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<title>Dinitromethan</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Dinitromethan</span></h1>
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</div>
<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><table class="wikitable infobox float-right" id="Vorlage_Infobox_Chemikalie" style="font-size:90%; margin-top:0; width:350px;" summary="Infobox Chemikalie">
<tbody><tr>
<th colspan="2" style="background:#FFDEAD; color:#202122;">Strukturformel
</th></tr>
<tr>
<td colspan="2" class="hintergrundfarbe-basis skin-invert-image" style="text-align:center;"><span typeof="mw:File"></span>
</td></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#FFDEAD; color:#202122;">Allgemeines
</th></tr>
<tr>
<td style="width:33%;">Name
</td>
<td>Dinitromethan
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Summenformel" title="Summenformel">Summenformel</a>
</td>
<td>CH<sub>2</sub>N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
</td></tr>
<tr>
<td>Kurzbeschreibung
</td>
<td>
<p>farblose Flüssigkeit mit schwachem angenehmen Geruch<sup id="cite_ref-Legin_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-Legin-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
</td></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#FFDEAD; color:#202122;">Externe Identifikatoren/Datenbanken
</th></tr>
<tr>
<td colspan="2" style="padding:0;">
<table class="mw-collapsible mw-collapsed wikitable" data-expandtext="+" data-collapsetext="−" style="border-top:none; margin:-1px; width:calc(100% + 2px);">
<tbody><tr>
<td style="width:33%;"><a href="CAS-Nummer" title="CAS-Nummer">CAS-Nummer</a>
</td>
<td>
<ul><li><span title="Untervorlage eingebunden: CASRN"></span><a rel="nofollow" class="external text" href="https://commonchemistry.cas.org/detail?cas_rn=625-76-3">625-76-3</a><span class="editoronly" style="display:none;"></span></li>
<li><span title="Untervorlage eingebunden: CASRN"></span><span class="KeinCASLink" title="CAS-Nummer ohne Common-Chemistry-Eintrag">32617-22-4</span><span class="editoronly" style="display:none;"></span> (Kaliumsalz)</li></ul>
</td>
<td style="background:#FFDEAD; color:#202122; border-top:1px solid #FFDEAD; padding:0.2em 0; vertical-align:bottom; width:5%;">
</td></tr>
<tr>
<td><a href="PubChem" title="PubChem">PubChem</a>
</td>
<td colspan="2"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/61172">61172</a>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="ChemSpider" title="ChemSpider">ChemSpider</a>
</td>
<td colspan="2"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.chemspider.com/Chemical-Structure.55118.html">55118</a>
</td></tr>
<tr>
<td style="border-right:1px solid #a2a9b1;"><a href="Wikidata" title="Wikidata">Wikidata</a>
</td>
<td colspan="2"><a href="https://www.wikidata.org/wiki/Q1226509" class="extiw external" title="d:Q1226509">Q1226509</a>
</td></tr></tbody></table>
</td></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#FFDEAD; color:#202122;">Eigenschaften
</th></tr>
<tr>
<td><a href="Molare_Masse" title="Molare Masse">Molare Masse</a>
</td>
<td>106,0376 g·mol<sup>−1</sup>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Aggregatzustand" title="Aggregatzustand">Aggregatzustand</a>
</td>
<td>
<p>flüssig
</p>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Dichte" title="Dichte">Dichte</a>
</td>
<td>
<p>1,524 g·cm<sup>−3</sup> (20 °C)<sup id="cite_ref-Legin_1-1" class="reference"><a href="#cite_note-Legin-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Siedepunkt" title="Siedepunkt">Siedepunkt</a>
</td>
<td>
<p>39–40 °C (2 <a href="Torr" title="Torr">Torr</a>)<sup id="cite_ref-Legin_1-2" class="reference"><a href="#cite_note-Legin-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="PKs-Wert" class="mw-redirect" title="PKs-Wert">p<i>K</i><sub>S</sub>-Wert</a>
</td>
<td>
<p>3,57 (20 °C)<sup id="cite_ref-Adolph_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-Adolph-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Brechungsindex" title="Brechungsindex">Brechungsindex</a>
