空气平均分子量分子集体什么的宏观运动

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在空调房吸烟看到烟雾弥漫是属于宏观机械运动还是说明分子做无规则运动
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宏观物质运动。
分子看不见……
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帖子是我发的
我的意思是要证明空气分子做无规则运动,让大家误解
抱歉
以下的观点请老师帮忙看看了
烟我把他当作布朗运动中的微粒
房中的空气就当作是布朗运动中的水吧
那就可以说明空气分子做无规则运动了
这中观点正确吗
空调没开的话,还可以当做分子的无规则运动。
开了空调,是很多空气的分子有规则的运动了!
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高二物理用统计思想解释分子运动的宏观表现物理,高二物理
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高二物理用统计思想解释分子运动的宏观表现
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气体分子运动理论
学科:物理教学内容:气体分子运动理论【基础知识精讲】  1.气体分子运动的特点  (1)气体分子之间的距离很大,距离大约是分子直径的10倍,因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力的作用,在空间自由移动.  气体能充满它们所能达到的空间,没有一定的体积和形状.  (2)每个气体分子都在做永不停息的运动,大量气体分子频繁地发生碰撞使每个气体分子都在做杂乱无章的运动.  (3)大量气体分子的杂乱无章的热运动,在宏观上表现出一定的规律性.  ①气体分子沿各个方向运动的数目是相等的.  ②对于任一温度下的任何气体来说,多数气体分子的速率都在某一数值范围之内,比这一数值范围速率大的分子数和比这一数值范围速率小的分子数依次递减.速率很大和速率很小的分子数都很少.在确定温度下的某种气体的速率分布情况是确定的.  在温度升高时,多数气体分子所在的速率范围升高,而且在这一速度范围的分子数增多.  2.气体压强的产生  (1)气体压强的定义  气体作用在器壁单位面积上的压力就是气体的压强,即P=F/S.  (2)气体压强的形成原因  气体作用在器壁上的压力是由碰撞产生的,一个气体分子和器壁的碰撞时间是极其短暂的.它施于器壁的作用力是不连续的,但大量分子频繁地碰撞器壁,从宏观上看,可以认为气体对器壁的作用力是持续的、均匀的.  (3)气体压强的决定因素  ①分子的平均动能与密集程度  从微观角度来看,气体分子的质量越大,速度越大,即分子的平均动能越大,每个气体分子撞一次器壁对器壁的作用力越大,而单位时间内气体分子撞击器壁的次数越多,对器壁的总压力也越大,而撞击次数又取决于单位体积内分子数(分子的密集程度)和平均动能(分子在容器中往返运动着,其平均动能越大,分子平均速率也越大,连续两次碰撞某器壁的时间间隔越短,即单位时间内撞击次数越多),所以从微观角度看,气体的压强决定于气体的平均动能和密集程度.  ②气体的温度与体积  从宏观角度看,一定质量的气体的压强跟气体的体积和温度有关.对于一定质量的气体,体积的大小决定分子的密集程度,而温度的高低是分子平均动能的标志.  (4)几个问题的说明  ①在一个不太高的容器中,我们可以认为各点气体的压强相等的.  ②气体的压强经常通过液体的压强来反映.  ③容器内气体压强的大小与气体的重力无关,这一点与液体的压强不同(液体的压强是由液体的重力造成的).这是因为一般容器内气体质量很小,且容器高度有限,所以不同高度处气体分子的密集程度几乎没有差异.所以气体的压强处处相等,即压强与重力无关.  ④对于地球大气层这样的研究对象,由于不同高度处气体分子的密集程度不同,温度也有明显差异,所以不同高度差处气体的压强是不同的.这种情况下气体的压强与重力有关.  3.对气体实验定律的微观解释  (1)玻意耳定律的微观解释  ①一定质量的气体,温度保持不变,从微观上看表示气体分子的总数和分子平均动能保持不变,因此气体压强只跟单位体积内的分子数有关.  ②气体发生等温变化时,体积增大到原来的几倍,单位体积内的分子数就减少到原来的几分之一,压强就会减小到原来的几分之一;体积减小到原来的几分之一,单位体积内的分子数就会增加到原来的几倍,压强就会增大到原来的几倍,即气体的压强和体积的乘积保持不变.  (2)查理定律的微观解释  ①一定质量的理想气体,体积保持不变时,从微观上看表示单位体积内的分子数保持不变,因此气体的压强只跟气体分子的平均动能有关.  ②气体发生等容变化时,温度升高,气体分子的平均动能增大,气体压强会跟着增大;温度降低,气体分子的平均动能减小,气体压强会跟着减小.  (3)盖?吕萨克定律的微观解释  ①一定质量的理想气体,压强不变时,从微观上看是单位体积内分子数的变化引起的压强变化与由分子的平均动能变化引起的压强变化相互抵消.  ②气体发生等压变化时,气体体积增大,单位体积内的分子数减小,会使气体的压强减小,气体的温度升高,气体分子的平均动能增大,才能使气体的压强增大来抵消由气体体积增大而造成的气体压强的减小;相反,气体体积减小,单位体积内的分子数增多,会使气体的压强增大,只有气体的温度降低,气体分子的平均动能减小,才能使气体的压强减小来抵消由气体体积减小而造成的气体压强的增大.  4.理想气体内能及变化  理想气体,是我们在研究气体性质时所建立的理想模型,它指的是不考虑气体分子间相互作用力,这是由于气体分子间距离较远,已超过10r0,故可忽略气体分子间作用力,这样理想气体的内能就取决于分子的总数目和分子的平均动能,而分子的数目又由气体的摩尔量决定,分子的平均动能的标志是气体的温度,所以理想气体的内能就可用摩尔量和温度这两个宏观物理量来衡量了,而对于一定质量的理想气体而言,它的内能只由温度来衡量.  也就是说,对一定质量的理想气体,它的内能是否发生变化,只需看它的温度是否变化了就可以了,温度升高,内能增大;温度降低,内能减小.  理想气体做功与否,只需观察它的体积,若体积增大,则气体对外界做功;体积减小,则外界对气体做功.  根据能的转化和守恒定律,一定质量的理想气体的内能的改变量等于气体吸收的热量与外界对气体做功之和,即△E=Q+W.【重点难点解析】  重点
气体压强的产生和气体实验定律的微观解释.  难点
用统计的方法分析气体分子运动的特点.  例1
一定质量的理想气体,当体积保持不变时,其压强随温度升高而增大,用分子动理论来解释,当气体的温度升高时,其分子的热运动加剧,因此:①
从而导致压强增大.  解析
气体的压强是由大量的气体分子频繁碰撞器壁产生的,压强的大小决定于单位体积内的分子数和分子的平均动能,一定质量的理想气体,体积不变时,单位体积内分子数不变;温度升高时,分子运动加剧,与器壁碰撞速率增大,冲力增大,同时碰撞机会增多,故压强变大.  答案
①分子每次碰撞器壁时给器壁的冲力增大
②分子在单位时间对单位面积器壁碰撞次数增多.  说明
本题主要考查气体压强的微观解释.分析时要结合分子动理论,压强产生原因综合分析.正确理解决定压强的两个因素是关键.  例2.一个密闭的绝热容器内,有一个绝热的活塞将它隔成AB两部分空间,在A、B两部分空间内封有相同质量的空气,开始时活塞被销钉固定.A部分气体的体积大于B部分气体的体积,温度相同,如下图所示.若拔出销钉后,达到平衡时,A、B两部分气体的体积VA与VB的大小,有(
)  A.VA>VB
B.VA=VB  C.VA<VB
D.条件不足,不能确定  解析
