理工科大学生团队科学创造力的理论探索与培养路径
——北京理工大学光电创新教育实验基地的模式及启示

2016-12-30 05:38张建卫任永灿赵辉
现代教育科学 2016年11期
关键词:创造力基地科学

张建卫,任永灿,赵辉

(北京理工大学,北京 100081)



理工科大学生团队科学创造力的理论探索与培养路径
——北京理工大学光电创新教育实验基地的模式及启示

张建卫,任永灿,赵辉

(北京理工大学,北京 100081)

团队科学创造力培养已成为理工科大学生创新教育的重要目标之一。本研究基于多学科视角,从培养愿景、培养目标、培养信念、培养过程、指导策略5个方面深入剖析了北京理工大学光电创新教育实验基地培养模式的理论内涵,并提出了团队科学创造力的培养路径,以期为我国理工科大学生团队的科学创造力培养提供借鉴和思路。

理工科大学生 团队科学创造力 案例研究 多学科视角

随着国际竞争日趋激烈和“互联网+”的崛起,科学创造力在国家发展和组织变革中的地位日益突显。团队作为组织竞争和运行的基本单位,又是激发创意、推动创新的强大引擎。当前,团队科学创造力已经成为组织获得持续竞争优势的核心动因,也正在演变为衡量国家科技竞争力的关键指标。团队科学创造力是团队创造力发展与科学实践活动的结合体,指在科学任务情境中,团队成员在团队领导者的带领下,通过团队协作产生具有新颖性、独特性社会价值的科学成果的智能品质或能力[1]。在当前加快实施创新驱动发展战略和推进“大众创业、万众创新”的背景下,理工科大学是创造高新科技成果的重要源泉和前沿阵地,而理工科大学生团队则是孕育科技发明、推动科技创新的生力军,可见探索理工科大学生团队科学创造力的培养路径具有重大的现实意义。然而,现有研究主要聚焦于企业组织研发团队创造力的提升上,鲜有关于大学生团队科学创造力培养的研究。创立于2000年的北京理工大学光电创新教育基地(以下简称光电基地)十多年来致力于培养大学生的团队科学创造力与工程实践能力,始终活跃在创新教育和实践教学的前沿,曾多次获得国家高等教育教学优秀成果等。

一、光电基地:团队科学创造力培养概况

北京理工大学光电基地是定位于培养具有团队创新能力、科学研究能力与实践能力的高素质人才的创新教育基地,其目标是为建设“特色鲜明的世界一流理工大学”做出贡献。围绕自身定位和建设目标,光电基地一方面提出了培养“2个最佳结构”的实践理念,即在其学生形成最佳知识结构的同时,培养他们最佳的智能结构,从而提升学生的团队科学创造力;另一方面提出了由“方向、目标、决心、毅力”4个非认知因素构成的“8字方针”,即在团队创新过程中要求学生明确方向、确立目标、下定决心、增强毅力,这是实现“2个最佳结构”和提升团队科学创造力的非认知因素保障。

(一)课程引领:筑牢团队创新的认知根基

创新实验课程既是跨学科知识的载体,也是团队创新的认知根基。光电基地为培育学生团队科学创造力,从如下方面推动课程建设和教学实践:

1.设计课程。光电基地指导教师既重视追踪当今科技发展走向和工程创新教育前沿,又关注理工科大学生的学习特点和学科资源分布,精心设计面向全校的、跨学科的、横贯四年的阶梯式课程体系。

2.互动教学。指导教师打破“填鸭式”“讲座式”教学方式,采用小组讨论、现场操作、组间对抗、案例分享等互动式教学,重在增进小组成员间、团队之间和师生间的互动、分享和碰撞,加快跨学科知识的传播、迁移和内化。

3.组建团队。随着课程内容的循序展开,指导教师采用各种方法促进学生彼此了解,自主组建跨学科创新团队,分阶段、分学期完成教学目标,逐步构建起能力素质系统,即从“动手操作能力”到“基本研究能力”,再到“团队科学创造力”。

4.持续完善。光电基地建立了优秀人才跟踪系统,持续收集优秀生(含毕业生)的学习心得、改善建议和工作拙见,不断为课程体系注入理论内涵、实践“活水”和方法学滋养,旨在建立持续改进的“全面质量教学”体系。

