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1、自然辯證法結(jié)課論文淺析自然辯證法在化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)中的應(yīng)用化工翟云鴿10 4 3 113252一、問題的提出化學(xué)學(xué)科基本觀念的形成是中學(xué)化學(xué)新課程目標(biāo)之一。學(xué)科觀念是對(duì)該門學(xué)科的總觀 性,綜合性的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn),有別于具體的學(xué)科知識(shí)而處于其上位,具有概括性并起著一定的 指導(dǎo)作用,是行為的先導(dǎo)?;瘜W(xué)教育和教學(xué)應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生形成怎樣的化學(xué)基本觀念,才是抓 住了問題的核心?從處于高層次的哲學(xué)角度來考察,除了建構(gòu)元素觀、微粒觀、化學(xué)反應(yīng)與 能量觀、化學(xué)分類觀、質(zhì)能守恒觀和化學(xué)價(jià)值觀等基本觀念之外。還可以通過自然辯證法 中具有發(fā)展性的兩個(gè)重要內(nèi)容一一自然觀和方法論得到若干指導(dǎo)與啟示。自然辯證法作為 一門哲學(xué)性質(zhì)的
2、交叉學(xué)科,是馬克思主義自然觀和歷史觀相統(tǒng)一的理論。由于以自然界發(fā)展 和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律、人類認(rèn)識(shí)和改造自然的一般方法以及科學(xué)技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中 的作用為研究對(duì)象,唯物辯證法的自然觀與方法論便無可厚非地奠定了自然辯證法的兩大基 石1。從自然辯證法的視角出發(fā),基于生態(tài)自然觀和科學(xué)認(rèn)識(shí)的方法論。二、基于生態(tài)自然觀的生態(tài)化學(xué)觀及其形成2. 1從自然辯證法的生態(tài)自然觀看生態(tài)化學(xué)觀生態(tài)自然觀是20世紀(jì)中葉以來自然辯證法在自然觀方面的新發(fā)展,其基本思想是強(qiáng)調(diào) 生態(tài)系統(tǒng)的生命性、整體性、自組織的開放性、動(dòng)態(tài)平衡性。生態(tài)自然觀認(rèn)為人類是生態(tài) 系統(tǒng)這個(gè)生命共同體中平等的一員,需要尊重其他生命,并自覺維護(hù)生命共
3、同體的和諧與穩(wěn) 定,與自然一同協(xié)調(diào)地進(jìn)化和發(fā)展?;谏鷳B(tài)自然現(xiàn)形成的生態(tài)化學(xué)觀,就是用生態(tài)理念來 看待化學(xué)及其發(fā)展,強(qiáng)調(diào)化學(xué)系統(tǒng)的整體、開放和平衡,尤其在運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決問題時(shí)不 僅要考慮實(shí)效。更要從原子經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)發(fā)展角度,注重與社會(huì)、自然的協(xié)調(diào),以此體現(xiàn) 生態(tài)自然觀的基本原則。學(xué)生基本的生態(tài)化學(xué)觀可以主要體現(xiàn)在兩方面:對(duì)待化學(xué)學(xué)科 本身時(shí).既能透過表象領(lǐng)會(huì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的深遠(yuǎn)意義,形成綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)觀,并能進(jìn)行 綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn),又能從綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的高度,遠(yuǎn)瞻并踐行化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。看 待社會(huì)與生活時(shí),能感受到化工生產(chǎn)、合成材料.食品分析、水質(zhì)檢測(cè)、能源利用等領(lǐng)域 里化學(xué)的用武之地,同時(shí)
4、也能辯證地分析并體會(huì)到在這些實(shí)際生活生產(chǎn)中.所處理的化學(xué)問 題和多元化的環(huán)境保護(hù)所尚存的不足之處,等等。2.2 生態(tài)化學(xué)觀的形成呼喚生態(tài)教學(xué)觀觀念體系的構(gòu)建不是一蹴而就、一步到位的,化學(xué)基本觀念是通過學(xué)生以相關(guān)的化學(xué) 知、技能和方法等化學(xué)學(xué)習(xí)為載體,在看待周圍事物并處理化學(xué)問題的過程中逐漸形成。 生態(tài)化學(xué)觀的形成呼喚生態(tài)教學(xué)觀。建構(gòu)生態(tài)教學(xué)觀,主題在于和諧與發(fā)展,關(guān)鍵詞指向化 學(xué)課堂教學(xué)上的:尊重、平等、穩(wěn)定、平衡、發(fā)展。如果說教室只是一個(gè)無生命的簡(jiǎn)單空 間,那么課堂則應(yīng)是因生命的存在而蘊(yùn)涵無限生機(jī)的生態(tài)教學(xué)之所。要實(shí)現(xiàn)化學(xué)課堂的生 態(tài)教學(xué),關(guān)鍵在于化學(xué)教師具有生態(tài)教學(xué)觀。首先,教師應(yīng)把因生命
