资源简介 (共35张PPT)第四课时主题活动做一回小小发明家(粤教版综合实践)八年级全01学习目标内容总览02新知导入03活动过程05知识拓展06课堂总结07课后作业04回顾与总结教学目标0102认识到自动化白板擦的发明可以提高工作效率,减轻人力劳动。体现了科技进步对生活的便利性和提升效率的重要意义。03能够在生活中发现值得解决的问题,寻找相应研究方法,让科技改变生活,培养发现、解决问题的能力。价值体认责任担当研究和发明自动化白板擦需要承担责任,包括对产品的质量、安全性和环保性负责,需要确保产品的稳定性和可靠性。问题解决04通过不断思考和尝试,将解决生活小困难的成果创意转化为实际的产品,如自动化白板擦已经策划案写作。创意物化新知导入还记得小时候和小伙伴一起搭积木、盖房子吗 你或许还有着童年把玩具拆得支离破碎,然后又把它们重新组装起来的回忆,你也许听过鲁班发明锯子等伟大的发明故事,并对这些伟大的发明家充满了崇拜和向往。其实,只要你细心观察、善于思考并持之以恒,你也可以成为小小发明家!新知导入探究新知确定主题(一)发现与明确问题生活中处处存在发现,教室、校园、上学的路上,做家务、与同学交流。有没有过遇到物品使用得不够理想时,闪过一丝设计与发明的灵感 把它写下来,想一想有没有解决这些问题的办法。发现问题,确定课题探究新知确定主题发现的问题 问题产生原因 改进建议做家务时,我经常会遇到洗碗时水龙头水流太小的问题。 水龙头开关力度不好控制,导致水流大小不好控制。 设计一种可以调节水流大小的洗碗刷。在教室或校园中使用的白板擦擦黑板擦不干净。 白板擦使用时间长了会变得很脏,影响擦拭效果。 设计一种自动清洁的白板擦,可以在使用过程中自动释放清洁液体,保持擦拭效果。探究新知活动过程(二)制订设计方案1.搜集信息利用网络、书籍、杂志搜集与问题有关的信息及解决办法。信息分类 信息来源 信息内容 解决办法结构 行业报道和技术网站 摄像头、定位、运动控制系统 专业咨询和合作原理 CVPR、ICCV会议 路径规划和控制 实验和原型开发材料 专业期刊 摄像头、机械臂或擦拭装置 实验和原型开发功能 专利数据库 自动识别和擦拭、节省时间和精力 技术调研和分析探究新知活动过程2.设计分析(1)原理基于摄像头识别的自动化清洁白板擦的设计原理是通过摄像头捕捉白板表面的图像,然后使用图像识别算法来检测白板上的污渍和笔迹,确定需要清洁的区域。接着控制机械臂或其他装置移动清洁擦拭器到相应位置,进行清洁操作。探究新知活动过程(2)方案设计从结构、材料、功能、成本、安全性、美观等方面综合分析,以利于列出不同的设计方案。考虑的因素机械结构清洁方式智能控制传感器技术能源供应材料使用探究新知活动过程(3)方案的比较方案A:基于红外传感器的自动化清洁白板擦。使用红外传感器检测白板表面的污渍位置,确定清洁路径,通过智能控制系统实现自动化清洁。方案B:基于摄像头识别的自动化清洁白板擦,利用摄像头拍摄白板表面,通过图像识别技术检测污渍位置,设计搭载擦拭布的机械结构,根据识别结果自动擦拭污渍。方案C:基于声波传感器的自动化清洁白板擦。使用声波传感器检测白板表面的污渍位置,确定清洁路径。探究新知活动过程(4)方案的权衡数据 实验项目结构 安全性 稳定性 材料 总体评价方案A 一般 较好 较差 中级 红外线个别时候不稳定方案B 较好 较好 较好 中级 可行性较强方案C 比较复杂 较好 不太稳定 高级 成本较高探究新知活动过程3.设计流程与原型的制作(1)设计流程方案流程图探究新知活动过程(2)原型的制作工艺①材料加工工艺:制造清洁擦拭器的材料选择、切割、成型等过程。常见的材料包括橡胶、海绵等柔软材料,需要根据设计要求进行加工制作。②材料连接工艺:涉及将清洁擦拭器与机械臂或其他移动装置连接起来,确保能够准确地移动到需要清洁的位置。