余洪 何東升 張漢泉 謝蕾 李洪強(qiáng)
[摘 要]自“新工科”建設(shè)提出以來(lái),得到了國(guó)內(nèi)高校的高度重視,各工科專(zhuān)業(yè)針對(duì)“新工科”內(nèi)涵建設(shè)在培養(yǎng)模式方面進(jìn)行了積極探索。課題組結(jié)合傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)礦物加工的發(fā)展歷程,分析了礦物加工“培養(yǎng)理念陳舊、模式單一,課程設(shè)置單一,教學(xué)設(shè)施平臺(tái)單一”等特點(diǎn),同時(shí)針對(duì)專(zhuān)業(yè)本身面臨著“資源復(fù)雜化、工程技術(shù)自動(dòng)化、就業(yè)方向多樣化”的趨勢(shì),提出了“新工科”建設(shè)背景下,樹(shù)立“新工科”理念、課程設(shè)置改革、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合、條件制度保障相結(jié)合的新培養(yǎng)模式。
[關(guān)鍵詞]礦物加工;新工科;培養(yǎng)模式
[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2019)04-0146-03
礦物加工工程專(zhuān)業(yè),即原來(lái)所稱(chēng)的選礦專(zhuān)業(yè),是專(zhuān)門(mén)研究將有用礦物和脈石礦物分離的學(xué)科,常根據(jù)不同礦物之間的物理化學(xué)性質(zhì),采用重選、磁選和浮選等方法,將低品位的原礦初步富集為品位較高、適合后續(xù)冶煉的富礦。該專(zhuān)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展為國(guó)家的建設(shè)和發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。
礦物加工工程(下文簡(jiǎn)稱(chēng)礦物加工)專(zhuān)業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)而古老、艱苦的工科專(zhuān)業(yè),經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,全國(guó)現(xiàn)開(kāi)設(shè)礦物加工專(zhuān)業(yè)的本科高校僅30余所,與當(dāng)下設(shè)置有經(jīng)濟(jì)金融、計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)高校數(shù)量不可相提并論。每年培養(yǎng)選礦本科畢業(yè)生不過(guò)3000人,而我國(guó)礦業(yè)上市公司已逾180家,中小礦業(yè)企業(yè)成百上千家,每年選礦工程人才需求上萬(wàn)計(jì)[1]。但近年來(lái),由于國(guó)家政策、經(jīng)濟(jì)形勢(shì)以及專(zhuān)業(yè)本身發(fā)展趨勢(shì)的變化,對(duì)礦物加工專(zhuān)業(yè)等傳統(tǒng)艱苦專(zhuān)業(yè)的招生、就業(yè)均產(chǎn)生了不利影響,導(dǎo)致礦物加工技術(shù)人才發(fā)生了流失。
例如我校礦物加工專(zhuān)業(yè)自建校以來(lái)就得到了設(shè)置,它是我國(guó)唯一以培養(yǎng)化工礦物加工人才為目標(biāo)的專(zhuān)業(yè),先后被確定為原化工部高等學(xué)校首批重點(diǎn)學(xué)科,湖北省重點(diǎn)學(xué)科,2003年獲得省免評(píng)碩士點(diǎn)授予權(quán),2010年獲批礦業(yè)工程一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn),2012年2月被批準(zhǔn)為教育部“卓越工程師計(jì)劃”試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)。多年來(lái)本專(zhuān)業(yè)本科就業(yè)率一直高達(dá)95%以上,其中中國(guó)500強(qiáng)企業(yè)就業(yè)率超過(guò)70%,就業(yè)行業(yè)涉及黑色、有色、磷化工、金屬材料及鋼鐵冶煉,就業(yè)企業(yè)有寶武集團(tuán)、甕福集團(tuán)、紫金礦業(yè)等大中型國(guó)有企業(yè)。但是,近年來(lái)學(xué)生招生人數(shù)卻呈現(xiàn)出下滑的趨勢(shì),導(dǎo)致部分企業(yè)到校招聘時(shí)出現(xiàn)無(wú)人可招,無(wú)人可用的局面。
隨著國(guó)家正在實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“一帶一路”等一系列重大戰(zhàn)略布局,為響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求,支撐服務(wù)以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展,突破核心關(guān)鍵技術(shù),構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢(shì),提出了高?!靶鹿た啤苯ㄔO(shè)[2-4]。為了響應(yīng)國(guó)家政策,提振礦物加工傳統(tǒng)艱苦專(zhuān)業(yè)的發(fā)展,需積極探索“新工科”背景下礦物加工專(zhuān)業(yè)新型的人才培養(yǎng)模式。
