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CORSO DI LAUREA MAGISTRALE in NANOTECHNOLOGIES FOR ICTs (NANOTECNOLOGIE PER LE ICT)
Anno Accademico 2022/23
DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E TELECOMUNICAZIONI
Collegio di Ingegneria Elettronica, delle Telecomunicazioni e Fisica (ETF)
Sede: TORINO/GRENOBLE/LOSANNA
Durata: 2 anni
Classe di laurea n° LM-29: INGEGNERIA ELETTRONICA
Referente del corso
RICCIARDI CARLO referente.lm.nanotech@polito.it
Corso tenuto in Inglese
| Risultati di apprendimento attesi |
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Conoscenza e capacità di comprensione Il laureato Magistrale in Nanotecnologie per le ICT ha solide conoscenze di base, acquisite nel corso di laurea triennale e consolidate nel corso del biennio della Magistrale; tali competenze spaziano negli ambiti della matematica, fisica, chimica, elettronica e informatica. Nel corso di laurea Magistrale vengono consolidate e incrementate le competenze nella fisica della materia applicata alle nanotecnologie e delle tematiche di fisica avanzata ritenute di maggior impatto ed interesse per l'Ingegneria dei micro e nanodispositivi, in particolare per l'Ingegneria dell'informazione e della comunicazione. Tali conoscenze vengono successivamente integrate nei vari filoni dei micro e nanosistemi e nella loro applicazione all'ICT, alla dispositivistica elettronica, all'energia, al biomedicale, al monitoraggio ambientale. Le conoscenze e competenze attese riguardano i diversi ambiti disciplinari caratterizzanti i sistemi elettronici di tipo complesso, oggetto del corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica, quali: - ampia conoscenza della fisica della materia applicata alle nanotecnologie e delle tematiche di fisica avanzata ritenute di maggior impatto ed interesse per l'Ingegneria dei micro e nanodispositivi, in particolare per l'Ingegneria dell'informazione e della comunicazione - comprensione della necessità di utilizzare un approccio ed un procedimento matematico rigoroso nella trattazione dei problemi ingegneristici, e delle tecniche e modalità attraverso le quali attuare tale procedimento. - ampia ed approfondita conoscenza della meccanica quantistica, nonché conoscenza degli argomenti di fisica avanzata di rilevanza nel settore della nanofisica, delle nanoscienze e delle nanotecnologie, e più in generale per tutte le tecnologie industriali avanzate - conoscenza dei micro e nanosistemi, della elettronica avanzata e microelettronica di maggiore interesse per i micro e nanosistemi per applicazioni al settore dell'ICT, della salute, dell'automotive, dell'aeronautica e spazio e delle applicazioni all'ingegneria in genere. - comprensione dei concetti, metodi e tecniche che consentono di impiegare ed integrare sinergicamente tali principi nello studio di problemi di tipo fisico ed elettronico. - ampia conoscenza dei fondamenti della nanofisica, della nano-elettronica, con particolare riguardo alle tematiche dei micro e nanodispositivi , che si integrano specificamente con le tematiche proprie della fisica avanzata della materia. - comprensione della necessità di ibridare concetti della nanofisici e concetti dell'ingegneria nella progettazione, caratterizzazione ed utilizzazione di dispositivi avanzati basati su fenomeni nanofisici anche complessi. Queste conoscenze e capacità sono acquisite dagli studenti attraverso lezioni frontali, esercitazioni in aula e in laboratori informatici e di tipo sperimentale. Nella maggior parte degli insegnamenti sono anche presenti altre attività, condotte in modo autonomo da ciascuno studente o da gruppi di lavoro organizzati con specifici obiettivi, assistiti dai docenti, come ad esempio l'approfondimento di argomenti monografici e progetti di tipo settoriale e di tipo multidisciplinari. Ogni insegnamento indica quanti crediti sono riservati a ciascuna modalità didattica. L'accertamento delle conoscenze e della capacità di comprensione avviene tramite esami scritti e orali, che comprendono quesiti relativi agli aspetti teorici ed applicativi e tramite la discussione dei risultati delle attività autonome singole o di gruppo. Si richiede: - la capacità di integrare le conoscenze acquisite in insegnamenti e contesti diversi, e la capacità di valutare criticamente e scegliere tecnologie, modelli e metodi di soluzione; - la conoscenza della lingua inglese a livello di padronanza della terminologia necessaria per stabilire una comunicazione di base con terzi su temi di carattere scientifico/ingegneristico; - lo svolgimento di un lavoro autonomo di tesi di Laurea Magistrale, presso un Laboratorio di Livello Internazionale operante nei settori di riferimento della Laurea stessa. