二氧化铈催化氧化
二氧化铈基催化剂界面位点调控及CO氧化性能研究
二氧化铈基催化剂界面位点调控及CO氧化性能研究摘要：二氧化铈基催化剂具有广泛的应用前景，但其在高温条件下的稳定性和催化性能存在问题。
本研究基于界面位点调控思路，通过调节二氧化铈基催化剂的晶体结构和表面活性位点，实现了对其CO氧化性能的调控。
首先，我们通过X射线衍射等技术，系统研究了不同晶体结构的二氧化铈基催化剂的结构特征及对CO氧化性能的影响。
随后，通过表面修饰、原子掺杂等手段，调控二氧化铈基催化剂的表面活性位点，进一步提高其CO氧化活性。
实验结果表明，经过界面位点调控后的二氧化铈基催化剂表现出了优异的CO氧化性能，在高温条件下具有很好的稳定性，为其在环境治理等领域的应用提供了有力支撑。
关键词：二氧化铈；催化剂；界面位点调控；CO氧化性能；稳定性一、引言二氧化铈是一种重要的多功能氧化物材料，在领域中拥有广泛的应用。
其中，二氧化铈基催化剂具有广阔的应用前景，例如有机废气、汽车尾气、化工废水等领域。
然而，二氧化铈基催化剂在高温条件下的稳定性和催化活性存在问题，限制了其在实际应用中的推广。
界面位点调控是一种有效的催化剂设计思路，通过调节催化剂的晶体结构和表面活性位点，实现对其催化性能的调控。
近年来，该领域得到了广泛关注，并取得了一系列重要进展。
本研究基于界面位点调控的思路，探究二氧化铈基催化剂的结构特征及对其CO氧化性能的影响，并通过表面修饰、原子掺杂等手段，调控二氧化铈基催化剂的表面活性位点，提高其CO氧化活性和稳定性。
二、实验方法1. 材料合成二氧化铈基催化剂的合成为超临界水法，利用葡萄糖、铈盐等为原料，研制出不同晶体结构的二氧化铈基催化剂，并对其进行表面修饰和原子掺杂处理。
2. 催化性能测试采用程序升温脱附和原位红外光谱等方法，研究催化剂的表面活性位点特征及其对CO氧化性能的影响。
同时，考察不同表面修饰和原子掺杂方法对二氧化铈基催化剂CO氧化活性的影响。
三、实验结果1. 二氧化铈基催化剂的结构特征及对CO氧化性能的影响通过X射线衍射技术，我们可以发现不同晶体结构的二氧化铈基催化剂呈现出不同的结构特征，在CO氧化性能上也存在差异。
不同形貌纳米二氧化铈的合成及其催化的有机反应
不同形貌纳米二氧化铈的合成及其催化的有
机反应
1 关于二氧化铈
二氧化铈是一种分子结构由均一的氧铈原子组成的一种物质，是
一种极高的催化剂，它的常温下固体的状态是无色的铈白色固体，具
有半金属性质，其化学反应性能极高。
2 不同形貌的二氧化铈的合成
从这几十年来的研究表明，不同形貌的二氧化铈具有不同的催化
活性，为了改变催化活性，研究者们构设了多种不同形貌，合成出来
的二氧化铈如纳米棒、纳米环、纳米球等。
最常用的合成方法有溶液相制备法、固相制备法、湿法、吸附等，溶剂热法是一种相对简便的方法，它的基本思想是在特定的溶剂环境中，控制铈（IV）元素的吸收率，然后控制反应温度和溶剂量，在溶
剂热条件下发生水解反应，使其形成不同形貌的二氧化铈。
3 不同形貌纳米二氧化铈催化有机反应
由于其原子尺寸较小，表面修饰较容易，所以纳米二氧化铈具有
非常强的催化活性。
此外，它还能在酸碱条件下保持良好的稳定性，
在温度，氧和氢浓度的控制下，有效抑制过氧化物的形成，从而实现
可循环的有机反应。
因此，不同形貌的二氧化铈也被广泛用于有机反应中，如氢化反应、多聚碳氢化合物的加成和氧化等。
在有机氢化反应中，二氧化铈纳米棒可以有效提高生成物的收率、改善产品分子结构，而在有机氧化反应中，二氧化铈可大大改善反应的稳定性。
4 结论
综上所述，不同形貌的二氧化铈具有不同的催化活性，通过溶剂热法可以合成出不同形貌的二氧化铈，它具有非常强的催化活性，除用于催化有机反应外，还可用于有机亚硝酸酯的氧化等反应。
