王曉歡
摘要:隨著5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息化技術(shù)的成熟與應(yīng)用,校園信息化建設(shè)也進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的建設(shè)新模式。該文通過剖析區(qū)域教育信息化的背景和現(xiàn)狀,提出區(qū)域智慧教育的總體架構(gòu)。通過搭建區(qū)域智慧教育云平臺,建設(shè)教育云應(yīng)用,充分應(yīng)用信息化技術(shù)提升區(qū)域內(nèi)整體教學(xué)質(zhì)量和管理水平,構(gòu)建滿足區(qū)域教育主管部門和學(xué)校對管理、展示、辦公、教學(xué)、資源共享、互動(dòng)等各方面需求的教育智慧校園體系。
關(guān)鍵詞:區(qū)域智慧教育云平臺;教育管理;智慧校園;基礎(chǔ)設(shè)施
中圖分類號:TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1009-3044(2022)33-0080-04
1 區(qū)域智慧教育提出的背景
《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》提出:到2022年基本實(shí)現(xiàn)“三全兩高一大”的發(fā)展目標(biāo),建成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺[1]。全面實(shí)現(xiàn)各級各類教育目標(biāo),全面建設(shè)現(xiàn)代化教育體系,顯著增強(qiáng)教育整體實(shí)力和國際影響力。
國家教育信息化政策的持續(xù)推出,促進(jìn)了區(qū)域智慧教育的提出和發(fā)展,各區(qū)教育局相繼出臺了智慧校園的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),對智慧教育的實(shí)現(xiàn)提出了具體的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求,通過感知校園物理環(huán)境,智能識別學(xué)習(xí)和工作場景,為師生創(chuàng)造智能的教學(xué)環(huán)境和舒適的生活環(huán)境,改變師生之間、師生與學(xué)校、師生與環(huán)境的互動(dòng)方式,推動(dòng)教育教學(xué)質(zhì)量的提高,提升教育管理的水平,全面促進(jìn)師生的發(fā)展。
2 區(qū)域教育信息化發(fā)展現(xiàn)狀
近年來,隨著信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,人們的思維、生活和工作方式都發(fā)生了變化。教育信息化通過利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù),為教育、教學(xué)和教育管理提供了豐富的信息表現(xiàn)形式,改變了受教育者的思維方式和學(xué)習(xí)方式,促進(jìn)了教育的深刻變革和迅速發(fā)展。
當(dāng)前,教育信息化的建設(shè)主要以各學(xué)校自主建設(shè)為主,各學(xué)校根據(jù)教育教學(xué)應(yīng)用需求建設(shè)了部分教育信息化應(yīng)用系統(tǒng)[2],但由于缺乏統(tǒng)一有效的規(guī)劃設(shè)計(jì),區(qū)域教育信息化發(fā)展中存在的問題也更加突出:
(1)區(qū)域內(nèi)各學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施參差不齊,設(shè)備設(shè)施薄弱。區(qū)域內(nèi)部分學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施較完善,如無線校園網(wǎng)全覆蓋,視頻監(jiān)控全覆蓋,而部分老學(xué)?;A(chǔ)設(shè)施缺失或不完善,不能滿足現(xiàn)代教育教學(xué)管理所需。
(2)區(qū)域內(nèi)缺乏頂層設(shè)計(jì),缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)域內(nèi)各學(xué)校根據(jù)自身的業(yè)務(wù)需求建設(shè)學(xué)校應(yīng)用系統(tǒng),缺乏統(tǒng)一的頂層設(shè)計(jì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)沒有進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)資源整合和共享,數(shù)據(jù)分散,集中程度較低,“信息孤島”現(xiàn)象突出。
(3)教育信息化發(fā)展整體水平不高??傮w來說,仍處在單一業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展階段,一些重要的管理應(yīng)用和教學(xué)應(yīng)用還未建立,嚴(yán)重阻礙了學(xué)校利用信息技術(shù)在教學(xué)和管理等各方面的改革和發(fā)展。
(4)優(yōu)質(zhì)教育資源嚴(yán)重缺乏,資源共享水平較低。
3 區(qū)域智慧教育的總體架構(gòu)
區(qū)域智慧教育整體架構(gòu)采用1網(wǎng)1云1平臺,構(gòu)建1個(gè)門戶,1個(gè)中心,建設(shè)四大應(yīng)用。