5、而存在的課堂視為生 態(tài)課堂,將課堂教學(xué)視為生態(tài)系統(tǒng),按課堂生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律進(jìn)行教學(xué),努力使課堂這個(gè)生 態(tài)系統(tǒng)充滿生命的活力。教師要真正做到尊重生命,尤其是尊重學(xué)生的生命。其次,生態(tài)教 學(xué)觀需要營(yíng)造和諧的課堂教學(xué)環(huán)境。學(xué)生在寬松、民主、平等、和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境中,可以 輕松愉快的學(xué)習(xí)與探究,因而有利于他們聰明才智和創(chuàng)造潛能的展示與發(fā)展。再有,生態(tài)教 學(xué)觀呼喚開放的課堂。自組織的開放性與動(dòng)態(tài)平衡性是生態(tài)系統(tǒng)的基本思想與特征,當(dāng)然也 是課堂生態(tài)系統(tǒng)的基本思想和特征。此外,生態(tài)教學(xué)觀還需要教師用心去挖掘化學(xué)教材中顯 性與隱性的生態(tài)教學(xué)內(nèi)容,將生態(tài)理念與生態(tài)化學(xué)觀的形成有機(jī)結(jié)合。三、基于科學(xué)認(rèn)識(shí)方法論的實(shí)驗(yàn)探
6、究觀及其形成2.3 從自然辯證法中科學(xué)認(rèn)識(shí)的方法論看實(shí)驗(yàn)探究觀科學(xué)認(rèn)識(shí)不同于其他的認(rèn)識(shí)之處,體現(xiàn)在科學(xué)認(rèn)識(shí)方法的創(chuàng)造和使用。在形成科學(xué)認(rèn)識(shí) 和創(chuàng)立科學(xué)理論的歷程中.經(jīng)歷的科學(xué)認(rèn)識(shí)過程有:科學(xué)問題的提出.科學(xué)事實(shí)的獲取、科 學(xué)假說的形成、科學(xué)理論的創(chuàng)立以及科學(xué)理論的評(píng)價(jià)和檢驗(yàn)等。在科學(xué)研窕上,實(shí)驗(yàn)方法既 是獲取科學(xué)事實(shí)的方法,又是對(duì)科學(xué)理論進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)的方法。旨在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的 化學(xué)新課程,提出了讓學(xué)生通過經(jīng)歷科學(xué)探究的過程,學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法.并培養(yǎng)探究能 力的課程目標(biāo)。這里的“科學(xué)探究”主要是由提出問題.猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃、進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與緒論、反思與評(píng)價(jià),表達(dá)與交流等活動(dòng)
7、環(huán)行組成2。這一探究過程 盡管有別于科學(xué)研究所經(jīng)歷的科學(xué)認(rèn)識(shí)過程,但卻大同小異,走的是一條。再發(fā)現(xiàn)”的探究 之路。故,化學(xué)教學(xué)中科學(xué)探究過程和方法正是科學(xué)認(rèn)識(shí)方法論的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)的方法是自 然科學(xué)方法論體系下化學(xué)方法論的重要組成部分,化學(xué)經(jīng)由實(shí)驗(yàn)方法,找到了人類與自然進(jìn) 行真實(shí)對(duì)話的主要途徑。以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)不僅是化學(xué)學(xué)科的特征,還是化學(xué)教學(xué)的特征。所 以,化學(xué)學(xué)科通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,學(xué)習(xí)科學(xué)探究的過程與方法,形成實(shí)驗(yàn)探究觀是其他 學(xué)科所不能比擬的。學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究觀的形成,不僅有利于學(xué)生化學(xué)的科學(xué)學(xué)習(xí),而且有利于 日后對(duì)事物的科學(xué)認(rèn)識(shí)與探究實(shí)踐,體現(xiàn)了科學(xué)認(rèn)識(shí)方法論的形成。3. 2實(shí)驗(yàn)探究觀的形成與
