高考化学一轮复习第十章化学反应速率与化学平衡第35讲化学反应速率与化学平衡图像课件

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高考化学一轮复习第十章化学反应速率与化学平衡第35讲化学反应速率与化学平衡图像课件

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(共54张PPT)
课标要求 1.能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。
2.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产生活、化学
实验中的实际问题。
图像 分析 结论
t1时v'正突然增大,v'逆逐渐增大;v'正>v'逆,平衡向正反应方向移动 其他条件不变,t1时增大   的浓度
t1时v'正突然减小,v'逆逐渐减小;v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动 其他条件不变,t1时减小   的浓度
t1时v'逆突然增大,v'正逐渐增大;v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动 其他条件不变,t1时增大   的浓度
t1时v'逆突然减小,v'正逐渐减小;v'正>v'逆,平衡向正反应方向移动 其他条件不变,t1时减小   的浓度
考点一 化学反应速率图像及分析
1.“渐变”类v-t图像及分析
反应物
反应物
生成物
生成物
图像
t1时刻改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低
正反应是   反应 正反应是  反应
压强 增大 减小 增大 减小
正反应是气体总体积   的反应 正反应是气体总体积   的反应
2.“断点”类v-t图像及分析
放热
吸热
增大
减小
图像 分析 结论
t1时v'正、v'逆均突然增大且v'正=v'逆,平衡不移动 其他条件不变,t1时使用催化剂
其他条件不变,t1时增大反应体系的压强且反应前后气体总体积无变化
t1时v'正、v'逆均突然减小且v'正=v'逆,平衡不移动 其他条件不变,t1时减小反应体系的压强且反应前后气体总体积无变化
3.“平台”类v-t图像及分析
4.“全程”类v-t图像及分析
【学以致用】金属镁与足量稀硫酸反应,反应速率随时间的变化如图所示。
(1)AB段反应速率v增大,原因是   。
(2)BC段反应速率v减小,原因是   。
该反应放热,溶液温度逐渐升高,v增大
溶液中c(H+)逐渐减小,v减小
考向 化学反应速率图像及分析
1.(2024·6月选考节选)为加速NaBH4水解,某研究小组开发了一种水溶性催化剂,当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时,测得反应开始时生氢速率v与投料比[n(NaBH4)/n(H2O)]之间的关系,结果如图所示。请解释ab段变化的原因:  .
.
 。
随着投料
比[n(NaBH4)/n(H2O)]增大,水的量过少,微粒间有效碰撞减少,NaBH4的水解转化率
降低


该反应是放热反应,C3H8与O2起始物质的量
比相同时,升高温度,平衡逆向移动,C3H8体积分数增大,故横坐标向左是升高温度,
所以T3>T4
27.3%
分析速率-时间(v-t)图像的方法
(1)分析速率-时间图像的特点,看v(正)、v(逆)是否存在“断点”,看是否存在“平台”。
(2)若存在“断点”,则改变的条件可能是温度或压强,v(正)、v(逆)增大,可能是升高温度或增大压强;若v(正)、v(逆)减小,可能是降低温度或减小压强。
(3)若图像中无“断点”,曲线是“渐变”,即逐渐升高(或降低),则改变条件是增大浓度(或减小浓度)。
(4)若存在“平台”,则改变条件可能是使用催化剂,或改变压强(前后气体总体积不变的反应)。
考点二 化学平衡图像及分析
1.反应进程“折线图”及分析
下列图中,C%指生成物的百分含量,B%指反应物的百分含量。
(1)温度对化学平衡的影响
(T2>T1,正反应为吸热反应)
(T2>T1,正反应为放热反应)
(2)压强对化学平衡的影响
(p1>p2,正反应为体积减小的反应)
(p1>p2,正反应为体积增大的反应)
(3)催化剂对化学平衡的影响
(a用催化剂,b不用)
2.等压(或等温)线及分析
图中α表示反应物的转化率,n表示反应物的平衡物质的量。
(1)图①,若p1>p2>p3,则正反应为气体的总体积   的反应,ΔH<0。
(2)图②,若T1>T2,则正反应为   反应。
减小
放热
3.两类特殊图像
(1)对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应开始,v(正)>v(逆);M点为刚达到平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升高温度,A%增加或C%减少,平衡   移动,则有ΔH<0。
(2)对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是平衡点。L线的上方(E点),A%大于此压强时平衡体系中A%,则E点满足v(正)   v(逆);同理L线的下方(F点)满足v(正)   v(逆)。
逆向


