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植物护岸对大堤波浪爬高影响试验初探2005年第3期植物护岸对大堤波浪爬高影响试验初探(完整版)实用资料(可以直接使用,可编辑完整版实用资料,欢迎下载)·43·植物护岸对大堤波浪爬高影响试验初探黄本胜1,2吉红香1,2(1.广东省水利水电科学研究院;2.广东省水动力学应用研究重点实验室,广东广州510610摘要:在堤外滩地上合理地种植适生植物能够起到保护岸滩、消减波浪的作用,是一种有效的生物护岸形式。本文通过不同滩地水深、不同波高和不同种树带宽度的组合试验分析表明:在滩堤上种植防浪树可以大大消减波浪能量,降低波浪爬高以及波浪对大堤的冲击力,保护堤岸。关键词:植物护岸;波浪;爬高;试验中图分类号:TV139.2;TV131.6文献标识码:A文章编号:1008-1305(200503-0043-04珠江三角洲台风暴潮灾害频繁,台风造成的大浪对大堤的冲击是大堤遭受破坏的最主要形式之一;此外,三角洲水道四通八达,航运交通便利,经常性的船行波尤其是高速双体船船行波对岸坡滩地的破坏作用很大[4,5]。在水流、波浪的共同作用下,护坡内的土体通过缝隙被吸出,护岸材料上浮、滑动而遭到破坏;特别在洪水期间,遭遇较大波浪的情况下,还会发生越浪,当越浪量大的时候,越顶的水体对抗冲蚀较弱的土质内坡破坏较大,并会造成围内涝灾。因此,波浪爬高的确定在斜坡堤设计中是一个关键的参数,直接影响到设计堤顶高程,从而影响工程量的大小。实践证明[1,2],在堤外滩地种植防浪林能有效降低波浪的爬高,是一种有效的生物护岸形式。广东省斗门县莲溪镇从1982年开始,连续三年在堤外滩连片种植水松20.8km,5~30行宽。8908号台风加暴潮袭击该县时,树高7~9.8m,胸径10~13.5cm。该段土堤的高程3.3~4.1m,仅有3.65m砌石堤,由于防浪林的消浪作用,整段围堤没有被冲塌决堤,堤上的土方也没有冲坏。而相邻一段仅1.2km的大堤由于堤外没有滩涂,未能种上防浪林护堤,虽然堤高已3.5m,而且外加砌石防浪,也经不住这次台风暴潮的袭击,堤段上冲塌决口30处,决口长2.3km,冲走土方275m3。据观测,10行以上的林带可以把堤外河槽7级的大浪削减成3级,3~5行间距为1m左右的林带即可有效的防浪护堤。因此,研究植物护岸对大堤波浪爬高的影响具有很大的实际意义,而这方面的研究工作目前还不多[3,6],具有较高的学术研究价值。1模型试验概况试验是在设于广东省水利水电科学研究院内的广东省水动力学应用研究重点实验室的波浪水槽中进行的。波浪水槽长66m,宽1m,高1.6m。在水槽的一端放置模型,用玻璃墙将波浪水槽分成二元水路,两侧均布置波高传感器,一侧有防浪树、一侧无防浪树,对比消浪的效果。不规则造波机由控制室计算机通过不规则造波系统软件控制推波板的运动,造出试验中所需要的规则波与不规则波。为减小模型的缩尺效应,尽量采用小比尺,大模型进行试验。根据原体的波浪要素、实验室的设备条件以及珠江三角洲网河比较普遍的斜坡式堤,确定以几何比尺10/1=rl制作正态概化模型,模型滩宽2.5m,岸滩及堤坡均为1:3,堤高0.5m(见图1。模型树分别采用刚性树干和带柔性枝叶植物两种,根据珠江三角洲堤外滩地种树的实际情况:防浪林主要采用水松、落叶松等适生植物。一般情况下1m×1m正方形种植,防浪林树冠成塔形,15年树龄的树径约20cm,主干2m左右才开始长枝叶。因此,试验中采用的模型树树干直径为2cm,间距10cm,主干20cm左右开始有柔性枝叶。对五种堤前水位和六种波高的波浪组合,试验组次编号如表1。2堤前水深及来波波高对爬高的影响图2和图3显示,波浪在大堤上的爬高与堤前水深和波浪高度有关。滩地无树时,堤前水深、波作者简介:黄本胜(1965-,男,广西博白人,教授级高级工程师.水利技术监督2005年第3期·44·高越大,波浪爬高越高。波浪爬高与波高呈线性关系,当堤前水深一定时,波浪的爬高与波高成正比增长,水深越大斜率越大,爬高与波高增长的速度也越快;当来波波高一定时,爬高与堤前水深也呈线性增长。爬高超过堤顶的时候就产生越浪。模型滩地水深为27cm(D组,遇到平均波高为16cm、20cm的规则波时开始发生越浪现象,但越浪量比较小,分别为0.018m3/m·s和0.0225m3/m·s;当滩地水深为30cm(E组,遇到平均波高为16cm和20cm规则波以及有效波高为12cm的不规则波时,越浪量分别达0.191m3/m·s、0.204m3/m·s和0.0045m3/m·s。由此也可见,同一堤前水深,规则波的越浪量大于不规则波的越浪量。图1波浪水槽及模型示意图表1试验编号表种树排列方式防浪林宽度(m滩地水深(cm波高(cm编号排列方式编号数值编号数值编号数值M梅花形布置10.5A15N44H矩形布置21.0B19N66T防浪林靠围堤布置31.5C23N1212W滩地无防浪林42.0D27N161652.5E30N2020F1212注:N4指规则波平均波高为4cm,其余类推;F12指不规则波的有效波高为12cm。图2波浪爬高与波高的关系图3波浪爬高与堤前水深关系由图2可见,波浪爬高与波高的关系可表示为:0HkHC∆=+(1式中,H∆为波浪爬高,0H为波高;k、C为系数,经相关分析得:0.054790.1223fkh=+(20.04192.6214fCh=−+(3理论上C值应为零,故(1式近似为:0(0.04790.1223fHhH∆=+(4式中,fh为滩地水深;式(1~(4中的量纲参数的单位值均为cm。可见,滩地没有防浪林时,大堤上的爬高会随着堤前水深与来波波高的增大而增大。特别在洪水期,河道水位上涨容易产生越浪,对大堤的安全影响较大。3防浪林对波浪爬高的影响3.1刚性树干对波浪爬高的影响在枯水期,河道中水位未淹没防浪林的树冠,此时防浪林的树干对波浪的消减起主要作用。试验采用刚性树干模拟防浪林树干的消浪作用,并进行了不同种树带宽度的试验。