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构建设计竞赛平台_培养制药工程创新人才_宋航

总 第1 2 0 1 3年 第3期 ( 3 1期 )



构建设计竞赛平台, 培养制药工程创新人才*
宋   航1, 张   珩2, 姚日生3, 李延芳1, 承   强1, 万春杰2, 沈永嘉4
( ; ; 四川大学 化学工程学院, 四川 成都 6 武汉工程大学 化工与制药学院, 湖北 武汉 4 1 . 1 0 0 6 5 2 . 3 0 0 7 3 ; ) 合肥工业大学 医学工程学院, 安徽 合肥 2 华东理工大学 化学与分子工程学院, 上海 2 3 . 3 0 0 0 9 4 . 0 0 2 3 7
[ 摘要 ] 借鉴我国其他专业的竞赛方式 , 同时结合制药工程专业的培养目标和特点 , 我们 构 建 和 实 施 了 我 国制药 工 程 设 计 竞 赛 平 台 和 活 动 。 竞 赛 的 内 容 与 实 际 的 制 药 工 程 项 目 及 我 国 新 颁 布 实 施 的 GMP 密 切 配合 , 有助于学生更好地理解和 实 践 GMP 和 工 程 设 计 要 求 。 竞 赛 评 选 者 重 视 对 参 赛 作 品 的 分 析 和 讨 使主办方和参与方双方获益 。 本文介绍了制药 工 程 设 计 竞 赛 设 立 的 背 景 、 竞 赛 的 方 式 及 效 果, 分析 论, 了竞赛在高等教育培养制药工程类创新人才等多方面的积极作用 。 [ 关键词 ] 制药工程 ;设计竞赛 ;创新教育 ;人才培养

C o n s t r u c t t h e C o m e t i t i o n P l a t f o r m o f P l a n t D e s i n f o r               p g T a l e n t s i n P h a r m a c e u t i c a l E n i n e e r i n I n n o v a t i v e         g g
, , , , S o n H a n Z h a n H e n Y a o R i s h e n L i Y a n f a n     g g g g g g     ,W C h e n Q i a n a n C h u n i e, S h e n Y o n i a     g g j g j  
: A b s t r a c t R e f e r r i n t o t h e c o n t e s t o f t h e o t h e r d i s c i l i n e s a n d c o m b i n i n t h e t a r e t o f t r a i n i n a n d e d u c a                         - g p g g g       ,w h a r m a c e u t i c a l l a t f o r m l a n t t i o n i n e n i n e e r i n e h a v e c o n s t r u c t e d a c o n t e s t f o r t h e d e s i n i n t h e                             p p p g g g o f t h e h a r m a c e u t i c a l e n i n e e r i n . T h e o b e c t i v e o f t h e c o n t e s t c o o r d i n a t e s c l o s e l w i t h t h e r a c t i c a l f i e l d                         p g g j y p   ,w e n i n e e r i n r o e c t s h i c h i s h e l f u l t o t h e s t u d e n t s f o r u n d e r s t a n d i n a n d r a c t i c i n t h e r e u i r e m e n t s                   g g p j p g p g q       ,m , o f GMP. I n a d d i t i o n o r e a t t e n t i o n s a r e a i d o n t h e a n a l s i s a n d d i s c u s s i o n o f t h e e n t r i e s w h i c h b e n e                             - p y f i t s b o t h t h e o r a n i z e r s a n d a r t i c i a n t s .T h e r e s e n t a e r d e s c r i b e s t h e b a c k r o u n d a n d f o r m o f t h e                             g p p p p p g , c o n t e s t t o e t h e r w i t h t h e e f f e c t i v e n e s s w h i c h b e n e f i t s t h e e d u c a t i o n o f t h e s t u d e n t s i n h a r m a c e u t i c a l e n                           - g p i n e e r i n . g g : ; ; ; K e w o r d s P h a r m a c e u t i c a l e n i n e e r i n D e s i n c o n t e s t I n n o v a t i o n e d u c a t i o n T a l e n t t r a i n i n         g g g g y  

