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文档简介

光现象探秘:基于核心概念的初中物理复习课设计与实施一、教学内容分析  从《义务教育物理课程标准(2022年版)》出发,本讲内容隶属于“运动和相互作用”主题下的“声和光”部分。课标不仅要求学生知道光在均匀介质中沿直线传播,了解光的反射和折射规律,认识透镜成像原理及应用,更强调通过观察、实验和制作等活动,建构光现象的物理观念,发展科学探究和科学思维的能力。在知识技能图谱上,本讲是构建波动光学初步认识的基石,核心概念包括光的直线传播、反射定律、折射规律及其在平面镜、透镜成像中的应用。其认知要求从“了解”现象,上升至“理解”规律并能“应用”规律解释生活现象、解决简单问题,在整个初中物理体系中承前(与机械运动、力的观念衔接)启后(为电磁波及近代物理奠基)。蕴含的学科思想方法主要是“模型建构”(如光线模型)与“科学探究”(如探究反射定律的实验设计)。其素养价值指向“物理观念”中的物质观念与相互作用观念,以及“科学思维”中的模型建构、科学推理和科学论证能力,通过探索光现象所揭示的自然界秩序与和谐,也能潜移默化地培育学生的科学态度与审美情趣。  立足于初三一轮复习的学情,学生已具备光现象的基础知识,但知识多为碎片化记忆,对规律的理解深度不足,尤其在复杂情境中辨析与应用的能力薄弱。常见认知误区包括:认为光需要介质才能传播;混淆镜面反射与漫反射遵循的规律不同;对折射现象中光路可逆性及应用理解模糊;在透镜成像作图和动态分析上存在困难。同时,学生群体分化明显:部分学生仅满足于公式记忆,缺乏深度思考;部分学生则具备较强的实验探究和逻辑推理潜力。因此,教学必须进行精准诊断与差异化设计。我将通过“前测”选择题快速扫描知识盲点,在课堂中借助开放式提问(如:“为什么我们能看到本身不发光的书本?”)和小组合作任务,动态评估不同层次学生的思维过程。对策上,将为基础薄弱学生搭建更细致的“脚手架”,如图示化分解复杂问题;为学有余力者设置挑战性任务,如设计简易潜望镜并论证其原理,或探讨海市蜃楼成因,引导其进行跨学科(地理)联系,实现从知识回顾到能力重构的跃升。二、教学目标  在知识目标上,学生将系统重构光现象的知识网络,不仅能够准确复述光的直线传播条件、反射与折射定律的内容,更能深刻理解这些规律的内在统一性(如均体现光在传播过程中方向变化的因果逻辑),并能够灵活运用这些原理解释日食月食、水中物体“变浅”、透镜成像等丰富的生活与自然现象,实现从孤立知识点到结构化知识体系的跨越。  在能力目标上,重点发展学生的实验设计与科学论证能力。学生应能独立或合作完成验证光反射定律的基本实验操作,并规范记录数据、归纳结论;能够熟练运用光线模型,通过规范作图分析平面镜成像特点及透镜成像规律;在面对“解释铅笔在水杯中‘折断’现象”等问题时,能够有条理地调用相关原理进行逻辑清晰的推理论证。  在情感态度与价值观目标上,旨在激发学生对自然奥秘的持久好奇心与探索欲。通过在课堂中展示绚丽的光学现象(如彩虹、衍射),引导学生欣赏自然界蕴含的物理之美;在小组合作探究中,鼓励学生认真倾听同伴观点,敢于质疑并基于证据进行友好辩论,培养严谨求实的科学态度和协作共享的团队精神。  在科学思维目标上,本节课着力强化模型建构与科学推理思维。引导学生将抽象的光的传播路径,转化为简洁、直观的“光线”模型,并理解该模型的适用性与局限性;通过设计“如果光不沿直线传播,世界会怎样?”等逆向思考问题,以及分析成像动态变化中的因果关系链,发展学生的逻辑推理与批判性思维能力。  在评价与元认知目标上,鼓励学生成为学习的反思者。