ಅಂಟೋಯಿನ್ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿಭಿನ್ನ ಒತ್ತಜಗಳಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಪದಾರ್ಥಗಳ ಬಾಯ್ಲಿಂಗ್ ಪಾಯಿಂಟ್ ಅನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ. ಸಾಮಾನ್ಯ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳಿಂದ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಿ ಅಥವಾ ಖಚಿತ ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಗಾಗಿ ಕಸ್ಟಮ್ ಪದಾರ್ಥದ ಪ್ಯಾರಾಮೀಟರ್ಗಳನ್ನು ನಮೂದಿಸಿ.
एक उबाल बिंदू कैलकुलेटर रसायनज्ञों, इंजीनियरों और वैज्ञानिकों के लिए एक आवश्यक उपकरण है जिन्हें विभिन्न दबाव की परिस्थितियों में तरल के वाष्प अवस्था में परिवर्तन के लिए तापमान निर्धारित करने की आवश्यकता होती है। किसी पदार्थ का उबाल बिंदू वह तापमान है जिस पर इसका वाष्प दबाव चारों ओर के वायुमंडलीय दबाव के बराबर हो जाता है, जिससे तरल गैस में परिवर्तित हो जाता है। यह महत्वपूर्ण भौतिक गुण दबाव के साथ महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होता है—यह संबंध कई वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है। हमारा उपयोगकर्ता-अनुकूल उबाल बिंदू कैलकुलेटर एंटोइन समीकरण का उपयोग करता है, जो एक स्थापित गणितीय मॉडल है, विभिन्न पदार्थों के लिए विभिन्न दबाव की परिस्थितियों में उबाल बिंदुओं की सटीक भविष्यवाणी करने के लिए।
चाहे आप रासायनिक प्रक्रियाओं को डिज़ाइन कर रहे हों, आसवन संचालन की योजना बना रहे हों, या बस यह जानने के लिए कि ऊँचाई खाना पकाने के तापमान को कैसे प्रभावित करती है, उबाल बिंदुओं के भिन्नताओं को समझना महत्वपूर्ण है। यह कैलकुलेटर सामान्य पदार्थों जैसे पानी, इथेनॉल और एसीटोन के लिए सटीक उबाल बिंदू भविष्यवाणियाँ प्रदान करता है, जबकि आपको ज्ञात एंटोइन समीकरण पैरामीटर के साथ कस्टम पदार्थों को इनपुट करने की भी अनुमति देता है।
किसी पदार्थ का उबाल बिंदू वह तापमान है जिस पर इसका वाष्प दबाव बाहरी दबाव के बराबर होता है। इस बिंदु पर, तरल के भीतर वाष्प के बुलबुले बनते हैं और सतह पर उठते हैं, जिससे हमें जो परिचित उबाल दिखाई देता है। कई कारक किसी पदार्थ के उबाल बिंदू को प्रभावित करते हैं:
दबाव और उबाल बिंदू के बीच का संबंध विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, पानी 100°C (212°F) पर उबलता है जब मानक वायुमंडलीय दबाव (1 atm या 760 mmHg) होता है, लेकिन उच्च ऊँचाई पर पाए जाने वाले कम दबाव पर, यह महत्वपूर्ण रूप से कम तापमान पर उबलता है।
एंटोइन समीकरण एक अर्ध-व्युत्पन्न सूत्र है जो शुद्ध घटकों के लिए तापमान के साथ वाष्प दबाव को संबंधित करता है। यह हमारे उबाल बिंदू कैलकुलेटर की गणितीय नींव है और इसे इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:
जहाँ:
किसी दिए गए दबाव पर उबाल बिंदू की गणना करने के लिए, हम समीकरण को तापमान के लिए हल करने के लिए पुनर्व्यवस्थित करते हैं:
प्रत्येक पदार्थ के अद्वितीय एंटोइन स्थिरांक होते हैं जो प्रयोगात्मक मापों के माध्यम से निर्धारित किए गए हैं। ये स्थिरांक आमतौर पर विशिष्ट तापमान रेंज के भीतर मान्य होते हैं, यही कारण है कि हमारे कैलकुलेटर में परिणामों के अनुशंसित रेंज से बाहर होने पर चेतावनियाँ शामिल हैं।
