材料表面与界面化学课程教学大纲.docx
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材料表面与界面化学课程教学大纲.docx
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材料表面与界面化学课程教学大纲
目录
《材料表面与界面化学》课程教学大纲2
课程编号:
100424023
《材料化学》课程教学大纲4
课程编号:
100432075
《高分子化学》课程教学大纲6
课程编号:
100432087
《高分子物理》课程教学大纲9
课程编号:
1004320910
《材料物理性能》课程教学大纲13
课程编号:
1004321014
《材料科学基础实验A》实验课程教学大纲16
课程编号:
1004321117
《材料结构分析》课程教学大纲21
课程编号:
1004421321
《材料化学专业计算机应用》课程教学大纲23
课程编号:
1004421423
《材料化学专业英语》课程教学大纲26
课程编号:
1004421526
《材料工程基础实验A》实验课程教学大纲30
课程编号:
1004421630
《聚合物工艺学》课程教学大纲32
课程编号:
1004421732
《高分子材料成型与加工》课程教学大纲35
课程编号:
1004421835
《塑料模具》课程教学大纲38
课程编号:
1004421938
《树脂合成化学与工艺》课程教学大纲41
课程编号:
1004422041
《化学建材物理化学》课程教学大纲43
课程编号:
1004422143
《化学建材与性能检测》课程教学大纲45
课程编号:
1004422245
《助剂化学及工艺学》课程教学大纲47
课程编号:
1004522347
《能源材料》课程教学大纲49
课程编号:
1004522449
《涂料化学》课程教学大纲51
课程编号:
1004522551
《化学建材》课程教学大纲54
课程编号:
1004522654
《复合材料工艺学》课程教学大纲56
课程编号:
1004522756
《废旧高分子材料资源及综合利用》课程教学大纲58
课程编号:
1004522858
《纳米结构与纳米材料》课程教学大纲60
课程编号:
1004522960
《功能高分子材料》课程教学大纲62
课程编号:
1004523062
《建筑材料化学》课程教学大纲64
课程编号:
1004523564
《建筑装饰饰装材料》课程教学大纲66
课程编号:
1004523266
《建筑防水材料》课程教学大纲68
课程编号:
1004523668
《品质工学》课程教学大纲70
课程编号:
1004540370
《建筑节能与材料》课程教学大纲72
课程编号:
1004540472
《生态环境材料》课程教学大纲74
课程编号:
1004540574
《混凝土外加剂》课程教学大纲76
课程编号:
1004513276
《混凝土加固与修复技术》课程教学大纲78
课程编号:
1004513978
《化学建材概论》课程教学大纲80
课程编号:
1004523380
《建筑涂料与涂装》课程教学大纲82
课程编号:
1004523182
《毕业实习》实习教学大纲85
课程编号:
1004720685
《材料化学专业概论》课程教学大纲87
课程编号:
1004120687
《材料科学与技术》课程教学大纲88
课程编号:
1004240188
《材料表面与界面化学》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程中文名称:
材料表面与界面化学
课程英文名称:
MaterialSurfaceandInterfaceChemistry
课程编号:
10042402
课程性质:
学科基础课
课程学时和学分:
总学时:
32;总学分:
2;理论学时:
32;实验学时:
0;上机学时:
0
适用专业:
材料化学专业、材料科学与工程专业
