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對綠色化學(xué)未來的展望

時間:2022-12-31 12:38:03 展望 我要投稿
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對綠色化學(xué)未來的展望

一、"綠色化學(xué)"的提出與內(nèi)涵

對綠色化學(xué)未來的展望

"綠色化學(xué)"這個名稱最早出現(xiàn)在美國環(huán)保局的官方文件中,以突出化學(xué)對環(huán)境的友好。1995年,美國總統(tǒng)克林頓、副總統(tǒng)戈爾專設(shè)了"總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎",以推動社會各界進(jìn)行化學(xué)污染預(yù)防和工業(yè)生態(tài)學(xué)研究,鼓勵支持重大的創(chuàng)造性的科學(xué)技術(shù)突破,從根本上減少乃至杜絕化學(xué)污染源。由于上述原因,使得"綠色化學(xué)"這個名稱廣為傳播。

綠色化學(xué)又稱綠色技術(shù)、環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。綠色化學(xué)即是從源頭上用化學(xué)及其它技術(shù)和方法去減少或消除那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生。它是實現(xiàn)污染預(yù)防的基本的和重要的科學(xué)手段,包括許多化學(xué)領(lǐng)域,如合成、催化、工藝、分離和分析監(jiān)測等?梢钥闯鼍G色化學(xué)是發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的關(guān)鍵,是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。

二、"綠色化學(xué)"的作用

過去的一個世紀(jì)中,化學(xué)對農(nóng)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。然而,人工合成的化學(xué)物質(zhì)多數(shù)不具備環(huán)境相容性,地球缺乏對它們的"自凈能力",隨著它們在環(huán)境中的殘留物越來越多,空氣污染、氣候變化、臭氧層損耗、淡水資源枯竭、水污染、森林銳減、水土流失、沙漠化、物種的滅絕、生物多樣性銳減等嚴(yán)峻問題日益出現(xiàn),危害

了生物和人類以及人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。因此,研究高效低毒的化學(xué)技術(shù)是綠色化學(xué)近期的緊迫任務(wù)。

綠色化學(xué)要求在綜合考慮環(huán)境因素與社會可持續(xù)發(fā)展的前提下,重新審視傳統(tǒng)的化學(xué)問題。隨著全球性環(huán)境污染問題的日益加劇和能源、資源急劇減少,環(huán)境問題日益嚴(yán)峻,綠色化學(xué)已成為21世紀(jì)的主題,是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的必然趨勢。對于化學(xué)工業(yè)而言,綠色化學(xué)是化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ),是提高效益、節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境的有效手段和方法。綠色化學(xué)的發(fā)展將帶來化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的重大進(jìn)步和生產(chǎn)方式的變革。

綜上所述,綠色化學(xué)在21世紀(jì)中負(fù)有重要使命,這就是在把化學(xué)這門基礎(chǔ)學(xué)科推向更高層次的同時,也要為解決人類社會面面臨的糧食、能源和環(huán)境污染問題作出重要貢獻(xiàn)。我國在環(huán)境資源、環(huán)境容量方面,總量雖大但人均量相當(dāng)小。我國經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的特點是工業(yè)技術(shù)水平整體不高,工業(yè)生產(chǎn)的能源和資源消耗及污染排放量高,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)比重逐漸增大,但其"三廢"(廢氣、廢水、廢渣)基本沒有經(jīng)過任何處理而四處排放,污染十分嚴(yán)重。因此把大力開展以生物質(zhì)為導(dǎo)向的綠色化學(xué)研究作為國家目標(biāo)無疑是明智之舉。

三、我國"綠色化學(xué)"的發(fā)展領(lǐng)域

綠色化學(xué)是21世紀(jì)的中心科學(xué),是實現(xiàn)社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的新科學(xué)和新技術(shù),已成為世界各國政府、國際科技界和企業(yè)界關(guān)注的熱點。我們應(yīng)抓住機(jī)遇,迎接挑戰(zhàn)。

