Ｓａｋａｉ開源教學(xué)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用

李建偉　王栩楠　李　青　劉洪沛　張志青

【摘要】通過全面分析國內(nèi)各高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用情況，并結(jié)合北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院采用Sakai開源教學(xué)系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)教育教學(xué)平臺的嘗試，提出一種新的應(yīng)用途徑——在開源教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做二次開發(fā)，這既能節(jié)省軟件的開發(fā)和維護(hù)使用成本，又能比較完全的滿足各學(xué)校實際的需求。

【關(guān)鍵詞】Sakai；開源；學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)

【中圖分類號】G40–057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009—8097（2009）05—0098—05

一 背景

學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)英文縮寫是LMS（Learning Management System），具有發(fā)送、跟蹤、匯報、評估和管理學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)展情況、學(xué)習(xí)者之間交互情況等等一系列的功能。學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)運用廣泛，從簡單的課程管理，到相當(dāng)復(fù)雜的企業(yè)范圍的分布式環(huán)境，都有它的用武之地。

目前，我國高校的網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院使用的教學(xué)系統(tǒng)來自三種途徑，第一種途徑是選擇購買商業(yè)的教學(xué)系統(tǒng)，優(yōu)點是系統(tǒng)的功能齊全并有完善的維護(hù)、升級服務(wù)，缺點是購買和使用的費用比較高，而且不能完全滿足自己單位的實際需求。第二種途徑是選擇自主開發(fā)教學(xué)系統(tǒng)，優(yōu)點是能夠完全按照自己的實際需求開發(fā)，缺點是開發(fā)和維護(hù)的費用比較高，軟件的質(zhì)量難控制。第三種途徑是與商業(yè)組織聯(lián)合開發(fā)教學(xué)系統(tǒng)，優(yōu)點是能夠完全按照自己的實際需求開發(fā)，軟件的質(zhì)量能得到保證，缺點是開發(fā)和維護(hù)的費用很高。

是否有一種途徑，既能節(jié)省軟件的開發(fā)和維護(hù)使用成本，又能比較完全的滿足各學(xué)校實際的需求呢？答案就在目前流行的開源領(lǐng)域，現(xiàn)在有一些開源的教學(xué)軟件發(fā)展勢頭很好，如Moodle、Sakai等開源性軟件。下面就以北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院使用Sakai開源教學(xué)系統(tǒng)為例，來探索這種途徑的可能性。

Sakai是由美國印第安納大學(xué)、密西根大學(xué)、斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院和伯克利大學(xué)于2004年發(fā)起的一項開放源代碼的課程管理系統(tǒng)（CMS）開發(fā)計劃。Sakai項目的目標(biāo)是，“構(gòu)建出一套通用的課程管理系統(tǒng)來替代當(dāng)前各高校正在使用的商業(yè)課程管理系統(tǒng)，這些學(xué)校一致公認(rèn)協(xié)作研究和教學(xué)應(yīng)用是一樣重要的，所以需要開發(fā)出一個協(xié)作和學(xué)習(xí)環(huán)境去滿足不同種類學(xué)校的應(yīng)用，Sakai協(xié)作和學(xué)習(xí)環(huán)境（CLE）是一個支持教學(xué)、學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)協(xié)作的靈活的、企業(yè)級的應(yīng)用。它也是一個既支持全部在線又支持部分在線的學(xué)習(xí)環(huán)境”。[1]

眾所周知，教師授課會根據(jù)課程和學(xué)生的特點使用各種各樣不同的教學(xué)方法，Sakai滿足了教師們的需要，使用過Sakai的教師和學(xué)生們都認(rèn)為Sakai具有很高的可定制的特性。由于Sakai的體系結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)組件化的，所以教師能選擇他們想在自己課程中使用的教學(xué)工具，并且Sakai的源代碼是開源的，你可以自由的獲取它，并根據(jù)自己學(xué)校的需要自由的改變和增加功能。

2007年5月，北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院決定升級學(xué)院的教學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)過反復(fù)的權(quán)衡和比較，最終選定Sakai作為下一代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。采用Sakai主要因為以下幾點原因：

? Sakai是一個在教育團(tuán)體許可證下的免費開源項目。

? 在全世界有超過160個教育單位正式采用Sakai作為自己的教學(xué)系統(tǒng)，支持的用戶數(shù)從200到200000，這些應(yīng)用經(jīng)驗表明，Sakai是一個穩(wěn)定的可以支持大規(guī)模應(yīng)用的企業(yè)級應(yīng)用。

