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      基于多元教學(xué)模式的“軟件工程”課程改革研究

      2013-04-29 12:00:37司春景李向陽(yáng)
      中國(guó)電力教育 2013年7期
      關(guān)鍵詞:軟件工程案例教學(xué)法

      司春景?李向陽(yáng)

      摘要:“軟件工程”是計(jì)算機(jī)專業(yè)核心課程,但目前教學(xué)模式存在一定的問(wèn)題。針對(duì)目前高?!败浖こ獭闭n程教學(xué)中存在的問(wèn)題,分析了現(xiàn)有的5種教學(xué)方法,提出了在軟件工程課程不同的教學(xué)過(guò)程中采用多元教學(xué)模式,并給出了具體的實(shí)施方案。此方案發(fā)揮了各種方法的優(yōu)勢(shì),為“軟件工程”教學(xué)提供一種基于多元教學(xué)法的課程改革方案,使學(xué)生不僅學(xué)到了基本的理論知識(shí),還培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)際開發(fā)的能力。

      關(guān)鍵詞:多元教學(xué)模式;軟件工程;案例教學(xué)法

      作者簡(jiǎn)介:司春景(1981-),女,新疆阿拉爾人,塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院,講師;李向陽(yáng)(1973-),男,新疆阿拉爾人,塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院,副教授。(新疆 阿拉爾 843300)

      基金項(xiàng)目:本文系塔里木大學(xué)本科質(zhì)量工程特色專業(yè)“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”(項(xiàng)目編號(hào):20090627)的研究成果。

      中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)07-0098-03

      “軟件工程”是一門指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)開發(fā)、維護(hù)和管理的學(xué)科,主要利用工程概念、原理、技術(shù)和方法,將現(xiàn)代技術(shù)方法和正確的管理技術(shù)相結(jié)合,重點(diǎn)研究應(yīng)用軟件開發(fā)的基本理論和工程技術(shù)來(lái)指導(dǎo)軟件系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和管理?!败浖こ獭闭n程是學(xué)生參加工作以后最能直接應(yīng)用的一門專業(yè)核心課,它要求做出一個(gè)滿足用戶要求的系統(tǒng),這是一個(gè)很具體的實(shí)踐過(guò)程,具有很強(qiáng)的工程和項(xiàng)目背景。[1]

      一、傳統(tǒng)教學(xué)模式的問(wèn)題

      “軟件工程”是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的一門基礎(chǔ)必修課。在目前的教育體系下,大學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的主要途徑是教師講授。傳統(tǒng)的“軟件工程”課程教學(xué)模式在理論教學(xué)方面重視基本知識(shí)的教授;在教學(xué)原則上強(qiáng)調(diào)教學(xué)的直觀性、系統(tǒng)性和鞏固性;在教學(xué)方法上強(qiáng)調(diào)學(xué)生預(yù)習(xí)、教師講授和學(xué)生反復(fù)復(fù)習(xí)記憶;在教學(xué)組織形式上則選用“填鴨式”教學(xué)。這種強(qiáng)調(diào)知識(shí)的單線注入和忽略學(xué)生思維訓(xùn)練的方法,不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,不能起到很好的學(xué)習(xí)效果。當(dāng)前高校軟件工程課程教學(xué)中存在以下突出問(wèn)題:

      1.教材重理論輕實(shí)踐

      對(duì)于沒(méi)有任何大型軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)或參與開發(fā)的高校本科生,如果教材只關(guān)注軟件工程理論的講解,包括軟件開發(fā)模型、分析和設(shè)計(jì)方法等,則學(xué)生無(wú)法將理論聯(lián)系實(shí)際,所學(xué)內(nèi)容不知所云,更無(wú)法在日后發(fā)展中將理論與實(shí)際相結(jié)合。

      2.實(shí)踐教學(xué)缺乏系統(tǒng)性和針對(duì)性

      目前許多高?!败浖こ獭闭n程除了理論講解外,也加入了實(shí)踐教學(xué)部分。往往受學(xué)時(shí)所限,實(shí)踐分為軟件項(xiàng)目若干設(shè)計(jì)文檔的編寫和軟件工程工具的實(shí)驗(yàn)練習(xí)。前者受缺乏相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境、教師虛擬客戶不能很好地反應(yīng)現(xiàn)實(shí)需求、理工科學(xué)生的文字表達(dá)能力不足等因素的影響,設(shè)計(jì)文檔的編寫不能很好提高學(xué)生能力;后者在一定程度起到了一定的作用,但對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、管理和團(tuán)體協(xié)作能力方面仍顯不足。

