Reações químicas: 5 exemplos “impossíveis”

Por , em 31.01.2012

Química é um campo complicado. Os elementos são muito variados, e suas interações às vezes podem ser imprevisíveis e muito estranhas. A história está cheia de momentos onde ninguém acreditava que aquilo fosse possível, mas aconteceu. Aqui vão cinco reações que deveriam ser “impossíveis”:

5 – O Paradoxo do cristal

Em 1984, o químico de Israel Dan Shechtman afirmou ter encontrado uma forma “quasicristalina” de simetria dos átomos em alguns sólidos. Outro quiímico, Linus Pauling, afirmou: “Não existe isso de quasicristal, apenas quasi-cientistas”.

E por isso Shechtman tinham mais satisfação do que o comum quando subiu ao palco, em Estocolmo, em dezembro do ano passado, para receber o Nobel de química. Ele foi ousado – e estava certo.

No começo dos anos 80, Shechtman estava atirando raios de elétrons em misturas de metais. Ele analisou os padrões de interferência, permitindo que determinasse o formato dos átomos internos.

Um padrão de interferência nitidamente definido é sinal de uma estrutura cristalina regular. Mas entre as misturas que ele estudou, um lindo padrão formado pelo alumínio e o manganês não fez sentido. Ele sugeria um cristal com uma simetria do pentágono. Mas as leis dos cristais diziam que os átomos não podem estar arranjados dessa maneira, assim como pentágonos não podem preencher um piso sem deixar buracos.

Pauling não era o único cético na história. Quando Shechtman insistiu na sua ideia, ele foi convidado a se retirar do grupo de pesquisa e teve muita dificuldade em conseguir publicar suas descobertas.

De fato, a resposta para a discussão estava lá. Na década de 70, o matemático Roger Penrose descobriu que dois azulejos no formato de diamantes podiam cobrir um plano sem deixar buracos e sem repetir o padrão. O padrão dos átomos de Shechtman nunca se repetia exatamente, e por isso não formava um cristal perfeito; era um “quasicristal”.

Desde então, muitos outros cristais desse tipo foram encontrados. Estruturas similares estão em vários polímeros e até em um fragmento de um meteorito encontrado na Sibéria. Em 2010, uma equipe liderada por Valeria Molinero até sugeriu que a água, quando confinada em pequenas aberturas, pode congelar e formar um gelo quasicristal.

4 – Entropia em ambas as direções

Para Boris Belousov, a justiça veio muito tarde. Quando o bioquímico soviético ganhou o prestigioso prêmio Lenin, em 1980, já tinha morrido há 10 anos.

Pelo menos ele viveu o suficiente para ver o desprezo dado ao seu trabalho virar uma grande aceitação. Na década de 50, Boris inventou um coquetel de ingredientes químicos que conseguia imitar a glicólise, o processo pelo qual as enzimas quebram os açucares. A mistura passava de incolor para amarela conforme a reação acontecia.

Mas então algo incrível ocorreu: o coquetel ficou incolor novamente. E depois amarelo. E depois incolor. Passou a oscilar repetidamente entre os dois estados.

Isso era inaceitável. Uma reação que fosse espontaneamente para ambas as direções ia contra um dos ditos mais sagrados da química, a segunda lei da termodinâmica. As mudanças de estado no universo são acompanhadas de entropia – em outras palavras, é preciso deixar as coisas menos ordenadas do que estavam antes. A entropia não pode aumentar em ambas as direções em uma reação química. Belousov estava sugerindo algo insano.

De fato, Belousov não foi o primeiro a observer o evento. Em 1921, o químico americano William Bray confirmou oscilações similares quando o peróxido de hidrogênio regia com íons iodados. Mas ninguém acreditou nele, também. E Belousov não conseguia publicar sua descoberta.

A fama só veio quando o compatriota Anatoly Zhabotinsky modificou a reação original para revezar as cores do azul para o vermelho – uma mudança muito drástica para ser ignorada. Conforme as novidades da reação “Belousov-Zhabotinsky” (BZ) viajavam para o ocidente, no fim da década de 60, uma explicação começou a se cristalizar. As oscilações acontecem porque a reação inicial gera componentes intermediários que são auto catalíticos, aumentando sua própria produção. Ao mesmo tempo, alguns dos componentes resultantes iniciam um segundo ciclo autocatalítico que regenera os ingredientes do primeiro.

