工科類實(shí)踐教學(xué)模式探討論文
摘要:以湖北師范大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室為例,從實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐等多個(gè)角度探討了工科類專業(yè)創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式,在現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)模式基礎(chǔ)上,提出了具有“多元化的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐教學(xué)模式”、“個(gè)性化的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式”和“校企合作的工程實(shí)踐教學(xué)模式”的多元化靈活的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式。實(shí)踐結(jié)果證明了該教學(xué)模式的有效性,以期通過(guò)該創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式的改革,為我校向應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型提供一些思路和方法。
關(guān)鍵詞:工科類;實(shí)踐教學(xué)模式;創(chuàng)新性;工程實(shí)踐
教育部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部在教發(fā)〔2015〕7號(hào)文件中關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見(jiàn)中指出:轉(zhuǎn)型高校在人才培養(yǎng)方面,要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié),實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)的課時(shí)占專業(yè)教學(xué)總課時(shí)的比例達(dá)到30%以上[1]。湖北師范大學(xué)作為我省首批全面轉(zhuǎn)型的11所本科高校之一,如何做好實(shí)踐教學(xué),探討創(chuàng)新性的實(shí)踐教學(xué)模式已是迫不及待。從目前的國(guó)內(nèi)實(shí)踐教學(xué)模式來(lái)看,仍然存在著重理論、輕實(shí)踐和創(chuàng)新能力不足的現(xiàn)象。可以說(shuō),實(shí)踐教學(xué)仍然是各個(gè)高校工科類專業(yè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)外教學(xué)研究學(xué)者從多個(gè)方面對(duì)工科專業(yè)創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行了研究,近年來(lái)取得了較大的研究成果。盧琴芳等人提出了集校內(nèi)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)與校外基地實(shí)踐為一體的化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式,具有“內(nèi)外結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合、循序漸進(jìn)”等特色[2];衣秋杰學(xué)者通過(guò)采取課程設(shè)計(jì)任務(wù)先行化、設(shè)計(jì)內(nèi)容系統(tǒng)化、工程化、指導(dǎo)方式多樣化、評(píng)價(jià)體系指標(biāo)化等措施構(gòu)建內(nèi)容豐富、層次分明的課程設(shè)計(jì)體系[3];蒲艷玲學(xué)者搭建了多元化的實(shí)踐育人平臺(tái),建設(shè)了優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì),重構(gòu)了系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)體系,構(gòu)建了完善的實(shí)踐教學(xué)模式,對(duì)強(qiáng)化大學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和工程能力的培養(yǎng)起到了良好的促進(jìn)作用[4];陳英杰等人將“以賽促學(xué)、以賽促練、以賽促教”的教學(xué)模式貫穿大學(xué)生學(xué)習(xí)的全過(guò)程,形成“4年不斷線”的工科學(xué)生競(jìng)賽與教學(xué)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式[5];盧艷軍學(xué)者結(jié)合CDIO工程教育理念,提出以項(xiàng)目組織、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、能力導(dǎo)向?yàn)橹攸c(diǎn)的項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)模式[6]。這些實(shí)踐教學(xué)模式分別從實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、實(shí)踐基地、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新能力和學(xué)科競(jìng)賽等多個(gè)角度提出了不同的實(shí)踐教學(xué)模式,雖然取得了一定的成績(jī),但是大多都是對(duì)原有實(shí)踐模式的改進(jìn)與完善,沒(méi)有考慮到學(xué)生的個(gè)性化選擇、知識(shí)水平的不斷增長(zhǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等問(wèn)題,并且改進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)模式均是針對(duì)某一個(gè)或幾個(gè)方面的實(shí)踐問(wèn)題,因此如何充分考慮和構(gòu)建實(shí)踐模式的多元化、個(gè)性化和創(chuàng)新性,是地方高校特別是應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的高校當(dāng)前急需探討和探索的問(wèn)題。
1多元化的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式探索