对学生设计竞赛的基本认识    一 、 设计教育是高 等 工 程 教 育 的 核 心 与 精 髓 , 是

培养未来工程师思维和工作方式的重要载体 。 高 等学校在校生参 加 设 计 类 学 科 竞 赛 , 有助于激发

[ , , , , 作者简介 ]沈永嘉 ( 男, 教授 ;宋航 ( 男, 教授 ;张珩 ( 男, 教 授 ;姚 日 生 ( 男, 教 授 ;李 延 芳 1 9 5 3 1 9 5 7 1 9 5 6 1 9 6 2 -) -) -) -) ( , , , 女, 副教授 ; 承强 ( 男, 讲师 ; 万春杰 ( 副教授 。 1 9 7 5 1 9 6 5 1 9 6 4 -) -) -) ) 。 制药工程国家级 工程科技人才培养研究 , 2 0 1 2 年度教育部人文社会科学研究专项任务项目 ( 1 2 J D G C 0 1 8 * 资助项目 : ) 。 特色专业建设点项目 ( T S 2 4 9 2、 T S 1 1 0 0 0、 T S 1 1 4 7 9



构建设计竞赛平台 , 培养制药工程创新人才

竞争意识和发扬团队合作精神 , 拓展知识面 , 培养 创新思维和实践 动 手 能 力 , 这对全面提高人才培 养质量有着十分重要的意义 。 面向理工科学生的 制作类赛事 , 要求由各参赛团队分别设 各类设计 、 制作完成一个有特定工程背景的题目 , 其涉及 计、 的内容往往是一 个 课 程 群 而 非 某 一 门 课 程 , 完全 可以给高年级学生提供一个高水平的设计训练与 实践机会 , 是切实 提 高 学 生 工 程 能 力 的 关 键 环 节 之一 。 二、 制药工程设计竞赛设置的背景 过去 3 中国制药工业年均销售收入增 0 年中 , 远远超过全球 医 药 市 场 的 平 均 增 速 幅超过 1 7% , 8% ~1 0% 。 制药 工 业 作 为 以 高 新 技 术 为 依 托 的 朝阳产业给公众 留 下 了 良 好 的 印 象 , 由此当制药 工程 专 业 名 称 于 1 9 9 8年正式出现在教育部新的 本科专业目录后 , 招生生源一直不错 , 成为各高校 新 建 本 科 专 业、 扩 大 招 生 数 量 中 的 一 个 新 亮 点。 制药工程专业的办学规模因而发展迅猛 。 目前已 每年招生人数约 有2 1 0余 所 高 校 开 设 该 专 业, 成为化工制药类增长最快的专 1 . 2~1 . 5 万 人, 如何适应中 业 。 作为一个快 速 发 展 的 新 兴 专 业 , 提高人才的 国制药行业可持 续 良 性 发 展 的 需 求 , 培养质量 , 推动学 生 科 学 技 术 研 究 活 动 的 开 展 和 创新思维及能力 的 培 养 , 构建全国范围内的大型 学生竞赛活动或 平 台 , 以推动学生研究活动的进 一步发展及探索 新 的 培 养 方 式 , 是制药工程专业 教育面临的亟待解决的问题 。 我们对 国 内 大 学 生 各 项 竞 赛 进 行 了 系 统 分 析, 发 现相比机械、 电 子 等 学 科, 化工与制药专业 类学生实际参加 的 学 生 竞 赛 很 有 限 , 在药学领域 仅有国家级实验教学示范中心药学组发起的全国 药学/中药学专业大学生实验技能竞赛 , 在化学领 域仅有两年一届 的 全 国 大 学 生 化 学 实 验 竞 赛 , 两 项赛事均采用每 校 2 名 学 生 的 代 表 队 形 式 , 工程 特色不足 ; 在化工领 域 有 “ 三 井 杯” 全国大学生化 工设计竞赛 , 具有鲜明的工程实践特色 , 学生在参 学习能力 、 求知 与竞赛的几个月内表现出的热情 、 欲望 、 坚韧毅力和团队合作 、 竞赛作品水平的逐年 迅猛提升及行业 对 获 奖 同 学 的 认 可 , 这些都是传 统的课堂教 学 在 有 限 学 时 中 无 法 企 及 的 。 因 此 , 除鼓励制 药 工 程 专 业 同 学 积 极 参 加 化 工 设 计 竞 赛, 参照 “ 三井杯 ” 模式组织制药工程领域内的高 水平大学 生 竞 赛 是 当 前 有 冲 击 力 的 最 适 宜 选 择

