毛文波
摘要:基于蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材例題的研究發(fā)現(xiàn),數(shù)學(xué)領(lǐng)域融合主要分為領(lǐng)域間融合、領(lǐng)域內(nèi)融合、兩者兼有的混合型融合三類,其中領(lǐng)域間融合最為普遍。在例題教學(xué)中,可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域融合:適時(shí)進(jìn)行領(lǐng)域內(nèi)的完整融合,促進(jìn)建構(gòu)系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu);適當(dāng)調(diào)整領(lǐng)域間的方法融合,創(chuàng)造更大的思維空間;適度增加各領(lǐng)域的綜合融合,豐富學(xué)習(xí)過程的深度與寬度。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)領(lǐng)域融合;結(jié)構(gòu)化分析;教學(xué)探索;蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材
中圖分類號:G423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1673-9094(2019)06B-0043-05
本研究中,領(lǐng)域融合指的是某個(gè)數(shù)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)容融入了另一個(gè)數(shù)學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容,例如在“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域融入了“統(tǒng)計(jì)與概率”或“圖形與幾何”等。隨著結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)研究的深入,筆者從結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)視角研究“2013年教育部審定”的蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材,關(guān)注“數(shù)與代數(shù)”“圖形與幾何”“統(tǒng)計(jì)與概率”三個(gè)領(lǐng)域的融合(“綜合與實(shí)踐”本身就高度融合,所以不在此研究范圍內(nèi)),研究的切入點(diǎn)是教材中例題編寫的領(lǐng)域融合。
一、數(shù)學(xué)領(lǐng)域融合的例題編寫結(jié)構(gòu)化分析
通過對蘇教版三、五年級四本教材例題編寫領(lǐng)域融合情況的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),隨著年級的升高,例題領(lǐng)域融合的數(shù)量和比例都在較快升高,三年級上冊融合的例題占16.7%,五年級下冊融合的例題已達(dá)到42.6%。為便于研究,筆者將領(lǐng)域融合分為領(lǐng)域間融合、領(lǐng)域內(nèi)融合、兩者兼有的混合型融合這幾類。領(lǐng)域間融合最為普遍。下面對每種類型進(jìn)行舉例分析。
(一)領(lǐng)域間融合結(jié)構(gòu)化分析
1.融合類型分析
教材中例題編寫體現(xiàn)領(lǐng)域間融合最多的是“數(shù)與代數(shù)”融合了“圖形與幾何”或“統(tǒng)計(jì)與概率”,較多的是“圖形與幾何”融合了“數(shù)與代數(shù)”或“統(tǒng)計(jì)與概率”?!敖y(tǒng)計(jì)與概率”中的重要內(nèi)容是對數(shù)據(jù)的處理,與“數(shù)與代數(shù)”聯(lián)系比較密切,就不再單列研究,重點(diǎn)研究前兩個(gè)方面。教材中各領(lǐng)域間融合的類型有兩類,簡單融合和復(fù)雜融合。簡單融合指的是在一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)融入另一領(lǐng)域的內(nèi)容,即“1+1”,這樣的類型可細(xì)分為四種:Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型。復(fù)雜融合是指在一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)融入兩個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容,即“1+2”,分為Ⅴ型和Ⅵ型。(見下頁圖1)