電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化是我院最早開(kāi)設(shè)的兩個(gè)本科專業(yè),這兩個(gè)專業(yè)的人才需求旺盛,如何開(kāi)展這兩個(gè)工科專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)對(duì)于人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。湖北師范大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室是2013年我校與羅克韋爾自動(dòng)化有限公司共建的校企合作實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室的宗旨是依托羅克韋爾自動(dòng)化有限公司巨大的共享資源聯(lián)合培養(yǎng)個(gè)性化和創(chuàng)新性的人才。2015年,我院和湖北三豐智能輸送裝備股份有限公司聯(lián)合成功申報(bào)了智能物流輸送裝備湖北省工程實(shí)驗(yàn)室,該實(shí)驗(yàn)室目前也主要依托在羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室。幾年下來(lái),通過(guò)雙方的不斷努力,在實(shí)踐教學(xué)方式方面取得了一定的成績(jī)。多元化的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式整體思路如圖1所示。從專業(yè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程和培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性化和創(chuàng)新能力角度出發(fā)進(jìn)行分析,將工科類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)分為三個(gè)模塊:基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐和工程實(shí)踐。其中,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐是校內(nèi)課堂的必修課程環(huán)節(jié),保持其普遍化和多元化的特點(diǎn),是創(chuàng)新實(shí)踐和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)環(huán)節(jié);創(chuàng)新環(huán)節(jié)則是培養(yǎng)學(xué)生個(gè)性化和創(chuàng)新化,從大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、大學(xué)生本科立項(xiàng)和各種專業(yè)科技競(jìng)賽項(xiàng)目中激發(fā)學(xué)生的興趣愛(ài)好;工程實(shí)踐環(huán)節(jié)則是面對(duì)校企合作教學(xué)模式和畢業(yè)生工作崗位化,與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)訂單式培養(yǎng),貫穿“工程實(shí)踐”的概念,為學(xué)生將來(lái)創(chuàng)業(yè)和就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。1.1多元化的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐教學(xué)模式基礎(chǔ)和綜合實(shí)踐教學(xué)是保證正常教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分,也是后續(xù)創(chuàng)新實(shí)踐和工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)保障。基礎(chǔ)和綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)主要就是課堂內(nèi)的課程實(shí)驗(yàn)和各種專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)。從目前的實(shí)踐教學(xué)效果和現(xiàn)狀中[7-10]可以看出,目前的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合課程設(shè)計(jì)存在著流水線式的特點(diǎn),大部分實(shí)驗(yàn)只是驗(yàn)證性的性質(zhì),形式化較為嚴(yán)重;綜合課程設(shè)計(jì)具有一定的靈活性,但是也存在著設(shè)備少,設(shè)計(jì)項(xiàng)目成員多的問(wèn)題,這就導(dǎo)致部分學(xué)生存在打醬油的性質(zhì),各個(gè)專業(yè)課的綜合課程設(shè)計(jì)相互獨(dú)立,很難激起學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣。多元化的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐教學(xué)模式主要針對(duì)以上存在的問(wèn)題,將基礎(chǔ)和綜合實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行多元化,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的題目也進(jìn)一步細(xì)分為必做、選做和綜合等幾個(gè)環(huán)節(jié),讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)識(shí)程度自由選擇不同的實(shí)驗(yàn)課題。比如我們學(xué)院的所有基礎(chǔ)和綜合實(shí)踐里都設(shè)置了必做、選做和綜合三塊,在保證學(xué)時(shí)的基礎(chǔ)上,除了必做之外,學(xué)生可以根據(jù)自己愛(ài)好自由選擇其他模塊進(jìn)行實(shí)踐,而不是強(qiáng)制性的,大部分學(xué)生表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)也豐富和提高了其綜合能力。之前做實(shí)驗(yàn)走過(guò)場(chǎng)、玩手機(jī)等現(xiàn)象得到了有效的抑制;綜合課程設(shè)計(jì)采取指定和自擬課題的形式,鼓勵(lì)部分學(xué)生將自己的科研項(xiàng)目課題、科技小制作等相關(guān)實(shí)踐成果應(yīng)用到課程設(shè)計(jì)里,注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的培養(yǎng)。比如在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)方面,學(xué)生可以將自己參加比賽制作的成品或是平時(shí)的小制作加以改進(jìn),豐富一些新的功能等,課程設(shè)計(jì)的題目也不要僅僅限于課本上的已定題目,可以根據(jù)自己設(shè)計(jì)自擬題目,這樣不僅可以提高課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量,也為后續(xù)的比賽和科技發(fā)明打下基礎(chǔ);A(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐教學(xué)模式主要針對(duì)大一和大二低年級(jí)的學(xué)生,這些基礎(chǔ)和綜合的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容有助于他們對(duì)專業(yè)課打下良好的學(xué)識(shí)和實(shí)踐基礎(chǔ)。