</td>
<td>
<p>1,4480 (20 °C)<sup id="cite_ref-Legin_1-3" class="reference"><a href="#cite_note-Legin-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
</td></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#FFDEAD; color:#202122;">Sicherheitshinweise
</th></tr>
<tr>
<td colspan="2">
<table cellspacing="0" cellpadding="2" style="width:100%;">
<tbody><tr>
<td colspan="2" style="text-align:center"><b><a href="Global_harmonisiertes_System_zur_Einstufung_und_Kennzeichnung_von_Chemikalien" title="Global harmonisiertes System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien">GHS-Gefahrstoffkennzeichnung</a></b><br><i>keine Einstufung verfügbar</i><sup id="cite_ref-NV_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-NV-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</td></tr></tbody></table>
</td></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#FFDEAD; color:#202122;">Thermodynamische Eigenschaften
</th></tr>
<tr>
<td><a href="Standardbildungsenthalpie" class="mw-redirect" title="Standardbildungsenthalpie">ΔH<sub>f</sub><sup>0</sup></a>
</td>
<td>
<p>−104,9 kJ/mol<sup id="cite_ref-CRC90_5_19_4-0" class="reference"><a href="#cite_note-CRC90_5_19-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
</td></tr>
<tr>
<td colspan="2" style="background:#FFDEAD; color:#202122; font-size:80%; text-align:center; line-height:150%; padding:.25em;">Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei <a href="Standardbedingungen" title="Standardbedingungen">Standardbedingungen</a> (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: <a href="Natrium-D-Linie" title="Natrium-D-Linie">Na-D-Linie</a>, 20 °C
</td></tr></tbody></table><p><span class="editoronly" style="display:none;"></span>
</p><p><b>Dinitromethan</b> ist der zweifachsubstituierte Vertreter der Reihe der Nitromethane mit <a href="Nitromethan" title="Nitromethan">Nitromethan</a>, Dinitromethan, <a href="Trinitromethan" title="Trinitromethan">Trinitromethan</a> und <a href="Tetranitromethan" title="Tetranitromethan">Tetranitromethan</a> sowie die einfachste <a href="Geminal" title="Geminal">geminale</a> Dinitroalkylverbindung. Die Verbindung ist oberhalb von Raumtemperatur zunehmend instabil. Eine sichere Handhabung erfolgt eher in Form ihrer <a href="Alkalisalze" title="Alkalisalze">Alkalisalze</a>.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte">Geschichte</h2></div>
<p>Eine erste, unsichere Quelle der Herstellung von Dinitromethan stammt aus dem Jahr 1878, als Dinitromethan in heftiger Reaktion aus <a href="Aceton" title="Aceton">Aceton</a> und konzentrierter <a href="Salpeters%C3%A4ure" title="Salpetersäure">Salpetersäure</a> entstanden sein soll.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-Duden_6-0" class="reference"><a href="#cite_note-Duden-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die ersten Herstellungen des Kaliumsalzes gelangen A. Villiers 1884<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> und <a href="Paul_Duden" title="Paul Duden">Paul Duden</a> 1893<sup id="cite_ref-Duden_6-1" class="reference"><a href="#cite_note-Duden-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> in geringen Ausbeuten aus Bromdinitromethan, das durch Erhitzen von <a href="2%2C4%2C6-Tribromanilin" title="2,4,6-Tribromanilin">2,4,6-Tribromanilin</a> mit konzentrierter Salpetersäure erhalten wurde. Eine 1951 von Feuer <i>et al.</i><sup id="cite_ref-Feuer_8-0" class="reference"><a href="#cite_note-Feuer-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> veröffentlichte zweistufige Synthesevariante geht von Nitromethan aus, das zunächst zum Chlornitromethan chloriert wird. Durch <a href="Nukleophile_Substitution" title="Nukleophile Substitution">nukleophile Substitution</a> mittels <a href="Kaliumnitrit" title="Kaliumnitrit">Kaliumnitrit</a> im basischen Medium entsteht das Kaliumsalz. Die Ausbeute dieser Variante liegt allerdings nur bei 23 %.
