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2010 volume4 cadernodoaluno_quimica_ensinomedio_1aserie_gabarito (1)

  1. 1. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 QUANTIDADE DE MATÉRIA E SUA UNIDADE (MOL)Exercícios em sala de aulaPáginas 4 - 51. massa de arroz 0,020 g 1 000 g 1000 g  1 grão    X   X  50 000 grãosnúmero de grãos de arroz 1 grão X 0,020 g Assim, em 1 kg de arroz, tem-se cerca de 50 000 grãos desse alimento.2. Os alunos podem apresentar os nomes que quiserem para a unidade de quantidade de grãos. São apresentados alguns exemplos: Nome da unidade: batoque Símbolo: bq Nome da unidade: sacada __ Símbolo: scd3. “Assim como em uma dúzia (1 dz) temos 12 unidades, em um(a) batoque (1 bq) temos 50 000 grãos”. Ou: “Assim como em uma dúzia (1 dz) temos 12 unidades, em um(a) sacada (1 scd) temos 50 000 grãos.”4. massa de arroz 1 kg 5 kg    X  5 bq quantidade de grãos de arroz 1 bq X quantidadede grãos de arroz 1 bq 5 bq 50 000 grãos  5 bq   X  X  250 000 grãos número de grãos de arroz 50 000 grãos X 1 bq ou, simplesmente, 5 × 50 000 = 250 000 grãos5. massa de arroz 1 kg X    X  10 kg quantidade de grãos de arroz 1 bq 10 bq 1
  2. 2. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 46. Quantidade de grãos na Número de grãos Massa de arroz unidade criada (___) 50 000 1 1 000 g 500 000 10 10 kg 100 000 2 2 kg ou 2 000 g 5 000 0,1 100 g ou 0,1 kg 600 000 12 12 kg ou 12 000 g7. Se 1 bq de feijão equivale a 50 000 grãos de feijão, então, em 3 bq de feijão têm-se: 3 × 50 000 = 150 000 grãos de feijão.8. massa de milho 0,15 g X    X  7 500 g número de grãos de milho 1 grão 50 000 grãos Sabendo que 50 000 grãos de milho equivalem a 7 500 g, pode-se dizer também que 1 bq de milho equivale a 7 500 g. Dessa forma, em 5 bq de milho têm-se: 5 × 7 500 = 37 500 g de milho ou 37,5 kg de milho.9. 2 bq de feijão equivalem a: 2 × 50 000 = 100 000 grãos de feijão. Como 1 grão de feijão tem massa 0,40 g, então, 100 000 grãos de feijão terão: 100 000 × 0,40 = 40 000 g ou 40 kg. 5 bq de milho equivalem a: 5 × 50 000 = 250 000 grãos de milho. Como 1 grão de milho tem massa 0,15 g, então, 250 000 grãos de milho terão: 250 000 × 0,15 = 37 500 g ou 37,5 kg. Assim, 2 bq de feijão têm massa maior do que 5 bq de milho. 2
  3. 3. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4Exercícios em sala de aulaPáginas 6 - 81. Três ideias principais devem ser contempladas nesse resumo: • mol é a unidade de quantidade de matéria que foi estabelecida tendo como padrão o número de átomos de carbono contidos em 12,0 g de carbono; • essa unidade equivale a 6,0 × 1023 partículas; • o mol pode ser usado para representar quantidades de qualquer espécie química.2. O quadro pode ser completado assim: Unidade de quantidade Unidade de quantidade de de grãos matéria Nome da unidade batoque mol Símbolo da unidade bq mol Massa de matéria 1 kg de arroz 12,0 g de carbono estabelecida como padrão Número de partículas 50 000 grãos de arroz 6,0 × 1023 átomos de carbono nessa porção de matéria3. O quadro pode ser completado assim: Fórmula Massa molecular (massa Massa molar (massa Massa de da de 1 partícula da de 1 mol de partículas diferentessubstância substância) da substância) quantidades de matéria CaCO3 (40 + 12) + (3 × 16) = 100 u 100 g/mol 2 mol = 200 g Fe2O3 (2 × 56) + (3 × 16) = 160 u 160 g/mol 0,5 mol = 80 g NaCl 23 + 35,5 = 58,5 u 58,5 g/mol 4 mol = 234 g CH4 12 + (4 × 1) = 16 u 16 g/mol 0,1 mol = 1,6 g C2H5OH (2 × 12) + (6 × 1) + 16 = 46 u 46 g/mol 20 mol = 920 g 3