连接工艺可能包括螺纹连接、夹持连接等方式。③装配工艺:将各个部件组装在一起,确保整个系统能够正常运行。装配工艺可能包括安装传感器、摄像头、控制系统等组件,同时调试各个部件之间的协调工作。探究新知活动过程(3)原型的制作过程①设计阶段:根据功能需求和外观要求,进行详细的设计,包括零件的形状、尺寸、材料选用等。②制造原型:使用CAD软件进行设计后,制作出第一版原型。这可能涉及到3D打印、手工制作或者CNC加工等技术。③测试和优化:对原型进行测试,检查其功能性和耐用性。根据测试结果进行必要的调整和优化。④批量生产准备:在原型经过验证并满足要求后,进行批量生产前的准备工作,包括制定生产工艺、选定供应商和材料,以及准备生产设备和流程。探究新知(三)调试与改进活动过程设计制作的作品是否出现了某些问题 这些问题会造成怎样的影响 你又是怎样解决的 出现的问题 问题的原因 解决方法识别准确度不高 摄像头可能受到光线、角度等因素影响,导致识别准确度下降。 优化算法,提高图像处理技术,调整摄像头位置和角度,确保清晰的拍摄画面。擦拭不彻底 擦拭过程中可能存在遗漏或不彻底的情况。 优化擦拭机构设计,增加擦拭次数或范围,确保每个区域都被清洁擦拭。设备故障频繁 长时间使用或设计不合理可能导致设备故障频繁。 定期维护保养设备,加强质量控制。点拨台探究新知自动化白板擦制作注意事项:确保摄像头位置和角度能够全面拍摄到白板的内容,避免盲区。选择高清晰度的摄像头,以确保识别的准确性和清晰度。设计合理的擦拭机构,确保擦拭的彻底性和效率。注意设备的稳定性和耐用性,避免频繁故障和维修。定期对设备进行维护保养,保持设备的正常运行状态。探究新知回顾与总结(四)作品的展示与评价1.评价指标的确定评价指标 参考评价标准实践发明的可行性 结合实践发明的功能、成本等进行思考实践发明未来的遍及度和大众使用情况 结合实践发明的应用场景和地区进行思考探究新知回顾与总结2.评价表的形成评价项目 评价人1 评价人2摄像头识别自动化白板擦的可行性 可行性较强 针对偏远山区或相对落后的地区,可行性较差摄像头识别自动化白板擦的未来遍及度和使用情况 应该会走入普遍学校,被大众采纳 需要参考城市整体教学水平,遍及度不稳定总体评价 较好 一般探究新知回顾与总结3.作品展示的策划展示场合 展示形式 展示安排学术会议或学术展示会 实时互动展示 介绍: 简要介绍作品和背景。 实时展示: 展示自动化白板擦作品的擦除过程。 解释和互动: 解释设计思路和技术细节,回答观众的问题。 结束: 鼓励观众与作者进一步交流和讨论。科技展览会 互动体验 选择高峰时段进行展示,如会议的休息时间或展览会的开放时段。精心设计展示区域,包括擦板设备展示、信息展板和展示屏幕等,突出自动化擦板的技术特点和优势并进行现场互动展示。点拨台探究新知科学发明策划方案撰写需要包含的内容:背景介绍:解释为什么这个发明是必要的,它解决了什么问题。目标:明确阐述这个发明的目标和预期效果。原理:简要描述这个发明的工作原理和技术实现方式。功能特点:列出这个发明的主要功能和特点,以及它与现有技术的区别。市场分析:分析这个发明在市场上的潜在应用和商业前景。点拨台探究新知科学发明策划方案撰写需要包含的内容:技术可行性:评估这个发明的技术可行性,包括所需的技术支持和资源。商业化策略:提出将这个发明商业化的策略和计划。团队:介绍支持这个发明的团队成员和他们的专业背景。预算:列出开发和推广这个发明所需的预算和资源。风险管理:识别可能的风险和挑战,并提出相应的解决方案。探究新知回顾与总结如何撰写作品展示策划方案1.背景介绍:随着数字化教育的发展,传统白板仍然是教学中不可或缺的工具之一。然而,擦拭白板是一项繁琐的任务,消耗了教师宝贵的时间。为了解决这一问题,我们提出基于摄像头自动识别的自动化白板擦科学发明。2.