最新整理考点+22硅酸盐工业++新型无机非金属材料精品资料高考化学知识点全程讲解优秀名师资料.docx

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【2017年整理】考点22硅酸盐工业新型无机非金属材料--【精品资料】高考化学知识点全程讲解

考点22硅酸盐工业新型无机非金属材料1(复习重点

水泥工业和玻璃工业的基本原理;新型无机非金属材料的特性及主要用途2(难点聚焦

1(硅酸(HSiO)23

酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小,由于SiO不溶于水,硅酸应用可溶性硅酸盐和其2

他酸性比硅酸强的酸反应制得。

NaSiO,2HCl==HSiO,2NaCl2323

硅胶多孔疏松,可作干燥剂,催化剂的载体。

四(硅酸盐

硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称,分布广,结构复杂化学性质稳定。

一般不溶于水。

(NaSiO、KSiO除外)最典型的代表是硅酸钠NaSiO:

可溶,其水溶232323液称作水玻璃和泡花碱,可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。

常用硅酸盐产品:

玻璃、陶瓷、水泥。

2(硅单质与碳相似,有晶体和无定形两种。

晶体硅结构类似于金刚石,有金属光泽的灰黑色固体,熔点高(1410?

),硬度大,较脆,常温下化学性质不活泼。

是良好的半导体,应用:

半导体晶体管及芯片、光电池。

五(氯元素:

位于第三周期第?

A族,原子结构:

容易得到一个电子形成氯+17287,离子Cl,为典型的非金属元素,在自然界中以化合态存在。

(例题精讲3

[例1]熔融氢氧化钠反应选用的器皿是[]

A(陶瓷坩埚B(石英坩埚

C(普通玻璃坩埚D(生铁坩埚

分析:

陶瓷的成分中含有SiO,石英的成分就是SiO,玻璃的主要成分中也含有SiO,222而SiO在高温下可以跟NaOH发生如下反应:

2

SiO+2NaOHNaSiO223

、B、C的器皿都不能选用,只能内生铁坩埚。

所以A

答案:

D

[例2]下列溶液中可以盛放在玻璃瓶中,但不能用磨口玻璃塞的是[]。

A(硅酸钠溶液B(氢氟酸

C(氢氧化钠溶液D(氯化钠溶液

分析:

玻璃的主要成分之一二氧化硅,它能跟氢氟酸迅速反应,所以,氢氟酸不能盛放在玻璃、陶瓷容器中,只能保存在铅皿或塑料瓶中。

氢氧化钠溶液与二氧化硅在常温下反应十分缓慢,所以可以盛放在玻璃瓶中,但瓶的磨口处的二氧化硅跟氢氧化钠缓慢反应后,生成的硅酸钠是一种矿物胶,使瓶塞与瓶口粘在一起,因此不能用磨口玻璃塞。

硅酸钠溶液可以用玻璃瓶盛放,只是不能用磨口玻璃塞(原因同氢氧化钠溶液)。

氯化钠溶液不跟玻璃中各种成分反应。

答案:

AC

[例3]普通玻璃的主要成分为NaSiO?

CaSiO?

4SiO2332

(1)试计算普通玻璃中相当含有NaO,CaO和SiO的质量分数各是多少,22

(2)制造50kg普通玻璃,需要纯碱、碳酸钙和二氧化硅各多少千克,

分析:

NaSiO?

CaSiO?

4SiO可用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成为:

2332

NaO?

CaO?

6SiO。

22

(1)NaO的摩尔质量为62g/mol,CaO的摩尔质量为56g/mol,SiO的摩尔质量为60g/mol。

22

(2)由第

(1)题求出普通玻璃中各氧化物的质量分数,可计算50kg普通玻璃中NaO、2CaO和SiO的含量:

2

m(NaO):

50kg×13,=6.5kg2

m(CaO):

50kg×11.7,=5.85kg

m(SiO):

50kg×75.3,=37.65kg2

再求需纯碱、碳酸钙和二氧化硅的质量:

m(SiO):

37.65kg2

答案:

