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Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas

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TECTÓNICA DE PLACAS

Núria Tortajada Camps COLEGIO HERMES

Índice:

• Objetivos • Relación del tema propuesto con el currículo del curso • Material • Procedimiento • Explicación teórica del trabajo • Conclusión • Criterios de evaluación

Objetivos:

• Aprender a trabajar en grupo, respetando a los compañeros así como el material y el tiempo destinado al trabajo.

• Comprender de forma más fácil el movimiento de las placas tectónicas. • Implicar al alumnado en actividades que no siguen una dinámica magistral como

puede ser una clase teórica. • Tomar contacto con el pensamiento abstracto y resolver conflictos.

Relación del tema propuesto con el currículo del curso:

El trabajo sobre Tectónica de placas ha sido realizado por los alumnos de 4º ESO ya que los primeros temas del currículo de este curso están dedicados a estos fenómenos. La propuesta fue aceptada con entusiasmo ya que estos son los temas más pesados del curso y consideré que de esta forma se alcanzarían mejor los objetivos del aprendizaje. El trabajo será expuesto para el resto de sus compañeros en la “Semana cultural” del centro.

El trabajo práctico ha sido realizado íntegramente en el horario escolar los miércoles. El trabajo empezó el día 21 de noviembre y el tiempo invertido han sido 45 minutos semanales.


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Material:

• Papel continuo de 1´80 x 1´10 metros • Tijeras • Metro • Regla • Lápiz • Tabla de madera • Cartón • Pinturas de colores • Pegamento • Papel de forrar adhesivo • Rotulador negro • Adhesivo

Procedimiento:

• Sobre al papel continuo se dibujan unas cuadrículas igual que previamente hemos hecho en el libro.


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• A continuación se dibujan las placas principales: Indoaustraliana, Africana, Antártica, Norteamericana, Sudamericana, Pacífica y Euroasiática, y las medianas: Nazca, Arábiga, Juan de Fuca, Iránica, de Cocos, Escotia, del Caribe, y Filipinas.

• Se marcan los bordes de las placas con un rotulador negro y se recortan. • Cada alumno pinta dos placas con los lápices de colores, se pegan en un corcho

y se forra con papel adhesivo.


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• Se pegan las placas sobre una plancha de madera. • Se dibujan los continentes en la disposición actual en papel continuo, se recortan

y se pintan de verde, respetando los lagos, ríos y mares interiores más importantes.

• Se recortan los continentes y se pegan sobre un corcho para dar sensación de relieve.


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• Se pondrán sobre las placas las zonas de mayor actividad sísmica del planeta y los terremotos que han entrado en erupción en el año 2008, como apoyo para la explicación del movimiento de las placas.


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• Los continentes coloreados y pegados en el cartón se colocaran sobre las placas formando la Pangea y según se vaya realizando la explicación se irán colocando en la posición actual pegándolos sobre las placas con adhesivo.


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Explicación teórica del trabajo:

BIOGRAFÍA DE ALFRED WEGENER

Alfred Wegener fue el primer geólogo en sugerir que la Tierra tuvo en principio un solo continente que se resquebrajó por razones desconocidas dando lugar a los actuales continentes, que siguen sujetos a un movimiento de deformación y deriva.

Geofísico y meteorólogo alemán. Alemania, Europa. Berlín, 1880-?, 1930) Geofísico y meteorólogo alemán.

Aunque doctorado en astronomía, se interesó muy pronto por la geofísica y las entonces incipientes ciencias de la meteorología y la climatología. Pionero en el uso de globos aerostáticos para el estudio de las corrientes de aire, a lo largo de su vida realizó

hasta tres expediciones de observación meteorológica a Groenlandia, en la última de las cuales encontró la muerte. Su nombre quedará asociado para siempre a la teoría de la deriva continental, que le ocasionó no pocos disgustos en vida.