हमारा कैलकुलेटर सहज और सीधा बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अपने इच्छित पदार्थ के उबाल बिंदू की गणना करने के लिए इन चरणों का पालन करें:
कैलकुलेटर प्रदान करता है:
उपयोगकर्ताओं के लिए जो अंतर्निहित गणित में रुचि रखते हैं, कैलकुलेटर में "उन्नत विकल्प" टॉगल शामिल है जो एंटोइन समीकरण को प्रदर्शित करता है और बताता है कि इसका गणना में कैसे उपयोग किया गया है।
सटीक उबाल बिंदू गणनाएँ कई क्षेत्रों और अनुप्रयोगों में आवश्यक हैं:
उच्च ऊँचाई पर पानी (5,000 फीट):
औद्योगिक इथेनॉल आसवन:
प्रयोगशाला वैक्यूम आसवन के लिए टोल्यूएन:
हालांकि एंटोइन समीकरण अपनी सरलता और सटीकता के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उबाल बिंदुओं की गणना के लिए अन्य विधियाँ शामिल हैं:
प्रत्येक दृष्टिकोण के अपने लाभ हैं, लेकिन एंटोइन समीकरण अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए सरलता और सटीकता का उत्कृष्ट संतुलन प्रदान करता है, यही कारण है कि इसे हमारे कैलकुलेटर में लागू किया गया है।
दबाव के साथ उबाल बिंदुओं के संबंध की समझ सदियों से महत्वपूर्ण रूप से विकसित हुई है:
17वीं सदी में, वैज्ञानिकों जैसे कि रॉबर्ट बॉयल ने यह अध्ययन करना शुरू किया कि दबाव गैसों और तरल पदार्थों के गुणों को कैसे प्रभावित करता है। डेनिस पापिन का 1679 में दबाव कुकर का आविष्कार इस बात का प्रमाण था कि बढ़ते दबाव से पानी के उबाल बिंदू को बढ़ाया जा सकता है, जिससे तेज खाना पकाने की अनुमति मिलती है।
19वीं सदी में, वैज्ञानिकों जैसे कि सादी कार्नोट, रूडोल्फ क्लॉज़ियस, और विलियम थॉमसन (लॉर्ड केल्विन) ने थर्मोडायनामिक्स के मौलिक कानूनों का विकास किया, जिसने उबाल जैसे चरण संक्रमणों को समझने के लिए एक सैद्धांतिक ढाँचा प्रदान किया।
1888 में, फ्रांसीसी इंजीनियर लुई चार्ल्स एंटोइन ने अपनी उपनामित समीकरण प्रकाशित की, जिसने तापमान के साथ वाष्प दबाव के बीच एक सरल लेकिन प्रभावी गणितीय संबंध प्रदान किया। यह अर्ध-व्युत्पन्न सूत्र जल्दी से रासायनिक इंजीनियरिंग और भौतिक रसायन में एक मानक उपकरण बन गया।
20वीं सदी के दौरान, शोधकर्ताओं ने हजारों पदार्थों के लिए एंटोइन स्थिरांकों के व्यापक डेटाबेस संकलित किए। आधुनिक गणनात्मक विधियों ने इन मूल्यों को और परिष्कृत किया है और समीकरण की लागूता को व्यापक तापमान और दबाव रेंज में बढ़ाया है।
आज, एंटोइन समीकरण वाष्प-तरल संतुलन गणनाओं का एक मुख्य आधार बना हुआ है, जो औद्योगिक आसवन से लेकर पर्यावरणीय मॉडलिंग तक के अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।
यहाँ विभिन्न प्रोग्रामिंग भाषाओं में एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबाल बिंदू गणनाओं को लागू करने के उदाहरण दिए गए हैं:
1' Excel VBA फ़ंक्शन उबाल बिंदू गणना के लिए
2Function CalculateBoilingPoint(A As Double, B As Double, C As Double, Pressure As Double) As Double
3 ' एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबाल बिंदू की गणना करें
4 ' दबाव mmHg में होना चाहिए
5 CalculateBoilingPoint = B / (A - Log(Pressure) / Log(10)) - C
6End Function
7
8' उदाहरण उपयोग:
9' पानी के स्थिरांक: A=8.07131, B=1730.63, C=233.426
