高中化学一轮复习讲义(解析版):烃的衍生物

高中化学一轮复习讲义(解析版):烃的衍生物
高中化学一轮复习讲义(解析版):烃的衍生物

烃的衍生物

【学习目标】

1.卤代烃的化学性质

2.醇和酚的性质及应用

3.羧酸和酯的化学性质

◆感知高考

1.[2020·新课标Ⅰ]紫花前胡醇可从中药材当归和白芷中提取得到,能提高人体免疫力。有关该化合物,下列叙述错误的是

A. 分子式为C14H14O4

B. 不能使酸性重铬酸钾溶液变色

C. 能够发生水解反应

D. 能够发生消去反应生成双键

【答案】B

【解析】

A.根据该有机物的分子结构可以确定其分子式为C14H14O4,A叙述正确;

B.该有机物的分子在有羟基,且与羟基相连的碳原子上有氢原子,故其可以被酸性重铬酸钾溶液氧化,能使酸性重铬酸钾溶液变色,B叙述不正确;

C.该有机物的分子中有酯基,故其能够发生水解反应,C叙述正确;

D.该有机物分子中与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,故其可以在一定的条件下发生消去反应生成碳碳双键,D叙述正确。

2. [2020·浙江1月选考,15]下列关于的说法,正确的是( )

A.该物质可由n 个单体分子通过缩聚反应生成

B.0.1 mol 该物质完全燃烧,生成33.6 L(标准状况)的CO 2

C.该物质在酸性条件下水解产物之一可作汽车发动机的抗冻剂

D.1 mol 该物质与足量NaOH 溶液反应,最多可消耗3n mol NaOH 【答案】 C

解析 A.该物质是由n 个单体分子通过加聚反应生成,故A 项错误;B.链节中含有15个碳原子,0.1 mol 该物质含有1.5n mol 的碳原子,完全燃烧生成标准状况下CO 2的体积为33.6n L ,故B 项错误;C.该物质在酸性条件下水解产物之一是乙二醇,可作为汽车发动机的抗冻剂,故C 项正确;D.链节中含有2个醇酯基和1个酚酯基,则1 mol 该物质与足量的NaOH 溶液反应,最多消耗4n mol NaOH ,故D 项错误。

3. [2020·新课标Ⅰ]有机碱,例如二甲基胺(

)、苯胺(

),吡啶(

)等,在有机合成中

应用很普遍,目前“有机超强碱”的研究越来越受到关注,以下为有机超强碱F 的合成路线:

已知如下信息:

①H 2C=CH 23

CCl COONa

乙二醇二甲醚/△

??????→

+RNH 2NaOH 2HCl

-???→

③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体 回答下列问题:

(1)A 的化学名称为________。

(2)由B 生成C 的化学方程式为________。 (3)C 中所含官能团的名称为________。 (4)由C 生成D 的反应类型为________。 (5)D 的

结构简式为________。

(6)E 的六元环芳香同分异构体中,能与金属钠反应,且核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6∶2∶2∶1的有________种,其中,芳香环上为二取代的结构简式为________。

【答案】 (1). 三氯乙烯 (2).

+KOH Δ

醇+KCl+H 2O

(3). 碳碳双键、氯原子 (4). 取代反应 (5).

(6). 6

【解析】

(1)由题中信息可知,A 的分子式为C 2HCl 3,其结构简式为ClHC=CCl 2,其化学名称为三氯乙烯。

(2) B 与氢氧化钾的醇溶液共热发生消去反应生成C (),该反应的化学方程式为

+KOH Δ

+KCl+H 2O 。

(3)由C 的分子结构可知其所含官能团有碳碳双键和氯原子。

(4) C ()与过量的二环己基胺发生生成D,D与E发生信息②的反应生成F,由F的分子结构可知,C的分子中的两个氯原子被二环己基胺基所取代,则由C生成D的反应类型为取代反应。

(5) 由D的分子式及F的结构可知D 的结构简式为。

(6) 已知苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体。E ()的六元环芳香同分异构体中,能与金属钠反应,则其分子中也有羟基;核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6∶2∶2∶1的有、、、、、,共6种,其中,芳香环上为二取代的结构简式为。