近10年來,綠色化學(xué)及其應(yīng)用技術(shù)在歐美等國發(fā)展很快。許多國家已將綠色化學(xué)用為一種政府行為,組織實施。例如1995年3月16日美國政府設(shè)立"總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎",獎勵旨在利用化學(xué)原理從根本上減少或消除化學(xué)污染物所取得的成就。從1996年起,每年頒獎一次,這是世界上首次由一個國家政府出臺的對綠色化學(xué)實行的獎勵政策。在英國,英國綠色化學(xué)獎也于2000年開始頒發(fā)。瑞典、荷蘭、意大利、德國、丹麥等積極推行清潔生產(chǎn)技術(shù),實施廢物最小化評估辦法,取得了很大的成功。我國各級政府部門應(yīng)充分認(rèn)識綠色化學(xué)及其產(chǎn)業(yè)革命對未來人類社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的影響,及時調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),大力發(fā)展綠色技術(shù)和綠色產(chǎn)業(yè)。因為綠色化學(xué)及其產(chǎn)業(yè)是既能適應(yīng)我國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,又能適應(yīng)我國民族特點的科學(xué)和產(chǎn)業(yè)。綠色化學(xué)產(chǎn)業(yè)以保護(hù)和挽救資源為目的,促進(jìn)人和自然的和諧與協(xié)調(diào),追求可持續(xù)的發(fā)展,幾乎涉及所有的行業(yè)。為了全面推動綠色化學(xué)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,應(yīng)加強(qiáng)對綠色化學(xué)與技術(shù)的宣傳,制訂對綠色化學(xué)與技術(shù)的獎勵和扶持政策,以促進(jìn)我國綠色化學(xué)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

綠色化學(xué)的研究目標(biāo)是運用當(dāng)代物理先進(jìn)技術(shù)和化學(xué)方法相結(jié)合,研究和開發(fā)環(huán)境友好的新反應(yīng)、新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品,站在可持續(xù)發(fā)展的高度,實現(xiàn)資源-環(huán)

境-經(jīng)濟(jì)-社會發(fā)展的協(xié)調(diào)與和諧。

我國結(jié)合了國情,選擇以下重點領(lǐng)域開發(fā)綠色化學(xué)技術(shù):

(一)、防止污染的潔凈煤制物

潔凈煤技術(shù)包括煤炭燃燒前的凈化技術(shù)、燃燒過程中的凈化技術(shù)、燃燒后的凈化技術(shù),以及煤炭的轉(zhuǎn)化技術(shù)。我國是世界上少數(shù)幾個以煤炭為主要能源的國家之一,其生產(chǎn)量和消費量均居世界首位。在已探明的能源資源結(jié)構(gòu)中,煤炭占73.4%,是石油和天然氣貯備量的幾十倍;在能源消費構(gòu)成中,預(yù)計煤炭所占的比例將由1980年的72.2%、1998年的71.6%達(dá)到2017年的60%和2050年的44.7%。因此大力研究開發(fā)潔凈煤技術(shù),有利于節(jié)省能源,改善我國大氣的質(zhì)量,減少環(huán)境污染,是實現(xiàn)綠色產(chǎn)業(yè)革命戰(zhàn)略的重中之重。

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(二)、綠色化工生物技術(shù)

將廉價的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)工業(yè)品和燃料是發(fā)展我國綠色化學(xué)的戰(zhàn)略目標(biāo)。發(fā)展綠色生物化工技術(shù)包括微生物發(fā)酵技術(shù)、酶工程技術(shù)、基因工程技術(shù)和細(xì)胞工程技術(shù)。植物資源是地球上最豐富的可再生的有機(jī)資源,每年以1600億噸的速度再生,相當(dāng)于800億噸石油所含的能量。我國每年農(nóng)作物秸桿就有10多億噸,但是利用率不到5%(主要用于造紙)。若利用綠色生物化工技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)化工原料,則至少可制取2×105噸乙醇,8×107噸糠醛和3×105噸木質(zhì)素,創(chuàng)造數(shù)百億元的價值。因此,生物質(zhì)資源的轉(zhuǎn)化和利用,綠色化學(xué)和技術(shù)是大有作為的

(三)、化學(xué)資源高效利用的綠色技術(shù)

我國是一個人口眾多,資源相對緊缺的國家,開發(fā)礦產(chǎn)資源高效利用的綠色技術(shù)和低品位礦產(chǎn)資源回收利用的綠色技術(shù),是綠色化學(xué)研究的重要目標(biāo)。目前,生物催化技術(shù)、微波化學(xué)技術(shù)、超聲化學(xué)技術(shù)、膜分離技術(shù)等引起人們的極大關(guān)注,并且有的已投入工業(yè)應(yīng)用,展示了廣闊的發(fā)展前景。深心綠色化學(xué)與技術(shù)在礦物資源利用中的研究和應(yīng)用,將導(dǎo)致選冶工業(yè)技術(shù)和制度的革新,由此帶來行業(yè)面貌的更新。

