基于計(jì)算思維培養(yǎng)的中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)模式構(gòu)建

摘要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算思維作為一種新的思考方式，強(qiáng)調(diào)問(wèn)題的抽象、模式的識(shí)別、抽象建模和自動(dòng)化求解，對(duì)學(xué)生的認(rèn)知能力、邏輯思維和創(chuàng)造性思維提出了更高的要求。因此，在信息技術(shù)課程中引入計(jì)算思維的理念，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展、適應(yīng)未來(lái)社會(huì)需求具有深遠(yuǎn)意義。本文旨在通過(guò)構(gòu)建基于計(jì)算思維培養(yǎng)的中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)模式，提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維、問(wèn)題解決能力和信息素養(yǎng)，推動(dòng)信息技術(shù)課程的創(chuàng)新和提升。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；中小學(xué)；信息技術(shù)課程；教學(xué)模式構(gòu)建

一、引言

在當(dāng)今信息時(shí)代，信息技術(shù)已經(jīng)深刻地滲透到社會(huì)的各個(gè)角落，成為社會(huì)發(fā)展和個(gè)人生活的不可或缺的支撐[1]。在這個(gè)背景下，中小學(xué)階段的信息技術(shù)教育顯得尤為至關(guān)重要，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到學(xué)生未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。然而，傳統(tǒng)的信息技術(shù)課程往往側(cè)重于應(yīng)用層面，而對(duì)于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)卻相對(duì)不足。本文的關(guān)注點(diǎn)在于構(gòu)建一種基于計(jì)算思維培養(yǎng)的中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)模式，這個(gè)模式的核心目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生逐步形成和發(fā)展計(jì)算思維，使他們能夠更靈活、更深入地理解和運(yùn)用信息技術(shù)。通過(guò)課程設(shè)置，旨在激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的興趣，使其在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)能夠更有條理、更有創(chuàng)意地運(yùn)用計(jì)算思維的方法。通過(guò)構(gòu)建這一基于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)模式，期望能夠?yàn)橹行W(xué)信息技術(shù)教育注入新的活力，培養(yǎng)更具創(chuàng)造性和解決問(wèn)題能力的學(xué)生。這樣的教學(xué)模式不僅有助于學(xué)生更好地適應(yīng)信息時(shí)代的挑戰(zhàn)，也為未來(lái)的社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新精神的人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、計(jì)算思維的內(nèi)涵

計(jì)算思維是一種在信息時(shí)代嶄露頭角的思維方式，并非僅僅局限于編程或計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，而是一種更為廣泛的思考方式，可以在解決各種問(wèn)題和面對(duì)復(fù)雜情境時(shí)發(fā)揮作用[3]。首先，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，計(jì)算思維要求人們將具體問(wèn)題抽象為更一般、更符號(hào)化的形式。這種抽象能力使人能夠看到問(wèn)題的本質(zhì)，而不被過(guò)多的細(xì)節(jié)所迷惑。通過(guò)抽象，問(wèn)題變得更具普適性，從而能夠應(yīng)用于更廣泛的場(chǎng)景。其次，計(jì)算思維注重模式的識(shí)別。在信息的海洋中，事物之間存在著各種各樣的關(guān)聯(lián)和規(guī)律，而計(jì)算思維要求善于觀察、分析并識(shí)別這些規(guī)律。通過(guò)識(shí)別模式，能夠更好地理解事物之間的關(guān)系，更迅速地找到解決問(wèn)題的方法[4]。這種模式的識(shí)別能力使計(jì)算思維在復(fù)雜問(wèn)題中顯得游刃有余。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，需要將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為可以計(jì)算的形式，即建立模型。計(jì)算思維要求善于將實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行抽象，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型或計(jì)算模型，以便于使用計(jì)算機(jī)等工具進(jìn)行求解。通過(guò)建模能夠更系統(tǒng)地理解問(wèn)題的結(jié)構(gòu)和特性，為問(wèn)題的求解提供清晰的路徑。最后，計(jì)算思維強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化求解。傳統(tǒng)思維方式可能依賴于手工推理和分析，而計(jì)算思維則倡導(dǎo)使用計(jì)算工具，尤其是計(jì)算機(jī)，進(jìn)行自動(dòng)化的求解[5]。這種自動(dòng)化能力使得人們能夠處理規(guī)模更大、復(fù)雜度更高的問(wèn)題，并且在更短的時(shí)間內(nèi)得出解決方案。通過(guò)自動(dòng)化，計(jì)算思維使問(wèn)題的求解更為高效和可行。