? Sakai的系統(tǒng)框架是標(biāo)準(zhǔn)組件化的，非常有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，除了可以使用Sakai提供的教學(xué)工具外，還可以按照Sakai的標(biāo)準(zhǔn)很方便的開發(fā)自己需要的教學(xué)工具，并將其集成到Sakai上。

? 對Sakai的關(guān)注、研究以及交流合作已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)。

2006年開始關(guān)注和研究sakai項目的發(fā)展。

2007年1月Sakai基金CEO Charles Severance博士和錢臻女士訪問北郵網(wǎng)院，雙方開展了學(xué)術(shù)交流和合作討論。

2007年7月承擔(dān)基于Sakai學(xué)習(xí)平臺的中國疾病控制中心無煙中國項目。

2008年4月Sakai基金會CEO Michael Korcuska訪問北郵網(wǎng)院。

二 應(yīng)用過程

北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院選擇下一代教學(xué)平臺的主要目的是要實踐“引領(lǐng)式在線學(xué)習(xí)模式”[2]，該模式的核心理念是，“系統(tǒng)提供學(xué)習(xí)時間管理和學(xué)習(xí)目標(biāo)管理；網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源以E-learning在線課程為主；挖掘?qū)W習(xí)記錄并提供個性化的主動的學(xué)習(xí)支持服務(wù)?！?[2]

如何通過Sakai實現(xiàn)這種教學(xué)模式呢？我們做了以下這些二次開發(fā)和改進(jìn)工作。

1 對Sakai的二次開發(fā)

為實踐“引領(lǐng)式在線學(xué)習(xí)模式”[2]，二次開發(fā)的重點放在Sakai的“課程內(nèi)容編輯”（Melete Lesson Builder）工具上。這個工具本來是很簡單的一個在線電子講義的制作和發(fā)布工具，我們將它改造成了一個能制作網(wǎng)上E-learning課件、能提供網(wǎng)上課件運行環(huán)境和能挖掘和分析學(xué)生學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的強(qiáng)大教學(xué)工具。

在設(shè)計這個教學(xué)工具時，參考了“全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會教育技術(shù)分技術(shù)委員會”制定的CELTS-20標(biāo)準(zhǔn)（報批稿）和國際電氣和電子工程師協(xié)會學(xué)習(xí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會（簡稱IEEE LTCS）2000年9月發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)草案P1484.11D3.4。

這兩個標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的是學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)之間的問題，目的是學(xué)習(xí)資源可以在不同的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中可重復(fù)使用和具有可互操作性?！坝嬎銠C(jī)教學(xué)管理（CMI）系統(tǒng)”[3]的互操作體現(xiàn)在：“啟動課程時的信息交換；計算機(jī)教學(xué)管理（CMI）系統(tǒng)與網(wǎng)上E-learning（CBT）課程之間的通信；在CMI系統(tǒng)間傳遞課程結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)行為、課程內(nèi)容；存儲學(xué)習(xí)者表現(xiàn)數(shù)據(jù)?！?[3]

標(biāo)準(zhǔn)對上述互操作的重要環(huán)節(jié)都進(jìn)行了詳細(xì)的描述和規(guī)定。具體包括以下數(shù)據(jù)流：“CMI ? CBT；CMI ? CMI；CBT ?課分析工具。” [3]

改造后的“課程內(nèi)容編輯”（Melete Lesson Builder）工具具備三個主要的功能：

（1） 該工具能在線制作符合上述兩個標(biāo)準(zhǔn)中課程描述的網(wǎng)上E-learning課件。

網(wǎng)上課程的結(jié)構(gòu)分為四個層次：

課程

單元

模塊

學(xué)習(xí)內(nèi)容（文本、視頻、音頻、圖片、作業(yè)、測試、討論、自測等）

每門課程包含若干個單元，每個單元包含若干個模塊，模塊是學(xué)習(xí)的基本單位。

下面有三張圖，圖1是根據(jù)這兩個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的E-learning課件模型圖[2]，圖2 是Sakai中制作網(wǎng)上E-learning課程的界面圖，圖3是 Sakai中學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)上E-learning課程的界面圖。

（2） 該工具能提供一個網(wǎng)上課程的運行環(huán)境，能完成與網(wǎng)上E-learning課程之間的數(shù)據(jù)交互。圖4 是Sakai教學(xué)系統(tǒng)與E-learning課程之間的數(shù)據(jù)流圖[3]。

