Cl－＋2H2OHClO＋H2↑＋OH－，反应生成OH－，电解后海水pH上升，B正确；由海水生成1 mol H2，转移2 mol e－，因此理论上转移2 mol e－生成1 mol H2，质量为2 g，C错误；阳极发生氧化反应，可发生的主要电极反应式为Cl－＋2H2O－2e－===HClO＋H＋，D错误。
9. (2025·南通一模)某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(B)
A. 放电时，电子由电极b经外电路流向电极a
B. 电极a的电极反应式为CH2===CH2－2e－＋H2O===CH3CHO＋2H＋
C. 当有0.2 mol H＋通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12 L
D. 验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液，加入新制Cu(OH)2，加热，观察现象
【解析】 放电时，电极a为负极，电极b为正极，电子由电极a经外电路流向电极b，A错误；当有0.2 mol H＋通过质子交换膜时，电路中转移0.2 mol电子，电极b表面理论上消耗O2的体积在标准状况下约为1.12 L，C错误；左室溶液中含有硫酸，故验证生成CH3CHO时，应取反应后的左室溶液，先加入NaOH中和硫酸，后加入新制Cu(OH)2，加热，观察现象，D错误。
10. (2025·苏州期末)冶金废水(主要含CaCl2)通过“电解-碳化”制备CaCO3的装置如图所示。下列说法不正确的是(D)
A. M极上产生黄绿色气体
B. 电解前后，N极区溶液的pH基本不变
C. 电解总反应为CaCl2＋H2O＋CO2CaCO3↓＋H2↑＋Cl2↑
D. 1 mol Ca2＋通过阳离子交换膜时，理论上共产生44.8 L气体
【解析】 由电解时Ca2＋移动的方向可知，M为阳极，N为阴极。在阳极区，Cl－失电子生成Cl2，A正确；在N极区，H2O得电子生成的OH－吸收CO2后生成CO，CO与Ca2＋结合生成CaCO3沉淀，故电解前后，N极区溶液的pH基本不变，B正确；结合两极产物可知，该电解的总反应为CaCl2＋H2O＋CO2CaCO3↓＋H2↑＋Cl2↑，C正确；当1 mol Ca2＋通过阳离子交换膜时，电路中转移2 mol e－，由电解总反应可知理论上两极产生的气体的体积在标准状况下为44.8 L，D错误。
11. (2025·苏州十校调研)一种耦合HCHO制H2的装置如图所示。
电极为惰性催4化电极，阳极反应机理如下：
下列说法正确的是(D)
A. 电解时，电极a上有O2生成
B. 电解时，OH－通过阴离子交换膜向电极a移动
C. 阳极发生的电极反应式为HCHO－2e－＋3OH－===HCOO－＋2H2O
D. 电解时电路中每通过1 mol电子，装置中共生成1 mol H2
【解析】 由图可知，电极b上HCHO被氧化为HCOO－，则电极b为阳极，电极a为阴极，电解质溶液为KOH溶液，阳极电极反应式为2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，阴极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。电解时，电极a上有H2生成，A错误；电解时，OH－通过阴离子交换膜向阳极移动，故向电极b移动，B错误；C错误；阴、阳极均产生H2，反应中每通过2 mol电子，生成2 mol H2，故电解时电路中每通过1 mol电子，装置中共生成1 mol H2，D正确。
12. (2025·盐城)研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意如图所示。下列叙述正确的是(D)
A. 制备过程中只有二种能量变化
B. 电极b上发生氧化反应
C. 电解池工作时，电解质溶液中H＋通过隔膜向电极a移动
D. 电极a发生的电极反应式为N2－10e－＋6H2O===2NO＋12H＋
【解析】 由图可知，N2转化为NO，氮元素化合价升高，故电极a为阳极，电极反应式为N2－10e－＋6H2O===2NO＋12H＋，电极b为阴极。制备过程涉及太阳能、电能、化学能等能量形式转化，A错误；电极b为阴极，发生还原反应，B错误；电解池工作时，电解质溶液中H＋通过质子交换膜向电极b(阴极)移动，C错误。
13. (2025·泰州中学)用如图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还可以淡化海水。下列说法正确的是(D)
A. a极电极反应式：2CN－＋10e－＋12OH－===2CO＋N2↑＋6H2O
B. 电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小