三、計(jì)算思維融入中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)的意義

（一）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和問(wèn)題解決能力

計(jì)算思維在中小學(xué)信息技術(shù)課程中的強(qiáng)調(diào)和培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和問(wèn)題解決能力具有深遠(yuǎn)的意義。首先，計(jì)算思維的核心在于通過(guò)分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)解決方案、實(shí)現(xiàn)計(jì)算的方式進(jìn)行思考。這種思考方式強(qiáng)調(diào)對(duì)問(wèn)題的深度理解和系統(tǒng)性思考。在信息技術(shù)課程中，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)計(jì)算思維，不僅僅是學(xué)會(huì)了一門(mén)編程語(yǔ)言，更是在培養(yǎng)解決問(wèn)題的綜合能力上取得了重要的進(jìn)展。中小學(xué)生在信息技術(shù)課程中學(xué)習(xí)計(jì)算思維，首先需要理解問(wèn)題的本質(zhì)，進(jìn)行有效的問(wèn)題抽象。這種抽象能力不僅是對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的熟練掌握，更包括對(duì)問(wèn)題結(jié)構(gòu)和邏輯的深入理解。通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的抽象，學(xué)生能夠培養(yǎng)出較高水平的分析能力，從而更好地應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜和多樣化的挑戰(zhàn)。其次，計(jì)算思維的培養(yǎng)不僅在于讓學(xué)生學(xué)會(huì)了運(yùn)用編程語(yǔ)言解決實(shí)際問(wèn)題，更在于培養(yǎng)了他們面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)的分析和解決能力。學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中，需要經(jīng)歷從問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)解決方案到實(shí)際實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程。這種全方位的參與使得學(xué)生不僅僅關(guān)注結(jié)果，更注重問(wèn)題的本質(zhì)和解決方案的可行性。通過(guò)這種綜合性的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠逐步培養(yǎng)出批判性思維和系統(tǒng)性思考的能力。

（二）提高學(xué)生信息素養(yǎng)水平

計(jì)算思維在中小學(xué)信息技術(shù)課程中的融入對(duì)學(xué)生信息素養(yǎng)的提升具有重要的意義。信息素養(yǎng)是一個(gè)綜合性的概念，涵蓋了信息獲取、處理、分析和利用的各個(gè)方面。計(jì)算思維作為其中的重要組成部分，為學(xué)生深刻理解和充分利用信息提供了有力支持。首先，計(jì)算思維的引入能夠幫助學(xué)生更好地理解和利用信息。通過(guò)計(jì)算思維的培養(yǎng)，學(xué)生不僅僅是掌握了一門(mén)編程語(yǔ)言，更是在問(wèn)題抽象、自動(dòng)化和算法設(shè)計(jì)等方面獲得了深入的認(rèn)識(shí)。這種深刻理解不僅使學(xué)生能夠更高效地處理信息，還有助于他們形成系統(tǒng)性思考問(wèn)題的能力。通過(guò)問(wèn)題的抽象和分解，學(xué)生能夠更全面地了解問(wèn)題的本質(zhì)，提高對(duì)信息的理解水平。其次，通過(guò)融入計(jì)算思維的信息技術(shù)課程，學(xué)生能夠深入了解計(jì)算機(jī)運(yùn)作原理和算法設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。這有助于他們建立對(duì)技術(shù)基礎(chǔ)的扎實(shí)理解，從而更好地應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜和快速變化的科技環(huán)境。了解計(jì)算機(jī)運(yùn)作原理使學(xué)生能夠更好地利用現(xiàn)有技術(shù)，并對(duì)未來(lái)的技術(shù)發(fā)展有更清晰的認(rèn)識(shí)。算法設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)則培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維和解決問(wèn)題的能力，使其在信息處理過(guò)程中更具敏銳性和準(zhǔn)確性。

（三）促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的全面發(fā)展

在計(jì)算思維的引導(dǎo)下，學(xué)生的能力不僅局限于信息技術(shù)領(lǐng)域，還延伸到了邏輯思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力的培養(yǎng)。計(jì)算思維要求學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中，能夠清晰地分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)解決方案，并將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的形式。這個(gè)過(guò)程需要學(xué)生發(fā)展批判性思維，即對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入分析和評(píng)估的能力。邏輯思維在計(jì)算思維中扮演了關(guān)鍵的角色，幫助學(xué)生建立起清晰而有效的問(wèn)題解決框架，培養(yǎng)了他們系統(tǒng)性和結(jié)構(gòu)性的思考方式。團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力的培養(yǎng)是計(jì)算思維教學(xué)的另一重要目標(biāo)。在解決復(fù)雜問(wèn)題的項(xiàng)目中，學(xué)生通常需要協(xié)作完成任務(wù)。這不僅鍛煉了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，更提高了溝通表達(dá)和接受的效果。團(tuán)隊(duì)協(xié)作培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神，使其能夠更好地融入團(tuán)隊(duì)、分享經(jīng)驗(yàn)和互相支持。這種能力不僅對(duì)學(xué)生的學(xué)術(shù)研究有益，也為將來(lái)的職業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。總體而言，計(jì)算思維的培養(yǎng)旨在使學(xué)生不僅僅具備在信息技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)水平，更在全面素養(yǎng)方面取得更為顯著的進(jìn)步。通過(guò)邏輯思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力的培養(yǎng)，學(xué)生能夠更好地適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的需求，成為具備全面素養(yǎng)的創(chuàng)新型人才。

