面向智能電網(wǎng)的電子信息工程類(lèi)專業(yè)特色建設(shè)研究

尹常永，田景賀，郝 波，于紅霞

(沈陽(yáng)工程學(xué)院a.國(guó)際教育學(xué)院;b.自動(dòng)化學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110136)

1998年教育部對(duì)普通高等學(xué)校本科專業(yè)進(jìn)行了重新調(diào)整，確定設(shè)立電子信息工程專業(yè)，該專業(yè)主要研究領(lǐng)域包括信息獲取、傳遞、處理與信息應(yīng)用等，主要解決這些領(lǐng)域中的理論、技術(shù)和工程實(shí)際問(wèn)題。在新出版的《高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類(lèi)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》中指出:截至2007年，全國(guó)開(kāi)設(shè)電子信息工程專業(yè)的高等學(xué)校已達(dá)568所，它為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速、健康發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。但是，電子信息類(lèi)專業(yè)的教育質(zhì)量還不能完全適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要，不少高校的專業(yè)設(shè)置和結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神亟待加強(qiáng)，教師隊(duì)伍整體素質(zhì)亟待提高，人才培養(yǎng)模式、教學(xué)內(nèi)容和方法需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)變。目前，各高校為了能培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需求的畢業(yè)生，都在努力探索適合自己的人才培養(yǎng)模式。但要解決好電子信息工程專業(yè)發(fā)展問(wèn)題，關(guān)鍵是要加強(qiáng)特色建設(shè)。不同領(lǐng)域、不同行業(yè)背景的學(xué)校，要根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)和行業(yè)特征建設(shè)特色鮮明的電子信息工程專業(yè)。

一、智能電網(wǎng)及技術(shù)體系

新型現(xiàn)代化電網(wǎng)是將傳感技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、決策技術(shù)和電網(wǎng)技術(shù)及電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而構(gòu)成的，形成對(duì)智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

1.智能電網(wǎng)的特征

智能電網(wǎng)具有自愈、兼容等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定了智能電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)以及對(duì)傳感技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等的更高要求。在這些技術(shù)的支持下，系統(tǒng)能預(yù)測(cè)并感知運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，遇到問(wèn)題時(shí)及時(shí)處理;保證大多數(shù)條件下用戶的連續(xù)供電，確保品質(zhì);保證在不良條件下電網(wǎng)仍能安全穩(wěn)定運(yùn)行。能夠?qū)崟r(shí)、在線和連續(xù)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行評(píng)估和分析，具有強(qiáng)大的預(yù)警和預(yù)防控制;能夠?qū)崿F(xiàn)故障自動(dòng)診斷、故障隔離和系統(tǒng)自我恢復(fù);對(duì)新能源的兼容能力強(qiáng)，能源和設(shè)備利用率高，還能建立統(tǒng)一平臺(tái)下的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化管理。

2.智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

智能電網(wǎng)所需關(guān)鍵技術(shù)大多已得到解決，并得到廣泛的應(yīng)用，目前智能電網(wǎng)需要解決的問(wèn)題就是如何將這些技術(shù)集成應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)涉及信息與通信技術(shù)、傳感和量測(cè)技術(shù)、大功率電力電子技術(shù)、仿真分析和控制決策技術(shù)以及超導(dǎo)電力技術(shù)等。

3.智能電網(wǎng)技術(shù)體系

(1)新能源發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)。我國(guó)新能源發(fā)電普遍具有接入集中、規(guī)模大的特點(diǎn)。環(huán)境保護(hù)已成為將來(lái)能源領(lǐng)域必須面對(duì)的挑戰(zhàn)，新能源電力的環(huán)保特性決定未來(lái)它必定會(huì)成為能源領(lǐng)域的核心。然而新能源電力具有間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，當(dāng)新能源電力并網(wǎng)規(guī)模較大時(shí)，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定會(huì)帶來(lái)不利影響，可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，所以必須采用先進(jìn)的控制技術(shù)以保證電網(wǎng)運(yùn)行安全。大規(guī)模新能源發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)主要包括風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、大規(guī)模儲(chǔ)能、仿真、分析、控制與保護(hù)技術(shù)和發(fā)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)等。