通过引导学生依据清晰的作图步骤清单(如“三线两角共面”)进行同伴互评,培养其依据标准进行评价的能力;在课堂小结环节,通过提问“本节课哪个概念你之前理解有偏差,现在是如何纠正的?”,促使学生回顾自己的认知改变过程,提升元认知水平,学会优化学习策略。三、教学重点与难点  教学重点为光的反射定律与折射规律的深度理解及其综合应用。确立此为重点,源于课标将其定位为认识光现象的核心“大概念”,是解释绝大多数光现象的物理基础。同时,纵观历年学业水平考试,涉及光反射与折射的作图题、实验探究题及应用解释题均是高频且分值较高的考点,这些题目不仅考查知识记忆,更重在考查在真实、复杂情境中迁移应用规律的能力,充分体现了能力立意的命题导向。因此,突破此重点,是构建完整光现象知识框架、提升应考能力的关键枢纽。  教学难点预计有两处:一是对折射现象中“光路可逆”原理的灵活运用及其在解释复杂现象(如从水中看岸上物体)时的建模分析;二是透镜成像规律的动态综合分析,特别是物体位置改变时,像距、像大小及虚实变化的逻辑推理与作图判断。难点成因在于,前者需要学生克服直观经验的干扰,进行空间想象和逆向思维;后者则涉及多个变量(物距、焦距)的相互制约关系,逻辑链条较长,对学生的综合分析能力要求高。预设突破方向:针对难点一,采用多重情境对比与动手画图强化;针对难点二,运用模拟动画可视化过程,并设计阶梯式问题链引导学生逐步推理。四、教学准备清单1.教师准备  1.1媒体与教具:教学课件(含光现象丰富图片、视频,光学实验动画模拟);激光笔、平面镜、半圆形玻璃砖、盛水烧杯、硬币、不同焦距的凸透镜与凹透镜、光屏等分组实验器材。  1.2文本与任务单:分层学习任务单(含前测、课堂探究记录表、分层巩固练习题);课堂小结思维导图模板(半结构式)。2.学生准备  复习八年级光学相关笔记;携带直尺、铅笔、量角器等作图工具;预习任务单上的“生活中的光现象”观察任务(如拍摄或描述一个有趣的光学现象)。3.环境布置  教室座位临时调整为46人合作小组式;预留黑板中央区域用于构建本节课的“核心概念关系图”。五、教学过程第一、导入环节  1.魔术情境,激疑引思:“同学们,老师今天先变个小魔术。请看这个空碗,我把这枚硬币放进去……现在,我慢慢向碗里倒水。注意看,硬币发生了什么?”(操作:从特定角度观察,硬币仿佛“消失”又“出现”)。“眼睛有没有欺骗我们?这背后的‘魔术师’到底是谁?”  1.1驱动问题提出:这个神奇的現象,牵扯到光的好几种“行为”。今天,我们就化身光的侦探,一起探秘光的世界,系统复习《光现象》,看看光究竟遵循哪些“行动法则”,又如何联手导演了生活中的万千景象。  1.2学习路径图:我们的探秘之旅将分三步走:首先,回顾光的基本“性格”(传播特点);然后,重点剖析它与物体“打交道”时的两大核心法则(反射与折射);最后,挑战应用这些法则破解像的奥秘(平面镜与透镜成像)。带上你们的观察、思考和实验精神,我们出发!第二、新授环节任务一:循迹探源——重温光的传播  教师活动:首先,通过提问“光是‘我行我素’的直线行者吗?在什么条件下它会坚持直线前进?”引导学生回顾光的直线传播条件。接着,展示树荫下圆形光斑、日食成因示意图,追问:“这些现象如何证明了光的直线传播?你能用‘光线’这个模型画出来解释吗?”随后,引出问题过渡:“当光遇到障碍物或不同介质时,它的‘直脾气’会改变吗?改变的方式又有何不同?”从而自然将话题引向反射与折射。  学生活动:回忆并齐答光的直线传播条件(同种、均匀、透明介质)。观察图片,尝试用语言和简单图示解释光斑和日食成因。思考并比较光在遇到不同界面时可能发生的不同路径改变,初步区分“反弹回来”和“偏折进入”两种情形。  即时评价标准:1.能否准确说出光的直线传播条件。2.能否用“光线”模型合理解释相关自然现象。3.在区分反射与折射初印象时,表述是否清晰。  形成知识、思维、方法清单:  ★光的直线传播:条件为同种、均匀、透明介质。