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文檔簡介

《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼:101113123202課程名稱(中/英文):晶體學(xué)基礎(chǔ)/FundamentalsofCrystallography課程類別:學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)分:2總學(xué)時(shí):32理論學(xué)時(shí):32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí):0適用專業(yè):材料物理適用對象:本科先修課程:高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理教學(xué)環(huán)境:多媒體教室開課學(xué)院:材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡介1.課程任務(wù)與目的《晶體學(xué)基礎(chǔ)》課程是材料物理專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程,考試課。它涉及晶體的發(fā)生和生長,以及晶體的外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)等諸方面。課程的一些基本知識(shí),如晶體化學(xué)、晶體結(jié)構(gòu)及其表達(dá)和分析等,是無機(jī)化學(xué),固體物理和材料科學(xué)基礎(chǔ)等相關(guān)課程所必須的基礎(chǔ)知識(shí)。通過本課程的學(xué)習(xí),讓學(xué)生掌握晶體的基礎(chǔ)理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的基本思維能力,并為后續(xù)學(xué)習(xí)各種材料合成、生產(chǎn)工藝課程打下必需的理論基礎(chǔ)。在本課程各章緒論環(huán)節(jié),導(dǎo)入了我國的材料研究前沿情況,包括取得的成果和與世界頂級(jí)水平間的差距,激發(fā)學(xué)生道路自信和趕超先進(jìn)的決心,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。2.對接培養(yǎng)的崗位能力通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生具有扎實(shí)的晶體理論基礎(chǔ),對于光伏材料生產(chǎn)中的單晶和多晶硅鑄錠、切割和燒結(jié)等工藝過程有更深入的理解,為提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝改革提供基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)目標(biāo)1.課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2]能夠基于材料物理相關(guān)知識(shí)和原理,采用文字、圖表、模型等方式表達(dá)太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.1]掌握太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料制備、加工及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)/開發(fā)方法和技術(shù),了解影響設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.1]能夠基于科學(xué)原理和專業(yè)理論,通過文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法,調(diào)研和分析太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案。2.課程教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn),具體內(nèi)容如下:教學(xué)目標(biāo)1:使學(xué)生掌握晶體學(xué)的基本原理,為后續(xù)其它課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ);能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)加以運(yùn)用,以文字、圖表、模型等方式表達(dá)太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2)教學(xué)目標(biāo)2:使學(xué)生了材料組成、微觀結(jié)構(gòu)、制備方法與材料性能之間的相互關(guān)系,掌握新能源材料制備、加工及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)/開發(fā)方法和技術(shù),了解影響設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.1)。教學(xué)目標(biāo)3:培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性思維,在掌握原理的基礎(chǔ)上運(yùn)用多種方法去分析和解決太陽能光伏和鋰離子電池等新能源材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.1)教學(xué)課時(shí)安排(一)學(xué)時(shí)分配主題或知識(shí)點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)完成課程教學(xué)目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐主題或知識(shí)點(diǎn)1晶體44001,2主題或知識(shí)點(diǎn)2晶體的投影44001,2,3主題或知識(shí)點(diǎn)3晶體的宏觀對稱性66001,2,3主題或知識(shí)點(diǎn)4晶體定向和晶體學(xué)符號(hào)22001,2,3主題或知識(shí)點(diǎn)5晶體的理想形態(tài)44001,2,3主題或知識(shí)點(diǎn)6晶體的規(guī)則連生44001,2,3主題或知識(shí)點(diǎn)7晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微觀對稱性和空間群22001,2,3主題或知識(shí)點(diǎn)8晶體結(jié)構(gòu)及其變化22001,2,3主題或知識(shí)點(diǎn)9晶體化學(xué)基礎(chǔ)22001,2,3主題或知識(shí)點(diǎn)10晶體的形成和晶體缺陷22001,2,3合計(jì)323200五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)主題1晶體1.