归纳与整理第二课时教学设计

选修3 物质结构与性质

第一章原子结构与性质

第二节

原子结构与元素性质（3课时）

教学目标

[知识与技能] 1．

了解元素的电离能、电负性性等概念

2．

理解元素周期表的结构与原子结构的关系

3．

理解元素原子半径、元素的第一电离能、元素的电负性呈现的周期性变化

[过程与方法] 1．

理解元素的电负性与元素的金属性、非金属性、化合价、离子化合物的关系

2．

学会用元素的电负性解释对角线规则

3．

理解元素性质的周期性变化与核外电子排布周期性变化的关系

[情感态度与价值观]

了解元素周期表的意义，培养、激发学生对化学的学习兴趣。

教学重点、难点

重点：理解元素周期表的结构与原子结构的关系

难点：理解元素原子半径、元素的第一电离能、元素的电负性呈现的周期性变化

教学方法

图表分析，归纳对比

课时安排

3课时

知识与技能： 1、进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之间的关系

2、知道外围电子排布和价电子层的涵义

3、认识周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律

4、知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系

课前预习：

2、 ，叫做元素周期律，在化学（必修2）中元素周期律主要体现在 、 、 、 等的周期性变化。

(第一课时) 1、元素周期表中的周期是指 ；元素周期表中的族是指 教学过程

〖复习〗

什么是元素周期律？元素的性质包括哪些方面？元素性质周期性变化的根本原因是什么？

〖课前练习〗

写出锂、钠、钾、铷、銫基态原子的简化电子排布式和氦、氖、氩、氪、氙的简化电子排布

1

式。

一、原子结构与周期表

1、周期系：

2、周期表

〖思考〗元素在周期表中排布在哪个横行，由什么决定？什么叫外围电子排布？什么叫价电子层？什么叫价电子？元素在周期表中排在哪个列由什么决定？

阅读分析周期表着重看元素原子的外围电子排布及价电子总数与族序数的联系。

〖总结〗元素在周期表中的位置由原子结构决定：原子核外电子层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。

〖分析探索〗每个纵列的价电子层的电子总数是否相等?按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。s区、d区和p区分别有几个纵列?为什么s区、d区和ds区的元素都是金属? 元素周期表可分为哪些族?为什么副族元素又称为过渡元素？各区元素的价电子层结构特征是什么？

[基础要点]分析图1-16

分区原则

纵列数

是否都是金属

s区

p 区

d 区

ds 区

f 区

区全是金属元素，非金属元素主要集中 区。主族主要含 区，副族主要含 区，过渡元素主要含 区。

[思考]周期表上的外围电子排布称为“价电子层”，这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化。元素周期表的每个纵列上是否电子总数相同？

〖归纳〗S区元素价电子特征排布为ｎS，价电子数等于族序数。ｄ区元素价电子排布特征为（ｎ-1）d101~21~101~2ns；价电子总数等于副族序数；ds区元素特征电子排布为

21~61~2(n-1)dns，价电子总数等于所在的列序数；p区元素特征电子排布为nsnp；价电子总

数等于主族序数。

原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的。

1、原子核外电子总数决定所在周期数

周期数=最大能层数（钯除外）46Pd [Kr]4d,最大能层数是4，但是在第五周期。

2、

外围电子总数决定排在哪一族 如：29Cu 3d4s

，10+1=11尾数是1所以，是IB。

元素周期表是元素原子结构以及递变规律的具体体现。

【案例练习】

1、元素的分区和族

10110

2

1) s 区: 2) p区:数金属; 3) d区: 金属; 4) ds区: 5) f区: , 最后的电子填在 上, 包括 , 属于活泼金属, 为碱, 最后的电子填在 上, 包括 族元素, 为非金属和少, 最后的电子填在 上, 包括 族元素, 为过渡, (n-1)d全充满, 最后的电子填在 上, 包括 , , 包括 元素, 称为内过渡元素或内过渡系. 712金属和碱土金属; 过渡金属(d和ds区金属合起来,为过渡金属); 2、外围电子构型为4f5d6s元素在周期表中的位置是 (

