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化工原理下册考试复习资料
一、选择题
1.吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度,要提高气液两流体的相对运动,提高吸收效果,则要(减少气膜和液膜厚度)
2.选择吸收设备时,综合考虑吸收率大,阻力小,稳定性好结构简单造价小,一般应选(填料吸收塔)
3.对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当温度和压力不变,而液相总浓度增加时其溶解度系数H将(不变),亨利系数E将(不变)。
4.在常压下用水逆流吸空气中的CO2,若将用水量增加则出口气体中的CO2量将(减少)气相总传质系数Ky将(增加),出塔液体中CO2浓度将(减少)。
5.通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时,完成一定的分率(填料层高度趋向无穷大)。
6.在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数ky=2kmol/(m2.h)气相总传质系数Ky=1.5kmol/(m2.h),则该处气液界面上气相浓度yi应为(0.01),平衡关系y=0.5x。
7.正常操作下的逆流吸收塔,若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时,下列哪些情况将发生?
(出塔气体浓度增加,但x不定)
8.气体的亨利系数E值越大,表明气体(越难溶解)。
9.填料吸收塔空塔的速度应(小)于液泛速度。
10.对吸收操作有利的是(温度低,气体分压大时)。
11.在Y—X图上,吸收操作线总是位于平衡线的(上方)。
12.亨利定律是一个稀溶液定律,其亨利系数E值愈小,表明该气体的溶解度(愈大);温度升高,E值(愈大)。
1.某二元混合物,其中A为易挥发组分,液相组成xA=0.6相应的泡点为tb,与之相平衡的汽相组成yA=0.7,相应的露点为td,则:
(tb=td)。
2.精馏中引入回流,下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高,最恰当的说法是(液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生)。
3.某二元混合物,汽液相平衡关系如图。
t1和t2分别表示图中相应点的温度。
则(不能判断)
4.精馏塔设计时,若F,xF,xD,xW,V均为定值,将进料热状态从q=1变为q>1,设计所需理论板数:
(少)
5.某精馏塔精馏段理论板数为N层,提馏段理论板数为N层,现因设备改造,使提馏段的理论板数增加,精馏段的理论板数不变,且F、xF、q、R,V等均不变,则此时:
(xD减小,xW增加)
7.操作中精馏塔,保持F,xF,q,V'不变,减少D,则塔顶易挥发组分回收率η变化为(变小)
8.具有正偏差的非理想溶液中,相异分子间的吸引力较相同分子间的吸引力(小)。
9.非理想溶液不一定都有恒沸点,只有对拉乌尔定律有明显的(偏差大)的非理想溶液才具有恒沸点。
10.精馏操作进料的热状况不同,q值就不同,沸点进科时,q值为
(1);冷液进料时,δ值(>1)。
11.在指定条件下进行精馏操作,所需的实际板数较理论板数(为多)。
12.精馏段操作线的斜率为R/(R+1),全回流时其斜率等于
(1)。
13.从沸点一组成图中可以看出:
只有将混合液加热到(气液共存区)才能从混合液中分出易挥发组分增多的蒸汽。
14.常压下沸点为185℃与水不互溶的A组分,若采用水蒸汽蒸馏方法,在常压下,此混合液的沸点为(<100℃)。
15.当回流从全回流逐渐减小时,精馏段操作线向平衡线靠近,为达到给定的分离要求,所需的理论板数(逐渐增多)
16.精馏塔的进料状况为冷液进料时,则提馏段的液体下降量L'(>L+F)
17.用y一x图表示精馏塔在某一回流比操作时,其操作线的位置(在对角线与平衡线之间)。
1.影响降速干燥阶段干燥速率的主要因素是(物料性质与形状)。
2.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽(或其它蒸汽)压力(大于)干燥介质中水汽(或其它蒸汽)的分压。
3.若离开干燥器的空气温度(t)降低而湿度(H)提高,则干燥器的热效率会(增加),而空气消耗量会(减少)。
4.干燥过程中预热的热量消耗随空气进入预热器的温度的降低而(增加)。
所以干燥在任务相同的条件下(冬季)的热量消耗量大于其它季节,故预热器的传热面积应以(冬季)为计算基准。
5.湿空气在预热过程中不变化的参数是(湿球温度)
6.指出“相对湿度,绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中,哪一个参量与空气的温度无关(露点温度)。