(2)智能輸、配電技術(shù)。電能輸送的物理通道稱為輸電網(wǎng)絡(luò)，先進(jìn)的輸電技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)資源的大范圍優(yōu)化配置;調(diào)度技術(shù)保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;變電站負(fù)責(zé)連結(jié)各級(jí)電網(wǎng);智能輸電系統(tǒng)連續(xù)檢測(cè)輸電線路狀態(tài)，能夠及時(shí)獲取輸電線路運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境信息。智能配電網(wǎng)直接面向電力終端用戶，保障對(duì)電力用戶的供電質(zhì)量和可靠性。配電網(wǎng)智能化是建設(shè)智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)之一。智能配電網(wǎng)技術(shù)主要包括智能配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)、分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)等。

(3)智能用電技術(shù)。先進(jìn)傳感器將供電端與需求端的所有設(shè)備聯(lián)系起來(lái)，保持信息的暢通，形成緊密完整的配電和用電網(wǎng)絡(luò)，形成有機(jī)的整體。智能用電技術(shù)主要包括高級(jí)量測(cè)、信息采集和需求響應(yīng)技術(shù)等。

二、基于行業(yè)特色建設(shè)電子信息工程專業(yè)

新世紀(jì)，在工業(yè)化向信息化轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電子信息技術(shù)為各行各業(yè)提供了有力的支撐。電力工業(yè)一直以來(lái)都作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的重點(diǎn)和先行軍，電力工業(yè)的固有屬性決定了它的發(fā)展與電子信息技術(shù)息息相關(guān)。近年來(lái)國(guó)家提出了多個(gè)發(fā)展戰(zhàn)略，其中重點(diǎn)是要發(fā)展智能電網(wǎng)。這一戰(zhàn)略將電子信息技術(shù)在電力工業(yè)中的應(yīng)用推升到了更高的層次。不斷發(fā)展的電力行業(yè)急需大量人才，尤其是同時(shí)具備電子信息專業(yè)知識(shí)和電力系統(tǒng)知識(shí)，并具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的人才。作為具有電力行業(yè)背景的高等學(xué)校，其電子信息工程專業(yè)在制定培養(yǎng)方案時(shí)更應(yīng)該考慮行業(yè)特殊需求和行業(yè)特色，構(gòu)建行業(yè)特色型人才培養(yǎng)目標(biāo)。為此，經(jīng)過(guò)前期對(duì)行業(yè)和用人單位認(rèn)真、廣泛深入的調(diào)研，并對(duì)資料進(jìn)行整理分析和科學(xué)統(tǒng)計(jì)，梳理出有用信息。在廣泛參考國(guó)內(nèi)外兄弟院校的培養(yǎng)方案和課程體系后，根據(jù)電力行業(yè)的發(fā)展需求和沈陽(yáng)工程學(xué)院戰(zhàn)略發(fā)展綱要及人才培養(yǎng)規(guī)劃，以穩(wěn)定科學(xué)的授課內(nèi)容和授課形式、科學(xué)的管理和考核辦法，確定了電子信息工程專業(yè)特色型人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)熟悉電力行業(yè)并掌握電子信息技術(shù)的復(fù)合型人才。

三、人才培養(yǎng)目標(biāo)

原有培養(yǎng)模式強(qiáng)調(diào)知識(shí)的系統(tǒng)性傳遞而忽略了工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，新的培養(yǎng)模式將知識(shí)、能力和素質(zhì)融為一體，采用科學(xué)的CDIO(產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思－設(shè)計(jì)－實(shí)現(xiàn)－運(yùn)行)課程開(kāi)發(fā)理念，面向智能電網(wǎng)領(lǐng)域，為學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用基礎(chǔ)的電子信息工程教育。學(xué)生能夠掌握基礎(chǔ)知識(shí)并熟練應(yīng)用，具有較好的電子信息工程實(shí)踐能力，能夠參與甚至領(lǐng)導(dǎo)智能電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)品或智能配電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行，并能深入理解電子技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)智能電網(wǎng)、堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)的重要性和戰(zhàn)略影響。沈陽(yáng)工程學(xué)院原隸屬于電力工業(yè)部門(mén)，主要服務(wù)于電力行業(yè)，所以學(xué)校在專業(yè)設(shè)置和人才培養(yǎng)方面有很深的行業(yè)背景和特色，教學(xué)環(huán)節(jié)開(kāi)發(fā)和設(shè)置處處體現(xiàn)了電力行業(yè)特點(diǎn)。因此，電子信息工程專業(yè)特色建設(shè)就是要依托電力行業(yè)背景，以電力行業(yè)特色型人才培養(yǎng)為目標(biāo)。

