自然に興味や関心を持ち自ら知りたいと思う生徒を目指して 篠岡中学校 関 戸 哲 史 理科を学習していくなかで、生徒達の理科的な知識や経験の不足を多々感じる。これは 興味や関心が低いためと考える。そこで、生徒の身のまわりにある事物や現象を題材とし て学習内容に取り入れ、理科に対する興味や関心を高めるとともに、理科に対し意欲的な 姿勢を養っていきたい。また、グループでの話し合いを活用することで足りない知識や経 験を互いに補い、科学的な見方や考え方のできる生徒を目指していきたい。 自然に興味や関心を持ち自ら知りたいと思う生徒を目指して 篠岡中学校 １ 関 戸 哲 史 主題設定の理由 文部科学省の定める中学校理科教育の目標は、 「 自 然 に 対 す る 関 心 を 高 め 、目 的 意 識 を も って観察、実験などを行い、科学的に調べる能力と態度を育てるとともに自然の事物・現 象 に つ い て の 理 解 を 深 め 、科 学 的 な 見 方 や 考 え 方 を 養 う 。」で あ る 。ま た 、小 学 校 理 科 教 育 の目標は「自然に親しみ、見通しを持って観察、実験などを行い、問題解決の能力と自然 を愛する信条を育てるとともに自然の事物・現象についての理解を図り、科学的な見方や 考 え 方 を 養 う 。」で あ る 。こ れ ら か ら 、ま ず 大 切 な こ と は 自 分 の 身 の ま わ り の 事 物 や 現 象 と いった自然に対し興味や関心を持つことであると考える。目の前にある事物や現象がいっ たい何なのか、どういう仕組みになっているのか、そういった疑問を持つことが理科への 第一歩になる。そして、その疑問を解決していこうとする姿勢があってこそ、事物や現象 に対する深い理解も、科学的な見方や考え方も備わってくると考える。 私自身も、幼かった頃、自分の身のまわりにある様々な事物や現象が不思議で仕方がな かった。それらに興味を持ち調べていくうちに、理科のすばらしさを感じていった。こう いった経験を持つ子供は決して少なくないと考える。しかし、子ども達は成長するととも に、身のまわりにある様々な事物や現象に対し以前ほど疑問を持たなくなってきたように 感じる。これは興味や関心が薄れていることを表している。 このことは東京書籍の「新しい科学 指導書」を見ても、教育課程実施状況調査や国際 調 査 の デ ー タ 、他 各 種 調 査 な ど を ま と め た 理 科 教 育 の 現 状 と 課 題 と し て ま と め ら れ て い る 。 平成１５年度の教育課程実施状況調査の結果からは、理科の授業が大切だと考えている生 徒の数は他教科よりも多いものの、その数は中学校の３年間で徐々に減少していった。ま た 、日 の 出 や 日 没 を 見 た こ と が な か っ た り 、昆 虫 や 魚 を つ か ま え た こ と が な か っ た り な ど 、 自然の中での体験についても以前に比べ非常に不足がちになってきており、理科に対する 興 味 や 関 心 が 減 っ て き て い る こ と が わ か る 。TIMSS 調 査 や PISA 調 査 な ど の 国 際 調 査 の 結 果からも、科学的に解釈する力や表現する力に課題が見られること、日常生活に見られる 自然現象との関連や他教科などとの関連に課題が見られることが報告されている。 -1- 好きなことほど上達はしやすく、苦手に感じていることほど上達はしにくいものである。 理科の力をつけていくためにも、まずは理科に対する苦手意識を軽減させ、理科への興味 や関心を高めていくことが、生徒に学力をつけさせることにも繋がっていくと考える。 ２ 目指す生徒像 身のまわりの様々な事物や現象に対し興味や関心を持ち、自分から疑問を見つけ、その 疑問を解明するために意欲的に調べたり、考えたりすることができる生徒を目指す。 また、グループ活動を活用することで、生徒同士が関わり合い、自分だけでは気づくこ とができなかった見方や考え方を受け入れ、より深い理解を促すとともに、科学的な見方 や考え方ができる生徒を目指す。 ３ 研究の基本的な考え方 仮説① 生徒に学習意欲を持たせるために、生徒が自ら疑問に思うようなことを授業に 取り入れていく。 手立て１ 生徒の身のまわりの事物や現象を例に挙げたり、具体物として用意する。 