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Plano de aula > Ciências > 9º ano > Matéria e Energia

Plano de aula - As aplicações das microondas

Plano de aula de Ciências com atividades para 9o ano do EF sobre As aplicações das microondas

Plano 02 de 5 • Clique aqui e veja todas as aulas desta sequência

Plano de aula alinhado à BNCC • POR: Claudio Reinke

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Sobre este plano select-down

Slide Plano Aula

Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.

Sobre esta aula: Esta aula será dedicada ao estudo das microondas e suas possibilidades de utilização cotidiana. Para melhor aproveitamento e compreensão desta aula, é necessário que os alunos já conheçam o conceito de ondas, tipos de ondas, grandezas físicas associada à propagação das ondas e as faixas de frequência do espectro eletromagnético. Os conhecimentos que embasam esta aula podem ser acessados através da leitura da matéria: O que são Microondas?, do professor Miguel Medeiros e disponível em seu site, o quiprocura.net. A matéria está disponível no link:

http://quiprocura.net/w/2015/08/24/microondas-radiacao-eletromagnetica/.

Sobre as descobertas que levaram à criação dos fornos de microondas, recomendo a leitura do texto: Origem e Funcionamento do forno de micro-ondas, de Jennifer Rocha Vargas Fogaça, disponível no site Mundo Educação pelo link: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/origem-funcionamento-forno-microondas.htm.

Como Objeto Digital de Aprendizagem recomendo a utilização do vídeo educacional “Como surgiu o microondas?” do canal SuperMente no Youtube, disponível no link: https://youtu.be/lBeJoIkb6Rc.

Materiais necessários para a aula: um forno de microondas, balão de borracha, recipiente de vidro, ovos, milho de pipoca, pacote de papel, filme plástico para alimentos, luvas de cozinheiro, barra de chocolate retangular de 150g.

Título da aula select-down

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 2 minutos

Orientações: leia o tema da aula e comente com os alunos que, nesta aula, ele irão estudar fatos históricos e científicos sobre a descoberta das microondas e sua utilização em diversos ramos da atividade humana. Inicie a aula perguntando:

  • Que tipo de radiação são as microondas? Ionizante ou não ionizante?
  • As microondas possuem frequências abaixo ou acima da luz visível?
  • Além dos fornos de microondas, em que outras situações as microondas são utilizadas como aparato tecnológico?

Ouça as respostas apresentadas pelos alunos e prossiga para o próximo slide.

Contexto select-down

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 3 minutos

Orientações: Apresente este slide aos alunos e discuta com eles as seguintes questões:

  • O que você sabe sobre a origem do forno de microondas?
  • O forno de microondas é uma fonte direta de calor?
  • Por que a parte interna da porta do forno de microondas é revestida com uma tela metálica?
  • Que tipo de alimentos podem ser aquecidos no forno de microondas? Quais não podem?
  • Que tipos de recipientes podem ser utilizados no forno de microondas? Quais não podem? Por quê?
  • Por que os alimentos são colocados sobre uma base giratória durante o funcionamento do aparelho?

Ouça as respostas dadas e suas concepções, fazendo uma análise do nível de conhecimento que eles apresentam sobre o assunto.

Questão disparadora select-down

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 3 minutos

Orientações: Leia e discuta com os alunos a questão disparadora. Levante questões como:

  • O princípio de funcionamento do forno de microondas é igual ao dos demais fornos elétricos?
  • Que utensílios e procedimentos são diferentes quando se usa um forno a gás e um forno de microondas?
  • Na sua concepção, quais são as vantagens e desvantagens do uso de fornos de microondas?
  • Por que não se pode utilizar objetos metálicos em fornos de microondas?

Após ouvir as respostas e concepções dos alunos, passe para o próximo slide.