基于上述分析和考慮，建立特色型專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的思路是:立足電子，面向電力，強(qiáng)弱結(jié)合，突出特色。根據(jù)電力行業(yè)的發(fā)展需求、學(xué)院戰(zhàn)略發(fā)展綱要及人才培養(yǎng)規(guī)劃，確定電子信息工程專業(yè)特色型人才培養(yǎng)的總體目標(biāo)是:采用科學(xué)、穩(wěn)定的管理和教學(xué)體系，培養(yǎng)熟悉電力行業(yè)知識(shí)并掌握和熟練應(yīng)用電子信息技術(shù)的復(fù)合型人才。

四、課程體系特色建設(shè)

有了科學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)才能構(gòu)建一定的課程體系，在此基礎(chǔ)上才能培養(yǎng)出特色型人才。我們的課程體系設(shè)計(jì)遵循了科學(xué)培養(yǎng)的規(guī)律，即由培養(yǎng)目標(biāo)確定能力素質(zhì)要求，將各項(xiàng)分解的能力和素質(zhì)要求落實(shí)到具體的課程體系設(shè)置中。根據(jù)培養(yǎng)熟悉電力行業(yè)并掌握電子信息技術(shù)的復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，確定了兩個(gè)學(xué)科領(lǐng)域分別是現(xiàn)代電子技術(shù)和電氣智能技術(shù)，然后根據(jù)市場(chǎng)需求和行業(yè)發(fā)展需要對(duì)能力和素質(zhì)進(jìn)行分解，確定其專業(yè)選修課;根據(jù)掌握專業(yè)選修課所需知識(shí)和能力確定專業(yè)課;再根據(jù)同樣的道理得到學(xué)科基礎(chǔ)課，形成以能力素質(zhì)培養(yǎng)為目的的特色型人才培養(yǎng)課程體系。

1.總體設(shè)計(jì)思路特點(diǎn)

電子信息專業(yè)課程體系的總體目標(biāo)是:改變偏重基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，輕視工程實(shí)踐訓(xùn)練;偏重專業(yè)知識(shí)傳授，輕視綜合素質(zhì)與能力培養(yǎng);偏重專業(yè)教育，輕視人文、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保的作用;偏重單一學(xué)科專業(yè)知識(shí)的培養(yǎng)，輕視多學(xué)科知識(shí)交叉融會(huì)的傳統(tǒng)課程體系，使新的課程體系更加面向工程實(shí)際，強(qiáng)化工程實(shí)踐，培養(yǎng)工程能力。

在面向智能電網(wǎng)技術(shù)需求的前提下，課程體系的改革與實(shí)踐擬按照“一個(gè)核心、一個(gè)導(dǎo)向、三個(gè)層次”的思路。①以角色為核心。根據(jù)將來(lái)的職業(yè)方向假定了三類(lèi)職業(yè)角色，分別是系統(tǒng)架構(gòu)師、設(shè)計(jì)工程師和集成工程師。②以工程師職業(yè)內(nèi)容為訓(xùn)練導(dǎo)向，把學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、團(tuán)隊(duì)能力和工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)融入到教育教學(xué)整個(gè)體系之中。③根據(jù)職業(yè)需求原則，將課程體系的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容分解為“應(yīng)用系統(tǒng)、功能模塊、基本單元”三個(gè)層次。

