수능(화학II) 필기 기출문제복원 (2011-06-02)

수능(화학II)
(2011-06-02 기출문제)

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1. 그림은 25℃, 대기압 1 기압 상태에서 반응 전의 실린더 속 기체 A와 B의 부분 압력을 나타낸 것이다.

A 와 B는 아래의 화학 반응식과 같이 반응이 완결된다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도 변화는 없고, 피스톤의 무게와 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ"이다.

    화학 반응식을 보면, A와 B가 반응하여 C와 D가 생성되는 반응은 2:1 비율로 일어난다. 따라서, A와 B의 부분 압력이 각각 2 기압, 1 기압일 때, 반응이 완결되어 C와 D의 부분 압력이 각각 1 기압, 2 기압이 된다. 이는 그림에서도 확인할 수 있다. 따라서, 보기 중 "ㄴ"이 옳은 설명이다.
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2. 표는 일정량의 기체 X에 대하여 서로 다른 절대 온도 T1 과 T2 에서 부피(V)의 역수 을 압력(P)에 따라 각각 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, P 와 의 값은 상대값이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"과 "ㄷ"이 옳은 것은 다음과 같은 이유로 설명할 수 있다.

    - "ㄱ": 기체의 부피는 온도가 증가할수록 증가한다. 따라서 T2 > T1 일 때, V2-1 > V1-1 이 되어야 한다. 그러나 표에서는 P=1일 때 V2-1 < V1-1 이므로 T2 > T1 일 때, P=1일 때 기체의 부피는 오히려 작아진다는 것을 알 수 있다.
    - "ㄷ": 기체의 압력이 증가할수록 부피는 감소한다. 따라서 P2 > P1 일 때, V2-1 < V1-1 이 되어야 한다. 표에서는 P2 > P1 일 때, V2-1 < V1-1 이므로 기체의 부피는 압력이 증가할수록 감소한다는 것을 알 수 있다.
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3. 다음은 대기압 1 기압에서 온도와 압력에 따른 얼음의 상변화를 알아보기 위한 실험이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 동일한 추와 철사줄을 사용하며, 얼음의 온도는 얼음 주위의 온도와 같다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 온도가 낮아지면 압력이 감소하고, "ㄴ"은 온도가 낮아지면 얼음이 생성되어 압력이 감소하기 때문이다. 따라서, 온도가 낮아지면 "ㄱ, ㄴ"이 일어나게 된다. "ㄷ"는 실험에서 일어나지 않는 현상이므로 옳지 않다.
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4. 그림 (가)는 기체 X의 부분 압력이 1 기압일 때 온도에 따른 용해도를, (나)는 0℃와 40℃에서 X의 부분 압력에 따른 용해도를 나타낸 것이다.

(나)에서 x의 값은? [3점]

  1. a
  2. 2 a
  3. 2.5 a
  4. 3 a
  5. 7.5 a
(정답률: 알수없음)
  • (가)에서 온도가 20℃일 때 기체 X의 용해도는 약 2.5 a이다. (나)에서 부분 압력이 1 기압일 때 온도가 20℃일 때의 용해도는 약 2.5 a이다. 따라서 x의 값은 1이다.
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5. 표는 몇 가지 이온의 반지름을, 그림은 이온 화합물에서 핵간거리(r)에 따른 에너지를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.

    - ㄱ. 이온의 크기는 전하량과 핵의 전자 수에 영향을 받는다. 전하량이 같을 때, 전자 수가 적을수록 이온 반지름은 작아진다. 따라서, Na+의 반지름이 Mg2+보다 작다.
    - ㄷ. 이온 화합물에서 핵간 거리(r)가 작을수록 전자 궤도가 중첩되어 전자간의 상호작용이 커지고, 이에 따라 결합 에너지가 커진다. 따라서, MgCl2의 결합 에너지가 NaCl보다 크다.
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6. 그림은 어떤 중성 원자 A의 전자 배치 일부를 나타낸 것이다. A의 바닥 상태 전자 배치를 완성하기 위해서는 5 개의 전자를 더 배치해야 한다.

A에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄱ"입니다. 이유는 그림에서 보이는 것처럼 A의 전자 배치는 2-8-5 형태이며, 중성 원자이므로 전자 수와 양성자 수가 같습니다. 따라서 5 개의 전자를 더 배치하면 2-8-8 형태가 되어 전자 수와 양성자 수가 같아집니다.
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7. 그림은 원소 A~D의 원자 반지름을 나타낸 것이다. A~D는 각각 S, Cl, K, Ca 중 하나이다.