10' =CalculateBoilingPoint(8.07131, 1730.63, 233.426, 760) ' परिणाम: 100.0°C पर 1 atm
111import math
2
3def calculate_boiling_point(a, b, c, pressure_mmhg):
4 """
5 एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबाल बिंदू की गणना करें।
6
7 पैरामीटर:
8 a, b, c: पदार्थ के लिए एंटोइन स्थिरांक
9 pressure_mmhg: mmHg में दबाव
10
11 लौटाता है:
12 सेल्सियस में उबाल बिंदू
13 """
14 return b / (a - math.log10(pressure_mmhg)) - c
15
16# मानक दबाव (760 mmHg) पर पानी के लिए उदाहरण
17water_constants = {"A": 8.07131, "B": 1730.63, "C": 233.426}
18pressure = 760 # 1 atm = 760 mmHg
19
20boiling_point = calculate_boiling_point(
21 water_constants["A"],
22 water_constants["B"],
23 water_constants["C"],
24 pressure
25)
26
27print(f"पानी {boiling_point:.2f}°C पर {pressure} mmHg पर उबलता है")
281function calculateBoilingPoint(a, b, c, pressureMmHg) {
2 // एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबाल बिंदू की गणना करें
3 // सेल्सियस में तापमान लौटाता है
4 return b / (a - Math.log10(pressureMmHg)) - c;
5}
6
7// तापमान इकाइयों के बीच रूपांतरण
8function convertTemperature(temp, fromUnit, toUnit) {
9 // पहले सेल्सियस में रूपांतरित करें
10 let tempInC;
11
12 switch (fromUnit) {
13 case 'C':
14 tempInC = temp;
15 break;
16 case 'F':
17 tempInC = (temp - 32) * 5/9;
18 break;
19 case 'K':
20 tempInC = temp - 273.15;
21 break;
22 }
23
24 // फिर सेल्सियस से लक्षित इकाई में रूपांतरित करें
25 switch (toUnit) {
26 case 'C':
27 return tempInC;
28 case 'F':
29 return (tempInC * 9/5) + 32;
30 case 'K':
31 return tempInC + 273.15;
32 }
33}
34
35// विभिन्न दबावों पर पानी के लिए उपयोग का उदाहरण
36const waterConstants = { A: 8.07131, B: 1730.63, C: 233.426 };
37const standardPressure = 760; // mmHg
38const highAltitudePressure = 630; // mmHg (लगभग 5000 फीट ऊँचाई)
39
40const boilingPointAtSeaLevel = calculateBoilingPoint(
41 waterConstants.A,
42 waterConstants.B,
43 waterConstants.C,
44 standardPressure
45);
46
47const boilingPointAtAltitude = calculateBoilingPoint(
48 waterConstants.A,
49 waterConstants.B,
50 waterConstants.C,
51 highAltitudePressure
52);
53
54console.log(`पानी समुद्र स्तर पर ${boilingPointAtSeaLevel.toFixed(2)}°C पर उबलता है`);
55console.log(`पानी उच्च ऊँचाई पर ${boilingPointAtAltitude.toFixed(2)}°C पर उबलता है`);
56console.log(`यह ${convertTemperature(boilingPointAtAltitude, 'C', 'F').toFixed(2)}°F है`);
571public class BoilingPointCalculator {
2 /**
3 * एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबाल बिंदू की गणना करें
4 *
5 * @param a एंटोइन स्थिरांक A
6 * @param b एंटोइन स्थिरांक B
7 * @param c एंटोइन स्थिरांक C
8 * @param pressureMmHg mmHg में दबाव
9 * @return सेल्सियस में उबाल बिंदू
10 */
11 public static double calculateBoilingPoint(double a, double b, double c, double pressureMmHg) {