7.⑴绝热饱和温度tas是大量的循环水与进入的空气在绝热增湿塔接触时湿空气最后达到的饱和状态温度,它等于循环水的温度。
⑵湿球温度tw是湿球温度计所指示的平衡温度,但它并不等于湿纱布中水分的温度。
对以上两种说法正确的判断是:
(⑴对⑵不对)。
8.对于一定干球温度的空气,当其相对湿度愈低时,其湿球温度:
(愈低)。
9.空气的饱和湿度Has是湿空气的如下参数的函数:
(总压及干球温度)。
10.在湿球温度tw的计算式中,kB/α之比值:
(与空气的速度变化无关)。
11.当湿度和温度相同时,相对湿度与总压的关系是:
(成正比)。
12.一定湿度H的湿空气,随着总压的降低,露点相应地:
(降低)。
13.同一物料,如恒速段的干燥速率增加,则临界含水量:
(增大)。
14.同一物料,在一定的干燥速率下,物料愈厚,则临界含水量(愈高)。
15.真空干燥的主要优点是:
(能避免物料发生不利反应)
16.干燥热敏性物料时,为提高干燥速率,可采取的措施是(增大干燥面积)
17.已知湿空气的下列哪两个参数,利用H-I图可以查得其他未知参数((tw,t))。
18物料中的平衡水分随温度升高而(减小)。
19.干燥热敏性物料时,为提高干燥速率,可采取的措施是(增大干燥面积)
20.空气的湿含量一定时,其温度愈高,则它的相对温度(愈低)。
二、填空题
1、0℃时,CO2气体溶解于水的溶解度为0.878(标m3)/m3(H2O),此时液相浓度C=_0.0392_kmol/m3.液相摩尔分率x=0.000705.比摩尔分率X=0.000706。
2、在常压下,20℃时氨在空气中的分压为69.6mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率y=0.0916,比摩尔分率Y=0.101.
3、用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为y=mx.在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为50mmHg,与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O).此时m=0.894.
4、用亨利系数E表达的亨利定律表达式为p=Ex.在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为50mmHg,与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O).此时亨利系数E=680mmHg,相平衡常数m=0.894.
5、用气相浓度△p为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的传质速率方程为NA=kG(p-pi),以总传质系数表达的传质速率方程为NA=KG(p-pL*).
6、用液相浓度△C为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为NA=kL(Ci-CL),以传质总系数表达的速率方程为NA=KL(CG*-CL).
7、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为NA=ky(y-yi),以传质总系数表达的速率方程为NA=Ky(y-y*).
8、用液相浓度△x为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为NA=kx(xI-x),以传质总系数表达的速率方程为NA=Kx(x*-x).
9、用气相浓度△Y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为NA=kY(Y-Yi),以传质总系数表达的速率方程为NA=KY(Y-Y*).
10、用△y,△x为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时传质总系数Ky与分系数ky、kx的关系式为1/Ky=1/ky+m/kx,Kx与ky、kx的关系式为1/Kx=1/(m.ky)+1/kx.
11、用△Y,△X为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数KY与分系数kY、,kX的关系式为1/KY=1/kY+m/kX,KX与kY,kX的关系式为1/KX=1/(m.kY)+1/kX.
12、用△p,△C为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数KG与分系数kG、、、kL的关系式为1/KG=1/kG+1/H.kL,KL与kG、、、kL的关系式为1/KL=H/kG+1/kL
13、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A,物系的相平衡常数m=2,入塔气体浓度y1=0.06,要求出塔气体浓度y2=0.008,则最小液气比为1.733.