手立て２ 生徒の持っている知識や経験から考えていけるような疑問を投げかけ、授業 の課題へと繋げていく。 仮説② 授業のなかでグループでの話し合いを積極的に取り入れ、他人の意見を聞き、 自分の考えをまとめ、発表することを繰り返し行っていくことで、個人では気づ くことのできなかった見方に気づき、より広い視野で科学的な考え方を養ってい くことができる。 手立て１ グループを活用し、ねらいを達成するために適した実験方法は何かや実験方 法から予測する実験結果を話し合わせていく。 手立て２ グループでの話し合いで課題が解決していかない場合、他のグループの意見 を取り上げていくことで、全体の活動を円滑に進められるようにしていく。 ４ 生徒の実態 （１）対象となる生徒 対象生徒 A 平成２６年度 小牧市立篠岡中学校 ３年生 ８９名 対象生徒 B 平成２５年度 小牧市立岩崎中学校 ３年生 １５８名 -2- （２）生徒の実態 対 象 生 徒 A、 B に 対 し 「 理 科 に 興 味 や 関 心 が あ る か 」、「 理 科 は 得 意 か 苦 手 か 」 に つ い て アンケートを実施し、それぞれ４段階で回答してもらった。結果は下の表の通りである。 「 理 科 に 興 味 や 関 心 が あ る か 」と い う 問 い に「 あ る 」 「 ど ち ら か と い え ば あ る 」と 答 え た 生 徒 の 割 合 は 、 対 象 生 徒 A が 52.8％ 、 対 象 生 徒 B が 43.1％ に な り 、 A の ほ う が B よ り も 理 科 に 対 し 興 味 や 関 心 が 強 い こ と が わ か る 。ま た 、興 味 や 関 心 が「 あ る 」 「どちらかといえば ある」と答えた生徒の大半が理科を「得意」もしくは「どちらかといえば得意」と考えて いる。逆に興味や関心が低い生徒ほど、理科に対する苦手意識が大きくなっていることも わかる。 理科への興味や関心がある どちらかといえばある どちらかといえばない 理科への興味や関心がない 理科が得意 10.1％ 7.9％ 0.0％ 0.0％ どちらかといえば得意 13.5％ 15.7％ 2.2％ 0.0％ どちらかといえば苦手 0.0％ 4.5％ 13.5％ 6.7％ 理科が苦手 0.0％ 1.1％ 10.2％ 14.6％ 対象生徒 A のアンケート結果 理科への興味や関心がある どちらかといえばある どちらかといえばない 理科への興味や関心がない 理科が得意 7.6％ 3.2％ 0.0％ 0.0％ どちらかといえば得意 12.0％ 10.8％ 0.0％ 0.0％ どちらかといえば苦手 1.9％ 7.6％ 23.9％ 7.6％ 理科が苦手 0.0％ 0.0％ 10.8％ 14.6％ 対象生徒 B のアンケート結果 授 業 の 様 子 か ら は 、 対 象 生 徒 A、 B と も に 理 科 の 実 験 に 対 し て 意 欲 的 に 取 り 組 ん で い る こ と が 分 か る 。た だ し 、そ れ は あ く ま で 指 示 さ れ た 実 験 方 法 を 忠 実 に 実 施 し て い る だ け で 、 目的のためにはどんなことを調べればよいのかを考えたり、実験の結果を予想したり、実 験結果から規則性を考えたりすることはどちらも苦手であった。とくに対象生徒 B では、 対 象 生 徒 A よ り も 自 分 の 考 え を 発 表 す る こ と が で き る 生 徒 の 割 合 が 少 な く 、授 業 の 広 が り にかけることもあった。ワークシートを見る分には、よい考えが書いてある生徒もいるた め、まったく考えることができないわけではない。 -3- ５ 研究の実際 実践Ⅰ 遺伝の規則性について考えよう。 （１）単元名 中学３年 （３時間） 「遺伝の規則性と遺伝子」 （２）単元の目標 血液型の優性の形質と劣性の形質を理解したうえで、血液型の遺伝の仕方について正し く 理 解 し ､説 明 す る こ と が で き る 。 （３）指導の実際と考察 これまでの授業で、親から子へは減数分裂によって半分に分かれた対立形質が片方ずつ 遺伝することと、遺伝子には優性の形質と劣性の形質があることを学習した。教科書では エ ン ド ウ 豆 の 丸 形 の 形 質 と し わ 型 の 形 質 を 例 に あ げ 、遺 伝 の 仕 方 に つ い て 学 習 し て い る が 、 生徒にとってエンドウ豆の形はイメージしにくく記憶にも残りにくい。