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Al termine del percorso di studi lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze e competenze acquisite nei vari ambiti a diversi contesti, fondendole insieme grazie ad un'intensa attività sperimentale e di laboratorio. In particolare le conoscenze e tecniche acquisite consentono allo studente di: • capacità di usare correttamente e con sicurezza i concetti della fisica della materia applicata alle nanotecnologie e della fisica avanzata a settori propri dell'Ingegneria; • capacità di adattare i concetti della fisica della materia avanzata a specifici problemi inerenti a tematiche proprie dei micro e nanodispositivi applicati all’Ingegneria dell'informazione e della comunicazione, e capacità di integrare costruttivamente e con sicurezza le conoscenze ricevute su argomenti fisici diversi nella risoluzione di tali problemi; • capacità di utilizzare tecniche di nanofisica moderna e nanotecnologie di interesse per la società industriale a tecnologia avanzata; • capacità di applicare i concetti e le tecniche delle micro e nanoscienze e delle micro e nanotecnologie alla risoluzione di problemi di fisica avanzata della materia ed alla progettazione di dispositivi e sistemi basati su fenomeni tipici della fisica dello stato solido e della Nanofisica, e capacità di utilizzare componentistica adeguata al raggiungimento di un determinato obiettivo operativo; • capacità di comprendere lezioni, seminari e conferenze su argomenti di fisica e di Ingegneria tenute in lingua inglese, e capacità di esprimersi correttamente in lingua inglese sia nella discussione sia nella presentazione pubblica dei propri risultati scientifici; • definire le specifiche di un micro o nanosistema, di analizzarne le caratteristiche principali, determinandone le funzionalità, le tecnologie necessarie per la realizzazione, le criticità e quanto è necessario per la realizzazione sia a livello di prototipo sia a livello di produzione, • progettare micro e nano dispositivi e sistemi complessi con diverse tecnologie, comprendendo e scegliendo le soluzioni tecnologiche più appropriate in funzione delle specifiche di progetto e procedendo al partizionamento del sistema in sottosistemi per poi giungere al progetto integrato delle varie parti anche con tecniche di co-progettazione e co-simulazione, • progettare micro e nanosistemi multifunzionali da integrare nei sistemi elettronici avanzati • progettare dispositivi avanzati e innovativi di tipo microelettronico, nanoelettronico o optoelettronico. Modalità didattiche. La capacità di applicare conoscenze e comprensione sono acquisite dallo studente tramite l'analisi e la progettazione guidata. Lezioni ed esercitazioni in aula sono fortemente correlate alle attività progettuali, e le attività sperimentali sono finalizzate alla progettazione integrata e completa di micro e nanodispositivi e dei relativi sistemi, con particolare enfasi alle verifiche di criticità e limiti dei modelli rispetto ai casi reali, l’ingegnerizzazione delle apparecchiature progettate, le verifiche funzionali nonché la caratterizzazione fisica del sistema progettato relativamente alle specifiche di partenza. Viene curata l'applicazione integrata di conoscenze acquisite in differenti insegnamenti o in modo autonomo. Modalità di accertamento. Gli accertamenti comprendono esami tradizionali (scritti e orali), con quesiti relativi agli aspetti teorici, all'analisi e al progetto di sottosistemi elettronici. I quesiti di progetto richiedono la valutazione comparata di diverse scelte (“problem solving”). Viene verificata la capacità di applicare le conoscenze acquisite a problemi nuovi, anche di carattere interdisciplinare. Un accertamento complessivo delle capacità di applicare quanto appreso nei diversi insegnamenti avviene con la elaborazione della tesi di laurea. Questa prova finale richiede l'integrazione di conoscenze acquisite e la capacità di apportare nuovi sviluppi. |