8、實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究現(xiàn)是在大量實(shí)驗(yàn)探究的實(shí)踐活動(dòng)中逐步形成的,是實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的產(chǎn) 物。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)首先要求師生,特別是教師要樹立以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的教學(xué)現(xiàn)。全而地認(rèn)識(shí)化 學(xué)實(shí)驗(yàn)的多樣功能與多重含義.把實(shí)驗(yàn)作為中學(xué)化學(xué)課程目標(biāo)的重要內(nèi)容和有效的實(shí)現(xiàn)途徑 與方法,貫穿于化學(xué)教學(xué)的全過程,并把學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體,充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探 究教學(xué)中的主觀能動(dòng)性。第二,就是要把實(shí)驗(yàn)作為一種探究活動(dòng),強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)。充分 利用實(shí)驗(yàn)探究解決化學(xué)問題,引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷對(duì)典型化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)、經(jīng)典實(shí)驗(yàn)史實(shí)、社會(huì)中的 化學(xué)問題等的探究活動(dòng),讓他們從中學(xué)會(huì)探究過程和方法。第三.重視結(jié)合化學(xué)學(xué)科發(fā)展 史,尤其是化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究史
9、進(jìn)行教學(xué)?;瘜W(xué)史這座幾度累積、歷經(jīng)滄桑而發(fā)展起來的巨大 寶庫(kù),枳蓄著物質(zhì)的和精神思維的無價(jià)財(cái)富,是一部不斷前進(jìn)的認(rèn)識(shí)史和不斷創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)探 究方法史。發(fā)揮化學(xué)學(xué)科發(fā)展史的作用,不僅可以使學(xué)生學(xué)到科學(xué)探究的方法和技能.而且 可以獲得良好的科學(xué)品質(zhì)與科學(xué)精神,增強(qiáng)人文素養(yǎng),樹立科學(xué)價(jià)值觀,進(jìn)而促進(jìn)實(shí)驗(yàn)探究 觀的形成。第四,學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究觀的形成離不開大量的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)踐活動(dòng).離不開實(shí)驗(yàn)探究 成就感的獲得,離不開感性到理性、個(gè)別到一般的思維的飛躍。故在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中,教師 應(yīng)不失時(shí)機(jī)、恰到好處地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的過程與方法、目的與結(jié)果進(jìn)行理性思考,逐 步提升并形成實(shí)驗(yàn)探究觀。四、化學(xué)世界是物質(zhì)的世界4.
10、1物質(zhì)之間具有聯(lián)系馬克思主義辯證法認(rèn)為,事物之間以及事物內(nèi)部各要素聯(lián)系是普遍的,但它是有條件 的。這告訴我們要堅(jiān)持聯(lián)系的觀點(diǎn)看問題。元素組成單質(zhì)和化合物,常見的無機(jī)化合物有 氧化物、酸、堿、鹽,單質(zhì)和以上化合物是可以相互轉(zhuǎn)化的。例如氫氣和氧氣作用,燃燒生 成水(即氫的氧化物),水通直流電就又分解為氫氣和氧氣,這種例子還有很多,敘在低溫和 暗處與氫化合為氟化氫,氟化氫溶于水生成氫氟酸,氫氟酸可以和其他堿,如氫氧化鈉生成 氟化鈉;反之,氟化鈉遇鹽酸就可轉(zhuǎn)化為氫氟酸,而氫氟酸高溫加熱則分解為單質(zhì)疑和氫。 值得注意的是物質(zhì)間具有聯(lián)系,在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化,這里強(qiáng)調(diào)“一定條件”,這也是 化學(xué)反應(yīng)必須注