</p><p><span typeof="mw:File"></span>
</p><p>Die Einwirkung von konzentrierten oder mäßig verdünnten Säuren auf das Kaliumsalz führte bei Raumtemperatur zur Zersetzung unter lebhafter Bildung nitroser Gase. Eine Freisetzung des Dinitromethans gelingt nur in der Kälte in etherischer Lösung durch vorsichtige, portionsweise Zugabe verdünnter Schwefelsäure.<sup id="cite_ref-Duden_6-2" class="reference"><a href="#cite_note-Duden-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Darstellung_und_Gewinnung">Darstellung und Gewinnung</h2></div>
<p>Eine Synthese geht vom Malonsäuremonomethylester aus, der durch oxidative Nitrierung unter Decarboxylierung in 2,2-Dinitroessigsäuremethylester umgewandelt wird. Der zweite Decarboxylierungsschritt erfolgt bei der basischen Hydrolyse dieses Esters mittels Natronlauge, wobei zunächst das Natriumsalz des Dinitromethans entsteht.<sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p><span typeof="mw:File"></span>
</p><p>Eine neuere Synthese startet mit der <a href="Nitrierung" title="Nitrierung">Nitrierung</a> von <a href="Barbiturs%C3%A4ure" title="Barbitursäure">Barbitursäure</a> unter milden Bedingungen. Die resultierende 5,5-Dinitrobarbitursäure kann schon durch Wasser nucleophil hydrolysiert werden, wobei unter Abspaltung von <a href="Kohlendioxid" class="mw-redirect" title="Kohlendioxid">Kohlendioxid</a> 2,2-Dinitroacetylharnstoff entsteht. Dieser kann in der Hitze mit Kalilauge zum Kaliumsalz von Dinitromethan und <a href="Harnstoff" title="Harnstoff">Harnstoff</a> zersetzt werden. Die Gesamtausbeute dieser Synthesevariante liegt bei 80 %.<sup id="cite_ref-10" class="reference"><a href="#cite_note-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p><span typeof="mw:File"></span>
</p><p>Dinitromethan ist auch ein Nebenprodukt der Synthese von <a href="Diaminodinitroethylen" title="Diaminodinitroethylen">Diaminodinitroethylen</a>. Die Synthese geht vom 4,6-Dihydroxy-2-methylpyrimidin aus, das durch <a href="Nitrierung" title="Nitrierung">Nitrierung</a> in <a href="Nitriers%C3%A4ure" title="Nitriersäure">Nitriersäure</a> zu einem Tetranitrozwischenprodukt umgesetzt wird. Dieses wird danach hydrolytisch zu Dinitromethan, Diaminodinitroethylen und <a href="Kohlenstoffdioxid" title="Kohlenstoffdioxid">Kohlenstoffdioxid</a> gespalten.<sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p><span typeof="mw:File"></span>
</p><p>Diaminodinitroethylen besitzt acide Eigenschaften. In Gegenwart von Basen erfolgt eine Deprotonierung. Durch Umsetzung mit Kalilauge bei niedrigen Temperaturen lässt sich das Kaliumsalz als weißer, kristalliner Feststoff isolieren. Erhitzen auf 70 °C mit Kalilauge führt zu einer basischen Hydrolyse, wobei das Kaliumsalz des Dinitromethans und <a href="Harnstoff" title="Harnstoff">Harnstoff</a> gebildet werden.<sup id="cite_ref-Bellamy_12-0" class="reference"><a href="#cite_note-Bellamy-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p><span typeof="mw:File"></span>
</p><p>Die Freisetzung von Dinitromethan aus dem Kaliumsalz kann durch das vorsichtige Einleiten von <a href="Fluorwasserstoff" title="Fluorwasserstoff">Fluorwasserstoff</a> in eine <a href="Diethylether" title="Diethylether">etherische</a> Lösung des Salzes bei 0–5 °C erfolgen.<sup id="cite_ref-Legin_1-4" class="reference"><a href="#cite_note-Legin-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h2></div>