◆核心知识

1.卤代烃的化学性质

反应类型取代反应(水解反应) 消去反应

反应条件强碱的水溶液、加热强碱的醇溶液、加热

断键方式

反应本质和通式卤代烃分子中—X被水中的—OH所

取代,生成醇;R—CH2—X+

NaOH――→

H2O

△R—CH2OH+NaX

相邻的两个碳原子间脱去小分子HX;

+NaOH――→

△+

NaX+H2O

产物特征引入—OH,生成含—OH的化合物消去HX,生成含碳碳双键或碳碳叁键的不饱和键的化合物

【易混易错】

以下物质中,按要求填空:

①②CH3CH2CH2Br ③CH3Br ④CH3CHBrCH2CH3

(1)物质的熔沸点由高到低的顺序是________________(填序号,下同)。

(2)上述物质中既能发生水解反应又能发生消去反应的是________。

(3)物质④发生消去反应的条件为____________________,产物有_________________________。

(4)由物质②制取1,2-丙二醇经历的反应类型有_________________________________。

(5)检验物质③中含有溴元素的试剂有__________________________________________。

【答案】(1)①>④>②>③(2)②④(3)氢氧化钠的醇溶液,加热CH2==CHCH2CH3、CH3CH==CHCH3、NaBr、H2O (4)消去反应、加成反应、水解反应(5)氢氧化钠溶液、稀硝酸、硝酸银溶液

2.醇的化学性质(以乙醇为例)

乙醇分子是由乙基(—C2H5)和羟基(—OH)组成的,官能团是羟基(—OH)。乙醇分子可看作乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代后的产物。

①与金属反应

乙醇与金属钠反应,生成乙醇钠,并放出氢气:

将钠投入煤油、乙醇、水中的实验现象比较:

实验项目煤油乙醇水

实验现象钠沉于容器底

部,不反应

钠沉于容器底部,有气

泡缓慢逸出

钠熔成小球,浮在水面,四处游动,发出

“嘶嘶”声,有气体产生,钠很快消失

通过上述实验现象可得出:

a .密度:钠、乙醇煤油与水、密度由大到小顺序是 。b.反应剧烈程度:钠与水反应比钠与乙醇反应 (剧烈、缓慢)。可推知水分子中的氢原子与乙醇分子羟基中的氢原子 (活泼、不活泼)

②氧化反应

a .燃烧:易燃烧,火焰呈淡蓝色,放出大量的热。完全燃烧的化学方程式为 。

b .催化氧化:在加热和有催化剂(Cu 或Ag)存在的条件下,乙醇可以被空气中的氧气氧化,生成乙醛。 化学方程式:2Cu +O 2====△2CuO ,CH 3CH 2OH +CuO ――→△

CH 3CHO +Cu +H 2O ;总化学方程式: (工业上根据这个原理,由乙醇制取乙醛)。

c .与强氧化剂反应:乙醇可以被酸性KMnO 4溶液或酸性K 2Cr 2O 7溶液直接氧化为乙酸,从而使上述两种溶液褪色。

CH 3CH 2OH ――――――――→KMnO 4H +

、aq

或K 2Cr 2O 7

H +、aq CH 3COOH ③与氢卤酸反应

与氢卤酸反应时,乙醇分子中的C —O 键断裂,羟基被卤素原子取代,生成卤代烃。其化学方程式为

C 2H 5OH +HBr ――→△

④脱水反应

乙醇和浓硫酸共热到170 ℃时,会发生分子内脱水,生成乙烯。其化学方程式为 。 乙醇和浓硫酸共热到140 ℃时,会发生分子间脱水,生成乙醚。其化学方程式为 。 【答案】①2CH 3CH 2OH +2Na ―→2CH 3CH 2ONa +H 2↑; a .水 钠 煤油 乙醇。b.剧烈。活泼 ②a. C 2H 5OH +3O 2――→点燃

2CO 2+3H 2O 。

2CH 3CH 2OH +O 2―――→Cu 或Ag

△2CH 3CHO +2H 2O 。 ③C 2H 5Br +H 2O 。

④CH 3CH 2OH ―――→浓硫酸170 ℃CH 2==CH 2↑+H 2O 。C 2H 5—O —H +HO —C 2H 5―――→浓硫酸140 ℃C 2H 5—O —C 2H 5+H 2O 。 3.苯酚的化学性质

