化学人教版（2019）选择性必修3 5.2.1通用高分子材料 课件（共46张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修3 5.2.1通用高分子材料 课件（共46张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-06-12 22:35:07 | ||
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文档简介
(共46张PPT)
第五章 合成高分子
第二节 高分子材料
第1课时 通用高分子材料
新课引入
2020年11月24日凌晨,嫦娥5号在长征5号火箭巨大的推力下,启程前往月球,经20多天旅程后带着月壤返回,这是中国航天“探月工程”向世界展示出“中国力量”。其中制作国旗材料之一是高强度芳纶纤维，属于高分子材料。
高分子材料
材料
金属材料
复合材料
无机非金属材料
有机高分子材料
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
从物理化学属性来分：
高分子材料
合成有机高分子化合物
天然有机高分子化合物
高分子化合物根据其来源：
高
分
子
化
合
物
高分子材料
按来源分类
天然（棉花、蚕丝、麻）
合成
按结构分类
线型结构
网状结构
按用途和性能分类
高分子材料
合成材料
按用途和性能分类
通用高分子材料
功能高分子材料
复合材料
塑 料
合成纤维
合成橡胶
黏合剂
涂 料
高分子分离膜
液晶高分子
导电高分子
医用高分子
高吸水性树脂
三大合成材料
通用高分子材料
塑料
塑料的主要成分：合成树脂，
常见塑料聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。
通用高分子材料
塑料
聚氯乙烯是一种无色、硬质、耐热性差的材料。为了改善其性能，提高其使用价值，在聚氯乙烯中加入增塑剂—提高柔韧性；热稳定剂—改进耐热性；赋予各种漂亮的颜色—着色剂等
通用高分子材料
塑料——分类
塑料按受热特征分为：热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料具有长链状的线型结构。受热时，分子间作用力减弱，易滑动，可反复加工多次使用；冷却时，相互引力增强，会重新硬化；
热固性塑料再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型，加工成型后不能加热熔融。
通用高分子材料
塑料——分类
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
聚乙烯具有极其广泛的用途，按合成方法可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯。
高压法聚乙烯是在较高压力与较高温度，并在引发剂作用下，使乙烯发生加聚反应得到的，含有较多支链，密度和熔融温度也较低，属于低密度聚乙烯。
低压法聚乙烯在较低压力和温度下，用催化剂使乙烯发生加聚反应得到的，支链较小，密度和熔融温度也较高，属于高密度聚乙烯。
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应条件 150 MPa～300 MPa,200 ℃左右，使用引发剂 0.1 MPa～2 MPa,60～100 ℃，使用催化剂
高分子链的结构 含有较多支链 支链较少
密度/ (g·cm－3) 0.91～0.93 0.94～0.97
软化温度/℃ 105～120 120～140
主要性能 无毒，较柔软 无毒，较硬
主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料 生产瓶、桶、板、管等
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
高压聚乙烯 低压聚乙烯
合成条件 高温、高压、引发剂 低压、催化剂
分子结构类型 支链型 线型
相对分子质量 相对_____ 相对_____
熔融温度 相对_____ 相对_____
密度 相对_____ 相对_____
硬度 相对_____ 相对_____
溶解性 可溶于适当有机溶剂 可溶于适当有机溶剂
用途 制作薄膜 制作板、管、棒材
较小
较大
较低
较高
较小
较大
较小
较大
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
我们平时用的耳机线为什么总缠在一起？
聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，单键可旋转，使它不可能成一条直线，只能成不规则的卷曲状态。当有外力作用时，卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢复卷曲状态。因此，一般的高分子材料都具有一定的弹性。
通用高分子材料
为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低呢？
低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比高密度聚乙烯的小，熔点和密度也就较低；
高密度聚乙烯的支链较少，链之间易于接近,相互作用力较大，熔点和密度都较高
塑料——聚乙烯
通用高分子材料
为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低呢？
塑料——聚乙烯
影响高分子化合物熔点、密度的因素：
高分子链越长——相对分子质量越大— —分子间的作用力越大——熔点、密度越高
链与链之间越密——链之间的作用力越大——熔点、密度越高
通用高分子材料
低密度聚乙烯可做无毒的食品包装袋等薄膜制品，不用加入增塑剂就显得十分柔软。
高密度聚乙烯较硬一些,可做瓶、桶、板、管与棒材等。
通过改进聚合反应的催化剂，得到了超高相对分子质量聚乙烯(相对分子质量大于106)，具有高强度和高耐磨性，,使用温度范围广，耐化学腐蚀，可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等。
塑料——聚乙烯
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
通用高分子材料
化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过60℃，在低温下会变硬。
软质塑料
硬质塑料
塑料——聚氯乙烯（PVC）制品
通用高分子材料
塑料——聚苯乙烯
质硬而脆，透明度高，电绝缘性好，耐热与耐磨性差。被用来制作泡沫塑料制品，各种一次性塑料餐具，透明CD盒等等。
通用高分子材料
