{"id":52469,"date":"2019-11-09T00:00:00","date_gmt":"2019-11-08T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/lego-mindstorms-education-ev3-v-proforientatsii"},"modified":"2020-02-18T14:00:11","modified_gmt":"2020-02-18T11:00:11","slug":"lego-mindstorms-education-ev3-v-proforientatsii","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/novosti-interneta\/lego-mindstorms-education-ev3-v-proforientatsii","title":{"rendered":"LEGO MINDSTORMS Education EV3 nella valutazione professionale","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"LEGO
\nimmagine \u2014 roboconstructor.ru<\/i><\/p>\n

Una famosa parabola narra che, quando una giovane madre si rivolse al saggio con il suo bambino in braccio e chiese a che et\u00e0 dovesse iniziare l'educazione del suo piccolo, il saggio rispose che era in ritardo di tanti anni quanti erano gli anni del bambino. La situazione con la scelta della futura professione \u00e8 abbastanza simile. \u00c8 difficile aspettarsi che un neonato sia consapevole dei propri talenti e interessi, ma gi\u00e0 nella scuola media iniziano le varie specializzazioni, e a quel punto sarebbe bene sapere in quale direzione orientarsi per il proprio ragazzo. Tuttavia, una cosa la sappiamo quasi per certa: nei prossimi decenni, dal 30 all'80% delle professioni verranno completamente automatizzate.<\/p>\n

Robotica, cibernetica, comprensione degli algoritmi: sono le competenze con cui, molto probabilmente, a un individuo non verranno prospettate prospettive cos\u00ec incerte. Certo, probabilmente insieme alla sostituzione della forza lavoro con i robot si svilupper\u00e0 anche il concetto di reddito di base incondizionato, ma difficilmente desideri un futuro simile per tuo figlio. <\/p>\n

Ci sono molti modi per presentare rapidamente le basi della programmazione e della robotica a un pubblico giovane e interessato. Tutti questi metodi sono economici, relativamente semplici da apprendere e forniscono, gi\u00e0 dopo poche ore, una comprensione dei fondamenti degli algoritmi e delle concezioni dei dispositivi cibernetici. Tuttavia, nelle aule scolastiche \u00e8 facile imbattersi anche nei difetti di queste piattaforme: la limitata resistenza all'usura (e non nascondiamocelo, anche la \"resistenza all'ignoranza\") delle schede prototipiche, interfacce software non particolarmente amichevoli per bambini di 11-12 anni e un elemento di \"gioco\" relativamente ridotto.
\n<\/a><\/noindex>
\nCon tutti questi difetti, si combatte gi\u00e0 da oltre vent'anni nella pi\u00f9 nota azienda produttrice di kit educativi, LEGO Education. Si parla, ovviamente, della piattaforma MINDSTORMS Education EV3. A partire dai primi modelli degli anni '90, come il Mindstorms RCX, fino all'ultimo complesso MINDSTORMS Education EV3, il principio di progettazione della piattaforma \u00e8 rimasto invariato. Al centro c'\u00e8 il \"mattoncino intelligente\" (\u201cintelligent brick\u201d), un microcomputer con schermo e porte di input\/output, a cui si collegano tutti gli altri componenti. Come in qualsiasi sistema robotico, i dispositivi periferici si suddividono in sensori ed effetti. Grazie ai sensori, il robot percepisce il mondo circostante, mentre grazie agli effetti risponde secondo il programma predefinito. I componenti della piattaforma si collegano facilmente tramite cavi, senza saldature, e le strutture meccaniche sono limitate solo dalla resistenza dei pezzi in plastica e dalla fantasia dei progettisti. <\/p>\n

Nel post precedente<\/a><\/noindex> abbiamo esaminato le possibilit\u00e0 di tali soluzioni in generale, ora vogliamo soffermarci pi\u00f9 dettagliatamente sulla LEGO MINDSTORMS Education EV3.<\/p>\n