| Area di apprendimento | Risultati di apprendimento attesi | Insegnamenti / attivita formative |
| Fisica della materia applicata alle nanotecnologie |
Conoscenza e comprensione Gli obiettivi di apprendimento riguardano i seguenti argomenti: - Fisica quantistica dello stato solido con applicazioni ai sistemi a bassa dimensionalità ed agli effetti di confinamento dimensionale in nanostrutture - Fisica dei materiali per applicazioni ai sistemi micro-elettromeccanici (MEMS) - Tecniche di caratterizzazione fisica di materiali artificialmente nano strutturati e di superfici - Applicazioni della Fisica della materia alle tecniche di processo di nanomateriali e nanostrutture - Applicazioni di nanoparticelle per la teranostica - Proprietà elettroniche specifiche di sistemi nanoscopici o nanostrutturati - Tecniche di nanomanipolazione e nanoprocesso per l'ottenimento di funzionalità specifiche in strutture micro- e nanometriche. Il principale strumento didattico è la lezione frontale integrata da esercitazioni in aula ed eventualmente accompagnata da dimostrazioni/esercitazioni nei laboratori. La valutazione delle conoscenze avviene tipicamente tramite esami orali e/o scritti Capacità di applicare conoscenza e comprensione Lo studente sarà in grado di applicare la conoscenza acquisita per il raggiungimento dei seguenti obiettivi: - Progettazione di un dispositivo a stato solido per le nanotecnologie o di un nanodispositivo a stato solido - Preparazione attraverso tecniche fisiche dei materiali innovativi necessari per la produzione del dispositivo - Caratterizzazione strutturale, morfologica e fisica di materiali innovativi a livello nanoscopico usando tecniche fisiche - Processo dei materiali usando tecniche microlitografiche, nanolitografiche ed affini - Funzionalizzazione di nano materiali e superfici - Utilizzo dei dispositivi o nanodispositivi in applicazioni industriali e per la ricerca. Lo strumento didattico utilizzato è l'esercitazione in aula e/o in laboratorio, anche a squadre parallele. La valutazione delle capacità si realizza contestualmente e quella delle conoscenze attraverso esami orali e/o scritti. |
Electronic transport in crystalline and organic semiconductors - 01UAZPE - ING-INF/01 (6 cfu)
From micro to nanosystems: nanoelectronics and optoelectronics - 01NPLPE - ING-INF/01 (6 cfu) Nanophysics and Nanostructures - 01APBPE - ING-INF/01 (6 cfu) Nanosurfaces and Nanostructures: from synthesis to applications - 01UCYPE - FIS/03 (6 cfu) Physics of technological processes - 01VJXPE - FIS/03 (6 cfu) Physics of technological processes/Design of microsystems - Design of microsystems - 01UCCPE - ING-INF/01 (6 cfu) Physics of technological processes/Design of microsystems - Physics of technological process - 01UCCPE - FIS/03 (6 cfu) Solid state physics/Electronic devices - Electronic devices - 01RLUPE - ING-INF/01 (6 cfu) Solid state physics/Electronic devices - Solid state Physics - 01RLUPE - FIS/03 (6 cfu) |
| Micro e nanosistemi, Elettronica avanzata e microelettronica |
Conoscenza e comprensione Gli obiettivi di apprendimento riguardano i seguenti argomenti: - comportamento di componenti optoelettronici per applicazioni avanzate in comunicazioni ottiche e nell'elaborazione ottica dei segnali - applicazioni dei materiali polimerici all'elettronica ed alla fotonica - principi di base necessari allo studio dei micro e nanosistemi meccanici e fluidici per applicazioni biomedicali - applicazioni di nanodispositivi basati su fenomeni della Fisica quantistica della materia alla biomedicina- progetto di microsistemi e relativi strumenti di progettazione assistita - comportamento e funzionalità dei dispositivi integrati per la microelettronica avanzata e tecniche di integrazione submicrometrica - tecnologie utilizzate nei sistemi integrati, modellizzazione e progetto di interconnessioni on-chip e off-chip - principi di TCAD per microsistemi. Il