2012高中化学第1章第2节原子结构与元素的性质第2课时元素周期律同步导学课件新人教版选修3.ppt

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1、第第2课时元素周期律课时元素周期律1能能说说出元素出元素电电离能、离能、电负电负性的含性的含义义。2能能应应用元素的用元素的电电离能离能说说明元素的某些性明元素的某些性质质。3了解原子半径、第一了解原子半径、第一电电离能、离能、电负电负性的周期性性的周期性变变化。化。4了解元素的了解元素的“对对角角线线”规则规则,能列,能列举实举实例予以例予以说说明。明。1元素周期律元素周期律元素的性元素的性质质随随 的的递递增增发发生周期性生周期性递变递变的的规规律。律。2原子半径原子半径(1)决定因素决定因素核电荷数核电荷数(2)变变化化规规律律原原子子半半径径(1)同周期元素,随着原子序数的同周期元素,

2、随着原子序数的递递增,其原子半增,其原子半径逐径逐渐渐减小。减小。例:例:r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)(2)同主族元素,随着同主族元素,随着电电子子层层数数递递增,其原子半径增,其原子半径逐逐渐渐增大。增大。例:例:r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Mg)离离子子半半径径(1)同种元素的离子半径:阴离子大于其原子,原子大同种元素的离子半径:阴离子大于其原子,原子大于其阳离子,低价阳离子大于高价阳离子。于其阳离子,低价阳离子大于高价阳离子。例:例:r(Cl)r(Cl),r(Fe)r(Fe2)r(Fe3)(2)电电子子层结层结构相同的微粒,核构相同的微

3、粒,核电电荷数越大,半径越小。荷数越大,半径越小。例:例:r(O2)r(F)r(Ne)r(Na)r(Mg2)r(Al3)(3)带带相同相同电电荷的离子,荷的离子,电电子子层层数越多,半径越大。数越多,半径越大。例:例:r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs),r(O2)r(S2)r(Se2)r(Na)r(Mg2)1下列微粒半径大小比下列微粒半径大小比较较正确的是正确的是_。(1)r(C)r(N)r(O)r(F)(2)r(F)r(Cl)r(Br)r(I)(3)r(O2)r(F)r(Na)r(Mg2)r(Al3)(4)r(K)r(Mg2)r(Ca2)(5)r(Fe)r(Fe2)r(Fe3)

4、(6)r(Cl)r(Cl)答案:答案:(3)、(5)、(6)1概念概念 原原子子失失去去一一个个电电子子转转化化为为气气态态基基态态正离子所需要的正离子所需要的 叫做第一叫做第一电电离能。离能。2元素第一电离能的意义元素第一电离能的意义衡量元素的原子失去一个衡量元素的原子失去一个电电子的子的 。第第一一电电离离能数能数值值 ,原子越容易失去一个,原子越容易失去一个电电子。子。气态电中性基态气态电中性基态最低能量最低能量难易程度难易程度越小越小3元素第一电离能的递变规律元素第一电离能的递变规律(1)同同周周期期元元素素随随着着原原子子序序数数的的递递增增,元元素素的的第第一一电电离离能能呈呈现现

5、 的的趋势趋势。(2)同族元素从上到下第一同族元素从上到下第一电电离能逐离能逐渐渐 。增大增大变小变小电离能的有关规律及其应用电离能的有关规律及其应用(1)电电离能的有关离能的有关规规律律第一第一电电离能离能a每每个个周周期期的的第第一一种种元元素素(氢氢和和碱碱金金属属)第第一一电电离离能能最最小小,稀稀有有气气体体元元素素原原子子的的第第一一电电离离能能最最大大,同同周周期期中中从从左左到到右右元元素的第一素的第一电电离能呈增大的离能呈增大的趋势趋势。b同主族元素原子的第一同主族元素原子的第一电电离能从上到下逐离能从上到下逐渐渐减小。减小。逐逐级电级电离能离能a原子的逐原子的逐级电级电离能

