李立群 馮永忠 李春蓮
摘? 要:以新農(nóng)科建設(shè)為契機(jī),針對(duì)傳統(tǒng)植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行改革探索。建立專業(yè)化研究性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,構(gòu)建以學(xué)生為中心的教學(xué)模式,營(yíng)造學(xué)思結(jié)合的教學(xué)氛圍,采用多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法等措施提高學(xué)生的創(chuàng)新思維。同時(shí),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理,實(shí)行小班授課并結(jié)合“全過(guò)程”考核方法,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量,為新時(shí)期農(nóng)學(xué)專業(yè)發(fā)展和一流學(xué)科建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:新農(nóng)科;實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革;植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)
中圖分類號(hào):G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? ? ? ? ?文章編號(hào):2096-000X(2021)16-0128-04
Abstract: Taking the construction of new agricultural sciences as an opportunity, we reform and explore the problems existing in the traditional practice teaching of Plant Tissue and Cell Culture. We establish a professional research experimental teaching system, build a student-centered teaching mode, create a teaching atmosphere that combines learning and thinking, and adopt diversified experimental teaching methods to improve students' innovative thinking. Meanwhile, we strengthen the management of experimental teaching, implement small class teaching and assess students through whole teaching process. Improving the effect of experimental teaching and the quality of practical teaching will lay the foundation for the development of agricultural majors and the construction of first-class disciplines in the new era.
Keywords: new agricultural science; experimental teaching reform; Plant Tissue and Cell Culture
農(nóng)學(xué)是以實(shí)踐為主的學(xué)科,也是西北農(nóng)林科技大學(xué)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)專業(yè),在學(xué)校人才培養(yǎng)過(guò)程中,一直發(fā)揮著積極的引領(lǐng)作用。新農(nóng)科建設(shè)要求以實(shí)踐推動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展,實(shí)踐教學(xué)應(yīng)突顯“以學(xué)生為本、素質(zhì)教育、系統(tǒng)性和創(chuàng)新性”的目標(biāo)與宗旨[1-4]。遵循這一宗旨,我們以加強(qiáng)創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新素質(zhì)作為實(shí)踐育人的根本出發(fā)點(diǎn),培養(yǎng)“全面發(fā)展,具有實(shí)用技能的創(chuàng)新型復(fù)合人才”,這是我校新農(nóng)科建設(shè)的要求,也是我校推進(jìn)教育改革,促進(jìn)教學(xué)發(fā)展的方向。我們必須在構(gòu)建農(nóng)業(yè)發(fā)展新理論和新技術(shù)的人才培養(yǎng)知識(shí)體系的同時(shí),強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng),改進(jìn)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式和手段。因此,我們認(rèn)真分析了實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題和教學(xué)管理中的薄弱環(huán)節(jié),對(duì)以實(shí)踐教學(xué)為主的植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)這門專業(yè)骨干課程進(jìn)行了改革探索,以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,滿足新時(shí)期對(duì)農(nóng)科人才的需求,推動(dòng)教學(xué)發(fā)展,達(dá)到一流本科建設(shè)的目標(biāo)。
一、植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀
以往,我院的植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程側(cè)重知識(shí)本位[5],存在著“學(xué)生嚴(yán)重依賴教師[6-7],實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容少,教材不新穎,教學(xué)方式單調(diào),實(shí)驗(yàn)條件欠佳,教學(xué)效果不理想”的現(xiàn)象。每次的實(shí)驗(yàn)課程只是“教學(xué)實(shí)驗(yàn)”而已,沒(méi)有從根本內(nèi)涵上向“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”轉(zhuǎn)變[8],沒(méi)有突出學(xué)生主體。這些嚴(yán)重影響著學(xué)生實(shí)踐技能的提高,制約著教學(xué)質(zhì)量的提升。因此,我們根據(jù)新農(nóng)科建設(shè)的具體要求和教學(xué)督導(dǎo)組的建議,認(rèn)真細(xì)致地從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)條件支撐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理幾個(gè)方面進(jìn)行了多元化改革探索,為學(xué)院教學(xué)發(fā)展和新農(nóng)科建設(shè)打好基礎(chǔ)。