En 1911 se interesó por el descubrimiento de restos fósiles de vegetales de idénticas características morfológicas hallados en lugares opuestos del Atlántico. La paleontología ortodoxa explicaba tales fenómenos recurriendo a hipotéticos puentes de tierra firme que en su día unieron las diferentes masas continentales.

Las similitudes entre los perfiles opuestos de los continentes de América del Sur y África le sugirieron la posibilidad de que la igualdad de la evidencia fósil se debiera a que ambos hubieran estado unidos en algún momento del pasado geológico terrestre. En 1915 expuso los principios de su teoría en la obra “El origen de los continentes y los océanos”, que amplió y reeditó en 1920, 1922 y 1929.

Según Wegener, hace unos 300 millones de años los actuales continentes habrían estado unidos en una sola gran masa de tierra firme que denominó Pangea, la cual, tras resquebrajarse por razones desconocidas, habría originado otros nuevos contingentes terrestres sujetos a un movimiento de deformación y deriva que todavía perdura. La teoría fue recibida de manera uniformemente hostil, y en ocasiones, incluso violenta, en buena parte por la inexistencia de una explicación convincente sobre el mecanismo de la deriva continental en sí.

A partir de 1950, no obstante, las ideas de Wegener ganaron rápida aceptación gracias al desarrollo de las modernas técnicas de exploración geológica, en particular del fondo oceánico. Reformulada a partir de recientes descubrimientos, la teoría de la deriva continental se encuentra hoy totalmente consolidada.


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TEORIA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS

Las Tectónica de placas (del griego τεκτων, tekton, "el que construye") es una teoría geológica que explica la forma en que está formada la litosfera (la porción superior más fría y rígida de la Tierra). La teoría da una explicación a las placas tectónicas que forman la superficie de la Tierra y a los desplazamientos que se observan entre ellas en su desplazamiento sobre el manto terrestre fluido. Esta teoría también describe el movimiento de las placas, sus direcciones e interacciones.

La teoría de la tectónica de placas se divide en dos partes, la de deriva continental, propuesta por Alfred Wegener en la década de 1910 y la de expansión del fondo oceánico, propuesta y aceptada en la década de 1960, que mejoraba y ampliaba a la anterior.

Una placa tectónica es un fragmento de litosfera que se desplaza como un bloque rígido sin presentar deformación interna sobre la astenosfera de la Tierra. Este movimiento se produce por corrientes de convección en el interior de la Tierra que liberan el calor original adquirido por el planeta durante su formación.

La litosfera terrestre está dividida en 12 grandes placas y en varias placas menores o microplacas.

Las placas litosféricas son esencialmente de dos tipos, en función de la clase de corteza que forma su superficie. Hay dos clases de corteza. la oceánica y la continental. Y según su corteza, se dividen en:

• Placas oceánicas. Son placas cubiertas íntegramente por corteza oceánica, delgada y de composición básica. Aparecerán sumergidas en toda su extensión, salvo por la presencia de edificios volcánicos intraplaca, de los que más altos aparecen emergidos, o por arcos de islas en alguno de sus bordes. Los ejemplos más notables se encuentran en el Pacífico: la placa Pacífica, la placa de Nazca, la placa de Cocos y la placa Filipina.

• Placas mixtas. Son placas cubiertas en parte por corteza continental y en parte por corteza oceánica. La mayoría de las placas tienen este carácter. Para que una placa fuera íntegramente continental tendría que carecer de bordes de tipo divergente (dorsales) en su contorno. En teoría esto es posible en fases de convergencia y colisión de fragmentos continentales, y de hecho pueden interpretarse así algunas subplacas de las que forman los continentes. Valen como ejemplos de placas mixtas la placa Sudamericana o la placa Euroasiática.

• Placas continentales. Éstas están formadas exclusivamente por litosfera continental, pero sólo algunas microplacas entrarían en esta clasificación, debido a que el planeta tiene más agua que continente.

También podemos dividir las placas según su tamaño:

• Placas principales: africana, euroasiática, indoaustraliana, norteamericana, sudamericana, pacífica y antártica.