无色，无味，无毒，透光性好，不易破裂，但耐磨性能差，能溶于多种有机溶剂，可用来制造飞机、汽车玻璃，光学仪器和许多日常生活用品。
塑料——聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）
通用高分子材料
单体：
CF2＝CF2
“塑料王”
塑料——聚四氟乙烯
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
分组编号 Ⅰ Ⅱ
实验步骤 ①苯酚+甲醛+浓盐酸 ①苯酚+甲醛+浓氨水
产品外观
结构特点
水浴加热
变浑浊，有黏稠的粉红色物质生成
网状结构
变浑浊，有黏稠的乳黄色物质生成
[实验5-1]
线性结构
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
组成:酚醛树脂是用酚类与醛类在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。
形成:在酸催化下,等物质的量的甲醛和苯酚反应形成线型结构高分子
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
在碱催化下,苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应就可以生成网状结构的酚醛树脂。
2，4-二羟甲基苯酚
2，4，6-三羟甲基苯酚
具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。
具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于一般溶剂
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音等器材和复合材料。
可用于生产烹饪器具的手柄，一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料。
通用高分子材料
思考与讨论
通用高分子材料
思考与讨论
尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。尿素氮原子上的氢原子可以像苯环上的氢原子那样与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构的脲醛树脂。
线型结构的脲醛树脂
通用高分子材料
网状结构的脲醛树脂
线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，才有可能转变为网状结构。
思考与讨论
通用高分子材料
合成纤维
合成纤维具有优良的性能：如强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。
通用高分子材料
合成纤维
合成纤维包括“六大纶”、碳纤维
聚酯（涤纶）
聚酰胺（锦纶又称尼龙）
聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）］、
维纶被称为人造棉花
优点：具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖
通用高分子材料
合成纤维
名称 结构简式 单体
涤纶(的确良)
锦纶
腈纶(人造毛)
维纶(人造棉)
丙纶
氯纶
CH2=CHOH
CH2=CH—CH3
CH2=CH—Cl
通用高分子材料
合成纤维——聚酯纤维
合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。
涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称，它是对苯二甲酸与乙二.醇在催化剂作用下发生缩聚反应生产的。
通用高分子材料
合成纤维——聚酯纤维
(3)特点及应用
特点：涤纶纤维的强度大，耐磨，易洗，快干，保型性好，但透气性和吸湿性差，可以与天然纤维混纺获得改进。
涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品(如运动服、被套、睡袋等)、各种装饰布料、国防军工特殊织物（航天服、降落伞)，以及工业用纤维制品（过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带）等。
通用高分子材料
合成纤维——聚酰胺纤维
聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一。
美国化学家卡罗瑟斯(W.H. Carothers，1896—1937）在研究脂肪族二元羧酸与脂肪族二元醇的缩聚反应时，得到的聚酯性能不理想，转而研究己二胺与已二酸的缩聚反应，成功合成了聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66，两个数字6分别代表二胺和二酸所含碳原子的个数)。
通用高分子材料
合成纤维——聚酰胺纤维
(3)应用
聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂，熔化温度高于260 ℃，拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度超过当时任何一种纤维。
20世纪40年代前后，使用尼龙生产的丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等产品陆续问世。
合成了由6-氨基己酸合成的锦纶6、由癸二酸和癸二胺合成的锦纶1010等脂肪族聚酰胺纤维(锦纶)，以及耐高温、高强度的芳香族聚酰胺纤维(芳纶)。
通用高分子材料
合成橡胶
具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。
通用高分子材料
合成橡胶
名称 单体 高聚物
顺丁橡胶 CH2=CH—CH=CH2
天然橡胶
杜仲胶
丁苯橡胶(SBR) CH2=CH—CH=CH2、
氯丁橡胶(CBR)
通用高分子材料
合成橡胶——顺丁橡胶
橡胶的相对分子质量比大多数塑料和合成纤维的都要高，一般在105~106。
丁烯橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下发生加聚反应，得到以顺式结构为主的聚合物
通用高分子材料
合成橡胶——顺丁橡胶
缺点：该聚合物呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。
改进措施：其与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—）等把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。顺丁橡胶具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。