之一 。 随着新版 GMP 的 实 施 , 制药行业对工程技 术人才的要求越 来 越 高 , 而工程技术人才的创新 能力集中体现在工程实践中创造新的技术成果的 包括新产品和新技术的研发 , 新流程和新装 能力 , 置 的 设 计, 新 的 工 厂 生 产 过 程 操 作 运 行 方 案 等。 为了更好地推动中国大学制药工程专业教育的发 激励中国制药工程专业青年人才的职业发展 , 展, 支持中国制药行 业 国 际 化 进 程 , 从多方面培养制 药工程专业学生 的 创 新 思 维 和 工 程 能 力 , 培养团 队协作精神 , 增强大学生的工程设计与实践能力 , 在教育部高等学校化学与化工学科教学指导委员 会制药工程专业 教 学 指 导 分 委 员 会 指 导 下 , 国际 制药工程协会 ( I n t e r n a t i o n a l S o c i e t f o r P h a r m a     - y   , 的协作 和 几 个 发 起 高 c e u t i c a l E n i n e e r i n I S P E)   g g 校的积极组织和 配 合 下 , 由上海东富龙科技股份 有限公司冠名的第一届全国大学制药工程设计竞 赛拉开了帷幕 。 三、 制药工程设计竞赛的方式和效果 竞赛的内容与实际的制药工程项目及我国新 有助于学生更好地 颁布实施的 GMP 密 切 配 合 , 理解和实践新 GMP 的技 术 和 工 程 设 计 要 求 。 竞 赛参照国内其他 理 工 科 学 生 的 各 类 设 计 、 制作类 赛事 , 制药工程设 计 竞 赛 要 求 由 各 参 赛 团 队 在 规 定时间内分别设 计 、 制作完成一个有特定工程背 景的题目 ( 静脉滴注用奥美拉唑 2 0 1 1年题目为“ , 无菌 钠无菌冻干制剂车间工程设 计 ” 2 0 1 2年为“ ) 。 冻干制剂旧厂房改造设计 ” 此外 , 与其他国内竞赛显著不同的是 , 我们在 竞赛评选结束后立即举行制药工程设计竞赛讲座 及课程研讨 会 。 对 于 竞 赛 中 较 有 代 表 性 的 作 品 , 行业专家 、 高校专业教师分别从多角度 、 多层次进 行剖析和评讲 , 使学生和老师知其然 , 更知其所以 然, 使设计竞赛的效果获得进一步提升 。 2 0 1 1年制药工程设计竞赛共有来自于全国 包括本科和硕士 1 3 所高校的 3 0 0 余名学生参加 ( ) 。 全国总决赛于2 研究生两个 层 次 0 1 1年1 2月 在四川 大 学 举 行 。 第 二 届 比 赛 参 与 高 校 增 加 为 参加团队为5 全国总决赛于2 1 9所, 1 支, 0 1 2年 1 1 月在四川大学举行 。 参赛的学生来自制药工程 、 城市规划 、 工商管 理、 电 气 工 程 及 其 自 动 化、 药 物 制 剂、 化学工程与 工艺 、 热能与动力工程 、 生物医学工程 、 安全工程 、