上述4个环节紧密衔接、相得益彰,构成了知识传递和共享的团队学习机制,合力夯实团队创新的认知基础。光电基地创新实验课的选课学生涵盖北京理工大学14个学院44个本科专业,每年完成6万多人的实验选修课、开放实验课和毕业实习等计划内实践教学学时[2],成为全校选修人数最多、独具特色的实验课程,在学生中享有很高的声誉,见图1。

(二)项目参与:培养学生团队科学创造力

项目参与是将知识转化为能力的有效杠杆,也是推动团队将基本的实践能力提升为科学创造力的动力机制。在学生完成课程学习、实验操作之后,就迈入了项目参与阶段,培养目标也由最初的知识学习、操作实践能力转入研究能力培养和团队科学创造力提升阶段。光电基地从如下方面切入:

1.提供信息。指导教师会向各个团队提供项目信息,如“国家大学生创新性实验项目”和各种科技竞赛项目(全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生电子竞赛等),营造一种“人人参与、团队创新”的氛围。

2.遵循路线。指导教师引导学生团队遵循“选题讨论—方案论证—研究实施—成果总结”的路线,要求各团队全员、全身心、全过程参与,在此过程中既重视提升团队科学创造力,又重视培养个人的综合能力素质。

通过上述努力,光电基地取得了丰硕的团队创新和育人成果:2005~2009年,学生在国家级、省市级多种学科竞赛中共有418人次(其中一等奖35人次)获奖;据统计,2004~2012年,全国大学生机械创新设计大赛一等奖共获得15次,居于国内同类高校之首,见图2;自2005年以来,学生共发表中外学术论文近30篇。“光电基地培养”已成为优秀理工科毕业生的标志之一,得到了校内各专业教师和研究生导师的认可,并作为评价学生的重要标准,其团队科学创造力培养模式受到全国教育同行的广泛认可。

图1 2004~2012级光电基地实验选课人数统计图

图2 第1~5届(2004~2012年)全国大学生机械创新设计大赛一等奖总数分布图

二、团队科学创造力培养的VOBPS理论模型:多学科视角

团队科学创造力培养是一个多学科交叉、多因素影响、多路径并举的工程教育实践领域,光电基地充分汲取教育学、发展心理学、积极心理学、组织行为学等多学科理论滋养,积极构建科学合理、知行合一、紧密衔接的培养模型。该模型具体包括培养愿景(Vision)、培养目标(Objective)、培养信念(Belief)、培养过程(Process)和指导策略(Strategy)5个要素,简称“VOBPS”模型,如图3所示。

图3 光电基地培养团队科学创造力的VOBPS模型

(一)全人教育理论:教育学视角

光电基地从教育学视角提出了“全人教育”的培养愿景,即在团队创新实践中“培养能力全面、素质卓越的创新型人才”的教育理想。全人教育(Holistic Education)旨在培养“完整的人”,追求个体在身体、知识、技能、创造性、道德、智力、精神、灵魂等方面的整体发展[3]。其主要观点如下:

1.全人教育建立在“整体论”哲学基础之上,强调整体思维。它不仅关注个体各项素质指标的量化进步,也关注个体人格养成的动态发展过程及个体、社会价值的统一。美国21世纪人才素质计划便是立足于全人教育这一理念基础之上的,认为21世纪人才需掌握的核心能力包括创新能力、团队合作、批判性思维、分析和解决问题、终身学习、人际交往、自我管理等[4]。

2.强调多元化的学习观。全人教育倡导运用多样化学习方式,鼓励整合式学习,指出学习应建立在全脑学习、多元智力理论、合作学习、整体系统知识、情绪智力、元认知等理论基础之上。

