混合式教學(xué)在“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程中的實(shí)踐探究

陳維娜　楊忠　顧姍姍　王逸之　唐玉娟

[摘 要] 數(shù)字電子技術(shù)作為電子時(shí)代的支撐技術(shù)，在全球電子信息化的進(jìn)程中具有巨大的推動(dòng)作用?！皵?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”是一門集理論性和實(shí)踐性為一體的專業(yè)基礎(chǔ)課，著重培養(yǎng)學(xué)生在理解電路知識(shí)的基礎(chǔ)上展開電路設(shè)計(jì)的綜合能力。為實(shí)現(xiàn)立德樹人的教學(xué)目標(biāo)，將思想政治元素融入教學(xué)中，通過在教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力，在課堂上創(chuàng)設(shè)情境展開互動(dòng)，進(jìn)行線上線下一體化混合式教學(xué)，探尋出一條“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”的教學(xué)實(shí)踐之路。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ);內(nèi)驅(qū)力;線上線下混合式教學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2018年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于全源網(wǎng)絡(luò)信息的穩(wěn)瞄吊艙高精度對(duì)準(zhǔn)技術(shù)研究”（61803188）;2018年度金陵科技學(xué)院高層次人才科研啟動(dòng)基金“基于全源網(wǎng)絡(luò)信息的穩(wěn)瞄吊艙高精度對(duì)準(zhǔn)技術(shù)研究”（jit-b-201816）;2020年度金陵科技學(xué)院校級(jí)“科教融合”項(xiàng)目“非接觸式醫(yī)用垃圾自動(dòng)收集系統(tǒng)”（0201002001p1）

[作者簡(jiǎn)介] 陳維娜（1987—），女，江蘇南京人，博士，金陵科技學(xué)院智能科學(xué)與控制工程學(xué)院講師，主要從事微慣性系統(tǒng)與信息融合算法研究;楊 忠（1968—），男，江蘇南京人，博士，金陵科技學(xué)院智能科學(xué)與控制工程學(xué)院教授，主要從事控制工程及其相關(guān)應(yīng)用研究;顧姍姍（1986—），女，江蘇南京人，博士，金陵科技學(xué)院智能科學(xué)與控制工程學(xué)院講師，主要從事慣性器件及組合導(dǎo)航算法研究。

[中圖分類號(hào)] G642.41 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324（2022）04-0168-04 [收稿日期] 2021-05-24

在信息社會(huì)中，數(shù)字化浪潮已經(jīng)席卷了電子技術(shù)所有的應(yīng)用領(lǐng)域，上至前沿科技，下至日常生活，我們已經(jīng)進(jìn)入“數(shù)字化生存”模式。數(shù)字電子技術(shù)作為電子時(shí)代的支撐技術(shù)，在全球電子信息化的進(jìn)程中具有巨大的推動(dòng)作用?！皵?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”是電類各專業(yè)及計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其任務(wù)就是使學(xué)生掌握基本電子電路分析和應(yīng)用的知識(shí)，做到學(xué)有所用，并為今后從事實(shí)際工作打下必要的基礎(chǔ)[1]。

目前，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到高端芯片的時(shí)代，而在這個(gè)領(lǐng)域我國(guó)與世界領(lǐng)先水平還存在一定的差距，只有發(fā)展好國(guó)產(chǎn)技術(shù)，才能讓我國(guó)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地[2]。相比于基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)不僅涉及理論知識(shí)還有實(shí)踐動(dòng)手能力的學(xué)習(xí)，因此，學(xué)生如果僅僅是應(yīng)付任務(wù)，難以學(xué)到數(shù)字電子技術(shù)的精髓。只有喚起學(xué)生的求知欲，展開線上線下的混合式教學(xué)，才能更好地提升學(xué)習(xí)效率[3]。本文通過在教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力，在課堂上創(chuàng)設(shè)情境展開互動(dòng)，探尋出一條專業(yè)學(xué)習(xí)教學(xué)實(shí)踐之路。