刚性树干试验中种树带宽度对波浪爬高的影响如图4所示,图中横坐标为种树带宽度b,纵坐植物护岸对大堤波浪爬高影响试验初探2005年第3期·45·标为波浪相对爬高HH′∆∆,即种树后与种树前波浪爬高的比值(H∆为滩地无树时波浪在大堤上的爬高,H′∆为种树后波浪在大堤上的爬高。梅花形布置矩形布置图4波浪爬高与种树带宽度关系图4表明,波浪爬高在刚性树干群的影响下有一定的降低,但影响相对较弱;种树带宽度对波浪爬高的影响明显,随着种树带宽度的增大,波浪相对爬高呈线性降低,可表示为:HkbcH′∆′′=+∆(5式中,H′∆为滩地种树后波浪爬高;b—种树带宽度(m;k′和c′为系数,回归分析得在不同滩地水深条件下,k′、c′值见表2。表2k'、c'值汇总表种树方式梅花形布置矩形布置种树类型hf(cmk'c'k'c'151.0269刚性树干191.0611230.8860270.8375带柔性枝叶的模型树300.8142由图4还可以看出:刚性树干的矩形排列方式对波高的削减作用比梅花形排列方式要好,但差别不很明显。主要由于影响消浪效果的主要因素是植物覆盖密度,而两种布置方式下,树干对滩地的覆盖密度相差不大,因此消浪效果也相似。根据试验资料,模型种树带宽2.5m时,滩地布满刚性树干能将波浪爬高降至滩地无树时的0.8倍左右。3.2带柔性枝叶植物对波浪爬高的影响当河道中的水位涨高,滩地水深增大时,防浪林主干淹没在水中,此时防浪林树冠起主要消浪作用。图5显示,波浪爬高在带有枝叶植物的影响下降低明显。由于波浪的大部分能量集中在静水面上下一倍的波高范围,带柔性枝叶植物在滩地水深即堤前水位较高时,波浪的主要部分经过植物的冠层,因此滩地水深及来波波高对波浪爬高有直接的影响。同一种树带宽度,滩地水深越深,爬高降低程度越大;但同一种树带宽度和滩地水深,不同来波波高对相对爬高的影响较小。由图5也可以看出,带有柔性枝叶植物与刚性树干相比树冠对水面的覆盖密度大,比刚性树干的消浪效果要好得多。模型种树带宽0.5m时,即原体种树5排、种树带宽5m时,波浪的相对爬高降到0.7左右,比模型2.5m宽刚性树干的消波效果还要好;随着种树带宽度的继续增加,波浪的相对爬高呈直线下降,当模型种树带宽2.5m,种树25排时,波浪相对爬高可降至0.2~0.3。水利技术监督2005年第3期·46·图5波浪爬高与带柔性枝叶植物带宽度关系根据试验所得出的结果,波浪的相对爬高与带柔性枝叶植物带宽度的关系同样可用式(5表示,相关分析得出的不同水深组次的k′和c′值亦列入表2。4结论(1滩地无树时,堤前水深、波高越大,波浪爬高越高,波浪爬高与波高、滩地水深呈线性增长关系。(2滩地水深较浅时,树干起主要消浪作用,试验表明,树干的消浪效果不明显。随着堤前水位的上涨,树冠的枝叶对波浪的削减作用非常显著,并随种树带宽度增加相对爬高近似呈线性下降。带有柔性枝叶植物种树带超过0.5m(相当于原体种树5排,种树带宽度5m时,相对爬高可降至0.7左右,种树带宽2.5m(相当于原体种树带宽25m,种树25排时,波浪相对爬高仅为0.2~0.3。(3本文得出的经验公式可作为类似本文试验条件的生物护岸工程设计参考。参考文献[1]黄本胜,赖冠文,程禹平.海堤外滩地种树效果及对行洪影响.人民珠江,1995,88(6:38-41[2]黄本胜,赖冠文,邱静,万鹏.河滩种树对行洪影响试验研究.水动力学研究与进展,1999,14(4:468-474[3]吉红香,黄本胜,邱秀云.植物消波消浪研究综述.水利水运工程学报,2005(175-78[4]江洧等.船行波与复式防波堤的相互作用.水动力对大堤的冲击作用.广东省水利水电科学研究院,2001.12[5]程健,谢凌峰,唐洪武,陈国平等.珠江三角洲快速客船内河航道边坡冲刷及保护研究.广东省“九五”科技项目报告,2002.2[6]章家昌.防波林的消波性能.南京水利科学研究院,1965.12花儿为什么这样红植物如何利用太阳能“花儿为什么这样红?”从科学角度讲是怎样的原理呢?万紫千红,都是花青素在不同的酸碱反应中所显示出来的。不论是花还是叶,它们的细胞液里都含有由葡萄糖变成的花青素。“全息”,是1948年物理学家弋柏和罗杰斯发明了光学全息术后提出的一个概念。在物理学上,全息的概念是明白易懂的。例如,一根磁棒将它折几成几段,每个棒段的南北极特性依然不变,每个小段与它原来的整根棒全息。。植物全息现象·食虫植物是指植物用胶液、滑溜的叶面、针刺、弯曲的叶等来捕捉动物。其中,最易辨认的是毛毡苔,捕虫堇和捕蝇草等。这类植物捕得昆虫的条件之一是叶管上端内壁长着数以百计的向下弯曲的细毛,有如豪猪背上的刺。我们曾用手指去摸,向下摸去,其滑如脂,缩回来时便感到那些细毛的抵抗。万物生长靠太阳,在生物发展的历史上,光合作用的出现是一件划时代的大事。在20-30亿年以前,生物界生活着的尽是些厌氧异养生物,不仅数量有限,种类也受到限制。但光合作用出现后,绿色植物就大量繁殖起来,提供了丰富的生物界自制的有机物和氧气。人类和动物界赖以生存的能源直接、间接来自太阳光能。食虫植物是怎样捕虫的?花儿为什么这样红植物如何利用太阳能“花儿为什么这样红?”从科学角度讲是怎样的原理呢?万紫千红,都是花青素在不同的酸碱反应中所显示出来的。不论是花还是叶,它们的细胞液里都含有由葡萄糖变成的花青素。“全息”,是1948年物理学家弋柏和罗杰斯发明了光学全息术后提出的一个概念。在物理学上,全息的概念是明白易懂的。例如,一根磁棒将它折几成几段,每个棒段的南北极特性依然不变,每个小段与它原来的整根棒全息。。植物全息现象·食虫植物是指植物用胶液、滑溜的叶面、针刺、弯曲的叶等来捕捉动物。其中,最易辨认的是毛毡苔,捕虫堇和捕蝇草等。这类植物捕得昆虫的条件之一是叶管上端内壁长着数以百计的向下弯曲的细毛,有如豪猪背上的刺。我们曾用手指去摸,向下摸去,其滑如脂,缩回来时便感到那些细毛的抵抗。万物生长靠太阳,在生物发展的历史上,光合作用的出现是一件划时代的大事。在20-30亿年以前,生物界生活着的尽是些厌氧异养生物,不仅数量有限,种类也受到限制。