Mas as oscilações não duram para sempre: se deixadas, lentamente elas param, e a mistura fica em um estado imutável. Elas são um exemplo de um fenômeno transitório sem equilíbrio. A termodinâmica lida apenas com estados equilibrados, por isso a segunda lei não está ameaçada.

Mas se a reação BZ for constantemente alimentada com ingredientes frescos, e os produtos finais forem removidos, as oscilações continuam indefinidamente. Esse processo é importante para algumas reações industriais e até mesmo na glicólise real.

3 – Túnel de escape quântico

É muito frio no espaço. Então, a origem de algumas moléculas complexas, encontradas por lá, como os polímeros, é um mistério.

A maior parte das reações químicas procede através da formação de moléculas intermediárias de alta energia, que se arranjam para formar produtos de menor energia. Geralmente na forma de calor, a energia é necessária para cruzar a barreira dos reagentes. De acordo com a teoria “cinética” padrão, quase todas as moléculas nas frígidas nuvens de gás interestelares não teriam energia suficiente para reagir.

Na década de 70, o cientista soviético Vitali Goldanski desafiou esse dogma. Seus experimentos mostraram que certas moléculas envolvidas em reações de polímeros continuavam a acontecer mesmo quando resfriadas até menos 269,15 graus Celsius, um pouco mais quente do que as partes mais frias do espaço. O formaldeído, um componente comum nas nuvens moleculares, pode se unir em cadeias de polímeros com centenas de moléculas, usando uma ajuda de raios gama ou elétrons energizados – elementos que estão viajando pelo universo.

Como isso era possível? Goldanski argumentou que a ideia convencional estava esquecendo um elemento crucial. As leis quânticas ditam que partículas como os átomos e os elétrons envolvidos em reações químicas podem cruzar as barreiras energéticas, mesmo que aparentemente não haja energia suficiente. Isso acontece através de um processo chamado “túnel”. O cientista disse que no frio espaço, esse processo de canalização mantém as coisas acontecendo.

O trabalho de Goldanski foi uma curiosidade na época, mas o princípio quântico hoje está bem estabilizado. Algumas reações biológicas, catalisadas por enzimas, são mais eficientes do que a teoria cinética porque envolvem o movimento de íons de hidrogênio – prótons solitários que são mais inclinados ao túnel quântico.

Mas ainda assim podem acontecer surpresas. Em junho do ano passado, Wesley Allen e seus colegas prenderam uma molécula super reativa, livre de radicais, chamada de metilhidroxicarbono em uma matriz de argônio sólido, a menos 262,15 graus Celsius. Ela tem elétrons sem par que são predispostos a reagir rapidamente – mas não a essas temperaturas.

Não apenas a molécula reagiu, mas também formou o produto errado. A molécula pode se rearranjar para formar ou acetaldeído ou álcool vinil, mas a barreira energética para o segundo é menor, então mais dele é esperado. Ao invés disso, formou-se uma quantidade muito grande de acetaldeído.

Allen propõe que apesar da barreira para formar o acetaldeído ser maior, ela é também mais curta, tornando o processo do túnel mais fácil. Ele afirma que isso “foi um choque para a maioria dos químicos”.

2 – Forçando os gases nobres a trabalhar

Você se lembra da escola, quando ensinaram nas aulas de química que os gases inertes ou “nobres” não reagiam?

A história desses elementos, empilhados à direita na tabela periódica, dá amplo suporte para essa visão. Após a descoberta do gás argônio, em 1894, o químico francês Henri Moissan o misturou com flúor, o elemento reativo que ele havia isolado em 1886, junto com faíscas para uma boa mistura. Resultado: nada.

A teoria das ligações químicas explicava o porquê. Os gases nobres estão cheios de elétrons, então não podem compartilhar com outros átomos.

O influente químico Linus Pauling foi um dos maiores arquitetos dessa teoria, mas sem desistir imediatamente dos gases nobres. Na década de 30, ele conseguiu uma rara amostra de xenônio e convenceu seu colega Don Yosta a tentar reagir com o flúor. Após muita tentativa, Yost conseguiu apenas corroer as bordas do frasco de quartzo.