教材中簡單融合較多,復(fù)雜融合較少。下面以現(xiàn)行的蘇教版三年級和五年級數(shù)學(xué)教材為研究對象,統(tǒng)計(jì)融合類型。(見下面表1)
從表1可以看出:Ⅰ型最多,為39題(占65.0%);其次是Ⅱ型,為10題(占16.7%)。Ⅰ型占比最大,原因是“數(shù)與代數(shù)”內(nèi)容在小學(xué)階段占比最大(“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域例題數(shù)約占例題總數(shù)的70%)。兩個(gè)領(lǐng)域間融合(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型)最為普遍,共有58題(占96.3%),三個(gè)領(lǐng)域融合的Ⅴ型、Ⅵ型占比最少,僅有2題(占1.7%)。涉及的領(lǐng)域越多、越復(fù)雜,對學(xué)生綜合運(yùn)用能力要求越高。顯然這種類型對培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)是有很大幫助的,將來占比應(yīng)加大。
2.融合方式分析
教科書稱為“教材”,亦稱“學(xué)材”。當(dāng)我們重新審視這個(gè)特殊的文本時(shí),要有兩個(gè)視角,即教師教的視角和學(xué)生學(xué)的視角。從學(xué)習(xí)者的角度看,學(xué)習(xí)過程中的任一位置都會出現(xiàn)融合,但融合的作用各有不同,如引進(jìn)問題、收集信息、支持理解、展現(xiàn)思維過程、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型、感悟數(shù)學(xué)思想等。從教的視角看,根據(jù)例題編寫融合的位置來分,一般分為情境問題的素材、問題分析的方法和形成知識的模型,較復(fù)雜的融合兼有以上幾個(gè)方面,這樣就可分為六類,下面對每類舉例分析。
(1)情境問題的素材。融入的領(lǐng)域內(nèi)容就是問題情境。在“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域中融入“統(tǒng)計(jì)與概率”或“圖形與幾何”比較多,作用主要是使信息更清晰,學(xué)生獲取信息更直接。因融入的很多是前面已學(xué)習(xí)過的內(nèi)容,學(xué)生很容易理解,有的就是操作的素材。如五上“負(fù)數(shù)的初步認(rèn)識”,這是Ⅱ型融合,以單式統(tǒng)計(jì)表的形式統(tǒng)計(jì)每月盈虧情況。用統(tǒng)計(jì)表呈現(xiàn)數(shù)據(jù),簡潔、明了。
(2)問題分析的方法。融入其他領(lǐng)域的內(nèi)容,使情境問題有利于學(xué)生分析、理解,能幫助學(xué)生較快找到解決問題的思路,促進(jìn)思維發(fā)展。如三上“解決問題的策略”,是Ⅰ型融合,教材先呈現(xiàn)“差倍”的活動場景,提出要研究的問題,再用線段圖幫助學(xué)生分析條件與條件、條件與問題之間的關(guān)系,學(xué)生借助圖形直觀,更易于找到解決問題的思路。
(3)形成知識的模型。小學(xué)數(shù)學(xué)知識的模型表現(xiàn)為數(shù)、數(shù)量關(guān)系、圖形、圖表、概念、規(guī)則、公式、方程等,模型既有具體的抽象,也有抽象的抽象,因此模型是高度概括的、抽象的。形成模型是認(rèn)知的高級階段,也是高級思維的表現(xiàn)。教材中常常將數(shù)學(xué)模型安排在例題的最后,它是思維經(jīng)歷各種豐富活動的結(jié)果。如三下“長方形和正方形的面積”,這是Ⅲ型融合,教材意圖是讓學(xué)生經(jīng)歷操作活動后,先比較發(fā)現(xiàn)長、寬與面積的關(guān)系,接著用文字進(jìn)行概括,最后用字母表示長方形的面積計(jì)算公式。幾何與代數(shù)結(jié)合,體現(xiàn)代數(shù)的高度抽象與簡潔。