) A、第四周期ⅦB族 B、第五周期ⅢB族 C、

第六周期ⅦB族 D、

第六周期ⅢB族

3、镭是元素周期表中第七周期的ⅡA族元素。下面关于镭的性质的描述中不正确的是( ) A、在化合物中呈+2价 B、单质使水分解、放出氢气

C、氢氧化物呈两性

D、

碳酸盐难溶于水

【课后作业】

完成下表空白处

原子序数

15

1s22s22p63s23p4

电子排布式

在周期表中的位置

第二周期VA族

是金属还是非金属

最高价氧化物的水化物化学式及酸碱性

气态氢化物的化学式

(第二课时) 知识与技能：

1、掌握原子半径的变化规律

2、能说出元素电离能的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质

3、进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系

4、认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系

5、认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值

课前预习：

1、气态原子或离子 叫电离能，常用符号 表示，单位为 叫第一电离能。

2、根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子 ，反之，电离能越大，表示在气态时该原子 ，同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上具有 的趋势，同一主族从上到下，第一电离能 。

教学过程

二、元素周期律

(1)原子半径

〖探究〗观察下列图表分析总结：

3

元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？元素周期表中，同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？

〖归纳总结〗

(2)电离能

[基础要点]概念

1、第一电离能I1： 态电 性基态原子失去 个电子，转化为气态基态正离子所需要的 叫做第一电离能。第一电离能越大，金属活动性越 。

同一元素的第二电离能 第一电离能。

2、如何理解第二电离能I2、第三电离能I3

、I4、I5……

？分析下表：

〖科学探究〗1、原子的第一电离能有什么变化规律呢？碱金属元素的第一电离能有什么变化规律呢？为什么Be的第一电离能大于B，N的第一电离能大于O，Mg的第一电离能大于Al，Zn的第一电离能大于Ga？第一电离能的大小与元素的金属性和非金属性有什么关系？碱金属的电离能与金属活泼性有什么关系？

2、阅读分析表格数据：

各级电离能(KJ/mol)

Na 496 4562 4 Mg 738 1415 Al 578 1817

6912 9543 13353 16610 20114 数据的突跃变化说明了什么？

〖归纳总结〗

1、递变规律

第一电离能

周一周期

从左往右，第一电离能呈增大的趋势

7733 10540 13630 17995 21703 2745 11575 14830 18376 23293 为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据与钠、镁、铝的化合价有什么关系？

同一族

从上到下，第一电离能呈增大趋势。

2、第一电离能越小，越易失电子，金属的活泼性就越强。因此碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。

3．气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能(用I1表示)，从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能(用I2表示)，依次类推，可得到I3、I4、I5……同一种元素的逐级电离能的大小关系：I1

4、Be有价电子排布为2s，是全充满结构，比较稳定，而B的价电子排布为2s2p1，、比Be不稳定，因此失去第一个电子B比Be容易，第一电离能小。镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大，为什么呢？

5、Na的I1，比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成+1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成十2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以A1容易失去三个电子形成+3价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。

【案例练习】

1、下列各组微粒按半径逐渐增大，还原性逐渐增强的顺序排列的是

A．Na、K、Rb B．F、Cl、Br 2+2+2+---C．Mg、Al、Zn D．Cl、Br、I 2、除去气态原子中的一个电子使之成为气态+1价阳离子时所需外界提供的能量叫做该元素的第一电离能。右图 是周期表中短周期的一部分，其中第一电离能最小的元素是