Após isso, só um louco iria querer fazer compostos de gases nobres.

O químico inglês Neil Bartlett não tentou contrariar a sabedoria convencional; só começou a seguir a lógica comum. Em 1961, ele descobriu que o composto de platina hexafluorida (PtF6), formado três anos antes, era um poderoso oxidante. A oxidação, que remove elétrons de um elemento ou composto químico, leva o nome do oxigênio porque ele é incomparável nessa função. Mas Bartlett descobriu que a PtF6 podia oxidar o oxigênio, arrancando os elétrons e criando um íon positivo.

No começo do ano seguinte, Barlett estava preparando uma aula e viu um gráfico de “potências de ionização”. Esses números contam a quantidade de energia necessária para remover um elétron de várias substâncias. Ele percebeu que o potencial de ionização do xenônio era quase igual ao do oxigênio. Se a PtF6 podia oxidar o oxigênio, que tal o xenônio?

A mistura do gás vermelho de PtF6 e o xenônio incolor respondeu a questão. O vidro imediatamente ficou coberto por um material amarelo. A fórmula do composto formado era XePtF6, o primeiro composto de gases nobres.

Muitos outros foram formados depois. Alguns são muito instáveis: Bartlett quase perdeu um olho estudando o dióxido de xenônio. Mesmo hoje, os gases nobres continuam a surpreender. O ganhador do Nobel, Roald Hoffmann, admite ter ficado chocado quando soube que, em 2000, químicos de Berlim formaram um composto de xenônio e ouro – um metal que é supostamente nobre e não reativo.

Então não acredite em tudo que contam na escola. Os gases nobres continuam sendo os elementos menos reativos por aí, mas parece que você pode fazer de tudo com a química.

1 – Ménage à trois atômico

Uma ligação química é a união de dois átomos. A ideia de que, em algumas ocasiões, um terceiro átomo se unisse a essa ligação era tão ofensiva que quando foi proposta pela primeira vez quase provocou uma guerra.

Tudo começou nos anos 40, com tentativas de explicar certas reações de moléculas orgânicas que envolviam a mudança de grupos carregados negativamente. Se um desses grupos sumia, sobrava um íon contendo um átomo de carbono carregado positivamente. De acordo com as teorias, o grupo de substituição deveria se ligar no mesmo lugar, no átomo positivo. Mas isso não acontece sempre.

Alguns químicos, em particular Saul Winstein, deram uma surpreendente afirmação: que a carga positiva estava rodeada em um arranjo triangular, com três carbonos. [NewScientist]

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41 comentários

  • Alexandre A. Alves:

    Só digo uma coisa:

    CHUPA Linus Pauling !

  • maximo pereira dos santos:

    ” bíblia a infalível palavra de Deus ”mas,quanto aos tímidos,e aos fornicários,e aos incrédulos,e aos abomináveis,e aos homicidas,e aos feiticeiros,e aos idólatras e a todos os mentirosos,a sua parte será no lago que arde com fogo e enxofre;o que é a segunda morte.ap.cap.21 ver.08.terra terra,ouve a palavra do senhor,jr.cap.22 ver.29.

    • Domo:

      Ahhh por que tiraram o botãnzinho de negativo….?

    • sem nome:

      ah como queria encher esse maximo de negativos, pena que não da mais, por que ele vem falar coisas absurdas dessas que não tem nada a ver com assunto, só ta estragando o site assim, crente metido

    • Campoi:

      Para você não ter o prazer de aperta-lo haha! Podia ter um botão “explodir” no lugar do negativo.

    • Thrash:

      Isso aqui tem cara de igreja?!

    • wolmer:

      O Maximo, Voce e o “Maximo” da ignorancia e estupidez. Que tem a ver seu comentario? Deixa de ficar ouvindo pastores que vendem o medo e procura estudar um pouco cara. Comece pela biblia ja que voce cre que e inteligente. se toca mane!

  • Arionaldo Carvalho da silva:

    A ciência nunca parade evoluir, sempre terá um que ao longo do tempo que busque novas descobertas seja qualquer ramo. há muitos cientistas trancafiados em laborátorios sepre surperar seus colegas.