Mão na massa select-down

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 25 minutos

Orientações: as atividades propostas para esta aula seguirão o contexto histórico das descobertas que levaram à criação dos fornos de microondas. Para isso, na atividade 1 será proposta uma prática que permite estimar a velocidade das ondas eletromagnéticas. Para saber exatamente como proceder, assista ao vídeo “How to measure the speed of light” (“Como medir a velocidade da luz?”), disponível no Youtube pelo link: https://youtu.be/kpB1wezpJeE. O vídeo possui áudio em inglês, mas é muito intuitivo e mostra, de forma bem clara, os procedimentos a serem adotados durante a atividade em sala. Se necessário, ative a função de legendas em português da plataforma de vídeo. Na atividade 2, serão realizados alguns procedimentos feitos por Percy Spencer no período de descoberta das funções culinárias das microondas. Para auxiliar no entendimento e prática destes procedimentos em sala de aula, assista ao vídeo: “Surfando nas Microondas”, do professor de física Dinho Santana, disponível em seu canal no Youtube https://youtu.be/iHWMfYdXaDk.

Como as atividades requerem um forno de microondas para serem realizadas, o ideal é dividir os alunos em grupos e atribuir a cada grupo uma das práticas sugeridas e acompanhá-los no desenvolvimento delas. O ideal é realizar estas atividades previamente, antes de executá-las com os alunos em sala de aula. Assim, você pode testar as condições reais com o forno que será utilizado na aula e otimizar seu trabalho, evitando eventuais contratempos que possam surgir. Organize a turma de modo que, durante a realização das atividades, todos possam visualizar os resultados qualitativos e quantitativos obtidos.

Mão na massa select-down

Slide Plano Aula

Orientações: Escolha um grupo para realizar esta atividade e peça que sempre exponham aos demais alunos o passo a passo dos procedimentos e as observações possíveis de serem feitas. Como os fornos de microondas têm variações de modelo, certifique-se de inutilizar o sistema giratório do forno na atividade 1, pois é necessário que o aquecimento da barra se dê de forma irregular. Dessa forma, será possível perceber os pontos de incidência das ondas eletromagnéticas, que equivalem às cristas e vales dessas ondas. Assim, será possível perceber pontos derretidos e outros não na barra de chocolate. Caso haja possibilidade, a atividade pode ser realizada duas ou três vezes por grupos diferentes e, no final, é possível comparar os resultados obtidos por cada grupo. Reserve, para esta etapa da atividade, um tempo aproximado de 4 minutos.

Mão na massa select-down

Slide Plano Aula

Orientações: Como todos os fornos de microondas geram ondas de frequência igual a 2450 MHz, é esperado que as distâncias entre esses pontos meça aproximadamente 6 cm, o que equivale a meio comprimento de onda e, nesse caso, o comprimento das ondas geradas seria de 12 cm. Nessa etapa da atividade, oriente os alunos a seguirem as instruções de cálculos do slide. Mas não é necessário entrar em detalhes sobre a razão, deixe que os alunos pensem a respeito e façam suas interpretações. Discuta a atividade com eles na sistematização da aula. Quanto ao valor da frequência, lembre os alunos que 1 MHz = 1 000 000 Hz e, caso o aparelho traga a frequência em gigahertz, lembre que 1 GHz = 1 000 000 000 Hz. Reserve um tempo aproximado de 8 minutos para as observações e os cálculos a serem realizados nesta etapa da atividade.

Mão na massa select-down

Slide Plano Aula

Orientações: Escolha outros três grupos para realizarem os procedimentos da atividade 2. Supervise todo o procedimento e oriente que cada grupo exponha aos demais os detalhes e resultados constatados. Para a atividade 2, a base giratória deve ser recolocada no forno de microondas. É necessário que o aquecimento dos itens utilizados se dê de forma uniforme. Acompanhe o desenvolvimento das atividades com os alunos e oriente-os a desligarem o aparelho de microondas sempre que objetivos da prática forem alcançados. Permita que eles comentem e levantem hipóteses sobre os fenômenos observados. Reserve para esta atividade um tempo aproximado de 13 minutos.

