《时间和位移》说课教案.docx
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《时间和位移》说课教案
1.2时间和位移
从容说课
质点、参考系和坐标系是描述物体的运动所必需的基础概念，这在上节课已经学过，但要描述质点的运动，只有这三个概念是远远不够的.本节教材篇首开门见山地指出，我们在生活中还有一些“耳熟能详”的词语，比如时刻和时间.世界万物都在时间和空间中存在和运动，因此时刻和时间是描述质点运动的基础性概念之一，而位移则是质点在空间位置上的变化.本节要求学生了解时刻、时间间隔，并以生活中学生最熟悉的上课、下课时间表来阐释时间、时刻，要求学生明确路程和位移，也以学生地理课上最常见的地图来说明问题.由于引入了位移的概念，所以本课又简单介绍了矢量和标量.本课的突出特点是用数学上的坐标轴来反映物理问题，在潜移默化之中渗透应用数学知识解决物理问题的思想方法.譬如，用数轴来表示时间和时刻，用平面直角坐标系来表示物体在平面空间中的位移，用数轴（一维直线坐标系）来表示直线运动中物体的位置和位移.这也是对上一节课中坐标系的进一步深化，充分体现了教材在讲述物体概念时讲究循序渐进的原则，注意与学生的实际接受能力相适应，符合学生对问题的认知规律.教师应围绕教材中的基本概念创设更接近学生生活实际的物理情景，提出问题，逐一在学生中展开讨论，在充分交流的基础上，激发学生探究问题的兴趣，让学生带着问题进行学习，学生自己总结归纳出物理学中所要求的正确概念关系.然后将学生生活中的概念进行升华，上升到物理中的科学概念.在位移的学习中，要使学生学会将抽象问题形象化的处理方法，积极体现新课程“教师为主导，学生为主体”的教学理念.
三维目标
知识与技能
1.知道时间和时刻的区别和联系.
2.理解位移的概念，了解路程与位移的区别.
3.知道标量和矢量，知道位移是矢量，时间、时刻和路程是标量.
4.能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移.
5.知道时刻与位置、时间与位移的对应关系.
过程与方法
1.围绕问题进行充分的讨论与交流，联系实际引出时间、时刻、位移、路程等，要使学生学会将抽象问题形象化的处理方法.
2.会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向.
3.会用矢量表示和计算质点位移，用标量表示路程.
情感态度与价值观
1.通过时间位移的学习，要让学生了解生活与物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实.
2.通过用物理量表示质点不同时刻的不同位置，不同时间内的不同位移（或路程）的体验，领略物理方法的奥妙，体会科学的力量.
3.养成良好的思考表述习惯和科学的价值观.
4.从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养同学们建立事物是相互联系的唯物主义观点.
教学重点
1.时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系.
2.位移的概念以及它与路程的区别.
教学难点
1.帮助学生正确认识生活中的时间与时刻.
2.理解位移的概念，会用有向线段表示位移.
教具准备
多媒体课件
课时安排
2课时
教学过程
［引入新课］
师：
上节课我们学习了描述运动的几个概念，大家想一下是哪几个概念？
生：
质点、参考系、坐标系.
师：
大家想一下，如果仅用这几个概念，能不能全面描述物体的运动情况？
生：
不能.
师：
那么要准确、全面地描述物体的运动，我们还需要用到哪些物理概念？
一部分学生可能预习过教材，大声回答，一部分学生可能忙着翻书去找.
师指导学生快速阅读教材第一段，并粗看这节课的黑体字标题，提出问题：
要描述物体的机械运动，本节课还将从哪几个方面去描述？
生通过阅读、思考，对本节涉及的概念有个总体印象，知道这些概念都是为了进一步描述物体的运动而引入的，要研究物体的运动还要学好这些基本概念.
引言：
宇宙万物都在时间和空间中存在和运动.我们每天按时上课、下课、用餐、休息.从幼儿园、小学、中学，经历一年又一年，我们在时间的长河里成长.对于时间这个名词，我们并不陌生，你能准确说出时间的含义吗？
物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变，你们用什么来量度物体位置的改变呢？
这就是我们今天要研究的课题——时间和位移.