目标:我们的目标是提高教师的教学效率,减少他们在擦拭白板上花费的时间,使他们能够更专注于教学内容和学生互动。3.原理:这项发明利用摄像头技术和图像识别算法,自动识别白板上的文字和图形,然后通过机械装置进行擦拭。探究新知回顾与总结4.功能特点:自动识别白板上的内容,包括文字和图形,减少教师的工作负担,实现智能化教学环境。5.市场分析:这项发明在教育领域有广阔的市场应用前景,可以提高教学效率,吸引学校和培训机构的关注。6.技术可行性:我们已经进行了初步的技术验证,证明这项发明的技术可行性。7.商业化策略:我们计划与教育科技公司合作,将这项发明商业化,并提供定制化的解决方案给学校和教育机构。探究新知回顾与总结8.团队:我们的团队由具有丰富摄像头技术和图像识别经验的工程师和教育专家组成,具备成功推广这项发明的能力。9.预算:我们估计开发和推广这项发明需要的预算为XX万美元,其中包括研发成本、市场推广费用和人力资源成本。10.风险管理:我们已经识别了可能的风险,如技术不稳定性和市场竞争,我们将采取措施降低这些风险,确保项目顺利推进。探究新知回顾与总结附:主题资源包创造无限生活小发明 1.断水监视器的制作2.电脑键盘的优化排列3.卧室多开关电灯的电路设计4.学生课桌椅的改进趣味小制作 1.竹桥模型的制作2.折纸贴花3.多彩的线艺4.都江堰大坝模型的制作学科知识应用 1.制作路由器2.制作热气球3.植物标本制作4.水火箭的制作知识拓展重要的发明家:纸:在蔡伦发明纸之前,人们在洞穴的墙壁上、丝绸上或者动物兽骨上写字、绘画。印刷机:如果没有约翰内斯.古登堡,你可能就看不到这本书,他发明的印刷机让人们可以方便地分享自己的思想和故事。迈克尔.法拉第:他致力于研究电和磁,并发明了第一台电动机,被人们称为“电学之父”。知识拓展重要的发明家:飞机:威尔伯.莱特和奥维尔.莱特驾驶第一架动力飞机飞上天空。万维网:蒂姆.伯纳斯李为全世界计算机之间的联系和交流想出来一个非常巧妙的方案,就是著名的万维网。乔治·斯蒂芬逊(George Stephenson):英国工程师,发明了世界上第一辆蒸汽火车。他设计了一种能够在铁轨上行驶的蒸汽机车,并成功进行了首次试验,开创了铁路交通的新纪元。知识拓展重要的发明家:高尔夫·斯特恩(Gottlieb Daimler):德国工程师,发明了内燃机。他设计了一种能够燃烧汽油的内燃机,为汽车的发展奠定了基础,也开创了现代交通工具的时代。高锐(Galileo Galilei):意大利天文学家和物理学家,发明了望远镜。他的望远镜使得人们可以观测到更远的星体,推动了天文学和物理学的发展。板书设计主题活动:做一回小小发明家新知引入主题选定活动过程回顾与总结进行相关知识拓展课堂总结今天,我们聚焦“做一回小小发明家”的调查研究活动。通过发现生活中的问题,进行小发明创作实践,同学们深刻体会到了科技改变生活的重要性与魅力。我们学习了如何进行设计原理、工艺制作等基本步骤等内容,并尝试将其应用于实际科学研究中,以探索更多科学奥妙。希望同学们能将这种探究精神延续到日常生活中,不断发现、探索和学习,为未来的学习和生活打下坚实基础。课后作业1.除了上述产品展示形式外,还有哪些产品展示形式,进行思考并完成实践。课后作业2.谈一谈你对本课内容的收获。34https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php让备课更有效www.21cnjy.comThanks!中小学教育资源及组卷应用平台第4.4课《主题活动:做一回小小发明家》教学设计课题 做一回小小发明家 单元 第四单元 学科 综合实践活动 年级 八年级核心素养目标 价值体认:认识到自动化白板擦的发明可以提高工作效率,减轻人力劳动。体现了科技进步对生活的便利性和提升效率的重要意义。