田世祥

摘 要：流體機(jī)械課程是理論與工程實(shí)踐的課程之一，依賴于現(xiàn)代自動(dòng)控制理論的發(fā)展，具有較強(qiáng)的專業(yè)性與實(shí)踐性的特點(diǎn)，它是本科工程教育培養(yǎng)計(jì)劃中十分重要的一門課程。隨著高等教育教學(xué)改革的推進(jìn)，傳統(tǒng)流體機(jī)械的教學(xué)方式和內(nèi)容的也不斷納入改革進(jìn)程。為提高教學(xué)質(zhì)量，保證學(xué)生真正掌握流體機(jī)械的工作原理、運(yùn)行特性及設(shè)備選擇等基本知識(shí)，文章針對(duì)傳統(tǒng)流體機(jī)械課程的現(xiàn)狀和存在的一些問(wèn)題，結(jié)合“新工科”等一些概念，從課程教育優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)認(rèn)知、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)等方面提出一些個(gè)人的思考和改革方案，旨在使流體機(jī)械課程的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)水平得到一定的提高。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；工程教育；流體機(jī)械

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2018）15-0138-03

Abstract： Fluid Mechanics course， which depends on the development of modern automatic control theory， is one of the courses in theory and engineering practice and is highly professional and practical. It is a very important course in the undergraduate engineering education and training plan. With the development of higher education reform， the teaching methods and contents of traditional fluid machinery have been brought into the reform process. In order to improve the teaching quality and ensure that the students really master the basic knowledge of the working principle， operating characteristics and equipment selection of fluid machinery， this paper aims at the present situation and existing problems of the traditional fluid machinery course. Combining with some concepts， such as "Emerging Engineering Education"， this paper discusses the course education. In order to improve the teaching quality and teaching level of Fluid Machinery course， some personal thinking and reform schemes are put forward in the aspects of optimization， experimental cognition， project-driven experimental teaching and computer-aided teaching.

Keywords： teaching reform； engineering education； fluid machinery

流體機(jī)械課程具有較強(qiáng)的專業(yè)性和突出的工程背景，課程內(nèi)容注重理論和工程實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，同時(shí)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力和實(shí)踐能力。流體機(jī)械屬于通用機(jī)械，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。因此掌握這門基礎(chǔ)課程，對(duì)工科學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程至關(guān)重要。為了提高教學(xué)效果，培養(yǎng)高層次的應(yīng)用型人才，需要教師在教學(xué)過(guò)程中不斷進(jìn)行課程教學(xué)改革，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)，從而不斷提高教學(xué)效果，適應(yīng)對(duì)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，滿足社會(huì)對(duì)高素質(zhì)和高層次人才的需求。

一、“流體機(jī)械”課程的重要性及特點(diǎn)

工程教育作為我國(guó)高等教育中的一個(gè)重要組成部分，在緊密結(jié)合社會(huì)需求和受教育者的發(fā)展規(guī)律基礎(chǔ)上，在過(guò)去的幾十年里不斷為我國(guó)的各行各業(yè)持續(xù)提供高質(zhì)量工程技術(shù)人才。在新時(shí)期和新起點(diǎn)上，伴隨國(guó)家“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略和時(shí)代發(fā)展需要，一些針對(duì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的 “新工科”等概念也陸續(xù)提出[1-3]?！傲黧w機(jī)械”課程作為工程教育專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，同樣也是安全工程本科課程教學(xué)的重要一部分。安全工程作為一門交叉學(xué)科，涉及礦山安全、化工安全等子方向，旨在培養(yǎng)技術(shù)-理論-管理等方面兼?zhèn)涞木C合型人才。目前流體機(jī)械已經(jīng)廣泛的滲透到礦山機(jī)械、化工管道設(shè)計(jì)等課程學(xué)習(xí)中，因此在安全工程專業(yè)開(kāi)展流體機(jī)械教學(xué)是十分有必要的。