［新课教学］
一、时刻和时间间隔
【讨论与交流】
指导学生仔细阅读“时刻和时间间隔”一部分，然后用课件投影展示
本校作息时间表.
师：
同时提出问题：
1.在我校的作息时间表上，你能找出更多的时刻和时间间隔吗？
2.结合教材，你能列举出哪些关于时间和时刻的说法？
3.观察教材第14页图1.2－1，如何用数轴表示时间？
学生在教师的指导下，自主阅读，积极思考，然后每四人一组展开讨论，每组选出代表，发表见解，提出问题.
生：
我们开始上课的“时间”：
8：
00就是指的时刻；下课的“时间”：
8：
45也是指的时刻.这样每个活动开始和结束的那一瞬间就是指时刻.
生：
我们上一堂课需要45分钟，做眼保健操需要5分钟，这些都是指时间间隔，每一个活动所经历的一段时间都是指时间间隔.
师：
根据以上讨论与交流，能否说出时刻与时间的概念.
教师
帮助总结并回答学生的提问.
师：
时刻是指某一瞬时，时间是时间间隔的简称，指一段持续的时间间隔.两个时刻的间隔表示一段时间.
让学生再举出一些生活中能反映时间间隔和时刻的实例，并让他们讨论.
教师利用课件展示某一列车时刻表，帮助学生分析列车运动情况.
（展示问题）
根据下列“列车时刻表”中的数据，列车从广州到长沙、郑州和北京西站分别需要多长时间？
T15
站名
T16
18：
19
北京西
14：
58
00：
35
00：
41
郑州
08：
42
08：
36
05：
49
05：
57
武昌
03：
28
03：
20
09：
15
09：
21
长沙
23：
59
23：
51
16：
25
广州
16：
52
参考答案：
6小时59分、15小时50分、22小时零6分.
（教师总结）
师：
平常所说的“时间”，有时指时刻，有时指时间间隔，如有人问你：
“你们什么时间上课啊？
”这里的时间是指时间间隔吗？
生：
不是，实际上这里的时间就是指的时刻.
师：
我们可以用数轴形象地表示出时刻和时间间隔.
教师课件投放教材图1.2－1所显示的问题，将其做成Flash动画.
学生分组讨论，然后说说怎样用时间轴表示时间和时刻.
生：
时刻：
在时间坐标轴上用一点来表示时刻.时间：
两个时刻的间隔表示一段时间.一段时间在时间坐标轴上用一线段表示.
师：
为了用具体数字说明时间，必须选择某一时刻作为计时起点，计时起点的选
择是人为的.单位秒（s）.
师：
下图1－2－1给出了时间轴，请你说出第3秒，前3秒，第3秒初第3秒末，第n秒的意义.
图1－2－1
生：
如图1－2－2所示.
图1－2－2
【课堂训练】
1.学习了时间与时刻，蓝仔、红孩、紫珠和黑柱发表了如下一些说法，正确的是
A.蓝仔说，下午2点上课，
2点是我们上课的时刻
B.红孩说，下午2点上课，2点是我们上课的时间
C.紫珠说，下午2点上课，2点45分下课，上课的时刻是45分钟
D.黑柱说，2点45分下课，2点45分是我们下课的时间
答案：
A
解析：
下午2点上课、2点45分下课是指一瞬间，是时刻；上课历时45分钟是指一段时间间隔，是时间.故选A.
2.关于时刻和时间，下列说法中正确的是
A.时刻表示时间较短，时间表示时间较长
B.时刻对应位置，时间对应位移
C.作息时间表上的数字表示时刻
D.1min内有60个时刻
答案：
BC
解析：
紧扣时间和时刻的定义及位置、位移与时刻、时间的关系，可知B、C正确，A错.一段时间内有无数个时刻，因而D错.
以下提供几个课堂讨论与交流的例子，仅供参考.