3、在下面的电子结构中,第一电离能最小的原子可能是 (

) 23A nsnp

25B nsnp

24C nsnp

26D nsnp

【课后作业】

概念辩析：

5 22

（1）每一周期元素都是从碱金属开始，以稀有气体结束

（2）f区都是副族元素，s区和p区的都是主族元素

（3）铝的第一电离能大于K的第一电离能

（4）B电负性和Si相近

（5）已知在20C 1mol Na失去1 mol电子需吸收650kJ能量，则其第一电离能为650KJ/mol （6）气态O原子的电子排布为：

↑↓ ↑↓ ↑↓

↑

↓

，测得电离出1 mol电子的能量约为1300KJ，则其第一电离能约为1300KJ/mol （7）半径：K>Cl

（8）酸性 HClO>H2SO4

，碱性：NaOH > Mg(OH)2

（9）第一周期有2*1=2，第二周期有2*2=8，则第五周期有2*5=50种元素

（10）元素的最高正化合价=其最外层电子数=族序数

－12、下表是钠和镁的第一、二、三电离能（KJ·mol）。

元素

Na Mg ＋222+-0I1

496 738 2+I2

4 562 1 451 I3

6 912 7 733 2＋请试着解释：为什么钠易形成Na，而不易形成Na？为什么镁易形成Mg，而不易形3+成Mg？

(第三课时) 知识与技能：

1、能说出元素电负性的涵义，能应用元素的电负性说明元素的某些性质

2、能根据元素的电负性资料，解释元素的“对角线”规则，列举实例予以说明

3、能从物质结构决定性质的视角解释一些化学现象，预测物质的有关性质

4、进一步认识物质结构与性质之间的关系，提高分析问题和解决问题的能力

课前预习：

1、 叫键合电子；我们用电负性描述 。

2、电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。 的电负性一般小于1.8， 的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右，他们既有 性又有 性。

教学过程

〖复习〗1、什么是电离能？它与元素的金属性、非金属性有什么关系？

2、同周期元素、同主族元素的电离能变化有什么规律？

(3)电负性：

〖思考与交流〗1、什么是电负性？电负性的大小体现了什么性质？阅读教材p20页表

6

同周期元素、同主族元素电负性如何变化规律？如何理解这些规律？根据电负性大小，判断氧的非金属性与氯的非金属性哪个强？

[科学探究] 1、根据数据制作的第三周期元素的电负性变化图，请用类似的方法制作IA、VIIA元素的电负性变化图。

2、电负性的周期性变化示例

〖归纳与总结〗

1、金属元素越容易失电子，对键合电子的吸引能力越小，电负性越小，其金属性越强；非金属元素越容易得电子，对键合电子的吸引能力越大，电负性越大，其非金属性越强；故可以用电负性来度量金属性与非金属性的强弱。周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大；周期表从上到下，元素的电负性逐渐变小。

2、同周期元素从左往右，电负性逐渐增大，表明金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。同主族元素从上往下，电负性逐渐减小，表明元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

[思考5]对角线规则：某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质相似，被称为对角线原则。请查阅电负性表给出相应的解释？

3、在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称为“对角线规则”。查阅资料，比较锂和镁在空气中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱，说明对角线规则，并用这些元素的电负性解释对角线规则。

4、对角线规则

【案例练习】

1、电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度下列关于电负性的变化规律正确的是 （ ）

7

A．周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大

B．周期表从上到下，元素的电负性逐渐变大

C．电负性越大，金属性越强

D．电负性越小，非金属性越强

2、已知X、Y元素同周期，且电负性X＞Y，下列说法错误的是( ) A、X与Y形成化合物是，X可以显负价，Y显正价

B、第一电离能可能Y小于X C、最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性弱于于Y对应的

D、气态氢化物的稳定性：HmY小于HmX 3、根据对角线规则，下列物质的性质具有相似性的是 （ ） A、硼和硅 B、铝和铁 C、铍和铝 D、铜和金

【课后作业】

1、x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知（ ）

A．x的原子半径大于y的原子半径 B．x的电负性大于y的电负性

C．x的氧化性大于y的氧化性 D．x的第一电离能大于y 的第一电离能

2、元素电负性随原子序数的递增而增强的是 （ ） A．Na > K > Rb B．N > P > As C．O > S > Cl D．Si > P > Cl 3、对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是 （ ） A．碱性：NaOH

B．第一电离能：NaMg>Al D．还原性：Na>Mg>Al

第一章《原子结构与性质》复习

重点知识梳理

一、原子结构与元素周期表

⑴观察周期表，我们发现，每一周期(第一周期除外)的开头元素均是__ ____，它们的价电子构型为__ ；每一周期结尾元素均是____ ____，它们的价电子构型为______ (第一周期除外)。

⑵周期表中，周期序数=该周期元素基态原子的_____ 。

⑶通常把“构造原理”中能量接近的________划分为一个能级组。1~7周期的价电子能级组分别是__ ___.可见，各周期元素的数目=_____________________ 二、元素周期律

______性质随_______ 的递增发生周期性变化，称为元素周期律。

1、原子半径. r的大小取决于__ _、____ ___两个因素.电子的能层越多，则电子间的负电斥力越大，使原子半径_____；Z越大，则核对电子的引力越大，使原子半径______。