3.强调学生人文精神的培养。人文素养是创新思维的关键因素,人文知识的内化是培养创新人格的重要手段,主张学生精神世界与物质世界的平衡,注重生命的和谐愉悦。光电基地在课程开发、教学活动、创新实践中引入全人教育理念,以人为本,着力培养学生的5种智力(观察力、注意力、记忆力、想象力、思维力)和5种能力(获取和处理信息能力、设计与计算能力、实验操作能力、管理沟通与领导力、创意与创新能力),两者共同构成最佳智力、能力结构。同时,培养学生的爱国信念及社会责任感。光电基地作为北京理工大学对外交流的窗口单位,其创新团队积极承担面向社会公众的科普工作,如在2012年全国科普日、2013年北京科技周等活动日,光电基地面向社会公众展示我国高等教育改革发展及团队科学创造力的优秀成果。在对学生进行整合性、发展性的全人教育基础之上,使学生成长为具备科学素养、能独立思考、能解决实际问题、具有社会责任感的创新型人才。

(二)最近发展区与成长型心理定向:发展心理学视角

光电基地从发展心理学视角提出了团队创新的培养目标和培养信念。具体而言,团队科学创造力的培养目标就是不断发现团队创新的最近发展区,并引领团队持续跨越最近发展区;培养信念就是教育者始终对团队创新潜能怀有积极的期待,并致力于塑造成员成长型心理定向的教育信念。最近发展区与成长型心理定向是发展心理学的两大理论,对于揭示团队科学创造力的发展过程和培养机制具有重要的理论启示价值。

1. 最近发展区。前苏联心理学家Vygotsky认为,最近发展区(Zone of Proximal Development)是指个体现有发展水平与未来发展水平之间的差距[5]。个体在学习过程中存在两种发展水平:一是个体的现有水平;二是在重要他人(Significant Others,即对个体人格和能力发展具有深远影响和重大意义的人物)帮助下所能达到的水平。当个体要完成的任务处于实际发展水平区域时,他可以独立解决,但当任务要求处于潜在发展水平区域(即最近发展区)时,则需要重要他人的帮助。重要他人主要对个体进行方向引领、技能指导和情感支持等。在团队创新实践过程中,光电基地指导教师作为重要他人,一方面,重视采用自评与他评测量工具评价创新团队的现有发展水平,并依据团队成员及团队整体发展情况引导其确定最近发展区目标;另一方面,采用各种方式进行引导、支持和激励,充分挖掘团队创新潜能,继而提出更具现实性和挑战性的团队创新目标,促使团队朝着新目标继续努力。

2. 成长型心理定向。发展心理学家Dweck在总结个体发展归因信念的基础上提出了心理定向理论[6]。所谓心理定向,是指个体认为自己的能力、成就是由先天命定或自主努力的结果的信念,可分为成长型心理定向(Growth Mindset)和固定型心理定向(Fixed Mindset)。成长型心理定向的个体相信如果努力学习、持续改变,能力、知识、动机等都可以不断提高,它反映了一种学习型的思维方式与信念;而固定型心理定向的个体则认为自己的能力、个性及人际关系等都是预先设定且无法改变的,体现了一种退缩型的思维方式与信念。光电基地指导教师鼓励团队成员在创新实践过程中探索和尝试、不惧失败并包容错误,关注过程而非结果;同时,重视纵向成长而非横向比较,努力在团队内营造“无条件尊重、无偏见倾听、无对错评判和无条件容纳”的开放型团队文化,并塑造团队成员的成长型心理定向和积极的归因模式。

(三)心流理论:积极心理学视角

光电基地基于积极心理学视角,受心流理论启示,十分重视强化学生团队科学创造力培养中的创新过程体验。积极心理学家Csikszentmihalyi提出心流(Flow)理论,认为心流是一种将个人精神力完全投注在某种活动上的感觉,同时会伴随着高度的愉悦与充实感[7]。在心流体验过程中,能力与任务挑战性互相平衡,才能驱动个体向更高、更复杂、更具创造性的目标努力。针对能力与任务挑战性的匹配程度,Csikszentmihalyi构建了“心流过程模型”。 基于该模型并结合团队创新实践,笔者认为:若团队创新能力较高,任务挑战性也较高,则容易产生团队心流;若团队创新能力较低,任务挑战性也较低,则容易导致团队淡漠;若团队创新能力较高,任务挑战性较低,则容易导致团队厌倦;若团队创新能力较低,任务挑战性较高,则容易导致团队焦虑。促进和提升团队科学创造力的关键,在于确保团队成员产生心流状态,获得高峰体验。光电基地的指导教师重视追踪观察和持续评价团队的能力水平和任务挑战性,并采取多重举措实现创新任务挑战性与团队整体能力相匹配,进而促使团队成员产生积极愉悦的高峰体验,专注并享受团队创新过程,让好奇心激发、探究欲满足和自我价值实现等成为团队科学创新的内驱力,努力减弱外在动机(如获奖、保研、就业等)的干扰。