但光合作用出现后,绿色植物就大量繁殖起来,提供了丰富的生物界自制的有机物和氧气。人类和动物界赖以生存的能源直接、间接来自太阳光能。食虫植物是怎样捕虫的?藻类植物名称鞭毛色素同化产物细胞壁生殖世代交替代表类群蓝藻门无叶A、藻胆素、少有胡萝卜素蓝藻淀粉纤维素果胶二裂生殖无颤藻、念珠藻鱼腥藻绿藻门2或4顶生尾鞭型叶A、叶B、胡萝卜素、叶黄素淀粉纤维素果胶无性、同配异配、卵式异型、同型或无衣藻、团藻水绵、轮藻金藻门1或2顶生叶A、叶C、胡萝卜素、叶黄素金藻昆布糖油纤维素、果胶硅藻具硅质无性、同配异配、卵式同型或无钟罩藻硅藻红藻门无叶A、叶D、胡萝卜素、叶黄素、藻胆素红藻淀粉纤维素、琼胶卡拉胶单孢子、四分孢子、卵式同型或无紫菜褐藻门仅精子2侧生叶A、叶C、胡萝卜素、叶黄素褐藻淀粉甘露醇纤维素褐藻胶游动孢子、不动孢子、同配、异配、卵式同型或异型海带苔藓门具胚,异型世代交替,配子体占优势,孢子体寄生在配子体上孢子体组成:孢蒴、蒴柄、基足,角苔纲无蒴柄苔纲藓纲角苔纲植物体多为背腹式,叶状体无背腹,拟茎叶体无背腹,叶状体孢蒴多无蒴轴,具弹丝有蒴轴,无弹丝有纤细蒴轴,具假弹丝孢子萌发原丝体不发达原丝体发达原丝体不发达代表植物地钱、浮苔葫芦藓、泥炭藓、黑藓角苔蕨类植物生活史孢子体占优势,配子体又称原叶体,孢子体配子体均可独立生活,幼小孢子体寄生于配子体上,受精过程需要水。植物体具维管,通常有根茎叶分化。蕨类植物生活史:裸子植物孢子体发达,均木本孢子叶大多聚成孢子叶球小孢子叶球:小孢子叶聚生而成,生有小孢子囊,内有小包子母细胞(2n),减数分裂产生小孢子(单核花粉粒),小孢子再发育成雄配子体(成熟花粉粒)。大孢子叶球:大孢子叶聚生而成。大孢子叶腹面生有1至多裸露胚珠,胚珠中1个大包子母细胞(2n)经减数分裂产生4个大孢子。远珠孔端的1个大孢子发育为雌配子体。胚珠裸露,形成种子配子体退化,寄生于孢子体上,具颈卵器、雄配子体:成熟花粉粒由2个营养细胞、1个生殖细胞和1个管细胞雌配子体:除百岁兰属、买麻藤属外均具颈卵器。颈卵器仅具2至4个颈细胞、1个卵细胞和1个腹沟细胞,无颈沟细胞。形成花粉管,受精不受水的限制具多胚现象裸子植物(松树)生活史:被子植物雄蕊:单体雄蕊:锦葵科二体雄蕊:豆科聚药雄蕊:菊科多体雄蕊:芸香科二体雄蕊:玄参科,唇形科四强雄蕊:十字花科具花盘:茄科、芸香科、五加科、伞形科、唇形科胎座边缘胎座:豆科侧膜胎座:葫芦科,兰科,十字花科中央特立胎座:石竹科中轴胎座:百合科顶生胎座:桑科基生胎座:菊科子房子房上位:木兰科、毛茛科、十字花科、石竹科、大戟科、蔷薇科(除梨亚科)、豆科、桑科、杨柳科、葫芦科、锦葵科、芸香科、伞形科、旋花科、茄科、唇形科、泽泻科、百合科、莎草科、禾本科子房下位:菊科、伞形科、葫芦科、兰科、梨亚科果实:角果:十字花科双悬果:伞形科荚果:豆科蒴果:百合科,石竹科,兰科,大戟科等注:请多翻阅书上第十一章第四节和第五节内容18.某植物培养液中含有甲、乙、丙3种离子,它们对植物的生长都有影响。下表列出的5种培养液中,甲、乙、丙3种离子的浓度(单位:mmol/L)不同。为了研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响,进行实验时可以选用的两种培养液是()培养液编号①②③④⑤甲离子2030503040乙离子5545604555丙离子1015202525 A.①⑤ B.②③ C.②④ D.①④ 19.如右图,以下结论不正确的是()A.所有黑羊的亲代中至少有一方是黑羊B.F1黑羊的基因型与亲代黑羊的基因型相同C.F2黑羊的基因型都与F1黑羊相同D.白色是隐性性状20.下列关于人体生理活动的叙述正确的是()A.蛋白质消化后的终产物是尿素、CO2和H2OB.当血糖浓度低于80~120mg/dl时,体内脂肪开始大量分解C.肝细胞内的物质在氧化分解时,其释放的能量大多数形成ATP,供给生命活动的需要D.人体呼吸作用所产生CO2一定是有氧呼吸释放的21.右图示某生物正在进行分裂的细胞,等位基因A和a位于染色体的位置(不考虑互换和突变)可能是:()A.A位于①上,a位于⑤上B.A位于⑤上,a位于⑦上C.该细胞只有a,分别位于⑤和⑧上D.该细胞只有A,分别位于②和⑥上22.从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%,又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该DNA全部碱基数的 ()A.26% B.24% C.13% D.11%23.在培养酵母菌的瓶内测得消耗葡萄糖的摩尔数与产生的酒精摩尔数之比是2:3,由此,可以估计出氧气的消耗量与二氧化碳的发生量之比为()A.1:1B.1:2C.2:3D.3:424.某人的红细胞与A型标准血清混合不发生凝集反应,但其血清却能使A型血的红细胞发生凝集反应,此人的血型是()A.B型 B.A型 C.O型 D.AB型25.在下列四种化合物的化学组成中,“○”中所对应的含义最接近的是()A.①和②B.②和③C.③和④D.①和④26.一位科学家用高浓度的糖溶液饲喂一只动物,在3小时内,每隔半小时检查该动物血液中血糖的浓度。下表是这项试验的结果,下列叙述不正确的是()食用糖后的时间(min)0306090120150180血糖浓度(mg/dL)7512511090757575A.该动物正常的血糖浓度是75mg/dLB.120min时,血糖浓度降至75mg/dL,主要是胰岛素分泌增多,促进血糖利用和转化C.180min时,血糖浓度仍维持在75mg/dL,主要是胰高血糖素等分泌增多,促进肝糖元分解D.60min时,胰岛素分泌会促进胰高血糖素分泌增加27.下图食物网中的猫头鹰体重每增加20g,至少需要消耗植物()A.200g B.250g C.500g D.1000g28.在适宜的温度、水分和二氧化碳条件下,分别测定强光和弱光时不同植物的净光合作用量如图所示。