• Microplacas: cocos, nazca, caribe, filipinas, arábiga, Somalia, Juan de Fuca.


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MECANISMO DEL MOVIMIENTO DE PLACAS

El movimiento de las placas se debe a la energía interna de la Tierra. Esta energía está distribuida de forma desigual, y es la responsable directa del dinamismo que experimentan las placas litosféricas.

Hay tres modelos que explican este movimiento:

• Modelo de las corrientes de convección. Postula que existen corrientes cíclicas en el manto, formadas por material caliente que, al ser menos denso, asciende (corriente ascendente) y que al enfriarse y aumentar su densidad, se hunde hacia zonas más profundas (corriente descendente). Allí vuelve a calentarse y se cierra el ciclo. El desplazamiento horizontal de este material en la corriente cíclica arrastra las placas.

• Modelo del arrastre de las placas. Se basa en que la litosfera oceánica se enfría a medida que se separa de la dorsal oceánica (lugar de formación de la litosfera oceánica). Al enfriarse, aumenta su densidad: cuando ésta es mayor que la densidad de la astenosfera, la placa comienza a hundirse. Este hundimiento arrastra consigo el resto de la placa.

• Modelo del empuje de las placas. La litosfera oceánica se forma en una zona elevada del fondo marino, la dorsal. La diferencia de altitud supone que la placa se desplaza a favor de la gravedad, separándose de la dorsal. A su vez, la incorporación de material procedente del manto para formar nueva litosfera oceánica ejerce un efecto de empuje.

PRUEBAS DE LA DERIVA CONTINENTAL:

En el período entre 1908 y 1912, las teorías de la deriva continental fueron propuestas por el geólogo y meteorólogo alemán Alfred Wegener (1880-1930). Wegener, defendió la teoría de la deriva de los continentes en una época en que los medios tecnológicos para demostrarla no se habían desarrollado todavía.

A partir de diversas evidencias, renovó la idea de que todos los continentes estuvieron en un momento dado unidos en una gran área de tierra que él llamo Pangea.

Más tarde sostuvo que ese supercontinente habría comenzado a dividirse hace aproximadamente 200 millones de años en dos partes: una norte que él llamo Laurasia, y una sur llamada Gondwana por el geólogo austríaco Eduard Suess.

Las teorías de Wegener, descritas en “El origen de los continentes y de los océanos” (1915), no fueron corroboradas por los científicos hasta 1960, cuando la investigación oceanográfica reveló el fenómeno conocido como expansión del fondo del mar, atribuida al geólogo norteamericano Harry Hammond Hess.

Wegener descubrió que las placas continentales se rompen, se separan y chocan unas con otras. Estas colisiones deforman los sedimentos geosinclinales creando las cordilleras de montañas futuras. Los trabajos geofísicos sobre la densidad de la Tierra y las observaciones de los petrólogos habían mostrado con anterioridad que la corteza terrestre se compone de los materiales bien distintos: el sima, formado por silicio y magnesio, por lo general basáltica y característica de la corteza oceánica; y el sial, de silicio y aluminio, por lo general granítica y característica de la corteza continental.


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Los geólogos descubrieron la llamada astenosfera, capa semisólida, situada en el manto terrestre debajo de la corteza, a profundidades entre 50 y 150 km. Primero se conjeturó y luego se demostró sísmicamente que era un material plástico que podía fluir despacio. Para Wegener, las causas de la deriva continental se podían deber a diversas causas como: la fuerza centrifuga de la tierra, el efecto de las mareas y a la fuerza polar, que hacía que los continentes se desplazaran desde los polos al Ecuador.

• Pruebas paleontológicas:

Entre las pruebas más importantes para demostrar que, en el pasado, continentes como África y Sudamérica estuvieron unidos, están las paleontológicas; es decir, las concernientes a los fósiles. Existen varios ejemplos de fósiles de organismos idénticos que se han encontrado en lugares que hoy distan miles de kilómetros, como en Sudamérica, África, India y Australia. Los estudios paleontológicos indican que estos organismos prehistóricos hubieran sido incapaces de recorrer y cruzar los océanos que hoy separan esos continentes. Esta prueba indica que los continentes estuvieron reunidos en alguna época pasada.