(四)、精細(xì)化學(xué)品的綠色合成技術(shù)

精細(xì)化學(xué)品是高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),關(guān)系到國計民生,在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要地位。然而,許多精細(xì)化學(xué)品的制備合成步驟多,原輔材料用量大,總產(chǎn)率比較低。因此,探索和研究既具有高選擇性,又具有高原子經(jīng)濟(jì)性的綠色合成技術(shù),對于精細(xì)化學(xué)品的制備至關(guān)重要。組合合成已成為綠色化學(xué)中實現(xiàn)分子多樣性的有效捷徑。

(五)、生態(tài)農(nóng)業(yè)的綠色技術(shù)

我國是一個農(nóng)業(yè)大國,發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),利在當(dāng)代、功在千秋。綠色食品代表著人類食品消費的發(fā)展方向,而生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化代表著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展方向。在我國,積極推動以綠色食品生產(chǎn)為內(nèi)容的生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營,是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇,它標(biāo)志我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性的歷史轉(zhuǎn)折。但研究開發(fā)高利用率無污染的生態(tài)肥料和高效低毒的生態(tài)農(nóng)藥,以及農(nóng)副產(chǎn)物高附加值的綠色轉(zhuǎn)化技術(shù),對于促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠

色產(chǎn)業(yè)化,發(fā)展我國的生態(tài)業(yè),綠色化學(xué)任重而道遠(yuǎn)。

四、"綠色化學(xué)"是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的明智選擇

綠色化學(xué)要求在綜合考慮環(huán)境因素與社會可持續(xù)發(fā)展的前提下,重新審視傳統(tǒng)的化學(xué)問題。隨著全球性環(huán)境污染問題的日益加劇和能源、資源急劇減少,環(huán)境問題日益嚴(yán)峻,綠色化學(xué)已成為21世紀(jì)的主題,是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的必然趨勢。對于化學(xué)工業(yè)而言,綠色化學(xué)是化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ),是提高效益、節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境的有效手段和方法。綠色化學(xué)的發(fā)展將帶來化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的重大進(jìn)步和生產(chǎn)方式的變革。

發(fā)展綠色化學(xué)是我國化學(xué)工業(yè)持續(xù)發(fā)展的必由之路我國在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的指引下,環(huán)境保護(hù)受到各級政府部門的高度重視。原化工部在調(diào)查各企業(yè)廢物綜合利用情況的基礎(chǔ)上,制定并頒發(fā)了《化學(xué)工業(yè)資源綜合利用細(xì)則》,明確了依靠科技進(jìn)步,加強(qiáng)‘三廢’治理,使化學(xué)工業(yè)資源節(jié)約與廢物綜合利用不斷發(fā)展,化學(xué)工業(yè)萬元能耗由1990年的7141×103kg標(biāo)準(zhǔn)煤下降到1996年的418×103kg標(biāo)準(zhǔn)煤,下降35%,實現(xiàn)節(jié)能71627×1010kg標(biāo)準(zhǔn)煤,化工廢物綜合利用產(chǎn)值1990年為12157億元人民幣,1996年增加到49177億元人民幣,同時,每年可少排放廢水113×1012kg,廢氣3000多億m3,廢渣近110×1010kg,但是由于人口劇增,工業(yè)化進(jìn)程的加快,大量排放的生活污染物和工業(yè)污染物使我國人民面臨著日益嚴(yán)重的環(huán)境資源危機(jī)。據(jù)統(tǒng)計,我國目前總能源利用率約30%左右,礦產(chǎn)資源利用率為40%—50%,社會最終產(chǎn)品僅占投入量的20%—30%,單位國民生產(chǎn)總值能耗是發(fā)達(dá)國家的3—4倍,主要工業(yè)產(chǎn)品能源原材料消耗比國外先進(jìn)水平高30%—90%。我國人均水資源占有量不到世界平均占有量的25%,每年缺水500億m3,但工業(yè)單位產(chǎn)品用水量卻高出發(fā)達(dá)國家的5—10倍。如此巨大的資源、能源消耗,不僅造成了極大的浪費,加大了產(chǎn)品成本,同時也成為環(huán)境污染的主要來源。工業(yè)廢水每天排放量近108kg,全國27條主要河流其中15條受到嚴(yán)重污染;SO2年排放量超過213×1010kg,全國40%國土受到酸雨的危害;由于盲目過量和不合理的施用化肥、農(nóng)藥,導(dǎo)致土壤貧瘠化加劇,許多地表水域呈“富營養(yǎng)狀態(tài)”;廢棄塑料已經(jīng)帶來很嚴(yán)重的白色污染。

