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Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 1
Fachseminare zu erneuerbaren Energien
Thema 2:
Experimente mit erneuerbaren Energien im Sachunterricht und naturwissenschaftlichen
Unterricht Klasse 3 bis 6
Quelle: BMU / H.-G. Oed
1
Forschungsvorhaben im Rahmen der Richtlinie zur Förderung von Untersuchungen zur Fortentwick-lung der Gesamtstrategie zum weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien (EE) Laufzeit: April 2009 bis März 2012 Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen 0325118 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
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Forschungsprojekte powerado und powerado plus - Module
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Forschungsprojekte powerado und powerado plus - Module
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Forschungsprojekte powerado und powerado plus - Module
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Forschungsprojekte powerado und powerado plus - Module
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Schulmaterial aus powerado
Quelle: Eigene Darstellung
Spiel: www.powerado.deDokumente: www.izt.de/powerado Materialien: www.ufu.de/powerado
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Themen der Fachseminare EE
1. Integration des Themas EE in verschiedene
Unterrichtsfächer – Methoden und fächerübergreifende
Projekte
2. Experimente mit EE im Sachunterricht und
naturwissenschaftlichen Unterricht Klasse 3 bis 6
3. Die gesellschaftliche Bedeutung von EE – Warum EE in
der Schule unterrichten?
4. Basiswissen zum Thema EE – ökologische,
ökonomische, soziale und technische Aspekte
Quelle: UfU
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Gliederung
1. Impuls
2. Warum experimentieren mit EE?
3. Experimentierend lernen
4. Gestaltungskompetenz
5. Einordnung von Experimenten
6. Gefahren und Fallen
7. Werkstatt EE – Experimente
ausprobieren
8. Diskussion und Feedback
9. Quellenhinweise
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Quelle: UfU
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ImpulsVideospot „Solar-Wobbler-Kopf“
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Quelle: eduwerk / Rolf BehringerOnline: http://www.eduwerk.com/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=55&lang=de
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Warum experimentieren mit EE?
Brainstorming und Diskussion zur Frage
„Warum experimentieren mit erneuerbaren Energien?“
10
Quelle: ClipArt
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Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 11
Warum experimentieren mit EE? Mögliche Antworten…
• EE-Bildung ist notwendig– EE sind die Grundlage unserer zukünftigen Energieversorgung– Ohne EE ist der Klimawandel nicht zu bremsen– EE schaffen Jobs und bieten Berufschancen
• Experimente mit EE erzeugen Faszination für Zukunftsfragen– Experimente sind Türöffner, sie stellen Aufmerksamkeit her– Experimente ermöglichen Partizipation im Lernprozess– Lernen durch Spaß, Lernen durch Handeln
• EE lassen sich gut mit einfachen Experimenten begreifen– Experimente sind ungefährlich und ungiftig (bei Atomkraft wäre das anders)