【讨论与交流】
1.我国在2019年10月成功地进行了首次载人航天飞行.10月15日09时0分，“神舟”五号飞船点火，经9小时40分50秒至15日18时40分50秒，我国宇航员杨利伟在太空中展示中国国旗和联合国旗，再经11小时42分10秒至16日06时23分，飞船在内蒙古中部地区成功着陆.在上面给出的时间或时刻中，哪些指的是时间，哪些又指的是时刻？
参考答案：
这里的“10月15日09时0分”、“15日18时40分50秒”和“16日06时23分”，分别是指这次航天飞行点火、展示国旗和着陆的时刻；而“9小时40分50秒”和“11小时42分10秒”分别指的是从点火到展示国旗和从展示国旗到着陆所用的时间.
2.古时候，人们根据前人的经验和探究，创造过很多种计时仪器，北京故宫博物院保存的“日晷（也叫日规）”就是其中一种.它是在圆形的石板中间竖立一根铁针，石板四周刻着时辰标记.随着太阳的东升西落，针影方位就能指示出时间来，自伽利略发现单摆的等时性后，既准确又方便的钟表相继问世，到现在已有挂钟、台钟、自动手表及电子表等.然而，人们并不以“分秒不差”为满足.试想炮弹呼啸而过，1秒内飞行几百米；光穿过原子核的时间只有10－23秒，这样短的时间用手表计时显然是不行的.更糟糕的是，人们发现天体运动是不均匀的，彻底改革时间标准已迫在眉睫.随着人们对微观世界认识的不断深化，发现原子的振动有确定的周期，可利用它作为计时标准.1967年第13届国际权度会议，通过了铯原子钟系统的时间新标准：
1秒钟等于铯原子振动9192631770次所经历的时间，这种铯原子钟即使使用30万年，误差也不过1秒钟.目前科学家预言，用激光建立起来的时间标准其精确度还可以提高1万倍.请问上述材料中的“分秒不差”“10－23秒”“30万年”，表示的是时间还是时刻？
参考答案：
时间、时间、时间.
二、路程和位移
（情景展示）中国西部的塔克拉玛干沙漠是我国最大的沙漠，在沙漠中，远眺不见边际，抬头不见飞鸟.沙漠中布满了100～200m高的沙丘，像大海的巨浪，人们把它称为“死亡之海”.许多穿越这个沙漠的勇士常常迷路，甚至因此而丧生.归结他们失败的原因都是因为在沙漠中搞不清这样三个问题：
我在哪里？
我要去哪里？
选哪条路线最佳？
而这三个问题涉及三个描述物体运动的物理量：
位置、位移、路程.
师：
（投影中国地图）让学生思考：
从北京到重庆，观察地图，你有哪些不同的选择？
这些选择有何相同或不同之处？
生：
从北京到重庆，可以乘汽车，也可以乘火车或飞机，还可以中途改变交通工具.选择的路线不同，运动轨迹不同，但就位置变动而言，都是从北京来到了重庆.
师：
根据上面的学习，你能给出位移及路程的定义吗？
生：
位移：
从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段.位移是表示物体位置变化的物理量.国际单位为米（m）.
路程：
路程是质点实际运动轨迹的长度.
在坐标系中，我们也可以用数学的方法表示出位移.
实例：
质点从A点运动到B点，我们可以用有方向的线段来表示位移，从初始位置A向末位置B画有向线段，展示教材图1.2－3.
【讨论与交流】
请看下面的一段对话，找出里面的哪些语言描述了位置，哪些语言描述了位置的变动.哪些是指路程，哪些是指位移.
甲：
同学，请问红孩去哪里了？
乙：
他去图书室了，五分钟前还在这儿.
甲：
图书室在哪儿？
乙指着东北的方向说：
在那个方位.
甲：
我还是不知道怎么走过去，有最近的路可去吗？
乙：
你可以从这儿向东到孔子像前再往北走，就能看见了.
丙加入进来，说道：
也可以先向北走，再向东，因为那边有好风景可看.
甲：
最近要多远？
乙：
大概要三百米吧.
丙开玩笑说：
不用，你如果能从索道直线到达也就是一百米.
乙：
别骗人了，哪有索道啊！
丙：
我是开玩笑的，那只好辛苦你了，要走曲线.
甲：
谢谢你们两位，我去找他了.
学生分组讨论后，选代表回答问题.
生1：
乙手指的方向——东北，就是甲在找红孩的过程中发生的位移的方向.
生2：
里面的三百米是指路程，一百米的直线距离是指位移的大小.