构建设计竞赛平台 , 培养制药工程创新人才



过程装备与控制 、 生物工程 、 应用化学 、 精细化工 、 能源工程 、 机械工程 、 动力工程 、 车辆工程 、 土木工 程、 环境工程 、 交通工程等 2 以制药工 0 余个专业 , 药物制剂 、 化学工程与工艺专业为主体 。 这些 程、 制药工 程 设 计 竞 赛 为 化 工 学 院 各 专 业 数据表明 , 学生提供了适宜 的 参 赛 机 会 ; 而竞赛对跨学科学 生团队的认可 , 更为制药工程专业学生习惯与机 电 气、 建工等专业协作和制药行业吸纳机械、 械、 电气 、 建工等领域毕业生创造了机会 。 四、 制药工程设计竞赛的积极作用 ( 一) 加速制药工程专业的工程内核成型 制药工程专业 历 经 十 几 年 培 育 , 完成了新兴 学科/专业建 设 阶 段 , 国内已有2 0 0余所高校开 设, 亟待转入 相 应 的 特 色 学 科/专 业 建 设 阶 段 , 借 由“ 布点 ” 到“ 亮 点” 的转变达成可持续的竞争发 展 。 而以药物化 学 、 药物分析出现在新一轮的高 校本科专业目录 讨 论 稿 为 标 志 , 制药工程专业势 必更加专注于工程内核的建立 。 工程设计能力 的 培 养 一 直 是 工 程 教 育 、 工程 专业认证中的核 心 内 容 之 一 , 其中最为典型的是 强调学生的 英国皇家化 学 工 程 师 学 会 ( I C h e m E) 工程设计训练不 能 仅 限 于 大 四 的 工 程 设 计 项 目 , 而是要将工程设计训练深植于整个本科阶段的培 养方案 , 见诸 相 关 专 业 课 的 课 程 规 划 中 。 比 如 大 一就需要对学生 进 行 工 程 设 计 介 绍 , 大二阶段给 学生布置简单的 质 量 和 能 量 守 恒 设 计 任 务 , 大三 大四安排学生完成包 进行个体设备设 计 的 训 练 , 大四设计项目 括工艺和设 备 的 设 计 项 目 。 同 时 , 是学生工程设 计 训 练 的 重 中 之 重 。 I C h e m E 的设 计训练模式基本上反映了当今国际工程教育培养 理念 , 并已纳入国内的卓越工程师培养方案中 。 制药工程设计竞赛为参赛学生提供了一个实 际的药品生产设计项目训练 , 是对学生学习能力 、 实践 能 力 、 设 计 能 力、 心 理 素 质、 团队精神甚至体 力的 巨 大 挑 战 , 有 利 于 吸 引、 培 养、 筛选出具有较 高工程实践 潜 能 的 学 生 。 竞 赛 的 主 体 是 学 生 , 指 教师要想辅导学生参赛 , 必须不断 导者却是教师 ; 更新自己的专业知识 , 加强自身的专业实践能力 。 由是 , 师生双方都 因 为 高 水 平 设 计 竞 赛 的 要 求 而 不断提高自身的 工 程 实 践 能 力 , 从而加速了制药 工程专业工程模式的塑造与完备 。 ( 二) 强化工程人才培养 制药工程设 计 竞 赛 围 绕 制 药 工 程 科 学 范 畴 ,