四、以計(jì)算思維培養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)模式策略

（一）問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)

問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)是一種基于學(xué)生實(shí)際興趣和問(wèn)題解決的教學(xué)方法，旨在通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)提出并解決問(wèn)題，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和深度思考。這一教學(xué)方法不僅有助于學(xué)生的知識(shí)理解，更能培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維和解決問(wèn)題的能力。首先，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。通過(guò)向?qū)W生提出具體問(wèn)題，教師能夠引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)他們對(duì)問(wèn)題的好奇心和求知欲。這種學(xué)習(xí)方式使學(xué)生不再僅僅是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是通過(guò)主動(dòng)探究和解決問(wèn)題，更深刻地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的主動(dòng)探索者。其次，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)有助于將知識(shí)與實(shí)際情境相結(jié)合。通過(guò)將學(xué)科知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，學(xué)生能夠更好地理解知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。例如，在信息技術(shù)課程中，可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)一個(gè)能夠解決學(xué)校或社區(qū)實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用程序。這種情境化的學(xué)習(xí)能夠使學(xué)生更好地將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際能力，培養(yǎng)他們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另外，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。通過(guò)讓學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、尋找解決方案，教師能夠引導(dǎo)學(xué)生形成獨(dú)立思考和判斷問(wèn)題的能力。這種批判性思維的培養(yǎng)將使學(xué)生更具有辨別信息、分析問(wèn)題和提出解決方案的能力，從而在信息時(shí)代更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的社會(huì)環(huán)境。教師可以提出一個(gè)問(wèn)題，比如：“如何利用技術(shù)解決學(xué)校內(nèi)部交流不暢的問(wèn)題？”學(xué)生可以在小組中討論，提出各自的見(jiàn)解和解決方案。他們可能想到使用一個(gè)在線平臺(tái)或應(yīng)用程序，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)學(xué)生、教師和家長(zhǎng)可以更方便地分享信息、安排活動(dòng)，甚至提出建議。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要思考技術(shù)的可行性、用戶體驗(yàn)等方面的問(wèn)題，同時(shí)也需要考慮解決問(wèn)題的創(chuàng)新性和實(shí)際應(yīng)用性。

（二）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種注重學(xué)生主動(dòng)參與、通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目解決問(wèn)題的教學(xué)方法，該方法能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在中小學(xué)信息技術(shù)課程中，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)更是一個(gè)理想的途徑，可以幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際情境中，提高他們的學(xué)科素養(yǎng)和綜合能力。首先，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)讓學(xué)生參與真實(shí)、有趣的項(xiàng)目，他們能夠在實(shí)踐中體驗(yàn)到知識(shí)的應(yīng)用和產(chǎn)生的實(shí)際效果，從而更加主動(dòng)地投入學(xué)習(xí)。例如在信息技術(shù)課程教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目，要求學(xué)生合作開(kāi)發(fā)一個(gè)小型的互動(dòng)教育游戲。學(xué)生需要從設(shè)計(jì)游戲規(guī)則、編寫(xiě)代碼到優(yōu)化用戶界面等方面進(jìn)行全面的合作和學(xué)習(xí)。這樣的項(xiàng)目既能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)編程的興趣，又能夠讓他們?cè)趯?shí)際操作中理解和應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)。其次，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際操作能力。在信息技術(shù)領(lǐng)域，理論知識(shí)與實(shí)際操作緊密結(jié)合，而項(xiàng)目式學(xué)習(xí)恰恰能在這種結(jié)合中發(fā)揮著獨(dú)特的作用。通過(guò)參與項(xiàng)目，學(xué)生需要親自動(dòng)手，編寫(xiě)代碼、設(shè)計(jì)界面、解決實(shí)際問(wèn)題。這種實(shí)踐操作不僅提高了學(xué)生的技術(shù)水平，更鍛煉了他們解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)際能力。另外，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。在項(xiàng)目中，學(xué)生通常需要面對(duì)復(fù)雜多樣的問(wèn)題，這要求他們具備創(chuàng)造性的思考方式。學(xué)生可能在游戲開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中面臨用戶體驗(yàn)優(yōu)化、新功能的設(shè)計(jì)等問(wèn)題，這些都需要學(xué)生從創(chuàng)新的角度出發(fā)，提出新的解決方案。通過(guò)這樣的創(chuàng)新性思考，學(xué)生不僅能夠更好地理解知識(shí)，更能夠在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)獲得更全面的應(yīng)用。例如，教師設(shè)計(jì)一個(gè)信息技術(shù)課程項(xiàng)目，要求學(xué)生合作開(kāi)發(fā)一個(gè)包含實(shí)時(shí)協(xié)作編輯功能的文本編輯器。學(xué)生需要在項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)文本編輯器的基本功能，并添加實(shí)時(shí)協(xié)作編輯的特性，使得多個(gè)用戶可以同時(shí)編輯同一個(gè)文檔。在這個(gè)項(xiàng)目中，學(xué)生需要深入理解網(wǎng)絡(luò)通信原理、文本處理和用戶界面設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，并在實(shí)際操作中解決協(xié)同編輯的復(fù)雜問(wèn)題。