在面對(duì)新時(shí)期新要求背景下，一些原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式可能已經(jīng)變得不適應(yīng)和落后，為了達(dá)到工程教育的目的，培養(yǎng)出滿足社會(huì)需求的，不但具備豐富的基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力，還具備社會(huì)歸屬感、責(zé)任心和職業(yè)道德素養(yǎng)，更具備全球化市場(chǎng)視野的高精尖的復(fù)合型專業(yè)人才，因此積極推動(dòng)教學(xué)改革滿足工程教育要求是十分必要的。作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，流體機(jī)械課程具有如下特點(diǎn)：

（一）基礎(chǔ)性強(qiáng)，專業(yè)涉及面廣

流體機(jī)械課程具有基礎(chǔ)性十分強(qiáng)的特點(diǎn)，它涵蓋的基礎(chǔ)知識(shí)十分深厚。要想學(xué)好流體機(jī)械這門課程首先在具備一定的高等數(shù)學(xué)運(yùn)算及推導(dǎo)能力同時(shí)，必須對(duì)一些流體力學(xué)、傳熱學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)理論和知識(shí)有一定的了解[4]。因?yàn)榘拿恳粚W(xué)科都是比較高深的課程，每一門課程都不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單記憶一下概念，粗略了解一下就可以的，這需要學(xué)生付出極大的精力來(lái)反復(fù)計(jì)算推演，識(shí)圖制圖等等。這無(wú)疑提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)門檻和學(xué)習(xí)難度。這就需要我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中把這些晦澀難懂的數(shù)字、圖形、各式各樣的公式，各學(xué)科如同天書(shū)的種種理論概念等等，根據(jù)不同學(xué)生的不同層次和階段，用更通俗易懂的方法，結(jié)合各種實(shí)例傳授給學(xué)生們，切記生搬硬套，死記硬背。

（二）實(shí)踐要求高

流體機(jī)械是一門實(shí)踐要求較高的課程。生產(chǎn)實(shí)際中很多工程現(xiàn)象和生產(chǎn)方式無(wú)法完全套用課程理論來(lái)解釋。好的理論是學(xué)好這門課程的前提，沒(méi)有與實(shí)際結(jié)合的過(guò)程往往只能紙上談兵，這也與“新工科”培養(yǎng)目標(biāo)相悖。因而在課程教學(xué)過(guò)程中必須結(jié)合實(shí)際情況，以提高學(xué)生的實(shí)際運(yùn)用和工程問(wèn)題解讀能力。要想好好地掌握這門課程，必須通過(guò)不斷地實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，課程設(shè)計(jì)，計(jì)算演練等不斷地實(shí)踐。實(shí)踐與理論相結(jié)合，相驗(yàn)證才能使學(xué)生深入透徹的掌握課程理論，提高實(shí)際操作能力。同時(shí)，課程教育應(yīng)當(dāng)匹配一定的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)，從而讓學(xué)生產(chǎn)生更直觀的印象，更深的理解。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展迅速

流體機(jī)械是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。隨著科技的發(fā)展，各種新技術(shù)新工藝不斷地應(yīng)用，流體機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域迅速發(fā)展。而傳統(tǒng)的流體機(jī)械教學(xué)基于書(shū)本，書(shū)本中的內(nèi)容具有一定的滯后性，相應(yīng)的內(nèi)容不能完全滿足實(shí)際需求，比如一些新型的壓縮機(jī)，如采用乙烯壓縮的超高壓壓縮機(jī)[5]。其次，在計(jì)算機(jī)輔助發(fā)展迅速的情況下，很多工程問(wèn)題在計(jì)算輔助軟件上得到了很好的應(yīng)用。一些簡(jiǎn)單的流體機(jī)械工程現(xiàn)象可以在計(jì)算軟件平臺(tái)上更為直觀清楚的展示和解釋。這要求在教學(xué)中要結(jié)合實(shí)際來(lái)進(jìn)行教學(xué)，要時(shí)刻關(guān)注新技術(shù)新工藝的出現(xiàn)與應(yīng)用，以適應(yīng)新的發(fā)展趨勢(shì)。

二、“流體機(jī)械”課程的教學(xué)現(xiàn)狀

流體機(jī)械的課程教學(xué)現(xiàn)狀就是工科教學(xué)的一個(gè)縮影，很多高校大多停留在書(shū)本理論知識(shí)講授的階段，完全違背了工科教學(xué)的宗旨。在國(guó)家“新工科”概念的推動(dòng)下，傳統(tǒng)的教學(xué)方式也很難再滿足課程教學(xué)需求，一些長(zhǎng)期積累的問(wèn)題也完全暴露出來(lái)，比如：