考向1 反应进程“折线图”及分析
1.在容积不变的密闭容器中,一定量的 SO2与 O2发生反应:
2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)。温度分别为T1和T2时,SO3的
体积分数随时间的变化如图所示,下列说法中不正确的
是(   )
A.该反应的ΔH<0
B.温度:T1<T2
C.化学平衡常数:K(T1)>K(T2)
D.保持T1不变,增大体系的压强,可得到与T2相同的平衡状态
【解析】 保持T1不变,增大体系的压强,平衡正向移动,SO3的体积分数增大,故不可能得到与T2相同的平衡状态,D错误。
D
2.常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化成CO2和N2:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)。某小组进行实验探究温度、压强对平衡移动的影响,CO的浓度随时间变化如图所示。
下列说法中不正确的是(   )
A.若探究温度的影响,则该反应的ΔH<0
B.若探究温度的影响,实验Ⅱ中可能使用了催化剂
C.若探究压强的影响,则压强:p(Ⅲ)>p(Ⅱ)>p(Ⅰ)
D.增大体系压强,CO的转化率增大
【解析】 若探究温度的影响,根据“先拐先平,速率快,条件高”规律,温度:T(Ⅲ)>T(Ⅱ)=T(Ⅰ),温度越高,CO的浓度越大,则该反应的ΔH<0,A正确;T(Ⅰ)、T(Ⅱ)达到相同的平衡状态,说明二者温度相同,但Ⅱ的反应速率更快,推测实验Ⅱ中可能使用了催化剂,B正确;若探究压强的影响,则压强:p(Ⅲ)>p(Ⅱ)=p(Ⅰ),C错误;增大体系压强,平衡正向移动,故CO的转化率增大,D正确。
C
3.以CO2和H2为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向。向2 L容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),测得反应在不同温度和压强下,平衡混合物中CH3OH体积分数如图所示。下列说法中不正确的是(   )
A.压强:p1>p2
B.a点CO2的转化率为75%
C.a、b、c三点对应的化学反应速率v(a)<v(c)<v(b)
D.b→a过程,平衡向正反应方向移动
【解析】 随着温度的升高,甲醇的体积分数减小,平衡逆向移动,正反应为放热反应,压强越大,反应速度越快,则v(a)<v(b)<v(c),C错误。
考向2 等压(或等温)线及分析
C
4.NH3可用于消除氮氧化物的污染。将NO2和NH3通入固定容积的密闭容器中,一定条件下发生反应6NO2(g)+8NH3(g) 7N2(g)+12H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1,其中NO2的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示,下列说法中正确的是(   )

A.NO2与水反应生成HNO3,则NO2为酸性氧化物
B.高温有利于该反应自发进行
C.压强:p1>p2
D.X点和Y点对应的化学平衡常数:K(X)=K(Y)
【解析】 NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮,该反应是氧化还原反应,故NO2不是酸性氧化物,A错误;升高温度,NO2的转化率减小,平衡向逆反应方向移动,说明该反应是放热反应,由于是熵增反应,任何条件下反应ΔH-TΔS均小于0,都能自发进行,B错误;该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,NO2的转化率减小,由题图可知,温度相同时,p1条件下NO2的转化率大于p2条件下NO2的转化率,则压强p1小于p2,C错误;平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,由题图可知,X点和Y点的温度相同,则对应的化学平衡常数相等,D正确。
D
5.以NH3为氮源催化氧化制备HNO3,反应原理分三步进行。

针对第Ⅱ步反应进行研究:在容积可变的密闭容器中,充入2n mol NO和n mol O2进行反应。在不同压强下(p1、p2),反应达到平衡时,测得NO转化率随温度的变化如图所示。