由于苯环对羟基的影响,酚羟基比醇羟基活泼;由于羟基对苯环的影响,苯酚中苯环上的氢比苯中的氢活泼。

(1)弱酸性

苯酚电离方程式为 ,俗称石炭酸,但酸性很弱,不能使紫色石蕊溶液变红。 苯酚与NaOH 反应的化学方程式: 。 (2)苯环上氢原子的取代反应

苯酚与饱和溴水反应,产生白色沉淀,反应的化学方程式为 。 (3)显色反应:苯酚跟FeCl 3溶液作用显紫色,利用这一反应可检验苯酚的存在。 【答案】

(1) C 6H 5OH C 6H 5O -+H +

+NaOH ―→+H 2O 。

(2) +3Br 2―→↓+3HBr 。

【易混易错】现有以下物质:

① ② ③ ④ ⑤

(1)其中属于脂肪醇的有____(填序号,下同),属于芳香醇的有____,属于酚类的有____。

(2)其中物质的水溶液显酸性的有________。 (3)其中互为同分异构体的有________。

(4)列举出⑤所能发生的反应类型____________________________________(任写三种)。

【答案】 (1)①② ③⑤ ④⑤ (2)④⑤ (3)③④ (4)取代(酯化)、氧化、消去、加成反应(任写三种)

4.醛的化学性质(以乙醛为例) ①氧化反应

乙醛中的醛基不稳定,还原性很强,很容易被氧化。

a .银镜反应:其化学方程式为: 。 实验现象:反应生成的银附着在试管壁上,形成光亮的银镜。

b .与新制Cu(OH)2悬浊液反应,其化学方程式为

CH 3CHO +2Cu(OH)2+NaOH ――→△

。 实验现象:蓝色悬浊液变成 色沉淀。

c .催化氧化,其化学方程式为 。 ②加成反应

乙醛分子结构中含有C==O 键,可与氢气在催化剂(热的镍)存在条件下发生加成反应,其化学方程式为 。

【答案】①a. CH 3CHO +2Ag(NH 3)2OH ――――→水浴加热CH 3COONH 4+2Ag↓+3NH 3+H 2O 。 b . CH 3COONa +Cu 2O↓+3H 2O 。砖红 c . 2CH 3CHO +O 2―――→催化剂△2CH 3COOH 。 ②CH 3CHO +H 2――→Ni △CH 3CH 2OH 。 5.羧酸的化学性质(以乙酸为例)

(1)分子组成与结构

分子式结构式结构简式官能团

C2H4O2

CH3COOH

(或)

羧基(—COOH或)

(2)化学性质

①酸性

乙酸是一种常见的有机酸,具有酸的通性,其酸性强于碳酸,但仍属于弱酸,电离方程式为CH3COOH CH3COO-+H+。

a.能使紫色石蕊溶液变红。

b.与活泼金属反应:

2CH3COOH+Zn―→(CH3COO)2Zn+H2↑。

c.与金属氧化物反应:

2CH3COOH+CuO―→(CH3COO)2Cu+H2O。

d.与碱反应:

2CH3COOH+Cu(OH)2―→(CH3COO)2Cu+2H2O。

e.与某些盐反应:

2CH3COOH+CaCO3===(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O。

②酯化反应

醇和酸(羧酸或无机含氧酸)作用生成酯和水的反应叫酯化反应。其化学方程式为:

CH3COOH+C2H5OH 浓硫酸

△CH3COOC2H5+H2O。

【答案】 (2)①CH3COOH CH3COO-+H+。

b . 2CH 3COOH +Zn ―→(CH 3COO)2Zn +H 2↑。

c .2CH 3COOH +CuO ―→(CH 3COO)2Cu +H 2O 。

d . 2CH 3COOH +Cu(OH)2―→(CH 3COO)2Cu +2H 2O 。

e . 2CH 3COOH +CaCO 3===(CH 3COO)2Ca +CO 2↑+H 2O 。

②酯和水:CH 3COOH +C 2H 5OH 浓硫酸

△CH 3COOC 2H 5+H 2O 。

6.酯的化学性质

+H 2O

无机酸△

+R′OH。

+NaOH ――→H 2O

+R′OH。

【答案】

+R′OH。――→H 2O

+R′OH。

◆变式再现

1.卤代烃(CH 3)2C==CHCl 能发生的反应有( )

