带电粒子在电场中的运动教学设计

2022-05-11 教学设计

　　作为一名默默奉献的教育工作者，时常需要用到教学设计，教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。那么问题来了，教学设计应该怎么写？下面是小编整理的带电粒子在电场中的运动教学设计（通用5篇），欢迎阅读与收藏。

　　带电粒子在电场中的运动教学设计1

　　1、教材分析

　　“带电粒子在电场中的运动”是高一选修3-1第一章静电场的最后一节的内容（课件），也是本章的重点内容。本节内容是在学生学习了运动学、动力学和静电场中电场强度、电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系知识后才进行编排的，是运动学、动力学和电磁学第一次的综合应用。（课件）带电粒子在电场中的运动和后面将要学到的带电粒子在匀强磁场中的运动，对它们的研究是为以后学习带电粒子在电磁场的应用奠定知识基础。此外，“带电粒子在电场中的运动”的知识与人们的日常生活、生产技术和科研有着密切的关系，因此这部分知识有广泛的现实意义。

　　本节有两个特点（课件），特点一是带电粒子在电场中的运动综合了运动学、动力学、电磁学的知识，有助于培养学生综合运用知识的能力；特点二是注重理论与实际的结合，体现了从理论研究到实际应用的科学发展之路，有助于增强学生将物理知识应用于生活和实际生产实践的意识。

　　2、教学目标

　　教学目标设计体现了物理新课程的三维教学目标：

　　（1）知识和技能

　　①理解电压对带电粒子加速和偏转的影响；

　　②能全面地描述带电粒子在电场中运动时电场力做的功和电势能的变化之间的关系；

　　③了解带电粒子在电场中的加速和偏转在生活和生产实践中的具体应用。

　　（2）过程与方法

　　①对带电粒子的加速，能用类比的方法，推导出带电粒子到达负极板时的速度；

　　②对带电粒子的偏转，能用类比的方法，结合例题2，逐步地推导出偏转位移和偏转角的表达式。

　　（3）情感态度和价值

　　①体会类比法在问题解决中的重要作用；

　　②结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法即动能定理，让学生体会动能定理的优越性；

　　③通过列举一些带电粒子在电场中的运动的应用实例，提高学生将物理知识应用于生活和生产实践中的意识，发展学生对科学的好奇心和求知欲。

　　3、教学的重点和难点

　　如果能抓住分析带电粒子在电场中运动的方法，也就把握了带电粒子在电场中运动的所有相关问题，所以在本节的教学中，（课件）要把分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题的方法作为教学的重点；充分发挥教师的主导作用，使教学的主体——学生能理解和掌握类比这种方法。

　　高一学生的思维具有单一性、定势性，他们习惯于分析纯运动学、纯动力学或纯电磁学的问题，对带电粒子在电场中的偏转的问题，学生普遍会感到有些困难，它的运动过程虽然比较简单但综合了运动学、动力学和电磁学的知识，（课件）因此带电粒子在电场中的偏转问题是教学的难点。

　　4、教学方法

　　根据本节课的教学内容和学生的实际情况，采用的教学方法是：（课件）以演示实验为基础，以引导学生的思考活动为主线，在整个教学活动中贯穿教为主导，学为主体的教学思想。

　　本节课运用类比的方法来引导学生在原有知识的基础上建构新知识，提高学生的知识迁移能力和培养学生的创造能力。教学中注重引导式教学，引导学生将已学知识和新知识进行联系。在教师引导下，学生能用已有知识分析问题、解决问题，注重学生的自主学习。

　　5、教学程序

　　从以上分析，教学中掌握知识为中心，培养能力为方向，紧抓重点，突破难点，设计如下教学程序：

　　引入新课（这部分教学大约需要5min）

　　通过复习放入静电场中的电荷，由于受到静电力的作用而移动，使学生明确电场对放入其中的电荷具有加速的作用。进一步提问问题：带电粒子放入匀强电场中又会怎样？由此引入课题。