一網(wǎng)是指5G專網(wǎng)、有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)四網(wǎng)融合,將網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、終端等統(tǒng)一納管,形成一張泛在網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理,配合SDN網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù),實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。
一云是指構(gòu)建區(qū)域智慧教育混合云,主要承載各校園科研,教學(xué),管理,服務(wù)等業(yè)務(wù)。整個(gè)教育云以私有云為主,私有云主要承載區(qū)域教研數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù),財(cái)務(wù)數(shù)據(jù),人員數(shù)據(jù)等;以公有云為輔,主要承載教學(xué)資源、課程資源等。
一平臺指構(gòu)建統(tǒng)一的區(qū)域智慧教育云平臺,平臺打破數(shù)據(jù)孤島,實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各學(xué)校各業(yè)務(wù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),同時(shí)通過數(shù)據(jù)治理,使能智慧校園,構(gòu)建可生長的生態(tài)應(yīng)用。
一門戶,打造區(qū)域教育應(yīng)用的統(tǒng)一門戶,所有應(yīng)用統(tǒng)一入口,統(tǒng)一服務(wù),統(tǒng)一身份認(rèn)證。
一個(gè)中心,即智能運(yùn)營中心,將區(qū)域內(nèi)所有的數(shù)據(jù)匯聚并展示到云平臺,對智慧校園做到可視、可控、可管,支撐校園決策。
四大應(yīng)用,指智慧教學(xué)環(huán)境、智慧教學(xué)資源、智慧校園管理、智慧校園服務(wù)四大類[3]。
(1)智慧教學(xué)環(huán)境包括,智慧教室、智慧實(shí)訓(xùn)、數(shù)字圖書館等,通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段,改變教育教學(xué)環(huán)境,提高教學(xué)效率,提升師生感知服務(wù);
(2)智慧教學(xué)資源,包括教學(xué)資源庫,協(xié)同備課,課程資料中心等相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用,打造區(qū)域資源共享平臺;
(3)智慧校園管理,利用物聯(lián)網(wǎng)、人臉識別等技術(shù)實(shí)現(xiàn)樓宇、資產(chǎn),人員、車輛管理等人、車、物的智慧化管理;
(4)智慧校園服務(wù),包括一卡通、報(bào)銷、請假、人物畫像、特征分析等數(shù)據(jù)服務(wù)。
4 區(qū)域智慧教育的建設(shè)目標(biāo)
(1)構(gòu)建區(qū)域智慧教育云平臺,為區(qū)域和學(xué)校各應(yīng)用系統(tǒng)提供穩(wěn)定的支撐服務(wù),包括統(tǒng)一身份認(rèn)證、統(tǒng)一權(quán)限管理、組織機(jī)構(gòu)管理和應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理等基礎(chǔ)服務(wù)。
(2)建設(shè)區(qū)域智慧教育數(shù)據(jù)中心,為教育信息化應(yīng)用提供集中統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支持。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、治理和共享,實(shí)現(xiàn)跨服務(wù)、跨應(yīng)用、跨終端的數(shù)據(jù)集成和信息共享。挖掘分析區(qū)域內(nèi)各學(xué)校的教學(xué)數(shù)據(jù)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)、教研數(shù)據(jù),為教育主管部門和學(xué)校管理決策提供數(shù)據(jù)支撐。
(3)構(gòu)建區(qū)域教育教學(xué)管理應(yīng)用系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測、教育資源預(yù)警、督導(dǎo)管理、校務(wù)管理、教務(wù)管理、考務(wù)管理等多層次的信息化應(yīng)用需求,提供全面、集成、個(gè)性化的信息服務(wù),構(gòu)建高效、科學(xué)的學(xué)校教育信息資源服務(wù)保障體系。
(4)建設(shè)適度先進(jìn)的智慧校園信息基礎(chǔ)設(shè)施,改善現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,完善校園安全系統(tǒng)[4],新建現(xiàn)代化的數(shù)字化教育教學(xué)設(shè)施,構(gòu)建適應(yīng)學(xué)校未來發(fā)展的智慧校園系統(tǒng)。