立足制药工程实 践 , 选题范围不局限于新建设施 而是更多地涵盖 建 成 设 施 的 改 建 、 扩建和现有项 目的运行优化 ; 旨在强化制药工程专业学生对于 化 工 原 理、 化 工 制 图、 制药设备与仪 制药 工 艺 学 、 表等工程基础课知识的学习和运用 , 坚持 “ 能力导 , 向” 立足 于 在 正 确 领 悟 c GMP 理 念 的 基 础 上 形 成规 范 、 多 维、 创 新 的 思 维 模 式; 吸引理科类的药 学和工科类化工 、 生物工程 、 机械等各专业学生参 弥补国内药学 、 化学相关领域内尚无专业竞赛 加, 为更多的 同 学 提 供 一 个 科 学 实 践 训 练 和 的不足 , 参赛 的 机 会 , 培 养 学 生 的 学 习 能 力、 实 践 能 力、 设 计能力 、 科技论文撰写能力 。 参赛学生在比 赛 期 间 展 现 出 良 好 素 质 , 包括 口头表达和书面 、 多媒体展示交流能力 , 积极主动 跨 学 科 学 习 能 力, 基 本 的 协 作、 创新 的信 息 获 取 、 掌握了基于 A 制图技 能力 ; u t o C A D 的 工 程 识 图、 能, 能够熟 练 运 用 S k e t c h U p软件进行三维建模 个别团队进而在无菌设施气 和漫游展示的技 能 , 流组织 、 生产作业 管 理 等 核 心 环 节 上 进 行 了 初 步 的计算机 模 拟 分 析 ; 参 赛 各 队 同 学 虽 然 对 GMP 的认识尚属稚嫩 , 但在相应的知识结构上仍有明 显进步 , 如多数参 赛 团 队 提 交 的 设 计 说 明 书 中 都 对 GMP 基 本 理 有专门的风 险 识 别 与 管 理 章 节 , 念 - 减少污染 、 减少交叉污染 、 防止人为差错能铭 记在心 , 从而 对 实 现 GMP 的 核 心 准 则 - 质 量 源 于设计和质量风险管理形成了基本认识 。 基于参赛学生 在 知 识 、 操作技艺和能力方面 养成的良好素质 , 设计竞赛中的部分作品赢得了 行业专家的认可 , 更有制药企业的工程部经理认 为有些平面布局概念设计已经超过省级医药设计 行业专家们认为 , 学生通过 院的当前水平 。 由此 , 制药工程设计竞 赛 的 锻 炼 , 并经过必要的行业实 可以成为完 整 理 解 、 实 践 国 际 GMP 理 践积累后 , 念的制药工程人才 。 ( 三) 促进双师型师资建设 竞赛的主体 是 学 生 , 指 导 者 是 教 师。 制 药 工 程专业在设置之 初 , 行业人士的典型期待是培养 制药企业内懂 GMP 的高 水 平 工 程 师 。 由 于 历 史 的原因 , 主要由药学 、 有机化学专业师资转化而来 的教学队伍 、 课程 体 系 在 提 高 工 程 训 练 能 力 上 面 临主客观多重限制 。 目前国内多数高校制药工程 专业 , 具有药学背 景 的 教 学 人 员 本 身 相 对 缺 乏 相 关的工程化概念 , 跨学科的复合型 ( 下转第 6 8 页)

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案例教学法在有机合成设计课程中的应用探索 参考文献 : [ ] 1 K a r l H,D a h m B  M,T r o s t H, e t a l . J u v e n i l e h o r           - ] m o n e .V. S n t h e s i s o f t h e r a c e m i c h o r m o n e[ J . u v e n i l e           y j , ) : J .Am. C h e m. S o c . 1 9 6 7, 8 9( 2 0 5 2 9 2 5 2 9 4. - [ ] , 2 C o r e E J K a t z e n e l l e n b o e n J A, G i l m a n N  W, e t a l .           y g   t o t a l s n t h e s i s o f t h e d l 1 8C e c r o i a S t e r e o s e c i f i c u v e n           -C   - y p p j ] , : i l e h o r m o n e[ J . J .Am.C h e m. S o c . 1 9 6 8, 9 0( 2 0)   5 6 1 8 5 6 2 0. - [ ] 3 P h i l i L,S t o t t e r R E.H o r n i s h N e w t h i a n e c h e m i s           - p   r a c t i c a l t r .C o n c e t u a l l s i m l e a n d t e c h n i c a l l t o t a l       p y p y p y     u v e n i l e s n t h e s i s o f C e c r o i a h o r m o n e s[ J] .J .Am.         j y p , ) : . 1 9 7 3, 9 5( 1 3 4 4 4 4 4 4 4 6. C h e m. S o c - [ ] 4 S t i l l W  C,M c D o n a l d I I I J H,C o l l u m  D B, e t a l . A             u v e n h i h l s t e r e o s e l e c t i v e s n t h e s i s o f t h e C 1 8c e c r o i a           - j g y y p   : i l e h o r m o n e[ J] .T e t r a h e d r o n L e t t .1 9 7 9, 2 0( 7)     5 9 3 5 9 4. -