  4. 4. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 44. O quadro pode ser completado assim: Quantidade de matéria Número de partículas Massa (g) (mol) 6,0  1023 1 mol de O2 32 g 12,0 × 1023 ou 1,2 × 1024 2 mol de O2 64 g 12,0 × 1023 ou 1,2 × 1024 2 mol de C 24 g 18,0  1023 3 mol de C 36 g 12,0 × 1023 ou 1,2 × 1024 2 mol de Fe 112 gPáginas 8 - 91. A massa molar da água é 18 g/mol. A massa molecular representa a massa de uma única partícula e a massa molar representa a massa de 1 mol de partículas.2. Em 56 g de ferro existe 1 mol de átomos de ferro, ou seja, 6,0 × 1023 átomos de ferro.3. 56 g 2,8 g 6,0 10 23 átomos  2,8 g   X  X  3,0 10 22 átomos de ferro 6,0 10 átomos 23 X 56 g Outra maneira de resolver a questão é observar que, como a massa de ferro contida no prego é vinte vezes menor do que a massa de 1 mol (56/2,8 = 20), o número de átomos será vinte vezes menor (6,0  1023 / 20 = 3,0 × 1022 átomos de ferro).4. Massa molar do CO2 = 12 + (2 × 16) = 44 g/mol Como 1 mol de CO2 tem massa de 44 g, então, em 22 g dessa substância tem-se 0,5 mol, o que equivale a 3,0 × 1023 partículas de CO2. Nessa quantidade de partículas de CO2 tem-se 3,0 × 1023 átomos de C e 6,0 × 1023 átomos de O. 4
  5. 5. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2PREVISÃO DAS QUANTIDADES DE REAGENTES E DEPRODUTOS NAS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICASExercícios em sala de aulaPáginas 10 - 111. 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) Nome das gás gás oxigênio água substâncias hidrogênio Quantidade 2 mol 1 mol 2 mol de matéria em mol2. a) Para que a quantidade de matéria de água aumente quatro vezes, as quantidades das substâncias gás hidrogênio e gás oxigênio necessárias para formar 8 mol de água deverão ser quatro vezes maiores; portanto, serão necessários 8 mol de H2 e 4 mol de O2. b) Ao aumentar três vezes a quantidade de matéria de gás hidrogênio, a quantidade de gás oxigênio necessária será de 3 mol e a de água formada será de 6 mol, ou seja, diretamente proporcional. c) A massa de 6 mol de água será: 1 mol 6 mol 6 mol  18 g   X   108 g 18 g X 13. a) Como a proporção entre carvão (C) e dióxido de carbono (CO2) na combustão completa é de 1:1, a quantidade de matéria, em mol, de carvão será de 0,5 mol. b) A massa de carvão consumida será de: 5
  6. 6. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4 1 mol 0,5 mol 0,5 mol  12 g   X   6,0 g 12 g X 1 mol Ou seja, 0,5 mol equivale à metade da massa de 1 mol de carbono (12/2); portanto, a massa consumida será de 6,0 g.Questões para análise do experimentoPáginas 13 - 151. A primeira transformação deve ser descartada, pois é a única que não forma água.2.2a possibilidade de reação 2 NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) a 2 mol 1 mol bec 1,8 × 10-2 mol 0,90 × 10-2 mol a) Na segunda possibilidade, a proporção em mol (coeficientes estequiométricos da equação) entre NaHCO3 e Na2CO3 é de 2:1, ou seja, a quantidade de matéria de carbonato de sódio formado é a metade da quantidade de matéria do hidrogenocarbonato decomposto. b) Como a massa molar do NaHCO3 é de 84 g/mol, a quantidade de matéria de 1,5 g de NaHCO3 será: quantidade de matéria 1 mol X   massa 84 g 1,5 g 1 mol  1,5 g X   X  1,8  10  2 mol 84 g c) Como a quantidade de matéria de Na2CO3 formado é a metade da quantidade de matéria do hidrogenocarbonato de sódio decomposto, então deve-se formar 0,90 × 10-2 mol ou 9,0 × 10-3 mol de carbonato de sódio (Na2CO3) a partir de 1,8 × 10-2 mol de hidrogenocarbonato de sódio. 6