5 區(qū)域智慧教育的建設(shè)內(nèi)容
5.1 區(qū)域智慧教育云平臺建設(shè)
5.1.1 基礎(chǔ)支撐平臺
基于云計(jì)算,以學(xué)校為基本單元,通過統(tǒng)一門戶網(wǎng)站,構(gòu)建基礎(chǔ)支撐平臺,為區(qū)域教育管理部門和學(xué)校提供教育管理、資產(chǎn)管理、校務(wù)管理、教務(wù)管理、考務(wù)管理、教學(xué)教研、學(xué)生學(xué)習(xí)、家?;?dòng)等一站式的應(yīng)用服務(wù)。
(1)認(rèn)證中心
構(gòu)建區(qū)域智慧教育用戶認(rèn)證中心。認(rèn)證中心是所有應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一入口,為所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一身份認(rèn)證,以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一訪問認(rèn)證及服務(wù)授權(quán)。通過統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一身份認(rèn)證管理、統(tǒng)一授權(quán)管理、單點(diǎn)登錄管理為用戶提供優(yōu)質(zhì)快捷的統(tǒng)一登錄認(rèn)證服務(wù)[5]。
(2)用戶中心
用戶中心根據(jù)教育管理員和老師的不同身份權(quán)限,提供組織機(jī)構(gòu)、角色、用戶和權(quán)限等數(shù)據(jù)信息。
(3)搜索引擎
平臺為數(shù)字資源提供了一個(gè)非結(jié)構(gòu)化的搜索引擎,平臺支持用戶在不同的應(yīng)用場景下從不同的數(shù)據(jù)源中搜索資源。
(4) 應(yīng)用管理
對產(chǎn)品的發(fā)布,應(yīng)用服務(wù)的調(diào)度以及應(yīng)用程序開放的接口進(jìn)行管理。
(5) 數(shù)據(jù)服務(wù)
數(shù)據(jù)服務(wù)為上層應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的存取和共享服務(wù)。
(6)統(tǒng)一運(yùn)維服務(wù)
統(tǒng)一運(yùn)維服務(wù)通過及時(shí)采集各類告警數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)一分析、查詢和展示,實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)架構(gòu)的監(jiān)控和管理,幫助運(yùn)維管理人員快速定位問題、分析問題并及時(shí)解決問題。
5.1.2 區(qū)域管理應(yīng)用系統(tǒng)
(1)區(qū)域教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)
建立區(qū)域教育現(xiàn)代化指標(biāo),根據(jù)區(qū)域教育規(guī)劃,結(jié)合專家咨詢建議制定符合區(qū)域教育現(xiàn)代化的指標(biāo)體系,在指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,建立數(shù)據(jù)計(jì)算模型。通過大數(shù)據(jù)平臺,根據(jù)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚以及指標(biāo)計(jì)算,根據(jù)現(xiàn)代化教育指標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行教育目標(biāo)、教育現(xiàn)狀、教育問題的數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)。
(2)教育資源預(yù)警系統(tǒng)
教育資源預(yù)警系統(tǒng)通過融合學(xué)區(qū)教育資源、空間地理信息、計(jì)生、人口變動(dòng)、房地產(chǎn)交易數(shù)據(jù),運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)學(xué)區(qū)承載能力預(yù)警分析、學(xué)區(qū)生源預(yù)測分析、學(xué)區(qū)生源超載預(yù)警,形成分析報(bào)告,為相關(guān)教育部門推送決策建議。基礎(chǔ)教育資源監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可以有效解決當(dāng)前學(xué)區(qū)教育資源分布不均、小孩上學(xué)難等問題,能夠有效提升政府的惠民服務(wù)[6]。
(3)督導(dǎo)管理系統(tǒng)
