高考总复习元素周期表和元素周期律

高考总复习元素周期表和元素周期律

高考总复习 元素周期表与元素周期律 ‎ ‎【考纲要求】 　　1．掌握元素周期律的实质。了解元素周期表的结构（周期、族）及其应用。‎ ‎2．以第三周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。‎ ‎3．以ⅠA族和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。‎ ‎4．了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。‎ ‎【考点梳理】‎ 要点一、元素周期表 ‎1．原子序数 按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号为原子序数。‎ 原子序数=核电荷数＝核内质子数＝核外电子数（原子中）‎ ‎2．编排原则 ‎（1）周期：将电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排列，排成一个横行；‎ ‎（2）族：把最外层电子数相同的元素（个别除外）按电子层数递增顺序从上到下排列，排成一个纵行。‎ ‎3．‎3个短周期：一、二、三周期元素种数分别为2、8、8种 ‎3个长周期：四、五、六周期元素种数分别为18、18、32种 ‎1个不完全周期：七周期元素种数为26（非排满）种 周期（7个）‎ 主族（7个）：ⅠA～ⅦA 副族（7个）：ⅠB～ⅦB Ⅷ（1个）：表中第8、9、10三个纵行 ‎0族（1个）：表中最右边 族 元素周期表 元素周期表的结构（“七横十八纵”）‎ 表中各族的顺序：ⅠA、ⅡA、ⅢB…ⅦB、ⅠB、ⅡB、ⅢA……ⅦA、0（自左向右）。‎ ‎4．原子结构与周期表的关系 ‎（1）电子层数=周期数 ‎ （2）最外层电子数=主族序数=最高正化合价（除F、O）‎ ‎（3）质子数=原子序数 要点二、元素周期律 ‎1．定义：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化，这个规律叫元素周期律。‎ ‎2．实质：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化的实质是元素原子的核外电子排布的周期性变化。‎ 注：元素的性质主要是指原子半径、化合价、元素的金属性和非金属性等 ‎3．元素周期表中主族元素性质的递变规律 同周期（从左到右）‎ 同主族（从上到下）‎ 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 电子层结构 电子层数相同 最外层电子数递增 电子层数递增 最外层电子数相同 ‎ 得电子能力 失电子能力 逐渐增强 逐渐减弱 逐渐减弱 逐渐增强 金属性 非金属 逐渐减弱 逐渐增强 逐渐增强_‎ 逐渐减弱 主要化合价 最高正价=主族序数 最低负价=主族序数―8（对非金属）‎ 最高正价和负价数均相同，‎ 最高正价数=族序数（O、F除外）‎ 最高价氧化物对应 酸性逐渐增强 酸性逐渐减弱 水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱 碱性逐渐增强 非金属元素气态氢化物 的形成及稳定性 气态氢化物的形成逐渐变易，气态氢化物稳定性逐渐增强。‎ 气态氢化物形成逐渐变难，气态氢化物稳定性逐渐减弱。‎ ‎4．1—18号元素的有关知识 ‎ ‎5．金属元素与非金属元素在周期表中有相对明确的分区现象。如图所示，虚线的右上角为非金属元素，左下角为金属元素。 　　　　 ‎ 要点诠释：‎ ‎　　①元素的金属性与非金属之间并没有严格的界线，所以位于分界线附近的元素既能表现一定的金属性，又能表现一定的非金属性。 　　②由表中信息可知：处于元素周期表的左下方的元素钫（Fr，第七周期，第ⅠA族）的金属性最强；处于元素周期表中右上方的元素氟（F，第二周期，第Ⅶ族）的非金属性最强。‎ 要点三、比较元素的金属性强弱和非金属性强弱的常见方法 金 属 性 比 较 本质 原子越易失电子、金属性越强 判 断 依 据 ‎1．在金属活动顺序表中越靠前，金属性越强。‎ ‎2．单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强。‎ ‎3．单质还原性越强或离子氧化性越弱，金属性越强。‎ ‎4．最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强。‎ ‎5．置换反应：若xn++yx+ym+ ，则y比x金属性强。‎ 非 金 属 性 比 较 本质 原子越易得电子，非金属性越强。‎ 判 断 方 法 ‎1．与H2化合越易，气态氢化物越稳定，非金属性就越强。‎ ‎2．单质氧化性越强，阴离子还原性越弱，非金属性越强。‎ ‎3．最高价氧化物的水化物酸性越强，非金属性越强。‎ ‎4．置换反应：若An-+BBm-+A ，则B比A非金属性强。‎ ‎5．