(1)普通玻璃中NaO的质量分数为13,,CaO的质量分数为11.7,,SiO质22量分数为75.3,。

(2)制造50kg普通玻璃,需要纯碱11.11kg、碳酸钙10.45kg、二氧化硅37.65kg。

[例4]有A、B、C三种不溶于水的固体。

A是某元素的一种单质,它在氧气中完全燃烧得到一种无色气体,此气体能使澄清石灰水变浑浊,另外测得这种气体密度为同温、同压下氧气密度的1.375倍。

B固体能溶于热氢氧化钠溶液,再往所得溶液中加入过量盐酸时,析出白色胶状沉淀。

此沉淀干燥后,成为不溶于水的白色粉末,这是一种比碳酸酸性还弱的酸。

将B与石灰石、纯碱按比例混合加热得到C,C在高温时软化,无固定熔点。

根据以上事实,判断A为哪种元素的单质,B、C各是什么物质,写出有关反应的化学方程式。

分析:

先求出A燃烧后生成的气体的相对分子质量,根据该气体的相对分子质量及其反应现象可推出单质A;再根据B的有关反应现象可推出B;最后根据制取C的方法及C的性质可推出C。

A物质燃烧后生成的气体的相对分子质量为:

32×1.375=44

该气体能使澄清石灰水变浑浊,所以该气体为二氧化碳,A为碳元素的一种单质。

根据B物质能与氢氧化钠反应,且能继续与过量的盐酸反应生成一种比碳酸还弱的酸,可推出B物质为二氧化硅。

C物质由石灰石、纯碱、B物质(二氧化硅)混合加热而得,结合C物质在高温时软化且无固定熔点,可推知C物质为普通玻璃。

答案:

A为碳元素的一种单质。

C+OCO22

B为SiO2

SiO+2NaOH==NaSiO+HO2232

NaSiO+2HCl=2NaCl+HSiO?

2323

C为普通玻璃

NaCO+SiO==NaSiO+CO?

232232

CaCO+SiO==CaSiO+CO?

3232

[例5]某硅酸锌样品含58.6,的锌,而ZnO,与SiO,的质量分数的总和为100,,2写出这样品的化学式(最简式)。

分析:

题目要求写出这样品的化学式(最简式),即是要求通过计算找出ZnO与SiO2

的物质的量之比值,然后用SiO和ZnO的形式表示此硅酸锌样品的组成。

2

可先由Zn,求算出ZnO,,并求出SiO,。

然后再运用求最简式最基本的方法求出此硅2

酸锌的组成。

SiO,=1-73.0,=27.0,2

该硅酸锌样品的化学式为:

2ZnO?

SiO。

2

[例6]两个原硅酸分子的OH原子团之间可以相互作用而脱去一分子水:

2HSiO===HSiO,HO446272

原硅酸结构为:

则在所得的HSiO分子的结构中,含有的硅氧键数目为[]627

A(5B(6

C(7D(8

分析:

此题是一道选择题,也是一道信息迁移题。

给出的新情境是原硅酸结构及脱水反应,考查内容是HSiO分子中的硅氧键数目。

两个原硅酸共有8个硅氧键,当它们相互627

作用时,虽然有一个硅氧键断裂,但又形成一个新的硅氧键,如图所示:

故硅氧键的总数目没有变,仍然是8个。

答案:

D

[例7]下列离子方程式书写不正确的是[]

A(往NaOH溶液中通入过量CO2

B(单质硅与烧碱溶液反应

C(石英砂与烧碱反应制水玻璃

D(往水玻璃中通入二氧化碳

分析:

往NaOH溶液中通入适量CO生成正盐NaCO,正盐能与酸反应变为酸式盐,所223

以当CO过量时即溶液中HCO过量时,生成物为NaHCO,故A式正确。

2233

单质硅能和烧碱溶液反应生成硅酸钠和氢气,NaOH是易溶于水的强碱,NaSiO。

是易23

+溶于水的盐,均完全电离,故Na可以简化掉,B式正确。

石英的成分是二氧化硅与烧碱液发生复分解反应生成硅酸钠和水。

故C式正确。

碳酸比硅酸酸性强,所以往水玻璃即硅酸钠的水溶液中通入二氧化碳可以制硅酸。

反应

+物中的NaSiO和生成物中的NaCO均为易溶于水的盐,能完成电离写成离子式,并且Na2323

可以简化掉,故D式不正确。

答案:

D

[例8]有一铅锡合金质量为100g,完全氧化后得到氧化物的混合物质量为116g,求合金中铅、锡的质量分数各为多少,

解法一:

,则含铅(100-x)g。

?