14、某吸收塔中,物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001,当y1=0.06,y2=0.0015时,x1=0.01685,x2=0.0001429,L/G=3.5,气相传质单元数NOG=_7.12.
***答案***;;;
15、吸收过程主要用于三个方面:
制备产品、分离气体混合物、除去气体中的有害组分
16、填料的种类很多,主要有拉西环、鲍尔环、矩鞍环、阶梯环、波纹填料、丝网填料
17、质量传递包括有吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等过程。
18、吸收是指用液体吸收剂吸收气体的过程,解吸是指液相中的吸收质向气相扩散的过程。
19、指出下列组分,哪个是吸收质,哪个是吸收剂.
(1)用水吸收HCl生产盐酸,H2O是吸收剂,HCl是吸收质.
(2)用98.3%H2SO4吸收SO3生产H2SO4,SO3,是吸收质;H2SO4是吸收剂。
(3)用水吸收甲醛生产福尔马林,H2O是吸收剂;甲醛是吸收质。
20、吸收一般按有无化学反应分为物理吸收和化学吸收,其吸收方法分为喷淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。
21、气液两相平衡关系将取决于以下两种情况:
(1)若pG〉pL*或CG*〉CL则属于解析过程
(2)若pL*〉pG或CL〉CG*则属于吸收过程
22、扩散速率的费克定律公式是JA=-DdcA/dz,JA组分A的扩散通量kmol/(m2s),式中每项的物理意义D扩散系数m2/s,dcA/dz组分的浓度梯度kmol/m4。
23、吸收速度取决于双膜的扩散速率,因此,要提高气-液两流体相对运动速率,可以减少气膜、液膜厚度来增大吸收速率。
24、影响扩散系数D值的大小的因素有扩散组分的性质及介质、温度、压力、浓度。
。
25、总吸收速率方程式中KY是以Y-Y*为气相摩尔比差为传质推动力的气相总传质系数;而KX是以X*-X为液相摩尔比差为传质推动力的液相总传质系数。
26、填料选择的原则是表面积大、空隙大、机械强度高价廉,耐磨并耐温。
27、气相中:
温度升高则物质的扩散系数_↑_压强升高则物质的扩散系数_↓_.在液相中:
液相粘度增加则物质的扩散系数_↓__。
易溶气体溶液上方的分压_小_,难溶气体溶液上方的分压_大__,只要组分在气相中的分压_大于_液相中该组分的平衡分压,吸收就会继续进行,直至达到一个新的_平衡_为止。
28、由于吸收过程气相中的溶质分压总_大于_液相中溶质的平衡分压,所以吸收操作线总是在平衡线的_上方_。
增加吸收剂用量,操作线的斜率_增大_,则操作线向_远离_平衡线的方向偏移,吸收过程推动力(y-y*)_增大_。
***答案***
29、图所示为同一温度下A.B.C三种气体在水中的溶解度曲线。
由图可知,它们溶解度大小的次序是C>B>A;同一平衡分压下,它们的液相平衡浓度大小顺序是在同一平衡分压下CC>CB>CA。
30、对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当总压增加时,亨利系数E不变,相平衡常数m减少,溶解度系数H不变。
31、在常压下,测定水中溶质A的摩尔浓度为0.56kmol/m3,此时气相中A的平衡摩尔分率为0.02,则此物系的相平衡常数m=2.0。
当其他条件不变,而总压增加一倍时,相平衡常数m=1.0,若测得总压值为2atm,则此时的亨利系数E=4.0atm,而溶解度系数H≈14kmol/(m3.atm)。