  • ASSOCIAÇÃO DOS TÉCNICOS EM POLÍMEROS DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO:

    COM A PERMISSÃO DO MODERADOR, GOSTARIA DE PODER PUBLICAR TAL ARTIGO NO BLOG DA ASSOCIAÇÃO DOS TÉCNICOS EM POLÍMEROS DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO, COMO FORMA DE DIVULGAR ESSE ESPAÇO E O ARTIGO EM SI.

    VEJAM TAL FATO EM:
    http://www.polimeros3broxo.blogspot.com
    BLOG DA ASSOCIAÇÃO DOS TÉCNICOS EM POLÍMEROS DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO.

    DOM PAULO DE BEL,
    EDITOR DO BLOG.
    .
    .
    .

  • marcos:

    kkkk fiquei maluco so de ler…

  • Richard Fontana:

    Vivemos em um mundo de modelos, desenvolvidos pelo próprio homem. E ás vezes quem impõe estes tipos de modelos, pensa que são os ideais, imutáveis e plenos de toda razão. Raro e ledo engano.
    O acontecido entre Schchtm e Pauling, demonstra isto claramente. Ninguem é dono da razão ou da verdade.
    Em qualquer discussão, e isto vale acima de tudo nos meios acadêmicos e de pesquisa, existe a minha verdade, a verdade do outro e a verdade verdeira que se sobrepôe às outras duas e que nem sempre está muito vísivel ou compreensível.
    Vivemos em um mundo mutável, e pobre de pensar seria do homem que julga que tudo sabe.

    • Fernando Antonio Lopes Corrêa:

      A maior questão não é o que sabemos, ou o que pretendemos saber, mas a capacidade de abandonarmos os nossos vãos conhecimentos. Há muito tempo os homens violentam-se mutualmente devido a esta simples questão. Quando observamos o universo sem quaisquer preconceitos oportuna-se um melhor e mais profundo conhecimento. Assim como, se olharmos para o nosso próximo e para a natureza que nos cerca do mesmo modo abre-se brechas para um melhor relacionamento

  • Cláudio de Freitas:

    Textos muito interessantes e bons prá gente sempre pensar, não importa se um sujeito é considerado o “the best” ou o “the worst”,se tudo que é conhecido em ciencias fosse imutável, é óbvio que ela não avançaria.Acho que todas as idéias devem ser bem vindas, trabalhar com seriedade em cima delas é a questão. Imaginem se o atual prêmo Nobel de química tivesse abandonado suas idéias ao ouvir de Linus Pauling que o que existem são quasi cientistas.Então seria bom nós considerarmos com certo somente a morte(só do corpo para não criar polemica)e abrirmos espaço sempre a novas ideias.

  • Stéphano:

    Texto fascinante, se não tivesse curso de Meteorologia aqui na minha cidade com certeza eu faria Bacharelado em Química!

  • Jonatas:

    A química é sem dúvida um campo fascinante repleto de mistérios e descobertas potenciais. O Impossível é apenas algo que ainda não compreendemos como pode ser Possível.
    A resistência que o Israelense, que recebeu seu muito merecido Nobel, encontrou no meio científico também foi encontrada por Einstein, e Albert Einstein ainda praticou a mesma resistência quanto Hubble, quando Hubble descobriu que as galáxias estavam se afastando. Felizmente, Einstein teve tempo de se redimir.
    Como podemos ver, a história da ciência está marcada pelo ceticismo do meio dominante quanto à novas descobertas, mas essa tendência tem perdido força, embora ainda exista, novas teorias têm sido mais bem recebidas do que outrora. Os quase-cristais podem tão comuns quanto os cristais, porque sua formação é mais simples e exige condições menos especiais.

  • Luís Hideo:

    Super interessante. Eu gosto muito das matérias do Bernardo. São muito inteligentes e complexas.

  • rogerin:

    A curiosidade humana sem duvida é a chama do conhecimento, o novo fascina
    e encanta, quando buscamos o conhecimento estamos em busca da verdade, de um axioma esclarecedor, e quando encontramos essa máxima não podemos nos fecharmos, para que nós mesmos se preciso refutemos o que nos era referência de pensamento. Nunca é fácil rever nossos conceitos. Mas às vezes se faz necessário

  • Neitan Gomes:

    Eu como estudante do Ens. Médico fiquei extremamente chocado com a ideia de gases nobres reativos, e um elemento mais oxidante do que o próprio Oxigênio! O_O
    Achei muito errada a atitude de Linus Pauling, venerado por qualquer estudante de química por ter facilitado a distribuição eletrônica, mas pelo jeito falhou no quesito educação(humildade).