(4)既是情境問題的素材又是問題分析的方法。融入的素材既是學(xué)習(xí)的材料,又是情境問題的分析方法,具有雙重作用。如五上“整數(shù)乘法運(yùn)算律推廣到小數(shù)乘法”,這是Ⅰ型融合。乘法運(yùn)算律是“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域的內(nèi)容。教材是這樣呈現(xiàn)的:一個(gè)大長方形被分成兩個(gè)小長方形,分別表示兩塊菜地,兩塊菜地的數(shù)據(jù)已知,然后呈現(xiàn)兩種方法求出大長方形的面積。長方形在這里起兩個(gè)作用:一是作為情境的材料,是已知條件;二是兩種算法的幾何直觀,對算理的理解起支撐作用,重在幫助學(xué)生理解兩種算法之間的相等關(guān)系,滲透數(shù)學(xué)證明思想。
(5)既是問題分析的方法又是形成知識的模型。融入的內(nèi)容既是方法又是模型,這種融合比較少,且融合得比較巧妙。如五上“小數(shù)的計(jì)數(shù)單位”,這是Ⅰ型融合,教材呈現(xiàn)正方形的十等份圖和百等份圖,讓學(xué)生分別涂出0.6和0.06。0.6有多大?有幾個(gè)0.1?方形表示“1”,0.6的大小就定格了,計(jì)數(shù)單位也就明了了。所以正方形是理解小數(shù)意義的重要方法,也包含著小數(shù)的計(jì)數(shù)單位以及單位間的進(jìn)率。正方形很直觀,它既是支架,又是模型,利于理解與掌握。
(6)三種單一情況的綜合。在某一領(lǐng)域中融入了另外兩個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容,體現(xiàn)了知識的綜合性。如五上“用字母表示數(shù)”,這是Ⅴ型融合,學(xué)習(xí)內(nèi)容是“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域,情境問題的素材選擇了“圖形與幾何”中的三角形,找三角形個(gè)數(shù)與小棒根數(shù)間的關(guān)系用了統(tǒng)計(jì)表,三個(gè)領(lǐng)域融合在一個(gè)例題中。用三根小棒拼成三角形,依次擺開,找出三角形的個(gè)數(shù)與小棒根數(shù)之間的代數(shù)關(guān)系,在尋找關(guān)系的過程中借助“統(tǒng)計(jì)與概率”中的統(tǒng)計(jì)表,有序展開學(xué)生的思維,便于學(xué)生觀察、比較、歸納、概括、抽象出關(guān)系等,有思維深度。再如五下“圓周率和圓的周長”,它是Ⅵ型融合。在“圖形與幾何”學(xué)習(xí)中借助統(tǒng)計(jì)表整理測量各種圓形的周長和直徑,便于比較發(fā)現(xiàn);用字母表示圓周率、直徑、半徑、周長之間的關(guān)系,建立數(shù)學(xué)模型,使三個(gè)領(lǐng)域融為一體,學(xué)習(xí)層次鮮明,思維逐步提升。
(二)領(lǐng)域內(nèi)融合結(jié)構(gòu)化分析
領(lǐng)域內(nèi)融合一般發(fā)生在知識是上下位關(guān)系或并列關(guān)系的學(xué)習(xí)中,如數(shù)系的擴(kuò)張,運(yùn)算的發(fā)展,解決問題方法的前后連貫,圖形一維、二維與三維間的關(guān)系等。前面的知識是基礎(chǔ),是舊結(jié)構(gòu),也是新知識的生長點(diǎn)。在舊結(jié)構(gòu)上生成新的結(jié)構(gòu),常常經(jīng)過同化或順應(yīng)來完成。如三上“兩、三位數(shù)乘一位數(shù)”中,整十?dāng)?shù)乘一位數(shù)是一位數(shù)乘一位數(shù)的擴(kuò)展,因此可以看成是整數(shù)乘法領(lǐng)域內(nèi)的融合,也可以看成加法對乘法的融合,即新知的學(xué)習(xí)融合到舊知中,運(yùn)用舊知的方法、思維來同化,運(yùn)用舊知遷移到新的學(xué)習(xí)環(huán)境。這種融合的內(nèi)容在小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中占比很大。
(三)混合型融合結(jié)構(gòu)化分析