Sn氧化后的稳定产物是SnO分析:

设100g铅锡合金中含锡xg2(,4价氧化物稳定),Sn的相对原子质量为

Pb氧化后的稳定产物是PbO(,2价氧化物稳定),Pb的相对原子质量为207,PbO的式量为223,(100-x)gPb氧化生成的PbO质量必

因为SnO与PbO质量共为116g,故可列一元一次方程,解方程求出Sn、Pb质量。

2

[解]设100g锡铅合金中含锡xg,含铅为(100-x)g。

根据化学式所表示的元素质量分数及题意,列代数方程式:

解得x=43.2(g)

100-x=100-43.2=56.8(g)

答:

合金中锡、铅质量分数分别为43.2,、56.8,

解法二:

分析:

此题利用物质的量计算也很方便。

设100g合金中含xg,含铅为(100-x)g

将SnO与PbO由物质的量换算成质量,质量和为116g。

2

解:

设100g锡铅合金中含锡为xg,含铅为(100-x)g

Sn的物质的量=SnO的物质的量2

Pb的物质的量=PbO的物质的量

SnO与PbO质量和为116g2

解得x=43.2(g)(锡的质量)

100-x=56.8(g)(铅的质量)

Pb,=1-43.2,=56.8,

答:

合金中铅、锡分别占56.8,、43.2,

[例9]称取两份由碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢铵组成的混合物7.06g。

其中:

一份加入过量的盐酸,可得CO为1792mL(在标准状况下),另一份加热至质量不再减少时为止。

2

冷却后再跟过量盐酸反应,可得CO为896mL(在标准状况下)。

求原混合物中,碳酸钠、2

碳酸氢钠和碳酸氢铵的物质的量之比。

分析:

此题是根据化学方程式,计算混合物成分物质的量之比的题。

解题关键在于正确判断反应物与生成物、反应物的量与生成物的量之间的关系。

第一份7.06g混合物,各成分都跟过量的盐酸充分反应,均生成CO。

CO体积之和为221792mL;第二份7.06g混合物加热后,除碳酸氢钠转化为碳酸钠外,碳酸氢铵则因全部转变为气态物质而不存在固体物质了。

混合物中原有碳酸钠及生成的碳酸钠共同跟过量盐酸反应,生成896mLCO。

2

解全过程发生反应的化学方程式为:

NaCO,2HCl==2NaCl,HO,CO?

(1)2322

NaHCO,HCl==NaCl,HO,CO?

(2)322

NHHCO,HCl==NHCl,HO,CO?

(3)43422

(4)

(5)

设7.06g该混合物中含NaCO、NaHCO、NHHCO分别为x、y、zmol23343

从化学方程式

(1)

(2)(3)可知,第一份7.06g混合物与过量盐酸反应,共生成CO2为(x,y,z)mol

从化学方程式(4)、(5)可知,第二份7.06g混合物加热,其中

x?

y?

z=0.02?

0.04?

0.02=1?

2?

1

答:

NaCO、NaHCO、NHHCO的物质的量之比为1?

2?

1。

23343

新型无机非金属材料

[例10]新型无机非金属材料跟传统硅酸盐材料相比,有什么特性,

【分析】

(1)能承受高温,强度高。

如氮化硅陶瓷在1200?

时仍具有高强度。

2)具有电学特性。

有的可作绝缘体,有的可作半导体、导体、超导体。

(3)具有光学特性。

有的能发出各色光,有的能透过可见光,有的能使红外线、雷达射线穿过。

(4)具有生物功能。

有些对人体组织有较好的适应性,且硬度高、无毒、不溶于水,可直接植于人体内。

【答案】略。

[例11]请比较红宝石和蓝宝石成分的异同。

人造红宝石和人造蓝宝石各有何用途,

【解答】两者的主要成分都是AlO(刚玉)。

刚玉中混有少量铬时,呈现红色,就形23

成红宝石;刚玉中混有少量钛时,呈现蓝色,就形成蓝宝石。

人造红宝石硬度高,可制钟表的轴承,它能放大某一波长的光而产生激光,可作固体激

光器。

人造蓝宝石因能使紫外线和可见光通过,可用于制造光学仪器。

[例12]下列说法正确的是[]

