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浙教版信息技術(shù)七下第13課《初識(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)2課題:科目:班級(jí):課時(shí):計(jì)劃1課時(shí)教師:?jiǎn)挝唬阂?、課程基本信息1.課程名稱(chēng):浙教版信息技術(shù)七下第13課《初識(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》教學(xué)設(shè)計(jì)
2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí):七年級(jí)2班
3.授課時(shí)間:2023年11月14日星期二上午第三節(jié)課
4.教學(xué)時(shí)數(shù):1課時(shí)
??各位親愛(ài)的同學(xué)們,大家好!今天我們要一起探索信息技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)有趣話題——數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。????在這節(jié)課里,我們將揭開(kāi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)神秘的面紗,一起感受信息技術(shù)的魅力。讓我們一起開(kāi)啟這段奇妙的旅程吧!????二、核心素養(yǎng)目標(biāo)同學(xué)們,通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),我們將培養(yǎng)以下幾個(gè)方面的核心素養(yǎng):
1.計(jì)算思維:通過(guò)理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念,提升邏輯思維和問(wèn)題解決能力。
2.創(chuàng)新實(shí)踐:運(yùn)用所學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),提高創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。
3.信息意識(shí):認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在信息技術(shù)中的重要性,增強(qiáng)對(duì)信息技術(shù)的敏感性。
4.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新:學(xué)會(huì)利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行信息組織,為未來(lái)的數(shù)字化學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。讓我們一起在實(shí)踐中成長(zhǎng),開(kāi)啟智慧之門(mén)!??????三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識(shí):
在進(jìn)入本節(jié)課之前,學(xué)生們已經(jīng)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念有了初步的了解,比如計(jì)算機(jī)硬件和軟件的基礎(chǔ)知識(shí)。他們可能已經(jīng)接觸過(guò)一些簡(jiǎn)單的編程,如使用Scratch或Python進(jìn)行基本的編程練習(xí)。此外,他們對(duì)算法和程序的基本概念也有所了解。
2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格:
七年級(jí)的學(xué)生對(duì)新技術(shù)和新知識(shí)充滿好奇,他們對(duì)信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣通常較高。在能力方面,學(xué)生們已經(jīng)具備了一定的邏輯思維能力和基本的信息技術(shù)操作能力。學(xué)習(xí)風(fēng)格上,有的學(xué)生偏好通過(guò)實(shí)際操作來(lái)學(xué)習(xí),有的則更傾向于理論學(xué)習(xí),而有的學(xué)生則可能同時(shí)具備這兩種風(fēng)格。
3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn):
對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這樣的概念,學(xué)生們可能會(huì)感到抽象和難以理解。一些學(xué)生可能難以將理論應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中,尤其是在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)。此外,對(duì)于編程基礎(chǔ)較弱的學(xué)生來(lái)說(shuō),理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)背后的編程實(shí)現(xiàn)可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此,本節(jié)課需要通過(guò)豐富的案例和實(shí)踐活動(dòng)來(lái)幫助學(xué)生逐步理解和掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念。四、教學(xué)資源-軟硬件資源:計(jì)算機(jī)教室,裝有Windows操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī),編程軟件如PythonIDLE,Scratch編程平臺(tái)。
-課程平臺(tái):學(xué)校內(nèi)部教學(xué)平臺(tái),用于發(fā)布教學(xué)資料和作業(yè)。
-信息化資源:網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù),提供數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的教學(xué)視頻和案例。
-教學(xué)手段:實(shí)物教具(如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型),PPT演示文稿,白板或電子白板,投影儀。五、教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入(約5分鐘)
-激發(fā)興趣:同學(xué)們,你們有沒(méi)有想過(guò),電腦是如何存儲(chǔ)和查找信息的呢?今天我們就來(lái)揭開(kāi)這個(gè)秘密,探索數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的世界。
-回顧舊知:還記得我們之前學(xué)過(guò)的算法嗎?今天的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是算法的一種表現(xiàn)形式,讓我們一起回顧一下。
