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文檔簡介

1、物理探究實驗之困惑與探索作者:鎮(zhèn)巴縣青水初中 張遠(yuǎn)學(xué) 發(fā)表時間:2010-5-18 17:03:53訪問次數(shù):1065走進(jìn)物理新教材近兩年,也算是匆匆過了一輪,在兩年的教學(xué)中感受其與老教材相比變化最大的 莫過于實驗。老教材的實驗雖很多,但大多以測量型、驗證型出現(xiàn),重在要結(jié)果,而新教材中的實 驗則是以既要結(jié)果更重過程的探究型出現(xiàn)。經(jīng)統(tǒng)計,北師大版物理初中三冊卩中,要求學(xué)生進(jìn)行分 組探究的實驗有15個,隨堂探究27個,還有一系列實踐活動。僅分組探究和隨堂探究兩類約占總 實驗數(shù)的一半!探究型實驗是讓學(xué)生從問題或任務(wù)出發(fā),通過形式多樣的探究活動,以獲得知識和技能、發(fā)展能 力、培養(yǎng)情感體驗為目的的一種學(xué)

2、習(xí)方式。其環(huán)節(jié)為:(1)、提出問題、(2)、猜想與假設(shè)、(3)、 制定計劃與設(shè)計實驗、(4)、進(jìn)行實驗與收集證據(jù)、(5)、分析與結(jié)論、(6)、評估、交流與合作。由 于傳統(tǒng)的實驗教學(xué)思想在我們腦海中根深蒂固,所以我們教者(更別說學(xué)生)在進(jìn)行探究性實驗教 學(xué)過程中必定會出現(xiàn)一系列讓自己頭痛、一時很難解決的因惑。筆者在實踐中,認(rèn)為最大的因惑冇 四方面。一、常規(guī)課堂搞探究時間嚴(yán)重不足一節(jié)40分鐘的課堂,耍完成探究實驗的六個環(huán)節(jié),根本不可能?,F(xiàn)以我上“探究測量小燈泡 的電功率一節(jié)為例(木應(yīng)是學(xué)生分組探究,而我在該節(jié)課改為了邊引導(dǎo)邊演示):(1)、提出問題: 簡單回顧電功率的計算,提出電功率如何測量?燈泡

3、的亮度取決于什么?(用了 4分鐘);(2)、猜 想與假設(shè):學(xué)生討論后做猜想發(fā)言,有同學(xué)說燈泡的亮度取決于電壓的大小,有同學(xué)說燈泡的亮度 取決于電流的大小,冇同學(xué)說燈泡的亮度取決于實際功率的大?。ㄓ昧?5分鐘);(3)、制定計劃與 設(shè)計實驗:引導(dǎo)學(xué)生分析實驗原理、實驗器材、實驗方法與步驟、實驗電路圖、設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表、 注意事項等(用了 15分鐘);(4)、進(jìn)行實驗與收集證據(jù):組裝器材進(jìn)行實驗,將收集到的數(shù)據(jù)和現(xiàn) 彖記錄入表格中(用時1()分鐘);(5)、分析與結(jié)論:引導(dǎo)學(xué)生分析表中數(shù)據(jù)得出正確結(jié)論(5分鐘)。 僅以上五個環(huán)節(jié)就用了 39分鐘,且為教師引導(dǎo)教師演示,若放手讓學(xué)牛來做,因?qū)W生對相關(guān)知

4、識的 掌握參差不齊,動手能力差異較大,加z對電學(xué)儀表的使用乂很謹(jǐn)慎,40分鐘是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。既使 是優(yōu)等生能在40分鐘內(nèi)做完,“評估與交流”、實驗報告也沒有時間完成。二、引導(dǎo)學(xué)生分析各個壞節(jié)時的“度”難以把握訃學(xué)牛進(jìn)行探究性實驗并不是說訃學(xué)牛把科學(xué)家在長時間內(nèi)得出的規(guī)律在一兩個課時內(nèi)通過實驗 探究去獲得。因而要想?yún)У妙A(yù)先的教學(xué)效果,適當(dāng)?shù)乃悸芬龑?dǎo)還是必婆的,關(guān)鍵在于對引導(dǎo)程度的 把握。(一)、如果引導(dǎo)過于簡單的話,學(xué)生可能會無從下手,對著儀器摸了半天還不知道要干什么, 或者拿著儀器就亂做,一節(jié)課下來倒是玩得開心可什么收獲都沒有;如果引導(dǎo)過于詳細(xì)的話,就與 傳統(tǒng)的實驗沒什么差別了,學(xué)生變成了看一步