二氧化铈pdf卡片
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二氧化铈（CeO2）是一种常见的金属氧化物，具有多种重要的应用。
它的特殊性质使得它在催化剂、能源存储和生物医学领域都有着广泛的应用潜力。
首先，二氧化铈在催化剂领域有着重要的作用。
由于其特殊的氧化还原性质，它可以在反应中起到催化剂的作用，促进化学反应的进行。
例如，在汽车尾气净化系统中，二氧化铈可以作为催化剂，将有害气体如一氧化碳和氮氧化物转化为无害物质。
此外，二氧化铈还可以用于化学合成中，如氧化反应、脱氢反应等，具有重要的应用前景。
其次，二氧化铈在能源存储领域也有着重要的作用。
由于其具有高氧离子导电性和储氧能力，它可以作为固体氧化物燃料电池的关键组成部分。
固体氧化物燃料电池是一种高效、清洁的能源转换设备，可以将化学能直接转化为电能。
二氧化铈的应用可以提高电池的性能和稳定性，为新能源的开发和利用提供了有力支持。
此外，二氧化铈在生物医学领域也有着广泛的应用潜力。
由于其化学稳定性和生物相容性，它可以作为药物载体用于药物传递和释放。
例如，将药物包裹在二氧化铈的纳米颗粒中，可以提高药物的稳定性和生物利用度，同时减少药物的副作用。
此外，二氧化铈还可以用于生物传感和生物成像，用于疾病的早期诊断和治疗。
总之，二氧化铈作为一种常见的金属氧化物，在催化剂、能源存储和生物医学领域有着广泛的应用潜力。
它的特殊性质使得它在化学反应、能源转换和生物医学等方面发挥着重要的作用。
随着科学技术的不断发展，相信二氧化铈的应用前景将更加广阔。
氧化铈在催化剂中的作用
稀土催化材料在汽车尾气净化中的作用目前国外广泛开发应用于汽车尾气净化的催化剂基本上是由铂(Pt)，铑(Rh)等贵金属组成的,目前, 普遍使用的铂铑基贵金属三元催化剂主要通过Pt 的氧化作用净化HC , CO , 通过Rh 的还原作用净化NO x 。
该催化剂虽具有活性高、净化效果好、寿命长等优点，但是造价也较高，尤其是Pt、Rh等受到资源限制。
为了缓解Pt特别是Rh的供应与需求之间的矛盾，广泛使用价格相对便宜的钯(Pd)，开发了Pt，Rh和Pd组成的催化剂以及钯催化剂。
人们发现用稀土代替部分贵重金属制成的催化剂成本低，而且能获得满意的净化效果。
稀土汽车尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主，其中氧化铈是关键成份。
由于氧化铈的氧化还原特性，有效地控制排放尾气的组分，能在还原气氛中供氧，或在氧化气氛中耗氧。
二氧化铈还在贵金属气氛中起稳定作用，以保持催化剂较高的催化活性。
所以开发稀土少贵金属的汽车尾气净化剂，是取稀土之长补贵金属贵属之短，生产出具有实用性的汽车尾气净化剂。
其特点是价格低、热稳定性好、活性较高、使用寿命长，因此在汽车尾气净化领域备受青睐。
稀土元素外层电子结构相似，稀土元素间的催化性能差别比较小，总的催化活性比不上外层电子结构的过渡元素及贵金属元素。
在现行的实用工业催化剂中，稀土一般只用作助催化剂或催化剂中的一种活性组分，很少作为主体催化剂。
作为贵金属催化剂的助剂，稀土能够提高和改变催化剂的性能，其助剂的作用远远大于传统意义上的碱金属或碱土金属元素。
我国的机动车排放污染严重，然而我国贵金属贫乏而稀土资源丰富，因此稀土应用于机动车尾气处理在我困得到广泛的应用。
稀上在机动车尾气净化催化剂中主要是具有储氧和催化作用，将其加入催化剂活性成组中，能提高催化剂的抗铅、硫中毒性能和耐高温稳定性，并能改善催化剂的空燃比工作特性。