6、越来越大。离能越来越大。首首先先失失去去的的电电子子是是能能量量最最高高的的电电子子,故故第第一一电电离离能能较较小小,以以后后再再失失去去的的电电子子都都是是能能量量较较低低的的电电子子,所所需需要要吸吸收收的的能能量量多多;同同时时,失失去去电电子子后后离离子子所所带带正正电电荷荷对对电电子子的的吸吸引引更更强强,从而从而电电离能越来越大。离能越来越大。b当当电电离离能能突突然然变变大大时时说说明明电电子子的的能能层层发发生生了了变变化化,即即同同一一能能层层中中电电离离能能相相近近,不不同同能能层层中中电电离离能能有有很很大大的的差差距距。如如表所示表所示钠钠、镁镁、铝铝的的电电离能离能

7、(kJmol1)元元素素电电离能离能NaMgAlI1496738578I24 5621 4511 817I36 9127 7332 745I49 54310 54011 575金属活金属活动动性性顺顺序与相序与相应应的的电电离能的大小离能的大小顺顺序不一致序不一致金金属属活活动动性性顺顺序序表表示示自自左左向向右右,在在水水溶溶液液中中金金属属原原子子失失去去电电子子越越来来越越困困难难。电电离离能能是是指指金金属属原原子子在在气气态态时时失失去去电电子子成成为为气气态态阳阳离离子子的的能能力力,它它是是金金属属原原子子在在气气态态时时活活泼泼性性的的量量度度。由由于于金金属属活活动动性性顺顺

8、序序与与电电离离能能所所对对应应的的条条件件不不同同,所所以以二二者者不不可可能能完完全全一一致致。例例如如,碱碱金金属属元元素素Li、Na、K、Rb、Cs的的第第一一电电离离能能分分别别为为520 kJmol1、496 kJmol1、419 kJmol1、403 kJmol1、376 kJmol1,由由此此可可知知,气气态态锂锂原原子子最最不不易易失失去去电电子子。但但在在溶溶液液中中锂锂原原子子的的金金属属活活动动性性却却最最强强,其其主要原因是主要原因是锂锂原子形成水合离子原子形成水合离子时时放出的能量最多。放出的能量最多。(2)电电离能的离能的应应用用判判断断元元素素原原子子核核外外电

9、电子子的的分分层层排排布布,这这是是由由于于层层与与层层之之间间电电离离能能相相差差很很大大,电电离离能能数数值值在在层层与与层层电电子子之之间间呈呈突突跃跃性性变变化化,而而同同层层内内电电离离能能数数值值差差别别相相对对较较小小,如如Na的的第第一一到到第第七七级级电电离离能能分分别别为为(单单位位:kJmol1):496、4 562、6 912、9 543、13 353、16 610、20 114。从从中中明明显显看看出出在在第第一一、第第二二电电离能之离能之间间有突有突跃跃,故可判断,故可判断Na最外最外层层只有只有1个个电电子。子。判断金属原子在气判断金属原子在气态时态时失去失去电电

10、子的子的难难易。易。判判断断主主族族元元素素在在元元素素周周期期表表中中的的族族序序数数、价价电电子子数数,进进而确定其最高化合价。而确定其最高化合价。2气气态态中中性性原原子子失失去去一一个个电电子子转转化化为为气气态态正正离离子子所所需需要要的的最最低低能能量量叫叫做做第第一一电电离离能能(I1),气气态态正正离离子子继继续续失失去去电电子子所所需需要要的的最最低低能能量量依依次次称称为为第第二二电电离离能能(I2),第第三三电电离离能能(I3)下下表表是是第第三三周周期期部部分分元元素素的的电电离离能能单单元元:eV(电电子子伏伏特特)数据。数据。元元素素I1/eVI2/eVI3/eV甲

11、甲5.747.471.8乙乙7.715.180.3丙丙13.023.940.0丁丁15.727.640.7下列下列说说法正确的是法正确的是()A甲的金属性比乙甲的金属性比乙强强B乙乙的的化化合合价价为为1价价C丙不可能丙不可能为为非金属元素非金属元素 D丁一定丁一定为为金属元素金属元素解解析析:由由表表格格可可知知,甲甲的的第第一一电电离离能能小小于于乙乙,表表明明甲甲比比乙乙易易失失去去第第一一个个电电子子,故故甲甲的的金金属属性性比比乙乙强强,A项项正正确确;表表格格中中显显示示,乙乙失失去去第第二二个个电电子子也也较较易易,则则乙乙的的化化合合价价可可能能为为2价价,选选项项B项项不不正