32、在气体流量,气相进出口组成和液相进口组成不变时,若减少吸收剂用量,则传质推动力将减少,操作线将靠近平衡线。
33、当温度增高时,溶质在气相中的分子扩散系数将增加,在液相中的分子扩散系数将增加。
34、对一定操作条件下的填料吸收塔,如将塔料层增高一些,则塔的HOG将_不变_,NOG将增加(增加,减少,不变)。
35、某逆流吸收塔,用纯溶剂吸收混合气中易溶组分,设备高为无穷大,入塔Y1=8%(体积),平衡关系Y=2X。
试问:
⑴.若液气比(摩尔比,下同)为2.5时,吸收率=100%
⑵.若液气比为1.5时,吸收率=75%
36、吸收塔底部的排液管成U形,目的是起液封作用,以防止空气倒灌和塔内气体跑出。
操作中的吸收塔,若使用液气比小于设计时的最小液气比,则其操作结果是吸收效果达不到要求,若吸收剂入塔浓度x2降低,其它操作条件不变,吸收结果将使吸收率增大,出口气体浓度降低。
37、计算吸收塔的填料层高度,必须运用如下三个方面的知识关联计算:
平衡线、操作线、传质系数。
38、溶解度很大的气体,吸收时属于气膜控制,强化吸收的手段是增大气相侧的传质分系数或气流湍动程度。
39、吸收操作中,对吸收剂的要求有溶解度大、选择性好、腐蚀性小、挥发度小。
40、当平衡线在所涉及的气液范围内斜率为m的直线时,则1/KG=1/kG+m/kL。
若为气膜控制,则KG=kG。
41、某低浓度气体吸收过程,已知m=1,气膜体积传质分系数kya=2×10-4kmol.m3.s,液膜体积传质分系kxa=0.4kmol/(m3.s)。
则该吸收过程为气膜阻力控制。
气膜阻力占总阻力的百分数为99.95%≈100%。
42、填料吸收塔正常操作时,气相为连续相;液相为分散相;而当出现液泛现象时,则气相为分散相,液相为连续相。
43、某气体用水吸收时,在一定浓度范围内,其气液平衡线和操作线均为直线,其平衡线的斜率可用相平衡常数表示,而操作线的斜率可用液气比表示。
44、双膜理论认为,吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜之中。
45、对于气膜控制的吸收过程,如要提高其过程速率,应特别注意减少气膜阻力。
46、一般吸收塔中常采用逆流操作,其目的是使两相传质平均推动力大,从而可减小设备尺寸;提高吸收效率和吸收剂使用率。
47、传质的基本方式有:
分子扩散和涡流扩散。
48、填料塔的喷淋密度是指单位塔截面上单位时间内下流的液体量(体积)。
49、吸收设备的主要类型有填料吸收塔,板式吸收塔等。
1、在1个大气压.96℃时,苯的饱和蒸气压pA=160.5(kPa),甲苯的饱和蒸气压pB=65.66(kpA),苯--甲苯混合溶液达于平衡时,液相组成x=0.376.气相组成y=0.596.相对挥发α=2.44.
2、在汽-液相平衡的t-x-y图中,沸点与液相组成的关系曲线,称为液相线(或泡点线),沸点与汽相组成的曲线,称为汽相线(或露点线).
3、在汽-液相平衡的t-x-y图中,液相线与汽相线将图平面平分为三个区:
汽相线以上的区域称为汽相区,液相线以下的区域称为液相区,汽.液相线之间的区域为汽液共存区.
4.在y-x图中,以A组份标绘的平衡曲线在对角线的左上方,则表示A组分比B组分的挥发度高_.平衡曲线若在对角线的右下方,则表示A组分比B组分挥发度低.
5.精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的沸点(或挥发度),利用多次部分汽化、多次部分冷凝的方法,将各组分得以分离的过程.