EV3<\/h3>\n

\nLEGO MINDSTORMS Education EV3 \u00e8 compatibile con i pezzi Lego Technic. Questo significa che la piattaforma pu\u00f2 essere utilizzata per costruire una variet\u00e0 di strutture, da semplici \"macchinine\" e \"bracci robotici\" a complessi nastri trasportatori o persino \"risolutori\" di cubi di Rubik. In effetti, qualsiasi set Lego Technic pu\u00f2 diventare una fonte di pezzi per i progetti, e non ci saranno problemi con la sostituzione dei pezzi danneggiati. S\u00ec, non sembrano cos\u00ec robusti come il vecchio costruttore in alluminio sovietico, ma si dimostrano persino pi\u00f9 resistenti dei materiali metallici. Almeno nella mia collezione, iniziata nel 1993, non ho ancora trovato un pezzo rotto. <\/p>\n

\r\n \"Riproduci\r\n
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Il kit base educativo MINDSTORMS Education EV3 include 541 pezzi Lego Technic. \u00c8 possibile acquistare kit di risorse specializzati come 45560<\/a><\/noindex> (o il pi\u00f9 vecchio 9648, prodotto per NXT), oppure semplicemente un grande set di costruzioni come 42043<\/a><\/noindex> (2800 pezzi) o 42055<\/a><\/noindex> (quasi 4000 pezzi), e, dopo aver giocato a lungo con il modello principale, poterlo ridurre a \u00abmattoncini\u00bb per esperimenti cibernetici. Considerando il prezzo per pezzo, qui Lego supera di gran lunga gli altri set \u2013 solo 3-5 rubli per ogni pezzo. <\/p>\n

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\nE se qualcuno ha ancora una vecchia collezione che include decine di migliaia di pezzi, non ci sar\u00e0 nemmeno motivo di preoccuparsi delle risorse. <\/p>\n

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\nScreenshot dal servizio Brickset (una base di dati interattiva per i possessori di set Lego, che consente di raccogliere diverse statistiche) dell'autore<\/i><\/p>\n

Tuttavia, questo riguarda solo gli elementi \"passivi\" come travi, ruote o pin di collegamento. I sensori e gli attuatori, ovviamente, sono significativamente pi\u00f9 costosi, ma nel kit di base ce n'\u00e8 pi\u00f9 che abbastanza. Il Mindstorms EV3 viene fornito con tre motori (due pi\u00f9 grandi e potenti e uno compatto), un paio di sensori di contatto (una sorta di \"pulsanti intelligenti\"), un sensore ultrasonico, un sensore giroscopico e un sensore di colore (quest'ultimo pu\u00f2 anche funzionare in modalit\u00e0 di sensore di luminosit\u00e0). Inoltre, \u00e8 mantenuta la compatibilit\u00e0 con i sensori della generazione precedente di robot Lego Education \u2013 Mindstorms NXT (tra cui, ad esempio, un sensore di livello sonoro). <\/p>\n

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\nTornando al \"mattoncino intelligente\", il cuore del sistema. Si tratta di un \"mattoncino\" piuttosto pesante e voluminoso, dotato di uno schermo LCD monocromatico 178x128 (che mostra non solo il menu, ma anche varie immagini personalizzate durante il funzionamento) con retroilluminazione a colore variabile. I sensori e gli attuatori (fino a quattro dispositivi di ogni tipo) si collegano ad esso tramite cavi con connettore standard RJ-12, e c'\u00e8 uno slot per microSDHC e una porta USB. <\/p>\n

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\nL'ultimo pu\u00f2 essere utilizzato sia per caricare software che per aggiornare il firmware. Tuttavia, non manca di microcontrollori e interfacce wireless; se desiderato, \u00e8 possibile caricare i programmi tramite Wi-Fi (\u00e8 necessario un modulo esterno) o Bluetooth (integrato). Inoltre, se stiamo assemblando un robot a distanza, \u00e8 possibile controllarlo utilizzando una connessione wireless con uno smartphone o un tablet. <\/p>\n