一、混合式教學(xué)理念的設(shè)計(jì)原則

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來對(duì)傳統(tǒng)課堂又進(jìn)行了一次革命。學(xué)校傳統(tǒng)的教師授課教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足于數(shù)字化時(shí)代學(xué)生的需求，因此，混合式教學(xué)（Blended Learning）應(yīng)運(yùn)而生。所謂混合式教學(xué)，就是把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式和網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，二者形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而獲得更佳的教學(xué)效果。對(duì)比傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，混合式教學(xué)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和復(fù)雜性。這樣的教學(xué)方式可以充分發(fā)揮教師和學(xué)生的自主性，更能充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性。

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中明確指出，教育需要以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性?；旌鲜浇虒W(xué)模式充分體現(xiàn)了這一點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)和能力的習(xí)得是在學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)的過程中完成的。建構(gòu)主義（Constructivism）又稱為結(jié)構(gòu)主義，是認(rèn)知理論的一個(gè)分支，建構(gòu)主義教學(xué)觀本質(zhì)上是對(duì)人的主體價(jià)值給予充分尊重的教學(xué)觀，體現(xiàn)了現(xiàn)代教學(xué)論的發(fā)展方向。作為教師，要關(guān)心每個(gè)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)他們自我習(xí)得，同時(shí)尊重教育規(guī)律和學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，為每個(gè)學(xué)生提供適合的教育，而這其中最重要的是為學(xué)生營(yíng)造獨(dú)立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新的良好環(huán)境。

在混合式教學(xué)活動(dòng)中，教師在教學(xué)環(huán)境中承擔(dān)的角色應(yīng)該是動(dòng)態(tài)和綜合的。在課前，教師是課程的設(shè)計(jì)者和開發(fā)者;在課中，教師是課程的講授者、組織者、培訓(xùn)者;在課后，教師是協(xié)助者和學(xué)習(xí)資源的提供者。因此，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，教師為學(xué)生的研究創(chuàng)造條件，讓他們能在自我理解中尋找整體框架，并在理解的全過程中發(fā)揮整體的功能。學(xué)生是信息加工的主體，是主動(dòng)建構(gòu)者，而不是傳統(tǒng)的受外部刺激的被動(dòng)接受者和被教師灌輸?shù)膶?duì)象。因此，混合式教學(xué)理念即以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)。

二、開展多層次的混合式教學(xué)課程建設(shè)

（一）引導(dǎo)性構(gòu)建

引導(dǎo)性構(gòu)建是指以學(xué)生為中心，讓學(xué)生做自己學(xué)習(xí)的選擇者，教師提供更多樣化、更全面的學(xué)習(xí)素材，借助提前準(zhǔn)備好的慕課資源及豐富的教學(xué)材料引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生選擇、感受和運(yùn)用知識(shí)。

線上資源包括很多國(guó)家級(jí)精品課程、省級(jí)精品課程、校級(jí)自建課程等，但如果把很多資料一股腦推給學(xué)生，不僅不能讓學(xué)生產(chǎn)生興趣，還會(huì)降低課程和教師在學(xué)生心中的認(rèn)可度，造成事倍功半的效果。因此，可以借助中國(guó)大學(xué)慕課數(shù)字電子技術(shù)資源開展SPOC課程的教學(xué)，借助優(yōu)秀的教學(xué)課程團(tuán)隊(duì)平臺(tái)，結(jié)合本校的教學(xué)定位和目標(biāo)進(jìn)行修改和整合，尤其是結(jié)合專業(yè)建設(shè)進(jìn)行針對(duì)性的拓展。

（二）融合性構(gòu)建

融合性構(gòu)建則是教師通過了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做好前情回顧，提供一定的問題和話題進(jìn)行研討拓展，在課堂上進(jìn)行師生和生生互動(dòng)，幫助學(xué)生解決之前自學(xué)時(shí)遇到的問題，最后分析、總結(jié)達(dá)到知識(shí)點(diǎn)的吸收和升華，實(shí)現(xiàn)與引導(dǎo)性構(gòu)建中自學(xué)階段的充分銜接與融合。