稀土在TWC中的应用稀土氧化物特有的性质早已引起了国内外催化剂研究工作者的广泛关注，然而到目前为止稀上氧化物多用作催化剂载体和助剂。
介孔二氧化铈
介孔二氧化铈介孔二氧化铈是一种具有特殊孔结构的氧化铈材料。
它的孔径大小通常在2-50纳米之间，具有较大的比表面积和丰富的孔道结构。
这种特殊的结构使得介孔二氧化铈在催化、吸附、电化学、传感等领域具有广泛的应用前景。
在催化领域中，介孔二氧化铈常被用作催化剂的载体。
其高比表面积和丰富的孔道结构使得催化剂得以均匀地分散在其上，从而提高了催化活性和选择性。
此外，介孔二氧化铈还可以通过调控其孔径和孔道结构，定向合成特定催化剂，以满足不同反应的需求。
例如，通过调节孔径可以实现对不同大小分子的选择吸附，从而提高催化反应的效率。
在吸附领域中，介孔二氧化铈具有优异的吸附性能。
其孔道结构和孔径大小可调控，可以实现对不同分子的选择吸附。
这使得介孔二氧化铈在环境污染治理、气体分离、储氢等方面有着广泛的应用。
例如，介孔二氧化铈可以作为催化剂的载体，用于吸附和降解有害气体，如甲醛、苯等有机污染物。
此外，介孔二氧化铈还可以用于气体分离，如二氧化碳的吸附分离和储氢材料的制备等。
在电化学领域中，介孔二氧化铈也展示出了良好的应用潜力。
其高比表面积和丰富的孔道结构使得其成为优秀的电极材料。
例如，介孔二氧化铈可以作为电容器电极材料，用于储能和电力传输。
此外，介孔二氧化铈还可以用于锂离子电池、燃料电池等能源转换和储存领域。
在传感领域中，介孔二氧化铈可以作为传感器的敏感材料。
其孔道结构和孔径大小可调控，可以实现对特定分子的选择性识别。
例如，介孔二氧化铈可以用于气体传感器，通过吸附不同气体分子，改变其电学性质，从而实现对气体的检测和识别。
介孔二氧化铈作为一种具有特殊孔结构的氧化铈材料，在催化、吸附、电化学、传感等领域具有广泛的应用前景。
通过调控其孔径和孔道结构，可以实现对不同分子的选择性吸附和识别，从而提高催化活性、吸附性能、电化学性能和传感性能。
随着材料科学和纳米技术的不断发展，相信介孔二氧化铈将在更多领域展示其独特的应用价值。
二氧化铈纳米晶的制备及催化性能研究
二氧化铈纳米晶的制备及催化性能研究二氧化铈纳米晶的制备方法多种多样，常见的方法有溶胶-凝胶法、水热法、气溶胶法以及燃烧法等。
其中，溶胶-凝胶法是最为常见的制备方法之一、该方法一般通过将适当的铈盐（如硝酸铈）和氢氧化物或碱溶液进行混合，形成胶体溶液，然后通过溶剂的蒸发和特定处理条件，使得溶胶逐渐凝胶形成凝胶体，最后经过煅烧得到二氧化铈纳米晶。
制备过程中的关键参数包括溶胶中反应物浓度、反应时间、煅烧温度等。
通过调节这些参数，可以控制二氧化铈纳米晶的晶粒尺寸、形貌和结构，从而影响其催化性能。
此外，还可以通过外加模板或添加剂的方式来控制二氧化铈纳米晶的晶粒尺寸和形貌。
二氧化铈纳米晶具有优异的催化性能，主要表现在以下几个方面。
首先，由于其高度分散的纳米晶结构，具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，可以提供更多的反应活性中心，从而增强反应速率。
其次，铈离子在二氧化铈晶体结构中存在氧空位，可以吸附氧分子并参与氧气的激活和转移，提高反应的氧化性能。
此外，铈离子还具有可调节的氧化还原能力，可在反应中参与氧化还原反应，从而改善反应的选择性和稳定性。
此外，二氧化铈纳米晶还可以通过调控晶粒尺寸和形貌来调节其催化性能。
二氧化铈纳米晶在环境污染治理和化学催化反应中有广泛的应用。
在环境污染治理方面，二氧化铈纳米晶可作为催化剂应用于废水处理、大气污染物降解等过程中，通过催化氧化或还原反应来降解污染物。