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• Pruebas geológicas y tectónicas:

Si se unen los continentes en uno solo, se puede observar que los tipos de rocas, la cronología de las mismas y las cadenas montañosas principales tendrían continuidad física, es decir, formarían un cinturón casi continuo. Por tanto, se puede deducir que muchas formaciones geológicas y cordilleras se originaron cuando todos los continentes estaban reunidos y que después se separaron.

• Pruebas paleomagnéticas:

Se puede saber cuál era la posición de los continentes con respecto a los polos, atendiendo al magnetismo procedente de la composición de sus rocas. De esta forma, observando los trazados magnéticos se llegó a la conclusión de que hubo con anterioridad una conglomeración de los continentes actuales.

• Pruebas paleoclimáticas:

Wegener descubrió que existían zonas en la Tierra cuyos climas no coincidían con los que tuvieron en el pasado, la presencia de un mismo modelo erosivo en distintos continentes, da pie a pensar, que todos ellos permanecieron en el pasado unidos.

Lugares que hoy en día tienen un clima tropical pero que estaban cubiertos de hielo hace 300 millones de años, hacen suponer que los continentes se localizaban en una latitud más al sur que la que ocupan actualmente.


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• Pruebas geográficas:

Wegener sospechó que los continentes podrían haber estado unidos en épocas pasadas al observar una gran coincidencia entre las formas de la costa de los continentes, especialmente entre Sudamérica y África. Si, en el pasado, estos continentes hubieran estado unidos formando uno solo (Pangea), es lógico que los fragmentos coincidan en forma. La coincidencia es aún mayor si se tienen en cuenta no las costas actuales, sino los límites de las plataformas continentales.


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• Distribución actual de los seres vivos:

Después de la fragmentación de los continentes, se han encontrado especies que poseen características iguales en determinados continentes, con la única diferencia de que éstas han ido evolucionando según su nuevo entorno. Como el caracol de jardín encontrado tanto en Norteamérica como en Eurasia.

EL MUNDO EN EL PALEOZOICO

Al final del Proterozoico, la mayor parte de las tierras emergidas se reunieron en un único y gran continente, Rodinia. Desde entonces y durante el Paleozoico inferior, éste irá fragmentándose, dando lugar a un conjunto de masas continentales que posteriormente, durante el Paleozoico superior volverán a ir acercándose hasta formar otra vez un único continente, Pangea.

Durante el Cámbrico las masas continentales aparecen fragmentadas, reconociéndose de forma independiente algunos de los escudos precámbricos. Laurentia (América del Norte y Groenlandia) se localizaba en el ecuador y se encontraba girada unos 90° respecto a la actualidad; Siberia aparecía al sur de ésta, en el trópico, y más al sur , en la zona templada austral, se encontraba el continente de Armórica (Europa septentrional). El resto de las masas continentales modernas estaban agrupadas en un gran continente, Gondwana, que se extendía desde latitudes elevadas del hemisferio austral hasta latitudes elevadas del hemisferio septentrional.

Cámbrico inferior, hace 540 millones de años

La mayor parte de los autores coinciden en admitir que durante el Ordovícico y el Silúrico existía un océano que separaba dos grandes conjuntos continentales, el conjunto norte, con sus masas emergidas más o menos dispersas y el conjunto sur, Gondwana, que se mantuvieron más o menos estables hasta el Devónico.

En el Devónico, los márgenes pasivos de este océano evolucionaron hacia márgenes activos y se inició un proceso de subducción y acercamiento de las distintas placas, lo que originó la colisión entre masas continentales que deformó los materiales que ocupaban las cuencas situadas entre Laurentia, parte de Armórica y la placa Báltica, pero que no afectó a la antigua Iberia.