• Kompetenzerwerb durch Experimente mit EE
• EE stehen in den Rahmenlehrplänen
11Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Experimentierend lernen
Quelle: UfU
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 12
1. Impuls
2. Warum experimentieren mit EE?
3. Experimentierend lernen
4. Gestaltungskompetenz
5. Einordnung von Experimenten
6. Gefahren und Fallen
7. Werkstatt EE – Experimente
ausprobieren
8. Diskussion und Feedback
9. Quellenhinweise
Experimentierend lernenKonstruktivistischer Lernbegriff
• Naturwissenschaftlicher Unterricht muss Anlässe zum selbständigen Lernen schaffen, damit die Lernenden…– Zu eigenen Erkenntnissen kommen– Wissen Schritt für Schritt erschließen– Vermutungen anstellen und diese durch
Versuche bestätigen oder verwerfen– Dinge und Vorgänge, Ursachen und
Wirkungen aufeinander beziehen
• Lernprozesse sind nur nachhaltig und sinnstiftend, wenn eigene Erfahrungen gemacht werden können:– Individuelle Lerntempi, Lernwege und Lernstrategien beachten– Unterschiedliche Zugänge zu einem Sachverhalt ermöglichen– Viele Sinne auf unterschiedlichen Wahrnehmungsebenen ansprechen
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Quelle: © Gerd Altmann / pixelio.de
Experimentierend lernenKultur des Fragens und Erklärens
• Was heißt das konkret für die Unterrichtspraxis?– Handlungsanlässe schaffen, in denen Lernende sich selbständig
ausprobieren können– Nicht arbeiten nach Anleitung, sonst besteht Gefahr, dass handwerkliche
Fähigkeiten im Vordergrund stehen– Sich mit eigenen Erklärungen zurückhalten – Lernende eigene Fragestellungen entwickeln lassen– Aktive Einbeziehung der Lernenden in die Unterrichtsplanung fördert
Motivation und Interesse an Problemlösung
• Aber auch…– Ausgewogene Mischung aus Anleitung, Hilfe zur
Selbsthilfe und eigenverantwortlicher Handlung
• Kultur des Fragens und Erklärens– Lernende und Lehrende denken, erklären und verstehen miteinander– Wertschätzung dessen was Kinder verstehen wollen und können
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Quelle: © Gerd Altmann / pixelio.de
Gestaltungskompetenz
Quelle: UfU
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE Stand 2011/UfU/M.Rathgeber 15
1. Impuls
2. Warum experimentieren mit EE?
3. Experimentierend lernen
4. Gestaltungskompetenz
5. Einordnung von Experimenten
6. Gefahren und Fallen
7. Werkstatt EE – Experimente
ausprobieren
8. Diskussion und Feedback
9. Quellenhinweise
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 16
GestaltungskompetenzOECD-Kompetenzraster
Gestaltungskompetenz als Teil der Bildung für nachhaltige Entwicklung
• Um effektives Handeln in konkreten Situationen zu ermöglichen
• Zum Meistern von (komplexen) Anforderungen
• Unter Einbeziehung kognitiver, sozialer und motivationaler Fähigkeiten
Interaktive Anwendung von Medien und ToolsVorausschauend denken und handeln
Lernende entwickeln eigene Lösungen für Energiefragen: Hypothesen aufstellen und durch Experimente überprüfen, Versuchsaufbau planen, Überblick über die Experimente behalten
Interdisziplinär Erkenntnisse gewinnen und handeln
Komplexität der Energiethematik macht vernetztes, fächerübergreifendes Denken und Agieren notwendig, um Probleme zu lösen: Fachwissen aus verschiedenen Fächern ist dafür erforderlich (siehe Thema 1)
16Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
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Interagieren in heterogenen Gruppen
Gemeinsam mit anderen planen und handeln können
Experimente erfordern ein gemeinsames Planen und Handeln der Lernenden, um ein Ergebnis zu erhalten: durch gute Zusammenarbeit kommt man schneller zum Ziel
An Entscheidungsprozessen partizipieren können
Lernende treffen vielfältige Entscheidungen in Bezug auf: Zeiteinteilung und Lerntempo, Auswahl der Experimente und Experimentiermaterialien, Versuchsaufbau, Umfang und Vertiefungsgrad der Experimente, Sorgfalt beim Experimentieren, individuelle Pausen etc.
Eigenständiges Handeln
Selbständig planen und handeln können
Lernende planen Arbeitsschritte beim Experimentieren selbständig und agieren eigenständig an den Experimentierstationen
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GestaltungskompetenzOECD-Kompetenzraster
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
GestaltungskompetenzKMK-Standards in den Naturwissenschaften
Ø OECD-Raster deckt sich in vielen Punkten mit den KMK-Standards für die naturwissenschaftlichen Fächer
• Fachwissen– Phänomene, Begriffe, Gesetzmäßigkeiten
erkennen und Basiskonzepten zuordnen• Erkenntnisgewinnung
– Eigene Fragestellungen und Untersuchungssaufbau entwickeln, Experimentieren, Daten erheben