生3：
他们谈话的位置和图书室是两个位置，也就是甲在找红孩过程中的初末位置.
请你举出生活中更常见的例子说明路程和位移.
【讨论与思考】
1.（用课件展示中国地图）在地图上查找上海到乌鲁木齐的铁路.请根据地图中的比例尺估算一下，坐火车从上海到乌鲁木齐的位移和经过的路程分别是多少？
阅读下面的对话：
甲：
请问到市图书馆怎么走？
乙：
从你所在的市中心向南走400m到一个十字路口，再向东走300m就到了.
甲：
谢谢！
乙：
不用客气.
请在图1－2－3上把甲要经过的路程和位移表示出来.
图1－2－3
师：
请你归纳一下：
位移和路程有什么不同？
生1：
位移是矢量，有向线段的长度表示其大小，有向线段的方向表示位移的方向.
生2：
质点的位移与运动路径无关，只与初位置、末位置有关.
生3：
位移与路程不同，路程是质点运动轨迹的长度，路程只有大小没有方向，是标量.
教师提出问题
师：
位移的大小有没有等于路程的时候？
学生讨论后回答，并交流自己的看法.
生：
在直线运动中，位移的大小就等于路程.
教师适时点拨，画一往复直线运动给学生讨论.
生：
在单方向的直线运动中，位移的大小就等于路程.
教师总结
师：
只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程，在其他情况中，路程要大于位移的大小.
【课堂训练】
下列关于位移和路程的说法中，正确的是
A.位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程
B.位移的大小等于路程，方向由起点指向终点
C.位移描述物体相对位置的变化，路程描述路径的长短
D.位移描述直线运动，路程描述曲线运动
答案：
C
解析：
A选项表述的因果关系没有意义，故A错.位移的方向可以用从初位置指末位置的有向线段来表示，但位移的大小并不等于路程，往往是位移的大小小于等于路程，故选项B错.位移和路程是两个不同的物理量，位移描述物体位置的变化，路程描述物体运动路径的长短，所以选项C正确.位移的大小和路程不一定相等，只有当物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程.无论是位移还是路程都既可以描述直线运动，也可以描述曲线运动，故选项D也是错误的.
三、矢量和标量
师：
像位移这样的物理量，既有大小又有方向，我们以前学过的物理量很多都只有大小，没有方向，请同学们回忆并说给大家听听.
学生讨论后回答
生：
温度、质量、体积、长度、时间、路程.
对于讨论中学生可能提出这样的问题，像电流、压强这两个学生学过的物理量，它们是有方向的，但它们仍然是标量.这在以后的学习中会更进一步加深对矢量和标量的认识.
学生阅读课文后，说说矢量和标量的算法有什么不同.
生：
两个标量相加遵从算术加法的法则.
【讨论与思考】
一位同学从操场中心A出发，向北走了40m，到达C点，然后又向东走了30m，到达B点.用有向线段表明他第一次、第二次的位移和两次行走的合位移（即代表他的位置变化的最后结果的位移）.三个位
移的大小各是多少？
你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗？
解析：
画图如图1－2－4所示.矢量相加的法则是平行四边形法则.
图1－2－4
【讨论与思考】
气球升到离地面80m高空时，从气球上掉下一物体，物体又上升了10m高后才开始下落，规定向上方向为正方向.讨论并回答下列问题，体会矢量的表示方向.
（1）物体从离开气球开始到落到地面时的位移大小是多少米？
方向如何？
（2）表示物体的位移有几种方式？
其他矢量是否都能这样表示？
注意体会“＋”“－”号在表示方向上的作用.
解析：
（1）－80m，方向竖直向下；
（2）到现在有三种：
语言表述法，如“位移的大小为80m，方向竖直向下”；矢量图法；“＋”“－”号法，如“规定竖直向上为正方向，则物体的位移为－80m”.
【课堂训练】
（播放1500m比赛的录像片断）
在标准的运动场上将要进行1500米赛跑，上午9时20分50秒，发令枪响，某运动员从跑道上最内圈的起跑点出发，绕运动场跑了3圈多，到达终点，成绩是4分38秒.请根据上面的信息讨论以下问题
，并注意题中有关时间、时刻、路程、位置变化的准确含义.