      3.評(píng)分模式單一

      軟件工程采用了傳統(tǒng)的閉卷考試方式,平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的30%,期末考試占70%。平時(shí)成績(jī)=上課出勤情況(10%)+實(shí)驗(yàn)完成情況(10%)+作業(yè)完成情況(10%)。任課教師通過(guò)對(duì)不同的考核內(nèi)容賦予不同權(quán)重來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)軟件工程課程的掌握情況,主要考核學(xué)生對(duì)課程基本知識(shí)的理解。此方法不足以提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的能力,更不利于激發(fā)學(xué)生實(shí)際軟件設(shè)計(jì)開發(fā)的興趣。

      二、現(xiàn)有的教學(xué)方法的分析

      針對(duì)上述問(wèn)題,從事軟件工程的相關(guān)教師從不同角度,對(duì)軟件工程課程進(jìn)行了改革。歸納起來(lái)主要有如下幾種教學(xué)方法改革:

      1.自底向上教學(xué)法在“軟件工程”課程中應(yīng)用

      授課方式主要是用倒敘的方式貫穿完整案例(包含警戒案例),以啟發(fā)、討論、辯論的形式講授軟件工程的原理、方法及過(guò)程,使學(xué)生不覺(jué)生疏,易接受,又符合IT從業(yè)人員的工作進(jìn)程。[2]

      2.模塊化教學(xué)法在“軟件工程”課程中的應(yīng)用

      在尊重教學(xué)規(guī)律和學(xué)生個(gè)性發(fā)展的原則上,根據(jù)課程體系和內(nèi)容之間的關(guān)系,將教學(xué)部分劃分為若干獨(dú)立的模塊,確定模塊之間的關(guān)聯(lián),針對(duì)不同的教學(xué)計(jì)劃要求,采用不同的模塊組合有選擇地進(jìn)行講授和學(xué)習(xí)。[3]

      3.案例教學(xué)法在“軟件工程”課程中的應(yīng)用

      軟件工程案例教學(xué)是根據(jù)“軟件工程”課程的教學(xué)目的和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)要求,教師選用相應(yīng)的案例作為基本素材,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行調(diào)查、思考、分析、討論、設(shè)計(jì)、開發(fā)和交流等相關(guān)活動(dòng),在活動(dòng)中教授學(xué)生軟件工程的原理、方法及過(guò)程,進(jìn)而提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,加深學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的理解和掌握。[4]

      4.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在“軟件工程”課程中的應(yīng)用

      項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是案例教學(xué)法的基礎(chǔ)上采用“案例導(dǎo)向、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)方法。首先,教師根據(jù)要講授的理論知識(shí)預(yù)先準(zhǔn)備一個(gè)或者多個(gè)小的軟件開發(fā)項(xiàng)目;然后,將學(xué)生作為主體,以軟件開發(fā)項(xiàng)目的研發(fā)過(guò)程為引導(dǎo),采用學(xué)生小組團(tuán)隊(duì)合作和學(xué)生個(gè)人獨(dú)立完成相結(jié)合的教學(xué)形式,組織學(xué)生開展集體討論并完成相應(yīng)的實(shí)踐性活動(dòng),在研發(fā)過(guò)程中同學(xué)和老師要對(duì)每位學(xué)生所完成的每個(gè)階段任務(wù)加以點(diǎn)評(píng)、督促改進(jìn)、分享經(jīng)驗(yàn)等;最后,學(xué)生將成功的軟件給予演示。[5]

      5.三位一體式教學(xué)法在“軟件工程”課程中的應(yīng)用

      根據(jù)學(xué)生的認(rèn)識(shí)特點(diǎn)和該課程自身的特點(diǎn)以及對(duì)“軟件工程”課程在計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的定位、教材的選取、課程培養(yǎng)目標(biāo)的分析下,采取以綜合能力培養(yǎng)為中心、項(xiàng)目實(shí)踐為標(biāo)準(zhǔn),模板、案例、指導(dǎo)說(shuō)明為輔助的三位一體式的教學(xué)思路。[6]

      對(duì)目前在“軟件工程”課程改革中應(yīng)用的五種方法針對(duì)改革側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行匯總發(fā)現(xiàn)(見(jiàn)表1),單一的教學(xué)方法只是在理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核方式某一方面發(fā)揮了很好的作用,而不能從全面發(fā)揮效果,而對(duì)于“軟件工程”課程來(lái)說(shuō)三者同樣重要。