11、明反應(yīng)條件的原因,在化工生產(chǎn)中,同樣的原料不同的條件可生產(chǎn)出不同物 質(zhì)的例子比比皆是,如甲烷和單質(zhì)氯在常溫下不反應(yīng),在光照條件下反應(yīng)生成氯代甲烷,而 且根據(jù)光照時(shí)間、甲烷和氯的比例不同分別主要得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷及四 氯甲烷。在教學(xué)中,強(qiáng)調(diào)事物間及事物內(nèi)部的普遍聯(lián)系,突出舉一反三的思想,引導(dǎo)學(xué)生自 由思考、自主學(xué)習(xí)。4. 2質(zhì)量守恒定律恩格斯說過,物質(zhì)是既有的物質(zhì),是既不能創(chuàng)造也不能消滅的東西。它表明自然界的 物質(zhì)既不能創(chuàng)造,也不能消滅,它只能在不同存在形式間轉(zhuǎn)換。在化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)前后各 物質(zhì)的質(zhì)量總和不變,這就是說,在任何一種與周圍隔絕的體系中,無論發(fā)生何種變化或過 程,其總質(zhì)
12、量始終保持不變?;蛘哒f,任何變化包括化學(xué)反應(yīng)和核反應(yīng)都不能消除物質(zhì),只是 改變了物質(zhì)的原有形態(tài)或結(jié)構(gòu),所以該定律又稱物質(zhì)不火定律?;瘜W(xué)方程式配平的理論依據(jù) 就是這一定律。后來,科學(xué)家把這一定律發(fā)展成為質(zhì)量守恒定律。這一定律除了在普通化 學(xué)中隨處可見,在化學(xué)化工的一些應(yīng)用性課程中也是必須掌握的基礎(chǔ)定律,如在化T原理課 程中,其所有計(jì)算都基于“三種衡算”-質(zhì)量衡算、能量衡算、動(dòng)量衡算,這三種衡算的 理論基礎(chǔ)就是質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律、熱力學(xué)第一定律及牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律。在教 學(xué)中,我們先介紹理論基礎(chǔ)再講解計(jì)算過程,讓學(xué)生在質(zhì)能守恒的原則下分析各影響因素, 這樣對(duì)書中相應(yīng)公式就不難理解了。例如介紹
13、水的三種狀態(tài),就強(qiáng)調(diào)只是存在的狀態(tài)不一 樣,化學(xué)本質(zhì)是一樣的,水不會(huì)因?yàn)榻Y(jié)成冰而質(zhì)量增加,也不會(huì)因?yàn)檎舭l(fā)成水蒸汽而質(zhì)量減 少。4. 3物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的恩格斯說,運(yùn)動(dòng)包括宇宙中發(fā)生的一切變化和過程,從單純的位置移動(dòng)起直到思維。 運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)存在的方式,是物質(zhì)的固有屬性,所以運(yùn)動(dòng)和物質(zhì)是不可分割的。熱是物質(zhì)的一 種運(yùn)動(dòng)形式,是大量分子無規(guī)則混亂運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)。碘的升華、水的蒸發(fā)、硫化氫氣體 散發(fā)出特有的臭味、環(huán)己烷在常溫下存在幾種構(gòu)型以及化學(xué)工程中討論的對(duì)流傳熱問題, 還有石油、煤的形成,蛋白體在一定自然條件下不斷新陳代謝、自我更新的過程等,都是分 子運(yùn)動(dòng)所致,即使是固體物質(zhì)中的分子、原子或離子,也都在
14、其平衡位置上不斷振動(dòng)。因 此,運(yùn)動(dòng)是普遍的、永恒的、無條件的、絕對(duì)的。在教學(xué)中;讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到世界是永恒運(yùn)動(dòng) 著的物質(zhì)世界,相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)只是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特殊形式,物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)是不可分割的,這樣在學(xué) 習(xí)中對(duì)一些現(xiàn)象才理解得更透徹。五、化學(xué)世界的矛盾論與對(duì)立統(tǒng)一思想5.1對(duì)立統(tǒng)一是普遍的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律是唯物辯證法最根本的規(guī)律,也是辯證法的核。化學(xué)中的事物處處存在 對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系,如化學(xué)平衡中的正、逆反應(yīng),電離平衡中電離與結(jié)合,沉淀溶解平衡中的 沉淀與溶解,氧化還原反應(yīng)的氧化和還原,還有酸和堿、親電與親核、消除與加成等都充 滿了矛盾,既對(duì)立又統(tǒng)一,并在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。對(duì)立統(tǒng)一也表現(xiàn)在物質(zhì)結(jié)構(gòu)中,陰陽 粒