All'interno del \"mattoncino intelligente\" si trova un processore ARM da 300 MHz, 16 megabyte di memoria permanente (ed ecco perch\u00e9 \u00e8 utile una scheda) e 64 megabyte di RAM. Per quanto queste cifre possano sembrare modeste, la potenza \u00e8 pi\u00f9 che sufficiente per eseguire anche gli algoritmi pi\u00f9 complessi che tu o, soprattutto, un bambino nel processo di apprendimento potete scrivere. Se lo confrontiamo con il processore da 48 MHz della precedente generazione NXT, che ha recentemente compiuto dieci anni, il progresso \u00e8 piuttosto evidente. Tuttavia, non si pu\u00f2 dire che l'NXT fosse particolarmente lento nell'affrontare compiti standard.<\/p>\n

In aggiunta, \u00e8 stato aggiunto un quarto porto per i motori, un ampliamento funzionale significativo che giustifica l'upgrade. <\/p>\n

La porta USB ora supporta la modalit\u00e0 host, permettendo non solo di collegare un adattatore Wi-Fi, ma anche di unire pi\u00f9 unit\u00e0 EV3 in un unico robot complesso. Tuttavia, il livello delle sfide diventa assolutamente \"non per bambini\". <\/p>\n

Infine, MINDSTORMS Education EV3 ha ora il supporto per l'alimentazione a batteria. Invece di sei batterie AA, \u00e8 possibile installare la batteria al litio fornita, che ha una capacit\u00e0 di oltre due ampere-ora. Certo, non \u00e8 vietato utilizzare batterie tipo eneloop, ma la necessit\u00e0 di rimuoverle per la ricarica riduce l'usabilit\u00e0. Inoltre, il prezzo di un paio di set eneloop con caricabatterie \u00e8 abbastanza competitivo rispetto alla batteria originale. <\/p>\n

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\nOh, \u00e8 arrivato un grande e potente altoparlante che adesso pu\u00f2 riprodurre non solo melodie retro dell'era 8-bit, ma anche suoni pi\u00f9 gradevoli. <\/p>\n

Ora guardiamo gli attuatori del set base. Due di essi sono potenti motori, simili a quelli gi\u00e0 utilizzati nel NXT, dispositivi allungati che sviluppano un notevole momento torsionale grazie a un interno riduttore. <\/p>\n

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\nIn caso di blocco del motore, \u00e8 previsto un freno meccanico che inizia a slittare se l'attrito supera i valori di progetto, rendendo quindi difficile il surriscaldamento del motore.
\n\u00c8 presente un sensore di angolo di rotazione con una risoluzione di un grado (il motore segnala al controller di quanto \u00e8 attualmente ruotato il suo asse) e la possibilit\u00e0 di sincronizzare con precisione la rotazione di tutti i motori collegati. <\/p>\n

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\nIl terzo, noto come servo M (un motore di dimensioni medie), fornisce tre volte meno momento torsionale, ma la sua velocit\u00e0 di rotazione \u00e8 quasi il doppio. <\/p>\n

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\nPer quanto riguarda i sensori, non \u00e8 affatto necessario limitarsi a quelli proposti da LEGO Education (anche se ce ne sono in abbondanza per qualsiasi progetto educativo), poich\u00e9 diverse aziende terze producono sensori compatibili e talvolta piuttosto esotici. Il codice sorgente del firmware e le specifiche hardware sono completamente rilasciati<\/a><\/noindex>. <\/p>\n

Software<\/h3>\n

\nAbbiamo parlato molto dell'hardware, ma in realt\u00e0 non \u00e8 solo questo a determinare l'efficacia delle lezioni di robotica. \u00c8 la presenza di un software davvero intuitivo su molteplici piattaforme (Mac, PC, dispositivi mobili) che piani di studio pronti<\/a><\/noindex> fa di LEGO MINDSTORMS Education EV3 la piattaforma ideale per l'insegnamento, specialmente al confine tra la scuola primaria e secondaria, per i bambini di circa dieci anni. <\/p>\n

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\nSchermata di benvenuto dell'app su iPad
\n<\/i><\/p>\n

La visualizzazione degli algoritmi nel software nativo di LEGO MINDSTORMS Education EV3 \u00e8 semplicemente eccezionale: bastano pochi minuti per apprendere i principali tipi di interazione tra i blocchi logici (condizioni di transizione, cicli, ecc.) e successivamente aumentare gradualmente la complessit\u00e0 dei programmi. Naturalmente, ci sono anche progetti didattici pronti per decine di diversi modelli di robot, e se si desidera, nelle comunit\u00e0 online \u00e8 possibile trovare migliaia di programmi interessanti. <\/p>\n