解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因:  .
. ..
 。
2NO+O2 2NO2,该反应正向气体
分子总数减小,同温时,p1条件下NO转化率高于p2,故p1>p2,x、y点转化率相同,此
时压强对容积的影响大于温度对容积的影响,故y点容积小于x点
分析等压线(或等温线)图像的方法
“定一议二”的分析技巧 该类图像表示两个外界条件同时变化时,反应物的转化率变化情况,分析这类图像一般采用“定一议二”的方法
根据需要运用“辅助线”法 画出垂直于横坐标轴的竖直线,固定温度(或压强),即把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个变量的关系
考向3 投料比-转化率图像及分析
D
(1)改变投料比相当于增加一种反应物的浓度,另一种反应物的转化率升高,而自身的转化率降低。
(2)当按化学反应方程式的计量数之比投入反应物,各组分的平衡转化率相同,平衡时产物的体积分数最大。
7.(2025·湖丽衢一模)近年来,氨(NH3)作为一种无碳能源吸引了越来越多的关注。在某新型催化剂作用下,向密闭容器中充入5 mol N2和15 mol H2,在温和条件下合成NH3,在催化剂活性范围内,相同时间内测得体系中N2的物质的量与温度、压强的关系如图所示。
(1)p2   p1(填“>”“<”或“=”)。
【解析】 合成氨的反应为正向气体体积缩小的反应,增大压强,平衡正向移动,N2的物质的量逐渐减小,结合图像可知,p2>p1。
考向4 含特殊点的图像及分析