將電子信息專業(yè)培養(yǎng)課程體系置于智能電網(wǎng)背景下，將現(xiàn)代工程師職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)和學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，納入到理論課程和實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)建設(shè)之中。課程的設(shè)置突出關(guān)聯(lián)性，按照工程項(xiàng)目或智能設(shè)備的功能來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的課程群的模塊化設(shè)置，避免不必要的重復(fù)，使學(xué)生能夠掌握各課程知識(shí)間的聯(lián)系，并用于解決實(shí)際問(wèn)題。新的課程體系必須要重視產(chǎn)業(yè)實(shí)踐和工程訓(xùn)練，精減課時(shí)數(shù)，以保證學(xué)生有更多的自主學(xué)習(xí)時(shí)間，讓學(xué)生更多地參與到大學(xué)生研究計(jì)劃、研討班課程、科技競(jìng)賽活動(dòng)等學(xué)習(xí)中。通過(guò)項(xiàng)目訓(xùn)練對(duì)學(xué)生自我更新知識(shí)的能力、人際和團(tuán)體交流能力以及對(duì)大系統(tǒng)的掌握、運(yùn)行和調(diào)控能力進(jìn)行整體培養(yǎng)(見(jiàn)圖1)。

圖1 總體設(shè)計(jì)思路

2.構(gòu)建三層實(shí)踐教學(xué)體系

工程教育人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在于實(shí)踐教學(xué)的效果，本課題將實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目按范圍和規(guī)模劃分為三級(jí)，不同級(jí)別之間有著一定的聯(lián)系。如圖2所示，一級(jí)項(xiàng)目包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求;二級(jí)項(xiàng)目是滿足一類(lèi)核心課程和能力要求的項(xiàng)目;三級(jí)為具體課程內(nèi)的項(xiàng)目(各門(mén)課程根據(jù)大綱確定三級(jí)項(xiàng)目的設(shè)立以及形式)。方案的具體實(shí)現(xiàn)，從系統(tǒng)和綜合的層面考慮設(shè)置兩個(gè)一級(jí)項(xiàng)目，分別在專業(yè)概論和相關(guān)的專業(yè)課中引入;綜合考慮一級(jí)項(xiàng)目所需支撐模塊，作為二級(jí)項(xiàng)目在課程群中引入;而三級(jí)項(xiàng)目直接與課程相關(guān)。

圖2 三層實(shí)踐教學(xué)體系

一級(jí)項(xiàng)目能夠系統(tǒng)、完整、有序地貫穿于整個(gè)本科教學(xué)階段，使學(xué)生系統(tǒng)地得到理論知識(shí)和應(yīng)用實(shí)踐的整體訓(xùn)練。通常在低年級(jí)開(kāi)始進(jìn)行一級(jí)項(xiàng)目的訓(xùn)練。例如可通過(guò)對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的解剖，闡述其結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)思路，使學(xué)生了解本專業(yè)核心內(nèi)容與實(shí)際產(chǎn)品的關(guān)系，從應(yīng)用者的視角去面對(duì)即將開(kāi)始的專業(yè)課學(xué)習(xí)。

二級(jí)項(xiàng)目以相關(guān)核心課程群和相關(guān)能力要求為基礎(chǔ)，是整個(gè)系統(tǒng)的樞紐，起著有效的銜接作用。作為一級(jí)項(xiàng)目的有力支撐，它綜合了相關(guān)課程群，對(duì)整個(gè)教學(xué)體系進(jìn)行了補(bǔ)充。主要培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)課程內(nèi)容的綜合應(yīng)用能力，特別注重對(duì)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力與終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能真正成為一名終生學(xué)習(xí)的工程師。

三級(jí)項(xiàng)目是單門(mén)課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)類(lèi)項(xiàng)目。理論課在為學(xué)生提供了堅(jiān)實(shí)的理論指導(dǎo)和科學(xué)方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室條件、教學(xué)資源和課程教學(xué)自身需要等條件，開(kāi)設(shè)小規(guī)模實(shí)踐項(xiàng)目，通過(guò)三級(jí)項(xiàng)目的訓(xùn)練，使學(xué)生加深對(duì)課程內(nèi)容的理解與掌握，提升應(yīng)用能力。