  • Austregon:

    A ciência pode ter quasidogmas mas nunca dogmas como a religião.Afinal estas “reações impossíveis” acabaram sendo aceitas…

    • Bovidino:

      Por acaso a declaração repetida incessantemente pelos papas da ciência de que o universo é uma criação do acaso sem a intervenção de um criador, não é um dogma?

    • negative:

      Atualmente, não. Acaso ou não acaso nada pôde de fato ter provocado o inicio do universo, pois uma partícula subatômica tende a surgir do nada na mesma chance de não surgir.
      O acaso é apenas um princípio incorporado na nossa atual explicação mais cotada para o inicio do universo. Mesmo leis comprovadas podem ser postas à prova e derrubadas, complementadas, expandidas, com as devidas evidencias.

    • Bovidino:

      Como atualmente não? Por acaso eles mudaram o discurso?

    • aguiarubra:

      Seria engraçado mudarem o postulado de que “o acaso criou o Universo” e a variante “o Universo surgiu ao acaso”: precisariam explicitar que determinismo causante foi esse!!!

      A candidata predileta, talvez única, no momento, para isso, é a TEORIA M…e recuaria o problema para: as “branas” surgem “ao acaso”?…rsrsrsrsrs

    • aguiarubra:

      Nada surge do Nada, nem mesmo “chances”…

    • aguiarubra:

      “Atualmente” é uma referência á Teoria das Catástrofes? Nela, não há “acasos” por acaso: um ‘estranho atrator’ (certa ordem, certo determinismo equacionável) elimina a aleatoriedade absoluta dos acasos.

      Se eventos ao acaso não ocorrerem dentro dos parâmetros do atrator estranho, desaparecem por si mesmos, por não sustentarem a própria instabilidade caótica.

      Como diziam os gregos antigos: “…Eros nasceu do ovo da noite, que flutuava no Caos. Com suas setas e sua tocha, atingia e animava todas as coisas, espalhando a vida e a alegria…”

    • Garrete Reis:

      Não, apresente argumentos (lógicos, comprováveis) do contrário e sua teoria será ao menos considerada.

    • Bovidino:

      Que teoria? Eu não tenho nem apresentei nenhuma teoria. Estou falando de fatos.

    • Garrete Reis:

      Não disse q vc tinha expresso uma teoria. Falei sobre as teorias científicas, inclusive da criação. Qualquer ideia científica largamente aceita, durante a história, sempre esteve passível de contestação, e muitas, por mais enraizadas que fossem, caíram. Sendo assim, não podem ser classificadas como dogma (no sentido de algo indiscutível).

  • Rômulo:

    A ciência, como qualquer outra esfera da humanidade, é praticada por homens. Homens são falhos e são falhos por serem corruptíveis.

  • John jones:

    nao entendi nada,so o lance dos gases nobres

    • Smaile Daniel Dreyer:

      Sem dúvidas, o melhor dos comentários!

  • nght:

    realmente, isso foi mto parecido com as polemicas das quais usaram para atacar a religião naquele famoso tópico.
    pessoalmente acho que o nosso mundo esta tecnologicamente uns 90% atrasado tudo por causa de ignorância de alguns cientistas como os que acusaram os descobridoras das reações acima.

  • LorD FeniX (Marthins):

    A ciência muitas vezes cai no mesmo erro q condena na religião: A criação de dogmas!!!

    Novas possibilidades deveriam ser estudadas e testadas independente se foram originadas de grandes nomes ou já aceitas como provadas. Esse sim é o espírito da ciência: pesquisar, questionar, teorizar e provar ou não o q foi teorizado.

    Quantas descobertas não foram atrasadas ou ainda não realizadas por alguns defenderem certos dogmas ciêntificos ?

    • Rômulo:

      Perfeito.