图1－2－5
（1）该运动员从起跑点到达终点所花的时间是多少?
（4分38秒）起跑和到达的时刻分别是多少?
（上午9时20分50秒、上午9时25分28秒）
（2）该运动员跑过的路程是多少?
（1500米）他的位置变化如何?
（起跑点到终点的连线）
四、直线运动的位置和位移
提出问题：
我们怎样用数学的方法描述直线运动的位置和位移？
如果物体做的是直线运动，运动中的某一时刻对应的是物体处在某一位置，如果是一段时间，对应的是这段时间内物体的位移.
如图1－2－6所示，物体在时刻t1处于“位置”x1
，在时刻t2运动到“位置”x2，那么，（x2－x1）就是物体的“位移”，记为Δx=x2－x1.
图1－2－6
可见，要描述直线运动的位置和位移，只需建立一维坐标系，用坐标表示位置，用位置坐标的变化量表示物体位移.
在一维坐标系中，用正、负表示运动物体位移的方向.如图1－2－7所示汽车A的位移为负值，
B的位移则为正值.表明汽车B的位移方向为x轴正向，汽车A的位移方向为x轴负向.
图1－2－7
【课堂训练】
图1－2－8
如图1－2－8所示，一个物体从A运动到B，初位置的坐标是xA=3m，末位置的坐标是xB=－2m，它的坐标变化量是Δx=？
位移是多少？
答案：
坐标变化量Δx=－5m，位移大小为5m，方向沿Ox轴的负方向.
解析：
Δx=xB－xA=［（－2）－3］m=－5m为坐标变化，也就是物体的位移，其大小为5m，位移是负值，表示位移方向沿Ox轴的负方向.
［小结］
时间和时刻这两个概念是同学们很容易混淆的，同学们要掌握时间坐标轴.在时间轴上，用点表示时刻，用线段表示一段时间间隔.位移和路程是两个不同的物理量，位移是用来表示质点变动的，它的大小等于运动物体初、末位置间的距离，它的方向是从初位置指向末位置，是矢量；而路程是物体实际运动路径的长度，是标量.只有物体做单向直线运动时，其位移大小才和路程相等，除此以外，物体的位移的大小总是小于路程.找位移的最好办法是从初位置到末位置间画有向线段.有向线段的方向就是位移的方向，有向线段的长度就是位移的大小.时刻对应位置，时间对应位移.在位置坐标轴上，用点来表示位置，用有向线段来表示位移.
本节课用到的数学知识和方法：
用数轴来表示时间轴和位移轴，在时间轴上，点表示时刻，线段表示时间间隔.要选计时起点（零时刻），计时起点前的时刻为负，计时起点后的时刻
为正；在位移轴上，点表示某一时刻的位置，线段表示某段时间内的位移.要选位置参考点（位置零点），直线运动中，可选某一单一方向作为正方向，朝正方向离开参考点的位置都为正，朝负方向离开参考点的位置都为负.位移方向与规定方向相同时为正，相反时为负.标量遵从算术加法的法则，矢量遵从三角形定则（或平行四边形定则，以后会学到，可不让学生知道）.
［布置作业］
教材第16页问题与练习.
［课外训练］
1.在下面叙述中，你认为哪些是时间？
哪些是时刻？
（1）2019年10月15日上午9时0分50秒，“神舟”五号开始点火.历经21小时顺利绕行地球14圈的航天飞行之后，中国第一位航天员杨利伟于2019年10月16日凌晨6时23分安全着陆.
（2）2019年7月1日零时，中国对香港恢复行使主权，这一刻将永载史册.
（3）中央电视台新闻联播节目19时开播.
2.在物理学中通常有诸如三秒内、第三秒内、第三秒末、前三秒、最后一秒等多种时间或时刻的说法.请准确说出上述说法中哪些指时间，哪些指时刻.