典型证明现象:影子的形成、小孔成像、日食月食。核心思想方法是建立“光线”模型(带箭头的直线)来理想化描述光的传播路径和方向。“这里大家想想,激光准直、排队看齐,利用的都是光的这个‘倔脾气’。”  ★光的传播速度:真空中光速c≈3×10⁸m/s,是宇宙速度极限。空气中速度近似等于真空光速。“记住这个物理学中最著名的常数之一,它意味着光1秒可绕地球7圈半!”任务二:明察秋毫——揭秘光的反射定律  教师活动:“让我们先研究光的‘反弹’——反射。大家还记得反射定律那经典的三句话吗?”引导学生尝试复述。接着,并非直接告知,而是说:“耳听为虚,眼见为实。咱们用实验再验证一次。”指导各小组利用激光笔、平面镜、量角器等器材,分组探究“三线共面、两线分居、两角相等”的关系。教师巡视,特别关注学生如何验证“三线共面”(将纸板折转)及对“入射角”与“反射角”依存关系的表述。随后,结合课件动画,辨析镜面反射与漫反射的异同,提问:“为什么我们能从各个方向看到不发光的课桌?这违反反射定律吗?”  学生活动:小组合作进行实验探究。调整入射光线,多次测量入射角与反射角,记录数据并总结规律。动手操作验证“三线共面”。通过观察与讨论,理解漫反射同样遵循反射定律,只因表面粗糙,导致各点法线方向不同,反射光线才射向四面八方。  即时评价标准:1.实验操作是否规范(如激光笔使用安全,角度测量准确)。2.小组讨论是否围绕“如何证明共面”、“两角谁决定谁”等关键问题展开。3.能否清晰解释镜面反射与漫反射的本质联系与表象差异。  形成知识、思维、方法清单:  ★光的反射定律:核心内容概括为“三线共面、两线分居、两角相等”。必须明确:反射角等于入射角,因果关系不能颠倒;法线是研究反射的“基准线”,具有“承上启下”的作用。“来,伸出你们的手,跟着我一起比划一下入射光线和反射光线,感受这个对称关系。”  ★反射类型:镜面反射与漫反射都遵循反射定律。区别在于反射面是否光滑。“记住,正是有了漫反射,我们才能看到这个五彩斑斓的世界。黑板反光是镜面反射在‘搞破坏’,我们可以通过调整观看角度或采用毛玻璃面来避免。”任务三:拐弯的奥秘——探究光的折射规律  教师活动:“现在来看更‘狡猾’的‘拐弯’——折射。回顾导入的‘硬币魔术’,水就是让光‘拐弯’的‘导演’。”演示激光从空气斜射入水中的现象,引导学生观察偏折方向。提出问题链:“光总是向哪个方向偏折?从空气进入水中,和从水中进入空气,偏折方向一样吗?折射角与入射角大小关系固定吗?”组织学生利用半圆形玻璃砖分组探究,记录光从空气射入玻璃和从玻璃射入空气时的路径。重点引导学生发现并总结:光从空气斜射入其他介质时,折射角小于入射角;反之则大于;垂直入射时方向不变。并强调“光路可逆”这一重要特性。  学生活动:观察演示实验,描述光路偏折方向(偏向/远离法线)。动手实验,画出光通过玻璃砖的完整光路图。对比分析不同情况下的数据,归纳折射规律要点。通过尝试从另一侧逆着射出光线照射,直观感受“光路可逆”。  即时评价标准:1.实验光路图绘制是否规范、清晰。2.归纳的规律表述是否准确,尤其是“空气与其他介质”的比较关系。3.能否用“光路可逆”原理解释“从水中看岸上树木变高”等现象。  形成知识、思维、方法清单:  ★光的折射规律:掌握“空气角大”的口诀(光从空气斜射入其他介质时,空气中的角——入射角或折射角——较大)。理解折射角随入射角变化而变化。“这是光的‘嫌贫爱富’:总是偏向密度相对大的介质那一侧的法线,记住这个趋势。”  ★光路可逆性:在反射和折射现象中,光路都是可逆的。这是一个非常重要的原理,常用于解释逆向光路问题和进行逆向思维解题。“如果光线能‘录像’,倒着放就是它实际可能走的另一条路。”任务四:成像寻踪(上)——平面镜成像特点与应用  教师活动:“光遵守反射定律,最直接的一个杰作就是——平面镜成像。”