与变价金属化合时，产物中金属元素的化合价越高，对应元素的非金属性越强。‎ 要点四、周期表中特殊位置的元素 ‎①族序数等于周期数的元素：H、Be、Al、Ge；‎ ‎②族序数等于周期数2倍的元素：C、S；‎ ‎③族序数等于周期数3倍的元素：O；‎ ‎④周期数是族序数2倍的元素：Li、Ca；‎ ‎⑤周期数是族序数3倍的元素：Na、Ba；‎ ‎⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C；‎ ‎⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S；‎ ‎⑧除H外，原子半径最小的元素：F；‎ ‎⑨短周期中离子半径最大的元素：P。‎ 要点五、元素周期表中之最 原子半径最小的原子：H ‎ 单质质量最轻的元素：H ‎ 宇宙中含量最多的元素：H ‎ 最不活泼的元素：He ‎ 最轻的金属单质：Li ‎ 形成化合物最多的元素：C ‎ 含H质量分数最高的气态氢化物：CH4 ‎ 空气中含量最多的元素：N ‎ 地壳中含量最高的元素：O，其次是Si ‎ 地壳中含量最高的金属元素：Al，其次是Fe ‎ 非金属性最强的元素：F ‎ 金属性最强的元素：Cs（不考虑Fr）‎ 与水反应最剧烈的金属单质：Cs（不考虑Fr）‎ 与水反应最剧烈的非金属单质：F2 ‎ 最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸：HClO4 ‎ 最高价氧化物对应水化物碱性最强的碱：CsOH（不考虑FrOH）‎ 所含元素种类最多的族：ⅢB ‎ 常温下呈液态的非金属单质是Br2，金属单质是Hg ‎【典型例题】‎ 类型一：元素周期表的结构 例1．在现有的元素周期表中，同一周期的ⅡA、ⅢA族两种元素的原子序数之差不可能是（ ） A．1 　　　　　　B．‎11　　‎　　　 C．18　　　　　 D．25 【思路点拨】分短周期和长周期两种情况分析。‎ ‎【答案】C 【解析】在同一周期的前提下，二、三周期中ⅡA、ⅢA的元素原子序数相邻，其差为1；四、五周期中ⅡA、ⅢA的元素之间多了10种过渡元素，所以其原子序数之差为11；六、七周期中ⅢB族分别是镧系、锕系元素，分别包括15种元素，所以ⅡA、ⅢA族元素原子序数之差为25。 【总结升华】元素周期表共有18个纵列，可分为16个族。其中第8、9、10三个纵列称为Ⅷ族，其它每个纵列称为一族，包括七个主族、七个副族和一个0族，其中它们的排列顺序并不是按主副族依次排列，需要总结理清。 举一反三：‎ ‎【变式】甲、乙是周期表中同一主族的两种元素，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能是（ ）‎ A．x+2 B．x+‎4 ‎‎ C．x+8 D．x+18‎ ‎【答案】B 类型二：元素周期律及其应用 例2．（2016 上海高考）已知W、X、Y、Z为短周期元素，原子序数依次增大。W、Z同主族，X、Y、Z同周期，其中只有X为金属元素。下列说法一定正确的是 A．原子半径：X＞Y＞Z＞W B．W的含氧酸的酸性比Z的含氧酸的酸性强 C．W的气态氢化物的稳定性小于Y的气态氢化物的稳定性 D．若W与X原子序数差为5，则形成化合物的化学式为X3W2‎ ‎【思路点拨】根据元素周期律来分析。由于原子序数按W、X、Y、Z依次增大，W与Z是同一主族的元素，而X、Y、Z是同一周期的元素，且只有X是金属元素，则这四种元素分别是N、Al、Si、P。‎ ‎【答案】A ‎【解析】A项，同一周期的元素原子序数越大，原子半径越小；同一主族的元素，原子核外电子层数越多，原子半径越大。所以原子半径：X>Y>Z>W，正确；B项，W的含氧酸可能是HNO2、HNO3，Z的含氧酸是H3PO4，酸性HNO2< H3PO4，错误；C项，元素的非金属性W>Y，所以气态氢化物的稳定性W>Y，错误；D项，若W、X原子序数相差5，则二者形成的化合物的化学式是XW，错误。故选A。‎ ‎【总结升华】微粒半径大小判断的“三看”‎ 一看电子层数：微粒半径大小比较首先看电子层数，相同条件下，电子层数越多，半径越大。‎ 二看核电荷数：电子层数相同的不同微粒，半径大小比较看核电荷数，在相同条件下，核电荷数越多，半径越小。‎ 三看最外层电子数：若微粒电子层数与核电荷数都相同，再比较不同微粒的最外层电子数，最外层电子数越多，半径越大。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】（2015 海淀二模）已知16S和34Se位于同一主族，下列说法正确的是 ‎ A．热稳定性：H2Se>H2S>H2O B．原子半径：Se>S>Cl C．酸性：H2SeO4>H2SO4>HClO4 D．