(3)投料比一定时,随着温度升高,不同压强下N2的物质的量趋向相等,其主要原因是
   。
【解析】投料比一定时,随着温度升高,不同压强下N2的物质的量趋向相等,说明平衡主要受温度的影响,即压强对平衡的影响小于温度对平衡的影响。
压强对平衡的影响小于温度对平衡的影响
进阶高考
1.(2025·江苏卷)甘油(C3H8O3)水蒸气重整获得H2过程中的主要反应:
反应Ⅰ:C3H8O3(g) 3CO(g)+4H2(g) ΔH>0
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应Ⅲ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0
1.0×105 Pa条件下,1 mol C3H8O3和9 mol H2O发生上述反应达平衡状态时,体系中CO、H2、CO2和CH4的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法中正确的是
( A )
A.550 ℃时,H2O的平衡转化率为20%
B.550 ℃反应达平衡状态时,n(CO2)∶n(CO)=11∶25
C.其他条件不变,在400~550 ℃内,平衡时H2O的物质
的量随温度升高而增大
D.其他条件不变,加压有利于增大平衡时H2的物质的量
2.(2024·黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物质
制备的高附加值化学品,150 ℃时其制备过程
及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后
异山梨醇浓度不再变化。下列说法中不正确的
是(   )
A.3 h时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.0~3 h平均速率(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【解析】 由题图可知,3 h后异山梨醇浓度继续增大,15 h后异山梨醇浓度才不再变化,所以3 h时,反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,A错误。
A
3.(2024·江西卷节选)目前开采的天然气含有H2S,综合利用天
然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的
主要反应如下:
反应Ⅰ:CH4(g)+2H2S(g) CS2(g)+4H2(g) ΔH1=+260 kJ·
mol-1
反应Ⅱ:CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH2=+90 kJ·mol-1
反应Ⅲ:2H2S(g) S2(g)+2H2(g) ΔH3=+181 kJ·mol-1
请回答:
保持反应器进料口总压为100 kPa。分别以8 kPa CH4、24 kPa H2S(He作辅气)与25 kPa CH4、75 kPa H2S进料,CH4平衡转化率与温度的关系如图,含有He的曲线为   ,理由是   。
【解析】 恒温恒压下充入稀有气体,相当于减压,平衡向气体分子数增大的方向移动,即向正反应方向移动,CH4的平衡转化率增大,故含有He的曲线为M。
M
恒温恒压下充入稀有气体,平衡向气体分子数增大的方向移动
4.(2024·河北卷节选)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化
剂,工业上制备原理如下:
SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g)
ΔH=-67.59 kJ·mol-1
恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2(g)和Cl2(g),
测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp=p0-p,
p0为体系初始压强,p0=240 kPa,p为体系平衡压强),结果如图。
图中温度由高到低的顺序为   ,判断依据为  .
 。
【解析】 该反应为气体分子数减小的反应,由反应方程式可知,体系达平衡时,体系中减小的压强等于生成的SO2Cl2的压强,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,生成的SO2Cl2的量减少,则Δp减小,对照图像可知T1<T2<T3。
T3>T2>T1
Δp与生成的SO2Cl2的压强相等,
该反应放热,升温平衡逆向移动,生成的SO2Cl2的量减少,Δp减小
课时作业
答案速对
第十章 第35讲 化学反应速率与化学平衡图像
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B C C D C B C C
题号 9 10
答案 见答案 见答案
1.(2025·浙江五校联盟联考)可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件,化学反应
速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是(   )
A.维持温度、反应体系容积不变,t1时充入SO3(g)
B.维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g)
C.维持反应体系容积不变,t1时升高反应体系温度
D.维持温度、反应体系容积不变,t1时充入一定量Ar
【解析】 维持温度、反应体系容积不变,t1时充入SO3(g),此时逆反应速率增大,正反应速率不变,A错误;维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g),此时逆反应速率增大,而且反应体系容积增大导致正反应速率减小,B正确;维持反应体系容积不变,t1时升高反应体系温度,正、逆反应速率都增大,C错误;维持温度、反应体系容积不变,t1时充入一定量Ar,反应物和生成物浓度都不变,正、逆反应速率都不变,D错误。
B
2.一定条件下,在密闭容器中发生反应:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,并建立平衡,在t1和t3时分别改变一个条件,在t2和t4时反应达到新的平衡状态。图1是正反应速率随时间变化的图像,图2是NO的浓度随时间变化的图像,下列说法中不正确的是(   )
A.t1时改变的条件是减小生成物浓度
B.t3时正、逆反应速率均增大
C.t3时改变的条件可能是加压或升温
D.t4时的平衡常数小于t1时的平衡常数
图1  图2
C
【解析】 由图1可知,t1改变条件时,正反应速率在原来基础上逐渐减小,由图2可知,t1改变条件时,NO的浓度在原来基础上逐渐减小,说明改变条件后平衡正向移动,只有减小生成物浓度才能与两个图像的变化情况符合,A正确;由图1可知,t3改变条件时,正反应速率在原来基础上突增,由图2可知,NO的浓度在原来基础上逐渐增大,即化学平衡逆向移动,说明t3改变条件时,逆反应速率大于正反应速率,即逆反应速率在原来基础上也是突增的,B正确;t3改变条件时,正、逆反应速率均突增,但由图2可知,NO的浓度在原来基础上逐渐增大,因此所改变的条件只能是升温而不是加压,C错误;t4时的温度高于t3时的,t3时的温度等于t1时的,因此t4时的温度高于t1时的,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,D正确。
3.对密闭容器中进行的反应:X(g)+3Y(g) 2Z(g)绘制图像,下列说法中不正确的是
(   )
A.依据图甲可判断正反应为放热反应
B.在图乙中,虚线可表示使用了催化剂后X的转化率
C.图丙可表示减小压强,平衡向逆反应方向移动
D.依据图丁中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的ΔH<0
【解析】 该反应是一个气体体积缩小的反应,减小压强使平衡逆向移动,则
v正<v逆,但减小压强化学反应速率减小,故v正、v逆均减小,C错误。
甲    乙 丙    丁
C
4.以Fe3O4为原料炼铁,在生产过程中主要发生如下反应:
反应Ⅰ:Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19.3 kJ·mol-1;
反应Ⅱ:Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g) ΔH。
为研究温度对还原产物的影响,将一定体积的CO气体通入装有Fe3O4粉末的反应器,保持其他条件不变,反应达平衡时,测得CO的体积分数随温度的变化关系如图所示。下列说法中正确的是(   )
A.反应Ⅱ的ΔH>0
B.反应温度越高,Fe3O4主要还原产物中铁元素的价态越低
C.在恒温、恒容的反应器中,当压强保持不变时,反应Ⅰ、
Ⅱ均达到平衡状态
D.温度高于1 040 ℃时,反应Ⅰ的化学平衡常数K>4
D
5.在某恒温恒容的密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)
2Z(g) ΔH<0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条
件,其反应速率随时间变化的图象如图所示。下列说法
中正确的是(   )
A.0~t1内,v正>v逆
B.其他条件不变时,反应达平衡后增大压强,平衡正向移动
C.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加入Z
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:Ⅰ<Ⅱ
【解析】 0~ t1内,v正逐渐增大,说明反应逆向进行,则有v正<v逆,A错误;该反应是气体分子数不变的反应,其他条件不变时,反应达平衡后增大压强,平衡不移动,B错误;据题图可知,t2时刻逆反应速率瞬间增大,平衡逆向移动,达到的新平衡速率比原平衡大,条件为恒温,说明新平衡时各物质浓度比原平衡大,容器容积不变,故改变的条件是向密闭容器中加入Z(g),C正确;Ⅰ、Ⅱ两过程改变的条件是增大Z的浓度,未改变温度,而K只与温度有关,温度不变,K不变,则平衡常数:Ⅰ=Ⅱ,D错误。
C
6.对于同一体系内存在竞争反应:①A(g) B(g),②A(g)
C(g);测得反应速率与时间(t)的关系如图,依据图像信息,
下列说法中不正确的是(   )
A.反应①的反应限度大于反应②
B.加入催化剂一定能有效降低反应活化能,加快反应速率
C.无催化剂时t2后反应①达到平衡
D.加入催化剂,可有效提高C的产率
【解析】 反应①和反应②相互竞争,未加入催化剂时,B的速率更大,浓度更大,说明反应①的反应限度大于反应②,A正确;加入催化剂,C的速率明显增大,B的速率略有减小,说明加入催化剂加快了生成C的反应速率,不一定加快了生成B的反应速率,选项没有指明对于哪个反应,B错误;反应速率不变时到达平衡,无催化剂时,t2后反应①达到平衡,C正确;加入催化剂,C的速率明显增大,能更快产生C,提高了C的产率,D正确。
B
C
【解析】 反应Ⅰ为气体体积减小的反应,反应Ⅱ为等体积反应,单从压强角度考虑,增大压强,反应Ⅰ化学平衡正向移动,反应Ⅱ化学平衡不移动,体系中二氧化碳的转化率随着压强的增大而增大,因此P1<P2<P3,A正确;反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,升高温度,反应Ⅰ化学平衡逆向移动,反应Ⅱ化学平衡正向移动,则CH3OH的选择性随反应体系温度升高而减小,B正确;从图中可知,压强为P1,温度高于570 ℃时,随着温度的升高,二氧化碳的转化率增大,说明此时因温度升高导致的反应Ⅱ正向进行的程度大于反应Ⅰ逆向进行的程度,因此温度对反应Ⅱ的影响大于反应Ⅰ,C错误;反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,升高温度,反应Ⅰ化学平衡逆向移动,反应Ⅱ化学平衡正向移动,则反应Ⅰ的平衡常数K1减小,反应Ⅱ的平衡常数K2增大,D正确。
C
(1)下列说法正确的是   (填字母)。
A.若温度不变,缩小容器体积,达到新平衡后CO2浓度增大
B.升高温度,反应速率和CH3OH的平衡产率一定都增大
C.使用合适的催化剂,可以提高单位时间内CH3OH的产量
D.当n(CO2)=n(H2O)时,反应达到平衡
(2)275 ℃后,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是  .
.
.
 。
AC
反应Ⅰ为放热反应,升
高温度平衡逆向移动;反应Ⅱ为吸热反应,升高温度平衡正向移动;275 ℃后,反应Ⅱ
正向移动的程度比反应Ⅰ逆向移动的程度大,因此CO2的平衡转化率随温度升高而增