在課程設(shè)置和應(yīng)用上都要體現(xiàn)線上線下的融合，否則前期的自學(xué)導(dǎo)入就缺乏落腳點(diǎn)。在這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上可以考慮兩種課堂形式，一種是傳統(tǒng)的教師講解為主的大班課堂;另一種是以學(xué)生為中心的翻轉(zhuǎn)課堂。在大班課堂上，教師主要解決的是在前期學(xué)生自學(xué)中產(chǎn)生的一些共性問題和關(guān)鍵知識(shí)的理解問題，有些通過前期自學(xué)已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)就不再贅述;而翻轉(zhuǎn)課堂則是以學(xué)生為主，每組學(xué)生就前期學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行介紹，形式不限，最后提出問題供大家進(jìn)行研討。通過這樣的方式教師可以檢測(cè)學(xué)生前期自學(xué)的深度，并對(duì)前期自學(xué)效果不理想的小組進(jìn)行更多的引導(dǎo)，同時(shí)，啟用獎(jiǎng)勵(lì)措施，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力。

（三）創(chuàng)造性構(gòu)建

創(chuàng)造性構(gòu)建是指教師和學(xué)生共同探索更多、更豐富的實(shí)施策略，比如協(xié)作式學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問題式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)等。

教學(xué)活動(dòng)創(chuàng)新具有更多、更豐富的實(shí)施策略，比如大家可以通過專題討論探討疫情期間我們利用數(shù)字電子技術(shù)如何開展工作，如何解決問題等。引入企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)課堂，啟發(fā)學(xué)生結(jié)合社會(huì)需求進(jìn)行思考，這無論是對(duì)于課堂還是今后的發(fā)展都能起到很好的引領(lǐng)作用。同時(shí)，還可以邀請(qǐng)本校的教授介紹最新的數(shù)字電子技術(shù)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，讓學(xué)生開展小組討論和收集資料。

三、基于認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力的混合式教學(xué)方法探究

眾所周知，教育的首要問題是培養(yǎng)什么人。習(xí)近平總書記在全國(guó)教育大會(huì)上指出，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人是教育工作的根本任務(wù)，也是教育現(xiàn)代化的方向目標(biāo)[4]。與此同時(shí)，教師的培養(yǎng)目標(biāo)也要轉(zhuǎn)化為學(xué)生的成長(zhǎng)目標(biāo)，這里所說的成長(zhǎng)目標(biāo)也是學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中最主要的思想引領(lǐng)——認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力。認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力來源于人們對(duì)客觀世界的好奇心。居里夫人曾說過：“好奇心是學(xué)者的第一品質(zhì)”。認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力與數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)之間是一種互惠關(guān)系，學(xué)生只有深入理解所學(xué)的知識(shí)才能產(chǎn)生共鳴。

（一）借助資源進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)

課前自主學(xué)習(xí)即讓學(xué)生進(jìn)行課前活動(dòng)，教會(huì)學(xué)生主動(dòng)先學(xué)。這樣學(xué)生可以通過視頻學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，初步理解電路理論及相關(guān)的延伸材料。如果學(xué)生事先不進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，一味跟著教師在課堂上轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去，這種被動(dòng)的教學(xué)方式是難以提高自身水平的，也很難培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。只有通過安排學(xué)生課前預(yù)習(xí)，并提出一些問題讓學(xué)生在預(yù)習(xí)中產(chǎn)生思考，教師在課堂教學(xué)中才能收到預(yù)期的效果。

在數(shù)字電路的分析與實(shí)現(xiàn)中，面對(duì)的第一個(gè)問題就是如何將現(xiàn)實(shí)中的邏輯命題進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象，得到數(shù)學(xué)化表達(dá)的邏輯描述。而真值表就是現(xiàn)實(shí)邏輯命題和數(shù)學(xué)化邏輯描述這二者之間的一把鑰匙。但是當(dāng)學(xué)生第一次接觸到這樣的表格時(shí)并不能立刻感知到它的實(shí)際價(jià)值。教師可以引導(dǎo)學(xué)生從身邊找出0和1的例子，抽象出真值表的核心，并為后續(xù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行鋪墊，建立初步的數(shù)字電路思維模式。

除了線上資源外，每次上課之前再給學(xué)生布置一個(gè)結(jié)合生活的小任務(wù)。比如講到鎖存器和觸發(fā)器時(shí)，教師可以讓學(xué)生觀察樓道控制燈按一下能亮的時(shí)長(zhǎng);講到計(jì)數(shù)器時(shí)，學(xué)生可以去拍攝交通燈的倒計(jì)時(shí)視頻，思考怎樣搭建電路。