2.新課呈現(xiàn)(約20分鐘)
-講解新知:首先,我會(huì)為大家詳細(xì)講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念,包括什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它的作用以及常見(jiàn)的幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型。
-舉例說(shuō)明:通過(guò)實(shí)際生活中的例子,比如圖書(shū)館的書(shū)籍分類(lèi)、超市的商品擺放等,幫助學(xué)生理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。
-互動(dòng)探究:我會(huì)提出一些問(wèn)題,讓學(xué)生們分組討論,嘗試用自己的語(yǔ)言解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念,并舉例說(shuō)明。
3.新課呈現(xiàn)(續(xù))(約15分鐘)
-講解新知:接下來(lái),我會(huì)重點(diǎn)講解幾種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),如數(shù)組、鏈表、棧和隊(duì)列。
-舉例說(shuō)明:通過(guò)具體的編程案例,展示如何使用這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。
-互動(dòng)探究:我會(huì)讓學(xué)生們嘗試編寫(xiě)簡(jiǎn)單的代碼,實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操作,如插入、刪除、查找等。
4.鞏固練習(xí)(約20分鐘)
-學(xué)生活動(dòng):我會(huì)給出一些練習(xí)題,讓學(xué)生們分組討論,嘗試獨(dú)立完成。
-教師指導(dǎo):在學(xué)生練習(xí)過(guò)程中,我會(huì)巡視教室,及時(shí)解答學(xué)生的問(wèn)題,并給予必要的指導(dǎo)。
5.新課呈現(xiàn)(續(xù))(約10分鐘)
-講解新知:最后,我會(huì)簡(jiǎn)要介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用,讓學(xué)生們了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性。
-舉例說(shuō)明:通過(guò)一些實(shí)際的項(xiàng)目案例,展示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。
6.總結(jié)與反思(約5分鐘)
-總結(jié):我會(huì)對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性。
-反思:我會(huì)讓學(xué)生們談?wù)勊麄儗?duì)本節(jié)課的理解,以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難和收獲。
7.作業(yè)布置(約2分鐘)
-布置作業(yè):我會(huì)布置一些課后作業(yè),讓學(xué)生們鞏固所學(xué)知識(shí),并嘗試應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問(wèn)題。六、知識(shí)點(diǎn)梳理1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念
-數(shù)據(jù):描述客觀事物的符號(hào)記錄。
-數(shù)據(jù)元素:數(shù)據(jù)的基本單位。
-數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系。
-數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)方式。
2.數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)
-線性結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)元素之間存在一對(duì)一的線性關(guān)系,如順序表、鏈表、棧、隊(duì)列。
-非線性結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)元素之間存在一對(duì)多或多對(duì)多的關(guān)系,如樹(shù)、圖。
3.順序表
-定義:線性表的一種順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
-特點(diǎn):元素存儲(chǔ)在一段連續(xù)的存儲(chǔ)空間中,元素之間的邏輯關(guān)系由存儲(chǔ)位置來(lái)表示。
-操作:插入、刪除、查找等。
4.鏈表
-定義:線性表的一種鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。
-特點(diǎn):元素存儲(chǔ)在一系列任意的存儲(chǔ)單元中,元素之間的邏輯關(guān)系由指針來(lái)表示。
-操作:插入、刪除、查找等。
5.棧
-定義:一種后進(jìn)先出(LIFO)的線性表。
-特點(diǎn):元素按照先進(jìn)后出的原則進(jìn)行操作。
-操作:入棧、出棧、判空、棧頂元素等。
6.隊(duì)列
-定義:一種先進(jìn)先出(FIFO)的線性表。
-特點(diǎn):元素按照先進(jìn)先出的原則進(jìn)行操作。
-操作:入隊(duì)、出隊(duì)、判空、隊(duì)列長(zhǎng)度等。
7.樹(shù)
-定義:一種層次結(jié)構(gòu),每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多有一個(gè)前件和一個(gè)后件。
-特點(diǎn):具有層次性,節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系是父子關(guān)系。
-操作:創(chuàng)建、插入、刪除、遍歷等。
8.圖
-定義:一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),節(jié)點(diǎn)之間存在多對(duì)多的關(guān)系。
-特點(diǎn):節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系是任意關(guān)系。
-操作:創(chuàng)建、插入、刪除、遍歷等。
9.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
-數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng):使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)和管理大量數(shù)據(jù)。
-操作系統(tǒng):使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理等。
-網(wǎng)絡(luò)通信:使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、路由選擇等。
