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    探討“問題提出”教學(xué)的一般模式——基于“乘法分配律”的課堂分析

    2023-10-27 02:55:08許天來蔡金法
    數(shù)學(xué)教育學(xué)報 2023年5期
    關(guān)鍵詞:問題提出分配律算式

    許天來,蔡金法

    探討“問題提出”教學(xué)的一般模式——基于“乘法分配律”的課堂分析

    許天來1,蔡金法2

    (1.廣州大學(xué) 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,廣東 廣州 510006;2.特拉華大學(xué) 數(shù)學(xué)系,特拉華 紐瓦克 19716)

    結(jié)合“乘法分配律”的課堂實例探討“問題提出”教學(xué)的一般模式,包括:(1)教師呈現(xiàn)問題情境;(2)教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)置恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)語;(3)學(xué)生以個體方式或小組方式提出問題;(4)師生對學(xué)生所提問題進(jìn)行“分析”“選取”“排序”和“求解”.一節(jié)課可能包含多個類似的問題提出教學(xué)活動.盡管“乘法分配律”的課堂設(shè)計遠(yuǎn)早于問題提出教學(xué)一般模式的呈現(xiàn),但是該課例很符合此一般模式.研究表明了研究和實踐的交互作用:通過研究問題提出的一般模式指導(dǎo)問題提出教學(xué),同時問題提出教學(xué)的實踐促進(jìn)了一般模式的研究.

    問題提出;教學(xué)模式;引導(dǎo)語;乘法分配律;P-PBL

    1 問題提出

    數(shù)學(xué)問題提出(Mathematical Problem Posing)的研究在過去幾十年得到了較大的發(fā)展[1].然而,問題提出融入數(shù)學(xué)課堂遠(yuǎn)未實現(xiàn)常態(tài)化.當(dāng)前關(guān)于問題提出教學(xué)研究的關(guān)鍵問題在于如何幫助教師更好、更多地將問題提出整合到課堂教學(xué).除了要不斷進(jìn)行培訓(xùn)以提高教師運(yùn)用問題提出進(jìn)行教學(xué)的信念,更重要的是要對問題提出教學(xué)的一般模式進(jìn)行探討,幫助教師理解問題提出教學(xué)的過程,增加其運(yùn)用問題提出進(jìn)行教學(xué)的信心和實踐.

    2 研究框架

    蔡金法基于對運(yùn)用問題提出進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)的研究,總結(jié)出基于問題提出的教學(xué)模式(Problem-Posing-Based Learning instructional model,P-PBL教學(xué)模式)[2],如圖1.此模式描述了用單個問題提出任務(wù)進(jìn)行教學(xué)的流程,詳見文[2].步驟1和步驟2通常是同時呈現(xiàn)的,但在這個模式中將其分開討論,是為了強(qiáng)調(diào)在設(shè)計問題提出的教學(xué)任務(wù)時,問題情境和引導(dǎo)語同樣重要.首先,教師呈現(xiàn)問題情境,這個情境可以是數(shù)學(xué)情境、生活情境以及其它情境(如科學(xué)實驗情境或體育情境)[3-5].其次,在呈現(xiàn)問題情境的同時,應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)置恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)語,對學(xué)生所提問題的數(shù)量、難度、所涉及的知識領(lǐng)域等提出具體的要求.比如:(1)提出能夠?qū)δ愕耐瑢W(xué)或老師有一定挑戰(zhàn)的數(shù)學(xué)問題;(2)提出涉及百分比的數(shù)學(xué)問題;(3)提出3個數(shù)學(xué)問題,簡單、中等難度和較難的各一個;(4)提出盡可能多的數(shù)學(xué)問題;(5)模仿范例中的問題,提出類似/不同結(jié)構(gòu)的問題;(6)你能提出哪些至少包含2種運(yùn)算的數(shù)學(xué)問題;(7)提出現(xiàn)實生活中能用此方程求解的數(shù)學(xué)問題;(8)提出兩個能用加、減法解決的數(shù)學(xué)問題,并讓黑板上的3個數(shù)同時出現(xiàn)在你的問題里[5].再次,學(xué)生根據(jù)教師設(shè)置的情境和引導(dǎo)語,可以自己提出數(shù)學(xué)問題,也可以在小組中自己先提出數(shù)學(xué)問題,與組內(nèi)同學(xué)交流與辯論,然后以小組的形式推選出最具代表性、最好的若干問題.最后,師生對學(xué)生所提問題進(jìn)行恰當(dāng)?shù)靥幚恚饕韵?個環(huán)節(jié):(1)師生分析學(xué)生所提問題,包括對問題進(jìn)行糾錯與完善,以及對重復(fù)、無序的問題進(jìn)行分類;(2)選取難度適中、契合教學(xué)目標(biāo)的問題;(3)確定求解問題的順序;(4)求解問題.