• Kommunikation– Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen
• Bewertung– Physikalische Kenntnisse in gesellschaftlichen Kontext bringen und
diskutieren, Risikoanalyse
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 18
Quelle: © Gerd Altmann / pixelio.de
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 19
Einordnung von Experimenten
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Quelle: ClipArt
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
1. Impuls
2. Warum experimentieren mit EE?
3. Experimentierend lernen
4. Gestaltungskompetenz
5. Einordnung von Experimenten
6. Gefahren und Fallen
7. Werkstatt EE – Experimente
ausprobieren
8. Diskussion und Feedback
9. Quellenhinweise
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 20
Einordnung von ExperimentenTypen von Experimenten
• Lehrer- oder Demonstrationsexperiment– Frontal, aber gemeinsame Auswertung
• Schülerexperiment– Individuell oder in Gruppen
• Freihandversuch– Mit Alltagsmaterialien– Schnell durchführbar
• Labor- oder Feldexperiment– Im Schullabor oder draußen
Ø Ergebnisse können qualitativ oder quantitativ sein!
20Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Einordnung von ExperimentenEinbindung in verschiedene Lernformen/-methoden
• Forschend entwickelnder Unterricht– Neben der Vermittlung von Fachwissen werden naturwissenschaftliche Denk-
und Arbeitsweisen erprobt und reflektiert– Fördert vernetztes Denken durch Anbahnung von Problemlösungskompetenz– Weckt Neugier und Aktivität
• Stationenlernen
• Lerntheke
• Gruppenpuzzle
• Werkstattmethode
• Wochenplanunterricht
• Projektunterricht
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 21Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 22
Gefahren und Fallen
22
Quelle: ClipArt
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
1. Impuls
2. Warum experimentieren mit EE?
3. Experimentierend lernen
4. Gestaltungskompetenz
5. Einordnung von Experimenten
6. Gefahren und Fallen
7. Werkstatt EE – Experimente
ausprobieren
8. Diskussion und Feedback
9. Quellenhinweise
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 23
Gefahren und FallenWas kann schief gehen?
Was kann schief gehen?
• Unklare oder missverständliche
Aufgabenstellung
• Kein Bezug zur Problemlösung
• Keine Erfolgsgarantie des Schülerversuchs
• Der handwerkliche Aspekt steht im Vordergrund, der Lernerfolg
tritt in den Hintergrund
• Nur kurzfristige Effekte, wenn Experimente nicht im Kontexte
eingebunden sind
23Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Quelle: © Kai Niemeyer / pixelio.de
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 24
Gefahren und FallenVoraussetzungen für erfolgreiches Experimentieren
Voraussetzungen für erfolgreiches Experimentieren
• Offenlegung der Lernziele und/oder gemeinsame Planung und/oder gemeinsame
Strukturierung
• Geeignete Lernumgebung und geeignetes Material
• Präziser, verständlicher Arbeitsauftrag– Verständnissicherung beim Arbeitsauftrag!
• Geringer Zeitanteil der Lehrerintervention
• Offene Problemlösungsaufgaben stellen und Zusammenhänge herstellen
• Abschluss der Experimente– Geeignete Reflexion– Sicherung der Ergebnisse– Feedback
24Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 25
Werkstatt EE
25
Quelle: ClipArt
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
1. Impuls
2. Warum experimentieren mit EE?
3. Experimentierend lernen
4. Gestaltungskompetenz
5. Einordnung von Experimenten
6. Gefahren und Fallen
7. Werkstatt EE – Experimente
ausprobieren
8. Diskussion und Feedback
9. Quellenhinweise
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 26
Werkstatt EEAufgabenstellung
Nun sollen Sie experimentieren! • Aufgabe: In Partnerarbeit können
Schülerexperimente zu EE aus der Experimentierkiste „Box Primary“ von powerado ausprobiert werden.
• Methode: Lerntresen mit Experimenten zu:– Solarwärme und Solarstrom– Windenergie– Wasserkraft– Biomasse
• Auswertung: Die Experimente werden mithilfe einer Zielscheibe für die eigene Lerngruppe bewertet.
• Zusatzaufgabe: Zu einem ausgewählten Experiment wird eine Lernaufgabe entwickelt.
26Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Download Experimentieranleitungen, Zielscheibe, Laufzettel: www.ufu.de/powerado(Materialien zu den Fachseminaren EE – Thema 2)
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 27
Werkstatt EEZusatzaufgabe
• Entwicklung einer Lernaufgabe zu einem ausgewählten Experiment:– Arbeitsblatt– Arbeitsauftrag für Aktivitäten rund
um das Experiment oder zur Auswertung des Experiments
– Leitfragen für eine Diskussion– Spiel, in dem das Experiment
eingebunden ist
• Bearbeitung der Arbeitsblätter
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Quelle: ClipArtDownload der Arbeitsblätter : www.ufu.de/powerado(Materialien zu den Fachseminaren EE, Thema 2)
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 28
Werkstatt EEBeispielanleitung
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Download der Experimentieranleitungen: www.ufu.de/powerado(Materialien zu den Fachseminaren EE –Thema 2)
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 29
Werkstatt EEFragen für die Auswertung
29Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
• Experimente– Sind die Experimente für die eigene Zielgruppe geeignet?– Was muss im Detail verändert werden, um sie
anzupassen?– Welchen Lernzuwachs hätte die eigene Zielgruppe?– Ist der Zeit- und Materialaufwand angemessen?– In welchen größeren Themenkontext könnten die
Experimente eingebettet werden?
• Entwicklung einer Lernaufgabe– Was ist das Lernziel? Wird es durch die
Aufgabenstellung erreicht?– Motiviert die Aufgabe zum Nachforschen?– Wird mit der Aufgabe Problemlösungskompetenz
angebahnt? – Wie kann die Aufgabe in einen Unterrichtsverlauf oder ein
Projekt eingebunden werden?
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 30
Diskussion und FeedbackVielen Dank!
30
Quelle: ClipArt
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
• Auswertung der Veranstaltung anhand der 5-Finger-Methode– Daumen: Was war gut? Was hat mir gut gefallen?– Zeigefinger: Welchen Hinweis möchte ich noch geben?– Mittelfinger: Was war blöd? Was hat mir nicht gefallen?– Ringfinger: Was nehme ich mit?– Kleiner Finger: Was ist zu kurz gekommen?
• Offene Diskussion
• Anmeldung für den Newsletter „Bildung“ vom Bundesumweltministerium:
www.bmu.de/newsletter/content/36658.php
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 31
QuellenhinweiseLiteraturverzeichnis
Altenburger, Erika/Arnold, Gisela/Schürmann, Anja (2003): Stationenlernen im fächerübergreifenden Sachunterricht. Didaktische Anleitung mit vielseitigen Ideen aus der Praxis. Donauwörth: Auer-Verlag.
Bauer, Roland (1997): Lernen an Stationen in der Grundschule. Ein Weg zum kindgerechten Lernen. Berlin: Cornelsen Verlag Scriptor GmbH Co KG.
Bormann, Inka/ Haan, Gerhard de (2008): Kompetenzen der Bildung für nachhaltige Entwicklung. Operationalisierung, Messung, Rahmenbedingungen, Befunde. Wiesbaden: Verlag für Sozialwissenschaften.
Bremer, Claudia (2005): Handlungsorientiertes Lernen mit neuen Medien. In: Lehmann, Burkhard/Bloh, Egon (Hrsg.): Online-Pädagogik – Band 2 – Methodik und Content-Management. Baltmannsweiler.
Fiesser, Lutz (2002): Freihandversuche im Physikunterricht. In Kirchner, Dr. Ernst/Schneider, Prof. Dr. Werner B. (Hrsg.) (2002): Physikdidaktik in der Praxis. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, S. 248-265.
Guderian, Pascal/ Priemer Burkhard/ Schön, Lutz-Helmut (2006): In den Unterricht eingebundene Schülerlaborversuche und deren Einfluss auf das aktuelle Interesse an Physik. In: Physik und Didaktik in Schule und Hochschule Nr. 2/5 S. 142-149.
Häusler, Richard (2004): Erfundene Umwelt. Das Konstruktivismusbuch für Öko- und andere Pädagogen. München: Oekom Verlag.