责任担当:研究和发明自动化白板擦需要承担责任,包括对产品的质量、安全性和环保性负责,需要确保产品的稳定性和可靠性。问题解决:能够在生活中发现值得解决的问题,寻找相应研究方法,让科技改变生活,培养发现、解决问题的能力。创意物化:通过不断思考和尝试,将解决生活小困难的成果创意转化为实际的产品,如自动化白板擦已经策划案写作。教学重点 认识到自动化白板擦的发明可以提高工作效率,减轻人力劳动。体现了科技进步对生活的便利性和提升效率的重要意义。教学难点 能够在生活中发现值得解决的问题,寻找相应研究方法,让科技改变生活,培养发现、解决问题的能力。教学过程教学环节 教师活动 学生活动 设计意图导入新课 第4.4课 《主题活动:做一回小小发明家》板书课题。还记得小时候和小伙伴一起搭积木、盖房子吗 你或许还有着童年把玩具拆得支离破碎,然后又把它们重新组装起来的回忆,你也许听过鲁班发明锯子等伟大的发明故事,并对这些伟大的发明家充满了崇拜和向往。其实,只要你细心观察、善于思考并持之以恒,你也可以成为小小发明家!播放视频。 观看教学视频。 将学生的注意吸引到课堂。讲授新课 新知讲解:确定主题【发现问题,确定课题】(一)发现与明确问题生活中处处存在发现,教室、校园、上学的路上,做家务、与同学交流。有没有过遇到物品使用得不够理想时,闪过一丝设计与发明的灵感 把它写下来,想一想有没有解决这些问题的办法。发现的问题问题产生原因改进建议做家务时,我经常会遇到洗碗时水龙头水流太小的问题。水龙头开关力度不好控制,导致水流大小不好控制。设计一种可以调节水流大小的洗碗刷。在教室或校园中使用的白板擦擦黑板擦不干净。白板擦使用时间长了会变得很脏,影响擦拭效果。设计一种自动清洁的白板擦,可以在使用过程中自动释放清洁液体,保持擦拭效果。活动过程(二)制订设计方案 1.搜集信息 利用网络、书籍、杂志搜集与问题有关的信息及解决办法。信息分类信息来源信息内容解决办法结构行业报道和技术网站摄像头、定位、运动控制系统专业咨询和合作原理CVPR、ICCV会议路径规划和控制实验和原型开发材料专业期刊摄像头、机械臂或擦拭装置实验和原型开发功能专利数据库自动识别和擦拭、节省时间和精力技术调研和分析 2.设计分析(1)原理:基于摄像头识别的自动化清洁白板擦的设计原理是通过摄像头捕捉白板表面的图像,然后使用图像识别算法来检测白板上的污渍和笔迹,确定需要清洁的区域。接着控制机械臂或其他装置移动清洁擦拭器到相应位置,进行清洁操作。(2)方案设计:从结构、材料、功能、成本、安全性、美观等方面综合分析,以利于列出不同的设计方案。(3)方案的比较 方案A:基于红外传感器的自动化清洁白板擦。使用红外传感器检测白板表面的污渍位置,确定清洁路径,通过智能控制系统实现自动化清洁。 方案B:基于摄像头识别的自动化清洁白板擦,利用摄像头拍摄白板表面,通过图像识别技术检测污渍位置,设计搭载擦拭布的机械结构,根据识别结果自动擦拭污渍。 方案C:基于声波传感器的自动化清洁白板擦。使用声波传感器检测白板表面的污渍位置,确定清洁路径。(4)方案的权衡数据实验项目结构安全性稳定性材料总体评价方案A一般较好较差中级红外线个别时候不稳定方案B较好较好较好中级可行性较强方案C比较复杂较好不太稳定高级成本较高 3.设计流程与原型的制作 (1)设计流程(2)原型的制作工艺 ①材料加工工艺:制造清洁擦拭器的材料选择、切割、成型等过程。常见的材料包括橡胶、海绵等柔软材料,需要根据设计要求进行加工制作。 ②材料连接工艺:涉及将清洁擦拭器与机械臂或其他移动装置连接起来,确保能够准确地移动到需要清洁的位置。连接工艺可能包括螺纹连接、夹持连接等方式。 ③装配工艺:将各个部件组装在一起,确保整个系统能够正常运行。装配工艺可能包括安装传感器、摄像头、控制系统等组件,同时调试各个部件之间的协调工作。