    圖1 基于問題提出的教學(xué)模式

    需要指出的是,一節(jié)課可能包含多個問題提出的教學(xué)活動,對應(yīng)的課堂上亦會經(jīng)歷多個類似的教學(xué)流程.莫延安和王濤在上述研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合多個小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實例對其中的教學(xué)步驟進(jìn)行了詳盡解讀[5].研究結(jié)合基于問題提出進(jìn)行教學(xué)的一個具體課例,對如何更好地運(yùn)用這一教學(xué)模式展開進(jìn)一步的論述.蔡金法等提出了教學(xué)理論和教學(xué)實踐的雙向關(guān)系[6].其中,為了教學(xué)的理論(theory for teaching)是指旨在為學(xué)生創(chuàng)造更多更好的學(xué)習(xí)機(jī)會提供指導(dǎo)的理論;為了理論的教學(xué)(teaching for theory)是指通過教與學(xué)不斷地為提升和發(fā)展理論提供素材.如果說為了教學(xué)的理論指的是為了更好地教學(xué)和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的理論,那么為了理論的教學(xué)則指的是有意設(shè)計用于生成、闡述和測試?yán)碚摰慕虒W(xué).研究旨在強(qiáng)調(diào)教學(xué)理論與教學(xué)實踐間的雙向關(guān)系的重要性.

    3 研究對象

    研究對象為小學(xué)數(shù)學(xué)特級教師丁老師2016年基于問題提出教學(xué)“乘法分配律”的課例[7].此課例在大型優(yōu)質(zhì)課評比活動中獲得一等獎,是丁老師在特拉華大學(xué)蔡金法的建議和指導(dǎo)下,勇于突破教學(xué)舒適區(qū),克服對失去課堂掌控的恐懼,從零開始深入學(xué)習(xí),掌握基于問題提出的教學(xué)方法并首次基于問題提出進(jìn)行的教學(xué)嘗試[8].整體教學(xué)過程如表1.

    表1 “乘法分配律”總體教學(xué)過程

    可以看出,課例可劃分為5個環(huán)節(jié),具體為創(chuàng)設(shè)懸念、問題提出、點(diǎn)子圖、探索歸納和練習(xí)回顧.第一,設(shè)置懸念,引導(dǎo)學(xué)生思考為何丁老師算得這么快.第二,要求學(xué)生根據(jù)算式提出生活中的數(shù)學(xué)問題,幫助他們從這些數(shù)量眾多的、來自“自己的”例證中初步感受乘法分配律的合理性.這種解決“自己的”問題,加上小組“競賽”的氣氛,能很好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.在解決問題的過程中,引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生連續(xù)、愈加強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突——“為什么兩種形式的算式可用以解決同一問題?”“為什么兩種形式的算式可用以解決所有問題?”第三,結(jié)合“點(diǎn)子圖”,幫助學(xué)生將具有“分”“合”特征的算式聯(lián)想成自己所提出的數(shù)學(xué)問題,促進(jìn)學(xué)生通過數(shù)形結(jié)合理解乘法分配律.第四環(huán)節(jié)則通過讓學(xué)生補(bǔ)充等式,引導(dǎo)其從特殊到一般驗證規(guī)律,結(jié)合符號進(jìn)行歸納.最后,精心設(shè)計習(xí)題,呼應(yīng)前文疑問,總結(jié)全課.