  7. 7. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 43.3a possibilidade de reação 2 NaHCO3 (s) → Na2O (s) + 2CO2 (g) + H2O (g) a 2 mol 1 mol bec 1,8 × 10-2 mol 0,90 × 10-2 mol a) Na terceira possibilidade, a proporção em mol (coeficientes estequiométricos da equação) entre NaHCO3 e Na2O é de 2:1, ou seja, a quantidade de matéria de sólido formado (Na2O) é a metade da quantidade de matéria do hidrogenocarbonato decomposto. b) A resposta é igual à da questão 2b: 1,8 × 10-2 mol. c) Como a quantidade de matéria de sólido formado é a metade da quantidade de matéria do hidrogenocarbonato de sódio decomposto, então deve-se formar 0,90 × 10-2 mol ou 9,0 × 10-3 mol de óxido de sódio (Na2O) a partir de 1,8 × 10-2 mol de hidrogenocarbonato de sódio.4. Cálculo da massa de Na2CO3: massa 106 g X   quantidade de matéria 1 mol 9,0  10 3 mol X = 9,5 × 10-1 g ou 0,95 g Cálculo da massa de Na2O: massa 62 g X   quantidade de matéria 1 mol 9,0  10 3 mol X = 5,6 × 10-1 g ou 0,56 g Pela massa obtida experimentalmente (0,90 g), pode-se chegar à conclusão de que a transformação química ocorrida é a que leva à formação do carbonato de sódio, Na2CO3, pois o valor previsto teoricamente na segunda possibilidade é o que mais se aproxima do resultado experimental obtido. 7
  8. 8. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4Atividade 2 – Prevendo quantidades envolvidas no processo deobtenção de ferro e de cobreExercícios em sala de aulaPáginas 15 - 171. Levando em consideração a proporção em mol e em massa, tem-se a tabela: 2 Fe2O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g)  4 Fe(l) + 6 CO2(g) óxido de carvão oxigênio ferro dióxido de ferro III carbono Proporçãoem mol entre 6 mol 4 mol C e Fe Proporção 6 mol × 12 4 mol × em massa g/mol 56 g/molentre C e Fe 72 g 224 gMassa de Cnecessária para X 1,0 tproduzir 1 t de Femassa de C 72 g X 72 g  1,0 t    X   0,32 tmassa de Fe 224 g 1,0 t 224 g2. Algumas considerações podem ser feitas sobre a diferença entre os valores teórico e real: • A combustão do carvão, além de fornecer o reagente CO, que vai interagir com o minério, também fornece a energia necessária para ocorrer a transformação. • O carvão não contém apenas carbono (C), pois nele existem impurezas e umidade e o rendimento da reação depende da pureza dos reagentes envolvidos. 8
  9. 9. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4 • O consumo de carvão depende também de fatores técnicos envolvidos na construção do alto-forno e no controle do processo siderúrgico. Por exemplo, o forno pode perder calor para o meio ou a distribuição do calor ao longo do alto-forno pode não ocorrer de maneira adequada.3. Como 318 g de minério calcosita são o dobro da massa de 1 mol desse composto, a massa dos outros componentes também será o dobro, como podemos observar na tabela