还原性：S2-> Se2- >Br-‎ ‎【答案】B ‎【解析】同主族由上到下非金属性逐渐减弱，氢化物的稳定性逐渐减弱，则稳定性H2O>H2S>H2Se，A错误；同周期由左向右原子半径逐渐减小，非金属性逐渐增强，同主族由上到下原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，则B正确，非金属性逐渐越强，最高价含氧酸酸性越强，酸性：HClO4>H2SO4> H2SeO4，C错误，还原性：Se2- >S2-，D错误。‎ ‎【变式2】短周期元素X、Y、Z，其中X、Y位于同一主族，Y、Z位于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层的3倍，Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列比较正确的是（ ）‎ A．元素非金属性：Z＞Y＞X B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞Y C．原子半径：Z＜Y＜X D．气态氢化物的稳定性：Z＜Y＜X ‎【答案】D ‎【变式3】下列说法正确的有： ‎ ‎（1）短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数。‎ ‎（2）除短周期外，其它周期均为18种元素。‎ ‎（3）副族元素没有非金属元素。‎ ‎（4）碱金属元素是指ⅠA族的所有的元素。‎ ‎（5）从上到下，ⅠA族的单质的熔点逐渐升高。‎ ‎（6）从上到下，卤素单质的熔点逐渐降低。‎ ‎（7）元素周期表中，只有第2列元素的原子最外层有2个电子。‎ ‎（8）铍的原子半径大于硼的原子半径。‎ ‎（9）氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱。‎ ‎（10）磷的氢化物（PH3）受热时不如NH3和H2S稳定。‎ ‎（11）最外层有5个电子的原子都是非金属原子。‎ ‎（12）同周期非金属氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次增强。‎ ‎（13）第3周期元素的离子半径最小的是Na+。‎ ‎（14）HF、HCl、HBr、HI酸性逐渐增强。‎ ‎（15）X、Y在同一周期，原子半径X＞Y，离子半径X+＞Y 2－。 ‎ ‎【答案】（3）、（8）、（9）、（10）、（14）‎ 类型三： “位、构、性”的关系 例3．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：‎ 元素代号 X Y Z W 原子半径／pm ‎160‎ ‎143‎ ‎70‎ ‎66‎ 主要化合价 ‎+2‎ ‎+3‎ ‎+5、+3、－3‎ ‎－2‎ 下列叙述正确的是（ ）‎ A．X、Y元素的金属性：X＜Y B．一定条件下，Z单质与W的常见单质直接生成ZW2‎ C．Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水 D．一定条件下，W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来 ‎【思路点拨】由负价可推知最高正价（二者绝对值之和为8）；由化合价可推知族数：最高正价=主族序数，‎ ‎【答案】D ‎【解析】由化合价可知，X为第ⅡA族金属元素，Y为第ⅢA族金属元素，Z为第ⅤA族非金属元素，W为第ⅥA族非金属元素；X、Y的原子半径相近，Z和W的原子半径相近，但Z和W的原子半径远远小于X、Y的原子半径，由此可推断出Z和W是位于第2周期的非金属元素，X和Y是位于第3周期的金属元素。所以X是Mg，Y是Al。其金属性X＞Y，A错误；W是O元素，Z是N元素，两者的单质反应直接生成NO，B错误；Y的最高价氧化物的水化物是氢氧化铝，不溶于氨水，C错误；一定条件下，氧气可以和氨气反应生成水和氮气，D正确。‎ ‎【总结升华】元素的原子半径及主要化合价反映出原子结构和周期表中的位置。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】下表所示为部分短周期元素的原子半径及主要化合价，根据表中信息判断以下叙述正确的是 元素代号 A B C D E 原子半径／nm ‎0.160‎ ‎0.143‎ ‎0.102‎ ‎0.071‎ ‎0.099‎ 主要化合价 ‎＋2‎ ‎＋3‎ ‎+6、－2‎ ‎－1‎ ‎－1‎ ‎ A．A、B的单质与稀盐酸反应速率B＞A ‎ B．D、E形成的简单离子的还原性E－＞D－‎ ‎ C．气态氢化物的稳定性HD＜H‎2C　‎ ‎ D．最高价氧化物对应的水化物的酸性 H2CO4＞HEO4‎ ‎【答案】B ‎【变式2】已知A、B、C、D、E是短周期元素中原子序数依次增大的5种主族元素，其中元素A、E的单质在常温下呈气态，元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，元素C在同周期的主族元素中原子半径最大，元素D的合金是日常生活中常用的金属材料。下列说法正确的是（ ）‎ A．工业上常用电解法制备元素C、D、E的单质 B．元素A、B组成的化合物在常温下一定呈气态 C．