对气体压强大小决定因素的理解和物理过程物理情境的分析是正确解决本题的关键.  初态两气体质量相同,VA>VB,因此气体分子数密度不同,ρA<ρB,又因为温度相同,根据气体压强的决定因素可知PA<PB.当活塞销钉拿掉,因为ρA<ρB,所以活塞向A气方向移动,活塞对A气做功,B气对活塞做功,导致A气体密度增加.温度升高,而B气体密度减小,温度降低,直至PA′=PB′,此时TA′>TB′.又因为最终两边气体压强相等活塞才能静止,而两边气体质量相等,A气温度高于B气,两边压强要想相等,只有A气体密度小于B气体密度,故最终一定是VA′>VB′,A选项正确.  答案
A正确  说明
本题若对气体压强大小决定因素不理解,又不清楚销钉拔掉后物理情境的变化,极易错选B或C.【难题巧解点拨】  例1
对于一定质量的理想气体,下列四个论述中正确的是(
)  A.当分子热运动变剧烈时,压强必变大  B.当分子热运动变剧烈时,压强可以不变  C.当分子间的平均距离变大时,压强必变小  D.当分子间的平均距离变大时,压强必变大  解析
对于理想气体:①分子热运动的剧烈程度由温度高低决定;②分子间的平均距离由气体体积决定;③对于一定量的理想气体,=恒量.  A、B选项中,"分子热运动变剧烈"说明气体温度升高,但气体体积变化情况未知,所以压强变化情况不确定,A错误B正确.C、D选项中,"分子间的平均距离变大"说明气体体积变大,但气体温度变化情况未知,故不能确定其压强变化情况,C、D均错误.  答案
选B.  点评
本题考查分子运动理论和理想气体状态的简单综合.注意从分子运动理论深刻理解理想气体的三个状态参量,从状态方程判定三个参量之间的变化关系.  例2
如下图所示,直立容器内容部有被隔板隔开的A、B两部分气体,A的密度小,B的密度大,抽去隔板,加热气体,使两部分气体均匀混合,设在此过程气体吸热Q,气体内能增量为△E,则(
)  A.△E=Q
D.无法比较  解析
A、B气体开始的合重心在中线下,由于气体分子永不信息地运动,抽去隔板后,A、B两部分气体均在整个容器中均匀分布,因此合重心在中线处,造成重力势能增大,由能量守恒定律得:吸收热量一部分增加气体的内能,一部分增加重力势能,所以B正确.  答案
选B.  点评
此题要综合应用气体分子运动论和能量守恒定律的知识求解.【典型热点考题】  例
让一定质量的理想气体发生等温膨胀,在该过程中(
)  A.气体分子平均动能不变
B.气体压强减小  C.气体分子的势能减小
D.气体密度不变  解析
温度是物体分子平均动能的标志,温度不变,气体分子平均动能不变,所以A正确,由密度定义及题意得到D错误;理想气体没有分子势能,故C错;由玻意耳定律知气体等温膨胀时其压强减小.  答案
选AB.【同步达纲练习】  1.质量一定的某种气体,在体积保持不变的情况下,将气体的温度由-13℃升高到17℃,则保持不变的是(
)  A.压强
B.分子的平均速率  C.分子的平均动能
D.气体密度  2.气体的压强是由下列哪种原因造成的(
)  A.气体分子对器壁的吸引力
B.气体分子对器壁的碰撞力  C.气体分子对器壁的排斥力
D.气体的重力  3.一定质量的理想气体,在压强不变的条件下,体积增大,则(
)  A.气体分子的平均动能增大  B.气体分子的平均动能减小  C.气体分子的平均动能不变  D.条件不足,无法判定气体分子平均动能的变化情况  4.在一定温度下,当气体的体积减小时,气体的压强增大,这是由于(
)  A.单位体积内的分子数变大,单位时间内对器壁碰撞的次数增多  B.气体分子密度变大,分子对器壁的吸引力变大  C.每个气体分子对器壁的平均撞击力变大  D.气体分子的密度变大,单位体积内分子的重量变大  5.两容积相等的容器中,分别装有氢气和氧气,且两容器中的气体质量相等,温度相同,则此两容器中(
)  A.氧分子的平均速率与氢分子的平均速率相等  B.氧分子平均速率比氢分子的平均速率小  C.氧分子的个数比氢分子的个数多  D.氧分子的个数和氢分子的个数相等  6.对一定质量的理想气体,下列说法正确的是(