a seguir: Cu2S(s) + O2(g)  2 Cu(l) + SO2(g) Proporção em mol 1 mol 2 mol 1 mol Proporção em massa 159 g 127 g 64,0 g Massa de Cu e massa de 318 g X Y SO2 formadas a partir de 318 g de calcosita massa de Cu 2 S 159 g 318 g 318 g  127 g    X   254 g massa de Cu 127 g X 159 g massa de Cu 2 S 159 g 318 g 64,0 g  318 g    Y  128 g massa de SO2 64,0 g Y 159 gPáginas 17 - 181. Calculando as massas molares de CaCO3, temos 40 + 12 + (3 × 16) = 100 g/mol;CaO = 40 + 16 = 56 g/mol.massa de CaCO3 100 g 300 g    X  168 gmassa de CaO 56 g X 9
  10. 10. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4 CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) 1 mol 1 mol 1 mol 100 g 56 g 300 g X Outra maneira de resolver essa questão é perceber que a massa do CaCO3 triplicou e, portanto, a massa de CaO deverá ser o triplo, ou seja, 3 × 56 = 168 g. 2. a) A proporção em mol de Na2SO3 e SO2 é de 1:1; assim, quando é consumido 0,60 mol de Na2SO3, é produzido 0,60 mol de SO2. b) Como 1 mol de partículas de SO2 contém 6,0 × 1023 partículas, 0,60 mol equivale a 3,6  1023 partículas. quantida de matéria 1 mol 0,60 mol    X  3,6 10 23 partículas número de partículas 6,0  10 partículas 23 X Desafio! Página 18 As massas de carvão e de minério (óxido de ferro III) utilizadas em uma indústria siderúrgica que produz diariamente 1,35 × 104 t de ferro-gusa estão calculadas a seguir e têm seus valores apresentados na tabela: 2 Fe2O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g)  4 Fe(s) + 6 CO2(g) Óxido de ferro Carvão Oxigênio Ferro Dióxido de III carbonoProporção em mol 2 mol 6 mol 4 molProporção em massa 2 mol  160 6 mol  12 4 mol  g/mol = 320 g g/mol = 56 g/mol = 72 g 224 g 1,93 × 104 t 4,34 × 103 t 1,35 × 104 t 10
  11. 11. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4massa Fe2 O3 320 g X    X  1,93  10 4 t (valor teórico) massa Fe 224 g 1,35  10 t 4massa C 72 g X 72 g  1,35  10 4 t    X   4,34  10 3 t (valor teórico)massa Fe 224 g 1,35  10 4 t 224 gmassa de C (teórico) 0,32 t 4,34  10 3 t    X  9,63  10 3 (valor real ) massa de C (real ) 0,71 t X 11
  12. 12. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3ENERGIA LIBERADA OU ABSORVIDA NAS TRANSFORMAÇÕESQUÍMICASQuestões para análise do experimentoPáginas 20 - 221. Essa transformação pode ser classificada como exotérmica, pois a temperatura do sistema aumentou devido à liberação de energia térmica.2. O gás formado na transformação do alumínio com hidróxido de sódio é o gás hidrogênio (H2).3. A densidade da solução expressa uma relação entre sua massa e seu volume: massa da solução 1,2 g X d    X  12 g volume da solução 1 mL 10,0 mL A massa de 10 mL de solução é de 12 g.4. a) Como 1 g de solução de NaOH necessita de 1,0 cal para a temperatura subir 1 ºC e como a temperatura aumentou 20 ºC, pode-se calcular, primeiro, a energia necessária para que a temperatura aumente em 20 ºC, considerando-se a massa de 1 g de solução: 1 ºC ------ 1 cal 20 ºC -------- X X = 20 cal/1 g de solução para um aumento de temperatura de 20 ºC. b) Como a energia absorvida por 1 g de solução é de 20 cal, a energia absorvida por 12 g da solução é de 240 cal. 1g ------ 20 cal 12 g -------- Y Y = 240 cal 12