12、正确确;对对丙丙而而言言失失去去电电子子较较难难,所所以以可可能能是是非非金金属属元元素素,C项项不不正正确确;对对丁丁而而言言,失失电电子子比比丙丙还还难难,而而第第三三周周期期只只有有3种种金金属属元元素素,可可知知丁丁一一定定是是非非金金属属元元素素,所所以以D项项不正确。不正确。答案:答案:A1键合电子和电负性的含义键合电子和电负性的含义(1)键键合合电电子子元素相互化合元素相互化合时时,原子中用于形成,原子中用于形成 的的电电子。子。(2)电负电负性性用来描述不同元素的原子用来描述不同元素的原子对对 吸吸引引力力的的大大小小。电负电负性越大的原子,性越大的原子,对对 的吸引力的吸引力

13、 。化学键化学键键合电子键合电子键合电子键合电子越大越大2衡量标准衡量标准以氟的以氟的电负电负性性为为 和和锂锂的的电负电负性性为为 作作为为相相对对标标准准,得出各元素的得出各元素的电负电负性。性。3递变规律递变规律(1)同周期,自左到右,元素原子的同周期,自左到右,元素原子的电负电负性逐性逐渐渐 。(2)同主族,自上到下,元素原子的同主族,自上到下,元素原子的电负电负性逐性逐渐渐 。4.01.0变大变大变小变小4应用应用:判断金属性、非金属性:判断金属性、非金属性强强弱弱电负性的应用电负性的应用(1)判断元素的金属性和非金属性及其判断元素的金属性和非金属性及其强强弱弱金金属属的的电电负负性

14、性一一般般小小于于1.8,非非金金属属的的电电负负性性一一般般大大于于1.8,而而位位于于非非金金属属三三角角区区边边界界的的“类类金金属属”(如如锗锗、锑锑等等)的的电电负负性性则则在在1.8左右,它左右,它们们既有金属性,又有非金属性。既有金属性,又有非金属性。金金属属元元素素的的电电负负性性越越小小,金金属属元元素素越越活活泼泼;非非金金属属元元素素的的电负电负性越大,非金属元素越活性越大,非金属元素越活泼泼。(2)判断元素的化合价判断元素的化合价电电负负性性数数值值小小的的元元素素在在化化合合物物中中吸吸引引电电子子的的能能力力弱弱,元元素的化合价素的化合价为为正正值值。电电负负性性数

15、数值值大大的的元元素素在在化化合合物物中中吸吸引引电电子子的的能能力力强强,元元素的化合价素的化合价为负值为负值。(3)判断化学判断化学键键的的类类型型一般一般认为认为:如如果果两两个个成成键键元元素素原原子子间间的的电电负负性性差差值值大大于于1.7,它它们们之之间间通常形成离子通常形成离子键键。如如果果两两个个成成键键元元素素原原子子间间的的电电负负性性差差值值小小于于1.7,它它们们之之间间通常形成共价通常形成共价键键。(4)元元素素“对对角角线线”的的规规则则在在元元素素周周期期表表中中,某某些些主主族族元元素素与与其其右右下下方方的的主主族族元元素素(如如图图)的的有有些些性性质质是

16、是相相似似的的(如如硼硼和和硅硅的的含氧酸含氧酸盐盐都能形成玻璃且互熔都能形成玻璃且互熔),被称,被称为为“对对角角线规则线规则”。Li、Mg的的电电负负性性分分别别为为1.0、1.2;Be、Al的的电电负负性性分分别别为为1.5、1.5;B和和Si的的电电负负性性分分别别为为2.0、1.8。它它们们的的电电负负性性接接近近,说说明它明它们对键们对键合合电电子的吸引力相当,表子的吸引力相当,表现现出的性出的性质质相似。相似。3已已知知元元素素的的电电负负性性和和元元素素的的化化合合价价等等一一样样,也也是是元元素素的的一一种种基基本本性性质质。下面下面给给出出14种元素的种元素的电负电负性:性