15、子間的靜電作用形成陰陽離子間的引力,這種引力形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵,同時(shí)原子之間、電 子之間存在斥力,這種引力與排斥的矛盾在“一定范圍”內(nèi),達(dá)到了力的平衡,而統(tǒng)一在穩(wěn) 定的離子鍵中。運(yùn)用對(duì)立統(tǒng)一的觀點(diǎn)學(xué)習(xí)和掌握化學(xué)中這些矛盾概念,有助于加深對(duì)這些 概念的理解和記憶。同時(shí)在教學(xué)中可加入做人處事的平衡觀點(diǎn),做到教書更要育人。5. 2矛盾的普遍性和特殊性矛盾是客觀的、普遍的,但不同事物和過程中的矛盾又有各自的特殊性。門捷列夫發(fā)現(xiàn) 了元素周期律以后,以周期律為基礎(chǔ),修訂了一些元素的原子量,科學(xué)地預(yù)言了后來被稱為 錢、銘、錯(cuò)的未知新元素“類鋁”、“類硼”及“類硅”的存在和性質(zhì),并在周期表預(yù)留了 空位。正因?yàn)樵?/p>
16、素周期表揭示了元素的共性和同周期或同族元素性質(zhì)結(jié)構(gòu)上的發(fā)展趨勢(shì),利 用這種矛盾的普遍性和特殊性,使得其具有強(qiáng)大的預(yù)測(cè)功能,并且從獨(dú)特角度證實(shí)了自然界 物質(zhì)性的統(tǒng)一。這種普遍性和特殊性或者說是共性和個(gè)性,在化學(xué)世界中還有很多常見例 子,酸與活潑金屬作用放出氫氣,這是酸的共性,但硝酸和濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,跟金屬反 應(yīng)得不到氫氣,這是它們的特殊性;又如有機(jī)化合物中酮和醛都能發(fā)生加成反應(yīng)、a一氫的 反應(yīng)、還原反應(yīng)等,但醛卻具有特殊的氧化反應(yīng),如銀鏡反應(yīng)、斐林反應(yīng),這一特殊性可用來 鑒別醛和酮。我們?cè)诮虒W(xué)中要善于把握共性和個(gè)性,可達(dá)到更好的教學(xué)效果。5. 3化學(xué)世界的發(fā)展是前進(jìn)性與曲折性的統(tǒng)一化學(xué)世界的
17、發(fā)展是前進(jìn)性與曲折性的統(tǒng)一,但新事物一定能戰(zhàn)勝舊事物,尤其是新事物 具有無可比擬的優(yōu)越性,它在舊事物的基礎(chǔ)上產(chǎn)生,拋棄舊事物中消極的,吸取發(fā)揚(yáng)舊事物 中合理的,增添舊事物根本沒有的、富有生命力的新內(nèi)容。即我們?cè)趯?duì)待國(guó)學(xué)時(shí)常說的一句 話“去其糟粕,取其精華”。對(duì)化學(xué)世界的認(rèn)識(shí)就經(jīng)歷了這樣一個(gè)過程,我們來看看質(zhì)量守 恒定律的發(fā)展過程,1 7世紀(jì)末、18世紀(jì)初出現(xiàn)的燃素說一一解釋了燃燒現(xiàn)象甚至整個(gè)化學(xué) 學(xué)科,它認(rèn)為空氣是純凈物。在解釋燃燒現(xiàn)象時(shí),有的物質(zhì)燃燒時(shí)質(zhì)量增加是因?yàn)槿妓剡M(jìn)去 了,而燃燒時(shí)質(zhì)量減小是因?yàn)槿妓爻鰜砹?。燃素說對(duì)燃燒現(xiàn)象恰好做了顛倒的解釋,把物質(zhì) 化合的過程描述成了分解的過程,但是卻
18、以統(tǒng)一的理論解釋了當(dāng)時(shí)的大多數(shù)化學(xué)現(xiàn)象,幫助 人們擺脫、結(jié)束煉金術(shù)思想的統(tǒng)治,使化學(xué)思想得到了解放,在化學(xué)的發(fā)展史上起到了積極 的作用。當(dāng)然后來我們知道燃素說是錯(cuò)誤的,但就當(dāng)時(shí)的歷史條件而言,卻能引導(dǎo)和啟發(fā)人 們?nèi)ニ伎?、探索,并不斷地?shí)踐、驗(yàn)證、修正假說甚至得到新的發(fā)現(xiàn)。到18世紀(jì)7 0年代, 氧氣被發(fā)現(xiàn)之后,拉瓦錫證明氧在燃燒過程中必不可少,解釋了燃燒后重量增加的現(xiàn)象,燃燒 的本質(zhì)終于真相大白,燃素說退出了歷史舞臺(tái)。自從愛因斯坦提出狹義相對(duì)論和質(zhì)能關(guān)系 公式(E=me 2)以后,說明物質(zhì)和輻射能,也就是質(zhì)量和能量間可以相互轉(zhuǎn)換,也更加證明 在化學(xué)反應(yīng)甚至是生活、生產(chǎn)的方方面而中,質(zhì)量守恒定律是完全正確的。20世紀(jì)以來, 核能的研究成為熱點(diǎn),人們發(fā)現(xiàn)最劇烈的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及原子核裂變所產(chǎn) 生的能量。比如1 0 00g鈾2 3 5裂變的結(jié)果放出8. 2 31016廣量,于是人們對(duì)質(zhì)量守恒 定律有了新的認(rèn)識(shí)。在20世紀(jì)以前,質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律被認(rèn)為是兩個(gè)獨(dú)立基本 定律。而現(xiàn)在科
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