A(二氧化硅溶于水显酸性

B(光导纤维传导光的能力非常强,利用光缆通讯,能同时传送大量信息

C(因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出CO,所以硅酸的酸性比碳酸强2

D(二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸。

分析二氧化硅不溶于水,不溶于强酸,但溶于氢氟酸。

因为它能与碱反应生成盐和水,

所以它是酸性氧化物。

硅酸酸性比碳酸弱,它反映在CO通入NaSiO溶液可生成硅酸。

而223SiO能和NaCO高温下反应生成CO,它可说明不挥发的SiO可把气体CO制出,但不能说223222明碳酸和硅酸的相对强弱。

答案:

B

4(实战演练

一、选择题(每小题6分,共48分)

1.(2002年全国高考题)以下说法正确的是

A.纳米材料是指一种称为“纳米”的新物质制成的材料

B.绿色食品是指不含任何化学物质的食品

C.生物固氮是指植物通过叶面吸收空气中的氮气

D.光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的

2.实验室存放下列各试剂的瓶塞必须用橡皮塞的是

A.澄清石灰水B.硅酸钠溶液

C.新制氯水D.氯化钙溶液

3.2MgO?

S,O中的酸根离子是2

2,4,A.SiOB.SiO236

4,2,C.S,OD.SiO42

4.将过量的CO通入下列溶液中,最终出现浑浊的是2

A.CaCl溶液B.石灰水2

C.饱和NaCO溶液D.水玻璃23

5.下列各组物质的比较中,正确的是

A.熔点:

晶体硅,碳化硅,金刚石

B.金属活动性:

锗,锡

C.稳定性:

CH,S,H44

D.酸性:

HS,O,HCO2323

6.欲除去SiO中混有的少量CaCO和FeO,最好应加入的试剂是2323

A.硫酸B.烧碱

C.氢氟酸D.盐酸

7.现有下列五个转化,其中不可能通过一步反应实现的是

?

SiONaS,O,,,223

?

CuSOC,Cl,,,42

?

SiOHS,O,,,223

?

C,OC,(OH),,,2

?

Ca(,O)Ca(H,O),,,342242

A.?

和?

B.?

和?

C.?

?

和?

D.?

?

?

和?

8.下列叙述中,不正确的是

A.光导纤维广泛应用于现代通讯,制造光导纤维的主要原料是SiO2

B.二氧化碳不宜用于扑灭金属钠燃烧引起的火灾

C.一定条件下,可将石墨转化为金刚石,这一变化是物理变化

D.氢气作为新型燃料,其突出的优点是氢气轻,便于携带

二、非选择题(共52分)

19.(12分)将5g含有SiO的石灰石与267mL0.5mol?

L的盐酸反应,所得CO在标22准状况下的体积为1064mL。

1

(1)中和剩余的盐酸,需1mol?

LNaOH溶液mL。

(2)煅烧1吨这种不纯的碳酸钙,最后残留物质量为吨。

10.(10分)氮化硅是一种耐高温陶瓷材料,它的硬度大,熔点高,化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300?

反应获得。

(1)氮化硅晶体属于晶体。

(2)已知氮化硅晶体结构中,原子间都以单键相连,且N原子和N原子,Si原子和Si原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构,请写出氮化硅的化学式。

(3)现用四氯化硅和氮气在氢气保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅,反应的化学方程式为:

11.(10分)普通玻璃的成分NaCaSiO,以氧化物形式可表示2614

为,钾云母的化学式是KHAlSiO,以氧化物形式可表示246624

为。

12.(10分)由Fe、Si、Al组成的混合物9.7g,与足量的稀硫酸反应,在标准状况下可生成5.6L氢气。

若将等质量的该混合物与足量氢氧化钠溶液反应,在标准状况下也可产生同样多的氢气。

问在上述9.7g混合物中含Fe、Si、Al各多少克?