1.2個(gè)性化的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式個(gè)性化的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式是指針對(duì)不同知識(shí)水平、不同層次的學(xué)生進(jìn)行量身定制不同的實(shí)踐教學(xué)模式,充分發(fā)揮其最大的興趣和潛力。個(gè)性化的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式包括大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、大學(xué)生本科立項(xiàng)項(xiàng)目及各級(jí)專業(yè)性的科技競(jìng)賽等。大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目又包括創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目三類。創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,可以自主或通過(guò)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成相關(guān)項(xiàng)目的創(chuàng)新性實(shí)踐。主要是從大三的高年級(jí)學(xué)生中選拔出這批學(xué)生,完成個(gè)性化的創(chuàng)新性實(shí)踐,湖北師范大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室具有價(jià)值600萬(wàn)左右的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備,可以為這類學(xué)生提供良好的實(shí)踐場(chǎng)所。學(xué)院每年也會(huì)舉辦一些相關(guān)知識(shí)講座來(lái)幫助學(xué)生提高撰寫(xiě)項(xiàng)目的成功率,我院每年都有至少兩個(gè)項(xiàng)目申報(bào)成功;創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目主要是通過(guò)團(tuán)隊(duì)編制商業(yè)計(jì)劃書(shū),提出具有市場(chǎng)前景的創(chuàng)新性產(chǎn)品。這類學(xué)生可以通過(guò)自主創(chuàng)業(yè)的形式來(lái)推銷和展示自己的創(chuàng)新性產(chǎn)品,學(xué)院每年也有部分學(xué)生創(chuàng)業(yè)成功或是得到學(xué);蚴±锏南嚓P(guān)資助。大學(xué)生本科立項(xiàng)項(xiàng)目則是另外一種鼓勵(lì)學(xué)生自主個(gè)性化的創(chuàng)新性實(shí)踐方式,可以通過(guò)選拔學(xué)識(shí)水平不錯(cuò)的高年級(jí)學(xué)生進(jìn)行申請(qǐng),再以論文或創(chuàng)新性產(chǎn)品的形式結(jié)題。學(xué)院會(huì)為學(xué)生配備相關(guān)的指導(dǎo)老師,立項(xiàng)的作品每年都能獲得校級(jí)挑戰(zhàn)杯的獎(jiǎng)項(xiàng),也有一些論文發(fā)表在相關(guān)關(guān)雜志上;工科類的專業(yè)性科技競(jìng)賽非常多,我院每年都會(huì)通過(guò)羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室選拔一批感興趣的學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生“西門子杯”工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)賽、“AB杯”全國(guó)大學(xué)生自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用大賽和全國(guó)青年科普創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)暨作品大賽等,當(dāng)然除此之外,還有大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競(jìng)賽等。這些參加各類科技競(jìng)賽的同學(xué)將來(lái)就會(huì)自主選擇在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)。1.3校企合作的工程實(shí)踐教學(xué)模式依托校企共建的羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室和智能物流輸送裝備湖北省工程實(shí)驗(yàn)室,對(duì)工科類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)與規(guī)格進(jìn)行準(zhǔn)確定位,與相關(guān)企業(yè)共同開(kāi)發(fā)實(shí)踐教學(xué)模塊化課程體系及課程,實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程的項(xiàng)目化、情景化和職業(yè)化。學(xué)院轉(zhuǎn)型發(fā)展期間,加大與湖北三豐智能輸送裝備股份有限公司、湖北三豐馳眾機(jī)器人有限公司、黃石東貝機(jī)電集團(tuán)太陽(yáng)能有限公司、黃石華科新能源科技有限公司、黃石市民生太陽(yáng)能科技有限公司、黃石紅鷹新能源科技有限公司、黃石科威自控有限公司等多家企業(yè)的合作,取得了不少的成績(jī)與項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)。利用多種獎(jiǎng)勵(lì)手段鼓勵(lì)教師到企業(yè)參與技術(shù)開(kāi)發(fā)任務(wù),企業(yè)技術(shù)人員到學(xué)院擔(dān)任項(xiàng)目課程教學(xué)任務(wù)和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)任務(wù)。與相關(guān)合作的企業(yè)建立穩(wěn)定合作聯(lián)系關(guān)系,除了這些企業(yè)能提供本專業(yè)強(qiáng)大的共享資源外,也能為本專業(yè)的畢業(yè)生提供穩(wěn)定專業(yè)人才輸送渠道。校企合作的實(shí)踐教學(xué)模式可以完成本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)有:生產(chǎn)實(shí)習(xí)、專業(yè)認(rèn)知、社會(huì)實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)等模塊,整個(gè)教學(xué)模式中始終貫穿著“工程實(shí)踐”的概念,充分發(fā)揮了合作企業(yè)在實(shí)踐教學(xué)中的牽引和指導(dǎo)作用。畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)都可以選擇在相關(guān)企業(yè)完成。
2創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式效果分析