    • Garrete Reis:

      Não LorD FeniX, isso faz parte do método científico. Depois q uma descoberta eh feita, bem documentada e estada, ela é aceita como correta. Isto permite q ela seja usada como base pra novas descobertas. O que acontece é q ela pode ser verificada como errada, ou imprecisa. Então ela é revista. Aí está a glória do método científico: Questionar as próprias certezas!
      Pode-se questionar por que defender tão ferrenhamente a “velha teoria”. A resposta é simples: s não for assim, pode-se acabar abrindo mão de teorias consolidadas por novidades nem sempre corretas. Imagine s fossem abrir mão da teoria da relatividade no primeiro ataque que ela sofreu… Ela se mostrou forte, e está dando resultados até hoje!

    • LorD FeniX (Marthins):

      Foi exatamente o q critiquei: Transformar essa descoberta aceita em dogma e por causa disso descartar o trabalho de investigar possibilidades q vão contra ela.

      Ao encontrar algo q contraria o q é aceito um cientista deveria pensar: “vamos investigar!”

      Mas em muitos casos a atitude é: “Isso é um absurdo!!! Contraria tudo q conhecemos e é aceito! vamos descartar e ignorar!”

      Isso não é criar um dogma ? 🙂

      A “verdade aceita” pode muito bem ser uma “meia-verdade” e não ser aplicável a todos os casos ou mesmo estar errada.

      O próprio artigo dá bons exemplos disso. 🙂

    • Garrete Reis:

      Mas a investigação de novas possibilidades não é descartada! Os exemplos acima são ótimos e mostram isso! Na ciência não existe uma autoridade q proíbe isso ou aquilo. Ainda que a maioria da comunidade científica descarte de antemão uma possibilidade, um único cientista pode pesquisá-la, e, encontrado provas ou argumentos convincentes, pode emplacar a sua descoberta. A história da ciência está repleta desses exemplos!
      No mais, toda a comunidade não estar a todo tempo testando ou pondo à prova todas as teorias e descobertas. Não existe tempo nem recursos (humanos, financeiros, etc) pra tal ato. Descobertas ou teorias bem comprovadas e embasadas são aceitas e seguem em frente. Se estiverem certas ou erradas, o tempo vai acabar mostrando!

    • LorD FeniX (Marthins):

      Não são descartada mas são desestimuladas.
      O artigo mostra bem o quanto alguns tiveram dificuldades para levar adiante suas pesquisas pelo fato de elas contrariarem a “verdade aceita” ou a opinião de algum “grande nome”. 😛

      *”Quando Shechtman insistiu na sua ideia, ele foi convidado a se retirar do grupo de pesquisa e teve muita dificuldade em conseguir publicar suas descobertas.”*

      Lógico q não há tempo nem recursos para provar todas as teorias. Mas, se alguem apresenta uma e se dá ao trabalho de iniciar os testes, a comunidadade cientifica deveria, ao menos, investigar. E em muitos casos isso não ocorre.

      *”Mas ninguém acreditou nele, também. E Belousov não conseguia publicar sua descoberta.”*

      “Se estiverem certas ou erradas, o tempo vai acabar mostrando!”
      Claro, mas quanto tempo vai se perder com isso? Imagine se fosse a cura do cancêr? Ficaria anos “engavetada” como absurdo enquanto milhares estariam morrendo.

      Me mantive em exemplos do proprio artigo para não alongar muito o texto mas a história tem inúmeros outros casos semelhantes.

    • Marcos-DF:

      Muito bom !!
      Abraços

    • Marcos-DF:

      O meu Muito Bom foi para o Lord !!
      Abraços

    • aguiarubra:

      A Ciência está sendo estrangulada pelos interesses de grandes corporações petro-químicas e militares.

      Hoje em dia, a Ciência Pura não tem mais lugar, como no tempo de Einstein e dos físicos quânticos. Verbas só são conferidas para projetos que gerem lucros e isso fez da Ciência uma “Tecno”-Ciência.

      Disso surgem os dogmas: são um meio de garantir “verdades” para que o público leigo ‘consuma’ sem pensar. Os dogmas e as ideologias são o veículo do poder político.

      E o principal dogma científico é que tudo é matéria, para ser comprada e ser vendida, em nome da felicidade “física” de 10% da Humanidade que vive na faixa norte do planeta.

      Vide os documentários “Da Servidão Moderna” e “A História das Coisas”, além de “Zeitgeist”, se é que vc ainda não assistiu.

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