3.評(píng)價(jià)體系特色

傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方法仍然是重要的參考手段，但顯然不夠全面、不夠客觀，因此需要改進(jìn)原有教學(xué)評(píng)價(jià)體系，在不完全摒棄傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行新的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的探索，包括運(yùn)用學(xué)生自我評(píng)價(jià)、同伴評(píng)價(jià)、口頭測(cè)試、學(xué)習(xí)記錄、展示作品、發(fā)表論文等等。人才培養(yǎng)模式的實(shí)施過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)，通過(guò)這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)就可將工程教育的各個(gè)要素有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，并能夠兼顧各種要素的需求。整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)以職場(chǎng)目標(biāo)為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)能力成熟度模型來(lái)階段性評(píng)測(cè)教學(xué)過(guò)程中的實(shí)施效果，通過(guò)對(duì)畢業(yè)生及企業(yè)的走訪調(diào)研評(píng)測(cè)整個(gè)培養(yǎng)的最終實(shí)際效果，根據(jù)兩方面的評(píng)測(cè)結(jié)果來(lái)調(diào)整及改革培養(yǎng)模式的不足之處，使之不斷完善。

具體方法如下:

(1)通過(guò)利益相關(guān)者分析方法，確定智能電網(wǎng)領(lǐng)域中電子信息工程專業(yè)畢業(yè)生的職場(chǎng)目標(biāo)及相應(yīng)的職業(yè)能力成熟度評(píng)價(jià)模型，為科學(xué)制定人才培養(yǎng)目標(biāo)提供保證，同時(shí)確保電子信息專業(yè)工程閉環(huán)教育模型中的給定環(huán)節(jié)及反饋環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而確保整個(gè)閉環(huán)人才培養(yǎng)模式的運(yùn)行。

圖3 閉環(huán)評(píng)價(jià)體系

(2)電子信息工程人才培養(yǎng)方案的制定要突出專門(mén)性、實(shí)踐性和行業(yè)性，其定“向”在行業(yè)(能源電力行業(yè))，定“性”在專業(yè)(電子信息專業(yè))，定“型”在應(yīng)用(智能電網(wǎng)領(lǐng)域)，定位在“教學(xué)”，定格在“實(shí)踐”。

(3)以行業(yè)職業(yè)能力為核心培養(yǎng)目標(biāo)，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，建立電子信息工程專業(yè)的理論課程體系。

(4)根據(jù)理論課程體系建立三層次實(shí)踐教學(xué)體系，使理論與實(shí)踐項(xiàng)目在時(shí)間順序及技術(shù)邏輯層面保證統(tǒng)一。

(5)針對(duì)工程教育的特點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)方法改革，從而保證工程人才培養(yǎng)的實(shí)際效果。

(6)在現(xiàn)有專業(yè)教學(xué)資源基礎(chǔ)上，進(jìn)行資源整合優(yōu)化，同時(shí)引入職場(chǎng)的文化特征，構(gòu)建適應(yīng)人才培養(yǎng)模式的模擬工程職場(chǎng)的教學(xué)軟環(huán)境。

電子信息工程專業(yè)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的核心專業(yè)之一，是一個(gè)就業(yè)面廣、市場(chǎng)需求大的專業(yè)。具有電力行業(yè)背景的應(yīng)用型本科院校對(duì)其培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)非常必要，要認(rèn)真做好電子信息工程專業(yè)的特色建設(shè)，使專業(yè)方向明晰、培養(yǎng)目標(biāo)更加科學(xué)實(shí)用;課程體系設(shè)置要更加科學(xué)且符合社會(huì)發(fā)展的需要，更能體現(xiàn)教育對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合能力、創(chuàng)新精神的作用。作為具有電力行業(yè)背景院校的電子信息工程專業(yè)，要堅(jiān)持“立足電子，面向電力，強(qiáng)弱(電)結(jié)合，突出特色”的辦學(xué)理念，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，教學(xué)與實(shí)用相結(jié)合，培養(yǎng)出更多受社會(huì)歡迎的應(yīng)用型人才。

[1] 教育部高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類(lèi)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì).高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類(lèi)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[M].北京:高等教育出版社，2010.

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