  13. 13. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 45. a) Como 1 g de vidro necessita de 0,2 cal para a temperatura subir 1 ºC e como a temperatura aumentou 20 ºC, calcula-se inicialmente a energia necessária para que a temperatura aumente em 20 ºC, considerando-se a massa de 1 g de vidro: 1 ºC ------ 0,2 cal 20 ºC -------- X X = 4 cal/1 g de vidro para um aumento de temperatura de 20 ºC. b) Como o tubo de ensaio tem massa igual a 20 g, a parte da energia liberada na reação que foi absorvida de vidro é 80 cal. 1g ------ 4 cal 20 g -------- Y Y = 80 cal6. A energia liberada pela reação de 0,09 g de alumínio com 10,0 mL de solução de hidróxido de sódio é de 320 cal (240 + 80), desprezando-se as perdas de energia para o ambiente.7. Quando 0,09 g de alumínio reage com uma solução de hidróxido de sódio há liberação de 320 cal; então, pode-se calcular a energia liberada por 1 mol de alumínio: 0,09 g--------------------320 cal 27 g (1mol)--------------- X cal X = 96,0 kcal/mol de AlPágina 221. A energia liberada por 4 mol de alumínio na reação do experimento é de 384 kcal (4 × 96). 13
  14. 14. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 42. Como é possível perceber, a energia é três vezes menor, ou seja, é ⅓ do valor de energia liberada na reação de 1 mol de alumínio. Assim, a massa de alumínio que deve ser utilizada para a obtenção de 32 kcal é de 9 g, um número três vezes menor do que a massa de 1 mol de alumínio. Dessa maneira, pode-se evidenciar a proporcionalidade entre massa e energia em uma transformação química.3. A soda cáustica (hidróxido de sódio) não deve ser guardada em recipiente de alumínio, pois este sofrerá corrosão, consumindo parte da soda cáustica e danificando-se, além de liberar grande quantidade de gás hidrogênio, que é um material inflamável e explosivo.Página 23 Os alunos terão a oportunidade de conhecer o valor energético do leite e deinterpretar rótulos de alimentos. Os valores energéticos para uma porção de 200 mL deleite podem variar de acordo com sua composição. Por exemplo, em uma embalagemque apresenta o valor de 118 kcal para uma porção de 200 mL de leite, o valorenergético em joules é 493 kJ. 14
  15. 15. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4IMPACTOS SOCIAIS E AMBIENTAIS DECORRENTES DAEXTRAÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS E DA PRODUÇÃO DEFERRO, COBRE E OUTROS METAISQuestão para análise do textoPágina 26Resposta pessoal. Os quadros podem ser completados como os exemplos a seguir:a)b) 15
  16. 16. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4Páginas 26 - 281. Resposta pessoal. Espera-se que o aluno consiga relacionar a degradação do Pico do Cauê com a exploração de minério de ferro na região e elabore um texto coerente e criativo.2. Resposta pessoal. Espera-se que o aluno elabore um texto coerente sobre o que foi aprendido até o momento e reconheça que Itabira faz parte da região do Quadrilátero Ferrífero (MG), na qual há grande exploração de minério de ferro, podendo apresentar dados de produção da região.Páginas 28 - 311. Alternativa c. Como a massa molar de CO é de 28 g/mol, a quantidade de matéria, em mol, de 3,4  10-2 g de monóxido de carbono será de 1,2  10-3 mol. quantidade de matéria 1 mol X    X  1,2 10 3 mol massa 28 g 3,4  10  2 g2. a) A resolução pode ser realizada como mostra a tabela a seguir: 2 Al2O3(s) + 3 C(s)  3 CO2(g) + 4 Al(s) 2 mol 3 mol 2  102 g/mol = 204 g 3 mol 408 g 6 mol ou da seguinte maneira: 102 g de Al 2 O3 408 g de Al 2 O3   X  4 mol 1 mol de Al 2 O3 X 2 mol de Al 2 O3 4 mol de Al 2 O3   X  6 mol 3 mol de CO2 X 16