①取代反应 ②加成反应 ③消去反应 ④使溴水褪色 ⑤使酸性KMnO 4溶液褪色 ⑥与AgNO 3溶液生成白色沉淀 ⑦加聚反应

A .以上反应均可发生

B .只有③⑥不能发生

C .只有①⑦不能发生

D .只有②⑥不能发生

【答案】 B

【解析】 碳碳双键,可发生②加成反应、④使溴水褪色、⑤使酸性KMnO 4溶液褪色、⑤加聚反应,含—Cl ,可发生①取代反应但不能发生③消去反应,不含氯离子,则不能与AgNO 3溶液反应,即③⑥不能发生,其他均可发生。

2.有机物C 7H 15OH ,若它的消去反应产物有3种(不包括H 2O),则它的结构简式为( )

A. B.

C. D.

【答案】D

【解析】发生消去反应只能得到2种烯烃,故A项不符合;

发生消去反应只能得到2种烯烃,故B项不符合;发生消去反应可以得到

CH2==C(CH3)CH2CH(CH3)2、(CH3)2C==CHCH(CH3)2共2种烯烃,故C项不符合;发生消去反应可以得到CH3CH2CH==C(CH3)CH2CH3、CH3CH2CH2C(CH3)==CHCH3、CH3CH2CH2C(CH2CH3)==CH2,故D项符合

3.己烯雌酚是一种激素类药物,结构简式如下,下列有关叙述不正确的是( )

A.可以用有机溶剂萃取

B.可与NaOH溶液或NaHCO3溶液发生反应

C.1 mol该有机物可以与5 mol Br2发生反应

D.该有机物分子中,一定有8个碳原子共平面

【答案】 B

【解析】己烯雌酚是一种激素类药物,属于有机物,按相似相溶原理,它易溶于有机溶剂。酚羟基具有酸性,能与NaOH溶液发生反应,但由于酚羟基的酸性比碳酸弱,所以不能与NaHCO3溶液反应,故B项不正确。

4.科学家研制出多种新型杀虫剂代替DDT ,化合物A 是其中的一种,其结构如图。下列关于A 的说法正确的是( )

A .化合物A 的分子式为C 15H 20O 3

B .与FeCl 3溶液发生反应后溶液显紫色

C .1 mol A 最多可以与4 mol Cu(OH)2反应

D .1 mol A 最多与1 mol H 2加成 【答案】 C

【解析】 化合物A 的分子式为C 15H 22O 3,A 错误;A 中无苯环,没有酚羟基,B 错误;1 mol A 中含2 mol

—CHO ,1 mol ,则最多可与4 mol Cu(OH)2反应,可与3 mol H 2发生加成反应,C 正确、D 错误。

5.现通过以下步骤由制取,其合成流程如下:

――→①A ――→②B ――→

――→④C ――→

请回答下列问题:

(1)从左向右依次填写每步所属的反应类型:____________________(填字母)。 a .取代反应 b .加成反应 c .消去反应

(2)写出A→B 所需的试剂和反应条件:________。

(3)写出→C→这两步反应的化学方程式:______________________。

【答案】 (1)b 、c 、b 、c 、b (2)NaOH 的醇溶液,加热

(3)

+2NaOH ――→醇

+2NaCl +2H 2O 、+2Cl 2―→

【解析】采用逆向推断法可知,上述合成的最终产物可由与Cl 2加成得到,而是卤代

烃经消去反应得到的,可由与Cl 2加成而得,可由经消去反应得到,

与H 2加成可得。

◆深度理解

1.由2-氯丙烷制取少量的1,2-丙二醇()时,需要经过的反应有( )

A .加成→消去→取代

B .消去→加成→水解

C .取代→消去→加成

D .消去→加成→消去

【答案】 B

【解析】要制取1,2-丙二醇,应先使2-氯丙烷发生消去反应制得丙烯:

+NaOH ――→醇

CH 3—CH==CH 2+NaCl +H 2O ,再由丙烯与Br 2发生加成反应得到1,2-二溴丙烷:CH 3—CH==CH 2+

Br 2→,最后由1,2-二溴丙烷水解得到产物1,2-丙二醇:

+2NaOH ――→水△

+2NaBr。

2.柠檬酸的结构简式如图,下列说法正确的是( )

A.1 mol柠檬酸可与4 mol NaOH发生中和反应

B.柠檬酸中能发生酯化反应的官能团有2种

C.1 mol 柠檬酸与足量金属Na反应生成1.5 mol H2

D.柠檬酸与O2在Cu作催化剂、加热的条件下,能发生催化氧化反应

【答案】 B

【解析】柠檬酸中有三个羧基,可与3 mol氢氧化钠发生中和反应,A项错误;酯化反应的官能团为羟基和羧基,柠檬酸中既有羧基又有羟基,B项正确;羟基氢和羧基氢均可以被钠取代,所以1 mol柠檬酸和足量金属钠反应生成2 mol H2,C项错误;柠檬酸中与羟基相连的碳原子上没有氢原子,无法发生催化氧化反应,D项错误。

3.有机物H(C25H44O5)是一种新型治疗高血压病的药物,工业上以淀粉、烃A为基本原料合成H的路线如下图所示。

已知:(i)烃A在质谱图中的最大质荷比为72,B分子中核磁共振氢谱有2组峰且峰面积比为9∶2。

NaOH

(ii)R1CHO+R2CH2CHO――→

(iii)反应③中发生反应的E、G的物质的量之比为4∶1。

回答下列问题:

(1)A 的分子式为 ;B 的名称是 ;C 的结构简式为 。 (2)反应②的反应类型是 ;F 中官能团的名称是 。 (3)写出反应①的化学方程式:_____________________________________。

(4)E 有多种同分异构体,其中满足下列条件的同分异构体共有 种,核磁共振氢谱有4组峰的同分异构体的结构简式为 。

①能发生银镜反应; ②能与单质钠发生反应。

(5)1,3-丁二烯是一种重要的化工原料,可用乙醛为基本原料制得,请写出相应的转化流程:_________________________________________________________________________________。

【答案】 (1)C 5H 12 2,2-二甲基-1-氯丙烷 (CH 3)3CCH 2OH (2)加成反应 羟基、醛基

(3)(CH 3)3CCH 2Cl +NaOH ――→H 2O

(CH 3)3CCH 2OH +NaCl (4)12

(5)CH 3CHO ――→CH 3CHO NaOH CH 3CHOHCH 2CHO ――→H 2Ni 、△CH 3CH (OH )CH 2CH 2OH ――→浓硫酸170 ℃CH 2===CH —CH===CH 2

【解析】 根据已知(i ),烃A 在质谱图中的最大质荷比为72,所以烃A 的相对分子质量为72,设分子式为C x H y ,则12x +y =72且y ≤2x +2,解得x =5、y =12,所以A 的分子式为C 5H 12;由流程图中可知B 为氯代烃,又因为B 分子中核磁共振氢谱有2组峰且峰面积比为9∶2,所以B 的结构简式为(CH 3)3CCH 2Cl ;由流程图可知C 为醇、D 为醛、E 为羧酸,故C 的结构简式为(CH 3)3CCH 2OH ,D 的结构简式为(CH 3)3CCHO ,E 的结构简式为(CH 3)3CCOOH 。根据已知(ii )结合流程图可得,CH 3CHO 与HCHO 发生加成反应,生成含羟基和醛基的有机物F ,F 与H 2加成生成的G 中只含羟基,又因为反应③中发生反应的E 、G 的物质的量之比为4∶1,所以F 的结构简式为C (CH 2OH )3CHO 、G 的结构简式为C (CH 2OH )4。

(1)由以上分析可得,A 的分子式为C 5H 12;B 的结构简式为(CH 3)3CCH 2Cl ,命名为2,2-二甲基-1-氯

丙烷;C 的结构简式为(CH 3)3CCH 2OH 。

(2)根据已知(ii )结合流程图可得,CH 3CHO 与HCHO 发生加成反应,生成的F 中含有羟基和醛基。 (3)由上述分析知:B 为(CH 3)3CCH 2Cl ,C 为(CH 3)3CCH 2OH ,故B 发生水解反应生成C ,化学方程式为(CH 3)3CCH 2Cl +NaOH ――→H 2O