(四)团队情境领导:组织行为学视角

光电基地立足于组织行为学视角,在成长型心理定向教育信念的支撑下,逐渐形成教师指导风格与团队准备度相互契合的团队创新指导策略。该策略有别于传统的教育指导模式,是以团队成员为导向,具有适应性、动态性、系统性的团队创新指导策略。研究发现,领导风格(Style,简称S)与被领导者准备度(Readiness,简称R)之间的有效匹配对组织绩效、组织公民行为具有显著的积极作用[8]。领导风格是领导者在管理情境中表现出的言语或非言语行为模式,包括指令行为和支持行为;准备度是指被领导者对完成某项特定任务而拥有的能力和意愿水平。组织行为学家Hersey等人提出了促进下属潜能开发的情境领导(Situational Leadership)模型[9],主张领导者重视识别、理解下属的准备度,并选择适宜的领导风格。基于情境领导理论并结合团队创新实践,笔者认为:当团队处于低能力、低意愿(R1)准备及时,指导教师适合采用指挥型领导风格(S1);当团队处于低能力、低意愿(R2)准备度时,教师适合采用辅导型领导风格(S2);当团队处于高能力、低意愿(R3)准备及时,教师适合采用支持型领导风格(S3);当团队处于高能力、高意愿(R4)时,教师适合采用授权型领导风格(S4),具体见图4。该理论的核心思想在于,唯有领导者的领导风格与被领导者的准备度相契合,才能最大限度地发挥被领导者的潜能,实现领导效果的最优化。光电基地明确提出了“坚持以学生为主体”的教育原则[10],具体是指教师首先通过日常观察、群体访谈、问卷测量等方式获取团队知识、技能、兴趣和动机等(即团队准备度)方面的信息;然后结合团队任务与团队发展阶段,综合评价团队准备度和最近发展区,同时积极吸纳团队成员的意见,进而对团队指导策略进行集体讨论。正如光电基地张忠廉教授所言:“我的学生就是我的老师。老师要教什么,怎么教,要问学生的意见。”[11]最后确立教师的整体指导方案和策略,并随着团队准备度的发展变化而变化。

图4 团队情境领导模型

三、团队科学创造力的培养路径:光电基地的启示

光电基地坚持以多学科理论为引领,从培养愿景、培养目标、培养信念、培养过程、指导策略等方面深入推进大学生团队科学创造力培养实践,其培养路径可归纳概括如下:

(一)贯彻全人教育理念,塑造心智健全的创新型人才

一个全面发展、综合素质较高的个体更有可能涌现出较高的创造力。为塑造心智健全的创新型人才,提升团队科学创造力,可以从以下几个方面贯彻全人教育理念:

1.实行“理念融渗策略”。所谓融渗策略,就是一种潜移默化的教育策略,将全人教育的理念与措施“融”合“渗”透到培养团队科学创造力的各个环节之中,达到陶冶于无形的目的,即“融渗式全人教育”,进而使团队创新过程皆能以全人塑造为指引,为全人教育的理念与实践架起桥梁。

2.培养学生健全人格。全人教育即为学生终身发展奠基,最重要的是培养学生健全的人格,培养其开放的胸怀、高雅的情趣、高尚的精神;同时,培养学生的情绪管理能力、心理复原力和领导力等,进而培养出情商与心智俱佳的创新型人才。

3.以人文精神引导团队创新。一方面,营造出一种科学与人文融合的团队创新氛围,对学生起到感染、激励、熏陶、潜移默化的作用;另一方面,完善课程结构,夯实团队科学创新的知识基础,促进人文与科学的交叉融合,实现理性与感性的统一,进而激发出创造力。