12 return b / (a - Math.log10(pressureMmHg)) - c;
13 }
14
15 /**
16 * विभिन्न इकाइयों के बीच दबाव रूपांतरित करें
17 *
18 * @param pressure रूपांतरित करने के लिए दबाव मान
19 * @param fromUnit स्रोत इकाई ("atm", "mmHg", "kPa", "psi", "bar")
20 * @param toUnit लक्षित इकाई
21 * @return रूपांतरित दबाव मान
22 */
23 public static double convertPressure(double pressure, String fromUnit, String toUnit) {
24 // mmHg में रूपांतरण कारक
25 double mmHg = 0;
26
27 // पहले mmHg में रूपांतरित करें
28 switch (fromUnit) {
29 case "mmHg": mmHg = pressure; break;
30 case "atm": mmHg = pressure * 760; break;
31 case "kPa": mmHg = pressure * 7.50062; break;
32 case "psi": mmHg = pressure * 51.7149; break;
33 case "bar": mmHg = pressure * 750.062; break;
34 }
35
36 // लक्षित इकाई में mmHg से रूपांतरित करें
37 switch (toUnit) {
38 case "mmHg": return mmHg;
39 case "atm": return mmHg / 760;
40 case "kPa": return mmHg / 7.50062;
41 case "psi": return mmHg / 51.7149;
42 case "bar": return mmHg / 750.062;
43 }
44
45 return 0; // यहाँ नहीं पहुँचना चाहिए
46 }
47
48 public static void main(String[] args) {
49 // पानी के लिए एंटोइन स्थिरांक
50 double a = 8.07131;
51 double b = 1730.63;
52 double c = 233.426;
53
54 // विभिन्न दबावों पर उबाल बिंदू की गणना करें
55 double standardPressure = 1.0; // atm
56 double standardPressureMmHg = convertPressure(standardPressure, "atm", "mmHg");
57 double boilingPoint = calculateBoilingPoint(a, b, c, standardPressureMmHg);
58
59 System.out.printf("पानी %.2f°C पर %.2f atm (%.2f mmHg) पर उबलता है%n",
60 boilingPoint, standardPressure, standardPressureMmHg);
61
62 // कम दबाव (उच्च ऊँचाई) पर उबाल बिंदू की गणना करें
63 double reducedPressure = 0.8; // atm
64 double reducedPressureMmHg = convertPressure(reducedPressure, "atm", "mmHg");
65 double reducedBoilingPoint = calculateBoilingPoint(a, b, c, reducedPressureMmHg);
66
67 System.out.printf("उच्च ऊँचाई (0.8 atm) पर पानी %.2f°C पर उबलता है%n",
68 reducedBoilingPoint);
69 }
70}
711#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <string>
4
5// एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबाल बिंदू की गणना करें
6double calculateBoilingPoint(double a, double b, double c, double pressureMmHg) {
7 return b / (a - log10(pressureMmHg)) - c;
8}
9
10// इकाइयों के बीच तापमान रूपांतरित करें
11double convertTemperature(double temp, const std::string& fromUnit, const std::string& toUnit) {
12 // पहले सेल्सियस में रूपांतरित करें
13 double tempInC;
14
15 if (fromUnit == "C") {
16 tempInC = temp;
17 } else if (fromUnit == "F") {
18 tempInC = (temp - 32.0) * 5.0 / 9.0;
19 } else if (fromUnit == "K") {
20 tempInC = temp - 273.15;
21 } else {
22 throw std::invalid_argument("अमान्य तापमान इकाई");
23 }
24
25 // फिर लक्षित इकाई में रूपांतरित करें
26 if (toUnit == "C") {