教學(xué)內(nèi)容:理解和掌握晶體的基本概念和性質(zhì),掌握晶體的分類方法,了解準(zhǔn)晶體的概念和性質(zhì)。介紹晶體學(xué)的地位及其在現(xiàn)代工業(yè)體系中的應(yīng)用,晶體制備技術(shù)的發(fā)展歷史和和我國對此的貢獻(xiàn),激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣,投身祖國建設(shè)的理想。2.教學(xué)重點(diǎn):晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與晶體的基本性質(zhì)。3.教學(xué)難點(diǎn):點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)表達(dá),準(zhǔn)晶體。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主題2晶體的投影1.教學(xué)內(nèi)容:掌握面角守恒定律,晶體球面投影及其坐標(biāo),極射赤平投影和烏爾夫網(wǎng)。介紹我國科學(xué)家在此方面的貢獻(xiàn),樹立學(xué)生的民族自信心。2.教學(xué)重點(diǎn):面角守恒定律,晶體球面投影及其坐標(biāo)。3.教學(xué)難點(diǎn):極射赤平投影和烏爾夫網(wǎng)。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主題3晶體的宏觀對稱性1.教學(xué)內(nèi)容:掌握對稱性的概念,晶體的對稱性,晶體的宏觀對稱元素和對稱操作,對稱元素的組合,晶體的32中點(diǎn)群及其符號(hào),晶體的對稱分類。向?qū)W生介紹中國古典建筑設(shè)計(jì)中包含對稱、天人合一等的高級(jí)審美,在潛移默化中增強(qiáng)學(xué)生對中華文化的認(rèn)可。2.教學(xué)重點(diǎn):晶體的宏觀對稱元素和對稱操作,對稱定理的證明,晶體的32中點(diǎn)群及其符號(hào)。3.教學(xué)難點(diǎn):對稱元素的組合,點(diǎn)群的國際符號(hào)與常用符號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主題4晶體定向和晶體學(xué)符號(hào)1.教學(xué)內(nèi)容:理解晶體定向的概念和方法,掌握七大晶系與十四種布拉菲點(diǎn)陣的特點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)時(shí)數(shù)據(jù)的規(guī)范表達(dá),引導(dǎo)學(xué)生建立科研人員的基本素養(yǎng)。2.教學(xué)重點(diǎn):坐標(biāo)系和宏觀晶體定向,三軸定向,14種布拉菲空間格子。3.教學(xué)難點(diǎn):四軸定向和晶帶與晶帶符。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主題5晶體的理想形態(tài)1.教學(xué)內(nèi)容:掌握單形和單形符號(hào),單形的推導(dǎo),47種幾何單形,單形的命名,聚形。引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)分類與歸納整理的能力,培養(yǎng)未來的科研工作能力。2.教學(xué)重點(diǎn):單形的概念與符號(hào)表示方法,47種幾何單形與單形的命名。3.教學(xué)難點(diǎn):單形的推導(dǎo)方法。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主題6晶體的規(guī)則連生1.教學(xué)內(nèi)容:掌握平行連生的概念,雙晶的概念、要素與類型,了解雙晶的衍生。介紹在此領(lǐng)域我國科學(xué)家做出的貢獻(xiàn),為學(xué)生樹立優(yōu)秀的榜樣。2.教學(xué)重點(diǎn):雙晶的概念、要素與類型。3.教學(xué)難點(diǎn):雙晶的衍生。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主題7晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微觀對稱性和空間群1.教學(xué)內(nèi)容:掌握平移軸、螺旋軸和滑移面等晶體內(nèi)部的微觀對稱元素,各種二維空間群的特點(diǎn),空間群的概念、符號(hào)和等效點(diǎn)系。介紹我國科學(xué)家在此方面的貢獻(xiàn),樹立學(xué)生的民族自信心。2.教學(xué)重點(diǎn):晶體內(nèi)部的微觀對稱元素。3.教學(xué)難點(diǎn):空間群的等效點(diǎn)系。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主題8晶體結(jié)構(gòu)及其變化1.教學(xué)內(nèi)容:晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)及其表達(dá),固溶體、類質(zhì)同象和型變的概念及其特點(diǎn),晶體的相變類型、種類,了解多型和多體的概念和特點(diǎn)。通過學(xué)習(xí)對晶體的微觀結(jié)構(gòu)對材料性能的影響,培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際工程問題的能力,樹立理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)觀,激勵(lì)學(xué)生勇迎挑戰(zhàn)、勇于創(chuàng)新、勇?lián)?zé)任、報(bào)效祖國。