互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與研究

劉紅麗

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2010-5042-2447

摘? 要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是普通工科院校各專業(yè)課程體系中一門重要的基礎(chǔ)課程，但是在傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中存在一些問題且不利于培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。該文針對(duì)傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中存在的問題，借鑒“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新理念和創(chuàng)新模式，將互聯(lián)網(wǎng)融入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，創(chuàng)建互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。該模式中包括優(yōu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建學(xué)生自學(xué)平臺(tái);打破時(shí)空限制，搭建便捷的師生交互平臺(tái);注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，創(chuàng)建多元化的實(shí)驗(yàn)考核方式。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)? 互聯(lián)網(wǎng)+? 課程建設(shè)? 教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）03（b）-0010-04

Exploration and Research of Internet + College Physics Experiment Teaching

LIU Hongli*

（Science and Technology Teaching and Research Section， Special Police Academy of Chinese People's Armed Police Force， Beijing， 102211? China）

Abstract：College physics experiment is an important basic course in the professional curriculum system of general engineering colleges. However， there are some problems in the traditional college physics experiment course which are not conducive to the realization of the training goals. Aiming at the problems existing in traditional college physics experiment course， this article draws on the innovative ideas and models of "Internet +"， integrates the Internet into the teaching process of the college physics experiment and creates an Internet + college physics experiment teaching model. This model includes optimizing the teaching content of the college physics experiment， building a self-study platform for students; breaking the limitations of time and space， building a convenient teacher-student interaction platform; focusing on cultivating students' hands-on practical ability， and creating diversified experimental assessment methods.

Key Words：The college physics experiment; Internet+; The curriculum construction; The teaching mode

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)課程，在掌握物理理論的基礎(chǔ)上，同時(shí)具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法，又能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，是提高學(xué)生科學(xué)實(shí)踐能力和動(dòng)手能力、培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)的一門重要課程。但是，傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在諸多弊端，首先，教學(xué)模式較單一，教師多采用先講理論再演示實(shí)驗(yàn)操作的方式，而學(xué)生只是按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這就影響了對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng);其次，學(xué)生只是在實(shí)驗(yàn)課上簡(jiǎn)單的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，致使實(shí)驗(yàn)資源利用率低下;最后，實(shí)驗(yàn)的考評(píng)方式簡(jiǎn)單，當(dāng)前絕大多數(shù)高校實(shí)驗(yàn)教師在考查實(shí)驗(yàn)操作方面，主要是看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這就使得學(xué)生不注重實(shí)驗(yàn)操作，而把重點(diǎn)放在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，甚至?xí)霈F(xiàn)湊數(shù)據(jù)，抄襲其他同學(xué)的現(xiàn)象。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體手段的高速發(fā)展，許多高校也不斷嘗試將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入大學(xué)課程中。在2015年3月的第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)第三次會(huì)議上，李克強(qiáng)總理提出制訂“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”[1-2]是一種將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)相結(jié)合，以促進(jìn)各行各業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的思維模式。同樣也可以將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)教育行業(yè)相結(jié)合，形成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的模式，來改善傳統(tǒng)教育領(lǐng)域存在的問題，比如近年來出現(xiàn)的慕課、微課等，有利于實(shí)現(xiàn)教育資源共享，同時(shí)有助于拓寬學(xué)生的視野。但是，對(duì)于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)這門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，大部分高校只是將互聯(lián)網(wǎng)資源簡(jiǎn)單地疊加到傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，并沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)深層次的融合。對(duì)于這種現(xiàn)象，該文針對(duì)傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中存在的問題，借鑒“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新理念和創(chuàng)新模式，將信息技術(shù)真正融入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，創(chuàng)建互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。該模式中包括優(yōu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建學(xué)生自學(xué)平臺(tái);打破時(shí)空限制，搭建便捷的師生交互平臺(tái);注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，創(chuàng)建多元化的實(shí)驗(yàn)考核方式。

1? 傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中存在的問題

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是普通工科院校各專業(yè)課程體系中一門重要的基礎(chǔ)課程，著重培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)觀察、查閱資料、獨(dú)立思考、確定實(shí)驗(yàn)方案、協(xié)同操作等方面的能力，培育學(xué)生創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)精神，在高等學(xué)校人才培養(yǎng)中具有不可取代的地位[3]。然而，傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式普遍存在教學(xué)模式單一、實(shí)驗(yàn)資源利用率低以及考評(píng)方式簡(jiǎn)單等諸多問題。

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)模式缺乏學(xué)生課前預(yù)習(xí)考核機(jī)制

傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式就是學(xué)生閱讀大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材，根據(jù)預(yù)習(xí)情況寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。但是這種模式缺乏有效的考評(píng)監(jiān)督手段，預(yù)習(xí)報(bào)告中存在抄書本、抄同學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象，預(yù)習(xí)報(bào)告不能準(zhǔn)確地反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的掌握情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中存在困惑時(shí)，教師就需要花費(fèi)大量的時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行講解，造成學(xué)生操作時(shí)間相對(duì)不足。

1.2 在實(shí)驗(yàn)操作過程中缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)

在傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，“教師為中心”的現(xiàn)象比較普遍，通常情況下，教師首先對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行講解，然后再演示實(shí)驗(yàn)操作步驟，學(xué)生只是按照教師的講解并參照課本上的內(nèi)容把實(shí)驗(yàn)重復(fù)一遍，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生只是被動(dòng)地完成實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生甚至投機(jī)取巧，直接抄襲別人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此，傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，未能有效地實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc科學(xué)素質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

1.3 傳統(tǒng)考評(píng)方式存在較大弊端

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要由形成性成績(jī)+終結(jié)性成績(jī)組成，形成性成績(jī)主要以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及誤差等結(jié)果，忽略實(shí)驗(yàn)操作過程中學(xué)生的表現(xiàn)，同樣終結(jié)性成績(jī)很大程度上取決于學(xué)生實(shí)驗(yàn)考試的卷面成績(jī)。這種考評(píng)方式造成學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)基本操作，而將主要精力放在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，有的同學(xué)甚至編造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者直接抄襲他人的結(jié)論。

2? “互聯(lián)網(wǎng)+”對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極影響

近年來，互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，已經(jīng)融入人們生活的方方面面，導(dǎo)致人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，使人們的生活變得更加便捷高效，同樣將互聯(lián)網(wǎng)融入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，也會(huì)產(chǎn)生很多積極的影響?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”的教學(xué)理念將教學(xué)方式由“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”，將學(xué)生由“被動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)”，改變了“教師先演示，學(xué)生后模仿”這種不利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新素養(yǎng)的傳統(tǒng)教學(xué)模式[4]。

2.1 提供更多的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，有利于學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門理工科專業(yè)理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科基礎(chǔ)課，理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)。而學(xué)生來自五湖四海，他們的實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)、方法和技能等方面存在一定的差異。如果僅僅依靠教師統(tǒng)一在課堂上對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和操作進(jìn)行講解，很多學(xué)生難以吃透實(shí)驗(yàn)原理、熟悉實(shí)驗(yàn)操作。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”，可以將遠(yuǎn)程教育、在線課堂、慕課、微課等教學(xué)資源整合[5]，作為教師課堂教學(xué)的補(bǔ)充，以滿足不同層次學(xué)生的需求，有利于學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.2 使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加便捷，有利于師生交流

互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)將現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，開啟交互式教學(xué)。一方面，不僅同一學(xué)科的教師可以進(jìn)行交流，不同學(xué)科的教師也可以進(jìn)行在線交流，這有利于學(xué)科之間的融合。同時(shí)也促進(jìn)了師生之間的互動(dòng)，學(xué)生和教師可以利用互聯(lián)網(wǎng)相互傳遞、共享各種資源，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上預(yù)約、在線答疑等教學(xué)活動(dòng)。這就使教師在課堂上能夠更加有針對(duì)性地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解，把更多的精力放在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作上，在有限的課時(shí)內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題，逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，開發(fā)他們的創(chuàng)新思維。

2.3 優(yōu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)多采用“實(shí)驗(yàn)報(bào)告+期末成績(jī)”的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，評(píng)價(jià)方式單一。在“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)支持下，可以創(chuàng)建“課前預(yù)習(xí)+課中操作+課后創(chuàng)新”的實(shí)驗(yàn)考核方式，建立預(yù)習(xí)和報(bào)告在線自動(dòng)評(píng)判系統(tǒng)，采用在線理論考核與線下技能考核相結(jié)合的方式，形成多元化的考核機(jī)制[6]。

3? 互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生在理解大學(xué)物理理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，形成自學(xué)能力和探索合作精神，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的重要手段。針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，探索互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，該模式的具體模型見圖1，該模式具體實(shí)施的系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

3.1 優(yōu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建學(xué)生自學(xué)平臺(tái)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門理論與實(shí)驗(yàn)并重、強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的課程，通過學(xué)生的實(shí)際操作，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐應(yīng)用能力，使學(xué)生具備科學(xué)素養(yǎng)和探索精神。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在“力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)及近代物理實(shí)驗(yàn)”五大模塊的基礎(chǔ)上分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用“線上+線下”相結(jié)合的教學(xué)模式。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，可以提前在線上進(jìn)行高效的預(yù)習(xí)，為線下課堂教學(xué)、自主解決問題奠定基礎(chǔ)，這有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主探索能力，能更好地提高學(xué)生的動(dòng)手能力[7]。