在化学催化反应中，二氧化铈纳米晶可应用于有机合成、能源转化等过程中，在催化剂的帮助下提高反应速率和选择性。
综上所述，二氧化铈纳米晶的制备和催化性能研究对于提高纳米材料的催化性能和应用具有重要意义。
未来的研究方向包括发展更高效的制备方法，调控二氧化铈纳米晶的结构和性能，并进一步探索其在环境污染治理和化学催化领域的应用潜力。
二氧化铈催化二氧化碳转换
二氧化铈催化二氧化碳转换随着全球温室气体排放问题的日益严重，人类对于减少二氧化碳排放的需求也变得越来越迫切。
在这个背景下，科学家们不断探索各种新技术，以实现二氧化碳的高效转化和利用。
其中，二氧化铈催化二氧化碳转换技术备受关注，被认为是一种潜在的解决方案。
二氧化铈是一种常见的氧化物，具有良好的氧化还原性能和催化活性。
通过将二氧化铈纳米颗粒与其他金属催化剂或载体结合，可以实现二氧化碳的高效转化。
这种技术的关键在于利用二氧化铈催化剂表面的活性位点，将二氧化碳分子吸附并转化为有用的化合物。
在二氧化铈催化二氧化碳转换过程中，首先需要将二氧化碳气体吸附到催化剂表面。
随后，在一定的温度和压力条件下，二氧化铈催化剂可以促使二氧化碳分子发生化学反应，生成一系列有机物或能源产品，如甲烷、甲醇等。
这些产物不仅可以作为化工原料，还可以作为清洁能源的替代品，从而减少对化石燃料的依赖，减少二氧化碳排放。
二氧化铈催化二氧化碳转换技术的优势在于其高效性和环保性。
相比传统的化学合成方法，这种技术可以在较温和的条件下实现二氧化碳的转化，降低能耗和排放量。
同时，二氧化铈催化剂可以循环使用，减少废弃物的产生，符合可持续发展的理念。
因此，二氧化铈催化二氧化碳转换技术被认为是一种具有广阔应用前景的绿色化工技术。
然而，二氧化铈催化二氧化碳转换技术也面临着一些挑战。
比如，催化剂的稳定性和选择性需要进一步提高，以实现长期稳定的催化效果和高效的产物选择性。
此外，催化剂的制备成本和工艺优化也是需要解决的问题。
只有克服这些挑战，二氧化铈催化二氧化碳转换技术才能真正实现商业化应用，为减少二氧化碳排放做出更大的贡献。
总的来说，二氧化铈催化二氧化碳转换技术是一种具有巨大潜力的新兴技术，可以为解决全球气候变化问题提供新的途径。
随着科学技术的不断进步和创新，相信这项技术将在未来得到更广泛的应用，为构建清洁、低碳的社会做出贡献。
纳米二氧化铈在污水处理过程中的应用
纳米二氧化铈在污水处理过程中的应用纳米二氧化铈在污水处理过程中的应用污水处理是保护环境、维护人类健康的重要任务。
随着工业化和城市化的快速发展，污水排放量大幅增加，传统污水处理技术面临着越来越大的挑战。
纳米二氧化铈作为一种具有良好催化活性和环境友好性质的功能材料，在污水处理领域具有广泛的应用前景。
首先，纳米二氧化铈在污水处理中具有良好的催化活性。
纳米二氧化铈结构特殊，具有高比表面积和丰富的缺陷位点，这使得纳米二氧化铈具有优异的催化活性。
例如，在污水处理过程中，纳米二氧化铈可以作为催化剂催化氧化有机物。
研究表明，纳米二氧化铈能够降解有机物，减少污水中的COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量）浓度，大幅提高污水的处理效果。
此外，纳米二氧化铈还可以催化还原污水中的重金属离子，如铅、镉等有害元素，有效减少污水中的重金属含量。
其次，纳米二氧化铈在污水处理中具有良好的吸附性能。
纳米二氧化铈具有丰富的表面氧空位，使得其具有良好的吸附性能。
研究表明，纳米二氧化铈可以吸附污水中的溶解性有机物、重金属离子等污染物。
例如，在处理含重金属的废水时，纳米二氧化铈可以通过吸附重金属离子，将其从污水中去除。