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Devónico inferior, hace 400 millones de años

La cadena caledoniana será objeto de una gran erosión, constituyendo un dominio identificado como el "continente de la Old Red Sanstone" (Arenisca Roja Antigua). Estos depósitos se formaron en áreas subdesérticas, gracias a la acción del viento en zonas de escasa cobertera vegetal, ya que su latitud se corresponde con la de los desiertos subtropicales.

Durante el resto del Devónico y el Carbonífero, continua la subducción en el océano que separaba Gondwana del conjunto septentrional, originando el acercamiento progresivo de estas dos grandes masas de tierra, hasta que los bloques continentales chocaron.

La reconstrucción de las masas continentales durante el Carbonífero es un tema muy controvertido. Algunos piensan que se formó un supercontinente distinto y anterior a la Pangea, con ciertas partes de Asia separadas formando continentes insulares; otros opinan que se distinguían tres grandes continentes: en el hemisferio norte Laurentia + Báltica + Armórica y Siberia principalmente y en el hemisferio sur Gondwana.

Carbonífero inferior, hace 340 millones de años

El ciclo orogénico hercínico culminó en el Pérmico con la formación del orógeno, en un proceso de colisión continente-continente similar al que ha originado el Himalaya. Con la orogenia Hercínica se cerró completamente el océano que separaba las masas de tierra septentrionales y meridionales, de forma que hacia finales del Paleozoico, todas las masas continentales se agruparon formando un único continente, Pangea.


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Pérmico superior, hace 260 millones de años

Hay varias hipótesis para explicar la formación del orógeno hercínico en Iberia. Según algunos autores, la disposición paleogeográfica general aceptada para el comienzo del Paleozoico superior, supone que el NO de la península era un núcleo independiente que colisionó sucesivamente con Europa y con África. Por el contrario otros sugieren una única zona de subducción que rodearía a la península por el O.

La característica más espectacular del hercínico español es el cambio de dirección (165º) que realiza en el N, la llamada “rodilla astúrica”, que se interpreta como un gran pliegue oroclinal. La situación tectónica más aceptada es la de Dewey-Burke: la Península Ibérica poseía en el Paleozoico superior cierta movilidad, resuelta según dos grandes desgarres situados uno en Francia y el otro desde Coimbra a Córdoba. El movimiento hacia el NO de la zona intermedia se habría resuelto en parte plásticamente, en un pliegue oroclinal.

EL MUNDO EN EL MESOZOICO

Al comienzo del Mesozoico, las tierras emergidas estaban reunidas en el supercontinente Pangea. Pero esta situación fue pasajera, pues este gran continente se fragmentó en el Triásico.

• Durante el Triásico, la fragmentación de Pangea da lugar a dos continentes: Laurasia (en el norte) y Gondwana (en el sur).

• A lo largo del Jurásico y el Cretácico se produce la fragmentación de estos dos continentes: aparecen así Eurasia y Norteamérica, a partir de Laurasia. Gondwana se fragmenta y forma Sudamérica, Australia, África, la India y la península Árabiga.

Al final de la era mesozoica, los continentes tienen ya un cierto parecido con los actuales, pero con diferencias significativas: por ejemplo, a finales del Cretácico la India no estaba aún unida a Asia.


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MESOZOICO (250 – 65 ma)

• TRIÁSICO Dominancia de depósitos Continentales. Se inicia rompimiento de Pangea con desarrollo de estructuras tensionales: rifts. Climas muy secos con gruesos depósitos de evaporitas en mares angostos, que iniciaban su formación. Se inicia el “embahiamiento” del mar de Tethys. Cambios dramáticos en diversidad biológica. Gran extinción de especies (47% de géneros existentes) al final del Triásico.