<p>Dinitromethan ist je nach Reinheit ein farbloses bis gelbliches Öl.<sup id="cite_ref-Duden_6-3" class="reference"><a href="#cite_note-Duden-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-Legin_1-5" class="reference"><a href="#cite_note-Legin-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Verbindung ist instabil und zersetzt sich langsam bei Raumtemperatur.<sup id="cite_ref-Duden_6-4" class="reference"><a href="#cite_note-Duden-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Bei 0 °C ist die Verbindung über Monate stabil.<sup id="cite_ref-Legin_1-6" class="reference"><a href="#cite_note-Legin-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Eine Destillation wurde im Vakuum bei 2 Torr mit einem Siedepunkt bei 39–40 °C bzw. bei 4 Torr bei 52–53,5 °C durchgeführt.<sup id="cite_ref-Legin_1-7" class="reference"><a href="#cite_note-Legin-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Wegen der Fähigkeit zum explosionsartigen Zerfall wird davon aber abgeraten. Für die Verbindung wurde eine Detonationswärme von 6814 kJ·mol<sup>−1</sup> abgeschätzt.<sup id="cite_ref-13" class="reference"><a href="#cite_note-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-14" class="reference"><a href="#cite_note-14"><span class="cite-bracket">[</span>14<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Durch den <a href="Mesomerer_Effekt#−M-Effekt" title="Mesomerer Effekt">−M-Effekt</a> der Nitrogruppen ist Dinitromethan C-H-acid und mit einem pK<sub>s</sub>-Wert von 3,57 eine mittelstarke Säure.<sup id="cite_ref-Adolph_2-1" class="reference"><a href="#cite_note-Adolph-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Seine <a href="S%C3%A4urekonstante" title="Säurekonstante">Säurestärke</a> ist vergleichbar mit der von <a href="Ameisens%C3%A4ure" title="Ameisensäure">Ameisensäure</a> (pK<sub>s</sub> 3,75). Für Dinitromethan können zwei <a href="Tautomerie" title="Tautomerie">tautomere</a> Strukturen formuliert werden. Das Gleichgewicht liegt auf der Seite der C-H-aciden Struktur. Quantenchemische Berechnungen ergeben eine Differenz der freien Enthalpie von 19,6 kJ·mol<sup>−1</sup> zur N-OH-aciden Struktur.<sup id="cite_ref-15" class="reference"><a href="#cite_note-15"><span class="cite-bracket">[</span>15<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Das <a href="Kernspinresonanzspektroskopie" title="Kernspinresonanzspektroskopie"><sup>1</sup>H-NMR-Spektrum</a> zeigt nur ein einziges Signal bei 3,9 ppm für die C-H-Funktion.<sup id="cite_ref-Hofmann_16-0" class="reference"><a href="#cite_note-Hofmann-16"><span class="cite-bracket">[</span>16<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Erwartungsgemäß liegt dieser Wert zwischen denen für Nitromethan mit 5,72 ppm und Trinitromethan mit 2,48 ppm.<sup id="cite_ref-Hofmann_16-1" class="reference"><a href="#cite_note-Hofmann-16"><span class="cite-bracket">[</span>16<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Der Vergleich quantenchemisch berechneter und experimenteller <a href="Infrarotspektroskopie" title="Infrarotspektroskopie">IR-</a> und <a href="Raman-Spektroskopie" title="Raman-Spektroskopie">Raman-</a>Spektren bestätigt die C-H-acide Struktur.<sup id="cite_ref-17" class="reference"><a href="#cite_note-17"><span class="cite-bracket">[</span>17<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p><span typeof="mw:File"></span>