此外，纳米二氧化铈还可以吸附有机物，如苯、甲苯等有机溶剂。
通过吸附作用，纳米二氧化铈能够有效净化污水，提高水质。
再次，纳米二氧化铈在污水处理中具有良好的光催化性能。
纳米二氧化铈对可见光具有很好的响应能力，光催化活性高。
研究表明，纳米二氧化铈可以利用光催化效应实现有机物的降解和重金属离子的还原。
当纳米二氧化铈被光照射时，其表面形成的氢氧化铈会与溶液中的有机物发生氧化反应，加速有机物的降解；同时，纳米二氧化铈还可以利用光照射时产生的电子，将溶液中的重金属离子还原为金属沉淀，有效净化污水。
最后，纳米二氧化铈在污水处理中还具有抗菌性能。
纳米二氧化铈具有一定的抗菌作用，能够抑制污水中的细菌、病毒等微生物的繁殖。
研究表明，将纳米二氧化铈与污水混合处理后，可以有效杀灭污水中的微生物，降低污水的菌落总数和致病微生物的含量，从而保证污水处理的卫生安全性，减少疾病传播的风险。
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不同形貌的二氧化铈催化氧化CO摘要:本文主要介绍了不同形貌的CeO2在去除CO方面的影响和机理，不同形貌的纳米晶体表面暴露的晶面不同，使其表面活性有着显著的差异，表面主要暴露高活性晶面的CeO2纳米材料将对CO显示出更优的催化性能，CeO2形貌不同也会导致与负载金属的相互作用不同，继而导致金属/氧化铈催化剂体系具有不同的CO催化氧化性能。
最后，对CeO2纳米材料形貌效应的研究和应用进行了展望。
关键字: 二氧化铈形貌效应催化氧化机理CO1.引言CO是一种主要的空气污染物，它所引起的一系列环境问题已成为全世界各国的工作重点之一，如何实现低温下消除CO已成为研究的热点[1]，用催化氧化法来消除CO是研究的主要方面。
目前CO 催化剂大致可分为贵金属和非贵金属两大类，非贵金属催化剂价格低廉，热稳定性好，但是低温活性较差，随着研究的不断深入，非贵金属催化剂的低温活性不断得到提高，已接近贵金属催化剂。
Ce02是一种廉价而用途极广的材料，由于Ce有+3和+4两个化合价，不但能表现出比较高的储、放氧能力，并且能增强过渡金属氧化物的分散，并提高过渡金属的稳定性，其作为催化剂活性组分、催化助剂或催化剂载体表现出了良好的效果[2]。
2.氧化铈形貌对CO催化氧化的影响2.1 二氧化铈催化氧化机理由于Ce3+和Ce4+间具有较低的电极电动势，而Ce02材料具有半开放的萤石晶体结构，所以Ce02可以在保持其晶体结构稳定的前提下，在外界环境贫氧时，释放02；而当环境富氧时，吸收02，这种储放氧的能力使用储氧量来描述能力的强弱，由于Ce02材料具有这样的能力，因此CeO2可以使得多相催化过程中气相中的氧物种。
通过CeO2的呼吸作用使02转移至固体表面，从而促进了催化过程的进行，其表面及体相的晶格氧原子能够直接参与反应并被消耗，同时形成氧空位，因此，表面氧空位是氧化铈催化材料的重要参数和活性物种。
虽然已有报道CeO2在CO氧化反应中可直接用作催化剂[3,4]，但是，与单独作为催化剂相比，CeO2 更多的是用作催化剂的载体，与其他氧化物相比，CeO2用作催化剂载体时，不仅可以对负载的金属起到分散、塑型及稳定作用[5]，还能够在反应过程中提供活性氧直接参与体系的氧化还原过程。
2.2 二氧化铈催化氧化CO的形貌效应对CeO2 的催化性能的研究主要集中在尺寸和形貌上，纳米CeO2的活性会显著提高，其原因是CeO2的比表面积和缺陷浓度(如氧空位)显著增加，从而提高了对CO氧化反应的催化活性，但是CeO2表面的氧空位形成能受其尺寸效应外，也与形貌密切相关[6,7]。