對(duì)于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以將實(shí)驗(yàn)原理和操作拍攝成“微課”，上傳至學(xué)生自學(xué)平臺(tái)，并且平臺(tái)可以連接多種網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)生在線上可以根據(jù)自己的實(shí)際情況提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，弄懂實(shí)驗(yàn)原理，這樣在線下課堂上就會(huì)有更多的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，教師也可以有針對(duì)性地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解。而對(duì)于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，主要采用線上資源找靈感，線下實(shí)驗(yàn)室完成作品，再將作品上傳至線上分享交流的方式。

3.2 打破時(shí)空限制，搭建便捷的師生交互平臺(tái)

基于學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)資源和師生的手機(jī)、電腦等網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，搭建便捷的師生交互平臺(tái)，平臺(tái)包括教學(xué)管理模塊、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約模塊和師生交流群。在這個(gè)平臺(tái)里，能夠順利地完成教學(xué)安排和教學(xué)過程管理，提供課程設(shè)置信息、教師排課信息、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約信息，使學(xué)生能夠根據(jù)這些信息提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，并推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室全方位開放，滿足不同專業(yè)、不同層次學(xué)生的需要。在整個(gè)過程中，可以利用師生交流群及時(shí)交流互動(dòng)，做到答疑解惑，提高教學(xué)效率。學(xué)生可以隨時(shí)隨地利用閑散碎片時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，針對(duì)自己的專業(yè)與自己的課程安排時(shí)間，滿足個(gè)性化需求，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和時(shí)間利用率，逐漸養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

3.3 注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，創(chuàng)建多元化的實(shí)驗(yàn)考核方式

基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，改變傳統(tǒng)的“實(shí)驗(yàn)報(bào)告+期末成績(jī)”的實(shí)驗(yàn)考核模式，形成“課前預(yù)習(xí)考核+課中實(shí)驗(yàn)操作考核+課后數(shù)據(jù)處理及反思考核+綜合創(chuàng)新能力考核”多元化的實(shí)驗(yàn)考核方式。

課前預(yù)習(xí)考核主要包括學(xué)生自學(xué)預(yù)習(xí)自測(cè)和教師課前統(tǒng)一測(cè)試，分別設(shè)置線上預(yù)習(xí)自測(cè)題庫和課前測(cè)試題庫。學(xué)生在自學(xué)平臺(tái)預(yù)習(xí)完將要做的實(shí)驗(yàn)后，就可以進(jìn)行預(yù)習(xí)自測(cè)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)閱卷并將結(jié)果反饋給學(xué)生，同時(shí)給出正確的答案，這樣學(xué)生可以有針對(duì)性地查漏補(bǔ)缺。課前測(cè)試是檢驗(yàn)學(xué)生預(yù)習(xí)效果的監(jiān)控環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)課開始之前由老師統(tǒng)一組織，由系統(tǒng)隨機(jī)分發(fā)試卷，測(cè)試結(jié)果既可以檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，又有利于教師上課時(shí)有針對(duì)性地對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解。

課中實(shí)驗(yàn)考核主要考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作情況，提高學(xué)生自主動(dòng)手解決問題的能力。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)桌上安裝攝像設(shè)備和錄音設(shè)備，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)開啟攝像和錄音功能，自動(dòng)記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的每一個(gè)細(xì)節(jié)并實(shí)時(shí)上傳至互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。教師除了可以在現(xiàn)場(chǎng)觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作外，還可以在平臺(tái)上查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作視頻，并且視頻播放過程中可以方便地運(yùn)用播放、停止、暫停、快進(jìn)、快退等功能，有利于了解學(xué)生每一步的實(shí)驗(yàn)操作情況。

課后數(shù)據(jù)處理及反思是鍛煉學(xué)生分析能力、數(shù)據(jù)處理能力和書寫表達(dá)能力的重要環(huán)節(jié)，基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生相互交流，采用多樣化的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還可以利用仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行在線仿真。設(shè)置創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以自主安排時(shí)間，結(jié)合所學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，自己動(dòng)手做一些小制作，參加一些實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽以及大學(xué)生課外科技項(xiàng)目，將自己的作品上傳至互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，作為綜合創(chuàng)新能力考核的內(nèi)容。

4? 結(jié)語

該文分析了傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中存在的問題，將互聯(lián)網(wǎng)融入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，構(gòu)建了基于互聯(lián)網(wǎng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。在該模式中，基于互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建學(xué)生自學(xué)平臺(tái)，搭建便捷的師生交流平臺(tái)，并且創(chuàng)建多元化的實(shí)驗(yàn)考核方式，將線上與線下教學(xué)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)外延，提倡教師改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生多形式學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，推動(dòng)形成人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的泛在化學(xué)習(xí)新環(huán)境。

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