先修课程:
物理化学
开课系部、教研室:
材料科学与工程系、材料化学教研室
二、课程的地位与作用
材料表面与界面化学是材料化学专业的一门学科基础课,材料科学与工程专业的专业必修课。
通过本课程的学习,使学生掌握材料表面与界面的基本概念、基本理论和基本研究方法,为今后在工作中打下有关材料研究和材料表面改性的理论基础。
三、课程教学总的目的和要求
通过本课程的学习,使学生了解液体、固体及固-液的表界面,理解表面化学的四大定理、表面活性剂;通过学习使学生掌握表面与界面的基本概念,掌握基本的热力学知识,了解材料表面与界面在材料中的重要性。
能够运用所学知识初步分析高分子材料、无机非金属材料和金属材料表界面性能,了解材料改性的基本原理。
四、各章主要教学内容
第1章绪论(2学时)
教学要求:
掌握表界面的定义;了解表界面科学发展简史;了解表界面研究的重要性。
重点:
表界面的定义。
第2章液体的表界面与表面活性剂(4学时)
基本要求:
了解表面张力和表面自由能,理解表面张力的热力学定义;掌握表面物理化学的几个基本关系式;了解表面活性剂分类、分子结构特点和基本性能,熟悉表面活性剂的表面物理化学性能,掌握表面活性剂、表面张力、表面过剩自由能、胶束等概念。
重点:
表面物理化学的几个基本关系式;表面活性剂、表面张力、表面过剩自由能、胶束等概念。
难点:
表面活性剂的表面物理化学性能。
第3章固体表面与界面(10学时)
教学要求:
了解界面、固体表面分类及结构,固体表面力场;掌握固体晶界的结构,了解晶界的形貌观察及化学成分分析方法;熟悉晶界电势及相关的空间电荷;了解晶界偏析、晶界迁移以及晶界扩散的基本原理,熟悉其影响因素,掌握几个基本概念。
重点与难点:
固体晶界的结构;晶界偏析、晶界迁移以及晶界扩散的基本原理。
第4章固-液界面(6学时)
教学要求:
掌握固-液界面的基本电性质;熟悉微粒-液体系统的双电层结构;掌握固-液相之间的接触角及其测定方法。
重点:
固-液界面的基本电性质、接触角及其测定方法。
难点:
微粒-液体系统的双电层结构。
第5章典型材料表面与界面(10学时)
教学要求:
了解高分子材料表面张力与分子量、分子结构、内聚能密度的关系以及成型条件对表面张力的影响,掌握固体聚合物表面张力的测试方法、临界表面张力;了解金属的真实表面,掌握金属的表面反应、常用气体在金属表面上的吸附、金属的表面腐蚀及表面改性;了解陶瓷的表界面的结构;掌握陶瓷的表界面的特征与行为、表界面对陶瓷性能的影响、玻璃的表界面的结构、玻璃的表界面的化学组成与化学反应、玻璃的表界面的性能;了解常见复合材料行为,掌握复合材料界面力学性能的表征,熟悉复合材料界面理论。
重点:
固体聚合物表面张力的测试方法以及临界表面张力;陶瓷的表界面的特征与行为;复合材料界面力学性能的表征。
难点:
相变对表面张力的影响;表面张力对材料性能的影响。
五、课程考核和成绩评定方式
课程考核:
采用闭卷和平时考核方式结合,考试成绩80%,平时考核20%。
六、教材及参考文献
1、教材
胡福增,陈国荣,杜永娟编著.材料表面与界面,(第二版),化学工业出版社,2008.
2、主要参考教材和参考文献
[1]张开编著.高分子界面科学,(第一版),中国石化出版社,1997.
[2]姜兆华,孙德智,邵光杰编著.应用表面化学与技术,(第二版),哈尔滨工业大学出版社,2002.
执笔人:
张宝莲审核:
刘洪丽
《材料化学》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程中文名称:
材料化学
课程英文名称:
IntroductiontoChemistryinmaterials
课程编号:
10043207
课程性质:
专业核心课
课程学时和学分:
总学时:
40总学分:
2.5理论学时:
40
适用专业:
材料化学
先修课程:
物理化学B、有机化学A、无机与分析化学、结构化学等。
开课系部、教研室:
材料化学教研室