5、做一步,而不是自己思考、自己動手、自己解決出現(xiàn) 的 問題了。(二)、學(xué)生的觀察能力、實驗?zāi)芰退季S能力是在不斷的實踐中發(fā)展起來的,八年級學(xué)牛 剛開始接觸物理,過去的觀察能力、實驗?zāi)芰退季S能力到底啟多少,對其探究過程引導(dǎo)多深?九 年級學(xué)生的這些能力到底又發(fā)展到了何種程度,尤其是分析能力,這時又該引導(dǎo)多少?三、實驗器材緊缺與班大的才盾農(nóng)村屮學(xué),實驗器材過去幾乎都是按iii類標(biāo)準(zhǔn)配備,盡管現(xiàn)在各校都高度重視實驗教學(xué)不斷地又 添置了一些器材,但因器材質(zhì)量、性能、學(xué)校資金等原因,各校儀器室能保證每個分組實驗開出8 組已是很不錯了。而耍讓探究實驗真疋達(dá)到人人動手參與,23人一組最為合適,町我們的班級學(xué)

6、生數(shù)人都在5()人以上。若按2-3人一組,至少需要17組器材,顯然器材相弄太遠(yuǎn);若每個實驗按 8組開出,則每組人數(shù)達(dá)6人以上,怎能保證質(zhì)量? !四、“交流與評估”難以有效的實施多次實驗結(jié)束示讓學(xué)生交流時,學(xué)生無言以對,或者就是問問別組同學(xué)的實驗結(jié)果是什么,從不 注重也不會對實驗過程的設(shè)計、注意爭項、數(shù)據(jù)的收集、結(jié)論是否全i僑等問題進(jìn)行交流和自我評佔。 例如在用斜面小年做“測平均速度呻寸,一組同學(xué)用測得的數(shù)據(jù)算出前半程的速度為l4m/s,后半程 的速度為1.2m/s,我告訴他實驗數(shù)據(jù)的記錄冇問題,讓所冇的組根據(jù)實際生活經(jīng)驗來討論找原因, 兒分鐘過去了,沒有一組能找岀原因。再如做“探究測量小燈泡的

7、電功率"(燈 泡額定電壓3.8v) 吋,同學(xué)們設(shè)計的電路圖出現(xiàn)了如下圖所示的三利情況:lasvvprlaa種情況:分別用一節(jié)、兩節(jié)、三節(jié)干電池作電源做三次實驗,記錄的電壓值分別為1.5v、3v、 4.5vob種情況:分別用一節(jié)、兩節(jié)、三節(jié)干電池作電源做三次實驗,讀取電壓表的示數(shù)分別為1.0v、 2.4v、3.7v。c種情況:用四節(jié)干電池作電源先后做三次實驗,讀取電壓表的示數(shù)分別為3v、3.8v、4.2v。 針對以上三種情況,我首先對同學(xué)們有不同的思路、多樣的實驗方法進(jìn)行了肯定和表揚,然后引 導(dǎo)他們交流討論哪種思路最好,那種思路的誤差最大?這時同學(xué)們又無言以對了。面対這些閑惑,筆者曾多