混合,即有多種成分合在一起。混合型融合指既有領(lǐng)域間的融合,也有領(lǐng)域內(nèi)的融合。如五下“帶分?jǐn)?shù)的認(rèn)識”,這雖是Ⅰ型融合,但更可以理解為整數(shù)系的擴(kuò)張,即有理數(shù)內(nèi)的融合。當(dāng)量不足整數(shù)時(shí),即產(chǎn)生分?jǐn)?shù),而帶分?jǐn)?shù)則是大于整數(shù)1,是由整數(shù)和真分?jǐn)?shù)合成的數(shù)。使用數(shù)軸目的是使學(xué)生有一個(gè)數(shù)序(大?。┑母拍睿瑫r(shí)又能將整數(shù)、分?jǐn)?shù)統(tǒng)一成一個(gè)數(shù)系,這個(gè)數(shù)系就可以用直線上的點(diǎn)來直觀表示。數(shù)軸在數(shù)的認(rèn)識中使用非常廣泛,它本身就是“數(shù)系”這個(gè)領(lǐng)域融合的典型。再如三下“小數(shù)的初步認(rèn)識”,既有領(lǐng)域內(nèi)融合,也有領(lǐng)域間融合。領(lǐng)域內(nèi)融合表現(xiàn)為“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)的融合,借助分?jǐn)?shù)引出小數(shù);領(lǐng)域間屬Ⅰ型融合,表現(xiàn)在借助均分長方形,在形中表示數(shù),使數(shù)直觀可感,且將分?jǐn)?shù)與小數(shù)有效關(guān)聯(lián)。
二、數(shù)學(xué)領(lǐng)域融合的例題教學(xué)探索與實(shí)踐
小學(xué)數(shù)學(xué)各領(lǐng)域融合的教學(xué),就是在學(xué)習(xí)某領(lǐng)域知識的過程中,很自然地,如“融化”那樣將各領(lǐng)域的內(nèi)容、方法、思想等融入學(xué)習(xí)的全過程,豐富學(xué)習(xí)活動,促進(jìn)學(xué)生知識的建構(gòu)和思維的發(fā)展。在蘇教版教材的使用過程中,筆者發(fā)現(xiàn)有的例題編寫在領(lǐng)域間融合方面還有很大的空間。下面從教材使用的角度,就如何改進(jìn)、調(diào)整、增刪等進(jìn)行有益的嘗試。
(一)適時(shí)進(jìn)行領(lǐng)域內(nèi)的完整融合,促進(jìn)建構(gòu)系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)
例:五上“負(fù)數(shù)的認(rèn)識”例4
教材分析:教材內(nèi)容是Ⅰ型融合,由行走路線圖抽象成數(shù)軸,在已學(xué)非負(fù)整數(shù)數(shù)軸上加入負(fù)整數(shù),把負(fù)數(shù)納入已學(xué)數(shù)系中,達(dá)到數(shù)系的擴(kuò)張,且遵循原來的規(guī)則,即大的數(shù)排在右邊,小的數(shù)排在左邊。數(shù)是抽象的,但是把數(shù)排在圖上,就直觀了,便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)負(fù)整數(shù)、正整數(shù)和0之間的大小關(guān)系。但教材在編寫中只出現(xiàn)整數(shù),把正、負(fù)數(shù)限定在整數(shù)集合中,沒有將已學(xué)習(xí)的小數(shù)、分?jǐn)?shù)與之溝通,以形成新的數(shù)系,沒有體現(xiàn)學(xué)習(xí)的螺旋上升。當(dāng)學(xué)習(xí)中遇到負(fù)小數(shù)、負(fù)分?jǐn)?shù)、正小數(shù)、正分?jǐn)?shù),有的學(xué)生就感覺很陌生,存在認(rèn)知上的障礙。因此在數(shù)系擴(kuò)張時(shí),就要讓學(xué)生將各種正、負(fù)數(shù)納入原來的已知數(shù)系中,并在新的數(shù)系中進(jìn)行新的建構(gòu),生成新的數(shù)系結(jié)構(gòu)。
實(shí)踐策略:增加新的元素,數(shù)系完整融合。當(dāng)學(xué)生已學(xué)習(xí)“小華向東走2千米記作+2千米,小林向西走2千米記作-2千米?!辈⒃跀?shù)軸上找到這兩個(gè)點(diǎn)后,教師問:小明走了-0.5米,-0.5米表示什么意思呢?能在數(shù)軸上找到這個(gè)點(diǎn)嗎?-0.5還可以用什么數(shù)表示?