Sistematização select-down

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 2 minutos

Orientações: Releia para os alunos a questão disparadora e discuta sobre as observações feitas durante a realização das atividades. Explique inicialmente que: “O forno de microondas não fornece calor aos alimentos, assim como um forno convencional. O forno de microondas simplesmente emite feixes de radiação microondas, que irá interagir com moléculas polares e íons presentes no alimento, mas principalmente com água, provocando um movimento de rotação. Como cada molécula irá iniciar um movimento de rotação, haverá atrito entre elas e isso gerará calor. Dessa maneira, com o atrito gerado entre as moléculas de água, por rotação de todas ou maioria das moléculas de água presente, a temperatura do alimento irá aumentar rapidamente, possibilitando o seu cozimento. É importante perceber que a temperatura máxima atingida no cozimento de um alimento, em um forno de microondas, é próxima à temperatura de ebulição da água, ou seja, próxima a 100°C no Brasil”.

Fonte: http://quiprocura.net/w/2015/08/24/microondas-radiacao-eletromagnetica/#inline_content .

Sistematização select-down

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 3 minutos

Orientações: Apresente este slide e explique como as microondas transferem energia às moléculas de água, fazendo com que tenham um aumento da energia cinética e, consequentemente, de uma elevação da temperatura. Se possível, abra o simulador disponível no site Phet simulações e exiba as imagens em movimento, para melhor compreensão do assunto.

O simulador está disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/microwaves e pode ser utilizado offline, desde que previamente seja feito o download gratuito do arquivo.

Sistematização select-down

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 4 minutos

Orientações: Apresente este slide e exiba o vídeo sugerido, para que eles conheçam os fatos históricos e científicos que levaram à invenção do forno de microondas. Após a exibição do vídeo, debata com os alunos os fatos e conceitos que julgaram importantes. Observe com eles o fato de as microondas já serem utilizadas na época da 2ª Guerra Mundial nos sistemas de monitoramento por radares. Se não for possível exibir o vídeo por algum motivo, utilize o texto da narração do vídeo que encontra-se na descrição e no documento anexo à essa aula, disponível no material complementar.

Sistematização select-down

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 4 minutos

Orientações: Apresente este slide aos alunos e confira com eles o cálculo realizado na atividade 1. Esclareça que os pontos derretidos na barra de chocolate se formam nos pontos extremos das microondas, que equivalem às cristas e vales da onda e que, nesse caso, a distância entre dois desses pontos equivale a meio comprimento de onda (??/2). Por isso o valor foi multiplicado por 2, para se obter o comprimento de onda das microondas. Esclareça que a divisão por 100 é para fazer a conversão de centímetros para metro, que é a unidade padrão de comprimento. Aproveite esse momento, para informar aos alunos que todos os fornos de microondas geram ondas eletromagnéticas de 2450 MHz, por se tratar da frequência aproximada de vibração das moléculas da água. Dessa forma, as microondas entram em ressonância com as moléculas da água e as fazem vibrar com mais intensidade. Isso faz com que a temperatura dos alimentos aumente liberando calor.

Sistematização select-down

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 4 minutos

Orientações: Apresente este slide e observe com eles que as atividades 1 e 2 reproduzem um pouco das observações e experiências feitas por Percy Spencer quando descobriu as aplicações culinárias das microondas. Pergunte:

  • Porque o balão com água infla quando aquecido no microondas?
  • Que relação isso tem com o fato de o ovo explodir?

Finalize a aula explicando que: “O uso inicial das radiações microondas não era culinário. As microondas, também chamadas de magnetrons, começaram a ser mais estudadas e produzidas na Segunda Guerra Mundial, por cientistas britânicos, com a finalidade de detectar aeronaves inimigas. O sinal era emitido e o objeto a ser detectado refletia essas ondas. Esse eco, por sua vez, era detectado pelo RADAR (do inglês “Radio Detection And Ranging”) e, desse modo, sabiam não só a localização do objeto, mas também sua forma, velocidade e para qual direção estava se movimentando. Ainda hoje as microondas são usadas para finalidades similares, como em comunicação telefônica entre cidades distantes, em estações retransmissoras de televisão, em radares e em sistemas de radiogoniometria – um sistema de orientação direcional por meio de um aparelho que recebe sinais rádio telegráficos, usado principalmente para auxiliar a navegação de navios e aeronaves”.