8

2、电离能. ⑴概念：气态的原子或离子失去一个电子所需要的____ _叫做电离能，用符号__ 表示，单位是______ _。

⑵第一电离能：处于基态的气态原子生成__ _价气态阳离子所需要的能量，称为第一电离能，常用符号___ 表示。

⑶意义：电离能是原子核外电子排布的实验佐证，是衡量气态原子___ __电子难易能力的物理量。元素的电离能越小，表示气态时越容易_____电子，即元素在气态时的__ __性越强。

⑷I变化规律：同周期，左右总体呈__ ___趋势，____ _元素的I1最小，________的I1最大；

同族，上下I1 __ __ __

。

3、电负性. ⑴概念：电负性是原子在化学键中对键合电子____能力的标度，常用符号x表示。x为相对值，无单位。

⑵x变化规律：同周期，x左右__ ___；同族，x上下__ ___。

⑶意义：用于比较元素金属性、非金属性的相对强弱。一般，金属的x__ ___，非金属的x_ ___ Δx___ __成离子键，Δx__ ____成共价键。

【案例练习】

1、下列说法中正确的是（ ）

A、处于最低能量的原子叫做基态原子

2B、3p表示3p能级有两个轨道

C、同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小

D、同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多

2、X、Y、Z三种元素的原子（ ）

A、XYZ3 B、X2YZ3 C、X2YZ2 D、XYZ3 3、下列说法中，不符合A族元素性质特征的是（ ）

A、从上到下原子半径逐渐减小

B、易形成—1 价离子

C、从上到下单质的氧化性逐渐减弱

D、从上到下氢化物的稳定性逐渐减弱

4、下列说法中，正确的是（ ）

A、在周期表里，主族元素所在的族序数等于原子核外电子数

B、在周期表里，元素所在的周期数等于核外电子层数

C、最外层电子数为8的都是稀有气体元素的原子

D、元素的原子序数越大，其原子半径越大

5、化合物YX2、ZX2中，X、Y、Z都是前三周期的元素，X与Y属于同一周期，Z是X的同族元素，Z元素核内有16个中子，Y元素最外层电子数是K层所能容纳电子数的2倍，

则YX2为 ；ZX2为 。

9

【课后作业】

1、下表列出了A～R九种元素在周期表中的位置

主族

周期

2 3 4 ⅠA

A B ⅡA

C

ⅢA

D

ⅣA E

ⅤA

ⅥA F

ⅦA

G H 0

R

（1）这九种元素分别为A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 、H 、R ，其中化学性质最不活泼的是 ； （2）A、C、D三种元素的氧化物对应的水化物，其中碱性最强的是 ；

（3）A、B、C三种元素按原子半径由大到小的顺序排列为 ；

（4）F元素氢化物的化学式是 ，该氢化物在常温下跟A发生反应的化学方程式是 ，所得溶液的pH 7；

（5）H元素跟A元素形成化合物的化学式是 ；

（6）G元素和H元素两者核电核数之差是 。

2、元素X和Y属于同一个主族。负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化合物，这两种化合物中，X的质量分数分别为50%和60%。确定X、Y两种元素在周期表的位置，写出X、Y形成的两种化合物的化学式。

第一章《原子结构与性质》单元测试卷

一、选择题

1、13C—NMR（核磁共振）、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtWüthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是

A．13C与15N有相同的中子数

B．13C与C60互为同素异形体

C．15N与14N互为同位素

D．15N的核外电子数与中子数相同

2、道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中主要有下列三个论点：①原子是不能再分的微粒；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代原子——分子学说的观点看，你认为不正确的是

A．只有①

B．只有②

C．只有③

D．①②③

3、下列能级中轨道数为3的是

A．S能级

B．P能级

10

C．d能级

D．f能级

4、下列各原子或离子的电子排布式错误的是

A．Al

1s22s22p63s23p1

B．S2-

1s22s22p63s23p4

C．Na+

1s22s22p6

D．F

1s22s22p5 5、下列说法正确的是

A．原子的种类由原子核内质子数、中子数决定

B．分子的种类由分子组成决定

C．2He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子

原子的核外电子数是前者大

6、一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是

A．+1

B．+2

C．+3

D．-1 7、具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是

A．ls22s22p63s23p?