目前全世界污染最嚴(yán)重的20個大城市中,我國就占了半數(shù)。最近進(jìn)行的一系列檢測表明,我國城市兒童已有一半左右的血鉛含量超過了國際公認(rèn)的鉛中毒標(biāo)準(zhǔn)。血鉛含量升高將會導(dǎo)致智能降低和注意力的缺失。我們的子孫后代已受到平均智能降低的嚴(yán)重威脅!因不符合國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),每年約有70多億美元的出口商品不能進(jìn)入國際市場。估算,每年我國國民收入的20%因生態(tài)資源破壞而損失掉,其中化學(xué)物質(zhì)污染就占到80%—90%。這表明,環(huán)境污染,尤其是化學(xué)物質(zhì)污染,正在危脅著我國人民生產(chǎn)和生活質(zhì)量的進(jìn)一步提高,制約著我國經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。而要徹底治理環(huán)境污染,實現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,根本出路是依靠科技進(jìn)步,大力發(fā)展綠

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色化工。

發(fā)展我國綠色化學(xué)的對策綠色化學(xué)能夠從根本上改善人類生存環(huán)境,并可促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高,由它所帶來的產(chǎn)業(yè)革命剛剛在全球興起,并將持續(xù)到21世紀(jì),它對我國這樣新興的發(fā)展中國家無疑是一個難得的機(jī)遇。我們應(yīng)抓住這一綠色革命的契機(jī),大力發(fā)展綠色化學(xué),以對付日益嚴(yán)峻的生態(tài)危機(jī)對我們的挑戰(zhàn)。我們應(yīng)將綠色化學(xué)的推廣與發(fā)展作為一種政府行為。

專家預(yù)言,能根本改善人類生存環(huán)境,并可促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高的綠色化學(xué)及其帶來的產(chǎn)業(yè)革命已經(jīng)在全世界興起,必將對21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展乃至全人類產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

對綠色化學(xué)未來的展望 [篇2]

認(rèn)識:有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的來源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用以及有關(guān)理論的科學(xué)!昂铣筛叻肿踊衔铩钡膬(nèi)容與材料科學(xué)密切相關(guān),材料是現(xiàn)代社會賴以發(fā)展的基礎(chǔ),材料科學(xué)將是21世紀(jì)最重要學(xué)科之一,高分子材料是常用材料中非常重要的一類,高分子科學(xué)已發(fā)展成為集化學(xué)、物理等學(xué)科綜合起來的一門學(xué)科。20世紀(jì)末,大量新型高分子材料被合成出來,如高分子光電池、高分子膜、高分子液晶、高分子藥物、醫(yī)用高分子等對提高人類生活質(zhì)量作出了巨大貢獻(xiàn)。

有機(jī)化學(xué)這個不斷變化,歷史彌新的過程

16世紀(jì)開始,歐洲工業(yè)生產(chǎn)蓬勃興起,推動了醫(yī)藥化學(xué)和冶金化學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展,使煉金術(shù)轉(zhuǎn)向生活和實際應(yīng)用,繼而更加注意物質(zhì)化學(xué)變化本身的研究。在元素的科學(xué)概念建立后,通過對燃燒現(xiàn)象的精密實驗研究,建立了科學(xué)的氧化理論和質(zhì)量守恒定律,隨后又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律,為化學(xué)進(jìn)一步科學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

從1858年價鍵學(xué)說的建立,到1916年價鍵的電子理論的引入,是經(jīng)典有機(jī)化學(xué)時期。

1858年,德國化學(xué)家凱庫勒和英國化學(xué)家?guī)扃甑忍岢鰞r鍵的概念,并第一次用短劃“-”表示“鍵”。他們認(rèn)為有機(jī)化合物分子是由其組成的原子通過鍵結(jié)合而成的。由于在所有已知的