(二)秉持以人为本的学生观,培养成长型心智模式

为了促进团队科学创造力的提升,指导教师应根据团队的现有发展水平(创新能力与动机、共享心智模型等)为团队设定可实现的目标,激发团队那些尚处于最近发展区内的潜能。教师作为学生的重要他人,在团队潜能开掘过程中发挥着“脚手架”作用,旨在引领、鼓励和支持学生团队。教师指导创新团队的根本目的不在于训练、强化学生业已形成的内部心理机能,而在于激发、塑造其目前尚不存在的心理机能,真正坚持以人为本的学生观。坚持以积极信念为引导,培养学生成长型心智模式,教师可从以下几个方面入手:

1.改善自身思维方式。指导教师本身应打破固定型思维模式,致力于塑造成长型思维模式,秉持能力增长观,成为“能力渐进论者”;教师应将“我行你也行”的积极信念传递给学生,为学生创造成长进步的空间,不给学生贴标签、下定论,勇于面对创新难题和不确定性情境,不断开发学生自我潜能。

2.给予有效反馈。反馈是一种强化手段,Hattie与Timperley研究发现,针对具体任务的信息反馈能促进学习者的任务绩效[12]。团队创新过程中会遇到各种挑战和挫折,指导教师应辩证地看待创新团队的成败得失,通过及时有效的反馈,促进团队形成“表现-反馈-改进-新表现”这一良性循环机制,进而提升学生的内在价值感,维护学生的自尊、自信,促使学生充满归属感、自主感和成就感。

3.引导学生积极归因。面对创新过程中的成败时,教师应引导学生进行积极思维和归因,减少和消除非理性信念;鼓励团队不断打破舒适区,进入受压区并迈向成长区,增强团队的认知韧性和社会韧性。正如指导教师张丽君所言:“成功是学习的过程,而不是聪明的证明。”这正是培养学生成长型心智模式的有力注脚。

(三)激发团队心流,强化学生过程体验

与创新成果相比,光电基地更加重视引领学生完整地经历创新过程,激发团队心流体验。为此,采取了如下途径:

1.目标设立与责任落实。心流产生的首要条件就是“有清晰的目标”。指导教师要根据团队及其成员的具体情况提出团队愿景与使命,遵循SMART(S即Specific,目标是具体的;M即Measurable,目标是可衡量的;A即Attainable,目标是可达到的;R即Relevant,目标是关联的;T即Time-bound,目标是有时间限定的)原则设立团队创新目标,并制定个人“工作说明书”,将团队目标细化到每个成员,明确角色职责、权力和行动方式。

2.教师引领与互动融合。指导教师作为学生团队的引领者和促进者,要尊重学生创意和设想,重在方向引领而非知识灌输,重在点燃激情而非程序约束,师生共同参与,教师以崇高的责任和饱满的激情来感染学生。正如现年80岁高龄的指导教师张忠廉,不惧疾病,不计报酬,完全与学生融为一体,每晚近11点才离开实验室,以其极大的热情与人格魅力感染、激励着每个学生[13]。Shernoff和Csikszentmihalyi研究发现,心流体验经常会从富有激情的教师身上转移到学生身上,两者的心流体验呈正相关[14]。

3.内在驱动与过程沉浸。指导教师应重视团队文化建设和价值观塑造,培养学生内在的创新兴趣和科学精神,引导学生享受并沉浸于科学创新过程,消除研究中的功利化追求;同时,要注重创设生动有趣的实验情境,激发学生的探索欲和好奇心。Killingsworth等人的研究显示,内在幸福感和高绩效工作源自专注,人们在任务活动中越是分心,内心就越不幸福,而且分心者比例在群体中高达46.9%[15]。指导教师不仅要重视培养学生创新过程中的意志力,而且特别强调要培养学生的专注力,进而推动整个团队心流的形成。

(四)关注团队成员的准备度,选择适宜的指导风格

大学生科技创新团队具有生命周期短、成员流动性大、工作业余性强等特点,团队成员在团队不同的发展阶段,面对不同的发展目标或任务会表现出不同的准备度,而且团队之间的准备度也存在差异。光电基地深刻反思了传统的、雷同化教育模式的弊端,也摒弃了形而上学的、脱离实际的教条化指导模式,注重根据团队创新情境、团队能力及动机水平(即准备度)采用适宜的指导风格,旨在培养学生的团队科学创造力[16]。