)  A.压强增大,体积增大,分子的平均动能一定增大  B.压强减小,体积减小,分子的平均动能一定增大  C.压强减小,体积增大,分子的平均动能一定增大  D.压强增大,体积减小,分子的平均动能一定增大【素质优化训练】  1.当两容器中气体的温度、压强、体积都相同时,下面说法正确的是(
)  A.两者是同种气体
B.两者气体质量一定相同  C.两者气体含有的热量相同
D.两者具有相同的分子数  2.已知高山上某处的气压为0.40atm,气温为-30℃,则该处每立方厘米大气中的分子数为
.(阿伏加得罗常数为6.0×1023mol-1,在标准状态下1mol气体的体积为22.4L.(
)  3.如下图所示的状态变化曲线是一定质量气体的变化图线,从a→b是一条双曲线,则气体从b→c的过程中气体分子的密度
,从c→a过程中气体分子的平均动能__________(填"增大"、"减小"或"不变")  4.根据气体分子动理论,可以从微观上来解释玻意耳定律:一定质量的某种气体温度保持不变,也就是分子的
不变,即每个分子平均一次碰撞器壁的冲量
;在这种情况下,体积减小,分子
增大,单位时间内,碰撞到器壁单位面积上的分子个数
,从而导致压强增大.【生活实际运用】  1.一个细口瓶开口向上放置,细口瓶的容积为1升,周围环境的大气压强为1个标准大气压.当细口瓶内空气温度从原来的0℃升高到10℃时,瓶内气体分子个数减少了多少个?阿伏加得罗常数NA=6.0×1023mol-1,要求一位有效数字.【知识验证实验】  用分子动理论解释气体实验定律  基本的思维方法是:依据描述气体状态的宏观物理量(m、p、V、T)与表示气体分子运动状态的微观物理量(N、n、v)间的相关关系,从气体实验定律成立的条件所描述的宏观物理量(如m一定和T不变)推出相关不变的微观物理量(如N一定和v不变),再根据宏观自变量(如V)的变化推出微观自变量(如n)的变化,再依据推出的有关微观量(如v和n)变与不变的情况推出宏观因变量(如p)的变化情况.【知识探究学习】  如下图所示,一定质量的理想气体由状态a经状态b变化到状态c,其变化过程如图所示,下列说法正确的是(
)  A.ab过程吸热大于bc过程放热  B.ab过程吸热小于bc过程放热  C.ab过程吸热大于bc过程吸热  D.ab过程吸热小于bc过程吸热  提示:①a→b是等压过程  ∵VB>VA
∴TB>TA  ∴a→b过程,气体对外做功且内能增加,气体吸收热量  ②b→c是等容过程
∴TC<TB  b→c过程气体不对外界做功,外界也不对气体做功,但气体内能减小,所以b→c气体放热  ③由=恒量及图像知TA=TC,故a→b→c的全过程中内能没有变化,综上所述a→b→c中,气体对外做功,由能量守恒定律得a→b→c过程中气体吸热,结合前面分析,ab过程吸热一定大于bc过程放热.所以选项A正确.参考答案:【同步达纲练习】  1.D
6.A【素质优化训练】  1.D
2.1.2×1019个
3.减小;减小
4.质量,热运动平均速率,不变,数密度,增多.【生活实际运用】  提示
ρ2T2=ρ1T1
则n2=n1  △n=(n1-n2)= ××6.02×1023=×20个气体分子运动论_大学物理_doc_大学课件预览_高等教育资讯网
大学物理:气体分子运动论
分类: 格式: 日期:日
第一章 气体动理论§1 理想气体的压强和温度一.理想气体的微观模型1.忽略分子大小(看作质点)分子线度?分子间平均距离2.忽略分子间的作用力(分子与分子或器壁碰撞时除外)3.碰撞为完全弹性4.分子服从经典力学规律二.平衡态理想气体分子的统计假设1.按位置的均匀分布分子在各处出现的概率相同(重力不计)。容器内各处分子数密度相同:n = dN/dV = N/V2.速度按方向的分布均匀由于碰撞,分子往各方向运动的概率相同其中(v2x = (v21x + v22x + … + v2Nx)/N(v2 = (v2x +(v2y +(v2z三.理想气体压强公式推导:速度分组一个分子碰壁一次对壁的冲量面光滑(在y,z方向冲量=0全部分子在dt时间内对dA的冲量压强压强与平均平动动能的关系压强是大量分子碰撞器壁单位面积作用力的统计平均值四.