一、礦物加工專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)模式特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)
(一)礦物加工專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)模式特點(diǎn)
1.理念陳舊,模式單一
礦物加工專(zhuān)業(yè)開(kāi)辦至今,經(jīng)歷了國(guó)家統(tǒng)招包分配的模式,再到國(guó)家經(jīng)濟(jì)的改革開(kāi)放時(shí)期,招生就業(yè)分開(kāi)進(jìn)行,就業(yè)實(shí)行市場(chǎng)化行為。雖然礦物加工專(zhuān)業(yè)經(jīng)過(guò)了幾次專(zhuān)業(yè)調(diào)整,名稱(chēng)從最初的“選礦工程”變?yōu)椤暗V物加工工程”,但是傳統(tǒng)的蘇聯(lián)式培養(yǎng)模式及理念仍存在于現(xiàn)在的培養(yǎng)過(guò)程中,模式單一。例如,傳統(tǒng)的有色金屬院校主要教授有色行業(yè)的礦物加工專(zhuān)業(yè)知識(shí),原化工行業(yè)所屬高校培養(yǎng)的礦物加工人才多數(shù)只能從事化工礦物加工,原煤炭院校培養(yǎng)的人才主要就業(yè)于煤炭行業(yè)等。而現(xiàn)今國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,資源的綜合利用可能同時(shí)涉及有色金屬利用、非金屬資源開(kāi)發(fā)、礦物材料的無(wú)害化處理等行業(yè)。因此,傳統(tǒng)的單一培養(yǎng)模式已不能適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
2.課程設(shè)置單一
礦物加工現(xiàn)行的課程設(shè)置主要有碎磨課程、礦物分選與分離課程、選礦廠設(shè)計(jì)等主干課程。課程變化主要將原來(lái)的重選、磁電選、浮選等課程合并為礦物分選與分離課程,這些課程教授的主要內(nèi)容變化不大,課程設(shè)置單一。雖然設(shè)置了礦業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境保護(hù)概論、礦物材料等相關(guān)課程,但這些課程教學(xué)內(nèi)容比較簡(jiǎn)單,與礦物加工專(zhuān)業(yè)關(guān)聯(lián)度低、實(shí)踐教學(xué)基本為零,使得學(xué)生對(duì)這些“非主干專(zhuān)業(yè)課”置之不理,基本上不受學(xué)生重視,與時(shí)下經(jīng)濟(jì)、環(huán)境類(lèi)專(zhuān)業(yè)在招生時(shí)較受學(xué)生歡迎程度形成鮮明對(duì)比。因此,在“新工科”背景下,這些課程的內(nèi)容已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)如今經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展要求。
3.教學(xué)設(shè)施平臺(tái)單一
由于礦物加工專(zhuān)業(yè)近年來(lái)招生人數(shù)下降,教育教學(xué)設(shè)施投資嚴(yán)重不足。專(zhuān)業(yè)建設(shè)以來(lái),理論教學(xué)設(shè)施從最初的黑板板書(shū)到現(xiàn)在的多媒體的運(yùn)用、慕課平臺(tái)的開(kāi)放、視頻課程的錄制及分享、翻轉(zhuǎn)課堂的運(yùn)用等多種教學(xué)方法及手段,可以說(shuō),理論教學(xué)設(shè)施及平臺(tái)得到了較大發(fā)展,但實(shí)踐教學(xué)設(shè)備及平臺(tái)的發(fā)展與之截然相反。
礦物加工的實(shí)踐教學(xué)主要集中于選礦廠課程設(shè)計(jì)、重磁浮專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)、三大類(lèi)實(shí)習(xí)等,與傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)相比沒(méi)有多大改進(jìn)。而與當(dāng)下經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展相關(guān)的礦業(yè)經(jīng)濟(jì)核算、礦物材料實(shí)驗(yàn)、常用礦物分析設(shè)備操作實(shí)踐、環(huán)境保護(hù)類(lèi)實(shí)踐等課程開(kāi)設(shè)較少,或者開(kāi)設(shè)實(shí)踐課程訓(xùn)練強(qiáng)度不夠。并且,相關(guān)的礦物加工設(shè)備老化嚴(yán)重,一些設(shè)備已經(jīng)在生成上不再應(yīng)用,設(shè)備投入較少,新技術(shù)新設(shè)備更新不足。這些原因使得學(xué)生在實(shí)踐操作環(huán)節(jié)不能及時(shí)掌握先進(jìn)的礦物加工設(shè)備操作技術(shù),跟不上知識(shí)體系的更新。