B．1s22s22p3

C．1s22s2sp2

D．1s22s22p63s23p4 8、下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是

A

B

C

D 9、有关核外电子运动规律的描述错误的是

A．核外电子质量很小，在原子核外作高速运动

B．核外电子的运动规律与普通物体不同，不能用牛顿运动定律来解释 C．在电子云示意图中，通常用小黑点来表示电子绕核作高速圆周运动

D．在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核外空间单位体积内电子出现的机会多

10、基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是

17D．8O18和8O3

A B C D 11、X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别是1、4、6。则由这三种元素组成的化合物的化学式不可能是

．．．A．XYZ

B．X2YZ

C．X2YZ2

D．X2YZ3 12、下列各组元素性质递变情况错误的是

A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增多

B．P、S、Cl元素最高正化合价依次升高

C．N、O、F原子半径依次增大

D．Na、K、Rb的金属性依次增强

13、超重元素的假说预言自然界中可存在原子序数为114号的稳定同位素114X，试根据原子结构理论和元素周期律预测正确的是

11 298

298114A．X 位于第七周期，第ⅣA族 B．X是非金属元素 C．XO2是酸性氧化物 D．X元素的化合价有+2和+4 14、下列第三周期元素的离子中，半径最大的是

+3+ A．Na B．Al2--C．S D．Cl

15、下列关于稀有气体的叙述不正确的是 A．原子的电子排布最外层都是以P结束；

B．其原子与同周期ⅠA、ⅡA族阳离子具有相同电子排布式；

C．化学性质非常不活泼；

D．一定条件下，也可以形成稀有气体化合物

16、有A、B和C三种主族元素，若A元素阴离子与B、C元素的阳离子具有相同的电子层结构，且B的阳离子半径大于C，则这三种元素的原子序数大小次序是

A．B＜C＜A B．A＜B＜C C．C＜B＜A D．B＞C＞A 17、下列基态原子的电子构型中，正确的是

A．3d4s B．3d4s C．4d5s D．4d5s18、下列用核电荷数表示出的各组元素，有相似性质的是

A．19和55 B．6和14 C．16和17 D．12和24 二、填空题

19、在同一个原子中，离核越近、n越小的电子层能量 。在同一电子层中，各亚层的能量按s、p、d、f的次序 。

20、理论研究证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，第三能层有3个能级分别为 。

21、现在物质结构理论原理证实，原子的电子排步遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，处于最低能量的原子叫做 原子。

22、人们把电子云轮廓图称为原子轨道，S电子的原子轨道都是 形的，P电子的原子轨道都是 形的，每个P能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以 为符合。

23、当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则被称为 。

24、 A、B、C三种短周期元素，它们在周期表中的位置如图：

AA原子核内质子数和中子数相等。B、C两元素原子核外电子数之和是

BCA原子质量数的2倍。则：

（1）元素名称为A 、B 、C 。

（2）B和C最高价氧化物的水化物的化学式是 、 。

25、右表是元素周期表的一部分：

12 10082 92426

（1）表中元素⑩的氢化物的化学式为 ，此氢化物的还原性比元素⑨的氢化物的还原性 （填强或弱）

（2）某元素原子的核外p电子数比s电子数少1，则该元素的元素符号是 ，其单质的电子式为 。

（3）俗称为“矾”的一类化合物通常含有共同的元素是 （4）已知某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如元素③与元素⑧的氢氧化物有相似的性质。写出元素③的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式

又如表中与元素⑦的性质相似的不同族元素是 （填元素符号）

26、周期表中最活泼的金属为 ，最活泼的非金属为 三、综合题

27．有第四周期的A，B，C，D四种元素,其价电子数依次为1，2，2，7。其原子序数按A，B，C，D顺序增大，已知A与B的次外层电子数为8，而C与D的次外层电子数为18，根据结构判断并用元素符号或化学式回答下列问题：

⑴哪些是金属元素 ⑵D与A的简单离子是什么? ⑶哪一种元素的氢氧化物碱性最强? ⑷B与D二原子间能形成何种化合物? 写出其化学式。

28．有A、B、C、D四种元素。其中A为第四周期元素，与D可行成1∶1和1∶2原子比的化合物。B为第四周期d区元素，最高化合价为7。C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合价。D为所有元素中电负性第二大的元素。试写出四种元素的元素符号和名称，并按电负性由大到小排列之。

29．A、B、C三种元素的原子最后一个电子填充在相同的能级组轨道上，B的核电荷比A大9个单位，C的质子数比B多7个；1 mol的A单质同酸反应置换出1g氢气，同时转化为具有氩原子的电子层结构的离子。判断A、B、C各为何元素，并写出A、B分别与C反应的化学方程式。

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