请据图判断,下列叙述不正确的是()A.该条件下,使植物吸收二氧化碳量增加或减少的主要生态因素是光B.植物在强光下的净光合作用量一定比弱光下高C.同等光照条件下,玉米比小麦的光合作用量高D.大多数农作物都是喜阳性植物29.将植物横放,测量根和茎生长素浓度与其生长状况的关系如下图甲所示。则曲线上P点最可能对应于图乙中的位置是()A.aB.bC.cD.d在数学教学中培养学生的创造性思维品质陈艳芽在浩瀚无际的撒哈拉大沙漠,有两位迷失方向的科学考察工作者,由于长时间干渴难忍,终于倒下去,数小时后,当救护人员找到他们时,这两个人已气绝身亡。在清理遗物时,人们发现他们身上除了一些食品和记录的资料外,还有两支钢笔,钢笔内有满满的两袋子墨水,救护人员设想:如果他们在焦渴的时候,能想到喝钢笔的墨水,再坚持几个小时,或许有得救的希望。这个故事,是否可以给人一些启迪呢?墨水本来是作书写记录用的,这是人们的思维定势,但在极其异常的环境中,它又何尝不能用来止渴呢?这看似荒唐,但实际上是人在特殊情况下对思维定势的突破,是一种创造性思维。一位教育家说过:“如果留在学校里学习的结果,是使自己什么也不会创造,那么,这种教育就是一种失败的教育。”数学教学的实质是数学思维活动的教学,在数学思维中最宝贵、最高层次的思维品质是创造性思维。数学教学中所研究的创造性思维一般是指:对思维主体来说是新颖独到的思维活动,它包括发现新事物、揭示新规律、创造新方法、建立新理论、发明新技术、研制新产品、解决新问题的思维过程。这里所指的“新”不一定是指对于人类来说的全新的创造,而是特指对于思维主体来说是首次出现的和超越常规的。这种思维的基本特征是“新”,它要求避常道,走新路,标新立异,求异存“同”。一般地说,创造性思维具有以下特征:1.变通性,也叫灵活性。指思维灵活多变,能举一反三,触类旁通,不易受已往旧经验和消极定势的桎梏,能从不同的角度看问题,产生超常的构想。2.流畅性。指思维活动流畅而不阻滞,在较短的时间内能够流畅而快速地想出很多解决问题的方案的能力。它反映了一个人思维敏捷的程度。只要不离开问题,在较短时间内,产生的观念和设想越多,思维流畅性越大,反之则流畅性越小。3.独特性,也叫独创性。指从新的角度,能用新的观点认识和反映事物,对事物能提出超乎俗套的独特见解,产生不落俗套的反应。它反映了一个人突破常规和创新的能力。创造性思维是一种优秀的思维方式。《心理学》的研究表明:人的思维能力受先天和后天两方面因素的影响,后天的影响是主要的。因此,人的创造性思维可以通过后天有意识的训练获得。笔者在近几年的数学教学中,对“如何培养学生的创造性思维”进行了初步的探索。一、科学归纳,合理构建知识结构,培养学生思维的广阔性,为培养学生的创造性思维奠定知识基础与技能基础。笔者以为,我们不能一提起培养学生的创造性思维,就抛弃了基础。人的任何一种能力的形成都不是一蹴而就的,也不是空中楼阁。创造性思维是复杂的高级思维过程,但它不是脱离任何其它思维的另一种特殊的思维,它是多种思维有机结合的产物。创造性思维能力的形成是以一般思维能力为基础的,其中,思维的广阔性是变通性、流畅性、独创性的前提和基础。所谓思维的广阔性是指思维发挥作用的广阔程度。它集中表现为思路宽广,善于全面地考察问题,能用多方面的知识经验去寻求解决问题的方法。它主要是指思维在面上的延展与扩散。对于思维狭隘的人来说,无从谈起创造性地思维。然而,思维的广阔性依赖于个人所掌握的知识、技能、经验的多少和熟练程度,以及知识结构的合理性。狭隘的知识面会造成思维的单一性,技能薄弱、经验欠缺会使人的思维僵化,凌乱的知识结构同样会使人的思维凌乱无序。笔者在初三总复习阶段,曾作过这样一个调查:(1)请学生例举在练习中做过的求二次函数解析式的几种常见的考查方法,并简单写出每种考查方法的解题思路。应当说,在初三总复习阶段,学生做过大量的求二次函数解析式的试题,但在调查中我们发现,能归纳出“一般式”、“顶点式”、“坐标式”三种方法的学生只占65%。(2)笔者设计了这样三道题目:题1已知A、M、B在一直线上,且MB=MA,AB切⊙O于点B,MCD、AFD、ACE是⊙O的割线(图1)。求证AB∥EF。题2已知MB切⊙O于点B,且MB=MA,MCD、ACE、AFD是⊙O的割线(图2)。求证AM∥EF。题3已知MB切⊙O于点B,且AM=BM,MCD是⊙O的割线,CA、DA分别交⊙O于E、F(图3)。求证MA∥EF。在调查中我们发现:有72%的学生能正确完成这三道题目.。然后,笔者又提出“请同学归纳出这三道题目的共同点”,遗憾的是,竟然没有一位学生能说出个所以然。这是三道“形”不同“质”相同的题目,即题2、题3是由题1中的MA绕点M旋转不同的角度而得到的形不同而实质相同的题目,其实质是:从等线段代换相似三角形同弧所对的圆周角相等内错角相等两直线平行。由此我们可以发现,我们学生的比较、归纳、经验积累、构建知识结构的能力较弱。因此,笔者认为,我们在培养学生创造性思维时,首先必须夯实学生的双基,科学构建知识结构,只有做到这一点,学生的思维才能左右逢源、举一反三、灵活变通、创造性地发现问题、分析问题和解决问题。二、采用灵活多样的命题方式,进行开放式思维训练,突破思维的单一性,培养思维的流畅性与变通性。魏书生老师有一句口头禅:“对一个问题,有一百种解决的办法。”然而,现在的中学生由于受传统灌输教学模式的制约,受考试、考查所谓“一个标准答案”的制约,长期以来,学生思维的单一性潜滋暗长,思维形式直线一条,似乎一定的条件只能产生一个结果,一定的问题只有一种解决问题的模式。长期以往,会给学生设定一种固定的、单一的思维模式。一旦出现类同问题时,往往只会用原有的思维定势来解决,不能创造性解决问题。传统的练习来自于教材、教师或其他资料,一般地,学生很少参与习题的编制过程;传统的习题由固定的题设和求证结论两部分构成。这种命题方式有利于师生精选习题,节省时间,增大教学容量,但却不利于培养学生发现问题的能力,也不利于培养学生的发散性思维能力。