6.某泡点进料的连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,提馏段操作线方程为y=1.3x-0.018,则回流比R=4,馏出液组成x=0.86_,原料组成x=_0.38.釜液组成x=0.06
7.某泡点进料的连续精馏塔中,进料组成x=0.35,系统的平均相对挥发度α=2.44,当x=0.93时,达到此分离要求的最小回流比R=1.66
8.当塔板中上升的汽相与下降液相之间达到相平衡时,该塔板称理论塔板。
9.某理想混合液,其中一组平衡数据为x=0.823,y=0.923,此时平均相对挥发度为α=2.578
10.分离某些α接近1的物系时,可采用一些特殊的精馏方法,如萃取精馏,恒沸精馏.。
11.分离要求一定。
当回流比为一定时,在五种进料状况中,冷液进料的q值最大,其温度tF<t泡,此时,提馏段操作线与平衡线之间的距离最远,分离所需的总理论板数最少。
12.精馏过程设计时,增大操作压强,则相对挥发度减小,塔顶温度增加,塔釜温度增加。
13.对一定组成的二元体系,精馏压力越大,则相对挥发度越小,塔操作温度越高对分离越不利。
14.精馏操作的依据是混合液中各组分的挥发度差异。
实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底上升气流。
15.简单蒸馏过程中,釜内易挥发组分浓度逐渐减小,其沸点则逐渐升高。
16..总压为101.3kPa,95℃温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为155.7kPa与63.3kPa,则平衡时苯的汽相组成=0.411,苯的液相组成=0.632。
(均以摩尔分率表示)。
苯与甲苯的相对挥发度=2.46
17.试述五种不同进料状态下的q值:
(1)冷液进料q>1;
(2)泡点液体进料q=1;(3)汽液混合物进料0<q<1;(4)饱和蒸汽进料q=0;(5)过热蒸汽进料q<0
18.某连续精馏塔中,若精馏段操作线方程的截距等于零,则:
(1)回流比等于∞;
(2)馏出液量等于0;(3)操作线斜率等于_1_
19.某精馏塔的设计任务为:
原料为F,xF,要求塔顶为xD,塔底为xW。
设计时若选定的回流比R不变,加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料,则所需理论板数N减少,提馏段上升蒸汽量V'增加,提馏段下降液体量L'增加,精馏段上升蒸汽量V不变,精馏段下降液体量L不变。
(增加,不变,减少)
20.某二元物系的相对挥发度α=3,在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏塔操作,已知x4=0.3,则y3=0.794
21.某精馏塔在操作时,加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料,且保持F,x,回流比R和提馏段上升蒸汽量V'不变,则此时D减少,x增加,W增加,x增加。
22.精馏塔中的恒摩尔流假设,其主要依据是各组分的摩尔潜热相等,但精馏段与提馏段的摩尔流量由于进料状态的不同影响而不一定相等。
23.某精馏塔操作时,F,xF,q,V保持不变,增加回流比R,则此时xD增加,xW增加D减少,L/V增加。
24.某精馏塔操作时,F,xF,q,D保持不变,增加回流比R,则此时xD增加,xW减少V增加,L/V增加。
25.精馏过程的回流比是指回流量与塔顶产品量之比,最小回流比是指塔板数为无限多时的回流比的极限值。
26.简单蒸馏的主要特点是
(1)不稳定操作;
(2)R=0。
简单蒸馏操作时易挥发组分的物料衡算式是Wx=(W-dW)(x-dx)+ydW)。
27.如图所示
a点表示(xn-1,yn);b点表示(xn,yn);c点表示(xn,yn+1);
ab段表示xn-1-xn;bc段表示yn-yn+1。
(填空题27题附图)(填空题33题附图)(选择题3题附图)
28.某连续精馏塔,进料状态q=1,D/F=0.5(摩尔比),xF=0.4(摩尔分率),回流比R=2,且知提馏段操作线方程的截距为零。
则:
提馏段操作线方程的斜率(L’/V’)=4/3,馏出液xD=0.8。