C. 交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
D. 若将含有26 g CN－的废水完全处理，理论上可除去NaCl的质量为292.5 g
【解析】 由图可知，a极为负极，则b极为正极。a极CN－在碱性条件下失去电子生成氮气，电极反应式为2CN－－10e－＋12OH－===2CO＋N2↑＋6H2O，A错误；b极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B错误；阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，C错误；26 g CN－的物质的量为1 mol，消耗1 mol CN－时转移5 mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5 mol NaCl，其质量为292.5 g，D正确。
14. (2025·南通启东)燃煤烟气中产生的氮氧化物(NOx)及SO2会对大气造成严重污染，目前有多种处理吸收污染物的方法。其中一种隔膜电化学法去除NO装置如图所示。下列化学反应表示正确的是(A)
A. 吸收池中发生的反应：2S2O＋2NO＋2H2O===4HSO＋N2
B. 电解时电极A上发生的反应：SO2＋2e－＋2H2O===4H＋＋SO
C. 用氨水吸收过量SO2的反应：SO2＋2NH3·H2O===2NH＋SO＋H2O
D. 用NaOH溶液吸收NO2的反应：NO2＋2OH－===NO＋H2O
【解析】 吸收池中NO被S2O还原为氮气，S2O被氧化为HSO，离子方程式为2S2O＋2NO＋2H2O===4HSO＋N2，A正确；电极A室中，进入的是HSO，流出的是S2O，故电解时电极A上发生的反应为HSO还原生成S2O，电极反应式为2HSO＋2e－＋2H＋===2H2O＋S2O，电极B上发生反应：SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋，B错误；用氨水吸收过量SO2时生成酸式盐，反应为SO2＋NH3·H2O===NH＋HSO，C错误；用NaOH溶液吸收NO2的反应为2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O，D错误。
15. (2025·苏锡常镇一模)微生物电池除去废水中CH3COO－的装置如图所示。下列说法正确的是(C)
A. 高温可以提高CH3COO－的去除速率
B. 不锈钢表面发生了氧化反应
C. 石墨电极表面发生的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
D. 电池工作时，每消耗0.1 mol CH3COO－，有0.7 mol H＋从质子交换膜左侧向右侧迁移
【解析】 高温下，微生物可能失去活性，不利于提高CH3COO－去除速率，A错误；在不锈钢的表面，Fe元素的化合价降低，发生还原反应，B错误；在石墨电极表面CH3COO－失去电子，生成CO2和H＋，电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，C正确；由石墨电极的电极反应式可知，每消耗0.1 mol CH3COO－，有0.8 mol电子发生转移，故有0.8 mol H＋从质子交换膜左侧向右侧迁移，D错误。
16. (2025·盐城中学)一种利用金属磷化物作为催化剂，将CH3OH转化成甲酸钠的电化学装置如图所示，阴极生成HCO和一种气体。下列说法错误的是(C)
A. b为电源正极
B. Na＋由右侧室向左侧室移动
C. 阴极发生的电极反应式为2CO2＋2H2O－2e－===2HCO＋H2↑
D. 理论上，当电路中转移2 mol e－时，阴极室质量增加132 g
【解析】 该装置可由CH3OH制取HCOONa，C元素由－2价升高到＋2价，则右侧电极为阳极，与电源正极相连，则b为电源正极，A正确；Na＋由阳极区向阴极区移动，即由右侧室向左侧室移动，B正确；阴极的电极反应式为2CO2＋2e－＋2H2O===2HCO＋H2↑，阳极的电极反应式为CH3OH－4e－＋5OH－===HCOO－＋4H2O，C错误；当电路中转移2 mol e－时，阴极室吸收n(CO2)＝2 mol，生成n(H2)＝1 mol，定向移动到阴极室的n(Na＋)＝2 mol，则阴极室增加的质量为m(CO2)＋m(Na＋) －m(H2)＝2 mol×44 g/mol＋2 mol×23 g/mol－1 mol×2 g/mol＝132 g，D正确。

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