因此,笔者在日常课堂教学中在吸收传统教学命题优点的同时,采用了开放性命题方式,主要有以下几种方法:1.限制题设,开放结论的命题形式。通常是提供一定的已知条件,但不点明思维目标,要求学生根据已知条件推理尽可能多的结论。例如:已知:如图4,⊙O内切于四边形ABCD,AB=AD,连结AC、BD,由这些条件你能推出哪些结论?(本题可以推理出六条以上的结论)2.限定结论,开放题设的命题形式。通常是提供一定的情景,如:生活中的实际问题,几何图形等,点明思维目标,编制所需题设。例如:已知:如图5,四边形ABCD,仅从下列条件中任取两个加以组合,能否得出ABCD是平行四边形的结论?①AB∥CD②BC∥AD③AB=CD④BC=AD上述条件两两结合,可知有6种组合方式,就每一种组合进行分析归纳,可得出如下结论:⑴两组对边分别平行(①和②)⑵两组对边分别相等(③和④)⑶一组对边平行且相等(①和③)(②和④)以上三种情况都可判定ABCD为平行四边形。⑷一组对边平行,另一组对边相等(①和④)(②和③)此种情况下不能判定ABCD为平行四边形。反例:等腰梯形。进一步,若将题中条件增加两个:⑤∠A=∠C⑥∠B=∠D,则原题的结论又如何?这两种开放性命题方式能极大地激发学生学习数学的积极性,满足学生的好奇心,激活学生的思维,充分发挥学生的联想、类比能力,有利于冲破单一、僵化的思维模式,培养思维的变通性、流畅性与深刻性。三、一题多变,诱发学生参与变式教学,激活思维运动,突破思维僵化模式,在思维运动过程中培养思维的敏捷性、流畅性和变通性。.思维的运动性,就是根据客观条件及其变化而改变思维方向,“由此及彼”和“由表及里”的联想。在考虑问题时,思维的运动性常表现为顺向思维、逆向思维、横向思维、纵向思维相互交错运用的形式。一方面引导学生通过知识与知识之间、知识与方法之间、方法与方法之间进行对比、类比和联想,从旧知识、旧方法、旧观点中找出或发现新知识、新方法、新观点,在思维的横向运动中培养思维的变通性;另一方面,引导学生对问题引伸、推广,从偶然中寻找必然,发现并探索出新颖的、带有普遍性的规律,在思维的纵向运动中培养思维的变通性;再则,引导学生从问题的反面去分析、探索、认识,求得对事物正反两方面的全面观察和深刻理解,在思维的逆向运动中培养思维的变通性。笔者以为,组织学生参与变式教学,是激活学生思维,引导学生思维多向运动的最有效的方法。初中几何教材中有这样一道例题:求证顺次连接四边形四边的中点所得的四边形是平行四边形。如果我们诱发下列变式组织教学,将有效地培养学生思维的变通性。变式1:连接任意四边形对边中点的线段具有怎样的性质?学生:画图猜想转化化归(原问题)结论(互相平分),如图6变式2:将四边形分别改为矩形、菱形、正方形、等腰梯形,结论又怎么样?学生:画图观察演变选择方法探索规律,如图7这里教师可作如下诱发:(1)从数学美学(即简洁美、和谐美、奇异美)的角度来鉴赏图甲和图乙。(矩形 菱形,和谐美)(2)从辩证法的角度来确定图甲与图丁是偶然还是必然?(均为菱形,必然)(3)你认为决定顺次连结其四边形中点所得的四边形形状的要素是什么?(两条对角线的关系)变式3:当一般四边形ABCD的两条对角线AC、BD分别满足什么条件,顺次连结各边中点所得四边形EFGH是菱形?矩形?正方形?会是梯形吗?(学生由图6展开想象)当学生进入高中阶段后还可提出:变式4:顺次连结空间四边形ABCD四边中点的四边形还是平行四边形吗?(是!)这种应用运动变化的观点,不断变换问题情境,纵横变通,正逆呼应,一线串珠,纵深发展的变式教学方式,能使学生在发现、认识、掌握数学知识间的变与不变的联系中,发展思维的运动性品质,提高学生思维的敏捷性、流畅性和变通性。四、一题多解,形成多角度思维习惯,培养思维的广阔性、流畅性和变通性。教学实践表明,选择典型的题目,引导学生从多角度、多方位、多层次地寻求解题方法,能使学生的思维成辐射状展开,从而培养思维的广阔性、流畅性和变通性。例如,测池塘距离是一个实际问题,它可以激发学生的学习积极性,提高学生解决实际问题的能力,培养思维的变通性和创造性。测池塘距离可以有多种方法,笔者与学生一起讨论后,找到了五种方法:全等法如图8,有一池塘,要测池塘两端A、B的距离,可先在平地上取一个可以直接到达A和B的C点。连结AC并延长到D,使CD=CA,连结BC并延长到E,使CE=CB,连结DE。很显然△ACB和△DCE全等,那么量出DE的长,就是A、B两点的距离。中位线法如图9,A、B两点被池塘割开,在AB外选一点C,连结AC和BC,并分别找出AC和BC的中点M、N,连结MN。那么MN就是△ABC的中位线,测得MN的长,A、B两点之间的距离就是MN长的两倍。相似法如图10,要测池塘两端的距离,同样可先在平地上取一个可以直接到达A和B的点C,连结AC、BC,在AC、BC上取E、D两点,使DE∥AB。很显然,△CDE∽△CBA。如果测得CD、DB、DE的长,根据相似三角形的性质,那么就可以求出A、B两点之间的距离。勾股定理法如图11,隔湖有两点A、B,从与BA成直角的BC方向上取点C,测得CA、CB的长,由勾股定理可以求出A、B两点之间的距离。三角函数法如图11,隔湖有两点A、B,从与BA成直角的BC方向上取点C,测得CB的长,∠C的度数,利用正切函数,可以求出A、B两点之间的距离。五、探索猜想,培养思维的独创性引导学生根据已有的知识、经验和方法,对数学问题广泛联想、积极探索、大胆猜想、寻觅规律,能有效地培养学生思维的独创性。猜想教学一般包括以下几个环节:提出问题,试验、猜想,证明,推广,应用。在平时的教学中,笔者根据初中数学第二册《异分母分式的加减法》这一节的“想一想”,设计了以下一个探索性问题。⒈提出问题已知一个正分数eq\o(\s\up9(n),m)(n>m>0),如果分子,分母同时增加1,这个分数增大呢,还是减小?如果m>n>0,结果又怎样?问题是数学的心脏,是数学的出发点。提出一个问题有时比解决一个问题更重要。提出一个需要探索、思考和讨论的问题,能使学生产生强烈的创新欲望。