再如我們講解組合電路當(dāng)中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)特性時(shí)，除了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)電路，并能夠描述競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的原理特點(diǎn)，還要關(guān)注學(xué)生的能力目標(biāo)，怎樣才能避開冒險(xiǎn)，并分析不同電路產(chǎn)生的冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

（二）課堂展開情境教學(xué)實(shí)踐

情境教學(xué)的目的是通過形象地講解理論培養(yǎng)學(xué)生理解電路知識(shí)的能力。把孤立的理論和身邊的例子結(jié)合起來，通過情境展開學(xué)習(xí)和理解，在實(shí)際運(yùn)用中進(jìn)行學(xué)習(xí)。情境教學(xué)實(shí)踐可以采用如下方法。

以上文所述的真值表為例，我們可以假設(shè)要在全校中選出“最佳宿舍”。將宿舍的衛(wèi)生情況抽象為A，宿舍學(xué)生的學(xué)習(xí)情況抽象為B，宿舍學(xué)生參加學(xué)校各種活動(dòng)情況抽象為C，頒發(fā)“最佳宿舍”抽象為標(biāo)志L。教師可以提出以下幾個(gè)問題：怎樣列寫這一事件的真值表？該真值表共有多少種輸入組合？我們什么情況下才會(huì)給某宿舍頒發(fā)“最佳宿舍”的稱號(hào)？

經(jīng)過分析我們知道，三輸入A、B、C按照二進(jìn)制數(shù)遞增順序全排列得到23=8種輸入組合。只有三個(gè)輸入均為1時(shí)，也就是衛(wèi)生情況、學(xué)習(xí)成績(jī)、積極參加活動(dòng)都為突出時(shí)，我們才會(huì)給這個(gè)宿舍頒發(fā)“最佳宿舍”的稱號(hào)，即L為1。反之，如果衛(wèi)生情況欠佳，或者學(xué)習(xí)成績(jī)欠佳，或者參加活動(dòng)不積極，也就是ABC中有任何一項(xiàng)不滿足要求，輸出L就為0。

通過這樣情景教學(xué)的方式，學(xué)生從生活中的例子就能真正了解和掌握邏輯抽象的思路。記憶本身就是建立聯(lián)系，通過課堂的提問及小組活動(dòng)，對(duì)涉及的理論進(jìn)行分析和專題研討，進(jìn)而不斷強(qiáng)化聯(lián)系。

（三）線上線下一體化融合設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代教學(xué)課程中，教師可以借助各種現(xiàn)代化手段進(jìn)行線上線下一體化融合設(shè)計(jì)。課前布置任務(wù)并發(fā)布相關(guān)資源，包括任務(wù)單、課程視頻、教學(xué)課件、拓展資料等，利用線上自主學(xué)習(xí)，先行探索的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)。借助慕課堂、超星等學(xué)習(xí)工具，對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)情分析，記錄學(xué)生的自主學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括在線學(xué)習(xí)的得分及大家進(jìn)行問題討論的情況，最后教師收集問題，并對(duì)應(yīng)調(diào)整下一步課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的方案。

在教學(xué)過程中，由于課前已經(jīng)進(jìn)行了大量的知識(shí)鋪墊，學(xué)生不僅是來聽課更是帶著問題和感想來參與課堂教學(xué)活動(dòng)的，再加上教師的適當(dāng)引導(dǎo)，必然會(huì)使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力迅速提高，因此，教師要有意識(shí)地幫助學(xué)生獲得第一次成功。往往第一次成功可推進(jìn)學(xué)生再次成功，多次成功會(huì)使學(xué)生增強(qiáng)自信心，實(shí)現(xiàn)內(nèi)驅(qū)效應(yīng)。以八選一數(shù)據(jù)選擇器為例，可以讓學(xué)生運(yùn)用仿真軟件Multisim設(shè)計(jì)一個(gè)多數(shù)表決電路。該電路有三個(gè)輸入端分別代表三個(gè)人的表決情況?！巴狻睘?態(tài)，“不同意”為0態(tài)，當(dāng)多數(shù)同意時(shí)，輸出為1態(tài)，否則輸出為0態(tài)。經(jīng)過仿真設(shè)計(jì)可以將之前的理論知識(shí)形象地轉(zhuǎn)化到電路設(shè)計(jì)中，從而達(dá)到鞏固和活用性的練習(xí)。