(3)原型的制作过程①设计阶段:根据功能需求和外观要求,进行详细的设计,包括零件的形状、尺寸、材料选用等。②制造原型:使用CAD软件进行设计后,制作出第一版原型。这可能涉及到3D打印、手工制作或者CNC加工等技术。③测试和优化:对原型进行测试,检查其功能性和耐用性。根据测试结果进行必要的调整和优化。④批量生产准备:在原型经过验证并满足要求后,进行批量生产前的准备工作,包括制定生产工艺、选定供应商和材料,以及准备生产设备和流程。调试与改进设计制作的作品是否出现了某些问题 这些问题会造成怎样的影响 你又是怎样解决的 出现的问题问题的原因解决方法识别准确度不高摄像头可能受到光线、角度等因素影响,导致识别准确度下降。优化算法,提高图像处理技术,调整摄像头位置和角度,确保清晰的拍摄画面。擦拭不彻底擦拭过程中可能存在遗漏或不彻底的情况。优化擦拭机构设计,增加擦拭次数或范围,确保每个区域都被清洁擦拭。设备故障频繁长时间使用或设计不合理可能导致设备故障频繁。定期维护保养设备,加强质量控制。【点拨台】自动化白板擦制作注意事项:确保摄像头位置和角度能够全面拍摄到白板的内容,避免盲区。选择高清晰度的摄像头,以确保识别的准确性和清晰度。设计合理的擦拭机构,确保擦拭的彻底性和效率。注意设备的稳定性和耐用性,避免频繁故障和维修。定期对设备进行维护保养,保持设备的正常运行状态。三、回顾与总结(四)作品的展示与评价1.评价指标的确定评价指标参考评价标准实践发明的可行性结合实践发明的功能、成本等进行思考实践发明未来的遍及度和大众使用情况结合实践发明的应用场景和地区进行思考 2.评价表的形成评价项目评价人1评价人2摄像头识别自动化白板擦的可行性可行性较强针对偏远山区或相对落后的地区,可行性较差摄像头识别自动化白板擦的未来遍及度和使用情况应该会走入普遍学校,被大众采纳需要参考城市整体教学水平,遍及度不稳定总体评价较好一般 3.作品展示的策划展示场合展示形式展示安排学术会议或学术展示会实时互动展示介绍: 简要介绍作品和背景。 实时展示: 展示自动化白板擦作品的擦除过程。 解释和互动: 解释设计思路和技术细节,回答观众的问题。 结束: 鼓励观众与作者进一步交流和讨论。科技展览会互动体验选择高峰时段进行展示,如会议的休息时间或展览会的开放时段。精心设计展示区域,包括擦板设备展示、信息展板和展示屏幕等,突出自动化擦板的技术特点和优势并进行现场互动展示。【点拨台】科学发明策划方案撰写需要包含的内容:背景介绍:解释为什么这个发明是必要的,它解决了什么问题。目标:明确阐述这个发明的目标和预期效果。原理:简要描述这个发明的工作原理和技术实现方式。功能特点:列出这个发明的主要功能和特点,以及它与现有技术的区别。市场分析:分析这个发明在市场上的潜在应用和商业前景。技术可行性:评估这个发明的技术可行性,包括所需的技术支持和资源。商业化策略:提出将这个发明商业化的策略和计划。团队:介绍支持这个发明的团队成员和他们的专业背景。预算:列出开发和推广这个发明所需的预算和资源。风险管理:识别可能的风险和挑战,并提出相应的解决方案。如何撰写作品展示策划方案1.背景介绍:随着数字化教育的发展,传统白板仍然是教学中不可或缺的工具之一。然而,擦拭白板是一项繁琐的任务,消耗了教师宝贵的时间。为了解决这一问题,我们提出基于摄像头自动识别的自动化白板擦科学发明。2.目标:我们的目标是提高教师的教学效率,减少他们在擦拭白板上花费的时间,使他们能够更专注于教学内容和学生互动。3.原理:这项发明利用摄像头技术和图像识别算法,自动识别白板上的文字和图形,然后通过机械装置进行擦拭。4.功能特点:自动识别白板上的内容,包括文字和图形,减少教师的工作负担,实现智能化教学环境。5.市场分析:这项发明在教育领域有广阔的市场应用前景,可以提高教学效率,吸引学校和培训机构的关注。