(二)礦物加工專(zhuān)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
1.處理資源的復(fù)雜化
19世紀(jì)初,礦物加工隸屬于采礦或冶金學(xué)科,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,采礦技術(shù)與冶煉技術(shù)愈加成熟,對(duì)礦物的分離提出了更加嚴(yán)格的要求,于是從前述兩個(gè)學(xué)科中獨(dú)立出來(lái)形成了選礦專(zhuān)業(yè)。從專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)可以看出,選礦專(zhuān)業(yè)主要針對(duì)的資源是礦石產(chǎn)品,進(jìn)行簡(jiǎn)單的選別后將貧礦變成富礦用于后續(xù)冶金工業(yè)。到了20世紀(jì)90年代,通過(guò)專(zhuān)業(yè)的調(diào)整,選礦專(zhuān)業(yè)改稱(chēng)為礦物加工工程專(zhuān)業(yè),此時(shí)處理的資源主要仍為礦物產(chǎn)品,礦物加工專(zhuān)業(yè)處理的對(duì)象也發(fā)生了如下變化:
其一,隨著資源的開(kāi)采,高品位的易選礦石逐漸減少,使得礦物加工面臨著資源品位越來(lái)越貧乏,礦石的組成越來(lái)越復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)狀況,有用礦物間的嵌布關(guān)系復(fù)雜,采用傳統(tǒng)單一的選礦技術(shù)已經(jīng)難以將有用礦物與脈石礦物分離。
其二,隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、傳統(tǒng)資源的消耗,二次資源逐漸成為礦物加工處理的主要對(duì)象。二次資源的來(lái)源比較廣泛,包括前期選礦遺留的高品位尾礦、廢棄的電子生活垃圾、報(bào)廢的家電產(chǎn)品、汽車(chē)產(chǎn)品等,均成為礦物加工處理的對(duì)象。
其三,礦物加工服務(wù)對(duì)象也發(fā)生了變化,除了分離有用礦物外,還用來(lái)處理固體廢棄物、廢水和廢氣等三廢產(chǎn)品。礦物加工處理對(duì)象的復(fù)雜化,使得該專(zhuān)業(yè)的發(fā)展面臨著新的趨勢(shì)和方向。
2.礦物加工技術(shù)的智能化
礦物加工處理資源變得貧、細(xì)、雜,傳統(tǒng)的選礦技術(shù)已經(jīng)很難高效分離出目的礦物與脈石礦物,對(duì)選礦的工藝流程和設(shè)備提出了新的要求。目前,生產(chǎn)上的選礦設(shè)備變得大型化,工藝流程復(fù)雜化,操作過(guò)程精準(zhǔn)化。因此,原來(lái)需要人為的操作和控制技術(shù)難以滿(mǎn)足礦物分離的精深加工、精準(zhǔn)分離與富集。
在國(guó)家提出“智能制造”戰(zhàn)略的大背景下,從傳統(tǒng)的人工控制到自動(dòng)化和智能化控制,可大大提高選礦效率和選礦精礦指標(biāo)的控制。但是,目前礦物加工專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)模式中,涉及自動(dòng)化的理論和實(shí)踐課程仍然不足,在行業(yè)中往往存在懂自動(dòng)化的工程人才不懂選礦規(guī)律,懂選礦規(guī)律的人才不能從事開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)選礦工藝流程和設(shè)備的自動(dòng)控制,導(dǎo)致專(zhuān)業(yè)之間跨度較大,存在難以逾越的鴻溝,從而影響了礦物加工專(zhuān)業(yè)的縱深發(fā)展。
3.就業(yè)方向的多樣化
傳統(tǒng)礦業(yè)優(yōu)勢(shì)隨著國(guó)內(nèi)資源的逐漸耗竭而變得不復(fù)存在。礦物加工專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生從事的礦山選廠工作、礦業(yè)工程研究院所從事的研究和設(shè)計(jì)工作、環(huán)境工程領(lǐng)域廢水處理等傳統(tǒng)就業(yè)領(lǐng)域正變得越來(lái)越困難。
隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略、生態(tài)文明建設(shè)等路線的制定[5],礦物加工畢業(yè)生就業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)了新的變化,這些新興就業(yè)領(lǐng)域有:國(guó)際礦業(yè)投資與咨詢(xún)、礦業(yè)工程自動(dòng)化、電子垃圾廢棄物等二次資源回收利用等。新興的就業(yè)領(lǐng)域?qū)ΦV物加工專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生提出了新的能力和素質(zhì)要求。