Kandt, Wilhelm/ Parchmann, Ilka (2008): Experimente selber planen – Lernaufgaben im Anfangsunterricht Chemie. In: Höttecke, Dietmar (Hrsg.): Kompetenzen, Kompetenzmodelle, Kompetenzentwicklung. Gesellschaft für Didaktik der Chemie. Berlin: Lit Verlag.
Kirchner, Dr. Ernst/ Schneider, Prof. Dr. Werner B. (Hrsg.) (2002): Physikdidaktik in der Praxis. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag.
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 32
QuellenhinweiseLiteraturverzeichnis
Kromer, Mag. Ingrid/ Zuba, Dr. Reinhard (2005): Umweltwissen und Umwelthandeln von Kindern und Jugendlichen im Kontext der Nachhaltigkeit. Sekundäranalyse im Auftrag des FORUM Umweltbildung durch Österreichisches Institut für Jugendforschung. Wien: Umweltdachverband.
Lindseth, Liv R. (2004): Humor impact on learning. In: Best Practice Guide to Energy Efficiency Information, Education and Training. Projects targeted at Children. EU-SAVE project # 4.1031/Z/01-043/2001. Kopenhagen.
NATEX (2007): Aus Pisa lernen. Kompetenzförderung durch experimentelle Aufgaben. Landesinstitut für Lehrerbildung und Schulentwicklung. Behörde für Bildung und Sport (Hrsg.). Hamburg.
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Qwalpuski, Maik/ Sumfleth, Elke (2007): Strukturierungshilfen und Feedback zur Unterstützung experimenteller Kleingruppenarbeit im Chemieunterricht. In: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, Jg. 13.
Pareigis, Johanna (2010): Bitte erklären! oder Warum Staunen nicht reicht. In: Betrifft KINDER 01-02/2010, S. 21-25.
Preiß, Peter (1999): Schreibt die didaktisch-curriculare Gesamtkonzeption der Handlungsorientierung bestimmte Methoden vor? In: Cupok, Uta: Materialien zum Thema „Handlungsorientierung in Lehr- und Lernprozessen“. Münster, online: http://deuserv.uni-muenster.de [Zugriff 30.05.2007].
Riedl, Alfred/Schelten, Andreas (2001): Handlungsorientiertes Lernen. Aktuelle Entwicklungen aus der Lehr- und Lernforschung und deren Anwendung im Unterricht. München, Lehrstuhl für Pädagogik, Technische Universität München, Fakultät für Wirtschafts- und Sozialwissenschaften.
Stand 2011/UfU/M.Rathgeber
Verbundprojekt powerado-plus: Modul 14 – Fachseminare EE 33
QuellenhinweiseLiteraturverzeichnis
Scharp, Dr. Michael/ Behringer, Rolf/ Schmidthals, Malte/ Fromme, Prof. Dr. Johannes/ Schmidt, Manfred/ Leonards, Stefan/ Jannsen, Prof. Dr. Sigrid/ Hartmann, Dr. Uwe (2005): Projektskizze „Erlebniswelt Erneuerbare Energien – Spielen & Lernen“ für ein Verbundforschungsvorhaben Umweltkommunikation für Kinder und Jugendliche zur Förderung der Erneuerbaren Energien. Berlin.
Vester, Frederic (1975): Denken, Lernen, Vergessen. Stuttgart: Deutscher Taschenbuchverlag GmbH & Co. KG.
Wodzinski, Rita (2002): Mädchen im Physikunterricht. In: Kirchner, Dr. Ernst/ Schneider, Prof. Dr. Werner B. (Hrsg.) (2002): Physikdidaktik in der Praxis. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, S. 27-46.
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QuellenhinweiseBildverzeichnis
BMU: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, www.bmu.de/bilderdatenbank/content/41229.php.
eduwerk / Rolf Behringer: Bildung mit Energie für die Zukunft, www.eduwerk.com.
IZT: Institut für Zukunftsforschung und Technologiebewertung, www.izt.de.
pixelio.de. Deine kostenlose Bilderdatenbank für lizenzfreie Fotos: www.pixelio.de.
powerado und powerado plus: www.powerado.de, www.izt.de/powerado, www.ufu.de/powerado.
UfU: Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V., www.ufu.de.
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