化合物AE与CE含有相同类型的化学键 D．元素C、D的最高价氧化物对应的水化物之间不可能发生反应 ‎【答案】A ‎ ‎【解析】由元素D的合金是日常生活中常用的金属材料且为短周期元素，故D为Al，而元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，故B为C（碳）元素；那么A为H元素，C为Na元素，E为Cl元素。如正戊烷在常温下为液体，B项错误；HCl中的化学键是共价键，NaCl中的化学键是离子键，化学键类型不相同，C项错误；C的最高价氧化物对应水化物为NaOH，D的最高价氧化物对应水化物为Al(OH)3，它们之间可以发生反应，D项错误。‎ 类型四：元素的推断 例4． (2015 山东高考)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍，下列说法正确的是 A．原子半径：XZ C．Z、W均可与Mg形成离子化合物 D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>W ‎【思路点拨】先判断所给图表中未知短周期元素的种类，再结合选项逐一分析。‎ ‎【答案】C ‎【解析】设元素Y的原子序数为y，则y+y+10=3×（y+1），解得y=7，则Y为N元素、X为Si元素、Z为O元素、W为Cl元素。A：原子半径：ZQ B．最高价氧化物对应水化物的酸性：QQ>R D．含T的盐溶液一定显酸性 ‎【答案】D ‎【解析】根据元素所处的位置，可猜测T、Q、W为第三周期的元素，其中T所处的周期序数与族序数相等，则T为Al，Q为Si，W为S，R为N元素。用具体元素可判断A，B，C三个选项都正确，D选项中含铝离子的盐溶液是显酸性，但NaAlO2溶液就是显碱性的，学生可用排除法得出答案。这题主要是元素“位、构、性”三者关系的综合考查，比较全面考查学生有关元素推断知识。D选项设问角度新颖独特，有点出人意料。‎ ‎【变式2】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其中W的阴离子的核外电子数与X、Y、Z原子的核外内层电子数相同。X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，工业上采用液态空气分馏方法来生产Y的单质，而Z不能形成双原子分子。根据以上叙述，下列说法中正确的是( )‎ A．上述四种元素的原子半径大小为W＜X＜Y＜Z B．W、X、Y、Z原子的核外最外层电子数的总和为20‎ C．W与Y可形成既含极性共价键又含非极性共价键的化合物 D．由W与X组成的化合物的沸点总低于由W与Y组成的化合物的沸点 ‎【答案】C ‎ ‎【解析】本题以元素推断的形式考查原子结构、元素周期律知识。由X的一种核素可鉴定文物的年代，推知X为碳；则W为氢，Y为氮或氧，因Z不能形成双原子分子，则Z为Ne。原子半径大小为W(H)＜Y(N或O)＜X(C)，稀有气体的原子半径不能与其他元素进行比较，故A项错误；四种元素原子的核外最外层电子数的总和为18或19，B项错误；H与O（或N）可形成H2O、H2O2或NH3、N2H4，其中H2O2、N2H4中既含极性键又含非极性键，C项正确；烃的沸点与碳原子数的多少有关，有的常温下为固态，其沸点高于H2O、H2O2（或NH3、N2H4），故D项错误。‎ ‎【巩固练习】‎ 一、选择题（每题有1-2个选项符合题意）‎ ‎1．(2016 东城一模)依据元素周期律进行推断，下列不正确的是（ ）‎ ‎ A.碱性：KOH＞NaOH B.氧化性：Cl2＞S ‎ C.稳定性：HBr＞HI D.酸性：H3PO4＞HNO3‎ ‎2．今年是门捷列夫诞辰180周年．下列事实不能用元素周期律解释的只有（　　）‎ A．碱性：KOH＞NaOH B．相对原子质量：Ar＞K C．酸性：HClO4＞H2SO4‎ D．元素的金属性：Mg＞Al ‎3． (2015 北京高考)下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是（　　）‎ A．酸性：H2SO4>H3PO4 B．非金属性：Cl>Br ‎ C．碱性：NaOH>Mg(OH)2 D．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3‎ ‎4．某短周期主族元素R的最高正化合价与最低负化合价代数和为4。则下列叙述中正确的是(　　)‎ A．R是第ⅣA族元素 B．R的气态氢化物的化学式为RH4‎ C．R能形成两种氧化物RO2和RO3‎ D．R的气态氢化物的水溶液显强酸性 ‎5．(2015 上海高考)不能作为判断硫、氯两种元素非金属性强弱的依据是 A. 单质氧化性的强弱 B. 单质沸点的高低 C. 单质与氢气化合的难易 D. 最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱 ‎6．同一主族的两种元素的原子序数之差不可能是（ ）‎ A.16 B‎.26 C.36 D.46‎ ‎7．