29.操作中精馏塔,保持F,q,xF,D不变。
(1)若采用回流比R小于最小回流比Rmin,则xD减少,xW增加;
(2)若R增大,则xD增加,xW减少,L/V增加。
30.精馏塔在操作过程中进料组成不变,进料量适当增加,则塔顶组成xD将不变,塔釜组成xW将不变(泡点液体进料)。
31.精馏塔操作时,保持F,xF,q,R不变,增加塔底排液量W,则:
xD增大,L/V不变,xW增大。
32.恒沸精馏与萃取精馏主要针对恒沸物体系和沸点相差很小的物系,采用第三组分的办法改变原物系的相对挥发度。
34.板式精馏塔中每层塔板的作用提供气、液两相接触场所,在塔板上及其板上方空间进行传热和传质作用。
35.常压下沸点为185℃与水不互溶的A组分,若采用水蒸汽蒸馏方法,在常压下,此不互溶的混合物的沸点会降至100℃以下。
36.对现有一个精馏塔,若将其回流比增大时,其需要的理论板数会减少,产品的浓度会增加。
37.某二元理想溶液的连续精馏塔,提馏段操作线方程为:
y=1.3x-0.018,系统的平均相对挥发度α=2.5,当xW=0.06时(摩尔分率),此时从塔底数起的第二块理论板数(塔底可视为第一块理论板)下流液体的组成为0.120(摩尔分率)_.
38.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为xD=0.96(摩尔分率).精馏段操作线方程为y=0.75x+0.24.该物系平均相对挥发度α=2.5,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y2=0.919.
1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽(或其它蒸汽)压力大于干燥介质中水汽(或其它蒸汽)的分压
2.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小,当φ值大时,表示该湿空气的吸收水汽的能力小;当φ=0时。
表示该空气为绝干空气。
3.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的,其恒定干燥条件是指:
干燥介质(热空气)的温度、湿度、速度以及与物料接触的方式均恒定。
4.在一定温度下,物料中结合水分和非结合水分的划分是根据物料的性质而定的;平衡水分和自由水分是根据物料的性质和接触的空气状态而定的。
5.在一定空气状态下干燥某物料,能用干燥方法除去的水分为自由水分;首先除去的水分为非结合水分;不能用干燥方法除的水分为平衡水分。
6.已知某物料含水量X=0.4,从该物料干燥速率曲线可知:
临界含水量X=0.25kg水.kg-1绝干料,平衡含水量X*=0.05kg水.kg-1绝干料,则物料的非结合水分为0.15kg水.kg-1绝干料,结合水分为0.25kg水.kg-1绝干料,自由水分为0.35kg水.kg-1绝干料,可除去的结合水分为0.2kg水.kg-1绝干料。
7.作为干燥介质的湿空气,其预热的目的降低相对湿度(增大吸湿的能力)和提高温度(增加其热焓)。
8.固体物料的干燥,一般分为恒速和降速两个阶段。
9.在对流干燥器中最常用的干燥介质是不饱和的热空气,它既是载热体又是载湿体。
10.对于不饱和空气,表示该空气的三个温度,即:
干球温度t,湿球温度tw和露点td间的关系是t>tw>td
11.在干燥过程中,当物料中表面水分汽化速率小于内部水分扩散速率时,干燥即进入恒速干燥阶段。
12.1kg绝干空气及其所带的Hkg水汽所具有的焓,称为湿空气的焓。
13.根据水分与物料的结合方式不同,其物料中的水分可分吸附水分、毛细管水分、溶胀水分。
14.湿空气通过预热器预热后,其湿度不变,热焓增加,相对湿度减少。
15.饱和空气在恒压下冷却,温度由t1降至t2,此时其相对湿度不变,湿度下降,湿球温度下降,露点下降。
16.恒定的干燥条件是指空气的湿度、温度、速度以及与物料接触的状况都不变。
17.测定空气中的水汽分压的实验方法是测量露点
18.对于为水蒸汽所饱和的空气,则其干球温度t,湿球温度tw,
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