（一）教學(xué)方式單一

當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的要求是“知識(shí)”與“技能”并重，這無(wú)疑對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在我國(guó)灌輸式的教學(xué)一直是長(zhǎng)期以來(lái)貫穿在教育體系中的一個(gè)現(xiàn)象，單一的教學(xué)方式往往造成學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下，很難提起學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣[6]。其次，近些年來(lái)教學(xué)改革的嘗試也影響了課程總體授課時(shí)間。一些諸如流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的課時(shí)削減或廢除，課時(shí)數(shù)由于學(xué)分制和選修制的普遍推廣而大幅壓縮，這就必然會(huì)加大課堂教學(xué)的壓力，而且課堂教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)亦存在一定程度的脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生理論基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)流體機(jī)械更為吃力。

（二）教材選用存在的問(wèn)題

教師要想取得好的教學(xué)效果，學(xué)生要想獲取系統(tǒng)的理論知識(shí)，前提是一定要有一系列的好的教材。現(xiàn)在各高校流體機(jī)械教學(xué)中除了采用規(guī)劃教材，各個(gè)學(xué)校還用自編教材。教學(xué)中采用的規(guī)劃教材、精品教材等確實(shí)是有著精確而系統(tǒng)的理論體系架構(gòu)和詳實(shí)具體的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)描寫(xiě)。但是各種教材有著各自的著重點(diǎn)與自身的特點(diǎn)與體系，教材內(nèi)容差距很大。并且在課改的環(huán)境下隨著學(xué)時(shí)的減少，就影響到了教材的選擇和教學(xué)內(nèi)容的篩選。所以教材的選擇就有所取舍，不能面面俱到。再一個(gè)流體機(jī)械是一門緊跟市場(chǎng)需求，技術(shù)不斷革新的學(xué)科。為了跟上形式教材也需要不斷更新。

（三）作業(yè)中存在的問(wèn)題

培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和綜合能力一直是教學(xué)的重要目標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。多數(shù)教科書(shū)是通過(guò)計(jì)算題的形式進(jìn)行這方面的練習(xí)，問(wèn)答題較少，選擇題、填空題、判斷題等幾乎沒(méi)有，教師布置的課后作業(yè)通常也是計(jì)算題，使學(xué)生陷入題海，將大量時(shí)間花在了枯燥的演算中，從而導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍存在重計(jì)算、輕概念，重答案、輕方法的現(xiàn)象。因此我們有必要對(duì)培養(yǎng)和提高學(xué)生分析、綜合能力的訓(xùn)練方式進(jìn)行改革，比如在練習(xí)題中增加一些帶有趣味性和工程背景的問(wèn)答題。

（四）實(shí)踐課程教學(xué)條件不足

流體機(jī)械的學(xué)習(xí)不僅僅需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中工程實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)的補(bǔ)充對(duì)于學(xué)生充分理解理論是十分重要。但在實(shí)際教授中，高校教師更注重理論知識(shí)的講解，忽視了知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，從而大大阻礙了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，造成“高分低能”。各高?；A(chǔ)條件不一，在實(shí)踐教學(xué)如實(shí)驗(yàn)室，實(shí)習(xí)中心，實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)等方面還存在著差距，不能完全滿足實(shí)踐教學(xué)需求。面對(duì)要求學(xué)生必須具有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的流體機(jī)械課程，為了幫助學(xué)生能夠更好的解決實(shí)際問(wèn)題，完成畢業(yè)創(chuàng)作，需要在學(xué)習(xí)過(guò)程中不能局限于書(shū)本，缺乏實(shí)際工程問(wèn)題的分析解決能力可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法滿足企業(yè)和社會(huì)的實(shí)際需求，限制學(xué)生的發(fā)展。