17、:元元素素AlBBeCClFLiMgNNaOPSSi电电负负性性1.52.01.52.53.04.01.01.23.00.93.52.12.51.8已已知知:两两成成键键元元素素间间电电负负性性差差值值大大于于1.7时时,形形成成离离子子键键,两成两成键键元素元素间电负间电负性差性差值值小于小于1.7时时,形成共价,形成共价键键。(1)根根据据表表中中给给出出的的数数据据,可可推推知知元元素素的的电电负负性性具具有有的的变变化化规规律是律是 _。(2)判断下列物判断下列物质质是离子化合物是离子化合物还还是共价化合物?是共价化合物?Mg3N2_;BeCl2_;AlCl3_;SiC_。解解析析:元

18、元素素的的电电负负性性随随原原子子序序数数的的递递增增呈呈周周期期性性变变化化。据据已已知知条条件件及及表表中中数数值值:Mg3N2中中电电负负性性差差值值为为1.8,大大于于1.7,形形成成离离子子键键,为为离离子子化化合合物物;BeCl2、AlCl3、SiC电电负负性性差差值值分分别别为为1.5、1.5、0.7,均均小小于于1.7,形形成成共共价价键键,为为共共价价化化合物。合物。答答案案:(1)随随原原子子序序数数的的递递增增,元元素素的的电电负负性性与与原原子子半半径径一一样样呈周期性呈周期性变变化化(2)离子化合物共价化合物共价化合物共价化合物离子化合物共价化合物共价化合物共价化合物

19、 (2011山山东东省省实实验验中中学学高高二二质质检检)已已知知短短周周期期元元素素的的离离子子aA2、bB、cC3、dD都都具具有有相相同同的的电电子子层层结结构构,则则下下列列叙叙述正确的是述正确的是()A原子半径原子半径ABDCB原子序数原子序数dcbaC离子半径离子半径C3DBA2D单质单质的的还还原性原性ABDC思路指引:思路指引:A选选项项中中,aA2、bB电电子子层层结结构构相相同同,则则A、B是是同同一一周周期期元元素素且且A在在B的的后后面面。根根据据同同一一周周期期元元素素原原子子半半径径的的大大小小规规律律可可知知B的的原原子子半半径径A的的原原子子半半径径;同同理理可

20、可以以推推出出C、D在在A、B的的上上一一周周期期,且且C在在D的的前前面面,由由此此可可得得出出A、B、C、D的的原原子子半半径径大大小小为为BACD,故故A选选项项错错;由由A、B、C、D的的相相对对位位置置,不不难难判判断断出出它它们们的的原原子子序序数数的的关关系系为为abdc,故故B选选项项错错;依依据据“电电子子层层结结构构相相同同的的离离子子,原原子子序序数数越越大大,半半径径越越小小”的的规规律律来来判判断断,C选选项项正正确确;同同样样由由A、B在在同同一一周周期期,随随着着原原子子序序数数增增大大(B到到A),金金属属性性逐逐渐渐减减弱弱(BA)来判断,来判断,D选项错。选

21、项错。答案:答案:C可用可用“三看三看”法快速判断简单微粒半径大小法快速判断简单微粒半径大小“一一看看”电电子子层层数数:最最外外层层电电子子数数相相同同时时,电电子子层层数数越越多多,半径越大。半径越大。“二二看看”核核电电荷荷数数:当当电电子子层层结结构构相相同同时时,核核电电荷荷数数越越大大,半径越小。半径越小。“三三看看”核核外外电电子子数数:当当电电子子层层数数和和核核电电荷荷数数均均相相同同时时,核核外外电电子数越多,半径越大。子数越多,半径越大。1下下列列化化合合物物中中阴阴离离子子半半径径和和阳阳离离子子半半径径之之比比最最大大的的是是()ALiIBNaBrCKCl DCsF解

22、解析析:碱碱金金属属离离子子半半径径:LiNaKCs;卤卤素素离离子子半半径径:FClBrE(硒硒)E(砷砷)E(硒硒)E(溴溴)E(硒硒)(3)估估计计1 mol气气态态Ca原子失去最外原子失去最外层层一个一个电电子所需能量子所需能量E值值的范的范围围:_EE(硒硒)、E(溴溴)E(硒硒)。(3)根根 据据 同同 主主 族族、同同 周周 期期 规规 律律 可可 以以 推推 测测:E(K)E(Ca)Al则则K的的电电负负性性为为0.8,Al的的电电负负性性为为1.5;属属于于非非金金属属的的是是H、S、O,非非金金属属性性:OSH,则则电电负负性性O为为3.5,S为为2.5,H为为2.1;当当