通用高分子材料
合成橡胶
通用高分子材料
思考与讨论
本节小结
感谢您的观看
第五章 合成高分子
第二节 高分子材料
第1课时 通用高分子材料
新课引入
2020年11月24日凌晨,嫦娥5号在长征5号火箭巨大的推力下,启程前往月球,经20多天旅程后带着月壤返回,这是中国航天“探月工程”向世界展示出“中国力量”。其中制作国旗材料之一是高强度芳纶纤维，属于高分子材料。
高分子材料
材料
金属材料
复合材料
无机非金属材料
有机高分子材料
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
从物理化学属性来分：
高分子材料
合成有机高分子化合物
天然有机高分子化合物
高分子化合物根据其来源：
高
分
子
化
合
物
高分子材料
按来源分类
天然（棉花、蚕丝、麻）
合成
按结构分类
线型结构
网状结构
按用途和性能分类
高分子材料
合成材料
按用途和性能分类
通用高分子材料
功能高分子材料
复合材料
塑 料
合成纤维
合成橡胶
黏合剂
涂 料
高分子分离膜
液晶高分子
导电高分子
医用高分子
高吸水性树脂
三大合成材料
通用高分子材料
塑料
塑料的主要成分：合成树脂，
常见塑料聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。
通用高分子材料
塑料
聚氯乙烯是一种无色、硬质、耐热性差的材料。为了改善其性能，提高其使用价值，在聚氯乙烯中加入增塑剂—提高柔韧性；热稳定剂—改进耐热性；赋予各种漂亮的颜色—着色剂等
通用高分子材料
塑料——分类
塑料按受热特征分为：热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料具有长链状的线型结构。受热时，分子间作用力减弱，易滑动，可反复加工多次使用；冷却时，相互引力增强，会重新硬化；
热固性塑料再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型，加工成型后不能加热熔融。
通用高分子材料
塑料——分类
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
聚乙烯具有极其广泛的用途，按合成方法可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯。
高压法聚乙烯是在较高压力与较高温度，并在引发剂作用下，使乙烯发生加聚反应得到的，含有较多支链，密度和熔融温度也较低，属于低密度聚乙烯。
低压法聚乙烯在较低压力和温度下，用催化剂使乙烯发生加聚反应得到的，支链较小，密度和熔融温度也较高，属于高密度聚乙烯。
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应条件 150 MPa～300 MPa,200 ℃左右，使用引发剂 0.1 MPa～2 MPa,60～100 ℃，使用催化剂
高分子链的结构 含有较多支链 支链较少
密度/ (g·cm－3) 0.91～0.93 0.94～0.97
软化温度/℃ 105～120 120～140
主要性能 无毒，较柔软 无毒，较硬
主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料 生产瓶、桶、板、管等
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
高压聚乙烯 低压聚乙烯
合成条件 高温、高压、引发剂 低压、催化剂
分子结构类型 支链型 线型
相对分子质量 相对_____ 相对_____
熔融温度 相对_____ 相对_____
密度 相对_____ 相对_____
硬度 相对_____ 相对_____
溶解性 可溶于适当有机溶剂 可溶于适当有机溶剂
用途 制作薄膜 制作板、管、棒材
较小
较大
较低
较高
较小
较大
较小
较大
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
我们平时用的耳机线为什么总缠在一起？
聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，单键可旋转，使它不可能成一条直线，只能成不规则的卷曲状态。当有外力作用时，卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢复卷曲状态。因此，一般的高分子材料都具有一定的弹性。
通用高分子材料
为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低呢？
低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比高密度聚乙烯的小，熔点和密度也就较低；
高密度聚乙烯的支链较少，链之间易于接近,相互作用力较大，熔点和密度都较高
塑料——聚乙烯
通用高分子材料
为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低呢？
塑料——聚乙烯
影响高分子化合物熔点、密度的因素：
高分子链越长——相对分子质量越大— —分子间的作用力越大——熔点、密度越高
链与链之间越密——链之间的作用力越大——熔点、密度越高
通用高分子材料
低密度聚乙烯可做无毒的食品包装袋等薄膜制品，不用加入增塑剂就显得十分柔软。
高密度聚乙烯较硬一些,可做瓶、桶、板、管与棒材等。
通过改进聚合反应的催化剂，得到了超高相对分子质量聚乙烯(相对分子质量大于106)，具有高强度和高耐磨性，,使用温度范围广，耐化学腐蚀，可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等。
塑料——聚乙烯
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
通用高分子材料
塑料——聚乙烯
通用高分子材料
化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过60℃，在低温下会变硬。
软质塑料
硬质塑料
塑料——聚氯乙烯（PVC）制品
通用高分子材料
塑料——聚苯乙烯
质硬而脆，透明度高，电绝缘性好，耐热与耐磨性差。被用来制作泡沫塑料制品，各种一次性塑料餐具，透明CD盒等等。
通用高分子材料
无色，无味，无毒，透光性好，不易破裂，但耐磨性能差，能溶于多种有机溶剂，可用来制造飞机、汽车玻璃，光学仪器和许多日常生活用品。
塑料——聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）
通用高分子材料
单体：
CF2＝CF2
“塑料王”
塑料——聚四氟乙烯