(二)適當(dāng)調(diào)整領(lǐng)域間的方法融合,創(chuàng)造更大的思維空間
例:五上“梯形的面積”例6、例7
教材分析:教材編排了兩個(gè)例題,例6是體會轉(zhuǎn)化的方法,例7是讓學(xué)生動手操作學(xué)具,填表后討論、比較、歸納、概括出梯形的面積計(jì)算方法。例7編寫時(shí)用了Ⅳ型融合,目的是用統(tǒng)計(jì)表中的數(shù)據(jù)來探究數(shù)量間的關(guān)系,便于學(xué)生比較、分析、討論和交流;條理化的數(shù)據(jù),利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)關(guān)系。我們在依據(jù)教材教學(xué)時(shí),發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)問題:一是表格的設(shè)計(jì)不利于學(xué)生觀察。找各部分的對應(yīng)關(guān)系時(shí)數(shù)據(jù)間存在距離,有干擾數(shù)據(jù);二是教材編寫忽視學(xué)生能力的發(fā)展性。教材為了體現(xiàn)前后連貫性、一致性,在長方形、平行四邊形、三角形的面積計(jì)算時(shí)都設(shè)計(jì)了同樣的表格,顯然是成人視角。成長中的學(xué)生有很強(qiáng)的遷移能力來解決相同情境下的相似問題。為驗(yàn)證這一觀點(diǎn),我們進(jìn)行了對比教學(xué)研究。
實(shí)踐策略:對比實(shí)踐,改編、刪除部分例題內(nèi)容。
實(shí)踐一:完全執(zhí)行教材進(jìn)行教學(xué)。
實(shí)踐二:把例7中的表格改為下面的表格(表2):
教學(xué)中,學(xué)生先各自操作,完成一份表2,然后組內(nèi)將表集中在一起進(jìn)行交流、討論。
實(shí)踐三:刪除表格,在例6教學(xué)后,設(shè)問:比較剛才求梯形面積的各種方法,你覺得哪一種方法最好?任意一個(gè)梯形都能這樣做嗎?選兩個(gè)完全一樣的梯形拼拼看,并在組內(nèi)交流你的發(fā)現(xiàn)。
三種實(shí)踐的教學(xué)結(jié)果是:實(shí)踐一,全班46人,有11人填錯(cuò)了表中的數(shù)據(jù),在比較、討論表中數(shù)據(jù)及關(guān)系時(shí),用時(shí)較長,且學(xué)生舉手發(fā)言的人數(shù)不足全班的三分之一;實(shí)踐二,全班45人,數(shù)據(jù)填寫全對,在比較、交流表中數(shù)據(jù)及關(guān)系時(shí),用時(shí)比實(shí)踐一少了3分鐘,且舉手參與的人數(shù)超過班級的一半;實(shí)踐三,當(dāng)設(shè)問一出,全班學(xué)生就搶著回答,有的學(xué)生甚至立即舉起手中準(zhǔn)備好的兩個(gè)完全一樣的梯形,拼出了平行四邊形。顯然,第三種實(shí)踐教學(xué)的效果更好,學(xué)生學(xué)得積極、主動,思維更流暢。
(三)適度增加各領(lǐng)域的綜合融合,豐富學(xué)習(xí)過程的深度與寬度
例:五下“分?jǐn)?shù)與除法關(guān)系”例2、例3
教材分析:教材編排了兩道例題,例2是4人平均分“1塊”餅,每人分的塊數(shù)可以根據(jù)除法的意義列出算式,再根據(jù)分?jǐn)?shù)的意義得到分的結(jié)果;例3是4人平均分“3塊”餅,通過兩種方式動手操作圓片得到分?jǐn)?shù)結(jié)果,再變換數(shù)據(jù)進(jìn)行類推,最后比較、歸納出分?jǐn)?shù)與除法的關(guān)系,并用字母表示。例2是領(lǐng)域內(nèi)的融合,由整數(shù)除法擴(kuò)展到商不是整數(shù)的除法,列式不變,商可以用分?jǐn)?shù)表示,打破了原來只能用整數(shù)、小數(shù)表示商的局限。此處學(xué)生在認(rèn)知上有一個(gè)障礙,即“塊”是什么?因?yàn)橐郧皩W(xué)生接觸的分?jǐn)?shù)都表示分率,即兩個(gè)數(shù)的比,這里是量,怎樣從對分率的理解跨越到量的理解,教材是一個(gè)空白。例3是領(lǐng)域間的Ⅰ型融合,借助幾何直觀操作,使學(xué)生感受到算式與結(jié)果之間的聯(lián)系。操作之后的比較、歸納,教材采用的是文字概括和文字關(guān)系式概括。在概括前,能否讓學(xué)生更清晰地比較出分?jǐn)?shù)與除法各對應(yīng)元素之間的關(guān)系?相關(guān)元素比較清晰了,模型也就更易建立。