そのため、今回の 授業では血液型を例に遺伝の規則性について考える。 （ア）導入 血 液 型 に は 基 本 A 型 、 B 型 、 O 型 、 AB 型 の ４ 種 類 が あ る こ と を 確 認 し 、 数 名 に 自 分 と家族の血液型を発表させた。血液型がどういう形で遺伝しているのかについて不思議 に思っていた生徒は多く、最初に自分と家族の血液型をあげてもらうなかで多くの疑問 がでてきた。とくに、両親が同じ組み合わせの血液型でも、生まれてきた子どもの血液 型が違うところに興味や関心が集まった。 （イ）課題１「親子の血液型から遺伝の関係性を考える」 発表してもらった組み合わせから次の６つを例に、血液型の遺伝について何がわかる かグループごとに話し合わせた。 はじめはどのグループでも血液型の優性の形質と劣性の形質についての話し合いが 始まった。大半のグループでは A 型と O 型の親から A 型の子どもが生まれていること か ら 、A 型 が 優 性 の 形 質 で O 型 が 劣 性 の 形 質 で は な い か と 考 え る こ と が で き て い た 。し かし、同じ B 型と O 型の親から B 型と O 型両方の子どもが生まれているため、こちら はどちらが優性の形質で劣性の形質なのか、なかなか結論を出せない様子であった。そ の 話 し 合 い の な か で「 A 型 と B 型 か ら AB 型 が 生 ま れ る の は わ か る け ど 、な ん で こ れ だ -4- け AB な の ？ A と B で AB な ら A と O で AO と か に な ら な い の 。」と い う 疑 問 が 出 て き た グ ループがあった。子どもの遺伝子は両親の遺 伝子を半分ずつもらい形成されるため、両親 から A 型の遺伝子を受け継いだ場合は A と A を も ら い AA の A 型 に な る 。対 し て 、両 親 か 授業中の生徒の様子 ら A 型 と O 型 の 遺 伝 子 を 受 け 継 い だ 場 合 は A と O で AO に な る が 、 優 性 と 劣 性 の 関 係 が A=B＞ O と な る た め 、 AO も A 型 に な る 。 こ の 疑 問 を 生 徒 に 全 体 で 発 表 し て も ら い 、 AB 型 以 外 の 血 液 型 も 実 は 組 み 合 わ さ っ て で き て い る こ と を 簡 単 に 補 足 し た 上 で 、 各 グ ループでこの疑問について話し合わせた。次はあるグループでの話し合いの一部である。 生 徒 I： 組 み 合 わ さ っ て る っ て い っ て た か ら 、 A は た だ の A じ ゃ な い っ て こ と ？ 生 徒 J： A と B で AB だ か ら 、 A と O で AO っ て こ と か な 。 生 徒 I： ん 、 A と A で AA っ て こ と ？ 生 徒 K： け ど AA と か AO と か な い よ ね ？ 生 徒 I： だ か ら 、 A が 優 性 で AA も AO も A に な る で し ょ 。 ＜ 略 ＞ 生 徒 J： A に AA と AO が あ っ て 、 B に も BB と BO が あ る か ら ･･･。 生 徒 I： あ あ 、 親 の B は 、 B は B で も 違 う か も し れ な い ん だ 。 生 徒 K： ん ？ 生 徒 I： だ か ら 親 の B は BB か BO か も し れ な い ん じ ゃ な い の ？ 生 徒 I： 親 の B が BO な ら O を 持 っ て る か ら O が 生 ま れ て く る こ と も あ る … か な 。 生 徒 J： あ あ 、 な る ほ ど 。 生 徒 K： ･･･。 生 徒 J： え っ と 、 B の 親 が BO な ら 、 O の 親 と 両 方 か ら O を も ら う こ と に な っ て 、 O と O で生まれてくる子どもも O になるでしょ。 生徒 I は血液型が組み合わさっていることから、A 型と O 型から生まれる子どもが AO の A 型 と な り 、A が 優 性 の 形 質 で O が 劣 性 の 形 質 に な る と 考 え て い る 。