27 return tempInC;
28 } else if (toUnit == "F") {
29 return (tempInC * 9.0 / 5.0) + 32.0;
30 } else if (toUnit == "K") {
31 return tempInC + 273.15;
32 } else {
33 throw std::invalid_argument("अमान्य तापमान इकाई");
34 }
35}
36
37int main() {
38 // पानी के लिए एंटोइन स्थिरांक
39 double a = 8.07131;
40 double b = 1730.63;
41 double c = 233.426;
42
43 // मानक दबाव पर उबाल बिंदू की गणना करें
44 double standardPressure = 760.0; // mmHg (1 atm)
45 double boilingPoint = calculateBoilingPoint(a, b, c, standardPressure);
46
47 std::cout << "पानी " << boilingPoint << "°C पर मानक दबाव (760 mmHg) पर उबलता है" << std::endl;
48
49 // कम दबाव पर उबाल बिंदू की गणना करें
50 double reducedPressure = 500.0; // mmHg
51 double reducedBoilingPoint = calculateBoilingPoint(a, b, c, reducedPressure);
52
53 std::cout << "पानी " << reducedBoilingPoint << "°C पर कम दबाव (500 mmHg) पर उबलता है" << std::endl;
54 std::cout << "यह " << convertTemperature(reducedBoilingPoint, "C", "F") << "°F है" << std::endl;
55
56 return 0;
57}
58पानी मानक वायुमंडलीय दबाव (1 atm या 760 mmHg) पर 100°C (212°F) पर उबलता है। यह तापमान पैमानों और खाना पकाने के निर्देशों में संदर्भ बिंदु के रूप में अक्सर उपयोग किया जाता है।
उच्च ऊँचाई पर, वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है, जिससे तरल पदार्थों के उबाल बिंदू में कमी आती है। पानी के लिए, उबाल बिंदू लगभग 1°C प्रति 285 मीटर (935 फीट) की ऊँचाई पर घटता है। यही कारण है कि उच्च ऊँचाई पर खाना पकाने के समय को समायोजित करने की आवश्यकता होती है।
विभिन्न तरल पदार्थों के उबाल बिंदू विभिन्न आणविक संरचना, आणविक वजन, और अंतःआणविक बलों की ताकत के कारण भिन्न होते हैं। जिन पदार्थों में मजबूत अंतःआणविक बल होते हैं (जैसे पानी में हाइड्रोजन बंधन) उन्हें गैस चरण में अणुओं को अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च उबाल बिंदू होता है।
एंटोइन स्थिरांक (A, B, और C) अर्ध-व्युत्पन्न समीकरणों में उपयोग किए जाने वाले अनुभवजन्य पैरामीटर हैं जो विशिष्ट पदार्थों के लिए तापमान के साथ वाष्प दबाव को संबंधित करते हैं। इन्हें विभिन्न तापमान पर वाष्प दबाव के प्रयोगात्मक मापों के माध्यम से निर्धारित किया जाता है, उसके बाद डेटा को एंटोइन समीकरण के लिए फिट करने के लिए रिग्रेशन विश्लेषण किया जाता है।
बुनियादी एंटोइन समीकरण केवल शुद्ध पदार्थों पर लागू होता है। मिश्रणों के लिए, विभिन्न घटकों के बीच इंटरैक्शन को ध्यान में रखने के लिए अधिक जटिल मॉडल जैसे राउल्ट का नियम या गतिविधि गुणांक मॉडल की आवश्यकता होती है। हमारा कैलकुलेटर शुद्ध पदार्थों के लिए डिज़ाइन किया गया है।
उबाल तब होता है जब एक तरल का वाष्प दबाव बाहरी दबाव के बराबर होता है, जिससे तरल के भीतर बुलबुले बनते हैं। वाष्पीकरण केवल एक तरल की सतह पर होता है और किसी भी तापमान पर हो सकता है। उबाल एक विशिष्ट तापमान (उबाल बिंदू) पर एक सामूहिक प्रक्रिया है जो दी गई दबाव के लिए होती है।