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\nEsempio di programma nell'app per iPad<\/i><\/p>\n

Gli utenti pi\u00f9 esperti possono installare LabVIEW o RobotC: i \"cervelli\" del LEGO MINDSTORMS Education EV3 sono completamente compatibili con questi pacchetti. Purtroppo, non sar\u00e0 possibile esportare vecchi progetti per NXT senza una conversione aggiuntiva. <\/p>\n

Dal punto di vista educativo, risulta molto pi\u00f9 interessante la versione software per desktop<\/a><\/noindex>. Essa consente di gestire i diari elettronici degli studenti, grazie ai quali l'insegnante pu\u00f2 valutare i progressi di ciascun studente dalla propria versione dell'app. Inoltre, non solo \u00e8 possibile utilizzare i materiali didattici preesistenti (che sono numerosi), ma anche creare i propri attraverso l'editor di contenuti integrato.<\/p>\n

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\nVideo tutorial sull'uso dell'editor di contenuti EV3<\/i><\/p>\n

Inoltre, nella versione desktop \u00e8 presente un'utilit\u00e0 per la registrazione dei dati con la possibilit\u00e0 di programmare le aree del grafico in base a soglie specifiche. In questo modo, l'insegnante pu\u00f2 facilmente dimostrare il funzionamento delle tecnologie moderne nell'ambito della smart home, ad esempio. <\/p>\n

Il microcomputer EV3 raccoglier\u00e0 dati dai sensori in tempo reale e avvier\u00e0 un programma del modello in base alla temperatura ambientale. A temperature elevate si attiva la ventola, mentre a temperature basse si accende il riscaldatore. Gli studenti potranno registrare e analizzare i dati, perfezionando il modello.<\/p>\n

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\nRegistrazione dei dati <\/i><\/p>\n

L'apertura del firmware del \u00abmattoncino intelligente\u00bb ha gi\u00e0 fatto la sua parte: esistono alternative che supportano la maggior parte dei linguaggi di programmazione pi\u00f9 popolari (decine). In sostanza, l'uso dell'EV3 pu\u00f2 essere integrato in qualsiasi progetto educativo legato alla programmazione, poich\u00e9 nulla \u00e8 cos\u00ec gratificante come vedere il funzionamento dei propri algoritmi 'nella realt\u00e0'. <\/p>\n

Molti si aspettano che il prezzo possa essere un ostacolo in questa questione. In effetti, per il Pacchetto Base si dovranno spendere 29.900 rubli, a cui si aggiungono altri 2.500 per il caricabatterie. Tuttavia, in questo importo sono inclusi i componenti e l'elettronica per il lavoro confortevole di due studenti, oltre a un software di base completo con 48 lezioni pronte (che dal gennaio 2016 \u00e8 completamente gratuito sia per i privati che per le organizzazioni). Certo, attrezzature aggiuntive e set di compiti possono aumentare i costi, ma rimangono comunque ragionevoli. Ad esempio, un set per 8 studenti, che comprende set di base e risorse LME EV3, caricabatterie, software e set di compiti aggiuntivo \"Progetti di Ingegneria\"<\/a><\/noindex>, coster\u00e0 174.900 rubli. Un prezzo comunque accettabile per dotare, ad esempio, un club scolastico.<\/p>\n

S\u00ec, \u00e8 sicuramente pi\u00f9 costoso rispetto a piattaforme simili ad Arduino. Tuttavia, anche le possibilit\u00e0 e il livello di coinvolgimento sono molto superiori. Il programma educativo basato su EV3 pu\u00f2 essere pianificato con tranquillit\u00e0 per tutte le scuole medie e oltre. Inoltre, con un uso adeguato, LEGO MINDSTORMS Education EV3 pu\u00f2 semplicemente \u00absopravvivere\u00bb a diversi kit semplici grazie alla sua qualit\u00e0 meccanica, alla facile sostituzione e alla disponibilit\u00e0 di pezzi (nella mia esperienza, solo un cavo RJ-12 ha richiesto sostituzione in 10 anni di utilizzo del NXT). <\/p>\n