8、次與同行交流,也得岀了-些零散的經(jīng)驗,現(xiàn)整理如下,意在讓更多的 有經(jīng)驗之士共同出謀獻(xiàn)策,快速推進(jìn)探究性實驗教學(xué)的發(fā)展。一、為了解決常規(guī)課堂摘探究時間嚴(yán)重不足的問題,我在實際教學(xué)采取了下列一些措施:1、強(qiáng)化學(xué)生對分組探究性實驗的周前預(yù)習(xí)和課前交流。(1)、周前預(yù)習(xí)。實驗前一周將要做的分組探究實驗告知學(xué)牛,并發(fā)放探究實驗學(xué)案,讓學(xué)牛 做好實驗相關(guān)環(huán)節(jié)的周詢預(yù)習(xí)(三人一組,合作完成,其分組與實驗時分組相同)。探究實驗學(xué)案 的格式如下: 探究的學(xué)案小組成員:合作預(yù)習(xí)時間:指導(dǎo)教師評價:提出的問題猜想與假設(shè)制定計劃實驗原理和研究方法必要的裝置圖或電路圖所選器材實驗步驟收集證據(jù)的表格或圖像1注意事項進(jìn)行實

9、驗收集證據(jù)分析與結(jié)論1評估與交流1該實驗學(xué)案的示三行在實驗時才填寫。剛開始預(yù)習(xí)時,有些組不會填寫或擊不準(zhǔn)要害,教師要及 時地進(jìn)行檢查和引導(dǎo)分析,及時鼓勵學(xué)生出現(xiàn)的優(yōu)點和糾正存在的不足。若學(xué)生周前都能堅持預(yù)習(xí), 完成好學(xué)案,則剩下的探究過程就完全可以在40分鐘的課堂內(nèi)完成了。(2)、課前交流。各組學(xué)牛利用實驗課前兒分鐘時間,各組對自己的猜想與設(shè)計進(jìn)行小紐交流, 討論其合理程度和可操作性。2、必要時,調(diào)整交換課節(jié),將40分鐘的常規(guī)課變成兩節(jié)連上的大課堂,確保探究型實驗各環(huán)節(jié) 有效地完整開展。3、課余開放實驗室和儀器室,讓那些還需要溫故實驗或做拓展實驗的學(xué)生有更多的機(jī)會動乎實驗。二、引導(dǎo)學(xué)生分析各個

10、環(huán)節(jié)吋“度”的把握問題。若實驗前學(xué)生已充分做好了預(yù)習(xí),實驗時盡量不 要做引導(dǎo)或做少量的引導(dǎo),把更多的時間留給學(xué)生去動手操做。實驗過程中做好各組的巡視,若發(fā)現(xiàn)問題做個別引導(dǎo)最好。三、為解決實驗器材緊缺與班大的才盾,我在實驗中常采取的措施有:1、一個實驗屮把一個班的學(xué)生分成兩批,一批放在實驗課上做,一批放在該天的活動課或休息時 間做。2、兩個不同實驗同時做。在一節(jié)大課堂中完成兩個不同實驗,一個班的學(xué)生被分成了兩部分分別 做兩個不同實驗,40分鐘后再交換。3、可能的話,用生活中易找的器材代替實驗室專用器材,在原理、探究的問題不變的情況下?lián)Q做 簡易的實驗。至于交流與評佔環(huán)節(jié)要得以冇效的實丿施,關(guān)鍵在于

11、學(xué)生的思維開闊程度、知識面寬泛程度、語言組 織能力和動手實踐的經(jīng)驗和水平等問題,當(dāng)然,教師適時恰當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)、及時的肯定與鼓勵、平等和 諧的課堂氛圍也是非常重要的。摘要:在以接受式教學(xué)為主的傳統(tǒng)教學(xué)方式屮,教學(xué)以教師講授為主,而很少讓學(xué)生通 過自己的活動與實踐來獲得知識,得到發(fā)展;依靠學(xué)生查閱資料,集體討論為主的學(xué)習(xí)活動 很少;教師經(jīng)常布直的作業(yè)多是書面習(xí)題與閱讀教科書,而很少布置如觀察,制作,實驗, 讀課外書,社會調(diào)杏等實踐性作業(yè);學(xué)生很少有根據(jù)自己的理解發(fā)表看法與意見的機(jī)會,課 堂教學(xué)在一定程度上存在著“以課堂為中心,以教師為中心和以課本為中心”的情況,忽 視學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。而物