さ ら に 、子 ど も の 血 液 型 が 組 み 合 わ さ っ て で き て い る こ と か ら 親 の 血 液 型 も BB や BO の よ う に 組 み合わさっているのではないかと推測している。生徒 J も生徒 I の説明からその可能性 が あ る こ と に 気 づ い て い て お り 、生 徒 K も 生 徒 I と 生 徒 J が 一 緒 に な っ て 説 明 を し た こ -5- とで何となくではあるが考えることができていた。また、生徒 I や生徒 J が気づいたこ とを全体で発表してもらうことで、他のグループでも親の持つ血液型が組み合わさって できていることを共有し、血液型の遺伝についての考えを広げていくことができた。 （エ）課題２「親の血液型から子どもの血液型を考える」 血 液 型 に は 、AA、AO、BB、BO、OO、AB の ４ 種 ６ 通 り が あ り 、優 性 の 関 係 が A＝B ＞O であることから、減数分裂による遺伝の仕方を始めに説明した。その後、親の血液 型 か ら 生 ま れ て く る 子 ど も の 血 液 型 が ど う な る か を 考 え さ せ て い っ た 。 父 親 が AB 型 で 母 親 が O 型 だ っ た 場 合 は 、血 液 型 の 組 み 合 わ せ が AB と OO に な る た め 、父 親 か ら は A か B の ど ち ら か を 、 母 親 か ら O を も ら う こ と に な り 、 生 ま れ て く る 子 ど も は AO の A 型 か BO の B 型 の ど ち ら か に な る 。ま た 、父 親 が A 型 で 母 親 が AB 型 の 場 合 は 、父 親 の 血 液 型 が AA か AO の 両 方 を 考 え る 必 要 が あ る た め 、 AA と AB、 AO と AB の 2 通 り を 考えていくことになる。始めに個人で考えさせてからグループを活用し取り組んでいっ た。グループではわかっている子が中心となって他の子に説明している姿が見られ、ど うやって親から子へ血液型が遺伝しているのか、正しく理解できている子が多く出てき た 。結 果 と し て 、大 半 の 生 徒 が 血 液 型 の 組 み 合 わ せ を 考 え る こ と が で き る よ う に な っ た 。 （オ）考察 生徒の課題に対する関心としては、以前の学年でエンドウ豆の丸形としわ形で考えた ときよりもずっと意欲的に話し合いをすることができていた。血液型は生徒達にとって 身近なものであり、疑問に思ってもなかなか調べて みることがない題材であったと判断できる。親から 子へ血液型がどのように遺伝しているのか、親と子 どもで血液型が違うのはなぜか、そういった疑問に 思っていてもなかなか調べることができないような 題材を授業に取り入れていくことは、非常に効果的 であったと考える。右にある生徒達のふりかえりな どからも、今回の授業を通して疑問に思っていたこ との答えがわかった生徒が多かったように感じる。 ただ、家庭によっては再婚等で血液型が違う家庭も あるため、生徒の状況を見て配慮してかなければい け な い 場 合 も あ る た め 、注 意 が 必 要 な 題 材 で も あ る 。 -6- 生徒のふりかえりより 実践Ⅱ 重たい物を楽に持ち上げるにはどうすればよいか。 （１）単元名 中学３年 （３時間） 「運動とエネルギー」 （２）単元の目標 物体に働く力の向きや大きさを正しく把握し仕事の大きさが求められ、滑車やてことい った道具を利用しても仕事の大きさが変わらないことを理解する。 （３）指導の実際と考察 これまでの授業で、位置エネルギーや運動エネルギー、仕事について学習した。今回の 授業では滑車やてこ、斜面といった道具を使用し重たい物を小さな力で持ち上げた場合の 仕事の大きさがどう変化するのかについて考える。実験では 重たい物を楽に持ち上げることをこちらから提示し、実験方 法 や 何 を 計 測 す る か 、計 測 結 果 を ど う 比 較 を し て い く か な ど 、 生徒が中心となって考えていく形で授業に取り組んでいった。 （ア）導入 始 め に 、用 意 し た 30kg の 米 袋 を 提 示 し 、数 名 の 生 徒 に 持 ち 上 げ て も ら っ た と こ ろ 、あ る 程 度 力 が あ る 生 徒 な ら 難 な く 持 ち 上 げ る こ と が で き た が 、女 子 を 含 め 持 ち 上 げ る こ と が で き な い 生 徒 も で て き た 。そ こ で 、持 ち 上 げ る こ と が 授業中の生徒の様子 で き な か っ た 生 徒 で も こ の 30kg の 米 袋 を 楽 に 持 ち 上 げ る た め に は 、 ど の よ う な 方 法 を とれば良いかをグループで考えさせた。生徒達からは次のような方法が出された。 てこや滑車の仕組みについては事前に学 ・てこを使う ・滑車を使う ・斜面を引きずり上げる ・米 袋 を い く つ か に 分 け て 持 ち 上 げ る ・2 人で協力して持ち上げる 習していた内容なので、方法の一つとして出 てくると考えていた。それ以外の方法につい ても、積極的にアイディアを出し合い、話し 合っていた。ほかにもおもしろい発想として は、無重力になれば重さは関係ないので「宇 宙空間に米袋を持っていけばいい」や、力がなくても機械を使えば簡単にできると考え 「フォークリフトで持ち上げる」という意見も出ており、生徒が自分たちの持っている 知識をもとによく考えている様子がうかがえた。 （イ）課題１「実験方法について考える」 生徒に出してもらった方法から、滑車と斜面、てこの３つの方法を選び実験を行うこ -7- と に し た 。 た だ し 、 実 際 に 30kg の 米 袋 を 使 っ て １ ｍ 持 ち 上 げ る 実 験 を 行 う こ と は 難 し い た め 、 300g の お も り を 10cm 持 ち 上 げ る 実 験 を 行 う こ と に し た 。 滑車で持ち上げる 斜面で引き上げる てこで持ち上げる 実験方法が決まったところで、３つの方法のうちどの方法が一番楽に持ち上げること ができるかを比較するために何の値を測定する必要があるか考えさせた。はじめはこち らの予想通り、大半の生徒が力の大きさを測定することだけに注目していた。生徒達に とって「楽に持ち上げる」とは「小さな力で持ち上げる」ということになるらしい。そ こ で 、な ぜ 小 さ な 力 で 持 ち 上 げ る こ と が で き る の か を 指 摘 し 、エ ネ ル ギ ー の 保 存 や 滑 車 、 てこの原理から力が小さくなった分だけ別の要因が変化していることを思い出させた。 結果、どの方法が楽かを比較するために、力の大きさとおもりが移動した距離、仕事の 大きさの３つを調べ、比較することとなった。 （ウ）課題２「実際に実験を行い結果を測定する」 実験方法と調べる値が決まったところで各グループに実験器具を配り、計測を始めた。 しかし、いざ実験を始めるとどのグループも実験のやり方で問題が生じ、スムーズに計 測していくことができなかった。この時点で１時間目の終わりになったため、できると ころまで計測したところで続きは次回の授業に行っていくことになった。 ２時間目では前回実験を行っていて困ったところを始めに挙げさせ、その解決を図っ た。出てきた問題点としては、実験装置の設置の仕方がわからない、距離を計測する場 合どの地点から計測すればいいかわからない、実験器具を上手に扱えず計測ができない などであった。どうすればいいかをグループ で相談してもらい、アドバイスを提案しあっ たところで実験の続きに取りかかった。しか し、アドバイスを参考にしても上手に実験を 進めることができないグループも出てきた。 どうするか様子を見ていると自分たちだけで -8- 授業中の生徒の様子 はどうにもならないと判断し、他のグループにアドバイスをもらって実験を続けていっ た 。 全 体 を 見 て い て も 、「 滑 車 っ て ど う 設 置 す る の か 教 え て 。」「 と な り に 聞 い た ら 、 距 離 は こ の 辺 か ら 計 る ん だ っ て 。」「 て こ で 調 べ る と き は 押 し た 方 じ ゃ な く て 、 お も り の 方 で 見 る ら し い よ 。」「 あ そ こ の 班 は こ う や っ て る か ら 、 や っ ぱ り さ っ き の や り 方 で あ っ て た ん じ ゃ な い の 。」 と い っ た よ う に 自 分 達 の グ ル ー プ の な か だ け で は で き な い と こ ろ や わからないところを、他のグループと協力することで解決し、時間内に実験を終えよう と懸命に取り組む様子がうかがえた。 （エ）課題３「測定結果から何を基準に楽と判断するか考える」 実験結果が出そろったところでどの方法が一番楽か、比較をしていった。グループで の話し合いの時間をとった結果、意見は大きく２つに分かれた。１つはおもりを持ち上 げるために使う力が一番小さいてこが一番楽だという意見、もう１つは力はかかるが動 かす距離が一番短い滑車が一番楽だという意見。斜面についてはどのグループでもてこ の方が力も距離も小さかったため選択肢から外された。小型のモデルを使った実験の結 果 、 滑 車 か て こ が 楽 だ と い う こ と に な っ た の で 、 何 名 か に 30kg の 米 袋 を １ ｍ の 高 さ ま で実際に持ち上げさせた。希望者を聞いたところ半数以上の生徒が手を挙げたが、代表 ６名に両方の方法で持ち上げさせた。実際に持ち上げてみたところ、代表者の考えは滑 車４、てこ２となった。理由を聞くと「実際にやってみたら滑車よりてこの方が力が必 要 で 大 変 だ っ た 。」「 滑 車 の 方 が 力 が 一 カ 所 （ 手 ） に 集 ま る み た い で つ か れ た 。」「 て こ の 方 が 全 身 を 使 っ て 持 ち 上 げ る こ と が で き た 感 じ が し て 楽 だ っ た 。」「 直 接 持 っ た と き は 持 ち上げることができなかったけど、道具を使うと持ち上げることができてびっくりし た 。」 な ど の 意 見 が 出 た 。 （オ）考察 今回の実験では、いつもの実験に比べこちらから提示していく情報を減らし、生徒に 考えさせていく場面を増やしていった。課題についても「使うエネルギーが一番少ない 方法」や「一番小さな力で持ち上げられる方法」などいったわかりやすいものにせず、 「一番楽な方法」というアバウトな表現にすることで、何を基準に楽と判断するか、生 徒に考えさせていった。ただ、生徒に大半を考えさせ実践していくため、どうしてもい つも以上に時間がかかってしまったことと実験での計測ミスや誤差が増え、実験結果の 精度が低くなってしまったことが問題であった。それでも、生徒はわからないところが あるとその問題を解決するために他のグループと積極的に協力する姿が、普段よりも多 -9- く見られたところは 良かった。また、実 験結果の比較におい ても、どの点から楽 生徒のふりかえりより だと判断するかについて様々な見方や考え方が出てきており、生徒の考えの幅が少し広 がったように感じた。 ６ 研究のまとめ 今回の実践を通し、改めて興味や関心が持てる題材の必要性と、グループ活動を通して の科学的な見方や考え方を養っていく有用性を実感した。 生徒を見ていて、普段から理科的科学的な知識や経験が本当に不足していることを感じ る場面が多い。遺伝の勉強をするために教科書ではエンドウ豆を例にあげているが、生徒 のなかにはエンドウ豆がわからないという子もいた。血液型についても、自分の血液型は 覚えていても家族全員の血液型まで覚えている生徒は一部しかいなかった。そういった些 細なことからも知識や関心の低さがわかる。ただ、血液型の遺伝については疑問に感じた 経験がある生徒も多かったため、普段の授業よりも意欲的に取り組むことができていた。 実験についても、生徒の考えは今までの経験から導き出される。経験が不足していれば出 されるアイディアも乏しくなってくる。そのためにも、生徒の知識や経験を補うことも含 め、学習内容にあった身近な具体例を今後も取り入れながら、授業を進めていきたい。足 りない知識や経験についても数で補っていくことで可能である。自分が知らなくてもグル ープの誰かが知っていれば、自分のグループが知らなくても隣のグループに聞けば、他人 と協力していくなかで経験を補い、増やしていくことが考えられる。 これからも生徒が理科って楽しいんだ、おもしろいんだと思えるような興味や関心を持 てるような授業を心がけていきたい。そして、自分の身のまわりにある様々な事物や現象 について興味や関心を持つことで、自ら知りたいと思い意欲的に行動し、科学的な見方、 考え方のできる生徒を目指し、努力していきたい。 -10-
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