實(shí)踐策略:增加聯(lián)系,充分比較。
教學(xué)例2時(shí),做如下調(diào)整:
(1)將4塊餅平均分給2位小朋友,每人分到多少塊?
(2)將1塊餅平均分給2位小朋友,每人分到多少塊?
(3)將1塊餅平均分給4位小朋友,每人分到多少塊?
有了充分的比較,下一步建立模型就輕松多了,學(xué)生理解也更深刻。當(dāng)模型建立后,提問:4÷2的商能用分?jǐn)?shù)表示嗎?溝通整數(shù)與分?jǐn)?shù)的關(guān)系,滲透數(shù)系間的聯(lián)系。知識領(lǐng)域內(nèi)及領(lǐng)域間不斷縱向、橫向融合,使學(xué)生的認(rèn)知不斷地結(jié)構(gòu)化。
三、對未來融合教材的暢想
目前,我們教師的視野基本上還是落在自己所教的學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)?!读x務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年)》要求,教材編寫“呈現(xiàn)內(nèi)容的素材應(yīng)貼近學(xué)生現(xiàn)實(shí)”?!艾F(xiàn)實(shí)”被界定為三個(gè)方面:生活現(xiàn)實(shí),數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí),其他學(xué)科現(xiàn)實(shí)。然而,我們常常重視前兩個(gè)“現(xiàn)實(shí)”,而忽視第三個(gè)“現(xiàn)實(shí)”。就“貼近”這個(gè)詞來分析,本身就存在“距離”。教材怎樣與學(xué)生沒有距離?“融合”了就“成一體”,“成一體”就沒有距離,即與學(xué)生的生活、數(shù)學(xué)、其他學(xué)科沒有距離。這樣的教材才是充分融合的具有數(shù)學(xué)特性的數(shù)學(xué)教材?!叭诤稀钡慕滩木褪蔷C合的學(xué)材,綜合的一定是有創(chuàng)造的或有創(chuàng)新空間的學(xué)材。目前,《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》提出了“大概念”教學(xué),這是數(shù)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的綜合式教學(xué),也是抓住數(shù)學(xué)最本質(zhì)的教學(xué)。目前,有的學(xué)校正在做“項(xiàng)目式”學(xué)習(xí),“項(xiàng)目”是綜合性的,有數(shù)學(xué)元素,也有非數(shù)學(xué)元素。當(dāng)然從數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的角度,我們要用數(shù)學(xué)的眼光去審視“項(xiàng)目”,用數(shù)學(xué)的思維去思考“項(xiàng)目”,用數(shù)學(xué)的語言來表達(dá)“項(xiàng)目”,這不就是數(shù)學(xué)的核心素養(yǎng)嗎?隨著信息技術(shù)的發(fā)展、人工智能的到來,未來數(shù)學(xué)教材一定會變得更豐富,一定是更融合的教材、學(xué)材,由此引發(fā)的是更融合的數(shù)學(xué)教育。
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