0.007
(4)其他条件相同,若将反应物充入恒压(3 MPa)容器中发生反应,CH3OH的选择性随温度的变化与5 MPa时变化相似,请在图中画出175~400 ℃之间CO2的平衡转化率随温度变化曲线(只作定性描述)。
物质 CH3COCH3(g) CH4(g) CH3COOH(g) H2O(g)
a -74.8 -432.2 -241.8
-217.1
(2)氯乙酰氯( )是合成各类除草剂的主要原材料,可由乙烯酮(CH2==C==O)与Cl2反应生成,该反应说明乙烯酮分子中较易断裂的是  (填“C==C”或“C==O”)键,试解释其原因:  .
 。
【解析】由于原子半径C大于O,故C==C键的稳定性弱于C==O键,C==C键能更低,更易断裂。
(3)向压强为p0 kPa的恒压容器中通入1 mol CH3COCH3(g)和2 mol H2O(g),仅发生反应ⅰ和ⅱ,平衡时丙酮的分解率随反应温度T的变化如图所示:
C==C 
原子半径C大于O,故C==C键的稳定性弱于C==O键,
键能更低,更易断裂
①下列叙述可以判断反应ⅰ和ⅱ达到平衡状态的是   (填字母)。
A.容器内气体密度不再变化
B.O==C==CH2(g)和CH4(g)的浓度比保持不变
C.O==C==CH2(g)消耗速率与CH4生成速率相等
②T0时,若O==C==CH2(g)与CH3COOH(g)的平衡体积分数之比为1∶2,则CH3COOH(g)
的体积分数为 (用分数表示);T0下,反应ⅰ的压强平衡常数Kp= .
kPa(用含p0的代数式表示)。
③保持温度和压强不变,若起始时多通入3 mol Ar(g),丙酮的平衡分解率   (填“增大”“减小”或“不变”,下同),反应ⅰ的压强平衡常数Kp   。
AB
增大
不变

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