13.(10分)由SiO和CaCO组成的混合物26.0g,经灼烧至质量恒定时,其质量减少23

8.8g,试解答:

1)写出可能发生反应的化学方程式;(

(2)求产生的气体在标准状况下的体积;

(3)求原混合物中SiO的质量。

2

附参考答案

一、1.D2.AB3.C

4.解析:

同温下NaHCO比NaCO的溶解度要小。

323

答案:

CD

5.C6.D

7.解析:

SiO+2NaOH===NaSiO+HOCuSO+BaCl===BaSO?

+CuCl22324242

Ca(PO)+4HPO===3Cu(HPO)。

34234242

答案:

B

8.CD

二、9.

(1)38.5

(2)0.582

10.

(1)原子

(2)SiN(3)3SiCl+6H+2NSiN+12HCl,,,,344223411.NaO?

CaO?

6SiOKO?

3AlO?

6SiO?

2HO222232212.Fe:

5.6gSi:

1.4gAl:

2.7g

高温,)SiO+CaCOCaSiO+CO?

,CaCOCaO+CO?

13.(1,,,,,,,,233232

(2)4.48L

(3)6g

电厂分散控制系统故障分析与处理

作者:

单位:

摘要:

归纳、分析了电厂DCS系统出现的故障原因,对故障处理的过程及注意事项进行了说明。

为提高分散控制系统可靠性,从管理角度提出了一些预防措施建议,供参考。

关键词:

DCS故障统计分析预防措施

随着机组增多、容量增加和老机组自动化化改造的完成,分散控制系统以其系统和网络结构的先进性、控制软件功能的灵活性、人机接口系统的直观性、工程设计和维护的方便性以及通讯系统的开放性等特点,在电力生产过程中得到了广泛应用,其功能在DAS、MCS、BMS、SCS、DEH系统成功应用的基础上,正逐步向MEH、BPC、ETS和ECS方向扩展。

但与此同时,分散控制系统对机组安全经济运行的影响也在逐渐增加;因此如何提高分散控制系统的可靠性和故障后迅速判断原因的能力,对机组的安全经济运行至关重要。

本文通过对浙江电网机组分散控制系统运行中发生的几个比较典型故障案例的分析处理,归纳出提高分散系统的可靠性的几点建议,供同行参考。

1考核故障统计

浙江省电力行业所属机组,目前在线运行的分散控制系统,有TELEPERM-ME、MOD300,INFI-90,NETWORK-6000,MACS?

和MACS-?

,XDPS-400,A/I。

DEH有TOSAMAP-GS/C800,DEH-IIIA等系统。

笔者根据各电厂安全简报记载,将近几年因分散控制系统异常而引起的机组故障次数及定性统计于表1

表1热工考核故障定性统计

2热工考核故障原因分析与处理

根据表1统计,结合笔者参加现场事故原因分析查找过程了解到的情况,下面将分散控制系统异常(浙江省电力行业范围内)而引起上述机组设备二类及以上故障中的典型案例分类浅析如下:

2.1测量模件故障典型案例分析

测量模件“异常”引起的机组跳炉、跳机故障占故障比例较高,但相对来讲故障原因的分析查找和处理比较容易,根据故障现象、故障首出信号和SOE记录,通过分析判断和试验,通常能较快的查出“异常”模件。

这种“异常”模件有硬性故障和软性故障二种,硬性故障只能通过更换有问题模件,才能恢复该系统正常运行;而软性故障通过对模件复位或初始化,系统一般能恢复正常。

比较典型的案例有三种:

(1)未冗余配置的输入/输出信号模件异常引起机组故障。

如有台130MW机组正常运行中突然跳机,故障首出信号为“轴向位移大?