A~D에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 옳은 것은 "ㄴ"이다. 이유는 원자 반지름이 가장 큰 원소는 K이고, 그 다음으로 큰 원소는 Ca이기 때문이다. 따라서 A는 K, B는 Cl, C는 Ca, D는 S이다.
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8. 그림은 임의의 원소 A~C의 원자 또는 이온의 전자 배치를 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. B2 는 단일결합 분자이다.
  2. C의 양성자수는 10 개이다.
  3. 이온 반지름은 A-가 B2- 보다 크다.
  4. A와 C의 안정한 화합물은 C2A이다.
  5. 제1 이온화 에너지는 A가 C보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "제1 이온화 에너지는 A가 C보다 크다."이다. 이유는 A는 전자껍질에 있는 전자가 적고, 핵과의 전자간력이 강하기 때문에 전자를 떼어내기 어렵기 때문이다. 반면에 C는 전자껍질에 있는 전자가 많고, 핵과의 전자간력이 약하기 때문에 전자를 떼어내기 쉽다. 따라서 A의 제1 이온화 에너지는 C보다 크다.
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9. 그림 (가)는 수소 원자의 가시광선 영역의 선스펙트럼을, (나)는 수소 원자의 주양자수 n에 따른 에너지 준위()와 전자 전이 A~C를 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)에서 파장은 a 가 b 보다 길다.
  2. A에서 방출되는 빛은 적외선이다.
  3. B에서 방출되는 빛은 b 에 해당한다.
  4. C에서 방출되는 빛의 에너지는 1312/9 kJ/mol 이다.
  5. 방출되는 빛의 에너지는 A가 B의 3 배이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: 방출되는 빛의 에너지는 A가 B의 3 배이다.

    (가)에서 파장은 a가 b보다 길다는 것은 파장이 짧을수록 에너지가 높다는 것을 의미한다. 따라서 A에서 방출되는 빛은 B보다 높은 에너지를 가지고 있으며, B에서 방출되는 빛은 A보다 낮은 에너지를 가지고 있다. C에서 방출되는 빛의 에너지는 1312/9 kJ/mol인데, 이는 B에서 A로 전이될 때 방출되는 빛의 에너지와 같다. 따라서 A에서 방출되는 빛의 에너지는 B에서 방출되는 빛의 에너지보다 3배 높다.
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10. 표는 2 주기 원소의 수소 화합물 (가)~(다)에서 중심 원자 주위의 전자쌍의 수를 나타낸 것이다.

(가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가) : 수소 원자 주위에 전자쌍이 2개 있으므로, 이중결합으로 결합한 원소이다. 이중결합을 형성하는 원소는 산소(O), 질소(N), 황(S) 등이 있다. 따라서 (가)는 산화물 분자식으로 표현하면 CO, NO, SO가 될 수 있다.
    - (나) : 수소 원자 주위에 전자쌍이 4개 있으므로, 이중결합 2개로 결합한 원소이다. 이중결합 2개를 형성하는 원소는 탄소(C)가 유일하다. 따라서 (나)는 산화물 분자식으로 표현하면 C2H2가 된다.
    - (다) : 수소 원자 주위에 전자쌍이 6개 있으므로, 삼중결합으로 결합한 원소이다. 삼중결합을 형성하는 원소는 질소(N)가 유일하다. 따라서 (다)는 산화물 분자식으로 표현하면 N2H2가 된다.

    따라서, (가)는 CO, NO, SO, (나)는 C2H2, (다)는 N2H2로 표현할 수 있다. 이에 따라 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는 (가)는 이중결합을 형성하는 산소, 질소, 황 등의 원소가 될 수 있고, (나)는 이중결합 2개를 형성하는 탄소가 유일하게 해당되기 때문이다.
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11. 그림은 임의의 중성 원자 A~D에 대해 양성자수(P)에서 중성자수(N)를 뺀 값(P-N)을 양성자수에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A와 B의 전자수는 같다.
  2. B와 C의 질량수는 다르다.
  3. C와 D는 동위원소이다.
  4. 분자량은 CA3 가 DB3 보다 크다.
  5. 중성자수는 A가 D보다 적다.
(정답률: 알수없음)
  • "A와 B의 전자수는 같다."는 그림과 관련이 없는 내용이므로 옳지 않은 설명이다.