12、理實驗及其教學(xué)是物理課程和物理教學(xué)的一個重要 組成部分,它既是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ),乂是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段。以物理 實驗充實教學(xué),是物理學(xué)科中體現(xiàn)現(xiàn)代素質(zhì)教育思想的重耍方而,有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形 成。以下是筆者結(jié)合口身教學(xué)的實際和體會來談?wù)勎锢硖骄繉嶒灥谋匾院统S玫膸追N物 理實驗教學(xué)模式以及提高物理探究實驗效果的關(guān)鍵扌鑿施和要求。一、物理探究實驗的必要性在新課程改革中,義務(wù)教育階段的物理教育目的是培養(yǎng)全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),依據(jù)這一 定位,形成了物理課程改革的基本理念:(一)注重全體學(xué)牛的發(fā)展,改變學(xué)科本位的觀念。(二)從?;钭呦蛭锢恚瑥奈锢碜呦蛏鐣?。(三)注重科學(xué)探究,捉倡學(xué)習(xí)方式

13、多樣化。利 用科學(xué)探究式的學(xué)習(xí)方法正是支持、鼓勵和滿足了物理課程改革的基木理念,讓學(xué)牛通過親 身經(jīng)歷發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力,去體驗探究的方法,嘗試自己解開大自然中五彩繽紛的 謎團(tuán)。物理實驗教學(xué),在創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)壞境和培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知能力中起著重要作用。實驗以直觀具 體、形象生動的教學(xué)形式,符合中學(xué)生的心理特點和認(rèn)知規(guī)律,利用新奇、有趣的實驗可在 激發(fā)學(xué)生興趣的同時,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力,實驗課增加了學(xué)生的動手機(jī)會,增加了學(xué)生 的主動性。學(xué)生通過親口動手做實驗,能體會到“發(fā)現(xiàn)”和“獲得成功”的快樂。在實驗中, 學(xué)生的認(rèn)知心理得到發(fā)展,學(xué)牛的判斷能力,手腦并用能力,全血細(xì)致地分析,解決問題 的方式,以及實驗

14、技能得到發(fā)展。在實驗中同學(xué)之間配合、討論、爭議、融合,因此可以鍛煉學(xué)生的勇氣、信心、意志等。通過實驗還可以培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。二、常見的兒種物理探究實驗的教學(xué)模式1 “發(fā)現(xiàn)一理解”模式這種模式用于提出問題,培養(yǎng)洞察力,獲得、界定和理解概念,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律的能 力和提高實驗基本技能。發(fā)現(xiàn)來源于觀察,觀察就一定有發(fā)現(xiàn)。雖然每個學(xué)生都在觀察同一個實驗現(xiàn)象,但由于 受不同的前概念、理論、不同的詮釋、不同的智力結(jié)構(gòu)的影響,因而每個學(xué)生所“看”到的 “內(nèi)容”也不同。只有讓學(xué)生把看到的都說出來,才能找到學(xué)生在各自觀察中所發(fā)現(xiàn)的主 要方面和共同點,才能找出止確的方面和錯誤所在,再經(jīng)過分析達(dá)到正確、一致的理解

15、。(1)“發(fā)現(xiàn)一理解”模式的特征學(xué)生通過對實驗現(xiàn)象的觀察,發(fā)現(xiàn)事實,再經(jīng)過歸納大家發(fā)現(xiàn)事實的共同點,經(jīng)過抽象, 概括,總結(jié)出規(guī)律。教學(xué)過程如下圖所示。觀察詮釋理解(2)“發(fā)現(xiàn)一理解”模式的設(shè)計笫一、要選擇實驗教學(xué)冃標(biāo),確定要解決的問題。第二、實驗的設(shè)計方法及教師的實驗 技能,要保證操作熟練,實驗現(xiàn)象突出,一次成功。第三、教師要善于選擇達(dá)到教學(xué)日標(biāo)的 策略、手段、方法把握和控制教學(xué)過程,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、思考和分析、歸納結(jié)論。(3)“發(fā)現(xiàn)一理解”模式的教學(xué)實例:教學(xué)結(jié)構(gòu)框圖如下問題利用“演示”手段,對物理規(guī)律內(nèi)容逐一驗證。學(xué)生在觀察、思考中理解規(guī)律內(nèi)容。教學(xué)過程教學(xué)實例:光的折射演示1:出示一水