⒉试验、猜想(1)没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现。提高学生的数学猜想能力,这对培养学生的创新思维能力极为有益。当学生对教师提出的问题跃跃欲试的时侯,教师趁热打铁,引导学生取特殊值试验,通过试验,得出猜想。(1)(2)(2)⒊证明有了猜想的结果,猜想正确性的证明就变成了学生自发的需要。先猜,后证,这是大都数人的发现之道。于是学生很快地用比较法给予证明。即(2)证明略⒋推广(4)(3)数学概念的完整性和数学模型的普遍性是数学探索的主要内容。将以证的结论进行推广,这既符合数学知识本身发展的规律,也符合学生个体心理发展的规律。于是进一步引导学生联想。(4)(3)若把原问题中的分子、分母同时增加2、3、…k(k>0),情况又怎样?经过同学们的试验、猜想、证明,又得到⒌应用根据现代认知学习论,程序知识和智慧技能学习一般要经历三个阶段,其发展的最后阶段是通过变式训练来实现操作技能的自动化。于是提供运用情境,促进知识向能力转化。例根据建筑学规定,民用住宅窗户面积必须小于地板面积,但按采光标准,窗户面积与地板面积的比应不小于10%,并且这个比值越大,住宅的采光条件越好。问同时增加相等的窗户面积和地板面积,住宅的采光条件是变好还是变坏?请说明理由。教学中,引导学生直接从比较增加前后的窗户面积和地板面积的比的大小入手,来提取题目中的数量关系。于是设原来窗户面积和地板面积分别为a、b,增加的面积为m,那么这个问题的实质就是要比较与的大小,由⑷,即得故同时增加相等的窗户的面积和地板的面积,住宅的采光条件变好了。以上的教学过程,由于创设了探索性的教学情境,使得每一位学生都积极,主动地参与教学,在探究中极大地提高了他们的创新意识和创造性思维能力。应当说,如何培养学生的创造性思维能力,是当代数学教学改革中的一大热点问题,很多数学教学工作者为此进行了不懈的努力,笔者在吸收先进教改经验的基础上,结合自身教学经验和农村中学的教学实际,对培养学生的创造性思维这一课题进行了多年的研究,但其中难免有纰漏之处,敬请行家斧正。在数学教学中加强定势思维能力的培养苏州市吴中区横泾中学顾燕学校性质:江苏省示范初中邮政编码:215103在人们大谈素质教育的同时,本人决定老调重谈,“万丈高楼平地起”对定势思维这一基础教育的重新认识,将有助于对思维能力的全面的了解,有助于更好的进行中学数学教学实践.何谓定势思维定势是指心理活动的一种准备状态,它影响着人们解决问题时的倾向性.定势思维是指人们用某种固定的思维模式去分析和解决问题.这种固定模式是已知的、事先准备好的.思维中的定势包括三个主要方面:定向、定法、定序.(一)定向,即定方向.人们在分析、解决问题时总要有一个明确的方向(或者说是解题思路),否则就会无从下手、束手无策.中学数学面广量大,老师在教学中应按照知识的分类去归纳出解决问题的思路.例如,在解方程这类问题中,基本思路:高次方程二次方程或一次方程;多元方程二次方程或一次方程;分式方程整式方程;无理方程有理方程.这种向学生强调解题的基本思路实际上就是为了学生以后解方程先确定好方向,同时也说明了解题思路的定向是进行思维活动的前提条件.(二)定法,即定方法.对于不同类型的题目,要求学生掌握一些常规的解题方法.定法是进行解题时的思维活动的核心.例如,在讲二元一次方程组时,消元的基本方向确定以后,就需具体落实如何消元,掌握代入消元法和加减消元法是十分必要的.(三)定序,即定顺序.解题的思想明确了,方法也找到了,但不能说问题已经解决.问题的最终解决是看能否按照规范化的要求,将已经掌握的思路和方法用数学语言一步一步的合理地表达出来,这就是通常所说的解题步骤.例如,在进行因式分解时,一般应遵循下列步骤:一提、二套、三交叉、四分组.定势思维的积极性和消极性为了有效地培养学生的思维能力,提高学生的思维品质,有必要弄清定势思维的积极性和消极性.表现在数学学习活动中,学生如能将已获得的知识、方法和技能,运用合理的类比、想象和推理,正确地迁移到新知识的学习之中,则定势思维在这时所发挥的影响是积极的;反之,它的影响就是消极的.在思维过程中,不能过分强调定势思维的积极性和消极性,而应该正确地看到它的二重性的协调作用,否则就容易造成思维的缺陷或畸型发展.就中学数学教学而言,定势思维二重性中,其积极作用应是主要的,具有代表性和普遍意义.这是因为:第一,定势思维是思维活动的主要形式,是培养学生思维能力的基本要求.我们的学生所需要掌握的知识和技巧都是前人的经验和总结,利用原有的经验,按照固定的模式去解决问题,正是完成“三基”教学任务的需要.无论学习哪一方面的知识、解决哪一类型的问题,都应先向学生介绍一些常规的方法.例如:在一元二次方程的解法中,介绍了直接开平方法、配方法、公式法和因式分解法等.虽然从一定程度上说把学生的思维束缚在这个“框框”之中,但用这些方法确实能解决一元二次方程的求解问题,这种定势具有积极意义的,是削弱和缺少不得的.在中学教材中像这样按照题型定法的思维模式到处可见.因此,只有首先加强这方面的训练,才能使学生掌握具有一般性的问题的解决方法,为进一步学习,培养更高层次的思维能力奠定基础.第二,定势思维是发散思维的基础,发散思维是定势思维的发展,没有牢固的定势,就不会有灵活的发散.例如,老师常说在解一元二次方程时的最高境界,就是会选择恰当的方法解题,何谓恰当,即是在熟练掌握了一元二次方程的四种基本方法后,能快速准确的选择出最佳解法来,这可以说是发散思维.显然,这种发散思维是定势思维为基础的.再如,对于解-2-15=0这样的高次方程,学生能联想到一元二次方程中的因式分解法,这无疑是一种较高层次的发散思维,但此种发散思维仍是以定势思维为基础的.三,定势思维与发散思维是辨证统一的,并在一定条件下互相转化,每次转化,都能使二者进入一个更高的思维层次,反复几次,学生的思维能力就能得以提高、发展.例如,把求三个未知数需要三个方程看作一种思维定势,那么要求方程:2∣a+1∣++=0中三个未知数的方法,就是发散思维.