二、课程的地位与作用
《材料化学》是材料化学专业的专业核心课,本课程以整个大材料为出发点,讲解材料的晶体结构基础,材料化学的基本原理等重点内容,为材料物理性能、材料科学制备与技术及后续的高分子物理奠定晶体结构基础知识,使学生建立大材料的概念,为材料的研究与开发、选择和使用打下坚实的基础。
三、本课程教学总的目的和要求
《材料化学》从化学的角度学习材料科学与技术中的化学问题,包括材料的化学结构、组成、化学制备方法及其反应机理等,使学生结合已学的化学基础知识,运用化学方法,合成、制备所需的各类材料;运用化学方法对现有材料进行改性,改变其结构与性能。
通过本课程的教学使学生初步了解材料化学的基本研究方法,了解材料性能与结构的关系,了解典型的功能材料和材料制备的若干共性技术,掌握材料化学的基本原理,掌握晶态材料结构的理论基础,培养学生正确的科学观,提高学生运用化学知识解决材料科学中的化学相关问题的能力。
四、各章主要教学内容
第1章绪论(2学时)
目的和要求:
了解材料及其种类;理解材料各要素;掌握材料各要素、材料化学的研究范畴、具体内容、方法以及其在化学、材料、信息、生物等领域的重要意义。
重点:
材料的分类。
难点:
材料的各要素及其相互关系。
第2章晶体结构(10学时)
目的和要求:
了解晶体结构的对称性和表示符号;了解准晶和液晶的结构;了解晶面指数和晶向指数的求法、常见空间对称动作。
掌握晶体的基本概念及基本性质、点阵概念、对称动作、对称元素和32个点群,空间群的基本概念,晶面指数。
重点:
晶面指数及点群类型
难点:
晶面指数及点群类型。
第3章晶体结构缺陷(8学时)
目的和要求:
熟悉了解缺陷的种类与固溶体的形成;理解点、线、面缺陷形成;掌握点、线、面缺陷形成与特征、以及点、线、面缺陷对材料性能的影响。
重点:
点、线、面缺陷形成以及点、线、面缺陷对材料性能的影响。
难点:
点、线、面缺陷形成以及点、线、面缺陷对材料性能的影响。
第4章材料的合成与制备(6学时)
目的和要求:
熟悉了解原材料的合成方法;掌握材料的制备方法如气相法、液相法、固相法。
重点:
合成中涉及的一些化学过程。
难点:
制备中涉及的一些化学过程。
第5章材料的组成、结构与性能(12学时)
目的和要求:
了解材料中的化学键及晶体结构,以及金属材料、无机非金属材料、高分子材料、高性能复合材料的化学结构;理解材料结构与性能之间的构效关系;掌握金属材料、无机非金属材料、高分子材料及复合材料的化学组成、材料的化学性能及相关的其它性能,如热性能、电性能、光学性能、磁性能等。
重点:
各种材料的化学键特征。
难点:
如何把材料的性能与化学结构联系起来。
第6章新型功能材料(2学时)
目的和要求:
熟悉了解结构材料、建筑材料、纳米材料以及其它先进材料的性能特点及应用。
重点:
纳米材料的用途及使用方法。
难点:
功能材料的性能特点及应用。
五、课程考核和成绩评定方式
考核采用闭卷和平时考核方式相结合,闭卷占80%,平时考核(平时作业)占20%。
六、教材及参考文献
1、教材
曾兆华,杨建文编著.材料化学,北京:
化学工业出版社.2008
2、主要参考教材和参考文献
[1]杨兴钰,材料化学导论,湖北科学技术出版社,2003
[2]朱光明,材料化学(第1版),北京:
机械工业出版社,2007年
[3]唐小真主编,材料化学导论,高等教育出版社,1999年
[4]钱逸泰,结晶化学导论(第二版),中国科技大学出版社,1999
执笔人:
刘洪丽审核:
田中华
《高分子化学》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程中文名称:
高分子化学
课程英文名称:
PolymerChemistry
课程编号:
10043208
课程性质:
专业核心课
课程学时和学分:
总学时:
56学时;总学分:
3.5学分;理论学时:
56学时;
适用专业:
材料化学
先修课程:
有机化学A、物理化学A
开课系部、教研室:
材料科学与工程系材料化学教研室
二、课程的地位与作用
高分子化学是材料化学专业的专业核心课。
学生在掌握无机化学、有机化学、分析化学和物理化学课基础上,学习和掌握高分子化学的理论与实践,为学好聚合物工艺学、高分子材料成型与加工、树脂合成化学与工艺、废旧高分子材料资源及综合利用、功能高分子材料等材料化学专业其他的后续课程打下坚实的基础。
三、课程教学总的目的和要求
通过该课程的学习使学生熟悉和掌握高分子合成反应的基本原理以及控制方法,掌握最基本的聚合反应的实施措施,了解高分子化学的基本研究手段和方法,具有利用和控制聚合反应的能力,为将来的工作和进一步的学习打下良好的基础。
四、各章主要教学内容
第1章绪论(4学时)
目的和要求:
掌握高分子化合物的基本概念、分类及命名原则;掌握聚合物的平均分子量、分子量分布、大分子微结构等基本概念,了解聚合物的物理状态和主要性能,了解高分子科学及其工业发展历史和前景。
重点:
聚合物的命名和分类,高分子与小分子的区别,高分子的多分散性,聚合物分子结构与力学性能的关系。
难点:
分子量及分子量分布;聚合物物理状态和主要性能
第2章自由基聚合(12学时)
目的和要求:
了解自由基聚合的概念并能够判断能进行自由基聚合的单体类型、链引发反应中常用的链引发剂的种类和它的引发效率、温度对聚合速率的影响和自动加速现象以及歧化终止和偶合终止时的分子量分布;掌握自由基聚合机理(包括链引发、链增长、链转移和链终止等基元反应)、自由基聚合微观动力学(包括推导过程中的三个假设和最终得到的聚合速率的普适方程)、动力学链长和聚合度以及有链转移反应时对聚合度的影响,其中链转移反应包括向单体、引发剂和大分子的链转移。
重点:
单体结构与连锁聚合反应类型;基元反应;影响自由基聚合反应速率和分子量的因素;引发剂的种类,分解速率。
自动加速现象。
阻聚和缓聚作用
难点:
稳态处理,自由基等活性理论,动力学链长
第3章自由基共聚(4学时)
目的和要求:
掌握共聚物组成与单体组成的关系,竞聚率的意义,典型共聚物组成曲线,共聚物的组成及控制方法,单体和自由基的活性。
了解共聚物组成序列分布,Q-e概念。
重点:
竟聚率的意义;典型共聚物组成曲线;二元共聚物的组成及控制组成的方法。
难点:
共聚物的组成及控制方法;序列分布。
第4章聚合方法(4学时)
目的和要求:
了解本体、溶液、乳液、悬浮聚合的基本概念、基本配方、基本特点,以及自动加速现象的控制方法,掌握几个基本概念。
重点:
乳液聚合机理。
难点:
乳液聚合动力学。
第5章离子聚合(8学时)
目的和要求:
了解能够进行阳离子聚合的单体、影响阳离子聚合的因素(特别是反应介质的影响)、能进行阴离子聚合的单体以及阴离子聚合的快引发、慢增长、无终止的特点;熟悉阳离子聚合的引发体系(分为质子酸和Lewis酸两大类)、阴离子聚合的引发体系(分为碱金属和有机金属化合物);掌握阳离子聚合的机理以及它的快引发、快增长、易转移、难终止的特点和活性聚合物和化学计量聚合的概念,并了解它们的应用。
重点:
离子型聚合单体与引发剂的匹配关系;活性高分子及其应用。
难点:
离子聚合动力学。
第6章配位聚合(6学时)
目的和要求:
了解配位聚合的基本概念以及聚合物的立构规整性以及立构规整聚合物的性能;熟悉Ziegler-Natta引发体系以及α-烯烃的配位阴离子聚合。
重点与难点:
Ziegler-Natta催化体系与定向聚合。
第7章逐步聚合反应(10学时)
目的和要求:
掌握逐步聚合反应的特征,反应程度,官能度,官能团等活性概念。
了解线型缩聚反应中影响聚合度的因素及控制聚合度的方法。
线型与体型缩聚物形成条件的区别,掌握体型缩聚反应中凝胶化现象和凝胶点的预测。
重点:
逐步聚合反应的特征;影响聚合度的因素及控制聚合度的方法。
凝胶化作用,凝胶点的预测
难点:
线型缩聚的控制方法;凝胶点的预测。
第8章开环聚合(4学时)
目的和要求:
了解开环聚合与连锁聚合和逐步聚合的区别和联系以及环状单体的总类及其聚合能力;掌握影响开环聚合反应的主要因素;熟悉环醚、羰基化合物、环酰胺、聚硅氧烷等典型环状单体的开环聚合聚合特点。
重点:
开环聚合的影响因素;三元环醚的阴离子开环聚合。
难点:
三元环醚的阴离子开环聚合。
第9章聚合物的化学反应(4学时)
目的和要求:
了解聚合物的反应活性及其影响因素、聚合物的相似转变(如:
纤维素的脂化,聚乙烯的氯化,含芳环高分子的取代反应等);了解聚合度变大的化学转变(交联、接枝、嵌段共聚、扩链等)以及聚合度变小的化学反应-降解,包括解聚、无规断链等。
重点:
聚合物降解与老化反应,有关的环保问题。
难点:
降解与老化反应
五、课程考核和成绩评定方式
考核采取闭卷考试与平时成绩(主要由平时作业情况评价)相结合的方式;各教学环节占总分的比例:
平时成绩占20%,闭卷考试占80%。
六、教材及参考文献
1、教材:
潘祖仁,高分子化学(第四版),化学工业出版社,2007
2、主要教学参考书:
[1]王槐三,寇晓康,高分子化学教程(第一版),科学出版社,2003
[2]周其凤,胡汉杰,高分子化学(第二版),化学工业出版社,2001
执笔人:
张宝莲审核:
刘洪丽
《高分子物理》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程中文名称:
高分子物理
课程英文名称:
Polymerphysics
课程编号:
10043209
课程性质:
专业核心课
课程学时和学分:
总学时:
56总学分:
3.5理论学时:
56
适用专业:
材料化学
先修课程:
《物理化学》、《高分子化学》及《工程力学》等。
开课系部、教研室:
材料科学与工程系、材料化学教研室
二、课程的地位与作用
高分子物理是材料化学专业的核心课程。
与高分子化学、高分子材料成型与加工、化学建材、材料科学基础实验等共同构成材料化学专业学生的专业基础知识体系。
本课程是一门以聚合物为研究对象的全部物理内容的课程。
主要介绍高分子材料的结构特征、物理性能,特别是有关结构的基本理论、结构层次的特点、微观结构与宏观结构的关系,以及结构与宏观性能的关系,以培养学生具有创造性思维能力、科学归纳以及综合分析问题的能力。
三、本课程教学总的目的和要求
高分子物理是研究聚合物结构与性能之间关系的一门学科,通过课堂教学使学生掌握有关聚合物的多层次结构及主要物理性能、基本理论和基本研究方法。
通过本课程的学习,使学生掌握聚合物结构的基本理论、基本概念、高分子材料的物理性能、聚合物结构与性能的关系,具备初步的理论联系实际地分析与解决问题的能力,为从事高分子设计、改性、加工及应用奠定基础。
四、各章主要教学内容
绪论(2学时讲授)
教学内容:
掌握高分子材料基本概念、高分子材料科学、高分子物理的研究对象和内容、了解高聚物结构与性能研究简史、新材料科技发展动态等。
重点和难点:
高分子物理研究的主要内容及在学科中的作用。
第1章高分子链的结构(6学时)
教学内容:
了解高分子链结构的定义及其涵盖的内容、聚合物分子链的类型特征及典型实例,构型及其测定的主要方法;理解构型与构象,分子构造,自由内旋转与受阻内旋转、内旋转位垒,柔性链与刚性链、高分子链柔顺性的影响因素;掌握构型与构象的区别、分子构造类型、高分子链柔顺性的影响因素、“自由旋转链”均方末端距的计算及“受阻链”均方末端距的计算。
重点和难点:
高分子链的构型;分子构造、支化度、交联度;分子构造对聚合物的性能的影响;高分子链内旋转构象、链段的概念;高分子链的柔顺性及其影响的结构因素;均方末端距和根均方末端距的概念;自由连接链;自由旋转链;等效自由连接链;受阻链的含义。
第2章聚合物的聚集态结构(8学时)
教学内容:
了解凝聚态、相态及液晶态的含义,高分子的凝聚态、内聚能、内聚能密度,X射线特征及射线衍射图像和曲线分析、Bragg方程,晶体、晶态聚合物特征、空间格子、晶胞和晶系、晶面与晶面指数、7个晶系及其晶胞参数,高聚物的结晶过程、结晶动力学及影响高聚物结晶能力的各种因素;理解按照内聚能密度的大小如何划分材料,聚乙烯的分子链结构及其结晶结构,球晶的生长过程,球晶的光学特征,晶态高聚物的结构模型,结晶度及其测定方法、取向态结构、单轴取向和双轴取向;掌握聚乙烯晶胞密度的计算,片晶、串晶、纤维晶及球晶结构特征,球晶的光学特征,结晶度的概念,质量结晶度与体积结晶度的计算及推导过程,单轴取向和双轴取向,液晶的流变性。
重点和难点:
凝聚态与相态的理解,球晶结构特征,聚乙烯分子链结构及其结晶结构;取向态结构特征。
第3章高分子溶液(6学时)
教学内容:
了解溶液的分类,非晶态聚合物的溶胀和溶解,交联聚合物的溶胀平衡,溶度参数,高分子溶液混合商、高分子溶液混合热、高分子溶液混合自由能、渗透压的概念;理解晶态聚合物的溶解,“极性相近”原则、“内聚能密度或溶度参数相近”原则、“高分子-溶剂相互作用参数小于1/2原则,渗透压方程式的推导过程;掌握无限溶胀和有限溶胀,会使用混合溶剂的溶度参数的计算公式,晶态聚合物的溶解过程与特点,渗透压方程式的推导过程。
重点和难点:
结晶溶解过程聚合物的溶解过程,溶度参数的概念,高分子-溶剂相互作用,柔性链高分子溶液的热力学性质,高分子溶液的相平衡原理等。
第4章聚合物的分子量和分子量分布(4学时)
教学内容:
了解聚合物分子量的多分散性、数均分子量、重均分子量、Z均分子量、粘均分子量、分子量分布宽度,粘度的表示方法及其物理意义,聚合物的分子量分布的测定原理;理解利用高聚物稀溶液依数性,测定数均分子量原理,如端基分析法、沸点升高和冰点降低、渗透压法(或膜渗透法)及粘度法测定聚合物分子量原理,第二维利系数的物理意义;掌握稀溶液的特性粘数及物理意义、端基分析法测定分子量过程中注意事项、沸点升高和冰点降低法测定分子量过程中注意事项,利用高聚物稀溶液性质粘均分子量测定原理及方法(外推法或一点法),利用渗透压法测定数均分子量原理。
重点和难点:
特性粘数及其物理意义、特性粘度,粘度法测定粘均分子量、渗透压法测定数均分子量原理及数学推导过程。
第5章聚合物的转变与松弛(6学时)
教学内容:
了解高分子链的整体运动、链段运动,链节、支链、侧基的运动,晶区的分子运动,聚合物分子运动的松弛性,松弛时间及松弛时间谱,玻璃化转变与玻璃化转变温度、玻璃化转变温度的测定,粘流转变与粘流转变温度,Avrami指数的概念;理解聚合物的形变-温度曲线及其影响因素,玻璃化转变理论中的自由体积理论,三大力学状态。
结晶速度及其测定方法。
结晶聚合物的熔融过程和熔点的特征,影响熔点的因素;掌握粘流转变温度、玻璃化温度的影响因素及提高高分子材料耐热性(Tg)的途径,聚合物的形变-温度曲线及其影响因素,分析结晶速度与温度的关系曲线。
重点和难点:
玻璃化转变温度,聚合物分子运动的松弛性,松弛时间及松弛时间谱的理解。
对高分子链链段运动的认识,聚合物的形变-温度曲线分析及应用。
第6章橡胶弹性(2学时)
教学内容:
了解橡胶弹性的特点、张应变、张应力、工程应力;理解形变的基本类型,如简单拉伸、简单剪切、均匀压缩;掌握应变、附加内应力、杨氏模量、剪切模量、体积模量及其之间的关系,泊松比的概念及数学表示方法。
重点和难点:
附加内应力、泊松比及工程应力的理解。
第7章聚合物的粘弹性(6学时)
教学内容:
了解粘弹性、静态粘弹性、动态粘弹性,蠕变现象、应力松驰、滞后现象、弹性储能、力学损耗(内耗),各种材料对正旋应力的响应,粘弹性的研究方法等;理解蠕变及应力松弛曲线、滞后曲线、Maxwell模型和Kelvin模型,时温等效原理;掌握高弹形变的本质、高弹形变特征、黏弹性概念及本质,蠕变曲线的分析、应力松弛、滞后现象与内耗、时温等效原理,高聚物粘弹性的力学模,即Maxwell模型推导应力松弛表达式的原理及数学处理方法,Kelvin模型推导蠕变现象表达式的原理及数学处理方法。
重点和难
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