  17. 17. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4 b) Como a massa molar do Al2O3 é 102 g/mol, em 816 g há 8 mol de Al2O3. Portanto, a partir de 8 mol de Al2O3 são obtidos 16 mol de Al, ou seja, 432 g. 2 Al2O3(s) + 3 C(s)  3 CO2(g) + 4 Al(s) 2 mol 4 mol 8 mol 16 mol 816 g 432 g3. Alternativa e. Em 552 g de etanol existem 12 mol de etanol (massa molar de 46 g/mol) e como a energia liberada pela combustão do etanol é 326 kcal/mol, a energia liberada na queima de 12 mol será 3 912 kcal ou 3,9  103 kcal.4. Alternativa c. Lembrando-se de que 1 t = 106 g, pode-se calcular as quantidades de matéria de cada substância: Ácido sulfúrico: 98 g 5,0  10 6  10 6 g 5,0  10 6  10 6 g  1 mol   X   5,1  1010 mol 1 mol X 98 g Amônia: 17 g 1,2  10 6  10 6 g 1,2  10 6  10 6 g  1 mol   Y  7,1  1010 mol 1 mol Y 17 g Soda cáustica: 40 g 1,0  10 6  10 6 g 1,0  10 6  10 6 g  1 mol   Z  2,5  1010 mol 1 mol Z 40 g Portanto, a ordem decrescente em quantidade de matéria é: NH3 > H2SO4 > NaOH.5. Alternativa d. Como a proporção é de 40 g de MgO para 64 g de SO2, temos: MgO SO2 40 t ------------------- 64 t X ----------------- 9,6  103 t X = 6,0  103 t 17
  18. 18. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 46. Alternativa e. Al2(SO4)3 Ca(OH)2 342 t ------------ 3  74 t 17 t ----------------- X X ≈ 11 t7. Massas molares: CO = 28 g/mol; Fe = 56 g/mol; C = 12 g/mol Cálculo da massa de CO necessária: CO(g) Fe(s) 3  28 g ------- 2  56 g X -------- 1,0  106 g X = 7,5  105 g de CO Cálculo da massa de C necessária: C(s) CO(g) 2 × 12 g -------------- 2 × 28 g Y ----------------------7,5  105 g Y  3,2  105 g = 3,2 × 102 kg de carvão (C) Portanto, a massa de carvão necessária para produzir 1,0 t de ferro é de 3,2  102 kg.8. a) C3H8(g) + 5 O2(g)  4H2O(g) + 3CO2(g) b) Como a proporção entre a quantidade de matéria de água produzida e a de propano utilizada é 4:1, então, a partir de 4 mol de propano serão formados 16 mol de água. Como a massa molar da água é de 18 g/mol, teremos 288 g de água formados. 18
  19. 19. GABARITO Caderno do Aluno Química – 1a série – Volume 4 18 g de H 2 O X   X  288 g 1 mol de H 2 O 16 mol de H 2 O c) 6,0 10 23 partículas de C 3 H 8 12,0  10 23 partículas de C 3 H 8   X  264 g 3  44 g de CO2 X9. 2 Fe2O3(s) + 6 C(s) + 3 O2(g) → 4 Fe(l) + 6 CO2(g) 2 × 160 g 4 × 56 g 100 kg X 320 g Fe2 O3 100 kg Fe2 O3   X  70,0 kg 224 g Fe X Assim, a partir de 100 kg de óxido de ferro III, é possível obter 70 kg de ferro.10. Como esta questão trata da energia liberada em um experimento, os valores obtidos podem apresentar variações. Partindo dos resultados experimentais apresentados anteriormente a título de exemplo (Situação de Aprendizagem 3), pode-se considerar a seguinte resolução: Como a energia liberada na reação de 1 mol de alumínio é de 96,0 kcal (conforme a questão 7 da Situação de Aprendizagem 3), a energia envolvida na reação de 2 mol de alumínio mostrada na equação química a seguir é 192 kcal. 2 NaOH(aq) + 2 Al(s) + 6 H2O(l)  2 NaAl(OH)4(aq) + 3 H2(g) + 192 kcal. 19

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