二、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,構(gòu)建專業(yè)化研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系
實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,一方面,體現(xiàn)了理論在實(shí)踐中應(yīng)用的成果[9],另一方面,用方法論指導(dǎo)學(xué)生探索與創(chuàng)新。因此,合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系是培育高素質(zhì)專業(yè)人才,提高教育教學(xué)質(zhì)量的重要保障。
植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技
能課程,如果本科階段掌握嫻熟,畢業(yè)就可獲得一技之長(zhǎng),在工作中發(fā)揮作用。我們按照新農(nóng)科建設(shè)的要求及農(nóng)業(yè)發(fā)展的新技術(shù)、新知識(shí),重新構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,編寫了新的實(shí)驗(yàn)教材。實(shí)驗(yàn)課程從內(nèi)容、類型、課時(shí)安排上比過(guò)去有了顯著的變化。我們吸取兄弟院校植物組織培養(yǎng)課程全實(shí)驗(yàn)教學(xué)[10]的經(jīng)驗(yàn),撇掉“唯理論”“唯課程”教學(xué)的弊端。在新版本科培養(yǎng)方案中,將植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程從32學(xué)時(shí)理論課調(diào)整為8學(xué)時(shí)理論課與32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合的課程體系,教學(xué)內(nèi)容更注重理論知識(shí)的應(yīng)用與實(shí)踐,更偏重于組織培養(yǎng)技術(shù)在科研和生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用[11]?,F(xiàn)在植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程教學(xué)在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上加大綜合性、研究型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)比重。重新安排32學(xué)時(shí)11個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容豐富新穎。新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系多層次設(shè)置基礎(chǔ)性、綜合性、研究型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn),滿足了新課程改革的要求,更加有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的專業(yè)性和學(xué)生的創(chuàng)新思維。內(nèi)容見表1,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)與農(nóng)學(xué)專業(yè)緊密結(jié)合,從基礎(chǔ)到創(chuàng)新循序漸進(jìn)。學(xué)生能系統(tǒng)性地掌握農(nóng)作物的特性及組織培養(yǎng)技術(shù)的前瞻性和這門技術(shù)在育種實(shí)踐中的創(chuàng)新應(yīng)用。植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程在三年級(jí)開設(shè),同學(xué)們來(lái)自各個(gè)專業(yè),已選定自己實(shí)習(xí)方向和指導(dǎo)教師。他們可通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)與專業(yè)具體項(xiàng)目結(jié)合;研究型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)與申報(bào)的科技創(chuàng)新項(xiàng)目或教師科研項(xiàng)目結(jié)合,進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練,為今后繼續(xù)深造和直接參加工作實(shí)踐奠定良好基礎(chǔ)。
三、構(gòu)建“學(xué)為中心,學(xué)思結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)氛圍
以前,植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情景是學(xué)生聽取教師半小時(shí)左右的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義及實(shí)驗(yàn)步驟講解,走進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員提前準(zhǔn)備好的操作室,觀看教師的演示之后,按部就班地完成實(shí)驗(yàn),然后參照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,抄寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)輕松簡(jiǎn)單,收獲甚少,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果極其不理想。
課程組教師針對(duì)植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法中存在的問(wèn)題,積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,打破學(xué)生依賴教師的常規(guī)。首先,構(gòu)建“學(xué)生學(xué)習(xí)為中心”的實(shí)驗(yàn)課堂,借鑒本校陳鵬教授的方法,在課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,在實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)確定的前提下,只為學(xué)生提供基本實(shí)驗(yàn)材料和方法,并不預(yù)設(shè)任何細(xì)化的操作流程,讓學(xué)生在熟悉課程設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上,確定實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行小組論證。自主連續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程,激發(fā)學(xué)生們自主思維的巨大興趣,讓實(shí)踐教學(xué)的“知識(shí)重現(xiàn)”為“知識(shí)重演”,構(gòu)建“學(xué)為中心,學(xué)思結(jié)合”的教學(xué)氛圍,徹底解決學(xué)生僅靠“照方抓藥”就可以完成全部實(shí)驗(yàn)的頑疾,提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和預(yù)設(shè)能力。
四、教學(xué)方法多元化改革,突出專題特色