提问:“你站在平面镜前,镜中的‘你’是真实的你吗?它有什么特点?”引导学生回忆“虚像、等大、等距、垂直、左右相反”。追问:“如何用实验(例如蜡烛成像实验)验证‘等距’和‘虚像’?”接着,转向应用与作图:“平面镜成像作图法是考试重点,关键要领是什么?”板演示范,强调利用“物像对称”找像点,再补画光线(用虚线)。最后,设问:“平面镜只能用来整理仪容吗?它的成像特点在生活中还有哪些巧妙应用?”(如潜望镜、扩大视觉空间)。  学生活动:回忆并复述平面镜成像特点。讨论验证“虚像”的方法(如用光屏承接失败)。跟随教师示范,练习平面镜成像作图,掌握“找对称点、连虚线、画箭头”的步骤。列举并分析平面镜在生活中的其他应用实例。  即时评价标准:1.对成像特点的表述是否完整、准确。2.作图是否规范(实线虚线区分、箭头方向、法线辅助线等)。3.能否从原理上解释平面镜的某一项应用。  形成知识、思维、方法清单:  ★平面镜成像特点:成虚像;像与物大小相等;像与物到镜面的距离相等;像与物的连线与镜面垂直;像与物左右相反(镜像)。“记住‘虚像’的本质:它不是实际光线的汇聚点,而是反射光线反向延长线的交点,所以不能被光屏接收。”  ▲平面镜作图:步骤:①找对称点定像;②连接像点与观察点(或补画反射光线);③标注光线方向。注意:实际光线用实线,加箭头;反向延长线用虚线;像用虚线画。任务五:成像寻踪(下)——透镜成像规律精析  教师活动:“光的折射塑造了另一个成像大师——透镜。”首先,快速区分凸透镜与凹透镜对光的作用(会聚与发散)。然后,抛出核心挑战:“凸透镜成像规律多而复杂,如何高效记忆和应用?”引导学生回顾实验,并共同构建一个清晰的“成像规律表格”(涵盖物距u与焦距f关系、像的性质、应用)。利用动画模拟,动态展示物体从远处向透镜移动时像的连续变化过程,强化理解。重点聚焦两个关键点:1.实像与虚像的分界点(焦点F)。2.放大与缩小的实像分界点(二倍焦距点2F)。随后,讲解透镜光路作图的三条特殊光线,并通过例题示范如何用于分析成像。  学生活动:回顾并参与构建凸透镜成像规律表。观察动态模拟,口头描述“物体靠近透镜时,像如何移动、变大还是变小”。练习三条特殊光线的作图(平行过焦点、过焦点平行、过光心不变)。尝试分析“照相机拍远景改为拍近景时,镜头应向前伸还是向后缩?”等动态问题。  即时评价标准:1.能否根据物距范围快速判断像的性质。2.透镜作图是否准确运用三条特殊光线。3.在分析动态成像问题时,推理过程是否逻辑清晰。  形成知识、思维、方法清单:  ★凸透镜成像规律:口诀助记:“一焦分虚实,二焦分大小;物近像远像变大(实像),物远像近像变小。”必须结合实验理解记忆。“把这张规律表印在脑子里,它是解决所有透镜成像问题的‘钥匙’。”  ★透镜光路作图:三条特殊光线是基础:①平行于主光轴→过焦点;②过焦点→平行于主光轴;③过光心→方向不变。掌握这三条,足以确定像点。“作图时,至少用两条光线来确认像点,这样才保险。”  ▲透镜应用:u>2f,照相机(缩小的实像);f<u<2f,投影仪(放大的实像);u<f,放大镜(放大的虚像)。结合规律理解其原理。第三、当堂巩固训练  1.基础层(全员通关):(1)判断:光在任何情况下都沿直线传播。()(2)画出已知入射光线对应的反射光线或折射光线(简单角度)。(3)根据平面镜成像特点,补全光路图或确定像的位置。“这些是‘保底’题,确保咱们的知識地基打得牢。”  2.综合层(多数挑战):(1)情境解释题:“解释‘潭清疑水浅’蕴含的光学原理。”(2)综合作图题:给出物体与透镜位置,要求画出两条光线确定像的位置,并判断像的性质。(3)实验纠错题:提供一个存在12处错误的“探究反射定律”实验装置图,请找出并改正。