principale strumento didattico è la lezione frontale integrata da esercitazioni in aula ed eventualmente accompagnata da dimostrazioni/esercitazioni nei laboratori. La valutazione delle conoscenze avviene tipicamente tramite esami orali e/o scritti Capacità di applicare conoscenza e comprensione Lo studente sara' in grado di applicare la conoscenza acquisita per il raggiungimento dei seguenti obiettivi: - uso e progetto di dispositivi elettronici, optoelettronici, fotonici, meccanici e fluidici - uso e progetto di circuiti elettronici contenenti componenti circuitali attivi non convenzionali - progetto di micro e nanosistemi ed applicazioni alle micromanipolazioni, alla biotecnologia, alla energetica, al monitoraggio ambientale e biologico - progetto ed uso di microdispositivi integrati su chip e in sistemi complessi - abilità di integrazione submicrometrica di micro e nanodispositivi - uso di tecniche assistite dal calcolatore per la progettazione di micro e nanosistemi. Lo strumento didattico utilizzato è l'esercitazione in aula e/o in laboratorio, anche a squadre parallele. La valutazione delle capacità si realizza contestualmente e quella delle conoscenze attraverso esami orali e/o scritti. |
Advanced Technologies and Applications - 01VJAPE - FIS/03 (6 cfu)
Advanced microsystems and LABS - 06NPHPE - ING-INF/01 (10 cfu) Advanced microsystems and LABS - Microsystems II - 06NPHPE - FIS/03 (2 cfu) Advanced tools for nanoelectronics - 01ASUPE - ING-INF/01 (6 cfu) Analog circuits, VLSI and modelling - 01NPKPE - ING-INF/01 (12 cfu) CAD of semiconductor devices - 01UAYPE - ING-INF/01 (6 cfu) Labs - 01NPMPE - ING-INF/01 (6 cfu) Materials and characterizations for Micro and Nanotechnologies - 01RZYPE - FIS/03 (10 cfu) Micro and Nanoelectronic Devices - 01UAXPE - ING-INF/01 (6 cfu) Modern Optics - 01RXXPE - FIS/03 (6 cfu) Photonic devices - 01NOPPE - ING-INF/01 (6 cfu) Physics of NanoBiosystems - 01UCXPE - FIS/03 (3 cfu) Physics of NanoBiosystems - 01UCXPE - ING-INF/01 (3 cfu) Technology for Nanoelectric Systems & Nanoelectronic Systems - Nanoelectronic systems - 01UCZPE - ING-INF/01 (6 cfu) Technology for Nanoelectric Systems & Nanoelectronic Systems - Technology for Nanoelectric Systems - 01UCZPE - ING-INF/01 (6 cfu) |
| Matematiche e Fisiche avanzate (corsi opzionali) |
Conoscenza e comprensione Gli obiettivi di apprendimento riguardano i seguenti argomenti a scelta dello studente: Corsi Opzionali di Matematica avanzata: - modellizzazione a elementi finiti di sistemi complessi nel settore dell'ingegneria dell'informazione Corsi Opzionali di Fisica della materia e Ingegneria avanzata: - caratterizzazione avanzata di micro/nano strutture e dispositivi Il principale strumento didattico è la lezione frontale integrata da esercitazioni in aula ed eventualmente accompagnata da dimostrazioni/esercitazioni nei laboratori. La valutazione delle conoscenze avviene tipicamente tramite esami orali e/o scritti Capacità di applicare conoscenza e comprensione Lo studente sarà in grado di applicare la conoscenza acquisita per il raggiungimento dei seguenti obiettivi: - capacità di concepire ed applicare codici di calcolo per la descrizione di sistemi fisici complessi in condizioni sia statiche che dinamiche - conoscenza delle tecniche di caratterizzazione di materiali e loro utilizzo in dispositivi - conoscenza degli aspetti più avanzati dei materiali alla scala nanoscopica. Lo strumento didattico utilizzato è l'esercitazione in aula e/o in laboratorio, anche a squadre parallele. La valutazione delle capacità si realizza contestualmente e quella delle conoscenze attraverso esami orali e/o scritti. |
Finite element modelling - 01NNMPE - MAT/08 (6 cfu)
Materials and characterizations for Micro and Nanotechnologies - 02RZYPE - FIS/03 (6 cfu) |
| Crediti liberi |