豐富合理的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容必須與良好的教學(xué)方法緊密結(jié)合,才能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)行之有效。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)行專題式教學(xué)方法和問(wèn)題教學(xué)法等多種方法相結(jié)合施教[12]。
農(nóng)學(xué)院涉及作物多,除小麥、玉米、油菜、棉花外,還有谷子、糜子等小雜糧,生物技術(shù)育種手段先進(jìn),專題式實(shí)驗(yàn)教學(xué)最能突出農(nóng)學(xué)特色。按照植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程實(shí)驗(yàn)中所涉及的農(nóng)作物類型,設(shè)計(jì)成“專題式”實(shí)驗(yàn)。例如,前半年將小麥花藥或花粉培養(yǎng)、小麥幼胚培養(yǎng)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái),形成實(shí)驗(yàn)專題,用一個(gè)月時(shí)間來(lái)完成專題實(shí)驗(yàn)。在一種作物不同生長(zhǎng)時(shí)期選擇取材,應(yīng)用制作方法不同的C17、W14、N6和MS培養(yǎng)基培養(yǎng)不同的外植體,且消毒處理、接種方法都不一樣,有利于激發(fā)同學(xué)們的科學(xué)研究興趣和探索精神。這樣系統(tǒng)性地安排指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),可以充分將專業(yè)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合起來(lái),使同學(xué)們深刻理解如何應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生物技術(shù)育種,了解方法創(chuàng)新的價(jià)值意義。專題式實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于抓住農(nóng)作物組織培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù),更能激發(fā)同學(xué)們主動(dòng)探索創(chuàng)新,提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、綜合應(yīng)用知識(shí)的能力,并能加深對(duì)農(nóng)學(xué)專業(yè)的理解和熱愛。
問(wèn)題式教學(xué)法,是將強(qiáng)根榮、王玉紅等老師的教學(xué)研究成果和農(nóng)藝特點(diǎn)相結(jié)合,在每次上實(shí)驗(yàn)課前,實(shí)驗(yàn)教師提出實(shí)驗(yàn)中可能涉及的問(wèn)題,讓學(xué)生思考,預(yù)先學(xué)習(xí),上課時(shí)實(shí)驗(yàn)教師再針對(duì)學(xué)生的疑問(wèn)示范講解、巡視答疑。課后學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,鞏固知識(shí),教師批閱報(bào)告總結(jié)問(wèn)題。例如,在進(jìn)行創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)前,提出五個(gè)問(wèn)題:1. 要選用什么作物作為研究對(duì)象,油菜、糜子還是西洋參?2. 實(shí)驗(yàn)流程怎樣制定,哪些細(xì)節(jié)不容忽視?3. 培養(yǎng)基該怎樣制作?與前面實(shí)驗(yàn)有何關(guān)聯(lián)?4. 材料的最佳消毒方式,培養(yǎng)條件分別是什么?5. 哪些環(huán)節(jié)不熟悉需要查閱參考資料等等。實(shí)驗(yàn)動(dòng)手前提出這一系列問(wèn)題要求學(xué)生思考,同學(xué)們帶著疑問(wèn)和探究的理念主動(dòng)查閱資料、交流討論,甚至請(qǐng)教研究生學(xué)長(zhǎng)。同學(xué)們完全是主動(dòng)學(xué)習(xí)深入思考,知識(shí)點(diǎn)信息量倍增,知識(shí)面不斷擴(kuò)展。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程也格外認(rèn)真,每個(gè)環(huán)節(jié)都很嚴(yán)謹(jǐn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果很理想。這種教學(xué)法不僅充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,同學(xué)們?cè)谔魬?zhàn)自我的過(guò)程中,還鍛煉了探索精神,體會(huì)到了創(chuàng)新的樂(lè)趣,提高了科研素質(zhì)和綜合能力。
同時(shí),我們的植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)也引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)[13-14]。實(shí)驗(yàn)課上同學(xué)們思維特別活躍,主動(dòng)和老師共同探討實(shí)驗(yàn)方案,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法,摸索實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的最佳條件。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中融入自己的想法,鍛煉了創(chuàng)新思維,提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和創(chuàng)新素質(zhì)。
這些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,不僅使學(xué)生扎實(shí)掌握了實(shí)踐技能和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法,而且充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維和獨(dú)立科研能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,收到了良好的教學(xué)效果,達(dá)到了素質(zhì)教育的目標(biāo)。
五、借力科研平臺(tái),拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)場(chǎng)所