进而可以得出:利用∣a+1∣≥0,≥0,≥0,只有∣a+1∣=0,=0,=0才满足条件,则得到绝对值、算术平方根、完全平方的和等于零的方程的结论,这又转化为新的定势.对于方程xeq\r(x2-4x-10)+yeq\r(1-x-x2)=2x+y,用上述得出的结论无法求解,转而考虑被开方数是非负数,就能得出答案,这就是再发散.当学生掌握了这种用利定义域,求出一个方程中的两个或三个未知数的方法时,新的定势思维便随之而生,如此反复,可以将发散思维推到一个更高层次.定势思维与发散思维这种不断转化的过程,就是学生知识由浅入深的过程,也是培养学生思维的变异性、深刻性、灵活性的过程,又是培养学生的数学素质向较高层次发展的过程.发散性思维并不等于创造性思维,尽管发散性思维在创造性思维中占有主导地位,但只有当发散性思维达到了“独创性”这一要求时,才能称为创造性思维.以上说明的是定势思维在人们分析、解决问题时的地位和作用,但这仅是问题的一个方面。另一方面,由于定势思维是一种固定的思维模式,很多学生喜欢机械模仿,被动记忆,表现出思维的依赖性、呆板性和懒惰性,这时学生的思维培养,必然起着消极的影响,阻碍学生思维能力的再提高,因此,必须重视纠正和克服这种消极因素,这就要求教师在平时教学实践中要注意以下几个方面:1、防止知识点负迁移.对于初中生来说,由于他们的知识水平和心理特征容易用简单的想象代替理性的思考,容易把事物的表面现象当作其内在实质.从而导致负迁移现象频频发生,对新知识的学习造成极大的干扰.容易形成负迁移的知识很多,现择要列出几处,并提出对他的矫治策略,以供参考.(一)关于数的性质符号.由于学生在小学里所接触的数都是非负数,根本无须考虑它们的性质符号.在他们的头脑中,所谓“+”和“-”,就是用来作加减运算的.引入负数以后,由于受非负数定势思维的影响,对有理数的性质符号有一个较长的适应过程,特别对于一个用不带符号的字母表示的数,更想当然地把它当成一个正数,以致诸如=a,2a>a,∣a∣=a等类型的错误,便频频出现,屡教不改.防止这种定势思维负面影响的措施是:一、要学生认真认识到引入负数的必要性;二、要彻底弄清楚数的绝对值和它的性质符号这两层含义;

三、要进行多种形式的练习,特别要注意用反例来加深对数的性质符号的认识.(二)关于对方程解的检验.解一元一次方程时,由于每一步都是作同解变换,故只要保证每一步运算无误,一般不需要检验.学生受这种定势思维的影响,在解分式方程和无理方程时,便容易忽视检验这个必不可少的步骤.因此,在教学这两类方程时,不仅要讲清它们的解法步骤及每个步骤的依据,而且特别要讲清在去分母、去根号时,为什么可能出现增根,从而让学生认识到检验的重要性,养成解后检验的习惯.(三)关于数学符号.进入初中后,学生接触的数学符号越来越多,如开方号、三角函数符号等,由于这些符号比较抽象,他们一下子很难掌握,由此导致的错误屡见不鲜.如受公式c(a+b)=ac+bc定势思维的影响,很多学生把三角函数符号混同于公式中c,就出现sin30+sin60=sin90的错误.当然,对于这类错误只要举个反例便可说明,但更重要的是要讲清三角函数符号的数学意义.2、训练逆向思维能力.所谓逆向思维,是从问题的反面去思考,从而使问题得到解决的思维过程.教师在教学中选择一些难以从正面入手的问题,以训练学生的逆向思维能力.例如:若下列二次函数:y=x2-2mx+m2-m,y=x2-(4m+1)x+4m2+m,y=4x2-(12m+4)x+9m2+18m+12中至少有一个二次函数图象与x轴有交点,求m的取值范围.分析:本题若从正面入手,则交点可能有一个、两个、三个函数图象与x轴有交点的情况分类讨论,运算量很大.现从反面思考,若三个函数图象与x轴均无交点,则有,由此得-<m<-.故得题中所求m的取值范围是除此以外的实数:m≥-或m≤-.多次训练,使学生认识到逆向思维的重要性和必要性.3、设计系列题组,培养思维能力.在数学学习中,许多学生由于受种种定势思维的影响,对拓展的、变化的问题不适应,进而造成思路受阻,方法不灵活,甚至失败.为了解决这个问题,教师在教学中应围绕重点内容,精心设计系列题组,对重要题型作出多种变化,达到培养学生思维能力的目的.如在学完二次函数以后,可把二次三项式、二次函数、一元二次方程联系在一起,设计下列题组:例1:已知二次函数y=2x+4x-6,(1)求函数图象的顶点坐标及对称轴方程.(2)求函数图象与x轴的交点坐标.(3)判定方程2x+4x-6=0有无实数根?(4)因式分解:2x+4x–6(5)解不等式:2x+4x–6>0(或<0)注:若在复习阶段可围绕“三个二次”适当构造题型复杂的综合题,进一步提高学生的解题能力.例2:如图1,在△ABC中,AB=AC,BD=CF,求证:DE=EF.本题结论可由多种方法证得,最基本的辅助线的作法有三种:作法一:过D作DG∥BC交AC于G.(如图1)作法二:过D作DG∥AF.(如图2)作法三:过E作EG∥AB交AF于G.(如图3)AAADGDDGBCBCBCEGEEFFF图(1)图(2)图(3)为了培养学生思维的灵活性,教师在教学中,还可以注意引导学生从特殊性看问题,鼓励打破常规,标新立异,以克服定势思维的消极性.最后,还有几个问题需引起重视.第一,对学生发散思维的训练,必须注意适时、适量、适度、循序渐进,不应过分强化发散思维能力的培养,违背学生的认识规律,使学生所学到的仅是“空中楼阁”.第二,对学生而言,数学差的主要原因普遍是由于“三基”不牢固、不扎实,这实质上是定势思维能力差,从而抑制了学生数学能力的发展.因此,对差生的培养,要注意加强定势思维的训练,使他们对知识熟能生巧,才有可能过度到发散思维的新阶段.第三,思维的培养要因人而异,因材施教,不能不顾学生的实际水平,随意加大发散思维的训练量,提高发散思维的难度,否则就达不到大面积提高教学质量的目的,更谈不上提高教育素质.参考文献曾泽荣,素质教育仍需加强定势思维能力的培养,中学数学教学参考,1999(12).