Conoscenza e comprensione - conoscenza di tematiche generali nei settori delle scienze dell'ingegneria, dell'economia, del management, delle scienze umane e sociali - conoscenza dettagliata di aspetti specifici o di tecniche/approcci trasversali nel settore dell'ingegneria dell'informazione Il principale strumento didattico è la lezione frontale. La valutazione delle conoscenze avviene tipicamente tramite esami orali e/o scritti. Capacità di applicare conoscenza e comprensione - capacità di integrare le competenze scientifiche ed ingegneristiche fornite dai corsi del programma standard con risvolti di natura economica, sociale, umanistica - capacità di inquadrare una tematica di fisica avanzata ed applicata e di ingegneria in un contesto culturale ampio che tenga conto delle possibili implicazioni economiche e sociali di ciascuna soluzione scientifico/tecnica adottata La valutazione delle capacità si realizza contestualmente e quella delle conoscenze attraverso esami orali e/o scritti. |
Elective course - 07NZAPE - *** N/A *** (6 cfu)
Elective subject (Grenoble) - 01NPNPE - *** N/A *** (6 cfu) Elective subject (Losanna) - 01PBUPE - *** N/A *** (6 cfu) Statistical learning and neural networks - 01SOVPE - ING-INF/03 (6 cfu) |
| Tesi |
Conoscenza e comprensione Lo svolgimento della tesi di Laurea Magistrale avviene presso un Laboratorio di Livello Internazionale operante nei settori di riferimento della Laurea stessa. Conoscenza e comprensione - conoscenza approfondita di un argomento specifico attinente al percorso degli studi - comprensione delle tecniche ingegneristiche teoriche e/o sperimentali che è necessario adottare per affrontare adeguatamente una tematica di ricerca nel settore delle micro e nanotecnologie Lo strumento didattico è l'autoapprendimento integrato dall'assistenza fornita dal tutor di riferimento scelto contestualmente alla tematica dello stage di tesi. La valutazione delle conoscenze avviene tramite la presentazione di un elaborato scritto e di una prova orale ad una commissione di tesi. Capacità di applicare conoscenza e comprensione - produzione di una sintesi coerente e completa di una tematica di ricerca nella quale lo studente ha operato in un ruolo esecutivo - produzione di un elaborato scritto relativo alle attività svolte dallo studente - capacità di comunicare verbalmente informazioni scientifiche significative su un argomento specifico in un intervallo di tempo definito, anche mediante l'uso di strumenti informatici di presentazione. La valutazione delle capacità avviene contestualmente alla valutazione delle conoscenze tramite la presentazione scritta ed orale di un elaborato alla commissione di laurea. |
Tesi - 23EBHPE - *** N/A *** (30 cfu)
Tesi - 22EBHPE - *** N/A *** (18 cfu) |
| Tirocinio |
Conoscenza e comprensione Il tirocinio (non obbligatorio, ma a scelta dello studente) consente allo studente di applicare le conoscenze e capacità acquisite e sviluppare un approccio professionale al lavoro; inoltre, con la stesura della relazione di tirocinio, viene sviluppata e poi valutata la capacità di comunicazione dello studente. |
Tirocinio - 10CWHPE - *** N/A *** (12 cfu)
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| Autonomia di giudizio | |||||||
| L'autonomia di giudizio viene esercitata quando agli studenti è richiesta l'analisi di un problema di preparazione e/o di processo di un nuovo materiale nanostrutturato, oppure la sua caratterizzazione mediante tecniche fisiche, oppure ancora lo sviluppo di un progetto anche complesso che coinvolge l'utilizzazione in sistemi microelettronici o di altro genere di micro e nanodispositivi operanti in base a fenomeni fisici avanzati. Normalmente la definizione dei parametri preparativi e di processo, oppure delle condizioni al contorno nella caratterizzazione fisica, oppure delle specifiche del progetto da sviluppare, e' largamente indeterminata e necessita di essere attentamente valutata dallo studente che deve pervenire ad essere in grado di fare delle scelte personali in completa autonomia di giudizio. L'autonomia di giudizio viene acquisita attraverso il lavoro di studio personale o la discussione in attività di gruppo, la predisposizione di relazioni su problemi specifici, anche partendo da informazioni limitate o incomplete, e la preparazione della dissertazione finale. Il raggiungimento dei risultati di apprendimento previsti viene verificato nelle singole prove d'esame e nella prova finale. | |||||||
| Abilità comunicative | |||||||