2.教學(xué)重點(diǎn):晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)及其表達(dá),固溶體、類質(zhì)同象和型變的概念及其特點(diǎn)。3.教學(xué)難點(diǎn):晶體的相變類型、種類,難點(diǎn)為多型和多體。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主題9晶體化學(xué)基礎(chǔ)1.教學(xué)內(nèi)容:掌握原子結(jié)構(gòu)包括原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài),量子數(shù)和軌道,原子的能級(jí)和原子的電子構(gòu)造,原子的電子構(gòu)型和周期表,原子半徑和離子半徑,密堆積原理,配位數(shù)和配位多面體,化學(xué)鍵和晶格類型。介紹在此領(lǐng)域我國科學(xué)家做出的貢獻(xiàn),為學(xué)生樹立優(yōu)秀的榜樣。2.教學(xué)重點(diǎn):原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài),量子數(shù)和軌道,原子的能級(jí)和原子的電子構(gòu)造,原子的電子構(gòu)型和周期表,原子半徑和離子半徑,化學(xué)鍵和晶格類型。3.教學(xué)難點(diǎn):原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài),量子數(shù)和軌道,原子的能級(jí)和原子的電子構(gòu)造,原子的電子構(gòu)型。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主題10晶體的形成和晶體缺陷1.教學(xué)內(nèi)容:晶體形成的概念和方式,幾種典型的晶體生長的理論模型,影響晶體生長的外部因素,點(diǎn)、線、面等晶體的缺陷。通過學(xué)習(xí)對晶體的缺陷對材料性能的影響,培養(yǎng)學(xué)生在科研中分析、解決實(shí)際問題的能力,樹立理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)觀,勇?lián)?zé)任、報(bào)效祖國。2.教學(xué)重點(diǎn):晶體的生長和晶體的缺陷。3.教學(xué)難點(diǎn):晶體生長的理論模型。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì):采用板書結(jié)合PPT的教學(xué)方法,增加圖片與視頻內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。六、學(xué)生成績評定1.課程考核方式及比例本課程考核學(xué)生獲取知識(shí)的能力、應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析問題和解決問題能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等;考核方式采用出勤、作業(yè)評測、課堂表現(xiàn)、平時(shí)階段測驗(yàn)等多種形式、多個(gè)階段等全過程的考核,使學(xué)生成績評定更加合理多樣,優(yōu)化課程評價(jià)體系,進(jìn)一步提升本課程教學(xué)效果。學(xué)生成績評定表考核方式平時(shí)成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗(yàn)答辯項(xiàng)目小論文其他√√√√成績比例%101010線上學(xué)習(xí)10602.課程目標(biāo)考核方式評價(jià)權(quán)重本課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式評價(jià)權(quán)重如表所示:課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式評價(jià)權(quán)重表課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)考核評價(jià)方式權(quán)重(%)課堂表現(xiàn)作業(yè)出勤線上學(xué)習(xí)情況期末考試合計(jì)教學(xué)目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)2.2343422~2336~38教學(xué)目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)3.1433316~1827~30教學(xué)目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)4.1334315~1925~32合計(jì)10101010601003.成績評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)成績評定及考核標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀(90~100分)良好(80~89分)中等(70~79分)及格(60~69分)不及格(<60分)出勤及課堂表現(xiàn)(10%)無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論,并有自己獨(dú)到的見解,能夠準(zhǔn)確回答問題,并有自己獨(dú)到的見解。偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論,能夠準(zhǔn)確回答問題,并提出自己的見解。有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動(dòng)參加課堂討論,能夠回答問題。有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論,基本能回答相關(guān)問題。遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論,回答不出所有問題。