-圖形學(xué):使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖形的存儲(chǔ)、繪制、處理等。
10.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)
-時(shí)間復(fù)雜度:描述算法執(zhí)行時(shí)間的度量。
-空間復(fù)雜度:描述算法所需存儲(chǔ)空間的度量。
-時(shí)間效率:算法執(zhí)行時(shí)間的優(yōu)劣。
-空間效率:算法所需存儲(chǔ)空間的優(yōu)劣。七、教學(xué)反思與改進(jìn)教學(xué)反思是一項(xiàng)重要的教學(xué)活動(dòng),它幫助我不斷審視自己的教學(xué)實(shí)踐,識(shí)別其中的不足,并尋求改進(jìn)的方法。以下是我對(duì)《初識(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這一節(jié)課的反思與改進(jìn)計(jì)劃。
首先,我注意到在導(dǎo)入環(huán)節(jié),雖然我通過(guò)提問(wèn)的方式激發(fā)了學(xué)生的興趣,但似乎沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果。有些學(xué)生參與度不高,這可能是因?yàn)閱?wèn)題過(guò)于簡(jiǎn)單或者與學(xué)生的實(shí)際生活聯(lián)系不夠緊密。因此,我計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中,設(shè)計(jì)更具吸引力的導(dǎo)入活動(dòng),比如通過(guò)一個(gè)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的實(shí)際案例,讓學(xué)生們感受到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在日常生活中的應(yīng)用,從而提高他們的參與度。
其次,在新課呈現(xiàn)環(huán)節(jié),我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念理解不夠深入,尤其是在鏈表和棧的講解中,一些學(xué)生顯得有些困惑。這可能是因?yàn)槲覜](méi)有足夠的時(shí)間來(lái)詳細(xì)解釋這些概念,或者是因?yàn)槲业闹v解方式不夠直觀。為了改進(jìn)這一點(diǎn),我打算在未來(lái)的教學(xué)中,增加更多的實(shí)例和動(dòng)畫(huà)演示,幫助學(xué)生直觀地理解這些抽象的概念。
在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié),我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們?cè)讵?dú)立完成練習(xí)時(shí)遇到了一些困難,尤其是在編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)。這可能是由于他們對(duì)編程語(yǔ)言的掌握程度不同,或者是對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用不夠熟練。為了解決這個(gè)問(wèn)題,我計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中,提供更多層次化的練習(xí),同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生之間互相幫助,共同解決難題。
此外,我也意識(shí)到在課堂管理上,我需要更加關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異。有些學(xué)生可能對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常感興趣,而有些學(xué)生可能感到難以跟上進(jìn)度。為了更好地滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,我打算在未來(lái)的教學(xué)中,采用更加靈活的教學(xué)方法,比如小組合作學(xué)習(xí),讓學(xué)生在互助中共同進(jìn)步。
在教學(xué)反思中,我還發(fā)現(xiàn)自己在評(píng)價(jià)學(xué)生方面存在一些問(wèn)題。有時(shí)候,我對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)過(guò)于單一,只關(guān)注他們的最終成果,而忽略了他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中的努力和進(jìn)步。為了改進(jìn)這一點(diǎn),我計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中,采用多元化的評(píng)價(jià)方式,包括形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià),更加全面地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
最后,我打算在未來(lái)的教學(xué)中,更加注重與學(xué)生的互動(dòng),鼓勵(lì)他們提出問(wèn)題,分享自己的想法。我相信,通過(guò)這樣的互動(dòng),不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能夠激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。八、典型例題講解1.例題:
編寫(xiě)一個(gè)函數(shù),實(shí)現(xiàn)一個(gè)順序表的插入操作,向順序表中指定位置插入一個(gè)新元素。
已知順序表為A[1..n],插入位置為i(1≤i≤n+1),新元素為x。
答案:
```python
definsert順序表(A,i,x):
ifi<1ori>len(A):
print("插入位置不合法")
return
forjinrange(len(A),i,-1):
A[j]=A[j-1]
A[i]=x
print("插入成功")
```
2.例題:
編寫(xiě)一個(gè)函數(shù),實(shí)現(xiàn)一個(gè)鏈表的刪除操作,從鏈表中刪除指定位置的元素。
已知鏈表為L(zhǎng),刪除位置為i(1≤i≤L的長(zhǎng)度),鏈表節(jié)點(diǎn)定義如下:
```python
classListNode:
def__init__(self,value=0,next=None):
self.value=value
self.next=next
```
答案:
```python
defdelete鏈表(L,i):
ifi<1orLisNone:
print("刪除位置不合法或鏈表為空")
return
ifi==1:
L=L.next
return
current=L
for_inrange(i-1):
ifcurrent.nextisNone:
print("刪除位置不合法")
return
current=current.next