(CH 3)3CCH 2OH +NaCl 。 (4)E 为(CH 3)3CCOOH ,E 的同分异构体中:①能发生银镜反应,则含有醛基,②能与单质钠发生反应,则含有羟基,所以符合条件的同分异构体相当于—CHO 和—OH 取代了丁烷上的2个H 原子,丁烷有2

种碳骨架:C —C —C —C 和,则—CHO 和—OH 取代同一碳原子上的2个H 时,有3种,取代不同碳

原子上的两个H 时,有9种,共12种;其中核磁共振氢谱有4组峰的同分异构体的结构简式为(CH 3)2C (OH )CH 2CHO 和(CH 3)2C (CH 2OH )CHO 。

4.奈必洛尔是一种用于血管扩张的降血压药物,一种合成奈必洛尔中间体G 的部分流程如下:

已知:乙酸酐的结构简式为

请回答下列问题:

(1)A 的名称是________;B 中所含官能团的名称是________。 (2)反应⑤的化学方程式为_____________________________, 该反应的反应类型是________。

(3)G 的分子式为_______________________。

(4)写出满足下列条件的E 的同分异构体的结构简式:________、________。 Ⅰ.苯环上只有三个取代基

Ⅱ.核磁共振氢谱图中只有4组吸收峰

Ⅲ.1 mol 该物质与足量NaHCO 3溶液反应生成2 mol CO 2

(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以为原料制备

的合成路线流程图(无机试剂任选),合成路线流程图示例如下:

CH 3CH 2Br ――→△CH 3CH 2OH ――→浓硫酸

CH 3COOCH 2CH 3 【答案】 (1)对氟苯酚或4-氟苯酚 酯基、氟原子

【解析】(1)F原子为取代基,苯酚为母体;根据B的结构简式,可知其含有的官能团有:酯基、氟原子;

(2)对比E、G的结构及反应⑥的条件,可知反应⑤中羟基发生消去反应生成F,⑥中碳碳双键与氢气发

生加成反应生成G,故F结构简式为:;

(3)根据G的结构确定其分子式,键线式中交点为碳原子,H原子数符合碳的四价结构;

(4)E的同分异构体满足:Ⅰ.苯环上只有三个取代基,Ⅱ.核磁共振氢谱图中只有4组吸收峰,说明分子中有4种H,存在对称结构,Ⅲ.1 mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2 mol CO2,说明含有2个羧基;

(5)由路线中B→C的转化,转化为,再与氢气加成生

成,最后与溴发生取代反应生成。

5.化合物G是一种具有抗疟药理活性的喹啉类衍生物,其合成路线流程图如下:

(1)F中的含氧官能团名称为________、________。

(2)B→C的反应类型为________。

(3)芳香族化合物X的分子式为C8H7ClO2,写出X的结构简式:________。

(4)写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式:________。

①分子中含有苯环,能与FeCl3溶液发生显色反应,不能发生银镜反应;

②碱性条件水解生成两种产物,酸化后分子中均只有2种不同化学环境的氢。

(5)写出以为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和乙醇任用,合成路线流程图示例见本题题干)。

【答案】(1)醛基醚键(2)加成反应

(5)

【解析】(2)B→C发生醛基的加成反应。(3)X中不饱和度为5,除苯环还有1个不饱和度,由题给信

息可知—NH2与羰基反应,X的结构为。(4)C除苯环外还有3个碳原子,5个氧原子,2个不饱和度。能与FeCl3溶液显色,说明含有酚羟基,不能发生银镜反应,说明没有醛基或甲酸酯结构。能水解说明含有酯基,水解酸化后产物均只有2种不同化学环境的氢原子,说明水解产物之一为

,另一产物为乙二酸;若水解产物为,另一产物为HOOCCOCH3。(5)由

题给信息,可知目标产物由合成。

◆真题回访

1.[2020·新课标Ⅲ]金丝桃苷是从中药材中提取的一种具有抗病毒作用的黄酮类化合物,结构式如下:

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