温度的微观含义1.温度和平均平动动能的关系2.温度的统计意义标志分子无规运动的剧烈程度只能用于大量分子的集体3.方均根速率-分子速率的一种描述§2 能量均分定理,理想气体的内能一.自由度决定物体空间位置所需独立坐标的数目自由质点:平动自由度t = 3刚体绕通过质心轴的转动:转动自由度 r = 3能量按自由度的均分定理1.定理(用经典统计可证明)在温度为T的热平衡态下,物质(气体,液体和固体)分子的每个自由度都具有相同的平均动能 .平均平动动能平均转动动能平均振动能(动能+势能):假定是简谐振动:平均动能=平均势能总自由度其中t―平动自由度r―转动自由度s―振动自由度总能量,2.重要情况单原子分子(He,Ar):刚性双原子分子(H2,O2):绕对称轴的转动无意义(不计(?自由度刚性多原子分子(H2O):晶格点阵上的离子:二.理想气体的内能1.内能:分子动能,分子中原子间的势能和分子间势能的总和2.理想气体内能分子间势能为零(内能只包括分子的平动,转动,振动动能和振动势能.内能只与T有关。若气体有N个分子,则其中N为气体的分子总数§3 麦克斯韦速率分布律一.速率分布函数把速率分成很多相等的间隔(v,统计每(v间隔内的分子数(N速率分布函数dNv:v附近v~v+dv内的分子数dNv的物理意义有两个等价的描述:在速率v附近单位速率区间内的分子数占分子总数的百分比。一个分子的速率处于v附近单位速率区间的概率―“概率密度”“归一化”速率v1(v2区间的分子数取平均值的两种方法二.麦克斯韦速率分布律1859年Maxwell用概率论证明了:平衡态下理想气体分子的速率分布函数为速率分布曲线与温度的关系三种速率最概然速率2.平均速率由麦克斯韦速率分布函数得3.方均根速率§4 气体分子的平均自由程一.分子模型无相互作用的刚性球 (有效直径d)碰撞频率一个分子单位时间内所受碰撞的平均次数设分子A以平均相对速率 运动,其他分子不动。以A的轨迹为轴线,以d为半径作长为(t圆柱体。凡分子中心在柱体内的分子都将与A相碰。圆柱体体积,(d 2(t,柱体内分子数,(d 2(t n,(n―数密度)。碰撞频率(Z = ((d 2(t n)/(t = (d 2 n平均相对速率和平均速率的关系为标准状况下,空气分子(Z = 6.5(109 次/秒(每秒碰65亿次! )三.平均自由程气体分子在相邻两次碰撞间飞行的平均路程对于理想气体标准状况下,空气分子d= 3.5(10-10m,((= 6.9(10-8m(((约为d的200倍)低压下,P & 10-4 mmHg 时(( & 一般容器线度((1m)认为,(( ( 容器线度一、本章要求掌握理想气体状态方程,并能熟练的加以应用。理解理想气体的温度公式和压强公式,了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。理解自由度概念,掌握能量按自由度均分定理,并能熟练用于理想气体内能的计算。理解速率分布函数和速率分布曲线的物理意义,会计算理想气体平衡态下的三种特征速率(最概然速率,平均速率,方均根速率)。理解气体分子平均碰撞频率和平均自由程。二、知识系统图例题1.说明下列各式的物理意义:。答::气体分子热运动的每个自由度的平均能量。:每个气体分子热运动的平均平动动能。:每个气体分子热运动的平均总动能。:mol的理想气体内能。2.当盛有理想气体的密封容器相对某惯性系运动时,能否说容器内分子的热运动速度相对这参照系也增大了,从而气体的温度也因此而生高了,为什么?假如该容器突然停止运动,容器内气体的压强p温度是否有变化?为什么?答:(1)公式揭示了温度的微观本质,即温度仅是分子热运动的平均运动的量度,与是否有定向运动无关,所以当容器发生定向运动时,虽然每个分子此时在原有的热运动上叠加了定向运动,也不会因此而改变分子的热运动状态,所以气体的温度不会生高。(2)容器突然停止运动时,分子的定向运动动能经过分子与容器壁的碰撞和分子间的互相碰撞从而发生能量的转化,定向运动的机械能转化为分子热运动能,气体的内能增加了,所以气体的温度生高了,由于容积不变,所以气体的压强也增大了。