16、箱,再出示一枝激光筆,關(guān)上燈看到一束激光在空氣屮沿肓線傳播, 再讓學(xué)生觀察激光斜射入水中時,觀察光在進(jìn)入兩種介質(zhì)分界血處傳播方向的變化情況,并 具體描述出來。演示2:訃學(xué)牛觀察激光斜射入玻璃磚小,再從玻璃磚小射出空氣中,觀察光在進(jìn)入兩 種介質(zhì)分界面處傳播方向的變化情況,并具體描述出來。學(xué)主經(jīng)過觀察歸納出一部分光線在水面處發(fā)牛了反射,這部分光線比較暗;另一部分光 線進(jìn)入了水屮,但是在界面處光線沒有沿宜線傳播,而是改變了傳播方向,發(fā)生偏折;進(jìn)入 水中后,這部分光線繼續(xù)沿直線傳播。教師最后給出光的折射概念當(dāng)光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時,光的傳播方向發(fā)生 改變的現(xiàn)象叫做光的折射。學(xué)生在黑板把觀察到的光

17、線傳播路徑価出來,引導(dǎo)學(xué)生像研究光的反射一樣給出法線、 入射光線、折射光線、入射角和折射角。演示3:改變?nèi)肷涔饩€的角度,讓學(xué)主找到入射光線、折射光線和法線的關(guān)系;找到入 射角和折射角人小的關(guān)系;以及入射角人小發(fā)生變化時,折射角的變化情況。教學(xué)中“演示”是研究的手段,圍繞“研究”安排教學(xué)過程,用演示的方法對物理規(guī)律 內(nèi)容的逐一細(xì)致研究,逐一驗證,使學(xué)牛深刻理解物理規(guī)律成立的條件,并理解物理規(guī)律建 立的過程?!鞍l(fā)現(xiàn)一理解”模式對引入概念或規(guī)律的教學(xué)起到規(guī)范作用,同時也培養(yǎng)了學(xué)生 掌握利用實驗手段去發(fā)現(xiàn)事物的變化、聯(lián)系和規(guī)律的科學(xué)方法。2. “驗證一掌握”模式“驗證一掌握”模式川于理解、分析、掌握物

18、理概念和物理規(guī)律,增長認(rèn)知水平。學(xué)生學(xué)習(xí)主要以聽講、閱讀形式接受物理知識,學(xué)生的學(xué)習(xí)以間接經(jīng)驗為主。實驗給 學(xué) 生創(chuàng)設(shè)一個理論聯(lián)系實際的過程,使學(xué)到的理論、推理的判斷,通過實驗來檢驗其真理性。 實驗的驗證法與想像、推理、判斷結(jié)合構(gòu)成科學(xué)的演繹方法,既能鼓勵學(xué)生的勇于創(chuàng)新梢 神,發(fā)展具預(yù)見能力,乂能隨時否定錯課,防止走上歧途,正確掌握知識。(1) “驗證一掌握”模式的特征明確命題內(nèi)容抓住命題要點,設(shè)計實驗,通過対命題的實驗驗證,達(dá)到掌握物理概念和 物理規(guī)律的冃的。教學(xué)過程如結(jié)構(gòu)框圖所示。命題>實驗?zāi)樧C>掌握“驗證一掌握”模式的設(shè)計利用“驗證一掌握”模式進(jìn)行實驗教學(xué),要根據(jù)課程和學(xué)牛思

19、維的發(fā)展,提出準(zhǔn)確的問 題,“準(zhǔn)確地提出問題,就向解決問題邁出了一大步”。將問題轉(zhuǎn)化為實驗,耍力求簡單,重 點突出,現(xiàn)象明顯。演示實驗時,老師要操作熟練,提問恰當(dāng),講解精準(zhǔn),引導(dǎo)學(xué)生主動 觀察,充分發(fā)表各h對看到現(xiàn)象的解釋。老師應(yīng)該針對學(xué)生觀察和思維上的種種難點,在通 俗講解的同吋,還可以輔以其他的簡單實驗或?qū)嵗右哉f明,確保實驗的信度。學(xué)生實驗 中,要讓學(xué)生了解實驗方案,并設(shè)置思考問題,引導(dǎo)學(xué)牛的思索、歸納結(jié)論。(3) “驗證一掌握”模式的教學(xué)實例:導(dǎo)體電阻教學(xué)結(jié)構(gòu)框圖:針對物理従律或物理結(jié)論的內(nèi)容,進(jìn)行演示實驗研究,根據(jù)實驗事實驗證物理結(jié)論的止 確性。a= p教學(xué)過程針對影響電阻人小 的因