2.1完善了校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地通過(guò)具有“多元化的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐教學(xué)模式”、“個(gè)性化的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式”和“校企合作的工程實(shí)踐教學(xué)模式”的多元化靈活的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式的實(shí)施。近兩年,我院新增了多項(xiàng)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地。分別是:2014年獲批了中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專項(xiàng)資金建設(shè)項(xiàng)目———機(jī)電工程訓(xùn)練中心;2015年,我院和湖北三豐智能輸送裝備股份有限公司聯(lián)合成功申報(bào)獲批了智能物流輸送裝備———湖北省工程實(shí)驗(yàn)室;與相關(guān)企業(yè)合作,繼續(xù)完善與加強(qiáng)了與黃石東貝機(jī)電集團(tuán)、黃石華科新能源科技有限公司、黃石市民生太陽(yáng)能科技有限公司、黃石紅鷹新能源科技有限公司、黃石科威自控有限公司、湖北三豐智能輸送裝備股份有限公司等多家企業(yè)建立的合作關(guān)系,并將利用企業(yè)資源不斷加強(qiáng)校外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)。這些校內(nèi)外的實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地很大程度上緩解了我院畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)的安排壓力,為創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式打下了堅(jiān)固的基礎(chǔ)。2.2促進(jìn)了學(xué)校工科專業(yè)的發(fā)展與建設(shè)通過(guò)實(shí)施多元化靈活的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式,形成學(xué)校工科專業(yè)特色。2015年獲批了湖北省高等學(xué)校戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃本科項(xiàng)目———電氣工程及其自動(dòng)化(新能源方向),同時(shí)也是學(xué)校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的首批試點(diǎn)專業(yè)之一。2016年,我院準(zhǔn)備繼續(xù)申報(bào)湖北省“專業(yè)綜合改革試點(diǎn)”———電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。這些都可以為我校工科類專業(yè)向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變提供一些借鑒。2.3個(gè)性化創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)取得豐碩成果近幾年,通過(guò)實(shí)施多元化靈活的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式,很多學(xué)生通過(guò)個(gè)性化選擇積極申報(bào)了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、大學(xué)生本科生立項(xiàng)和各類專業(yè)性科技競(jìng)賽,取得了不錯(cuò)的成績(jī)。其中,近兩年來(lái),大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目獲批6項(xiàng),大學(xué)生本科生項(xiàng)目立項(xiàng)和結(jié)題20幾項(xiàng),很多結(jié)題的作品還參加了“挑戰(zhàn)杯”、“電子設(shè)計(jì)大賽”等;依托湖北師范大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室的個(gè)性化創(chuàng)新性實(shí)踐在各類專業(yè)性科技競(jìng)賽中更是取得了不俗的成績(jī)。近兩年,參加的“AB杯”全國(guó)大學(xué)生自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用大賽、全國(guó)大學(xué)生“西門子杯”工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)賽和RoboMasters全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽中獲得國(guó)家級(jí)二等獎(jiǎng)一項(xiàng),三等獎(jiǎng)兩項(xiàng),省級(jí)獎(jiǎng)多項(xiàng),還有全國(guó)青年科普創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)暨作品大賽和大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競(jìng)賽等也是拿到省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)多項(xiàng)。
3結(jié)語(yǔ)
通過(guò)構(gòu)建“多元化的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐教學(xué)模式”、“個(gè)性化的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式”和“校企合作的工程實(shí)踐教學(xué)模式”的多元化靈活的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式,完善了校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地,促進(jìn)了學(xué)校工科專業(yè)的發(fā)展與建設(shè),為我校工科類專業(yè)向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變提供了一些借鑒。通過(guò)基礎(chǔ)化、個(gè)性化和工程化概念的實(shí)踐教學(xué)模式,促進(jìn)了實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提高,更重要的是提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工程化的實(shí)踐操作能力。實(shí)踐效果證明了該創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)模式的可行性。
作者:涂建 詹習(xí)生 黃貞輝 楊青勝 單位:湖北師范大學(xué)
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