　　新课教学有三大知识块：带电粒子的加速、带电粒子的偏转、示波器的原理。

　　在讲第一个知识块“带电粒子的加速”之前，首先让学生计算电子在电场中所受的重力为什么可以忽略不计，加深学生对电子在电场中的重力忽略不计的理解。

　　在讲带电粒子加速时，教师通过演示粉笔的自由落体运动，引导学生思考物体的自由落体运动与带电粒子的加速有什么相似之处？通过学生的回答，引导学生将带电粒子加速与物体的自由落体运动进行类比，让学生使用自己能想到的所有可行方法去推导带电粒子到达负极板时的速度。一开始可能很多学生倾向于直接用运动学公式求解，接着教师引导学生从“功是能量转化的量度”出发，结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法，探讨能量视角的方法即动能定理，让学生体会动能定理这种方法的优越性。为了让学生全面了解带电粒子在电场中的运动即带电粒子在电场中的运动也存在考虑重力的情况，比如带电小球在电场中平衡的问题（课件），小球所受的重力跟电场力可以比拟，在这种情况下，重力就必须考虑了；还有考虑重力的带电油滴的巧妙应用——密立根实验（课件），教师通过介绍密立根实验，让学生体会建立物理模型的重要现实意义。为了让学生感受物理科学在生活中的重要作用，培养学生学习物理的兴趣，这时教师可以用多媒体投影生活中带电粒子在电场中加速的应用实例。

　　第二知识块：带电粒子的偏转。为了让学生更加直观的体会带电粒子的偏转现象，加深学生对带电粒子的偏转的理解，教师可以通过自制的教具来演示带电粒子在电场中的偏转（课件）。演示实验结束后，教师引导学生回忆曲线运动的条件，并提问学生带电粒子的偏转与物体的平抛运动有什么相似之处？通过学生地回答，教师引导学生将带电粒子的偏转与平抛运动进行类比，然后用分析平抛运动的方法分析例题2。对例题2先进行受力分析，然后再进行运动的合成与分解，分解成水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的类自由落体运动，通过以上分析来解例题2。为了让学生全面了解带电粒子在电场中可能的运动情况，即带电粒子在匀强电场中运动时，若初速度与电场强度方向不垂直，有一定的夹角（课件），提问学生带电粒子将做什么运动？接下来让学生将重力场和静电场进行比较，（课件）如从加速度出发，让学生明确静电场和重力场不仅有相似之处，还有区别。

　　第三个知识点：示波器的原理。教师通过讲解示波管中扫描电压的作用，来讲解示波器的原理，教学中可以用在机械振动中演示过的沙摆实验来进行比喻。因为以前学生做过沙摆这个实验，所以这样比喻学生比较容易理解。

　　到此新课已经结束，教师留出几分钟的时间让学生自评（课件）。

　　自评和布置作业（这部分教学需要5min）

　　通过自评了解学生这节课的学习情况，并对学生进行合理的评价。

　　教师布置作业：通过让学生收集这节课所学知识在生产和生活中有关的应用实例，发布到校园网上，以实现资源共享或形成书面文字，同学之间进行交流讨论。

　　6、结语

　　（课件）总之，在本节课的设计中，定位于引导式教学，注重学生的自主学习，通过类比的方法在原有知识的基础上建构新知识。

　　整个教学过程是这样设计的，但在实际课堂上还要根据当时的情景、学生反馈的信息、突发事件等不断调控，以达到设计思想、方法、手段与学生实际的融合，充分发挥师生在课堂上的主导和主体作用，取得最佳的教学效益。

　　带电粒子在电场中的运动教学设计2

　　一、教学目标

　　1、了解——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。

　　2、重点掌握初速度与场强方向垂直的——类平抛运动。

　　3、渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。

　　二、重点分析

　　初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中运动，沿电场方向（或反向）做初速度为零的匀加速直线运动，垂直于电场方向为匀速直线运动。

　　三、主要教学过程

　　1、带电粒子在磁场中的运动情况

　　①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F=0时，粒子将保

　　持静止状态或匀速直线运动状态。

　　例带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？

　　分析带电粒子处于静止状态，∑F=0，mg=Eq，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。

　　②若∑F≠0且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。（变速直线运动）

　　打入正电荷，将做匀加速直线运动。

　　打入负电荷，将做匀减速直线运动。

　　③若∑F≠0，且与初速度方向有夹角（不等于0°，180°），带电粒子将做曲线运动。

　　mg＞Eq，合外力竖直向下v0与∑F夹角不等于0°或180°，带电粒子做匀变速曲线运动。在第三种情况中重点分析类平抛运动。

　　2、若不计重力，初速度v0⊥E，带电粒子将在电场中做类平抛运动。

　　复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。

　　与此相似，不计mg，v0⊥E时，带电粒子在磁场中将做类平抛运动。

　　板间距为d，板长为l，初速度v0，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为+q。

　　粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，x=v0t；在沿电若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？