    綜上所述,丁老師的課例僅包含一個問題提出活動.下面將結(jié)合此課例具體的教學(xué)片段,探討“問題提出”教學(xué)的一般模式.

    4 研究結(jié)果和討論

    4.1 關(guān)于教師呈現(xiàn)問題情境

    第一個流程和第二個流程往往是同時呈現(xiàn)的.P-PBL教學(xué)模式將它們分開,是為了強(qiáng)調(diào)在運(yùn)用問題提出進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時,情境和引導(dǎo)語同等重要.

    【教學(xué)片段1】

    師:咱們班的同學(xué)個個都是編題高手,現(xiàn)在把難度升級,如果只給你算式,你能根據(jù)算式提出生活中的數(shù)學(xué)問題嗎?

    生:能!

    師:謝謝你們自信的回答.這樣吧!丁老師把全班分成兩大組,第1、2組的同學(xué)請根據(jù)“算式1”,第3、4組則根據(jù)“算式2”,來提出現(xiàn)實生活中的數(shù)學(xué)問題并清楚地記錄下來.(老師故意把兩個算式隱藏起來,不讓第1、2組和第3、4組的同學(xué)分別知道對方的算式.)

    學(xué)生活動:第1、2組編:(5+7)×4;第3、4組編:5×4+7×4.

    評析:運(yùn)用問題提出進(jìn)行教學(xué),首先應(yīng)選擇恰當(dāng)類型的任務(wù)情境引導(dǎo)學(xué)生提出數(shù)學(xué)問題,主要分為數(shù)學(xué)情境、生活情境和其它情境,教師可根據(jù)不同的學(xué)情和教學(xué)目標(biāo)選取不同類型的情境.?dāng)?shù)學(xué)情境包括算式、方程、幾何圖形、表格、函數(shù)圖象、模式(滿足特定規(guī)律的一組數(shù)字或圖形,如斐波那契數(shù)列和三角點(diǎn)陣)等.教師可要求學(xué)生根據(jù)“純”數(shù)學(xué)情境(如算式和方程)提出生活中的問題,以此幫助學(xué)生結(jié)合熟悉的生活場景探究抽象的數(shù)學(xué)知識.生活情境則體現(xiàn)了數(shù)學(xué)在現(xiàn)實中的運(yùn)用,貼近學(xué)生日常生活實際,具有一定的趣味性.要求學(xué)生根據(jù)生活情境提出數(shù)學(xué)問題,可以幫助他們從熟悉的場景中提煉數(shù)學(xué)關(guān)系.其它情境包括科學(xué)實驗情境和體育情境等學(xué)生相對陌生的場景.

    在丁老師的教學(xué)片段一中,算式“(5+7)×4”和“5×4+7×4”均是“純”數(shù)學(xué)情境,相比教師直接給出問題讓學(xué)生求解,這種學(xué)生“自己的”問題更貼合其生活實際,學(xué)生可以結(jié)合生活中的所見所聞探究抽象的乘法分配律,教師在此基礎(chǔ)上展開教學(xué)能更好地幫助學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容.

    4.2 關(guān)于教師設(shè)置引導(dǎo)語

    在上述教學(xué)片段一中,丁老師設(shè)置的引導(dǎo)語為:“提出現(xiàn)實生活中的問題”,并未提出其它要求.一方面是因為數(shù)學(xué)表達(dá)式的“結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定”,另一方面是因為教學(xué)的重點(diǎn)在于幫助學(xué)生理解兩種形式的算式均可用以求解同一問題.在其它情境如“斐波那契數(shù)列”中,如若不通過引導(dǎo)語進(jìn)行限制,學(xué)生可能會為了追求數(shù)量而未能集中精力進(jìn)行更高層次的思維參與.因此,教師可以設(shè)置以下引導(dǎo)語:“(已知數(shù)列1,1,2,3,5,…,此數(shù)列前兩項為1,從第三項開始,每一項都等于前面兩項之和)你能根據(jù)這個情境提出一個簡單的數(shù)學(xué)問題、一個中等難度的數(shù)學(xué)問題和一個較難的數(shù)學(xué)問題嗎?”