”,经现场检查,跳机前后有关参数均无异常,轴向位移实际运行中未达到报警值保护动作值,本特利装置也未发讯,但LPC模件却有报警且发出了跳机指令。

因此分析判断跳机原因为DEH主保护中的LPC模件故障引起,更换LPC模件后没有再发生类似故障。

另一台600MW机组,运行中汽机备用盘上“汽机轴承振动高”、“汽机跳闸”报警,同时汽机高、中压主汽门和调门关闭,发电机逆功率保护动作跳闸;随即高低压旁路快开,磨煤机B跳闸,锅炉因“汽包水位低低”MFT。

经查原因系,1高压调门因阀位变送器和控制模件异常,使调门出现大幅度晃动直至故障全关,过程中引起,1轴承振动高高保护动作跳机。

更换,1高压调门阀位控制卡和阀位变送器后,机组启动并网,恢复正常运行。

(2)冗余输入信号未分模件配置,当模件故障时引起机组跳闸:

如有一台600MW机组运行中汽机跳闸,随即高低压旁路快开,磨煤机B和D相继跳闸,锅炉因“炉膛压力低低”MFT。

当时因系统负荷紧张,根据SOE及DEH内部故障记录,初步判断的跳闸原因而强制汽机应力保护后恢复机组运行。

二日后机组再次跳闸,全面查找分析后,确认2次机组跳闸原因均系DEH系统三路“安全油压力低”信号共用一模件,当该模件异常时导致汽轮机跳闸,更换故障模件后机组并网恢复运行。

另一台200MW机组运行中,汽包水位高?

值,?

值相继报警后MFT保护动作停炉。

查看CRT上汽包水位,2点显示300MM,另1点与电接点水位计显示都正常。

进一步检查显示300MM的2点汽包水位信号共用的模件故障,更换模件后系统恢复正常。

针对此类故障,事后热工所采取的主要反事故措施,是在检修中有针对性地对冗余的输入信号的布置进行检查,尽可能地进行分模件处理。

(3)一块I/O模件损坏,引起其它I/O模件及对应的主模件故障:

如有台机组“CCS控制模件故障"及“一次风压高低”报警的同时,CRT上所有磨煤机出口温度、电流、给煤机煤量反馈显示和总煤量百分比、氧量反馈,燃料主控BTU输出消失,F磨跳闸(首出信号为“一次风量低”)。

4分钟后CRT上磨煤机其它相关参数也失去且状态变白色,运行人员手动MFT(当时负荷410MW)。

经检查电子室制粉系统过程控制站(PCU01柜MOD4)的电源电压及处理模件底板正常,二块MFP模件死机且相关的一块CSI模件((模位1-5-3,有关F磨CCS参数)故障报警,拔出检查发现其5VDC逻辑电源输入回路、第4输出通道、连接MFP的I/O扩展总线电路有元件烧坏(由于输出通道至BCS(24VDC),因此不存在外电串入损坏元件的可能)。

经复位二块死机的MFP模件,更换故障的CSI模件后系统恢复正常。

根据软报警记录和检查分析,故障原因是CSI模件先故障,在该模件故障过程中引起电压波动或I/O扩展总线故障,导致其它I/O模件无法与主模件MFP03通讯而故障,信号保持原值,最终导致

主模件MFP03故障(所带A-F磨煤机CCS参数),CRT上相关的监视参数全部失去且呈白色。

2.2主控制器故障案例分析

由于重要系统的主控制器冗余配置,大大减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。

主控制器“异常”多数为软故障,通过复位或初始化能恢复其正常工作,但也有少数引起机组跳闸,多发生在双机切换不成功时,如:

(1)有台机组运行人员发现电接点水位计显示下降,调整给泵转速无效,而CRT上汽包水位保持不变。

当电接点水位计分别下降至甲-300mm,乙-250mm,并继续下降且汽包水位低信号未发,MFT未动作情况下,值长令手动停炉停机,此时CRT上调节给水调整门无效,就地关闭调整门;停运给泵无效,汽包水位急剧上升,开启事故放水门,甲、丙给泵开关室就地分闸,油泵不能投运。

故障原因是给水操作站运行DPU死机,备用DPU不能自启动引起。

事后热工对给泵、引风、送风进行了分站控制,并增设故障软手操。

(2)有台机组运行中空预器甲、乙挡板突然关闭,炉膛压力高MFT动作停炉;经查原因是风烟系统I/O站DPU发生异常,工作机向备份机自动切换不成功引起。

事后电厂人员将空预器烟气挡板甲1、乙1和甲2、乙2两组控制指令分离,分别接至不同的控制站进行控制,防止类似故障再次发生。

2.3DAS

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