計算機(jī)教學(xué)管理（CMI）系統(tǒng)向網(wǎng)上E-learning（CBT）課程提供：核心數(shù)據(jù)（包括：學(xué)習(xí)者姓名、學(xué)號、課的位置、學(xué)分、課程狀態(tài)、分?jǐn)?shù)、學(xué)習(xí)總時間等數(shù)據(jù)）、學(xué)習(xí)者完成本節(jié)課每個教學(xué)目標(biāo)的情況（包括：目標(biāo)標(biāo)識、嘗試次數(shù)、目標(biāo)得分、目標(biāo)狀態(tài)等數(shù)據(jù)）、學(xué)習(xí)者針對某一具體模塊的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)（包括：總學(xué)習(xí)次數(shù)、及格分?jǐn)?shù)、嘗試記錄、每次嘗試得分、每次嘗試后課的狀態(tài)等數(shù)據(jù)）、學(xué)習(xí)者的背景數(shù)據(jù)（包括：城市、班級、單位、經(jīng)歷等數(shù)據(jù)）。

（3） 能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)記錄發(fā)給那些挖掘和分析數(shù)據(jù)的工具。圖5是 Sakai教學(xué)系統(tǒng)到數(shù)據(jù)分析工具之間的數(shù)據(jù)流圖[3]。

系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析，例如：對學(xué)習(xí)時長，練習(xí)的次數(shù)、每次的得分、提交的答案記錄，測試的次數(shù)、每次的得分、提交的答案記錄，參加討論發(fā)言的次數(shù)等的分析，將分析的結(jié)果反饋給不同的角色：學(xué)生、教師，支持服務(wù)人員以及智能代理系統(tǒng)，這些角色將分別對學(xué)習(xí)者進(jìn)行個性化的主動的支持服務(wù)。例如：

? 系統(tǒng)會分析學(xué)生練習(xí)或測試的結(jié)果，反饋給學(xué)習(xí)者，告訴他有知識點的掌握的不是很好，有哪些知識點還需要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，有那些知識點掌握的很好。

? 系統(tǒng)會檢索出做練習(xí)或測試超過三次都不通過的學(xué)生，教師對這些同學(xué)進(jìn)行主動的聯(lián)系，并對他們提供個性化的輔導(dǎo)和講解。

? 系統(tǒng)會分析出上網(wǎng)比較少和學(xué)習(xí)進(jìn)度落后的學(xué)生，學(xué)生支持服務(wù)人員去主動的聯(lián)系這些學(xué)習(xí)者，幫助他們提高上網(wǎng)學(xué)習(xí)的時間和效率。

2 Sakai的工具選擇

Sakai2.5版本提供了40多種工具，我們不可能全部都使用這些工具，必須根據(jù)中國遠(yuǎn)程教育的特點，有選擇的使用，我們選擇的工具有以下這些：我的工作空間、課程主頁、課程大綱（Syllabus）、日程表（Schedule）、課程通知（Announcements）、資源（Resources）、課程內(nèi)容編輯工具（Melete Lesson Builder）、聊天室工具（Chat）、討論與個人消息（Jforum）、站點信息（Site Info）、術(shù)語表（Glossary）、花名冊（Site Roster）、站點統(tǒng)計（Site Stas）、投遞箱（Drop Box）。

3 Sakai的漢化

Sakai的設(shè)計支持國際化，所以，漢化工作主要是工作量的問題，漢化包括兩方面的工作：Sakai系統(tǒng)的各個工具和幫助文檔的漢化。Sakai2.5版本中的有些工具已經(jīng)支持中文，但 Sakai在中文支持方面主要存在兩個問題：漢化不完全和部分翻譯不完全符合中國人的表達(dá)習(xí)慣，所以漢化工作主要是對未漢化部分予以徹底漢化，對已漢化部分用語的修正。

4 Sakai的Bug修改和一些應(yīng)用上需要注意的問題

Sakai系統(tǒng)Bug的主要來自兩個方面：

（1） 系統(tǒng)對中文編碼的支持。例如：論壇（jforum）和Wiki中的中文亂碼問題、聊天室工具中用戶名如果是中文也亂碼、資源中文件名如果是中文也亂碼等問題。

（2） 工具本身所隱含的邏輯Bug。例如：服務(wù)器重啟后，jforum論壇工具會產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失問題，日程（Schedule）工具在主頁顯示時，點擊有事件的日期不能正常顯示、分配權(quán)限功能分配權(quán)限后不能立即生效，這是由緩存配置引起的問題等。