周洪林,注意克服思维定势的负面影响,初中数学教与学,1999(8).中国药理学与毒理学杂志2006年2月;20(1)·31·[J].tradiolonthevasomotorresponsesintherataortaBrJPharmacol,1999,126(1):159-168.[2]LiHF,LiW,ZhengTZ,QuSY,ZhangCL.Astudyofthemechanismsinvolvedinrelaxationinducedby17betaestradiolintheisolatedrabbitaorta[J].ArchGynecolObstet,2002,266(2):101-104.[3]FigtreeGA,GriffithsH,LuYQ,WebbCM,MacLeodK,CollinsP.Plantderivedestrogensrelaxcoronaryarinvitrobyacalciumantagonisticmechanism[J].teriesJAmCollCardiol,2000,35(7):1977-1985.[4]GehmBD,McAndrewsJM,ChienPY,JamesonJL.Resveratrol,apolyphenoliccompoundfoundingrapes,isanagonistfortheestrogenreceptor[J].andwineProcNatlAcadSciUSA,1997,94(25):14138-14143.[5]XuDZ,ZhaoDY.Proceduresforestimatingpharma,pD,pA,andpD′inclucoreceptorparameters222dingacommoncomputerprogram[J].ActaAcadMedPrimaeShanghai(上海第一医学院学报),1985,12(5):342-349.[6]OralloF,AlvarezE,CaminaM,LeiroJM,GomezE,FernandezP.ThepossibleimplicationoftransResveratrolinthecardioprotectiveeffectsoflongtermJ].MolPharmacol,moderatewineconsumption[2002,61(2):294-302.[7]JagerU,NguyenDuongH.Relaxanteffectoftrans-resveratrolonisolatedporcinecoronaryarteries[J].Arzneimittelforschung,1999,49(3):207-211.[8]LiHF,WangLD,QuSY.Phytoestrogengenisteindecreasescontractileresponseofaorticarteryinvitroandnvivo[J].ActaPharmacolSinarterialbloodpressurei(中国药理学报),2004,25(3):313-318.[9]ElMowafyAM.Resveratrolactivatesmembraneboundguanylylcyclaseincoronaryarterialsmoothmuscle:anovelsignalingmechanisminsupportofcoronaryprotection[J].BiochemBiophysResCommun,2002,291(5):1218-1224.[10]NaderaliEK,SmithSL,DoylePJ,WilliamsG.Themechanismofresveratrolinducedvasorelaxationdiffersinthemesentericresistancearteriesofleanandobeserats[J].ClinSci(Lond),2001,100(1):55-60.[11]BenhamCD,TsienRW.Noradrenalinemodulationofcalciumchannelsinsinglesmoothmusclecellsfromrabbitearartery[J].JPhysiol,1988,404:767-784.[12]BoltonTB.Mechanismsofactionoftransmittersandothersubstancesonsmoothmuscle[J].PhysiolRev,1979,59(3):606-718.thesearesimilartoestrogenandprogester[2,10]one.NEcanactivateROCinthecellularmembraneofvascularsmoothmuscleandincrease,whileitalsoactivatesGproteinscalciuminfluxandphospholipaseCtoproduceinositoltrisphosphate(IP)whichcausescalciumrelease3[11,12].Inourstudy,fromendoplasmicreticulumresveratrolandphloretinshiftedtheNEconcentrationdependentcurvestotherightinanon2+,inCafreecompetitivemanner.Additionally-1(0.1mmol·LEGTA)Krebssolution,stimu2+lationofaorticstripswithNEtoinduceCareleasefromintracellularstorescausedonetransi,theotherc

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