遵照新農(nóng)科建設(shè)主旨,充分發(fā)揮公共平臺(tái)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面的作用,本院作物學(xué)創(chuàng)新平臺(tái)在本科生拓展研究方法、提高研究手段等方面起到了很好的支撐作用。對(duì)于教學(xué)實(shí)驗(yàn)室不能完成的項(xiàng)目可以在創(chuàng)新平臺(tái)進(jìn)行實(shí)施,全方位為實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)服務(wù)。同時(shí),根據(jù)建立專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的要求,學(xué)院分析“植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)室已有的儀器、設(shè)備和專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具體資源配置要求之間的差距,同時(shí)保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)人人獨(dú)立操作的原則。學(xué)校撥付經(jīng)費(fèi)為學(xué)院生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室及組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室更新超凈工作臺(tái),購(gòu)置大型培養(yǎng)箱、恒溫空氣搖床,增加天平、顯微鏡、移液器、酸度計(jì)、微波爐、滅菌鍋;補(bǔ)充PCR儀、電泳儀及凝膠成像系統(tǒng)等;無(wú)菌室增配新的移動(dòng)紫外燈車等滅菌消毒設(shè)施;實(shí)驗(yàn)室配備安裝多媒體,加強(qiáng)輔助教學(xué),大力改善植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)這門綜合實(shí)踐操作課程的教學(xué)條件,完善專業(yè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所建設(shè)。
六、加強(qiáng)授課管理,縮小課堂規(guī)模
為保證教師和學(xué)生的積極互動(dòng)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得良好的效果,課程組對(duì)植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)課堂規(guī)模進(jìn)行調(diào)整,實(shí)行小班授課。每班16人,兩人一組協(xié)作配合,獨(dú)立操作。一方面,有利于師生、學(xué)生之間的密切互動(dòng),討論問(wèn)題和答疑解惑。另一方面,有助于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,更便于后期對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程考核。尤其對(duì)植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)這門嚴(yán)格要求無(wú)菌操作的技術(shù)課程來(lái)說(shuō),是個(gè)良好的保障。實(shí)驗(yàn)室人少,干擾少,秩序良好;學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)真仔細(xì),再也見不到人多儀器少,做的做,看的看的現(xiàn)象。學(xué)生實(shí)驗(yàn)成功率顯著提高,極大地克服了過(guò)去實(shí)驗(yàn)污染嚴(yán)重,無(wú)法完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)的弊端。
七、改進(jìn)考核管理方式,注重全過(guò)程考核
對(duì)應(yīng)新的實(shí)驗(yàn)課程體系,課程組制定了新的考核辦法。由于植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程是以實(shí)驗(yàn)為主的綜合技能課程,實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求較高且具有明顯的階段性[15](完成外植體接種到再生植株的培養(yǎng)過(guò)程一般需六至八個(gè)階段),實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察和其他實(shí)驗(yàn)不一樣,它是一個(gè)長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)過(guò)程,需要長(zhǎng)期觀察、記錄并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果[16]。僅依靠接種的數(shù)量和污染率,以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度是片面的、不科學(xué)的,因此必須實(shí)行全過(guò)程考核。尤其是注重平時(shí)考核,將考核貫穿到植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程教學(xué)的全過(guò)程。加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的平時(shí)實(shí)驗(yàn)考核,突出對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的討論與制定、實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的觀察與操作、問(wèn)題的分析與解答等環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程學(xué)習(xí),注重學(xué)思結(jié)合。從過(guò)去的“重結(jié)果”有效地轉(zhuǎn)向“重過(guò)程”,科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)水平和創(chuàng)新能力,更好地達(dá)到以考核促進(jìn)學(xué)習(xí)的目的,全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì),達(dá)到創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)和就業(yè)需求。
八、結(jié)束語(yǔ)
實(shí)施植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程實(shí)踐教學(xué)改革是提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量水平,加強(qiáng)新農(nóng)科專業(yè)建設(shè),推動(dòng)學(xué)科創(chuàng)新發(fā)展的重要舉措。我們強(qiáng)化專業(yè)實(shí)踐,重視創(chuàng)新教育,使實(shí)踐教學(xué)取得了顯著的成效,師生都有獲得感。同學(xué)們對(duì)植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用和生物技術(shù)育種研究工作產(chǎn)生了濃厚的興趣,他們結(jié)合專業(yè)方向申請(qǐng)的科技創(chuàng)新項(xiàng)目獲得國(guó)家級(jí)資助兩項(xiàng),校級(jí)資助兩項(xiàng),院級(jí)資助五項(xiàng);8名學(xué)生在升入研究生階段從事與該課程有緊密關(guān)系的小麥生物技術(shù)育種、彩色馬鈴薯新品種選育、油菜轉(zhuǎn)基因、小雜糧快繁等研究工作,多名同學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入知名企業(yè)從事植物組織培養(yǎng)技術(shù)工作,98%的畢業(yè)生得到“專業(yè)技術(shù)過(guò)硬,溝通能力強(qiáng),綜合素質(zhì)高”的好評(píng)?;谛罗r(nóng)科建設(shè)的植物組織與細(xì)胞培養(yǎng)課程教學(xué)實(shí)踐改革,為培養(yǎng)具有研究和創(chuàng)新能力的高層次專業(yè)人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),從而加快我?!半p一流”建設(shè)的步伐。
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