6.技术可行性:我们已经进行了初步的技术验证,证明这项发明的技术可行性。7.商业化策略:我们计划与教育科技公司合作,将这项发明商业化,并提供定制化的解决方案给学校和教育机构。8.团队:我们的团队由具有丰富摄像头技术和图像识别经验的工程师和教育专家组成,具备成功推广这项发明的能力。9.预算:我们估计开发和推广这项发明需要的预算为XX万美元,其中包括研发成本、市场推广费用和人力资源成本。10.风险管理:我们已经识别了可能的风险,如技术不稳定性和市场竞争,我们将采取措施降低这些风险,确保项目顺利推进。【附:主题资源包】创造无限生活小发明1.断水监视器的制作2.电脑键盘的优化排列3.卧室多开关电灯的电路设计4.学生课桌椅的改进趣味小制作1.竹桥模型的制作2.折纸贴花3.多彩的线艺4.都江堰大坝模型的制作学科知识应用1.制作路由器2.制作热气球3.植物标本制作4.水火箭的制作四、知识拓展:重要的发明家纸:在蔡伦发明纸之前,人们在洞穴的墙壁上、丝绸上或者动物兽骨上写字、绘画。印刷机:如果没有约翰内斯.古登堡,你可能就看不到这本书,他发明的印刷机让人们可以方便地分享自己的思想和故事。迈克尔.法拉第:他致力于研究电和磁,并发明了第一台电动机,被人们称为“电学之父”。飞机:威尔伯.莱特和奥维尔.莱特驾驶第一架动力飞机飞上天空。万维网:蒂姆.伯纳斯李为全世界计算机之间的联系和交流想出来一个非常巧妙的方案,就是著名的万维网。乔治·斯蒂芬逊(George Stephenson):英国工程师,发明了世界上第一辆蒸汽火车。他设计了一种能够在铁轨上行驶的蒸汽机车,并成功进行了首次试验,开创了铁路交通的新纪元。高尔夫·斯特恩(Gottlieb Daimler):德国工程师,发明了内燃机。他设计了一种能够燃烧汽油的内燃机,为汽车的发展奠定了基础,也开创了现代交通工具的时代。高锐(Galileo Galilei):意大利天文学家和物理学家,发明了望远镜。他的望远镜使得人们可以观测到更远的星体,推动了天文学和物理学的发展。 确定小主题。完成设计方案制定。进行设计分析。完成方案比较。学生完成设计流程与原型制作。进行调试与改进。学习点拨台。学生进行交流与反思。完成作品展示策划。学习如何撰写作品策划方案。学习课外知识拓展。 结合要求,初步讨论确定主题选题,为本课研究内容打下基础。培养学生的计划制定能力和小组分工配合能力。引导学生进行设计可行性分析,提高实践的价值。引导学生进行三个方案的对比分析,选择出最优的设计方案,提高学生对比分析能力。培养学生解决问题和实践操作的能力。引导学生对设计进行调试和改进,强化实践的稳定性。增强对所学知识内容的理解和掌握。引导学生回顾实践内容进行活动反思和复盘,培养学生的思考能力和总结反思能力。培养学生的分析和写作能力。提高学生的表达能力和撰写方案的能力。拓宽学生知识面。课堂小结 今天,我们聚焦“做一回小小发明家”的调查研究活动。通过发现生活中的问题,进行小发明创作实践,同学们深刻体会到了科技改变生活的重要性与魅力。我们学习了如何进行设计原理、工艺制作等基本步骤等内容,并且尝试将其应用于实际科学研究中,以探索更多科学奥妙。希望同学们能将这种探究精神延续到日常生活中,不断发现、探索和学习,为未来的学习和生活打下坚实基础。 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。课后作业 除了上述产品展示形式外,还有哪些产品展示形式,进行思考并完成实践。谈一谈你对本课内容的收获 布置作业 拓展学生的学习能力课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 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