化合物中,一個氫原子只能與一個別的元素的原子結(jié)合,氫就選作價的單位。一種元素的價數(shù)就是能夠與這種元素的一個原子結(jié)合的氫原子的個數(shù)。凱庫勒還提出,在一個分子中碳原子之間可以互相結(jié)合這一重要的概念。

1848年巴斯德分離到兩種酒石酸結(jié)晶,一種半面晶向左,一種半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋轉(zhuǎn),后者則使之向右旋轉(zhuǎn),角度相同。在對乳酸的研究中也遇到類似現(xiàn)象。為此,1874年法國化學(xué)家勒貝爾和荷蘭化學(xué)家范托夫分別提出一個新的概念,圓滿地解釋了這種異構(gòu)現(xiàn)象。

1900年第一個自由基,三苯甲基自由基被發(fā)現(xiàn),這是個長壽命的自由基。不穩(wěn)定自由基的存在也于1929年得到了證實。 現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)時期 在物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)電子,并闡明原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,美國物理化學(xué)家路易斯等人于1916年提出價鍵的電子理論。

1927年以后,海特勒和倫敦等用量子力學(xué),處理分子結(jié)構(gòu)問題,建立了價鍵理論,為化學(xué)鍵提出了一個數(shù)學(xué)模型。后來馬利肯用分子軌道理論處理分子結(jié)構(gòu),其結(jié)果與價鍵的電子理論所得的大體一致,由于計算簡便,解決了許多當(dāng)時不能回答的問題。

21世紀(jì)的化學(xué)是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的科學(xué),實驗與理論一直是化學(xué)研究中相互依賴、彼此促進(jìn)的兩個方面。進(jìn)入20世紀(jì)以后,由于受到自然科學(xué)其他學(xué)科發(fā)展的影響,并廣泛地應(yīng)用了當(dāng)代科學(xué)的理論、技術(shù)和方法,化學(xué)在認(rèn)識物質(zhì)的組成、結(jié)

構(gòu)、合成和測試等方面都有了長足的進(jìn)展,而且在理論方面取得了許多重要成果。在無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)四大分支學(xué)科的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了新的化學(xué)分支學(xué)科。

有機(jī)化合物和無機(jī)化合物之間沒有絕對的分界。有機(jī)化學(xué)之所以成為化學(xué)中的一個獨立學(xué)科,是因為有機(jī)化合物確有其內(nèi)在的聯(lián)系和特性。

未來有機(jī)化學(xué)的發(fā)展首先是研究能源和資源的開發(fā)利用問題。迄今我們使用的大部分能源和資源,如煤、天然氣、石油、動植物和微生物,都是太陽能的化學(xué)貯存形式。今后一些學(xué)科的重要課題是更直接、更有效地利用太陽能。

對光合作用做更深入的研究和有效的利用,是植物生理學(xué)、生物化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的共同課題。有機(jī)化學(xué)可以用光化學(xué)反應(yīng)生成高能有機(jī)化合物,加以貯存;必要時則利用其逆反應(yīng),釋放出能量。另一個開發(fā)資源的目標(biāo)是在有機(jī)金屬化合物的作用下固定二氧化碳,以產(chǎn)生無窮盡的有。機(jī)化合物。這幾方面的研究均已取得一些初步結(jié)果。

其次是研究和開發(fā)新型有機(jī)催化劑,使它們能夠模擬酶的高速高效和溫和的反應(yīng)方式。這方面的研究已經(jīng)開始,今后會有更大的發(fā)展。

20世紀(jì)60年代末,開始了有機(jī)合成的計算機(jī)輔助設(shè)計研究。今后有機(jī)合成路線的設(shè)計、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測定等必將更趨系統(tǒng)化、邏輯化。

20世紀(jì)以來,化學(xué)發(fā)展的趨勢可以歸納為:有宏觀向微觀、有定性向定量、有穩(wěn)定態(tài)向亞穩(wěn)定態(tài)發(fā)展,由經(jīng)驗逐漸上升到理論,再用于指導(dǎo)設(shè)計和開創(chuàng)新的研究。一方面,為生產(chǎn)和技術(shù)部門提供盡可能多的新物質(zhì)、新材料;另一方面,在與其它自然科學(xué)相互滲透的進(jìn)程中不斷產(chǎn)生新學(xué)科,并向探索生命科學(xué)和宇宙起源的方向發(fā)展。

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