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Le abilita' di comunicazione scritta (in lingua inglese) vengono sviluppate attraverso lo svolgimento di prove scritte d'accertamento, erogate in Inglese, previste da alcuni insegnamenti. Le abilita' di comunicazione orale (in lingua inglese) vengono sviluppate attraverso: - la regolare frequenza agli insegnamenti che vengono interamente impartiti in inglese
- interrogazioni orali individuali previste per alcuni insegnamenti come parte della prova di accertamento - presentazione di relazioni orali individuali o di gruppo (con l'ausilio di supporti informatici) su specifici argomenti di alcuni insegnamenti come parte della prova di accertamento - presentazione (in lingua inglese) della tesi di laurea magistrale. Queste attivita' consentono agli studenti di migliorare la comprensione dell'inglese tecnico e la capacità di espressione verbale. Tali adempimenti permettono allo studente di esercitare appieno le proprie capacita' di analisi e di sintesi, di espressione in una lingua straniera, di lavoro in gruppo, di presentazione orale della propria attività ad una valutazione e di presentazione in forma scritta dei risultati ottenuti durante il lavoro di tesi di laurea magistrale. L'insieme di queste attivita' consente un completo sviluppo delle abilita' di presentazione e comunicazione in pubblico da parte dello studente. Il percorso formativo promuove l¿attitudine a lavorare in un quadro internazionale attraverso attività e documentazione in lingua inglese. La discussione della prova finale (tesi) rappresenta il momento conclusivo del percorso formativo in cui lo studente esprime, insieme alle proprie competenze, le proprie abilità di comunicazione. L'esposizione prevede la presentazione dinanzi ad una commissione di esperti, in lingua inglese, del lavoro svolto. |
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| Capacità di apprendimento | |||||||
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Gli insegnamenti del corso di studio sono specificamente calibrati allo scopo di sviluppare e/o ottimizzare le capacità di apprendimento degli studenti nei seguenti contesti:
- saper affrontare autonomamente l'analisi di problemi complessi di fisica della materia ed ingegneria applicate a nanodispositivi e micro/nanosistemi - saper descrivere in modo rigoroso e quantitativo un fenomeno fisico o ingegneristico complesso - saper concepire e sviluppare specifici passi di processo per il trattamento di nanomateriali e per l'ottenimento di specifiche funzionalità in micro e nanostrutture - saper effettuare autonomamente, con rapidità ed efficacia, ricerche bibliografiche nella letteratura tecnica mondiale su argomenti di ricerca avanzata concernenti nanomateriali e nanotecnologie. Il corso di studio deve permettere agli studenti di acquisire i fondamenti scientifici e metodologici necessari per iniziare con successo una attività lavorativa in ambito sia industriale (produzione ovvero ricerca e sviluppo) che di ricerca avanzata presso laboratori universitari o di enti di ricerca, pubblici e privato. Deve inoltre consentire agli studenti di poter accedere, previo superamento di una selezione, a corsi di dottorato nei settori della fisica della materia e dei dispositivi elettronici, in Italia ed all'estero. Obbiettivo primario e' infine quello di garantire agli studenti la piena conoscenza degli strumenti metodologici adeguati per permettere un aggiornamento continuo delle proprie competenze professionali in tempi successivi alla conclusione del proprio percorso di studi. La verifica del raggiungimento di capacità di apprendimento si attua mediante la valutazione, da parte di docenti preposti, dell¿attitudine degli studenti a ricercare nella letteratura scientifica esistente, assorbire, ritenere e saper utilizzare specifiche competenze di fisica avanzata ed ingegneria delle micro e nanostrutture in sede di valutazione del grado di apprendimento di quegli insegnamenti che maggiormente richiedono la conoscenza dello stato dell'arte in un settore di ricerca, e la capacità dello studente di richiamare estesamente concetti, formule ed approcci elaborati nel corso di uno o più insegnamenti precedentemente seguiti. |
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