• JURÁSICO A CRETÁCICO

Abundancia de mares “epeiricos”: mares someros que invaden áreas anteriormente formadas por tierra emergida, debido al crecimiento de mares angostos (márgenes tectónicos pasivos), favoreciendo con ello climas cálidos e importantes depósitos de calizas, particularmente en el Cretácico. Los cambios del nivel del mar registrados en estas secuencias se atribuyen a cambios “eustáticos” ó globales. En Jurásico: Un ligero enfriamiento al inicio por el rompimiento de Pangea (no obstante los climas dominantes son cálidos y secos) y el depósito de ironstones (carbonatos de Fe y material carbonoso, con oolitos de óxidos de Fe) en mares epeiricos debido posiblemente al poco aporte de terrígenos en estos ambientes. Se ensanchan corredores marinos en las áreas donde se desarrollan rifts, con depósitos calcáreos y acumulaciones de petróleo principalmente en los mares ecuatoriales del Cretácico (ej. zonas petrolíferas de México y Texas y del Golfo Pérsico. Asociados a los rifts se desarrollan aulacógenos como los valles del amazonas y del Níger y el Golfo de México, en donde abundan depósitos clásticos con intercalaciones de material volcánico. En los mares recién formados se inicia el registro de puntos calientes en el Cretácico, Atlántico así como también en el Pacífico: Cordilleras Río Grande (W) y Walvis (E) Cordillera Emperador (Hawai); Tuamotu-Pitcarin (S). En las zonas costeras donde no son zonas de rift (borde exterior de lo que fuese Pangea), se desarrollan límites tectónicos de convergencia: Región Coordillerana Andes Límites convergentes también se desarrollan, hacia finales del Cretácico, al iniciarse el cierre del Tethys, donde el límite convergente se da por la colisión África vs Europa. Este tipo de límite se continúa en el Terciario y registro de ello son las zonas de montañas plegadas de: Alpes y Atlas. En México en este tiempo (Cretácico-Terciario) se inicia la formación de la Sierra Madre Oriental. En estas zonas las secuencias sedimentarias se encuentran fuertemente deformadas y con intrusiones graníticas. En ellas se originaron importantes depósitos minerales (cobre, plomo, zinc) debido a los procesos ocurridos por la interacción entre placas.


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Los depósitos durante el desarrollo de estos procesos, se considera son en cuencas marginales como las actuales en el Pacífico del oeste, con la presencia de terrenos “sospechosos” (?) Los tipos de depósitos son (Cretácico Tardío- inicios Terciario) principalmente clásticos: secuencias alternantes de lutitas-areniscas marinas de aguas profundas (Flysch) areniscas, conglomerados y brechas continentales (molassas)depósitos de sistemas deltáicos y barreras de islas que pueden tener grandes espesores lutitas y depósitos lacustres (conrestos de petróleo removido por calor)


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EL MUNDO EN EL CENOZOICO

Al comienzo del Cenozoico los continentes tenían ya casi el mismo aspecto que en la actualidad. Los cambios más importantes que se produjeron en este periodo fueros los movimientos de la India y Australia hacia el norte. Mientras que Australia se aproximó a las regiones del Sudeste Asiático, la India colisionó con Asia. Como consecuencia de este choque de placas, se formó la cordillera del Himalaya, que contiene los picos más elevados del planeta.

En el cuaternario se han alternado periodos muy fríos, las glaciaciones con etapas más templadas, periodos interglaciares. Podemos decir que hoy en día, nos encontramos en un periodo interglaciar.

Conclusión:

La experiencia ha sido muy satisfactoria porque aunque hemos ocupado tiempo de clase para realizar el trabajo, el alumnado no ha bajado su rendimiento académico y sigo la programación según la temporalización prevista. Se han conseguido los objetivos del proyecto y todos los alumnos/a han trabajado por igual. Aunque haya resultado difícil en algunas ocasiones, volvería a trabajar sobre la tectónica de placas de este modo en cursos sucesivos.

Criterios de evaluación

• La nota que cada alumno obtenga en el trabajo contará como media para el segundo trimestre.

• Habrá una nota individual para cada alumno donde se evaluará lo siguiente:

o Actitud en grupo 20% o Interés 20% o Conocimientos sobre el tema 40% o Exposición 10% o Presentación 10%

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