      三、基于多元教學(xué)法的課程改革新模式

      某一種教學(xué)模式改革已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代“軟件工程”課程教學(xué)的要求,只有將多元教學(xué)模式組合在一起,充分考慮各自對(duì)課程教學(xué)的優(yōu)勢(shì),避其缺點(diǎn),找到一種既能使學(xué)生具有良好的理論基礎(chǔ),又能充分培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力,還能準(zhǔn)確地考核學(xué)生的教學(xué)模式。本次課程改革就是本著這樣一種思想,從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核方式三個(gè)方面進(jìn)行多樣化改革。

      1.理論教學(xué)內(nèi)容多樣化

      理論知識(shí)的學(xué)習(xí)在學(xué)生以后軟件項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程中具有必要性和重要性,軟件工程學(xué)習(xí)過(guò)程中要重視基礎(chǔ)和基本技能的培養(yǎng)。學(xué)生要具有開發(fā)軟件項(xiàng)目的能力,首先要熟悉掌握軟件工程相關(guān)的理論知識(shí),特別是對(duì)如何按照工程化的方法系統(tǒng)地設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試和維護(hù)大型軟件,內(nèi)容包括:軟件開發(fā)的基本理論、方法和技術(shù);其次是了解目前已有系統(tǒng)、工具和技術(shù)。

      (1)授課內(nèi)容引入案例。教師在教學(xué)過(guò)程中引入與理論知識(shí)相匹配的實(shí)際案例,將比較抽象的軟件工程原理、方法和技術(shù)轉(zhuǎn)為具體生動(dòng)的案例進(jìn)行詮釋,增強(qiáng)理論教學(xué)的藝術(shù)性、科學(xué)性、趣味性、形象性,使學(xué)生能夠在課堂上深刻領(lǐng)會(huì)和理解軟件工程的思想和方法,教學(xué)效果收到了事半功倍。

      (2)適時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容。近幾年,軟件原理、方法和技術(shù)發(fā)展較快,許多適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的軟件不斷涌出,而目前的教材雖不斷改版更新,但其更新的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上軟件工程的發(fā)展。因此,教師在進(jìn)行理論講解時(shí),除了要教授學(xué)生基本原理、技術(shù)和方法外,還要時(shí)刻關(guān)注新內(nèi)容的出現(xiàn)。

      (3)制作豐富多彩的課件。采用多媒體教學(xué)手段,在課件中插入圖片、動(dòng)畫、聲音、視頻等多媒體元素,使教學(xué)內(nèi)容更加充實(shí)和生動(dòng)。

      (4)課堂小組討論。從小問(wèn)題到大問(wèn)題,讓學(xué)生參與教學(xué)過(guò)程,有機(jī)會(huì)發(fā)表自己的看法。課堂討論和分析試驗(yàn),使理論有實(shí)踐作支撐,抽象的知識(shí)變得看得見(jiàn),用得著,大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和自信。

      2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容多樣化

      軟件工程理論的講解是課程學(xué)習(xí)和技能培養(yǎng)的基礎(chǔ),而軟件工程中許多理論內(nèi)容如果只是教師講解不加以實(shí)踐,內(nèi)容本身就會(huì)變得空洞和不可理解,例如:軟件復(fù)雜性計(jì)算、軟件可靠性與安全性的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)化的實(shí)現(xiàn)方法等都需要學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐才能更好地理解知識(shí)本身的內(nèi)涵。掌握概念、原理、方法和技術(shù),熟練應(yīng)用軟件開發(fā)實(shí)踐中的方法和技術(shù)是“軟件工程”課程對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。

      (1)課程角色扮演。教師預(yù)先選擇若干小項(xiàng)目,班內(nèi)學(xué)生根據(jù)自己對(duì)項(xiàng)目熟悉情況選擇項(xiàng)目名稱,劃分項(xiàng)目小組,每組人數(shù)不超過(guò)6人,每個(gè)項(xiàng)目小組成員根據(jù)自身特長(zhǎng)選擇不同軟件工程角色,例如項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、需求分析負(fù)責(zé)人、設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人、編碼負(fù)責(zé)人、測(cè)試負(fù)責(zé)人和用戶代表,進(jìn)行項(xiàng)目分工。項(xiàng)目組成員按時(shí)完成自己負(fù)責(zé)任務(wù),撰寫相應(yīng)文檔。教師幫助學(xué)生分析和解決所遇到問(wèn)題。在整個(gè)開發(fā)過(guò)程可以體現(xiàn)“學(xué)以致用”的思想,實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合。