另外，Sakai在應(yīng)用上需要注意一些問題，例如，“資源（Resource）”工具在使用的時候，要注意在默認(rèn)狀態(tài)下，資源都是以Blob大字段方式存儲在數(shù)據(jù)庫中。但是，隨著應(yīng)用的規(guī)模越來越大，資源越來越多，數(shù)據(jù)庫的壓力會非常的大，數(shù)據(jù)庫就會成為整個應(yīng)用的瓶頸，所以，需要在開始使用資源工具的時候，配置將資源存儲在共享的磁盤存儲上而不是數(shù)據(jù)庫中?！坝懻撆c個人消息（Jforum）”和“課程內(nèi)容編輯”（Melete Lesson Builder）”工具的使用頻率很高，所以需要考慮使用對象緩存來解決性能的問題。

5 將已有的教學(xué)工具集成到Sakai中

北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院在多年的網(wǎng)絡(luò)教育過程中積累了大量的教學(xué)工具，這些教學(xué)工具穩(wěn)定、可靠，教師和學(xué)生都已經(jīng)養(yǎng)成了使用習(xí)慣，將這些工具集成到Sakai中，既可以節(jié)省教師很大的工作量，又可以使Sakai完全滿足學(xué)院的實際教學(xué)需求。例如：集成已有的題庫和作業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中有40多門課程的2萬多道題目，題型有21種，系統(tǒng)的組卷算法也很穩(wěn)定。另外還集成了實時答疑系統(tǒng)、虛擬實驗系統(tǒng)等教學(xué)工具。

同時還需要將教務(wù)系統(tǒng)與Sakai集成，實現(xiàn)單點登陸驗證，將教務(wù)系統(tǒng)的學(xué)生選課和教師任課的關(guān)系自動映射到sakai中的學(xué)生選課和教師任課，避免學(xué)生和老師進(jìn)行兩次選課。

三 應(yīng)用數(shù)據(jù)分析

Sakai教學(xué)系統(tǒng)在2008年6月開發(fā)完畢，2008年9月開始試用，試用對象為北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院2008年秋季學(xué)期入學(xué)的新生，數(shù)量5132人，試用階段在Sakai上開設(shè)的課程有12門，包括：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)英語、管理學(xué)、普通物理等文理科的課程。下面就把北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院教學(xué)系統(tǒng)1.0的運行數(shù)據(jù)與Sakai教學(xué)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，教學(xué)系統(tǒng)1.0是2006年1月投入使用的，系統(tǒng)上的學(xué)生人數(shù)是20134人，我們抽取兩個系統(tǒng)從2008年9月1號到2008年12月15號的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

1 系統(tǒng)主要的性能指標(biāo)對比

Sakai教學(xué)系統(tǒng)最大在線人數(shù)813人，論壇發(fā)帖數(shù)總數(shù)是6568貼，作業(yè)提交總次數(shù)137165次。

教學(xué)系統(tǒng)1.0的最大在線人數(shù)1524人，論壇發(fā)帖數(shù)總數(shù)是24534貼，作業(yè)提交總次數(shù)112056次

Sakai教學(xué)系統(tǒng)比教學(xué)系統(tǒng)1.0的作業(yè)提交總次數(shù)多的原因是，在Sakai教學(xué)系統(tǒng)上每門課程的作業(yè)次數(shù)比教學(xué)系統(tǒng)1.0的多了，而且不像教學(xué)系統(tǒng)1.0那樣限制每次作業(yè)提交的次數(shù)和提交截至日期，系統(tǒng)還根據(jù)策略來控制每次作業(yè)的題目都不完全一樣，這樣學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，直到自己滿意這次作業(yè)的成績，據(jù)統(tǒng)計每門課程每次作業(yè)的平均提交次數(shù)為3次左右。

2 學(xué)生登陸對比

Sakai教學(xué)系統(tǒng)平均每天的登錄次數(shù)10539次/天，截止到2008年12月15日，共4557名學(xué)生（占總?cè)藬?shù)的88.8%）登錄教學(xué)平臺學(xué)習(xí)，有473名學(xué)生（占總?cè)藬?shù)的9.2％）登陸平臺超過200次，有1983名學(xué)生（占總?cè)藬?shù)的38.6％）登陸平臺超過100次，有3217名學(xué)生（占總?cè)藬?shù)的62.6％）登陸平臺超過50次。