督導(dǎo)管理系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)采集、處理和計(jì)算,建立督導(dǎo)指標(biāo)體系,建立指標(biāo)與各項(xiàng)督導(dǎo)業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián),通過對數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)則和評分規(guī)則的規(guī)范管理,實(shí)現(xiàn)督導(dǎo)業(yè)務(wù)的管理和開展、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)、督導(dǎo)指標(biāo)的實(shí)時(shí)計(jì)算。為監(jiān)督管理提供便捷、準(zhǔn)確、數(shù)字化的監(jiān)督管理手段;為督導(dǎo)人員提供統(tǒng)一、規(guī)范的督導(dǎo)操作;減少學(xué)校數(shù)據(jù)的重復(fù)提交,減輕學(xué)校工作,提高各學(xué)校數(shù)據(jù)的提交效率。
5.2 區(qū)域智慧教育數(shù)據(jù)中心建設(shè)
5.2.1 數(shù)據(jù)中心
區(qū)級數(shù)據(jù)中心的建設(shè),可將區(qū)域內(nèi)的安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、學(xué)校的教育教學(xué)數(shù)據(jù)(包括教師產(chǎn)生的備課課件、名師公開課視頻、學(xué)生產(chǎn)生的學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)等)、管理產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等進(jìn)行統(tǒng)一的存儲(chǔ)和管理。區(qū)域級數(shù)據(jù)中心的建設(shè),需考慮后續(xù)所有數(shù)據(jù)的融通、數(shù)據(jù)的分析和治理等工作,使得數(shù)據(jù)產(chǎn)生真正的價(jià)值,為教育教學(xué)、學(xué)校管理提供強(qiáng)有力的支撐。同時(shí)考慮后續(xù)應(yīng)用數(shù)據(jù)逐步增多、硬件設(shè)備需擴(kuò)容等需求。
5.2.2 智能運(yùn)營中心
構(gòu)建區(qū)域智能運(yùn)營中心,基于區(qū)域教育大數(shù)據(jù)的支撐,實(shí)時(shí)展示區(qū)域內(nèi)教育核心數(shù)據(jù),如視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、各學(xué)校資產(chǎn)數(shù)據(jù)、教學(xué)活動(dòng)數(shù)據(jù)、智能設(shè)備數(shù)據(jù)等。打造一個(gè)現(xiàn)代化的區(qū)域智慧教育運(yùn)營指揮中心,助力區(qū)域教育管理者對區(qū)域內(nèi)的學(xué)校態(tài)勢一覽無遺,做到管理有據(jù)可依,決策心中有數(shù)。
5.2.3 數(shù)據(jù)服務(wù)地圖
數(shù)據(jù)服務(wù)地圖是針對區(qū)域教育大數(shù)據(jù)進(jìn)行定制的教育數(shù)據(jù)可視化支撐平臺,通過決策地圖實(shí)現(xiàn)指標(biāo)數(shù)據(jù)與區(qū)域信息的疊合,形成區(qū)—學(xué)校的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)展現(xiàn)。為教育指標(biāo)數(shù)據(jù)的展示提供直觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)平臺,為教育管理決策提供可視化服務(wù)支撐。
5.3 智慧校園建設(shè)
5.3.1 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)
智慧校園建設(shè)的根本保障就是傳輸網(wǎng)絡(luò),因此建設(shè)低延時(shí),高帶寬,廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)成為智慧校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目標(biāo)。
校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)采用無源光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),使用1張物理網(wǎng),N張邏輯網(wǎng),將有線終端、無線AP、監(jiān)控、一卡通、物聯(lián)網(wǎng)等不同類型業(yè)務(wù)接入同一張光纖網(wǎng)絡(luò),簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),簡化管理,業(yè)務(wù)互通[7]。
(1)一張網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)泛在接入,學(xué)生、教師、員工、領(lǐng)導(dǎo)、訪客等人員統(tǒng)一接入,物品、設(shè)施物聯(lián)接入。
(2)通絡(luò)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù),實(shí)現(xiàn)對人、物、業(yè)務(wù)隔離,增強(qiáng)業(yè)務(wù)安全性,形成基于邏輯隔離的多層細(xì)分網(wǎng)絡(luò)。