      (2)課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)主要是針對(duì)高年級(jí)學(xué)生在學(xué)習(xí)軟件工程課程時(shí)開展的專項(xiàng)訓(xùn)練。課程設(shè)計(jì)采取在學(xué)校內(nèi)模擬IT企業(yè)環(huán)境下完成來(lái)自企業(yè)案例或開發(fā)一些具有應(yīng)用價(jià)值項(xiàng)目或?qū)W校教師承擔(dān)的開發(fā)項(xiàng)目的部分開發(fā)工作,也可以是學(xué)生自選項(xiàng)目,整個(gè)課程設(shè)計(jì)階段嚴(yán)格按照工程實(shí)施的基本思想來(lái)實(shí)施。

      (3)加強(qiáng)校企合作。一方面經(jīng)常邀請(qǐng)軟件公司長(zhǎng)期從事軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)和項(xiàng)目管理的工程師和項(xiàng)目經(jīng)理,給學(xué)生講解自己在軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)和管理中的經(jīng)驗(yàn),高質(zhì)量軟件產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)怎樣的開發(fā)過(guò)程,軟件生命周期中標(biāo)準(zhǔn)文檔如何撰寫等相關(guān)內(nèi)容;另一方面,利用寒暑假時(shí)間,讓學(xué)生走出去,到軟件產(chǎn)品的研發(fā)單位實(shí)地實(shí)習(xí)。

      3.考試方式多樣化

      傳統(tǒng)的考核方式已經(jīng)不能反映學(xué)生實(shí)際軟件開發(fā)的水平,也與多樣化的教學(xué)模式不相匹配,為此多樣化的考核方式才符合現(xiàn)實(shí)需求,主要包括:筆試、課后角色扮演、課程設(shè)計(jì)和項(xiàng)目總結(jié)。

      (1)筆試占總成績(jī)的35%,主要考查學(xué)生理論知識(shí)的掌握情況和學(xué)習(xí)效果。

      (2)課后角色扮演占總成績(jī)的15%。由教師根據(jù)每位學(xué)生在課后角色扮演中的具體表現(xiàn)進(jìn)行打分,主要由3部分取平均值組成:1/3*(整個(gè)項(xiàng)目的成績(jī)+自己負(fù)責(zé)完成的文檔成績(jī)+組內(nèi)其他成員負(fù)責(zé)完成的文檔的平均成績(jī))。

      (3)項(xiàng)目總結(jié)或心得體會(huì)占總成績(jī)的15%。根據(jù)學(xué)生在軟件開發(fā)過(guò)程中所撰寫的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)總結(jié)報(bào)告、每個(gè)小組成員建立的個(gè)人開發(fā)記錄或日志的實(shí)際情況,相互打分。

      四、基于多元教學(xué)模式課程改革方案

      基于上述改革理念,按照軟件工程開發(fā)原理、方法和技術(shù),選用典型項(xiàng)目案例,將學(xué)生按照項(xiàng)目分成若干個(gè)小組,每組人數(shù)不超過(guò)6人。每個(gè)小組對(duì)應(yīng)著一個(gè)具體的項(xiàng)目,每個(gè)人對(duì)應(yīng)著一個(gè)具體工作過(guò)程,按照如下步驟進(jìn)行多元教學(xué)。

      第一步,教師選用合適的教學(xué)內(nèi)容,制作豐富多彩的課件,對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本理論和基本技能的講解。在每一個(gè)軟件生命周期結(jié)束后,教師進(jìn)行案例場(chǎng)景描述。教師按照理論知識(shí)的內(nèi)容,選擇相應(yīng)的案例進(jìn)行描述,學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容運(yùn)用到相關(guān)案例中。教師通過(guò)案例讓學(xué)生明白理論知識(shí)如何應(yīng)用,學(xué)生通過(guò)案例體會(huì)到小項(xiàng)目中所學(xué)的原理、方法和技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)的。