教學(xué)系統(tǒng)1.0平均每天的登陸的次數(shù)：9554次/天。

3 課程參與情況

本學(xué)期Sakai教學(xué)系統(tǒng)共開設(shè)12門課程，各門課程平均學(xué)習(xí)參與率達(dá)到84.5%。例如：《離散數(shù)學(xué)》有92%學(xué)生開始學(xué)習(xí)，10月統(tǒng)計為52%；《普通物理》有86%學(xué)生開始學(xué)習(xí)，10月統(tǒng)計為42%；《經(jīng)濟(jì)應(yīng)用數(shù)學(xué)》有81%的學(xué)生開始學(xué)習(xí)，10月統(tǒng)計僅有14%學(xué)生開始學(xué)習(xí)。

教學(xué)系統(tǒng)1.0上共開設(shè)73門課程，各門課程的平均參與率是82.2%。

從以上這三組數(shù)據(jù)對比可以看出，由于Sakai教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用引領(lǐng)式在線學(xué)習(xí)模式，學(xué)生的上網(wǎng)的積極性有很大變化，參與學(xué)習(xí)的時間和頻率有很大的提升，下學(xué)期，隨著網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源的完善，學(xué)生的上網(wǎng)學(xué)習(xí)時間和頻率還會有所提高。

下學(xué)期運行在Sakai教學(xué)系統(tǒng)上的課程將增至33門，學(xué)生將增至10000多人。圖6是學(xué)生在Sakai教學(xué)系統(tǒng)學(xué)習(xí)的視圖：

四 遇到的問題和下一步的研究方向

目前我們對Sakai的應(yīng)用探索還處在起步階段，在應(yīng)用中遇到了很多的問題，例如：缺少與Sakai教學(xué)系統(tǒng)相匹配的網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源，界面可用性問題，工具比較獨立，很難整合使用，系統(tǒng)的開發(fā)、部署和維護(hù)缺少經(jīng)驗；個別工具的性能還有待優(yōu)化等問題。針對這些問題，我們制定了下一階段的開發(fā)計劃：

1 基于Sakai的課程資源建設(shè)方案。網(wǎng)絡(luò)教育中最核心的部分是教學(xué)資源的質(zhì)量，教學(xué)平臺的目標(biāo)是為教學(xué)資源服務(wù)，積極探索適合學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)的資源的建設(shè)方案，是我們下一步最重要的計劃。

2 標(biāo)準(zhǔn)課件資源的導(dǎo)入和導(dǎo)出。使Sakai教學(xué)平臺可以把符合IMS和Scorm2004標(biāo)準(zhǔn)的課件資源導(dǎo)入和導(dǎo)出，做到資源在教學(xué)平臺間的可交換性。

3 學(xué)生學(xué)習(xí)活動的進(jìn)一步數(shù)據(jù)挖掘。這可以幫助教育機(jī)構(gòu)全面掌握自己的學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到問題，對教學(xué)資源和支持服務(wù)的質(zhì)量反饋等數(shù)據(jù)，為下一步的決策提供有利的數(shù)據(jù)支持。

4 第三方信息工具的整合（短信、IM），為學(xué)生支持服務(wù)提供有利的工具保證。

5 界面可用性優(yōu)化。優(yōu)化界面設(shè)計，使其更加符合中國人的使用習(xí)慣和審美觀。

6 基于sakai的其它教學(xué)工具的開發(fā)。

五 結(jié)論

北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院采用Sakai教學(xué)系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)教育教學(xué)平臺的嘗試，為困擾中國高校的教學(xué)平臺問題找到了一條新的解決途徑，那就是在開源教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做二次開發(fā)，既能節(jié)省軟件的開發(fā)和維護(hù)使用成本，又能比較完全的滿足各學(xué)校實際的需求，而且還能隨著開源軟件的升級而得到升級服務(wù)。

另外，“Sakai項目的軟件功能和運營理念對我國高校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)有很大的借鑒意義。無論是購買現(xiàn)有的相關(guān)產(chǎn)品, 還是高校自己開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，Sakai 項目的整個理念都給我們帶來了很多啟示和嘗試的可能?！盵4]目前，國內(nèi)對Sakai的使用還處于起步階段，希望我們能把我們的應(yīng)用經(jīng)驗以及對Sakai所作的一些工作與大家分享。

參考文獻(xiàn)

[1] Sakai基金會.Sakai官方網(wǎng)站關(guān)于Sakai的介紹[EB/OL].

[2] 李建偉.基于引領(lǐng)式在線學(xué)習(xí)模式的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)設(shè)計. [J].中國遠(yuǎn)程教育,2008,(6):50-53.

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