作業(yè)(10%)能夠獨(dú)立完成作業(yè),作業(yè)完成質(zhì)量優(yōu)秀,能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題,并獲得正確結(jié)論。能夠獨(dú)立完成作業(yè),完成質(zhì)量較高,能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題,并獲得正確結(jié)論。能夠獨(dú)立完成作業(yè),完成質(zhì)量符合要求,能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題,并獲得有效結(jié)論。基本能夠獨(dú)立完成作業(yè),部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象,運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題的能力基本符合要求。不能獨(dú)立完成作業(yè),存在明顯抄襲現(xiàn)象,不具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問題的能力。線上學(xué)習(xí)(10分%)完成所有線上學(xué)習(xí)的內(nèi)容,學(xué)習(xí)時(shí)長滿足要求,并進(jìn)行線上討論??傇u成績?yōu)閮?yōu)秀。完成大部分線上學(xué)習(xí)的內(nèi)容,學(xué)習(xí)時(shí)長基本滿足要求,并進(jìn)行線上討論,總評成績?yōu)閮?yōu)良。。完成70%以上線上學(xué)習(xí)的內(nèi)容,學(xué)習(xí)時(shí)長基本滿足要求,并進(jìn)行線上討論,,總評成績?yōu)橹械?。完?0%以上線上學(xué)習(xí)的內(nèi)容,學(xué)習(xí)時(shí)長基本滿足要求,總評成績?yōu)榧案?。完?0%以下線上學(xué)習(xí)的內(nèi)容,學(xué)習(xí)時(shí)長不滿足要求,總評成績不及格。課程教學(xué)目標(biāo)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)(90-100)良(80-89)中(70-79)及格(60-69)不及格(0-59)教學(xué)目標(biāo)1能夠充分掌握晶體學(xué)的基礎(chǔ)理論,了解晶體具有的各種獨(dú)特性能、深入理解晶體的組織結(jié)構(gòu)、生長機(jī)理和晶體結(jié)構(gòu)缺陷對性能的影響等基礎(chǔ)知識(shí),靈活自如運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、表達(dá)材料物理專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題能夠準(zhǔn)確掌握充分掌握晶體學(xué)的基礎(chǔ)理論,了解晶體具有的各種獨(dú)特性能、深入理解晶體的組織結(jié)構(gòu)、生長機(jī)理和晶體結(jié)構(gòu)缺陷對性能的影響基本知識(shí),正確運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、表達(dá)材料物理專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。能夠掌握充分掌握晶體學(xué)的基礎(chǔ)理論,了解晶體具有的各種獨(dú)特性能、深入理解晶體的組織結(jié)構(gòu)、生長機(jī)理和晶體結(jié)構(gòu)缺陷對性能的影響的基本知識(shí),合理運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、表達(dá)材料物理專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題?;菊莆粘浞终莆站w學(xué)的基礎(chǔ)理論,了解晶體具有的各種獨(dú)特性能、深入理解晶體的組織結(jié)構(gòu)、生長機(jī)理和晶體結(jié)構(gòu)缺陷對性能的影響的基本知識(shí),能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、表達(dá)無材料物理專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。不能掌握充分掌握晶體學(xué)的基礎(chǔ)理論,了解晶體具有的各種獨(dú)特性能、深入理解晶體的組織結(jié)構(gòu)、生長機(jī)理和晶體結(jié)構(gòu)缺陷對性能的影響的基本知識(shí),表述無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題基本概念錯(cuò)誤。教學(xué)目標(biāo)2能夠系統(tǒng)掌握晶體學(xué)基礎(chǔ)基本理論,靈活運(yùn)用所學(xué)理論分析材料物理專業(yè)問題,并能對材料生產(chǎn)、加工及服役過程中的復(fù)雜工程問題提出準(zhǔn)確的解決思路。能夠準(zhǔn)確掌握晶體學(xué)基礎(chǔ)基本理論,合理運(yùn)用所學(xué)理論分析材料生產(chǎn)、加工及服役過程中的復(fù)雜工程問題,提出正確的解決思路。能夠掌握晶體學(xué)基礎(chǔ)基本理論,運(yùn)用所學(xué)理論分析材料生產(chǎn)、加工及服役過程中的復(fù)雜工程問題,思路基本正確?;菊莆站w學(xué)基礎(chǔ)基本理論,運(yùn)用所學(xué)理論分析材料生產(chǎn)、加工及服役過程中的復(fù)雜工程問題,思路不夠準(zhǔn)確。不能掌握晶體學(xué)基礎(chǔ)基本理論,無法分析材料物理專業(yè)復(fù)雜工程問題。教學(xué)目標(biāo)3能夠熟練的運(yùn)用所學(xué)知識(shí)描述新能源材料的性能及加工過程,系統(tǒng)掌握材料性能改善的方法。能夠準(zhǔn)確的運(yùn)用所學(xué)知識(shí)描述新能源材料的性能及加工過程,系統(tǒng)掌握材料性能改善的方法。能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)描述新能源材料的性能及加工過程,系統(tǒng)掌握材料性能改善的方法?;灸軌驕?zhǔn)確的運(yùn)用所學(xué)知識(shí)描述新能源材料的性能及加工

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