      第二步,課后角色扮演。學(xué)生通過(guò)分組討論的方式,完成項(xiàng)目分工,明確自己在項(xiàng)目中所扮演的角色。所有的任務(wù)通過(guò)集體討論的方式,決出所要完成的任務(wù),并由相應(yīng)的角色人實(shí)際操作完成。例如,需求分析一章內(nèi)容,學(xué)生課后進(jìn)行項(xiàng)目小組討論,決定需求分析的內(nèi)容,進(jìn)行相應(yīng)的需求分析,并由扮演需求分析人員的學(xué)生完成需求報(bào)告。軟件開發(fā)過(guò)程需要整個(gè)團(tuán)隊(duì)的通力合作,根據(jù)學(xué)生的性格、表達(dá)能力、開發(fā)能力、理論基礎(chǔ)掌握情況等方面進(jìn)行人員分組,將具有不同特點(diǎn)的學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)完成項(xiàng)目開發(fā)。這種團(tuán)隊(duì)合作的方式,既能發(fā)揮學(xué)生各自的特長(zhǎng),又能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

      第三步,課程設(shè)計(jì)。當(dāng)全部?jī)?nèi)容講解完成,就可以開始長(zhǎng)達(dá)2周的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容了。這段時(shí)間要求項(xiàng)目小組,徹底完成一個(gè)由教師虛擬的項(xiàng)目。此步驟中,主要培養(yǎng)學(xué)生良好的科研習(xí)慣,在開發(fā)過(guò)程中及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),建立個(gè)人開發(fā)記錄或日志,理論聯(lián)系實(shí)際學(xué)著開發(fā)軟件。

      第四步,學(xué)生總結(jié),教師點(diǎn)評(píng)。學(xué)生經(jīng)過(guò)多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)后,每個(gè)團(tuán)隊(duì)在一定程度上完成了各自的項(xiàng)目任務(wù),對(duì)各自團(tuán)隊(duì)的成果進(jìn)行總結(jié)。教師聽(tīng)取每個(gè)團(tuán)隊(duì)的匯報(bào)后,從橫向和縱向兩個(gè)方面對(duì)項(xiàng)目成果之間進(jìn)行比較,從而讓每一位學(xué)生明白自己在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮了什么作用,自己哪些方面不足。

      第五步,請(qǐng)進(jìn)來(lái),走出去。通過(guò)學(xué)校和企業(yè)合作的方式,一方面經(jīng)常邀請(qǐng)軟件公司長(zhǎng)期從事軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)和項(xiàng)目管理的工程師和項(xiàng)目經(jīng)理,給學(xué)生講解自己在軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)和管理中的經(jīng)驗(yàn),高質(zhì)量軟件產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)怎樣的開發(fā)過(guò)程,軟件生命周期中標(biāo)準(zhǔn)文檔如何撰寫等相關(guān)內(nèi)容;另一方面,利用寒暑假時(shí)間,讓學(xué)生走出去,到軟件產(chǎn)品的研發(fā)單位,實(shí)地實(shí)習(xí)。

      五、結(jié)束語(yǔ)

      在多元教學(xué)過(guò)程中,理論教學(xué)利用多媒體PPT充實(shí)了課堂內(nèi)容,小組討論調(diào)動(dòng)了學(xué)生積極性,不斷更新的教學(xué)內(nèi)容跟上了發(fā)展,以及啟發(fā)式的案例教學(xué)提高了學(xué)生的能力;實(shí)踐教學(xué)從課后角色扮演、期末集中時(shí)間課程設(shè)計(jì),到寒暑假校企實(shí)習(xí),整個(gè)過(guò)程依據(jù)軟件工程思想逐步的從小角色的扮演,團(tuán)結(jié)合作做一個(gè)虛擬項(xiàng)目,到真正到軟件公司去實(shí)習(xí)工作,提高了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力、分析問(wèn)題能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和軟件工程協(xié)作、紀(jì)律等??己朔绞讲辉偈菃我坏姆绞?,除了考查基本理論的掌握情況,還考核學(xué)生是否已經(jīng)具備了一定的動(dòng)手能力和科研能力。從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核方式三個(gè)方面進(jìn)行多元教學(xué),按照方案進(jìn)行實(shí)施,強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力,將工作過(guò)程的職業(yè)環(huán)境融入學(xué)習(xí)過(guò)程中,將學(xué)生對(duì)知識(shí)、職業(yè)能力的掌握程度提高到了實(shí)踐這一層面,使得學(xué)生能真正進(jìn)入到“在學(xué)中做,在做中學(xué)”的理想學(xué)習(xí)環(huán)境中。

      參考文獻(xiàn):

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      (責(zé)任編輯:宋秀麗)

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