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
分组编号 Ⅰ Ⅱ
实验步骤 ①苯酚+甲醛+浓盐酸 ①苯酚+甲醛+浓氨水
产品外观
结构特点
水浴加热
变浑浊，有黏稠的粉红色物质生成
网状结构
变浑浊，有黏稠的乳黄色物质生成
[实验5-1]
线性结构
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
组成:酚醛树脂是用酚类与醛类在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。
形成:在酸催化下,等物质的量的甲醛和苯酚反应形成线型结构高分子
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
在碱催化下,苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应就可以生成网状结构的酚醛树脂。
2，4-二羟甲基苯酚
2，4，6-三羟甲基苯酚
具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。
具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于一般溶剂
通用高分子材料
塑料——酚醛树脂
酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音等器材和复合材料。
可用于生产烹饪器具的手柄，一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料。
通用高分子材料
思考与讨论
通用高分子材料
思考与讨论
尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。尿素氮原子上的氢原子可以像苯环上的氢原子那样与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构的脲醛树脂。
线型结构的脲醛树脂
通用高分子材料
网状结构的脲醛树脂
线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，才有可能转变为网状结构。
思考与讨论
通用高分子材料
合成纤维
合成纤维具有优良的性能：如强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。
通用高分子材料
合成纤维
合成纤维包括“六大纶”、碳纤维
聚酯（涤纶）
聚酰胺（锦纶又称尼龙）
聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）］、
维纶被称为人造棉花
优点：具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖
通用高分子材料
合成纤维
名称 结构简式 单体
涤纶(的确良)
锦纶
腈纶(人造毛)
维纶(人造棉)
丙纶
氯纶
CH2=CHOH
CH2=CH—CH3
CH2=CH—Cl
通用高分子材料
合成纤维——聚酯纤维
合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。
涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称，它是对苯二甲酸与乙二.醇在催化剂作用下发生缩聚反应生产的。
通用高分子材料
合成纤维——聚酯纤维
(3)特点及应用
特点：涤纶纤维的强度大，耐磨，易洗，快干，保型性好，但透气性和吸湿性差，可以与天然纤维混纺获得改进。
涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品(如运动服、被套、睡袋等)、各种装饰布料、国防军工特殊织物（航天服、降落伞)，以及工业用纤维制品（过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带）等。
通用高分子材料
合成纤维——聚酰胺纤维
聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一。
美国化学家卡罗瑟斯(W.H. Carothers，1896—1937）在研究脂肪族二元羧酸与脂肪族二元醇的缩聚反应时，得到的聚酯性能不理想，转而研究己二胺与已二酸的缩聚反应，成功合成了聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66，两个数字6分别代表二胺和二酸所含碳原子的个数)。
通用高分子材料
合成纤维——聚酰胺纤维
(3)应用
聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂，熔化温度高于260 ℃，拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度超过当时任何一种纤维。
20世纪40年代前后，使用尼龙生产的丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等产品陆续问世。
合成了由6-氨基己酸合成的锦纶6、由癸二酸和癸二胺合成的锦纶1010等脂肪族聚酰胺纤维(锦纶)，以及耐高温、高强度的芳香族聚酰胺纤维(芳纶)。
通用高分子材料
合成橡胶
具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。
通用高分子材料
合成橡胶
名称 单体 高聚物
顺丁橡胶 CH2=CH—CH=CH2
天然橡胶
杜仲胶
丁苯橡胶(SBR) CH2=CH—CH=CH2、
氯丁橡胶(CBR)
通用高分子材料
合成橡胶——顺丁橡胶
橡胶的相对分子质量比大多数塑料和合成纤维的都要高，一般在105~106。
丁烯橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下发生加聚反应，得到以顺式结构为主的聚合物
通用高分子材料
合成橡胶——顺丁橡胶
缺点：该聚合物呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。
改进措施：其与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—）等把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。顺丁橡胶具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。
通用高分子材料
合成橡胶
通用高分子材料
思考与讨论
本节小结
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