“这些题目开始‘拧麻花’了,需要你把几个知识点串起来用。”  3.挑战层(学有余力):(1)设计题:利用一块平面镜和一把卷尺,设计一个测量教学楼高度的方案,简述原理和步骤。(2)推理题:将物体置于凸透镜前某处,成倒立放大的实像。若用黑纸遮住透镜的上半部分,则光屏上的像会发生什么变化?请论证你的观点。  反馈机制:基础题采用同桌互查、集体订正的方式快速反馈。综合题抽取不同解答进行投影展示,由学生充当“小老师”互评,教师关键点拨。挑战题鼓励学生上台讲解思路,教师重在评价其思维过程的严谨性和创造性。第四、课堂小结  1.结构化知识整合:“同学们,我们的侦探之旅即将结束。谁能用一幅简单的思维导图或概念图,来梳理一下今天探明的光的几大‘行动法则’及其联系?”请12位学生上台,以课前预留的黑板区域为“画布”,尝试构建,其他学生补充。教师最终呈现一个清晰的结构图:以“光的传播”为中心,分支出“直线传播”、“反射(定律、类型、成像)”、“折射(规律、透镜成像)”等主干。  2.方法提炼与元认知:“回顾今天的学习,我们在探究规律时用了什么方法?(实验归纳法)在研究成像时用了什么模型?(光线模型)在解决复杂问题时又用了什么策略?(分解问题、动态分析)”“你觉得自己对哪个部分的理解有了质的飞跃?是怎么做到的?”  3.分层作业布置与延伸:  必做(基础+综合):①完成学习任务单上的分级练习题。②整理本节课完整的知识体系图(可参考课堂小结)。选做(探究/创造):①(探究性)查阅资料,了解光导纤维传输信号的基本原理,并用光的反射或折射规律尝试解释。②(创造性)利用生活中的简易材料(如放大镜、水杯、平面镜等),制作一个简易的光学玩具或演示一个有趣的光学现象,并录制1分钟讲解视频。六、作业设计  基础性作业(必做):  1.完成《光现象》核心概念默写清单,包括光的直线传播条件、反射定律内容、折射规律要点、平面镜成像特点、凸透镜成像规律口诀。  2.完成3道基础作图题:包括根据定律完成光路图(反射、折射各一)、根据物体位置画出它在平面镜中所成的像。  3.解释2个生活现象:①为什么汽车的后视镜是凸面镜(扩大视野)?②从岸上看水中的鱼,比实际位置深还是浅?为什么?  拓展性作业(建议大多数学生完成):  1.(情境化应用)阅读一篇关于“海市蜃楼”的科普短文,从光的折射角度,撰写一份不超过200字的原理说明。  2.(微型项目)设计一个实验方案,验证“光在反射时,光路是可逆的”。列出所需器材、简要步骤和预期现象。  探究性/创造性作业(选做):  1.(开放探究)研究“视角”与“可见范围”的关系:通过作图分析,为什么平面镜的大小至少是人身高的一半,才能看到全身像?尝试推导或说明。  2.(跨学科联系)从物理学(光的色散)和美学角度,赏析一幅利用光影效果突出的世界名画(如伦勃朗的油画),简要分析画家是如何通过控制光来营造氛围和突出主题的,形成一份图文结合的短报告。七、本节知识清单及拓展  ★1.光的直线传播模型:用带箭头的直线表示光线,是一种理想化模型。条件是同种、均匀、透明介质。应用实例:激光准直、影子、日食(月亮挡住太阳光,影子落在地球上)、小孔成像(倒立的实像)。“模型是物理学的语言,‘光线’让我们能像画地图一样描绘光的旅程。”  ★2.光速:真空中c=3×10^8m/s。光在空气中速度略小于c,通常近似相等。水中速度约为3c/4,玻璃中更慢。“记住,光速与频率无关,与介质有关。这是未来学习的重要伏笔。”  ★3.光的反射定律:反射光线、入射光线、法线在同一平面内(三线共面);反射光线和入射光线分居法线两侧(两线分居);反射角等于入射角(两角相等)。注意:法线垂直于反射面,是辅助线;角是光线与法线的夹角。  ★4.镜面反射与漫反射:都遵循反射定律。区别在于反射面是否光滑。