    분자량은 CA3가 DB3보다 크다. 이는 CA3 분자가 더 많은 중성자를 가지고 있기 때문이다. CA3 분자는 A 원자 3개와 C 원자 1개로 이루어져 있으며, 이들 원자들이 결합하여 분자를 형성한다. A 원자는 각각 7, 7, 8개의 중성자를 가지고 있고, C 원자는 7개의 중성자를 가지고 있다. 따라서 CA3 분자는 총 29개의 중성자를 가지고 있다. 반면, DB3 분자는 D 원자 3개와 B 원자 1개로 이루어져 있으며, 이들 원자들이 결합하여 분자를 형성한다. D 원자와 B 원자는 각각 6개의 중성자를 가지고 있으므로, DB3 분자는 총 18개의 중성자를 가지고 있다. 따라서 CA3 분자의 분자량이 DB3 분자의 분자량보다 크다.

    "중성자수는 A가 D보다 적다."는 그림에서 주어진 정보와 일치하므로 옳은 설명이다.
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12. 그림은 물 100 g 에 비휘발성이고 비전해질인 물질 X와 Y를 각각 녹인 수용액의 어는점을 용질의 질량에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X의 분자량은 180 이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는, 그림에서 X와 Y의 어는점이 모두 같은 온도에서 나타나기 때문이다. 이는 두 물질이 같은 온도에서 녹는다는 것을 의미하며, 따라서 두 물질은 서로 혼합이 가능하다는 것을 나타낸다.
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13. 표는 1 기압에서 물 100 g 에 비휘발성이고 비전해질인 물질 X를 녹여 만든 묽은 수용액 (가)와 (나)의 끓는점을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, X 의 분자량은 M이고, 물의 몰랄 오름 상수 Kb=0.5℃/m이다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (ㄴ) X는 물에 녹는 비휘발성 물질이므로, 물과 X의 혼합물인 수용액의 끓는점은 물의 끓는점보다 높아진다. 따라서, (가)와 (나)의 끓는점이 모두 물의 끓는점보다 높은 것은 X가 물에 녹았기 때문이다.
    - (ㄷ) (가)와 (나)의 끓는점 차이는 X의 농도와 비례한다. 따라서, (가)와 (나)의 끓는점 차이가 다르면 X의 농도도 다르다. (가)와 (나)의 끓는점 차이가 큰 것은 (나)의 농도가 더 높기 때문이다.
    - (ㄱ, ㄴ) (가)와 (나)의 끓는점 차이는 X의 농도와 비례하므로, (가)와 (나)의 끓는점 차이를 이용하여 X의 농도를 구할 수 있다. 또한, X의 농도와 분자량을 이용하여 (가)와 (나)의 끓는점 차이를 계산할 수 있다. 따라서, (가)와 (나)의 끓는점 차이와 X의 농도를 이용하여 X의 분자량을 구할 수 있다.
    - (ㄱ, ㄷ) (가)와 (나)의 끓는점 차이와 X의 농도를 이용하여 X의 분자량을 구할 수 있다. 또한, X의 분자량과 (가)와 (나)의 끓는점 차이를 이용하여 X의 농도를 구할 수 있다. 따라서, (가)와 (나)의 끓는점 차이와 X의 분자량, 농도를 모두 이용하여 문제를 해결할 수 있다.
    - (ㄱ, ㄴ, ㄷ) 모든 정보를 이용하여 X의 분자량과 농도를 구할 수 있으므로, 모든 보기가 옳다.
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14. 그림은 고체 물질 X와 Y의 용해도 곡선을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 화학식량은 X와 Y가 각각 101, 75 이다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 고체 물질 X와 Y의 용해도 곡선이 교차하지 않기 때문이다. 즉, 어떤 온도에서도 X의 용해도가 Y보다 높거나 같거나 Y의 용해도가 X보다 높거나 같은 것이므로 두 물질은 서로 혼합이 가능하다는 것을 의미한다.
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15. 그림 (가)는 상온에서 액체의 증기 압력을 측정하는 과정을, (나)는 서로 다른 액체 A 와 B에 대해 (가)의 장치로 측정한 수은 기둥의 높이 차 h 를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)의 그림에서는 액체를 가열하여 증기를 발생시키고, 그 증기의 압력을 측정하는 과정을 보여준다.
    - (나)의 그래프에서는 두 개의 서로 다른 액체 A와 B에 대해, (가)의 장치로 측정한 수은 기둥의 높이 차 h를 시간에 따라 나타내었다.
    - 보기를 살펴보면, (ㄱ)은 (가)와 (나) 모두에서 측정한 액체의 증기 압력이 서로 비례한다는 것을 나타내고, (ㄴ)은 (나)에서 두 액체의 증기 압력이 서로 다르다는 것을 나타낸다.
    - (ㄷ)는 (나)에서 두 액체의 증기 압력 차이가 시간에 따라 변화하는 것을 보여주며, 이는 두 액체의 증발속도가 서로 다르기 때문이다.
    - 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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16. 그림은 서로 다른 농도의 포도당 수용액 (가)와 (나)를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 포도당의 분자량은 180 이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다. 이는 그림에서 (가)와 (나)의 농도 차이에 따라 셀막이 물질의 이동을 결정하는 농도차 동등법칙에 따라 결정되기 때문이다. (가)와 (나)의 농도 차이가 클수록 셀막을 통과하는 포도당의 양이 많아지기 때문에 (나)에서 (가)로 포도당이 이동하게 된다. 이러한 이동은 농도차가 없어질 때까지 계속된다. 따라서 (가)와 (나) 사이의 농도차이가 클수록 포도당의 이동량이 많아지고, 이는 그림에서 (나)의 농도가 높아지는 것을 설명해준다.
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17. 일정량의 2족 금속 A를 충분한 양의 묽은 염산과 반응시켜 발생한 수소(H2)를 그림 (가)와 같이 수상치환으로 모은 후, (나)와 같이 눈금 실린더 안과 밖의 수면 높이를 맞추었다. A 대신 동일한 질량의 2족 금속 B로 같은 실험을 하였더니 더 많은 H2가 발생하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대기압은 760mmHg, 25℃ 물의 증기 압력은 24mmHg이다.)