Fonte: https://alunosonline.uol.com.br/quimica/o-que-sao-as-microondas.html.

Resumo da aula

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Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.

Sobre esta aula: Esta aula será dedicada ao estudo das microondas e suas possibilidades de utilização cotidiana. Para melhor aproveitamento e compreensão desta aula, é necessário que os alunos já conheçam o conceito de ondas, tipos de ondas, grandezas físicas associada à propagação das ondas e as faixas de frequência do espectro eletromagnético. Os conhecimentos que embasam esta aula podem ser acessados através da leitura da matéria: O que são Microondas?, do professor Miguel Medeiros e disponível em seu site, o quiprocura.net. A matéria está disponível no link:

http://quiprocura.net/w/2015/08/24/microondas-radiacao-eletromagnetica/.

Sobre as descobertas que levaram à criação dos fornos de microondas, recomendo a leitura do texto: Origem e Funcionamento do forno de micro-ondas, de Jennifer Rocha Vargas Fogaça, disponível no site Mundo Educação pelo link: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/origem-funcionamento-forno-microondas.htm.

Como Objeto Digital de Aprendizagem recomendo a utilização do vídeo educacional “Como surgiu o microondas?” do canal SuperMente no Youtube, disponível no link: https://youtu.be/lBeJoIkb6Rc.

Materiais necessários para a aula: um forno de microondas, balão de borracha, recipiente de vidro, ovos, milho de pipoca, pacote de papel, filme plástico para alimentos, luvas de cozinheiro, barra de chocolate retangular de 150g.

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 2 minutos

Orientações: leia o tema da aula e comente com os alunos que, nesta aula, ele irão estudar fatos históricos e científicos sobre a descoberta das microondas e sua utilização em diversos ramos da atividade humana. Inicie a aula perguntando:

  • Que tipo de radiação são as microondas? Ionizante ou não ionizante?
  • As microondas possuem frequências abaixo ou acima da luz visível?
  • Além dos fornos de microondas, em que outras situações as microondas são utilizadas como aparato tecnológico?

Ouça as respostas apresentadas pelos alunos e prossiga para o próximo slide.

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 3 minutos

Orientações: Apresente este slide aos alunos e discuta com eles as seguintes questões:

  • O que você sabe sobre a origem do forno de microondas?
  • O forno de microondas é uma fonte direta de calor?
  • Por que a parte interna da porta do forno de microondas é revestida com uma tela metálica?
  • Que tipo de alimentos podem ser aquecidos no forno de microondas? Quais não podem?
  • Que tipos de recipientes podem ser utilizados no forno de microondas? Quais não podem? Por quê?
  • Por que os alimentos são colocados sobre uma base giratória durante o funcionamento do aparelho?

Ouça as respostas dadas e suas concepções, fazendo uma análise do nível de conhecimento que eles apresentam sobre o assunto.

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 3 minutos

Orientações: Leia e discuta com os alunos a questão disparadora. Levante questões como:

  • O princípio de funcionamento do forno de microondas é igual ao dos demais fornos elétricos?
  • Que utensílios e procedimentos são diferentes quando se usa um forno a gás e um forno de microondas?
  • Na sua concepção, quais são as vantagens e desvantagens do uso de fornos de microondas?
  • Por que não se pode utilizar objetos metálicos em fornos de microondas?

Após ouvir as respostas e concepções dos alunos, passe para o próximo slide.