20、素,設(shè)計好要驗證的內(nèi)容,包括直接相關(guān) 因素導(dǎo)體材料電阻率p、導(dǎo)體長度1、導(dǎo)體橫截面積s,間接因素是否彎曲、外 加電壓u、經(jīng)過的電流一一i等,進(jìn)行全面考察。由實驗結(jié)果直接驗證規(guī)律。3 “應(yīng)用一操作”模式“應(yīng)用一操作”模式用于問題的解決和探究,實驗綜合技能的獲得,發(fā)展合作精神。物理實驗操作技能,即物理實驗屮的動手操作技能,包括準(zhǔn)確而熟練地使川基本儀器、 儀器的組裝和故障的排除。操作技能的訓(xùn)練過程,也就是操作技能形成的過程。學(xué)牛首先要 知道做什么和怎樣做,實驗中動作才能冇序,經(jīng)過多次練習(xí),才能使動作比較協(xié)調(diào)。利用 學(xué)到的實驗技能,在進(jìn)行實際測最屮,又能將知識與技能緊密結(jié)合,形成更高的學(xué)習(xí)能力。(1)

21、 “應(yīng)用一操作”模式的特征根據(jù)要求或命題,應(yīng)用基木儀器的操作和使用技能,由相應(yīng)的物理規(guī)律確定實驗原理, 再依據(jù)實驗原理設(shè)計實驗方案,安排實驗步驟,應(yīng)用實驗儀器、設(shè)備和學(xué)到的物理實驗的基 本技能,進(jìn)行實際測量操作。教學(xué)過程如下圖所示。命題 1應(yīng)用理論、實驗技能(2) “應(yīng)用一操作”模式的設(shè)計利用“應(yīng)用一操作”模式進(jìn)行教學(xué),是讓學(xué)牛利用實驗室提供的儀器設(shè)備,進(jìn)行實驗操 作和測量分析,掌握操作技能或完成測量。教學(xué)中,首先要弄清命題要求,再根據(jù)實驗原理 制訂實驗方案。實驗原理的理解程度,往往影響対操作步驟和實驗條件的明確程度,沒有 明確實驗原理和儀器的操作規(guī)范,這樣的實驗操作將在很人程度上影響著實驗結(jié)

22、果。(3) “應(yīng)用一操作”模式的教學(xué)實例:教學(xué)實例一:測電阻的實驗方案的設(shè)計教學(xué)結(jié)構(gòu)框圖:教學(xué)過程設(shè)置情景:教師有一個定值電阻,如何測出它的阻值?請同學(xué)們設(shè)計電路,并請一位同 學(xué)到前面完成實驗器材連接,測出待測電阻的卩ri值。絕人多數(shù)同學(xué)畫出伏安法測電阻的實驗電路圖,前而同學(xué)也順利測出電阻人小。教師進(jìn) 一-步引導(dǎo),如果多提供一個阻值己知的定值電阻ro,在只有電壓表或電流衣時如何解決測 電阻的問題?學(xué)牛在接卜來的設(shè)計過程屮遇到了困難,引導(dǎo)學(xué)生在缺少電壓表不能直接測得待測電阻 電壓的情況下,可利用并聯(lián)電路電壓相等的特點加以解決。同理,在缺少電流表能肓接測電 流時,可利用串聯(lián)電路電流相等的特點加以解決。再引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些方法都有相同的原理,電阻的表達(dá)式均可以表示為rm,同學(xué)們歸納出,前兩幅圖利用了并聯(lián)電路電壓相等的特點,不同的電路圖為我們提供了間接的 測電壓的方法;后兩幅圖利用了串聯(lián)電路電流相等的特點,根據(jù)電

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