(3)統(tǒng)一的運(yùn)維工具,實(shí)現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、用戶、資源的管理和運(yùn)維,構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心,面向?qū)W校的所有業(yè)務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管控。
5.3.2 智慧安防
(1)視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控系統(tǒng)是校園安防體系中一個(gè)重要組成部分,視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為感知采集層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層和監(jiān)控中心。
感知采集層:通過在前端部署槍機(jī)、半球、球機(jī)、人臉抓拍機(jī)等網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),實(shí)現(xiàn)對各種音視頻信號的采集,并將采集到的信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫@監(jiān)控管理中心。
傳輸網(wǎng)絡(luò)層:整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)采用全光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)的綜合接入。
監(jiān)控中心:通過部署核心交換機(jī)、存儲(chǔ)服務(wù)器、視頻管理服務(wù)器、大屏顯示系統(tǒng)以及客戶終端等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)所有前端監(jiān)控設(shè)備的接入、存儲(chǔ)、顯示、調(diào)用、查看等功能。
(2)一鍵報(bào)警
一鍵報(bào)警系統(tǒng)由一鍵報(bào)警主機(jī)和應(yīng)急按鈕組成,一般安裝在監(jiān)控室或門衛(wèi)室,并聯(lián)網(wǎng)至派出所。有警情時(shí),校園安保人員觸發(fā)應(yīng)急按鈕,主機(jī)接收到報(bào)警信號后可迅速將警訊或現(xiàn)場視頻圖像上報(bào)至就近派出所,實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng),快速接警。
(3)電子圍欄
電子圍欄是校園安防體系中的周界防范系統(tǒng)。通過在學(xué)校圍墻上架設(shè)物理屏障,既能防止入侵者的翻越,又能防止學(xué)生從墻面攀爬外出,具有“阻擋為主,報(bào)警為輔”的功能特點(diǎn),安全性和可靠性高。
5.3.3 智慧教室
(1)電子班牌
電子班牌是 “班班通” 互動(dòng)終端,電子班牌通過共建班級文化、推送安全課程、分享班級資源、連接班級考勤、對接班級課表等應(yīng)用功能。為校園管理者、教師和學(xué)生提供一個(gè)展示和查詢信息的窗口。
(2)智慧黑板
智能黑板集成了傳統(tǒng)黑板、智能教學(xué)軟件、多點(diǎn)電容觸控技術(shù)、高清平板顯示技術(shù)、無線音視頻采集等技術(shù),完成普通黑板書寫、電子白板交互、批注、繪畫、課件演示、多媒體娛樂等操作。在智慧黑板中安裝教師助手,覆蓋教師的課前備課、課堂教學(xué)與課后練習(xí)與反饋等應(yīng)用場景,滿足教師教學(xué)資源及工具調(diào)用,快速開展課堂教學(xué)活動(dòng)。為教師備課提供與之學(xué)段、學(xué)科相匹配的課件、資源等內(nèi)容,為教師授課提供資源、工具、評測等內(nèi)容。
(3)精品錄播教室
錄播課堂系統(tǒng)借助錄播一體機(jī),采用全自動(dòng)五機(jī)位錄播系統(tǒng),將老師授課、學(xué)生聽課、師生互動(dòng)場景以及課堂板書內(nèi)容等視頻畫面進(jìn)行智能化地跟蹤和切換,實(shí)現(xiàn)錄播、點(diǎn)播、直播、自動(dòng)跟蹤、多畫面采集、智能導(dǎo)播、移動(dòng)教學(xué)、屏幕共享、板書共享、課程錄制以及家校溝通等功能。
6 結(jié)語
通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)校園、平安校園、智慧教室、精品課堂等智慧教育環(huán)境,助力區(qū)域教育觀念、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等方面的高階演進(jìn),全面提升區(qū)域內(nèi)教學(xué)與管理的信息化水平。通過建設(shè)基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的智慧教育云平臺、數(shù)據(jù)中心以及云應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各學(xué)校與教育主管部門之間的數(shù)據(jù)交換和系統(tǒng)互聯(lián)互通,提升教育教學(xué)監(jiān)管能力和服務(wù)水平,促進(jìn)教育管理現(xiàn)代化,資源共享化、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、決策科學(xué)化,全面促進(jìn)區(qū)域教育的改革和發(fā)展。
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