CeO2纳米晶体通常会暴露出{111}、{110}和{100}三个低指数的晶面，不同形貌的CeO2纳米晶体表面暴露的晶面不同，如{ 111} 、{ 110} 和{ 100} 晶面，各晶面的表面稳定性、氧空位构造能及与表面分子的交换能均不同，使其表面活性有着显著的差异。
理论计算研究表明[8]，CeO2的{ 100}晶面具有最高的表面活性，{ 110} 次之，{ 111} 最低，{111}晶面上产生氧空穴所需要的能量要远高于{110}和{100}晶面，表面主要暴露高活性晶面的CeO2纳米材料将显示出更优的催化性能。
相关的实验结果也证实CeO2 纳米材料的不同晶面在催化反应中的性能差异较大，纳米CeO2的表面结构对CO氧化反应的催化活性具有很大的影响[9]。
与{ 111}晶面相比，{110}和{100}晶面占主导的表面对CO氧化反应具有更高的催化活性[10]；Li等合成出了一种棒状的CeO2纳米材料，并通过高分辨电镜表征确定出这种棒状结构延{110}晶向生长，相对于传统的多边形纳米粒子，棒状结构的表面主要由化学性质活泼的{110}和{100}晶面构成，而非稳定的{111}晶面，所以其具有更高的CO氧化催化活性[11]；CeO2 纳米棒和纳米立方体的体相和表面上均可以发生氧的存储和释放，而暴露{111}晶面的CeO2 多面体则只能在表面进行，这是因为{110}和{100}晶面更有利于晶格氧物种从体相到表面的迁移[12]。
利用氧化铈的形貌效应不仅可以调变其催化性能，而且还可以构筑具有特定纳米结构的催化剂体系，如氧化铈负载的金属催化剂和复合氧化物催化剂。
在负载金属纳米粒子方面，CeO2形貌不同也会导致与负载金属的相互作用不同，继而导致金属/氧化铈催化剂体系具有不同的CO催化氧化性能。
与Cu/CeO2纳米粒子相比，Cu/CeO2纳米棒具有更好的协同效应，故CO氧化活性更高[9]；Flytzani一StePhanopoulos采用水热合成方法制备了不同形貌的CeO2纳米材料，即纳米棒(4{110}和{100})，立方体({100})和多面体({111}和{100})，并以这些CeO2材料为载体使用沉积沉淀方法制备了负载型金催化剂，实验中金的担载量和制备方法相同，上述材料的活性顺序为:Au/CeO2(纳米棒)>Au/CeO2(多面体)>Au/CeO2(立方体)，这种催化活性的差异显然是由于CeO2载体的形貌引起的[13]；CeO2 形貌对Au/CeO2催化剂CO 氧化反应有显著的影响[8]，由于CeO2 晶面与金纳米粒子相互作用的不同，暴露{110}和{100}晶面的CeO2 纳米棒不仅提高了Au/CeO2催化剂反应活性，而且有效抑制了金纳米粒子在反应条件下的聚集，大幅提高了催化稳定性。
除此之外，CeO2纳米棒/八面体负载的Pd[14]、Pt[15]也表现出了氧化物载体的形貌对金属纳米粒子催化性能的调变作用。
3.二氧化铈催化氧化的展望对于不同的催化反应而言，活性较高的晶面并不相同的，所以精确控制二氧化饰材料的形貌，使表面针对目的反应优先暴露高活性晶面，对于提高纳米二氧化铈材料的催化性能是十分重要的，利用氧化物形貌选择性地调控金属纳米粒子在特定晶面的落位将是研制新型高效催化剂和深层次阐明金属-载体相互作用机制的一个重要方法，但其中关键问题是调控金属纳米粒子在氧化物表面不同晶面上的选择落位以及理解金属粒子与不同晶面的相互作用机制。
目前有关铈基催化剂的研究，主要还是集中在性能评价与应用开拓上，有关其催化作用的本质与活性位结构等方面的研究尚需加强，对于Ce 在复合催化剂中的作用，也还有许多内在规律有待探索。
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