下表是元素周期表的一部分，有关说法正确的是(　　)‎ ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 二 c d 三 a b e f A.e的氢化物比d的氢化物稳定 B．a、b、e三种元素的原子半径：e>b>a C．六种元素中，c元素单质的化学性质最活泼 D．c、e、f的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强 ‎8．下列说法正确的是(　　)‎ A．SiH4比CH4稳定 B．O2－半径比F－的小 C．Na和Cs属于第ⅠA族元素，Cs失电子能力比Na的强 D．P和As属于第ⅤA族元素，H3PO4酸性比H3AsO4的弱 ‎9．同周期的X、Y、Z三种元素，已知最高价氧化物对应水化物HXO4、H2YO4、H3ZO4的酸性依次减弱，则下列判断正确的是(　　)‎ A．原子半径X最大，Z最小 B．非金属性X最强，Z最弱 C．气态氢化物中HX最不稳定 D．原子序数：Z>Y>X ‎10．元素X、Y、Z原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是(　　)‎ A．同周期元素中X的金属性最强 B．原子半径X＞Y，离子半径X＋＞Z2－‎ C．同族元素中Z的氢化物稳定性最高 D．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强 ‎11．X、Y、Z是周期表中相邻的三种短周期元素，X和Y同周期，Y和Z同主族，三种元素原子的最外层电子数之和为17，核内质子数之和为31，则X、Y、Z分别是(　　)‎ A．Mg、Al、Si B．Li、Be、Mg C．N、O、S D．P、S、O ‎12．元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。下列说法正确的是（ ）‎ A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价 B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高 C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强 D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素 ‎ ‎13．下列叙述中正确的是（ ）‎ A．除零族元素外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数 ‎ B．除点周期外，其他周期均有18个元素 C．副族元素中没有非金属元素 D．碱金属元素是指ⅠA族的所有元素 ‎14．下列顺序排列正确的是（ ）‎ A．酸性：H3PO4＞HNO3＞HClO4 B．稳定性：H2O＞HF＞H2S C．原子半径：Na＞Mg＞O D．还原性：F－＞Cl－＞S2－‎ ‎15．已知aAn+、bB(n+1)、cCn―、dD(n+1)―具有相同的电子层结构，关于A、B、C、D四种元素的叙述正确的是（ ）‎ A．气态氢化物的稳定性：D＞C B．原子序数：B＞A＞C＞D C．最高价氧化物对应水化物的碱性：B＞A D．四种元素一定属于短周期元素 ‎16．几种短周期元素部分性质的数据见下表： ‎ 元素性质 元素编号 ‎① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ‎ 原子半径 ‎0.74 1.60 1.52 1.10 0.99 1.86  0.75 ‎ 最高正化合价 无 +2 +1 +5 +7 +1 +5 ‎ 最低负化合价 ‎-2 无 无 -3 -1 无 -3 ‎ ‎ 下列说法正确的是（ ） ‎ ‎ A．③、⑥号元素都是金属元素 ‎ ‎ B．⑤的单质（M）与水反应的化学方程式为：‎2M + 2H2O === 2MOH + H2↑‎ ‎ C．⑥是该周期元素中原子半径最小的元素 ‎ D．①、⑥号元素只能形成一种白色化合物 ‎【答案与解析】‎ 一、选择题 ‎1．D ‎【解析】A项，因为金属性K＞Na，所以碱性KOH＞NaOH，故A正确；B项，因为非金属性Cl＞S，所以氧化性Cl2＞S，故B正确；C项，因为非金属性Br＞I，所以稳定性HBr＞HI ，故C正确；D项，因为非金属性 N＞P，所以酸性H3PO4Y>Z，则三种元素的原子序数大小关系为X>Y>Z，由同周期元素性质的递变规律可知：原子半径的大小顺序为Z>Y>X，气态氢化物的稳定性为HX>H2Y>ZH3。‎ ‎10．B ‎【解析】分析题设信息可知，X、Y、Z分别为Na、Cl、O三种元素，则同周期中Na的金属性最强，HClO4的酸性最强；而氧族元素组成的氢化物中H2O的稳定性最高；离子半径Na＋

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