（三）推行編程教育

編程教育作為中小學(xué)信息技術(shù)課程的關(guān)鍵組成部分，具有培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維、問(wèn)題解決能力和計(jì)算思維的重要作用。編程教育不僅僅是學(xué)習(xí)一門(mén)編程語(yǔ)言，更是通過(guò)實(shí)際的編程實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新意識(shí)。中小學(xué)的編程教育旨在為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)，讓他們能夠更好地應(yīng)對(duì)未來(lái)信息時(shí)代的挑戰(zhàn)。首先，編程教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維。編程是一種將復(fù)雜問(wèn)題分解為更小、更可管理部分的過(guò)程，這要求學(xué)生具備清晰的邏輯思維和問(wèn)題分析能力。通過(guò)編寫(xiě)代碼，學(xué)生能夠培養(yǎng)邏輯思維，理清問(wèn)題的結(jié)構(gòu)，合理組織代碼以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。例如，在一個(gè)簡(jiǎn)單的編程項(xiàng)目中，學(xué)生可以被要求設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算器應(yīng)用程序，這個(gè)任務(wù)涉及用戶輸入、數(shù)學(xué)運(yùn)算、界面設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，要求學(xué)生通過(guò)邏輯思考將整個(gè)任務(wù)分解并逐步解決。其次，編程教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力。編程過(guò)程中，學(xué)生常常會(huì)面臨各種錯(cuò)誤和挑戰(zhàn)，需要通過(guò)不斷的試驗(yàn)和調(diào)試找到解決方案。這種解決問(wèn)題的過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生的耐心、毅力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如，學(xué)生在編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的游戲時(shí)，可能會(huì)遇到用戶輸入的異常情況或者游戲邏輯的錯(cuò)誤，通過(guò)不斷地排查問(wèn)題，他們能夠提高在面對(duì)問(wèn)題時(shí)的分析和解決能力。比如設(shè)計(jì)一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)游戲項(xiàng)目，一個(gè)簡(jiǎn)單的井字棋游戲。學(xué)生需要理解游戲的規(guī)則，設(shè)計(jì)游戲的界面，并編寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)游戲的核心邏輯。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要運(yùn)用所學(xué)的編程知識(shí)，解決用戶輸入的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)游戲的互動(dòng)效果。這個(gè)項(xiàng)目不僅能夠讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際的編程實(shí)踐鞏固所學(xué)知識(shí)，還能夠培養(yǎng)他們的邏輯思維、問(wèn)題解決和創(chuàng)新意識(shí)。總的來(lái)說(shuō)，編程教育在中小學(xué)信息技術(shù)課程中的應(yīng)用對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用。通過(guò)培養(yǎng)邏輯思維、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)生能夠更好地理解和應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)，更好地適應(yīng)信息時(shí)代的發(fā)展需求。通過(guò)實(shí)際的編程項(xiàng)目，學(xué)生不僅能夠鞏固所學(xué)知識(shí)，還能夠鍛煉實(shí)際操作和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，為他們未來(lái)的學(xué)業(yè)和職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、結(jié)束語(yǔ)

基于計(jì)算思維培養(yǎng)的中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)模式有助于提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維和問(wèn)題解決能力。通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、編程教育以及實(shí)踐與反思，學(xué)生能夠更好地適應(yīng)信息時(shí)代的需求，為未來(lái)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，在中小學(xué)信息技術(shù)課程的教學(xué)中應(yīng)更加注重計(jì)算思維的培養(yǎng)，推動(dòng)教育方式的創(chuàng)新和發(fā)展。

作者單位：孫波 陜西省碑林教師進(jìn)修學(xué)校

參考文獻(xiàn)

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