二、礦物加工“新工科”人才培養(yǎng)思考
(一)樹(shù)立“新工科”理念
葉民[6]等指出,“新工科”不是對(duì)舊有問(wèn)題的同義反復(fù),不是簡(jiǎn)單的概念創(chuàng)新,不是應(yīng)對(duì)時(shí)代發(fā)展和環(huán)境變化的填詞造句,也不是技術(shù)更新后的內(nèi)容重置。“新工科”之新,應(yīng)該是工程教育對(duì)工程活動(dòng)“新業(yè)態(tài)”的全面回應(yīng),應(yīng)該是面向未來(lái)的、切實(shí)可行的落實(shí)路徑和創(chuàng)新舉措。我們認(rèn)為,“新工科”之新主要體現(xiàn)在新理念、新課程體系和新管理體制三個(gè)方面。
“新工科”教育的成敗與教師對(duì)新理念的理解存在很大關(guān)系。教師是新工科理念的直接實(shí)施者,教師在思想上需認(rèn)同“新工科”的理念,主動(dòng)將教學(xué)與“新工科”理念相融合,積極調(diào)整學(xué)生的培養(yǎng)模式,在教學(xué)上時(shí)刻提高自己適應(yīng)“新工科”培養(yǎng)體系的能力,提升教師自身的專(zhuān)業(yè)交叉知識(shí)的理論融合和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力[7]。教師還應(yīng)通過(guò)交叉知識(shí)的融合,以及工程應(yīng)用實(shí)踐,善于總結(jié)相關(guān)理論,加強(qiáng)“新工科”培養(yǎng)模式下的專(zhuān)業(yè)課程教材的編寫(xiě)。
在科研中,教師應(yīng)認(rèn)識(shí)到礦物加工專(zhuān)業(yè)面臨的新挑戰(zhàn),積極調(diào)整課題研究方向,例如,采用多學(xué)科交叉結(jié)合的方法解決礦物加工中的難題,突破一批關(guān)鍵技術(shù),形成核心的礦物加工知識(shí)體系。
(二)課程設(shè)置改革
為了適應(yīng)礦物加工專(zhuān)業(yè)的新發(fā)展趨勢(shì),學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程也需要發(fā)生變化,其中主要的變化就是課程設(shè)置的變化。
理論課程需增加交叉學(xué)科,減少傳統(tǒng)課程的開(kāi)設(shè)量。為了適應(yīng)礦物加工發(fā)展趨勢(shì)的新變化,提高學(xué)生動(dòng)手能力、專(zhuān)業(yè)交叉融合能力、就業(yè)能力,需增加自動(dòng)化及控制過(guò)程、經(jīng)濟(jì)與投資分析、二次資源的來(lái)源與處理現(xiàn)狀和方法等課程,從而提高學(xué)生對(duì)跨界專(zhuān)業(yè)的理解,與傳統(tǒng)課程的交叉融合。
實(shí)踐課程需注重學(xué)科的交叉融合與應(yīng)用。新的理論課程開(kāi)設(shè)時(shí)就需要對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)新的實(shí)踐課程,以往與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)往往均是獨(dú)立于本專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的,與專(zhuān)業(yè)交叉融合較少。因此,在開(kāi)設(shè)交叉學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)課程時(shí),須注重學(xué)科交叉融合實(shí)踐能力的培養(yǎng),有目的性和針對(duì)性地開(kāi)設(shè)實(shí)踐教學(xué)課程,這樣才能提高學(xué)生的融合實(shí)踐能力。例如,增加自動(dòng)化課程、選礦機(jī)械中的應(yīng)用課程設(shè)計(jì)、礦業(yè)投資經(jīng)濟(jì)學(xué)的實(shí)操與演練等。
創(chuàng)新課程開(kāi)設(shè)需更加注重實(shí)際問(wèn)題的解決。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的目的就是希望學(xué)生能另辟蹊徑解決傳統(tǒng)復(fù)雜的工程技術(shù)難題。要做到“另辟蹊徑”就需要學(xué)生基本知識(shí)面較廣,懂得目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)、方法學(xué)驗(yàn)證等。這些都需要?jiǎng)?chuàng)新課程的開(kāi)設(shè)來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)。
(三)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合