3.关于质点的位移和路程的下列说法中正确的是
A.位移是矢量，位移的方向即质点运动的方向
B.路程是标量，即位移的大小
C.质点沿直线向某一方向运动，通过的路程等于位移的大小
D.物体通过的路程不等，位移可能相同
4.质点向东运动了30m，然后又向北运动了40m，质点发生的位移是
A.70米，方向是向东偏北53°B.70米，方向是向北偏东53°
C.50米，方向是向北偏东37°D.50米，方向是向东偏北37°
5.一人沿着半径是40m的圆形喷水池边散步，当他走了3圈半时，他的位移大小和经过的路程是
A.879m、879mB.80m、879m
C.80m、80mD.879m、80m
6.小球从3米高处落下，被地板弹回，在1m高处被接住.那么，小球通过的路程和位移的大小分别是
A.4m，3mB.3m，1m
C.3m，2mD.4m，2m
7.紫珠拿出了一枚一元硬币，绿妹找来了一把刻度尺，她们想办法测出了硬币的直径，然后令它在水平课桌上沿直线滚动了10圈，她们合作探究，提出了下面的问题.请你帮她们来解决，你可以亲身体验一下哟!
问题：
（1）硬币圆心的位移和路程相同吗？
如果不同，各是多少？
（2）硬币圆周上的每一点的位移和路程的大小是否相同？
参考答案：
1.答案：
（1）“9时0分50秒”是时刻；“21小时”是时间；“6时23分”是时刻.
（2）是时刻.
（3）是时刻.
2.答案：
“三秒内”是指时间，时间为三秒；“第三秒内”是指时间，时间为一秒；“第三秒末”是指时刻；“前三秒”是指时间，时间为三秒；“最后一秒”是指时间，时间为一秒.
3.答案：
CD
解析：
位移是表示物体位置变化的物理量，它是矢量，其方向由质点初位置指向末位置，其大小是连接质点始、末位置线段的长度.路程是指质点所通过的实际轨迹的长度，它只有大小，没有方向，是标量.例如质点原来在A点，经过一段时间沿轨迹ADB运动到B点如图1－2－9所示，有向线段
表示其位移，而路程是曲线弧ADB的长度.在曲线运动中，位移的大小不等于路程，即使在直线运动中，位移的大小也不一定等于路程.事实上，只有做直线运动的质点始终向着同一个方向运动时，位移的大小才等于路程.
图1－2－9
4.答案：
C
解析：
位移的大小是物体运动起点与终点间的距离，方向是起点指向终点的方向向东然后又向北成直角，所以位移大小应是50m.方向：
与向北方向夹角θ=37°，应写为北偏东37°.
5.答案：
B
3圈半时位移的大小是80m；路程是2π×40×3.5m＝879m.
6.答案：
D
7.解析：
如图1－2－10所示，图中表示了硬币沿直线滚动一圈后圆心和圆周上一点A的运动情况，测得1元硬币的直径为2.5cm，则：
图1－2－10
（1）硬币圆心的位移大小和路程相等，均为π×2.5×10cm=78.5cm.
（2）硬币圆周上每一点的位移大小为78.5cm，其运动轨迹为一摆线，如图所示.硬币沿直线运动滚动10圈时，圆周上每一点的路程为图中摆线长的10倍，两者大小不同.
板书设计
2时间和位移
时间
在时间坐标轴上对应于一段
时刻
在时间坐标轴上对应于一点
位移
初位置指向末位置的有向线段表示位移，描述物体位置的改变，是矢量，与运动路径无关，只由初末位置决定
路程
质点运动轨迹的长度，是标量，取决于物体运动路径
矢量
矢量既有大小，又有方向
标量
只有大小，没有方向，标量相加遵从算术加法的法则
位置
用坐标表示位置
位移
用位置坐标的变化量表示物体位移
活动与探究
探究活动的主题：
从亚里士多德到牛顿的时空观
通过查找资料或上网等方式，了解讨论有关“从亚里士多德到牛顿的时空观”的理论.
步骤
学生活动
教师指导
目的
1
到图书馆、上网查阅相关书籍.
介绍相关书籍
1.让学生更多地了解从亚里士多德到牛顿的时空观.
2.培养学生动手能力和独立思考能力.
2
根据查阅的资料，确定文章主题和内容.
解答学生提出的具体问题.
3
相互交流活动的感受.
对优秀文章进行点评.
参考资料
1.生活中的时空观
有一些物理概念是很平凡的，但平凡的概念却往往不是简单的.比如，
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