　　注：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况。如果带电粒子没有从电场中穿出，此时v0t不再等于板长l，应根据情况进行分析。

　　设粒子带正电，以v0进入电压为U1的电场，将做匀加速直线运动，穿过电场时速度增大，动能增大，所以该电场称为加速电场。

　　进入电压为U2的电场后，粒子将发生偏转，设电场称为偏转电场。

　　例1质量为m的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动到上极板。

　　（1）物体做的是什么运动？

　　（2）电场力做功多少？

　　（3）带电体的电性？

　　例2如图，一平行板电容器板长l=4cm，板间距离为d=3cm，倾斜放置，使板面与水平方向夹角α=37°，若两板间所加电压U=100V，一带电量q=3×10—10C的负电荷以v0=0。5m/s的速度自A板左边缘水平进入电场，在电场中沿水平方向运动，并恰好从B板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少？带电粒子质量为多少？

　　例3一质量为m，带电量为+q的小球从距地面高h处以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为l处，有一根管口比小球直径略大的管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。

　　求：（1）小球的初速度v；

　　（2）电场强度E的大小；

　　（3）小球落地时的动能。

　　带电粒子在电场中的运动教学设计3

　　教学分析：

　　学习任务分析：本节内容隶属高中物理新教材第十三章第九节，大纲要求学生理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题。带电粒子在电场中的加速和偏转问题是物理电学中的重点、难点，它涉及到带电粒子在电场中的受力分析，能量转化，运动合成与分解等诸多知识点，要求学生具有运用电学知识和力学知识处理力电综合问题的分析、推理能力，以该问题为基础设计出的力电综合问题历来是高考中的热点。

　　学生情况分析：这节课是在学生已经比较熟练地掌握了力学和电场的基本知识，初步具备了分析有关电场问题的能力的基础上进行的，充分调动学生的积极性，在共同的探讨中掌握分析问题的方法。

　　教学目标：

　　1、学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化。

　　2、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律——只受电场力，带电粒子做匀变速运动．

　　3、掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)

　　4、培养学生综合应用物理知识对具体问题进行具体分析的能力

　　5、通过本节内容的学习，培养学生科学研究的意志品质

　　教学重点、难点：

　　重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律

　　难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。

　　教法学法：

　　1、类比必修2中学过的平抛运动的规律得出初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动的规律

　　2、让学生学习运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科学的研究方法

　　3.教法学法分析：

　　本节属于派生性的知识主要采用讲授式的教学方法，以教师为主导，学生为主体，思维训练为主线。通过电脑课件模拟带电粒子运动，使微观粒子运动的过程宏观化；通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨了学生分析问题的方法思路；引导学生进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与获取知识，提高学生的综合素质。

　　通过信息技术与物理学科整合的实现，以达到以学生为主，让学生学会自主学习，自主探究，体会成功的目的。基于以上设计思想，本节课在多媒体教室进行，教师机通过控制平台可以将相关教学资源通过投影仪展示在大屏幕上。

　　教学程序：

　　（一）引入新课

　　通过思考与讨论让学生进行自主训练，分析总结得出带电粒子的加速运动规律，进而引入新课。

　　（二）新课教学

　　1、带电粒子的加速

　　通过练习2引导学生用两种方法分析粒子被加速，分析得出用动能定理解题简便，再讲解例题1深入探究带电粒子的加速问题。

　　2、带电粒子的偏转

　　通过练习3让学生类比学过的平抛运动的规律，引导学生进行分析、讨论、归纳、总结得出初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的.运动——类平抛运动的规律。让学生学会自主学习，自主探究，再讲解例题2恰当点拨学生分析问题的方法思路从而突破重点难点。通过学生的主动探求，培养并提高学生的分析、归纳、综合的能力。

　　（三）课堂小结

　　一、带电粒子的加速

　　1、动力学观点

　　2、能量观点

　　二、带电粒子的偏转——类平抛运动

　　1、垂直电场方向:做匀速直线运动

　　2、平行电场方向:做初速度为零的匀加速直线运动

　　带电粒子在匀强电场中的运动，跟重物在重力场中的运动相似(有时像自由落体运动，有时像抛体运动，依初速度是否为0而定)，但有区别。

　　带电粒子在电场中的运动教学设计4

　　一、教学目标

　　1.了解带电粒子在电场中的运动--只受电场力，带电粒子做匀变速运动。

　　2.重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动--类平抛运动。

　　3.渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。

　　二、重点分析

　　初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中运动，沿电场方向(或反向)做初速度为零的匀加速直线运动，垂直于电场方向为匀速直线运动。

　　三、主要教学过程

　　1.带电粒子在电场中的运动情况

　　①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即F=0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。

　　例：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?