“新工科”之新就在于人才培養(yǎng)模式堅(jiān)持“反向設(shè)計(jì)”[8]。與傳統(tǒng)的“正向設(shè)計(jì)”(正向設(shè)計(jì)——堅(jiān)持老師能教什么課程為導(dǎo)向,教學(xué)設(shè)計(jì)從構(gòu)建課程體系入手,以確定達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)的適切性)相比,“反向設(shè)計(jì)”更加注重需求,從市場(chǎng)需求出發(fā)來(lái)進(jìn)行人才的培養(yǎng)?!爱a(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合的模式正是從需求出發(fā),進(jìn)行訂單式培養(yǎng)。如福州大學(xué)與紫金礦業(yè)集團(tuán)合作成立的“紫金礦業(yè)學(xué)院”,湖北興發(fā)集團(tuán)與武漢工程大學(xué)合作成立的“興發(fā)礦業(yè)學(xué)院”等,這些校企合作模式正是從企業(yè)需求出發(fā),結(jié)合企業(yè)實(shí)際面臨的人才困難和技術(shù)難題,結(jié)合學(xué)校自身的教學(xué)優(yōu)勢(shì),從目標(biāo)導(dǎo)向式對(duì)人才進(jìn)行培養(yǎng)。
(四)條件及制度保障
“新工科”的理念從2016年提出至今,已2年有余。但從各高校的實(shí)施情況可以看出,還有一定的滯后性,這種滯后性除了理念的深入理解與普及需要時(shí)間外,還與制度與條件的形成不及時(shí)相關(guān)。礦物加工專(zhuān)業(yè)改革的迫切性正好與“新工科”建設(shè)相契合,學(xué)校相關(guān)部門(mén)應(yīng)該及時(shí)制訂與“新工科”建設(shè)相關(guān)的文件,確保礦物加工專(zhuān)業(yè)改革發(fā)展適應(yīng)“新工科”人才培養(yǎng)需求。比如,加強(qiáng)人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究,制訂符合當(dāng)下國(guó)際、行業(yè)需求相符合的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),推進(jìn)礦物加工“新工科”人才培養(yǎng)模式的修訂,加強(qiáng)學(xué)科交叉專(zhuān)業(yè)人才、邊緣性新興學(xué)科人才的引進(jìn),從而提高復(fù)合型人才的培養(yǎng)能力,努力保障礦物加工專(zhuān)業(yè)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)及設(shè)備更新所需的經(jīng)費(fèi),加快礦物加工專(zhuān)業(yè)工程認(rèn)證等。
“新工科”建設(shè)本就是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要國(guó)家、省、校的高效配合,才能完成學(xué)科建設(shè)[9]。特別是對(duì)于礦物加工這種艱苦專(zhuān)業(yè)、被學(xué)生邊緣化的專(zhuān)業(yè)更需要學(xué)生、教師、院系、學(xué)校等密切協(xié)作,才能保證在此機(jī)遇下重新開(kāi)辟出礦物加工專(zhuān)業(yè)的新天地,實(shí)現(xiàn)該專(zhuān)業(yè)的跨越式發(fā)展。
三、結(jié)論
礦物加工專(zhuān)業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,出現(xiàn)了培養(yǎng)理念及模式單一、課程設(shè)置單一、教學(xué)設(shè)施設(shè)備單一等特點(diǎn),同時(shí)專(zhuān)業(yè)本身也出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢(shì)和變化,這些變化可概括為資源的復(fù)雜化、工程技術(shù)的自動(dòng)化、就業(yè)方向的多樣化。培養(yǎng)模式單一及發(fā)展趨勢(shì)的改變,使得現(xiàn)今的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)模式不再能培養(yǎng)出優(yōu)秀的社會(huì)需求型人才。課題組從“新工科”建設(shè)的理念出發(fā),堅(jiān)持“反向設(shè)計(jì)”,提出了新的培養(yǎng)模式,即樹(shù)立“新工科”的新理念,從改革課程體系設(shè)置出發(fā),產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合,采用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式,教師、學(xué)生、院系、學(xué)校與國(guó)家等密切協(xié)作,以期開(kāi)辟出礦物加工專(zhuān)業(yè)的新天地,實(shí)現(xiàn)該專(zhuān)業(yè)的跨越式發(fā)展,最終培養(yǎng)出能適應(yīng)國(guó)際新環(huán)境、國(guó)家新戰(zhàn)略、企業(yè)新需求的新型工科人才。
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