教師還要根據(jù)線上線下的學(xué)情分析，將學(xué)生分為不同層次，有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)并展開教學(xué)評(píng)價(jià)。線上盡量提供一對(duì)一答疑，線下對(duì)共性問題進(jìn)行集中講評(píng)，明確考核依據(jù)，展開學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和反思。通過對(duì)數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生閱讀和理解相關(guān)電路資料的能力，使學(xué)生全面掌握電子電路的初步分析和設(shè)計(jì)方法，并從理論電路逐步過渡到實(shí)際電路，真正解決實(shí)際電路中的有關(guān)問題。

（四）將內(nèi)驅(qū)力和思想政治元素融入教學(xué)

對(duì)于高校教師來說，讓學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展，歸根到底就是立德樹人，這也是教育事業(yè)發(fā)展必須始終牢牢抓住的核心理念[5]。在教學(xué)過程中，核心問題就是學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，教學(xué)內(nèi)容經(jīng)過學(xué)生心中的內(nèi)化，從而讓學(xué)生從心底里產(chǎn)生“我想學(xué)”“我要學(xué)”的強(qiáng)烈求知欲。以自主式學(xué)習(xí)與合作式學(xué)習(xí)的融合為例，自主學(xué)習(xí)是合作學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，而合作學(xué)習(xí)是自主學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)力。

另外，中興事件、華為事件不僅令社會(huì)各界震驚，更是對(duì)我們相關(guān)專業(yè)學(xué)生的警醒：芯片是工業(yè)糧食，是關(guān)系國(guó)家安全的國(guó)之重器[6]?！皵?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程不僅要學(xué)習(xí)集成電路的相關(guān)知識(shí)，而且要講責(zé)任使命，發(fā)揮工匠精神，讓至誠(chéng)報(bào)國(guó)、心系社會(huì)的時(shí)代擔(dān)當(dāng)精神深深扎根在學(xué)生的心靈深處。因此，教師在進(jìn)行課程描述時(shí)，需要和學(xué)生進(jìn)行信息傳遞從而達(dá)到思想上的共鳴。只有充分理解和感知才能夠直觸學(xué)生的心靈，所以激活內(nèi)驅(qū)力和思想政治元素的融入應(yīng)貫穿教學(xué)的始終[7]。

“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，更是電路理論到應(yīng)用的一座關(guān)鍵橋梁，要想掌握好并不是一朝一夕的事。教師必須在教學(xué)中讓學(xué)生獲得更多成功的喜悅以此發(fā)揮他們的內(nèi)驅(qū)力。同時(shí)，教師應(yīng)樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，建立豐富的在線課程資源，設(shè)計(jì)線上線下一體化的教學(xué)目標(biāo)，善用數(shù)據(jù)分析考核并鼓勵(lì)學(xué)生活學(xué)活用。

參考文獻(xiàn)

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The Practical Research of Mixed Teaching in the Course of Digital Electronic Technology Foundation

CHEN Wei-na， YANG Zhong， GU Shan-shan， WANG Yi-zhi， TANG Yu-juan

（School of Intelligent Science and Control Engineering， Jinling University of Science and Technology， Nanjing， Jiangsu 211169， China）

Abstract： Digital electronic technology plays a great role in promoting the process of global electronic informatization. Digital Electronic Technology Foundation is a professional basic course integrating theory and practice， which focuses on cultivating students’ comprehensive ability to carry out circuit design on the basis of understanding circuit knowledge. In order to achieve the teaching goal of Enhance Morality， Foster Talents， we integrate ideological and political elements into teaching， stimulate students’ cognitive driving in teaching， create situations in the classroom， interact， and carry out online and offline mixed teaching， so as to explore a way of teaching practice of Digital Electronic Technology Foundation.

Key words： Digital Electronic Technology Foundation; internal driving force; online and offline mixed teaching

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