　　分析：带电粒子处于静止状态，F=0，mg=Eq，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。

　　②若0且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。(变速直线运动)

　　打入正电荷，将做匀加速直线运动。

　　打入负电荷，将做匀减速直线运动。

　　③若0，且与初速度方向有夹角(不等于0，180)，带电粒子将做曲线运动。

　　mqEq，合外力竖直向下v0与F夹角不等于0或180，带电粒子做匀变速曲线运动。在第三种情况中重点分析类平抛运动。

　　2.若不计重力，初速度v0E，带电粒子将在电场中做类平抛运动。

　　与此相似，不计mg，v0E时，带电粒子在磁场中将做类平抛运动。

　　板间距为d，板长为L，初速度v0，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为+q。

　　①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，x=v0t;在沿电为侧移。

　　若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢?

　　注：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况。如果带电粒子没有从电场中穿出，此时v0t不再等于板长L，应根据情况进行分析。

　　3.设粒子带正电，以v0进入电压为U1的电场，将做匀加速直线运动，穿过电场时速度增大，动能增大，所以该电场称为加速电场。

　　进入电压为U2的电场后，粒子将发生偏转，设电场称为偏转电场。

　　【例1】

　　质量为m的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动到上极板。

　　(1)物体做的是什么运动?

　　(2)电场力做功多少?

　　(3)带电体的电性?

　　分析：物体做直线运动，F应与v0在同一直线上。对物体进行受力分析，若忽略mg，则物体只受Eq，方向不可能与v0在同一直线上，所以不能忽略mg。同理电场力Eq应等于mg，否则合外力也不可能与v0在同一直线上。所以物体所受合力为零，应做匀速直线运动。

　　电场力功等于重力功，Egd=mgd。

　　电场力与重力方向相反，应竖直向上。又因为电场强度方向向下，所以物体应带负电。

　　【例2】一平行板电容器板长L=4cm，板间距离为d=3cm，倾斜放置，使板面与水平方向夹角=37，若两板间所加电压U=100V，一带电量q=310-10C的负电荷以v0=0.5m/s的速度自A板左边缘水平进入电场，在电场中沿水平方向运动，并恰好从B板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少?带电粒子质量为多少?

　　解：

　　分析：带电粒子能沿直线运动，所受合力与运动方向在同一直线上，由此可知重力不可忽略，受力如图所示。

　　电场力在竖直方向的分力与重力等值反向。带电粒子所受合力与电场力在水平方向的分力相同。

　　根据动能定理

　　例：一质量为m，带电量为+q的小球从距地面高h处以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为L处，有一根管口比小球直径略大。

　　撞地通过管子，可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。

　　求：(1)小球的初速度v;

　　(2)电场强度E的大小;

　　(3)小球落地时的动能。

　　带电粒子在电场中的运动教学设计5

　　一、教材的分析与处理：

　　1、地位和作用：

　　本节是高中物理甲种本第二册第六章的第十一节。电场是电学的基本知识，是学好电磁学的关键。本节是本章知识的重要应用之一，是力学知识和电学知识的综合。在教学大纲和考试说明中都把本节知识列为理解并掌握的内容。通过对本节知识的学习，学生能够把电场知识和牛顿定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机地结合起来，加深对力、电知识的理解，有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力，同时也为以后学习带电粒子在磁场中的运动打下基础。

　　2、教材的安排与编者意图：

　　这节教材先从能量角度入手研究了带电粒子在电场中的加速，然后，又从分析粒子受力情况入手，类比重力场中的平抛运动，研究了带电粒子在匀强电场中的偏转问题。编者安排这一节，一方面是加深对前面所学知识的理解，另一方面是借助分析带电粒子的加速和偏转，使学生进一步掌握运动和力的关系，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

　　3、学生基础：

　　这节课是在学生已经比较熟练地掌握了力学和电场的基本知识，初步具备了分析有关电场问题的能力的基础上进行的，考虑我们的学生基础比较好，理解接受能力比较强，可以充分调动学生的积极性，在共同的探讨中掌握分析问题的方法。