एंटोइन समीकरण आमतौर पर प्रत्येक पदार्थ के लिए निर्दिष्ट तापमान रेंज के भीतर प्रयोगात्मक मानों के 1-2% के भीतर सटीकता प्रदान करता है। इन रेंज के बाहर, सटीकता कम हो सकती है। अत्यधिक उच्च दबाव या तापमान के निकट महत्वपूर्ण बिंदुओं के लिए, अधिक जटिल राज्य समीकरणों की सिफारिश की जाती है।
एंटोइन समीकरण मध्यम दबाव रेंज के भीतर सबसे अच्छा काम करता है। अत्यधिक उच्च दबाव (महत्वपूर्ण दबाव के करीब) या बहुत कम दबाव (गहरे वैक्यूम) पर, समीकरण सटीकता खो सकता है। यदि परिणाम पूर्वनिर्धारित पदार्थों के लिए अनुशंसित रेंज से बाहर होते हैं तो हमारा कैलकुलेटर आपको चेतावनी देगा।
एंटोइन समीकरण के मानक रूप में तापमान सेल्सियस (°C) में और दबाव mmHg में होता है। यदि आपके स्थिरांक विभिन्न इकाइयों पर आधारित हैं, तो उन्हें समीकरण में उपयोग करने से पहले रूपांतरित करना होगा।
उबाल बिंदू वह तापमान है जिस पर किसी पदार्थ का वाष्प दबाव बाहरी दबाव के बराबर होता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, वाष्प दबाव बढ़ता है। जब वाष्प दबाव चारों ओर के दबाव के बराबर हो जाता है, तो उबाल होता है। यह संबंध ठीक वही है जो एंटोइन समीकरण वर्णित करता है।
एंटोइन, सी. (1888). "Tensions des vapeurs: nouvelle relation entre les tensions et les températures." Comptes Rendus des Séances de l'Académie des Sciences. 107: 681–684, 778–780, 836–837.
पोलिंग, बी.ई., प्रॉज़निट्ज, जे.एम., & ओ'कोनेल, जे.पी. (2001). The Properties of Gases and Liquids (5वाँ संस्करण). मैकग्रा-हिल।
स्मिथ, जे.एम., वैन नेस, एच.सी., & एबॉट, एम.एम. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (7वाँ संस्करण). मैकग्रा-हिल।
NIST रसायन विज्ञान वेबबुक, SRD 69. राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान। https://webbook.nist.gov/chemistry/
यॉव्स, सी.एल. (2003). Yaws' Handbook of Thermodynamic and Physical Properties of Chemical Compounds. नोवेल।
रीड, आर.सी., प्रॉज़निट्ज, जे.एम., & पोलिंग, बी.ई. (1987). The Properties of Gases and Liquids (4वाँ संस्करण). मैकग्रा-हिल।
ग्मेह्लिंग, जे., कोल्बे, बी., क्लेइबर, एम., & रेरे, जे. (2012). Chemical Thermodynamics for Process Simulation. विले-विच।
अब जब आप उबाल बिंदुओं के पीछे के विज्ञान और हमारे कैलकुलेटर के काम करने के तरीके को समझते हैं, तो आप अपने विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए सटीक भविष्यवाणियाँ करने के लिए तैयार हैं। चाहे आप थर्मोडायनामिक्स के बारे में सीखने वाले छात्र हों, रासायनिक प्रक्रियाओं को डिज़ाइन करने वाले पेशेवर इंजीनियर हों, या वैज्ञानिक अवधारणाओं का पता लगाने वाले जिज्ञासु मन हों, हमारा उबाल बिंदू कैलकुलेटर आपको आवश्यक सटीकता और लचीलापन प्रदान करता है।
बस अपने पदार्थ का चयन करें (या कस्टम एंटोइन स्थिरांक दर्ज करें), दबाव की परिस्थितियों को निर्दिष्ट करें, और तुरंत गणना किया गया उबाल बिंदू देखें, साथ ही दबाव-तापमान संबंध का एक सहायक दृश्य भी देखें। कैलकुलेटर का सहज इंटरफ़ेस जटिल गणनाओं को सभी के लिए सुलभ बनाता है, चाहे तकनीकी पृष्ठभूमि कुछ भी हो।
आज ही दबाव और उबाल बिंदुओं के बीच के दिलचस्प संबंध का पता लगाना शुरू करें!
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