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - ㄱ. 금속 A와 B는 동일한 질량이므로, B가 더 많은 H2를 발생시킨다는 것은 A보다 더 활발하게 반응한다는 것을 의미한다. 따라서, B는 A보다 원자 반응성이 높다.
    - ㄴ. 눈금 실린더 안과 밖의 수면 높이가 같다는 것은, 수소가 모두 물에 용해되어 있음을 의미한다. 따라서, 반응에서 발생한 수소는 모두 물에 용해되어 있으므로, 눈금 실린더 안의 수면 높이가 더 높은 B는 A보다 더 많은 수소를 발생시켰다는 것을 의미한다.
    - ㄷ. 물의 증기 압력이 24mmHg이므로, 눈금 실린더 밖의 대기압은 760-24=736mmHg이다. 따라서, 눈금 실린더 안의 수면 높이와 밖의 수면 높이를 비교하여, 수소의 부피를 구할 수 있다. 이를 통해, B가 더 많은 수소를 발생시켰다는 것을 확인할 수 있다.
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18. 그림은 결합 에너지에 따른 할로겐화수소 화합물의 결합 길이와 끓는점을 각각 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 임의의 할로겐 원소이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 결합 에너지가 증가함에 따라 결합 길이가 감소하고 끓는점이 증가하는 것을 나타내고, "ㄷ"는 할로겐 원소가 클수록 결합 에너지가 증가하고 결합 길이가 감소하며 끓는점이 증가하는 것을 나타내기 때문에 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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19. 그림은 단일결합 분자인 (가)와 (나)를 구성 원소의 전기음성도 차이에 따른 화학결합 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A와 B는 임의의 원소이다.)

  1. (가)에는 극성 공유결합이 있다.
  2. (가)의 분자간 인력은 분산력이다.
  3. (나)에서 전기음성도는 A가 B보다 작다.
  4. 염소 분자의 화학결합 모형은 (나)와 같다.
  5. 물에 대한 용해도는 (가)가 (나)보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • "(가)에는 극성 공유결합이 있다."와 "(가)의 분자간 인력은 분산력이다."가 모두 옳다. 극성 공유결합은 전자를 공유하는 원자들 간 전기적 불균형을 일으키는데, 이로 인해 분자 내부에서 전하의 불균형이 생기게 된다. 이러한 분자 내부의 전하 불균형은 분자간에도 영향을 미치게 되어 분자간 인력을 유발한다. 이때 분자간 인력은 분산력으로 작용하게 된다. 분산력은 분자 내부의 전자들이 일시적으로 한쪽 방향으로 모여서 생기는 일시적인 전하 불균형에 의해 발생하는 인력으로, 분자간 거리가 가까워질수록 강해진다. 따라서 "(가)의 분자간 인력은 분산력이다."라는 설명은 옳다.
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20. 다음은 어떤 분자의 특성을 나타낸 것이다.

이 특성을 가지는 분자로 옳은 것은?

  1. NH3
  2. H2O
  3. BF3
  4. CO2
  5. CCl4
(정답률: 알수없음)
  • 이 분자의 전자쌍 기하학적 구조는 "삼각평면"이다. 이러한 구조를 가지는 분자는 분자간의 전자밀도가 균일하게 분포되어 극성이 없다. 따라서 극성 분자인 "NH3"과 "H2O"만이 해당된다. 그 중에서도 "H2O"는 삼각평면 구조를 가지면서도 극성 분자이기 때문에 정답이다.
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