    由上可知,設(shè)置問題提出的任務(wù)包括問題情境類型的選取以及引導(dǎo)語的設(shè)計兩個方面.因此,為了更好地設(shè)置問題提出任務(wù)從而為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會,教師在備課階段應(yīng)對學(xué)生可能會提出的問題進(jìn)行預(yù)測.首先,教師自己應(yīng)當(dāng)能提出盡可能多的、不同類型的數(shù)學(xué)問題,這有助于教師更好地預(yù)測學(xué)生可能會提出的正確問題,從而選擇恰當(dāng)?shù)那榫愁愋瓦M(jìn)行教學(xué).在這個課例中,算式情境是一種“結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定”的情境,教學(xué)實踐表明,學(xué)生所提問題總體上在丁老師的預(yù)料范圍內(nèi).

    其次,教師還應(yīng)當(dāng)能較好地預(yù)測學(xué)生可能會提出的數(shù)學(xué)問題,包括正確的、錯誤的數(shù)學(xué)問題甚至是非數(shù)學(xué)問題,以進(jìn)行針對性的教學(xué)準(zhǔn)備.研究表明,中國教師在預(yù)測學(xué)生所提問題的準(zhǔn)確率上存在著極大的個體差異(7%~89%)[9].對于具體的問題提出任務(wù),可以通過問卷的形式收集盡可能多的師生所提問題,尤其應(yīng)注意選取同年齡段、學(xué)情相近的學(xué)生作為調(diào)查對象.如此才能更好地預(yù)測學(xué)生可能會提出的問題,在備課階段提前準(zhǔn)備應(yīng)對策略.在有了充分的準(zhǔn)備后,如若學(xué)生在課堂上提出教師課前未預(yù)料到的數(shù)學(xué)問題,后者可以有更多的時間思考處理對策.

    4.3 關(guān)于學(xué)生以個體形式或小組形式提出數(shù)學(xué)問題

    教師在呈現(xiàn)問題情境并設(shè)置引導(dǎo)語后,學(xué)生開始提出數(shù)學(xué)問題.

    【教學(xué)片段2】

    師:剛才同學(xué)們都討論得很熱烈,編得很起勁.下面哪個小組來展示一下你們組編的數(shù)學(xué)問題.

    展示第3、4組根據(jù)5×4+7×4編的部分?jǐn)?shù)學(xué)問題(如圖2所示).

    師:請一位小組長來讀讀你們組編的數(shù)學(xué)問題.(生讀上述“買牛奶問題”.)

    小組長(故作神秘):我請坐在第1、2組的同學(xué)來猜猜看,我們是根據(jù)哪一道算式來編的?

    生1:(5+7)×4.

    生2:我認(rèn)為是5×4+7×4.

    師(追問):真是奇怪了,剛才有的同學(xué)猜的卻是(5+7)×4,這到底是怎么一回事?誰來說說其中的道理?

    生3:(5+7)×4是先算“一瓶普通牛奶和一瓶脫脂牛奶的價錢是12元”,再乘4,就可以算出“各買4瓶共花的錢”;而5×4+7×4是先分別算出“4瓶普通牛奶的價錢”和“4瓶脫脂牛奶的價錢”,再把它們加起來,都是一樣的.

    生4:我還發(fā)現(xiàn),它們的得數(shù)也是相同的,這兩個算式都可以解決剛才這個小組編的數(shù)學(xué)問題.

    師:原來如此!