3.说明下列各式的物理意义(1) (2) (3) (4)答::速率分布在附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比。:表示速率在区间内的分子数占总分子数的百分比。:表示速率在区间内的分子数。:表示速率在区间内的分子数占总分子数的百分比。4.若气体分子速率分布曲线如图所示,图中A、B两部分面积相等,则图中的意义是什么?答:由曲线可知,图中A部分面积B部分的面积的意义为比小的分子数占总分子数的百分率,而的意义为速率比大的分子数占总分子数的百分率。由已知条件,可得出图中的意义表示气体在该平衡态下,分子速率比大的分子数与比小的分子数相等,各占总分子数的一半。5.氢和氦的温度相同,摩尔数相同,那么这两种气体的分子的平均动能是否相等?分子的平均平动动能是否相等?内能是否相等?解:因为分子的平均动能 =,分子的平均平动动能=,内能=而对于H2:i=5,对于He:i=3又两种气体的摩尔数、温度均相同,故 两种气体分子的平均动能不等;两种气体分子的平均平动动能相等;两种气体分子的内能不相等。6.储有理想气体的容器以速率运动。假设容器突然停止,则容器中气体的温度将会上升。试讨论下列两种情况下哪种情况气体温度升高得多?1)容器中放的是氦气;2)容器中放的是氢气。答:当容器突然停下时,容器内气体机械运动的能量转化为气体的内能,使气体的内能增加,因而气体的温度将升高。设容器中气体的质量为。若容器中放的是氦气,因氦气是单原子分子理想气体,分子自由度为3,所以有 若容器中放的是氢气,因氢气是双原子分子理想气体,分子自由度为5,所以有 因为,必有。所以当容器突然停下时氦气的温度比氢气的温度升高得多。习作题某容器内分子数密度为1026m-3,每个分子的质量为3×10-27kg,设其中分子数以速率=200m·s-1垂直地向容器的一壁运动,而其余分子或者离开此壁p或者平行此壁方向运动,且分子与器壁的碰撞为完全弹性,则每个分子作用于器壁的冲量ΔP=?;每秒碰在器壁单位面积上的分子数n0=?;作用在器壁上的压强p=?。有一瓶质量为M的氢气(视为刚性双原子分子的理想气体),温度为T,求1)氢分子的平均平动动能;2)氢分子的平均动能;3)该瓶氢气的内能。质量相等的氧和氦,分别盛在两个容积相等的容器内,在温度相同的情况下,求1)氧和氦的压强之比;2)氧分子和氦分子的平均平动动能之比;3)氧气和氦气的内能之比。一氧气瓶的容积为,充入氧气的压强为,用了一段时间后压强降为,求瓶中剩下的氧气的内能与未用前氧气的内能之比。储有氢气的容器以某速度做定向运动,假设该容器突然停止,全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能,此时容器中气体的温度上升0.7K,求容器做定向运动的速度v,容器中气体分子的平均动能增加了多少J?(摩尔气体常量=8.31J·mol-1·K-1,玻尔兹曼常量=1.38×10-23J·K-1,氢气分子可视为刚性分子。)在三个容器中,装有不同温度的同种理想气体,设其分子数密度之比,方均根速率之比。求其算术平均速率之比和压强之比。各自处于平衡态的理想气体,温度相同,分子质量分别为m1、m2。已知两种气体分子的速率分布曲线如图所示,问m1和m2哪一个大?为什么?图中的两条曲线分别表示氢、氧两种气体在相同温度时分子按速率的分布,则氢分子的最可几速率为 ;氧分子的最可几速率 。用总分子数Np气体分子速率v和速率分布函数f(v)表示下列各量:速率大于的分子数;速率大于的那些分子的平均速率;多次观察某一分子的速率,发现其速率大于的几率。一定量理想气体先经等容过程,使其温度升高为原来的四倍,再经等温过程,使体积膨胀为原来的两倍,问其分子的平均自由程和平均碰撞频率变为原来的几倍?
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