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 25 minutos

Orientações: as atividades propostas para esta aula seguirão o contexto histórico das descobertas que levaram à criação dos fornos de microondas. Para isso, na atividade 1 será proposta uma prática que permite estimar a velocidade das ondas eletromagnéticas. Para saber exatamente como proceder, assista ao vídeo “How to measure the speed of light” (“Como medir a velocidade da luz?”), disponível no Youtube pelo link: https://youtu.be/kpB1wezpJeE. O vídeo possui áudio em inglês, mas é muito intuitivo e mostra, de forma bem clara, os procedimentos a serem adotados durante a atividade em sala. Se necessário, ative a função de legendas em português da plataforma de vídeo. Na atividade 2, serão realizados alguns procedimentos feitos por Percy Spencer no período de descoberta das funções culinárias das microondas. Para auxiliar no entendimento e prática destes procedimentos em sala de aula, assista ao vídeo: “Surfando nas Microondas”, do professor de física Dinho Santana, disponível em seu canal no Youtube https://youtu.be/iHWMfYdXaDk.

Como as atividades requerem um forno de microondas para serem realizadas, o ideal é dividir os alunos em grupos e atribuir a cada grupo uma das práticas sugeridas e acompanhá-los no desenvolvimento delas. O ideal é realizar estas atividades previamente, antes de executá-las com os alunos em sala de aula. Assim, você pode testar as condições reais com o forno que será utilizado na aula e otimizar seu trabalho, evitando eventuais contratempos que possam surgir. Organize a turma de modo que, durante a realização das atividades, todos possam visualizar os resultados qualitativos e quantitativos obtidos.

Slide Plano Aula

Orientações: Escolha um grupo para realizar esta atividade e peça que sempre exponham aos demais alunos o passo a passo dos procedimentos e as observações possíveis de serem feitas. Como os fornos de microondas têm variações de modelo, certifique-se de inutilizar o sistema giratório do forno na atividade 1, pois é necessário que o aquecimento da barra se dê de forma irregular. Dessa forma, será possível perceber os pontos de incidência das ondas eletromagnéticas, que equivalem às cristas e vales dessas ondas. Assim, será possível perceber pontos derretidos e outros não na barra de chocolate. Caso haja possibilidade, a atividade pode ser realizada duas ou três vezes por grupos diferentes e, no final, é possível comparar os resultados obtidos por cada grupo. Reserve, para esta etapa da atividade, um tempo aproximado de 4 minutos.

Slide Plano Aula

Orientações: Como todos os fornos de microondas geram ondas de frequência igual a 2450 MHz, é esperado que as distâncias entre esses pontos meça aproximadamente 6 cm, o que equivale a meio comprimento de onda e, nesse caso, o comprimento das ondas geradas seria de 12 cm. Nessa etapa da atividade, oriente os alunos a seguirem as instruções de cálculos do slide. Mas não é necessário entrar em detalhes sobre a razão, deixe que os alunos pensem a respeito e façam suas interpretações. Discuta a atividade com eles na sistematização da aula. Quanto ao valor da frequência, lembre os alunos que 1 MHz = 1 000 000 Hz e, caso o aparelho traga a frequência em gigahertz, lembre que 1 GHz = 1 000 000 000 Hz. Reserve um tempo aproximado de 8 minutos para as observações e os cálculos a serem realizados nesta etapa da atividade.

Slide Plano Aula

Orientações: Escolha outros três grupos para realizarem os procedimentos da atividade 2. Supervise todo o procedimento e oriente que cada grupo exponha aos demais os detalhes e resultados constatados. Para a atividade 2, a base giratória deve ser recolocada no forno de microondas. É necessário que o aquecimento dos itens utilizados se dê de forma uniforme. Acompanhe o desenvolvimento das atividades com os alunos e oriente-os a desligarem o aparelho de microondas sempre que objetivos da prática forem alcançados. Permita que eles comentem e levantem hipóteses sobre os fenômenos observados. Reserve para esta atividade um tempo aproximado de 13 minutos.