    圖2 學(xué)生提出的數(shù)學(xué)問題

    評析:P-PBL教學(xué)模式的第三個流程為學(xué)生以個體方式或小組方式提出數(shù)學(xué)問題.學(xué)生可以在小組中先自己提出數(shù)學(xué)問題,與組內(nèi)同學(xué)進(jìn)行交流與辯論,以小組的形式推選出最具代表性、最好的若干問題.以小組為單位,課堂所解問題隸屬更多學(xué)生,小組間的良性“競爭”能較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性.在小組討論的過程中,學(xué)生不僅進(jìn)行了個人積極的主動建構(gòu),還參與了社會性的溝通過程,有助于達(dá)成更有意義的學(xué)習(xí)[10].教師也可以讓學(xué)生自己提出數(shù)學(xué)問題,從而在有限的課堂時間內(nèi)留給學(xué)生更多獨(dú)立思考的時間.

    在此課例中,丁老師將學(xué)生分成兩大組,分別根據(jù)乘法分配律兩種不同形式的算式之一編制問題.在此基礎(chǔ)上丁老師要求每組學(xué)生通過討論交流,在規(guī)定時間內(nèi)提交最好的幾個問題,因此,不同水平的學(xué)生都能充分參與到問題提出活動之中.值得注意的是,在此課例中,并不知道學(xué)生是如何根據(jù)算式提出數(shù)學(xué)問題的.

    此外,丁老師通過分組“競爭”的形式促進(jìn)學(xué)生積極思考.在第1、2小組學(xué)生中,至少猜中1種算式的學(xué)生包含以下4種情形.第一,未發(fā)現(xiàn)此問題可用給定算式(5+7)×4進(jìn)行求解,自行得到另一算式5×4+7×4;第二,發(fā)現(xiàn)此問題可用給定算式進(jìn)行求解,未進(jìn)行其它思考.第三,發(fā)現(xiàn)可用給定算式求解,但由于小組之間的“競爭”關(guān)系,認(rèn)為教師不會給兩個小組同一算式,通過積極的思考仍未能想出另一算式.第四,發(fā)現(xiàn)可用給定算式求解,最終通過積極的思考得到另一算式.無論何種情形,在教師讓學(xué)生結(jié)合生活情境做出解釋后,都能引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突:“為什么兩種形式的算式都可用以解決同一問題?”特別對于后兩類學(xué)生,他們在此之前已進(jìn)行了積極主動的思維參與.相比直接求解教師提供的問題,運(yùn)用問題提出進(jìn)行教學(xué)的這部分學(xué)生尋求第二解法的意愿更為強(qiáng)烈.

    4.4 關(guān)于師生處理問題

    課堂上師生應(yīng)對學(xué)生所提的數(shù)學(xué)問題進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚恚?/p>

    【教學(xué)片段3】

    前略,與上述片段類似,僅僅是兩個小組提問與猜測角色的互換.

    師(小結(jié)):雖然這兩個算式“長”得不一樣,但都可以同時解決這個數(shù)學(xué)問題(一套書上冊5元,下冊7元,小明買了4套,一共花了幾元?).千金難買回頭看!剛才你們小組編的數(shù)學(xué)問題,是不是都可以用黑板上的這兩個算式來解決?

    (給學(xué)生一點(diǎn)時間去靜靜地觀察和思考.)

    生(齊答):是的.

    師:哇!看來這兩個算式真的很神奇.丁老師有一個圖更神奇,它可以把大家編的數(shù)學(xué)問題全部都表示出來,信不信?(學(xué)生半信半疑)

    評析:丁老師點(diǎn)評學(xué)生所提問題,包括表達(dá)是否簡潔準(zhǔn)確、是否符合生活實際等.她讓兩個小組提問與猜測的角色進(jìn)行互換,由于有前面教學(xué)的鋪墊,第3、4組學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)第1、2組學(xué)生所提問題同樣可根據(jù)兩個算式進(jìn)行編制.教師進(jìn)而通過追問的方式引導(dǎo)學(xué)生思考:“這些問題是不是都可以用黑板上的兩個算式來解決?”以此激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突:“為什么兩種形式的算式均可用以解決所有問題?”很自然地過渡到第三環(huán)節(jié)的教學(xué)——通過點(diǎn)子圖幫助學(xué)生更好地理解乘法分配律.結(jié)合此前第3、4組展示和第1、2組猜測的教學(xué)處理,這種連續(xù)的、愈發(fā)強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突,能提供學(xué)生更多的學(xué)習(xí)機(jī)會,更能調(diào)動學(xué)生積極主動的思維參與.