（五）考核方式

考核方式也是流體機(jī)械學(xué)習(xí)的一大弊病。完備的考核方式應(yīng)該包含課程理論考核，實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)操作考核、課程設(shè)計(jì)考核等方面。這些方式可以相對(duì)全面綜合的評(píng)價(jià)學(xué)生的理論和實(shí)踐水平，理論考核與實(shí)踐考核要相互結(jié)合，還應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐考核的占比。[7]而不是僅僅通過(guò)單一的一次性考試來(lái)決定學(xué)生的成績(jī)。一單一的考試只能促生更多的應(yīng)試策略，并不能公平的展現(xiàn)工科學(xué)生的真正水準(zhǔn)。

三、“流體機(jī)械”課程的改革

教學(xué)的方式是跟隨科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和社會(huì)需求來(lái)改變的，固定的教學(xué)模式無(wú)法為社會(huì)提供相適應(yīng)的人才。傳統(tǒng)的流體機(jī)械課程和其他工程類課程一樣已經(jīng)越來(lái)越不能滿足社會(huì)的需要，必須進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的改革和調(diào)整。流體機(jī)械課程開(kāi)設(shè)的目的是為了讓學(xué)生能夠在掌握流體機(jī)械理論基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，參與實(shí)踐當(dāng)中去，將理論與實(shí)踐結(jié)合，形成一定的解決和分析流體機(jī)械工程中實(shí)際問(wèn)題的能力。文章結(jié)合自身的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、流體機(jī)械教學(xué)過(guò)程以及學(xué)生的教學(xué)反饋等方面作為依據(jù)針對(duì)流體機(jī)械這一課程的改革提出了四點(diǎn)方案：

（一）課程教育優(yōu)化

流體機(jī)械作為工程類學(xué)生核心基礎(chǔ)課程之一，其開(kāi)設(shè)是符合工科課程學(xué)習(xí)需求的，掌握牢固的課程基礎(chǔ)理論知識(shí)是流體機(jī)械課程教育的首要任務(wù)。課程開(kāi)課前，應(yīng)該先期規(guī)劃安排學(xué)生進(jìn)行流體力學(xué)，材料力學(xué)以及機(jī)械工程、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的學(xué)習(xí)，保證學(xué)生有足夠的學(xué)習(xí)流體機(jī)械理論基礎(chǔ)。課程授課當(dāng)中教師扮演著十分關(guān)鍵的引導(dǎo)角色，教師應(yīng)提前做好課程規(guī)劃，在教授理論知識(shí)的同時(shí)不斷結(jié)合實(shí)際工程案例，提高學(xué)生對(duì)課程的參與度。

為了學(xué)生高質(zhì)量的獲得課堂知識(shí)，也要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外學(xué)習(xí)，課外復(fù)習(xí)，要及時(shí)的針對(duì)學(xué)生提出的疑問(wèn)及時(shí)解答。搭建精品課程平臺(tái)，讓學(xué)生們積極參與進(jìn)來(lái)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。課內(nèi)課外相結(jié)合，理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作相結(jié)。[8]

（二）實(shí)驗(yàn)認(rèn)知

實(shí)驗(yàn)認(rèn)知是課程教學(xué)的重要補(bǔ)充，課堂學(xué)習(xí)過(guò)程只能滿足理論的需求。流體機(jī)械作為實(shí)踐性較強(qiáng)的一門課程，應(yīng)當(dāng)配有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù)。

實(shí)驗(yàn)是一個(gè)實(shí)際操作過(guò)程，學(xué)生針對(duì)課堂的存在的問(wèn)題結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備提出可行可操作的實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生真正參與到實(shí)驗(yàn)中。實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以很好的加深對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣。

實(shí)驗(yàn)要做到以學(xué)生為中心，教師做好引導(dǎo)，讓每一個(gè)學(xué)生都要真正的動(dòng)手動(dòng)腦的參與進(jìn)來(lái)，使實(shí)驗(yàn)時(shí)他們能動(dòng)手，敢動(dòng)手，想動(dòng)手積極主動(dòng)的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。一個(gè)是培養(yǎng)他們的實(shí)際操作能力，再一個(gè)通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作就更能發(fā)現(xiàn)自己的欠缺，從而在課堂學(xué)習(xí)中去彌補(bǔ)加深這方面的理論支撐。