</p><p>In stark saurem Medium kann das Gleichgewicht stabilisiert durch ein Protolysegleichgewicht in Richtung der N-OH-aciden Struktur verschoben werden.<sup id="cite_ref-18" class="reference"><a href="#cite_note-18"><span class="cite-bracket">[</span>18<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-Ovchinnikov_19-0" class="reference"><a href="#cite_note-Ovchinnikov-19"><span class="cite-bracket">[</span>19<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Durch Eintragen des Kaliumsalzes von Dinitromethan in konzentrierte oder rauchende <a href="Schwefels%C3%A4ure" title="Schwefelsäure">Schwefelsäure</a> kann das Cyclodimerisierungsprodukt Dinitrofuroxan erhalten werden. Die Bildung dieses Dimers verläuft über die Intermediate der protonierten N-OH-aciden Struktur des Dinitromethans und des daraus durch Wasserabspaltung resultierenden Nitroformonitriloxids.<sup id="cite_ref-Ovchinnikov_19-1" class="reference"><a href="#cite_note-Ovchinnikov-19"><span class="cite-bracket">[</span>19<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p><span typeof="mw:File"></span>
</p><p>Die Salze des Dinitromethans zeichnen sich durch signifikant höhere Stabilität im Vergleich zur freien Verbindung aus. So wird beim Kaliumsalz erst ab 200 °C eine explosionsartige Zersetzung beobachtet.<sup id="cite_ref-Feuer_8-1" class="reference"><a href="#cite_note-Feuer-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Als Zersetzungsprodukte wurden <a href="Kaliumcarbonat" title="Kaliumcarbonat">Kaliumcarbonat</a>, <a href="Wasser" title="Wasser">Wasser</a>, <a href="Kohlendioxid" class="mw-redirect" title="Kohlendioxid">Kohlendioxid</a>, <a href="Stickstoffmonoxid" title="Stickstoffmonoxid">Stickstoffmonoxid</a> und <a href="Stickstoff" title="Stickstoff">Stickstoff</a> detektiert.<sup id="cite_ref-Duden_6-5" class="reference"><a href="#cite_note-Duden-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Salze organischer Basen beginnen sich um 100 °C zu zersetzen. So wurde für das <a href="Piperazin" title="Piperazin">Piperaziniumsalz</a> eine Zersetzung ab 90 °C, für das <a href="Formamid" title="Formamid">Formamidiniumsalz</a> ab 125 °C und das <a href="Guanidin" title="Guanidin">Guanidiniumsalz</a> ab 175 °C beobachtet.<sup id="cite_ref-20" class="reference"><a href="#cite_note-20"><span class="cite-bracket">[</span>20<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Bei chemischen Umsetzungen geht man meist vom Kalium- oder Natriumsalz des Dinitromethans aus. Das Anion wirkt als gutes Nucleophil. So reagiert es mit <a href="Formaldehyd" title="Formaldehyd">Formaldehyd</a> zum 2,2-Dinitropropan-1,3-diol.<sup id="cite_ref-Feuer_8-2" class="reference"><a href="#cite_note-Feuer-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p><span typeof="mw:File"></span>
</p><p>Die Reaktion mit Dialkyl- oder Diarylsulfoxiden ergibt die entsprechenden Sulfanylidendinitromethane.<sup id="cite_ref-21" class="reference"><a href="#cite_note-21"><span class="cite-bracket">[</span>21<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-22" class="reference"><a href="#cite_note-22"><span class="cite-bracket">[</span>22<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p><span typeof="mw:File"></span>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Verwendung">Verwendung</h2></div>
<p>Trotz der Explosionsfähigkeit wird die Verbindung wegen ihrer schlechten Handhabbarkeit nicht als Explosivstoff verwendet. Die Salze des Dinitromethans können als Synthesebausteine für Heterocyclensynthesen eingesetzt werden. Die Salze mit alkylierten <a href="Imidazole" title="Imidazole">Imidazolen</a> können als <a href="Ionische_Fl%C3%BCssigkeit" title="Ionische Flüssigkeit">ionische Flüssigkeit</a> verwendet werden.<sup id="cite_ref-23" class="reference"><a href="#cite_note-23"><span class="cite-bracket">[</span>23<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<ol class="references">
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