23、O与与H、S、Al形形成成化化合合物物时时,由由于于O的的电电负负性性大大,所所以以O为为负负价价,其其他他元元素素为为正正价价。当当形形成成化化合合物物时时,电电负负性性差差值小于值小于1.7为共价键,电负性差值大于为共价键,电负性差值大于1.7的为离子键。的为离子键。答案:答案:(1)HOAlSK(2)KO(3)负负正正(4)Al2O3、K2OH2O、SO2、SO3(1)金金属属元元素素越越容容易易失失电电子子,对对键键合合电电子子的的吸吸引引能能力力越越小小,电电负负性性越越小小,其其金金属属性性越越强强;非非金金属属元元素素越越容容易易得得电电子子,对对键键合合电电子子的的吸吸引引能能

24、力力越越大大,电电负负性性越越大大,其其非非金金属属性性越越强强;故可以用故可以用电负电负性来度量金属性与非金属性的性来度量金属性与非金属性的强强弱。弱。(2)并并不不是是所所有有电电负负性性差差大大于于1.7的的都都形形成成离离子子化化合合物物,如如H的的电电负负性性为为2.1,F的的电电负负性性为为4.0,电电负负性性差差为为1.9,但但HF为为共共价化合物,价化合物,应应注意注意这这些特殊情况。些特殊情况。3(1)Be的的电负电负性也性也为为1.5则则Be能否与能否与强强碱溶液反碱溶液反应应?(2)比比较较O与与Cl元素的非金属性元素的非金属性强强弱。弱。答答案案:(1)Be与与Al处处

25、于于对对角角线线位位置置,由由于于Al能能与与强强碱碱溶溶液液反反应应所以所以Be也能与也能与强强碱溶液反碱溶液反应应。(2)O的的电电负负性性为为3.5,Cl的的电电负负性性为为3.0,所所以以非非金金属属性性:OCl。1(2009山山东东高高考考)元元素素在在周周期期表表中中的的位位置置,反反映映了了元元素素的的原子原子结结构和元素的性构和元素的性质质,下列,下列说说法正确的是法正确的是()A同一元素不可能既表同一元素不可能既表现现金属性,又表金属性,又表现现非金属性非金属性B第三周期元素的最高正化合价等于它所第三周期元素的最高正化合价等于它所处处的主族序数的主族序数C短短周周期期元元素素

26、形形成成离离子子后后,最最外外层层电电子子都都达达到到8电电子子稳稳定定结结构构D同同一一主主族族的的元元素素的的原原子子,最最外外层层电电子子数数相相同同,化化学学性性质质完全相同完全相同解解析析:处处于于元元素素周周期期表表金金属属与与非非金金属属分分界界线线附附近近的的元元素素,既既表表现现金金属属性性,又又表表现现非非金金属属性性,A错错误误;主主族族元元素素的的最最高高正正化化合合价价等等于于它它所所处处的的主主族族序序数数,也也等等于于其其最最外外层层电电子子数数,B正正确确;H的的最最外外层层电电子子是是0,C项项错错误误;同同一一主主族族的的元元素素的的原原子子最最外外层层电电

27、子子数数虽虽相相同同,但但是是核核电电荷荷数数、原原子子半半径径不不同同,化化学学性质不完全相同,性质不完全相同,D错误。错误。答案:答案:B2下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A第三周期所含元素中第三周期所含元素中钠钠的第一的第一电电离能最小离能最小B铝铝的第一的第一电电离能比离能比镁镁的第一的第一电电离能大离能大C在所有元素中,氟的第一在所有元素中,氟的第一电电离能最大离能最大D钾钾的第一的第一电电离能比离能比镁镁的第一的第一电电离能大离能大解解析析:同同周周期期中中碱碱金金属属元元素素的的第第一一电电离离能能最最小小,稀稀有有气气体体元元素素最最大大,故故A正正确确,C不不正正确确