镜面反射导致定向反射(如镜面、平静水面);漫反射使光线射向各方,使我们能从不同方向看到物体。“黑板反光是局部发生了镜面反射,克服办法是让表面粗糙些或改变观看角度。”  ★5.平面镜成像:原理是光的反射。特点:等大、等距、垂直、虚像、左右相反。“‘左右相反’是相对于与镜面垂直的方向而言,更像‘前后翻转’。”作图关键:利用物像关于镜面对称。  ★6.光的折射规律:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折。规律:三线共面;两线分居;空气中的角总是大的(“空气角大”口诀);垂直入射时方向不变。“折射是因为光在不同介质中速度不同造成的,速度变慢,光线就偏向法线。”  ★7.光路的可逆性:在光的反射和折射现象中,光路都是可逆的。这是一个重要的解题和思维工具。“如果你能顺着光路过去,那么逆着光路一定能回来。”  ★8.透镜的分类及对光的作用:凸透镜(中间厚边缘薄)对光有会聚作用,又叫会聚透镜;凹透镜(中间薄边缘厚)对光有发散作用,又叫发散透镜。“会聚或发散是针对光线延展趋势而言,不一定是实际光线的交点。”  ★9.凸透镜成像规律(核心):必须结合实验数据表记忆。关键点:一倍焦距分虚实(u>f成实像,u<f成虚像);二倍焦距分大小(u>2f成缩小的实像,u<2f成放大的实像,u=2f成等大的实像)。实像皆倒立,虚像皆正立。动态规律:成实像时,物近像远像变大。  ★10.凸透镜三条特殊光线:①平行于主光轴入射→过焦点射出;②过焦点入射→平行于主光轴射出;③过光心→传播方向不变。这三条光线是作图确定像点的基石。  ▲11.近视眼与远视眼的成因及矫正:近视眼是因晶状体太厚或眼球前后径过长,像成在视网膜前,需用凹透镜发散光线来矫正;远视眼(老花眼)相反,像成在视网膜后,需用凸透镜会聚光线来矫正。“这体现了透镜成像规律在人体生理和医学上的重要应用。”  ▲12.光的色散:复色光(如白光)通过三棱镜分解成单色光的现象。表明白光是由各种色光混合而成;不同色光在同一介质中折射率不同(紫光最大,红光最小)。“彩虹就是大自然的色散杰作,雨后空中布满小水珠,相当于无数个微型三棱镜。”八、教学反思  (一)目标达成度评估:本节课预设的知识与能力目标基本达成。通过前测反馈和课堂观察,大多数学生能准确复述核心规律,并在基础性作图与解释题中表现良好,表明知识重构有效。能力目标方面,小组实验环节学生参与度高,但在自主设计验证方案(如验证光路可逆)时表现差异显著,部分学生仍停留在模仿层面,能力有待进一步引导和开发。情感与思维目标渗透在各个环节,学生对光学现象表现出浓厚兴趣,在讨论“魔术”原理和挑战题时,能观察到部分学生眼中闪烁的探究光芒和逻辑推理的痕迹。  (二)环节有效性分析:导入环节的“硬币魔术”成功制造了认知冲突,迅速聚焦了学生的注意力,“从他们‘咦?’的一声惊叹中,我知道‘钩子’下准了。”新授环节的五个任务构成了清晰的认知阶梯。“重温传播”起到了锚定起点的作用;“揭秘反射”和“探究折射”两个实验探究任务,是本课的高潮,学生动手、观察、记录、归纳,亲历了科学规律的得出过程,“看到他们为验证‘三线共面’而小心翼翼地折叠纸板时,我知道他们真正在‘做科学’。”两个“成像寻踪”任务将规律引向应用,结合动画和作图,化解了抽象性。但透镜成像规律的动态分析部分,尽管有动画辅助,仍有部分学生感觉思维跟不上变化速度,需要更多从“静态画面”到“动态电影”的过渡练习。巩固环节的分层设计满足了不同需求,但在有限课堂时间内,对挑战题的精讲深度可能不足。  (三)学生表现深度剖析:学生群体呈现出典型的“纺锤形”分布。中间大部分学生能紧跟教学节奏,完成既定任务。值得关注的两

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