　　4、教学目标：

　　根据教学大纲和考试说明的要求，结合学生的特点制定如下目标：

　　⑴知识上：理解并掌握带电粒子在电场中加速和偏转的原理；

　　⑵能力上：培养学生观察、分析、表达及应用物理知识解决实际问题的能力，进一步养成科学思维的方法。

　　5．教材的处理：

　　以演示实验设疑，引入新课；通过微机模拟结合理论分析，讲授知识。

　　重点让学生清楚带电粒子在电场中加速和偏转的原理，这是本节内容的中心。由于带电粒子的偏转是曲线运动，比较复杂，学生理解起来有一定的困难，故作为本节的难点，通过类比重力场中的平抛运动突破难点。

　　二、教学设想：

　　1、教学的方法和手段：

　　本节属于派生性的知识主要采用讲授式的教学方法，以教师为主导，学生为主体，思维训练为主线。通过实验演示创设物理情景，激发学生学习兴趣；通过微机模拟电子运动，使微观粒子运动的过程宏观化；通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨了学生分析问题的方法思路；引导学生进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与获取知识，提高学生的综合素质。另外，应用计算机、大屏幕投影等现代化手段，既节约了时间，又提高了效率。

　　2、学法指导：

　　根据学生已有的知识基础和学生的实际接受能力及心理特点：

　　⑴通过引导学生观察实验，发现问题；

　　⑵通过问题的讨论，培养学生分析问题的能力；

　　⑶通过巩固练习加深对知识规律的消化理解；

　　⑷让学生用已有的知识演绎推理、归纳总结出新的规律，培养学生对知识的迁移能力。

　　3、教学程序设计：

　　为了切实完成所定教学目标，充分发挥学生的主体作用，对一些主要的教学环节采取了如下设想：

　　⑴以演示实验设疑，创设学习情景，激发学习兴趣，引入新课。

　　介绍电子束演示仪，并说明只有高速带电的粒子（电子）轰击管内惰性气体发光，才能看到电子的径迹。学生会对电子如何获得速度产生疑问，通过控制电子束的偏转方向，学生又会对这一目的的如何实现产生疑惑，从而强烈地激发了学生的求知欲望，进而提出课题。约3分钟。

　　⑵在新课教学中，以微机模拟与问题探讨想结合进行理论分析，使学生由感性认识上升到理性认识。

　　①以微机演示电子在电场中加速和偏转运动的全过程，让学生观察分析：电子运动的全过程可以分为那几个阶段？在每一阶段电子各做什么运动?这样可以使学生先在整体上对带电粒子运动的全过程有清晰的脉络，有助于局部过程的分析。

　　②以微机演示电子在加速电场中的运动，让学生思考如何求电子射出加速电场时的速度？并进行推导。使学生认识到在匀强电场中可以根据牛顿定律和动能定理求速度，同时指出应用能量的观点研究加速问题比较简单，动能定理也适用于非匀强电场。从而培养学生分析问题、解决问题的能力，进一步养成科学思维的方法。

　　③以微机演示电子在偏转电场中的运动，并引导学生观察思考：

　　1）电子在偏转电场中的运动与物体在重力场中的平抛运动有什么相同点和不同点？

　　2）如何类比重力场中的平抛运动来分析带电粒子的偏转？这样的引导之后学生自然会找到解决问题的方法，从而突破了难点，也培养了学生对知识的迁移能力。同时渗透事物之间普遍联系的辨证唯物主义思想。

　　④在上述理论分析的前提下，让学生动手动笔推导侧向速度V┸,侧向位移y及偏转角Ф的表达式。使学生清楚知识的来龙去脉，加深记忆，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

　　⑤引导学生分组讨论：如何改变电子射出加速电场时的速度、电子射出偏转电场时的侧向位移及偏转角的大小？进一步对加速和偏转的原理深化理解，充分挖掘学生潜能。

　　⑥用电子束演示仪验证理论分析的正确性，使学生由理性认识回到实践中来。

　　⑶设置联系加速和偏转的全过程的问题进行巩固练习，培养学生应用新知综合分析问题解决问题的能力，同时进行知识反馈。

　　⑷小结：设置问题1：我们怎样实现对带电粒子的控制？引导学生进行知识小结；设置问题2：学习带电粒子在电场中运动的目的是什么？理论联系实际，培学生开拓意识和创新精神。

　　⑸布置作业：以巩固知识，丰富学生知识面为目的，同时减轻学生负担，作业为课后1、3题，并要求学生查阅有关带电粒子加速和偏转应用的科普文章。

　　4、板书设计：纲要式板书，力求条理清晰，体现中心内容，突出重点。

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