current.next=current.next.next
print("刪除成功")
```
3.例題:
編寫(xiě)一個(gè)函數(shù),實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧的入棧操作,將一個(gè)新元素插入到棧頂。
已知棧為S,新元素為x,棧的節(jié)點(diǎn)定義如下:
```python
classStackNode:
def__init__(self,value=0,next=None):
self.value=value
self.next=next
```
答案:
```python
defpush棧(S,x):
new_node=StackNode(x)
new_node.next=S
S=new_node
print("入棧成功")
```
4.例題:
編寫(xiě)一個(gè)函數(shù),實(shí)現(xiàn)一個(gè)隊(duì)列的出隊(duì)操作,從隊(duì)列頭部刪除一個(gè)元素。
已知隊(duì)列為Q,隊(duì)列的節(jié)點(diǎn)定義如下:
```python
classQueueNode:
def__init__(self,value=0,next=None):
self.value=value
self.next=next
```
答案:
```python
defdequeue隊(duì)列(Q):
ifQisNone:
print("隊(duì)列為空")
return
removed_node=Q
Q=Q.next
print("出隊(duì)元素:",removed_node.value)
```
5.例題:
編寫(xiě)一個(gè)函數(shù),實(shí)現(xiàn)一個(gè)二叉樹(shù)的遍歷操作,以中序遍歷的方式訪問(wèn)所有節(jié)點(diǎn)。
已知二叉樹(shù)的節(jié)點(diǎn)定義如下:
```python
classTreeNode:
def__init__(self,value=0,left=None,right=None):
self.value=value
self.left=left
self.right=right
```
答案:
```python
def中序遍歷二叉樹(shù)(root):
ifrootisNone:
return
中序遍歷二叉樹(shù)(root.left)
print(root.value)
中序遍歷二叉樹(shù)(root.right)
```內(nèi)容邏輯關(guān)系①數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念
-知識(shí)點(diǎn):數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
-詞:數(shù)據(jù)、元素、邏輯關(guān)系、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
-句:數(shù)據(jù)是描述客觀事物的符號(hào)記錄,數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)的基本單位,數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系,數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)方式。
②線性結(jié)構(gòu)
-知識(shí)點(diǎn):順序表、鏈表、棧、隊(duì)列
-詞:線性、順序、鏈?zhǔn)健⒑筮M(jìn)先出、先進(jìn)先出
-句:順序表是一種順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),鏈表是一種鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu),棧是一種后進(jìn)先出的線性表,隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的線性表。
③非線性結(jié)構(gòu)
-知識(shí)點(diǎn):樹(shù)、圖
-詞:非線性、層次、父子、節(jié)點(diǎn)、邊
-句:樹(shù)是一種層次結(jié)構(gòu),節(jié)點(diǎn)之間存在父子關(guān)系,圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),節(jié)點(diǎn)之間存在任意關(guān)系。
④順序表
-知識(shí)點(diǎn):順序表的插入、刪除、查找操作
-詞:插入、刪除、查找、連續(xù)、存儲(chǔ)位置
-句:順序表的插入操作需要移動(dòng)元素,刪除操作也需要移動(dòng)元素,查找操作可以通過(guò)遍歷或二分查找實(shí)現(xiàn)。
⑤鏈表
-知識(shí)點(diǎn):鏈表的插入、刪除、查找操作
-詞:鏈?zhǔn)?、指針、?jié)點(diǎn)、前件、后件
-句:鏈表的插入操作需要?jiǎng)?chuàng)建新節(jié)點(diǎn)并調(diào)整指針,刪除操作需要找到要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)并調(diào)整指針,查找操作可以通過(guò)遍歷實(shí)現(xiàn)。
⑥棧
-知識(shí)點(diǎn):棧的入棧、出棧操作
-詞:棧、后進(jìn)先出、節(jié)點(diǎn)、棧頂
-句:棧的入棧操作將新元素插入棧頂,出棧操作刪除棧頂元素。
⑦隊(duì)列
-知識(shí)點(diǎn):隊(duì)列的入隊(duì)、出隊(duì)操作
-詞:隊(duì)列、先進(jìn)先出、節(jié)點(diǎn)、隊(duì)首、隊(duì)尾
-句:隊(duì)列的入隊(duì)操作將新元素插入隊(duì)尾,出隊(duì)操作刪除隊(duì)首元素。
⑧樹(shù)
-知識(shí)點(diǎn):樹(shù)的遍歷操作
-詞:樹(shù)、層次、節(jié)點(diǎn)、前件、后件
-句:樹(shù)的遍歷操作包括前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷。
⑨圖
-知識(shí)點(diǎn):圖的遍歷操作
-詞:圖、節(jié)點(diǎn)、邊、遍歷
-句:圖的遍歷操作包括深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷。課堂課堂評(píng)價(jià)是教學(xué)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié),它有助于我了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略,確保教學(xué)目標(biāo)的有效達(dá)成。以下是我在《初識(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》一課中實(shí)施的一些課堂評(píng)價(jià)方法:
1.提問(wèn)策略
在課堂上,我會(huì)通過(guò)提問(wèn)的方式檢查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念的理解。例如,我會(huì)提出以下問(wèn)題:
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