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 2 minutos

Orientações: Releia para os alunos a questão disparadora e discuta sobre as observações feitas durante a realização das atividades. Explique inicialmente que: “O forno de microondas não fornece calor aos alimentos, assim como um forno convencional. O forno de microondas simplesmente emite feixes de radiação microondas, que irá interagir com moléculas polares e íons presentes no alimento, mas principalmente com água, provocando um movimento de rotação. Como cada molécula irá iniciar um movimento de rotação, haverá atrito entre elas e isso gerará calor. Dessa maneira, com o atrito gerado entre as moléculas de água, por rotação de todas ou maioria das moléculas de água presente, a temperatura do alimento irá aumentar rapidamente, possibilitando o seu cozimento. É importante perceber que a temperatura máxima atingida no cozimento de um alimento, em um forno de microondas, é próxima à temperatura de ebulição da água, ou seja, próxima a 100°C no Brasil”.

Fonte: http://quiprocura.net/w/2015/08/24/microondas-radiacao-eletromagnetica/#inline_content .

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Tempo sugerido: 3 minutos

Orientações: Apresente este slide e explique como as microondas transferem energia às moléculas de água, fazendo com que tenham um aumento da energia cinética e, consequentemente, de uma elevação da temperatura. Se possível, abra o simulador disponível no site Phet simulações e exiba as imagens em movimento, para melhor compreensão do assunto.

O simulador está disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/microwaves e pode ser utilizado offline, desde que previamente seja feito o download gratuito do arquivo.

Slide Plano Aula

Tempo sugerido: 4 minutos

Orientações: Apresente este slide e exiba o vídeo sugerido, para que eles conheçam os fatos históricos e científicos que levaram à invenção do forno de microondas. Após a exibição do vídeo, debata com os alunos os fatos e conceitos que julgaram importantes. Observe com eles o fato de as microondas já serem utilizadas na época da 2ª Guerra Mundial nos sistemas de monitoramento por radares. Se não for possível exibir o vídeo por algum motivo, utilize o texto da narração do vídeo que encontra-se na descrição e no documento anexo à essa aula, disponível no material complementar.

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Tempo sugerido: 4 minutos

Orientações: Apresente este slide aos alunos e confira com eles o cálculo realizado na atividade 1. Esclareça que os pontos derretidos na barra de chocolate se formam nos pontos extremos das microondas, que equivalem às cristas e vales da onda e que, nesse caso, a distância entre dois desses pontos equivale a meio comprimento de onda (??/2). Por isso o valor foi multiplicado por 2, para se obter o comprimento de onda das microondas. Esclareça que a divisão por 100 é para fazer a conversão de centímetros para metro, que é a unidade padrão de comprimento. Aproveite esse momento, para informar aos alunos que todos os fornos de microondas geram ondas eletromagnéticas de 2450 MHz, por se tratar da frequência aproximada de vibração das moléculas da água. Dessa forma, as microondas entram em ressonância com as moléculas da água e as fazem vibrar com mais intensidade. Isso faz com que a temperatura dos alimentos aumente liberando calor.

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Tempo sugerido: 4 minutos

Orientações: Apresente este slide e observe com eles que as atividades 1 e 2 reproduzem um pouco das observações e experiências feitas por Percy Spencer quando descobriu as aplicações culinárias das microondas. Pergunte:

  • Porque o balão com água infla quando aquecido no microondas?
  • Que relação isso tem com o fato de o ovo explodir?

Finalize a aula explicando que: “O uso inicial das radiações microondas não era culinário. As microondas, também chamadas de magnetrons, começaram a ser mais estudadas e produzidas na Segunda Guerra Mundial, por cientistas britânicos, com a finalidade de detectar aeronaves inimigas. O sinal era emitido e o objeto a ser detectado refletia essas ondas. Esse eco, por sua vez, era detectado pelo RADAR (do inglês “Radio Detection And Ranging”) e, desse modo, sabiam não só a localização do objeto, mas também sua forma, velocidade e para qual direção estava se movimentando. Ainda hoje as microondas são usadas para finalidades similares, como em comunicação telefônica entre cidades distantes, em estações retransmissoras de televisão, em radares e em sistemas de radiogoniometria – um sistema de orientação direcional por meio de um aparelho que recebe sinais rádio telegráficos, usado principalmente para auxiliar a navegação de navios e aeronaves”.

Fonte: https://alunosonline.uol.com.br/quimica/o-que-sao-as-microondas.html.

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