    5 結(jié)論

    “問題提出”教學(xué)的一般模式有助于教師更好地了解如何運(yùn)用問題提出進(jìn)行教學(xué),從而提高其教學(xué)信念,最終促成問題提出教學(xué)更多、更好地融入到數(shù)學(xué)課堂,為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會.蔡金法和他的合作者認(rèn)為,盡管現(xiàn)有的多個小學(xué)教學(xué)案例(包括此文中的案例)充分驗證了P-PBL教學(xué)模式的有效性[11-13],但仍需結(jié)合更多的案例對其進(jìn)行驗證、細(xì)化和修改[2].另一方面,這一教學(xué)模式也可作為教師開發(fā)P-PBL教學(xué)案例的理論指導(dǎo).結(jié)合P-PBL教學(xué)模式發(fā)現(xiàn),教師學(xué)習(xí)運(yùn)用問題提出進(jìn)行教學(xué)應(yīng)從學(xué)習(xí)設(shè)置教學(xué)任務(wù)開始,包括問題情境的類型與引導(dǎo)語.此為教師引導(dǎo)學(xué)生提出問題和隨后師生處理問題的基礎(chǔ).

    最后需要說明的是,運(yùn)用“問題提出”進(jìn)行教學(xué),并不是要取代基于“問題解決”的教學(xué)等傳統(tǒng)手段,而是作為一種創(chuàng)新,通過恰當(dāng)?shù)膯栴}提出活動更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,引發(fā)其產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突以突破教學(xué)重難點(diǎn),最終幫助學(xué)生達(dá)成對數(shù)學(xué)知識的概念性理解.當(dāng)教師在教學(xué)設(shè)計階段判斷出基于問題提出的教學(xué)方式也許能為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會,則可以大膽付諸實踐,做探究型教師.

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    Exploring the Problem-Posing Based (P-PBL) Instructional Model——An Analysis of a Teaching Case Involving the Distributive Law of Multiplication over Addition

    XU Tian-lai1, CAI Jin-fa2

    (1. School of Mathematics and Information Science, Guangzhou University, Guangzhou Guangdong 510006, China;2. The Department of Mathematics, University of Delaware, Delaware Newark 19716, USA)

    Using a classroom example of a problem-posing teaching case involving the distributive law of multiplication over addition, this study discusses the general pattern of problem-posing instruction. The pattern includes the following steps: (1) The teacher presents a problem-posing situation; (2) the teacher provides a problem-posing prompt along with the problem situation, that is, sets up the appropriate guiding language according to the teaching objectives; (3) the students pose problems either individually or in groups; and (4) the teacher and students analyze, select, sort, and solve the problems posed by the students. A single class session might encompass multiple instances of similar problem-posing instructional activities. Although the lesson involving the distributive law of multiplication over addition predates the formal presentation of the general problem-posing instructional pattern, the example aligns well with this pattern. This paper further underscores the interplay between research and practice: Research on the general pattern of problem-posing instruction guides its implementation whereas the practical application of problem-posing instruction advances research on the general pattern.

    problem posing; teaching model; problem-posing prompt; distributive law of multiplication over addition; P-PBL

    G623.5

    A

    1004–9894(2023)05–0017–04

    許天來,蔡金法.探討“問題提出”教學(xué)的一般模式——基于“乘法分配律”的課堂分析[J].?dāng)?shù)學(xué)教育學(xué)報,2023,32(5):17-20.

    2023–08–21

    西南大學(xué)引進(jìn)人才計劃項目(SWU118118)

    許天來(1990—),男,廣東博羅人,博士生,主要從事數(shù)學(xué)教育研究.蔡金法為本文通訊作者.

    [責(zé)任編校:張楠、陳雋]

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