Di conseguenza, vediamo un progetto praticamente open source, supportato da un'azienda gigante con tutti i benefici previsti in situazioni simili: un lungo ciclo di vita, facilit\u00e0 di reperimento dei pezzi di ricambio e delle espansioni, guide ufficiali e amatoriali, e una comunit\u00e0 ben developpata. Mindstorms \u00e8 diventato praticamente uno standard nelle classi educative occidentali di robotica per bambini, e sarebbe davvero fantastico vederne una diffusione ampia anche in Russia. <\/p>\n

Scelta della strada<\/h3>\n

\nE ora arriviamo al punto principale. Diversamente dai set WeDo 2.0, l'EV3 \u00e8 orientato verso la scuola media, quindi verso bambini pi\u00f9 grandi, per i quali la questione della scelta della futura professione \u00e8 gi\u00e0 pi\u00f9 seria. <\/p>\n

Utilizzando l'EV3, ogni studente potr\u00e0 esprimere attivamente le capacit\u00e0 innate che gli sono state trasmesse dalla natura, dall'educazione e dal processo di apprendimento.<\/p>\n

Un matematico nato osserver\u00e0 attentamente la telemetria dei sensori, monitorando come viene misurata la distanza percorsa dal robot, come viene registrato l'angolo di deviazione e altro ancora.<\/p>\n

Un futuro esperto IT si immerger\u00e0 nella programmazione del robot, analizzando gli algoritmi che governano il suo movimento. E non mancher\u00e0 di creare i propri algoritmi, non previsti dalle istruzioni standard.<\/p>\n

Un bambino appassionato di fisica potr\u00e0 condurre esperimenti pratici con l'aiuto del robot, fortunatamente i set non hanno problemi con i sensori, cos\u00ec come il bambino non ha problemi con l'immaginazione.<\/p>\n

In generale, qualunque siano gli interessi e le materie preferite di un bambino a scuola, l'apprendimento attraverso i kit MINDSTORMS EV3 consentir\u00e0 di evidenziarli chiaramente e concentrarsi sul loro sviluppo futuro.<\/p>\n

Nella vita<\/h3>\n

\nAl momento, le soluzioni dell'azienda sono gi\u00e0 utilizzate dagli studenti per creare progetti interessanti, sia in ambiti di concorso che per lo sviluppo personale. Di alcuni di questi \u00e8 stata parlato nei media quest'anno.<\/p>\n

Gli studenti delle scuole di Astrakhan, Ruslan Kazimov e Mikhail Gladyshev, hanno sviluppato un robot per la riabilitazione delle articolazioni delle mani presso il parco tecnologico regionale.<\/p>\n

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\nfoto \u2014 rg.ru<\/i><\/p>\n

Gli studenti dell'ottava classe hanno impiegato poco meno di due mesi per sviluppare il dispositivo. Hanno presentato il loro progetto alla fase regionale del IX Concorso Nazionale di Progetti Scientifici e Innovativi nel Sud della Russia, dove si sono classificati secondi. In futuro, pianificano di creare un campione industriale \u2013 attualmente i sviluppatori offrono solo un prototipo realizzato con il kit di robotica educativa LEGO MINDSTORMS Education EV3.<\/p>\n

Il dispositivo replica i movimenti eseguiti dal medico \u2013 le articolazioni iniziano a funzionare, ripristinando cos\u00ec la mobilit\u00e0 non solo di esse ma anche dei gruppi muscolari. Attualmente, i dispositivi sono collegati tramite Bluetooth, ma in futuro interagiranno tramite internet o Wi-Fi.<\/p>\n

Esistono dispositivi simili sul mercato, tuttavia il dispositivo di Astrakhan pu\u00f2 funzionare contemporaneamente con le articolazioni della spalla, del polso e del gomito. Inoltre, \u00e8 portatile e funziona a batteria. \u00c8 anche possibile il controllo remoto, cio\u00e8 il paziente pu\u00f2 allenarsi senza uscire di casa.<\/p>\n