1.加强教师的情境领导力培训。指导教师受自身经历、知识、价值观和性格等因素的影响,大都会拥有一种相对稳定的领导风格,这有可能与学生团队准备度不匹配或出现错位,从而阻碍团队科学创造力的培养。研究发现,个体接受规范严格的情境训练后,便可能熟练采用工具评价自己的领导风格和人际技能,同时掌握获取准备度信息的方法,进而实现领导风格与准备度的匹配[17]。

2.科学地运用情境领导策略。根据Sims等人的研究结果,科学的情境领导策略包括洞悉发展不足、评价领导者风格或行为、识别情境因素、促进领导风格与情境匹配等[18]。具体而言,为了提高团队科学创新过程中的领导力,可采取如下行动步骤:首先是目标确立与探索,即要设立团队创新目标和个人发展目标,共同探索团队创新的不足和障碍;其次是领导行为评价与分析,即指导教师要善用测评工具,不断评价自己在团队创新发展中的领导风格(如指令行为和支持行为),并及时分析领导风格对团队科学创造力的正、负影响效果;第三是识别情境因素,即指导教师要善于洞察团队准备度(如创新能力和意愿等),敏于把握团队发展阶段;最后是选择适宜的指导风格,促进教师指导风格与团队准备度的匹配度,进而提升团队的科学创造力。

[1]刘玉新, 张建卫, 杨世荣, 马奔. 理工科研究生团队科学创造力的研究与培养[J]. 学位与研究生教育, 2013(8): 34-39.

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[4]Partnership for 21st Century Skill's Publication: Framework for 21st Century Learning[EB/OL].http://www.p21. org/index.php?option=com_content&task=view&id=254&Itemid=119, 2016-01-16.

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[10]杨靖.携手大赛: 培养大学生自主研究能力-记北京理工大学光电创新教育实验基地[N]. 科技日报, 2012-12-03 (4).

[11]年逾古稀仍诲人不倦的辛勤园丁张忠廉[EB/OL].http://news.xinhuanet.com/society/2010-05/26/c_ 12142610. htm, 2016-05-26.

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[13] 2010年首都十大教育新闻人物候选人张忠廉[EB/OL].http://edu.sina.com.cn/l/2010-12-10/170619 7162.shtml, 2015-12-10.

[14]Shernoff,D.J.,Csikszentmihalyi,M.Flowinschools[EB/OL]. http://www.cedu.niu.edu/~shernoff/shernofffsc.pdf, 2014-01-06.

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[18]Sims, H. P.,Faraj,S.,Yun,S.When should a leader be directive or empowering? How to develop your own situational theory of leadership[J].BusinessHorizons, 2009, 52(2): 149-158.

(责任编辑:申寅子)

The Theoretical Exploration and Training Path of Team Scientific Creativity among Science and Engineering Undergraduates——The Mode and Enlightenment of the Experimental Based on Optoelectronics Innovation Education in Beijing Institute of Technology

ZHANG Jianwei, REN Yongcan, ZHAO Hui

(BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)

Team scientific creativity has become one of the important goals of science and engineering about graduate education. Based on multidisciplinary perspective, a case study was conducted to discover the mechanism of team scientific creativity practice through the Experiment base of optoelectronics innovation education in Beijing Institute of Technology. It also explored the experience from the five aspects, team vision, training objective, training belief, training process,leading strategies in promoting team scientific creativity. This study provides insight into the cultivation of team scientific creativity among science and engineering undergraduates in China.

science and engineering undergraduates; team scientific creativity; case study; multidisciplinary perspective

2016-08-21

国家自然科学基金项目“理工科大学生团队科学创造力的形成机制与培育路径”(71373020);北京市哲社规划项目“北京市理工科大学生团队科学创造力结构:影响因素及干预研究”(13JYB030)。

张建卫(1969-),男,陕西渭南人,北京理工大学教育研究院教授、博士生导师;研究方向:团队科学创造力、国防生教育。任永灿(1990-),女,河南驻马店人,北京理工大学教育研究院博士研究生;研究方向:大学生团队科学创造力。赵辉(1988-),女,山东泰安人,北京理工大学教育研究院博士研究生;研究方向:大学生团队科学创造力。

G644

A

1005-5843(2016)11-0074-07

10.13980/j.cnki.xdjykx.2016.11.015

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