（三）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)[9]

流體機(jī)械課程實(shí)驗(yàn)具有一定的局限性，一些設(shè)備所能呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)是有限的，在學(xué)生數(shù)量較多的情況可參與進(jìn)去的學(xué)生數(shù)量有限。在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)與實(shí)際還是存在一定差距，很多設(shè)備功能、尺寸、運(yùn)行方式與現(xiàn)場(chǎng)相差甚遠(yuǎn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)機(jī)械性的操作，容易出現(xiàn)知其然不知其所以然的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)高校很多與企業(yè)有密切的聯(lián)系，一些工程問(wèn)題也依托高校進(jìn)行解決。雖然本科教學(xué)距離研究型教學(xué)有差距，但是仍然是本科教學(xué)很好的一個(gè)切入點(diǎn)。流體機(jī)械課程設(shè)計(jì)中可以依托現(xiàn)有的工程項(xiàng)目，讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái)。分組式的讓學(xué)生參與到解決實(shí)際工程問(wèn)題當(dāng)中去，同時(shí)學(xué)生可以到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)參與實(shí)踐性教學(xué)，做到真正與現(xiàn)場(chǎng)無(wú)縫結(jié)合，這也是師生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的一種教學(xué)活動(dòng)，屬于“行為導(dǎo)向”教學(xué)法。項(xiàng)目開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間都是預(yù)先計(jì)劃好并且是固定的，原則上是要求有一件較完整的作品。教師與學(xué)生要通路合作，學(xué)生利用學(xué)來(lái)的知識(shí)服務(wù)于這個(gè)項(xiàng)目，推動(dòng)項(xiàng)目的順利實(shí)施和完成，了解項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)以及項(xiàng)目中蘊(yùn)藏地重難點(diǎn)。由于整個(gè)過(guò)程中教師只是扮演一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者的角色，學(xué)生認(rèn)真投入，身體力行，從而促進(jìn)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)的形成。

（四）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是一個(gè)很好的教學(xué)模式，現(xiàn)在也在不斷發(fā)展完善[10]。目前，工程領(lǐng)域的基于計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)、仿真已經(jīng)日趨成熟。流體機(jī)械問(wèn)題也已經(jīng)很好的擬合到很多工程仿真軟件中，比如在Ansys旗下的CFX以及Fluent已經(jīng)能較好的模擬流體機(jī)械中的許多問(wèn)題。仿真軟件不但可以模擬現(xiàn)象，還能實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、裝配、驗(yàn)證一體化。從未來(lái)教學(xué)來(lái)看，仿真模擬軟件加入到課程中將會(huì)是一個(gè)趨勢(shì)。學(xué)生通過(guò)教師對(duì)課程內(nèi)容的仿真解釋可以較為直觀的學(xué)習(xí)流體機(jī)械中一些較為較難解釋的工程現(xiàn)象。運(yùn)用仿真軟件參與到流體機(jī)械課程教學(xué)中過(guò)程中有利于新型工程人才的培養(yǎng)，提高學(xué)生的軟件應(yīng)用水平，符合未來(lái)工程人員的發(fā)展要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

“新工科”的提出反映了我國(guó)工程教育需求的變化以及社會(huì)需求的轉(zhuǎn)變，“中國(guó)制造2025”也提出了對(duì)未來(lái)新型全面發(fā)展的高級(jí)工程技術(shù)人員的要求。本文針對(duì)流體機(jī)械課程教學(xué)改革這一實(shí)例，貼合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)對(duì)課程的內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方式等一些內(nèi)容進(jìn)行了討論和探索，以期形成一種全新的符合現(xiàn)實(shí)需求的流體機(jī)械教學(xué)模式。新的教學(xué)方式需要無(wú)數(shù)奮斗在教學(xué)一線的教師們共同努力去完成，只有不斷改革，才能優(yōu)化完善流體機(jī)械課程教學(xué)內(nèi)容，保證教學(xué)質(zhì)量和提高學(xué)生的課堂參與感與收獲度，培養(yǎng)出適應(yīng)時(shí)代和未來(lái)的發(fā)展性人才。

參考文獻(xiàn)：

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