28、;由由于于Mg为为3s2而而Al为为3s23p1,故故铝铝的的小小于于镁镁的的,B不不正正确确;D中中钾钾比比镁镁更更易易失失电电子子,钾钾的的第一电离能小于镁的,第一电离能小于镁的,D不正确。不正确。答案:答案:A3下列关于元素下列关于元素电负电负性大小的比性大小的比较较中,不正确的是中,不正确的是()AOSSeTeBCNOFCPSOF DKNaMgAl解解析析:A选选项项元元素素属属于于同同一一主主族族,电电负负性性从从上上到到下下依依次次减减小小;B选选项项元元素素属属于于同同一一周周期期,电电负负性性从从左左到到右右依依次次增增大大;CD两个选项元素的相对位置如下图所示:两个选项元素的

29、相对位置如下图所示:在在周周期期表表中中,右右上上角角元元素素(惰惰性性元元素素除除外外)的的电电负负性性最最大大,左下角元素电负性最小。左下角元素电负性最小。答案:答案:A4下列各下列各组组元素性元素性质质的的递变递变情况情况错误错误的是的是()ALi、Be、B原子的最外原子的最外层电层电子数依次增多子数依次增多BP、S、Cl元素的最高化合价依次升高元素的最高化合价依次升高CN、O、F电负电负性依次增大性依次增大DNa、K、Rb第一第一电电离能逐离能逐渐渐增大增大解解析析:同同周周期期元元素素的的电电负负性性从从左左至至右右逐逐渐渐增增大大,故故C项项正正确确;同同主主族族元元素素的的第第一

30、一电电离离能能从从上上至至下下逐逐渐渐减减小小,故故D项项错错误。误。答案:答案:D5有有A、B、C、D四四种种元元素素,其其原原子子序序数数依依次次增增大大,且且质质子子数数均均小小于于18。A元元素素原原子子的的最最外外层层只只有有1个个电电子子,该该元元素素阳阳离离子子与与N3核核外外电电子子排排布布相相同同;B元元素素原原子子核核外外各各轨轨道道上上均均无无成成单单电电子子;C元元素素原原子子的的价价电电子子排排布布为为ns2np1;D的的核核外外电电子子构型与构型与Ar相同。相同。(1)写写 出出 A、C、D的的 元元 素素 符符 号号:A_,C_,D_。(2)写出写出B元素原子的元

31、素原子的电电子排布式子排布式_ _ _。D元素原子的元素原子的电电子排布子排布图图_ _。(3)A、B、C、D第一第一电电离能由小到大的离能由小到大的顺顺序序为为(填元素符号填元素符号)_,电负电负性由小到大的性由小到大的顺顺序序为为(填元素符号填元素符号)_。解解析析:A形形成成的的阳阳离离子子A与与N3核核外外电电子子排排布布相相同同,则则A是是Na。C的的价价电电子子排排布布为为ns2np1,是是A族族元元素素,只只能能是是Al。B为为第第三三周周期期元元素素,且且原原子子核核外外各各轨轨道道上上均均无无成成单单电电子子,应应为为Mg,D的核外电子构型与的核外电子构型与Ar相同,相同,D

32、为为Cl。答案:答案:(1)NaAlCl(2)1s22s22p63s2(3)NaAlMgClNaMgAlCl6(2011南南京京调调研研)下下图图是是元元素素周周期期表表的的一一部部分分,表表中中所所列列字母分字母分别别代表一种化学元素。代表一种化学元素。请请回答下列回答下列问题问题:(1)请请写写出出元元素素E的的基基态态原原子子电电子子排排布布式式_。(2)F、G两元素的部分两元素的部分电电离能数据列于下表。离能数据列于下表。比比较较两两元元素素的的I2、I3,气气态态F2、G2中中_(用用离离子子符符号号表表示示)更更难难失失去去电电子子变变为为3价价气气态态离离子子;请请用用原原子子结结构构理理论论解解释释原因原因_ _。元素元素FG电电离能离能/kJmol1I1717759I21 5091 561I33 2482 957答案:答案:(1)1s22s22p63s23p63d54s1(2)Mn2Mn2的的外外围围电电子子排排布布为为3d5,呈呈半半充充满满状状态态,较较稳稳定定,再再失失去去电电子子较较难难,而而Fe2外外围围电电子子排排布布为为3d6,失失去一个去一个电电子后子后为为半充半充满满状状态态,因而相,因而相对对易失去一个易失去一个电电子子

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