Alla World Robotics Olympiad 2015 (WRO 2015), il team russo DRL di San Pietroburgo ha ricevuto un premio speciale per creativit\u00e0 da LEGO Education (LEGO EDUCATION CREATIVITY AWARD).<\/p>\n

Il team russo DRL ha presentato il progetto CaveBot. I ragazzi di San Pietroburgo, sotto la guida dell'allenatore Sergey Filippov, hanno creato un robot esploratore unico per scoprire aree inesplorate nelle caverne. Lo sviluppo tocca vari campi scientifici, poich\u00e9 il robot unico consente di affrontare diversi compiti di varia complessit\u00e0.<\/p>\n

Il team ha costruito un robot arrampicatore dotato di vari sensori per identificare oggetti da studiare successivamente. I dati ottenuti possono essere trasformati in modelli 3D al computer.<\/p>\n

\r\n \"Riproduci\r\n
<\/div>\r\n <\/div><\/center><\/p>\n

E il tredicenne Shubham Banerjee ha creato una stampante<\/a><\/noindex> Braille realizzato con parti LEGO nell'ambito di un progetto scientifico scolastico. Successivamente, con il coinvolgimento della sua famiglia, \u00e8 stata avviata una startup per commercializzare l'invenzione, ottenendo supporto finanziario dalla corporation tecnologica Intel.<\/p>\n

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\n(Foto: Marcio Jose Sanchez, AP)<\/i><\/p>\n

L'idea di creare una stampante \u00e8 venuta a Shubham dopo aver ricercato il Braille online. Realizzando che le stampanti per la stampa in Braille costano da 2.000$ in su, lo studente ha deciso di fare una versione pi\u00f9 economica.<\/p>\n

Subito dopo l'invenzione, i bambini non vedenti e i loro genitori hanno iniziato a contattare Shubham con l'unica richiesta di realizzare una stampante Braille a basso costo, promettendo di \"acquistarla direttamente dagli scaffali\".<\/p>\n

Come potete vedere, l'uso di MINDSTORMS Education EV3 durante l'apprendimento consente agli studenti di esprimere al massimo la loro fantasia, creando meccanismi sempre nuovi che non solo aiutano a realizzare idee o a condurre esperimenti in modo visivo, ma anche a iniziare a decidere il loro futuro professionale.<\/p>\n

Se avete domande sull'utilizzo di queste soluzioni nel processo educativo (o sui prodotti stessi) \u2014 scrivetele nei commenti.
\n
Fonte: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

\u0438\u0437\u043e\u0431\u0440\u0430\u0436\u0435\u043d\u0438\u0435 \u2014 roboconstructor.ru \u0418\u0437\u0432\u0435\u0441\u0442\u043d\u0430\u044f \u043f\u0440\u0438\u0442\u0447\u0430 \u0433\u043b\u0430\u0441\u0438\u0442, \u0447\u0442\u043e, \u043a\u043e\u0433\u0434\u0430 \u043a \u043c\u0443\u0434\u0440\u0435\u0446\u0443 \u043e\u0431\u0440\u0430\u0442\u0438\u043b\u0430\u0441\u044c \u043c\u043e\u043b\u043e\u0434\u0430\u044f \u043c\u0430\u0442\u044c \u0441 \u0440\u0435\u0431\u0435\u043d\u043a\u043e\u043c \u043d\u0430 \u0440\u0443\u043a\u0430\u0445 \u0438 \u0441\u043f\u0440\u043e\u0441\u0438\u043b\u0430, \u0441 \u043a\u0430\u043a\u043e\u0433\u043e \u0432\u043e\u0437\u0440\u0430\u0441\u0442\u0430 \u0435\u0439 \u0441\u043b\u0435\u0434\u0443\u0435\u0442 \u043d\u0430\u0447\u0438\u043d\u0430\u0442\u044c \u0432\u043e\u0441\u043f\u0438\u0442\u0430\u043d\u0438\u0435 \u043e\u0442\u043f\u0440\u044b\u0441\u043a\u0430, \u0441\u0442\u0430\u0440\u0435\u0446 \u043e\u0442\u0432\u0435\u0442\u0438\u043b, 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