目的地 , 但是有直接和迂回之分 。 路线设计不仅是 逻辑推理 , 更是合成工作者智慧和经验的总结 , 还 取决于各实验室的具体背景和特长 , 并且为当时的 理论水平和实验技术所限 , 这些都决定了不同课题 组有着不同的路线和风格 。 通过赏析型案例 , 学生 很好地锻炼了发散性思维 。 三、 结语 “ 国外 形 容 课 堂 教 学 的 名 言 : T o l d m e a n d I       , , w i l l f o r e t s h o w  m e a n d I m a r e m e m b e r i n         - g y   ” 给人以深刻的启 v o l v e m e a n d I c a n u n d e r s t a n d .           示 。 有机合成设 计 中 使 用 案 例 教 学 法 很 有 裨 益 , 通过一个个活生 生 的 案 例 , 引导学生运用已有的 知识 主 动 分 析 , 主 动 探 索, 这 时, 学生不再是被动 , 的“ 聆听者 ” 而是 作 为 课 堂 活 动 的 主 体 踊 跃 参 与 在一 个 个 案 例 的 学 习 中 完 成 了 理 论 了教学活动 , 知识的巩固及提升 。 ( 文字编辑 : 吴文水 )

檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 ( 上接第 3 页 ) 教 学 人 才 有 待 进 一 步 培 养 和 壮 大。 参与高校 、 国际制 药 工 程 协 会 和 上 海 东 富 龙 科 技 不仅如此 , 新版 GMP 的颁 布 与 实 施 、 制药工程专 业招生规模的不 断 扩 大 , 要求制药工程专业人才 培养的国际化 、 差别化发展模式尽快形成 , 以确保 中国制 药 行 业 获 得 必 要 的 GMP 工 程 师 后 备 力 量, 并且打破当前 学 生 培 养 - 师 资 形 成 的 内 部 循 环框框 。 教师要 想 辅 导 学 生 参 加 高 水 平 竞 赛 , 势 必需要不断更新 、 提高自己的专业知识 , 加强自身 的专业实践能力 、 工程实践能力 , 从而加速制药工 程专业工程模式的塑造与完备 。 参赛高校也因此 拥有了共建制药工程领域内的工程实践教育中心 和培养 “ 双师型 ” 制 药 工 程 专 业 师 资、 培养具有较 高外语水平的国际型人才的良好外部环境 。 ( 四) 促进产学深度合作 随着学校 、 学生对竞赛教育价值的认可 , 各类 赛事不断诞生 。 由全国性行业技术协会与高等学 校制药工程专业 教 学 指 导 分 委 员 会 共 同 主 办 , 产 学合作是多数赛 事 实 现 可 持 续 发 展 的 基 本 模 式 。 作为一个小众专 业 , 制药工程的学生赛事不大可 能因为参赛人数 规 模 来 获 取 影 响 , 只能立足于打 造行业精品赛事 , 通过高水平赛事发现企业可用 的工程人才 , 促进高校 “ 双师型 ” 师资形成 , 保证赛 事对学生 、 学校和企业三方的共赢 , 实现高质量的 持续发展 。 制药工程设计竞赛的成功举办 , 是教指委 、 各
参考文献 : [ ] 朱斌 ,曹 漫 祥 ,谭 勇 等 . 以学科竞赛为抓手提升工科 1 ] : 大学生工程素质 [ 电脑知识与技术, J . 2 0 1 1, 7( 1 7) 4 2 3 7 - 4 2 3 8, 4 2 4 2. [ ] 余国琮 , 李士雨 , 张凤 宝 等 . 化工类专业创新型人才的 2 ] ( ) : 培养 [ 化工高等教育 , J . 2 0 0 6, 2 3 1 8 1 1. - [ ] ] 肖春 . 面向卓越工程师培 养 的 学 科 竞 赛 体 系 探 索 [ 3 J . , ( ) : 浙江工业大学学报 ( 社会科学版 ) 2 0 1 1, 1 0 2 2 0 5 2 0 9. - [ ] 肖爱平 , 田野 , 钱桦等 .以竞赛的形式培养大 学 生 自 主 4 ] ) : 创新和工程实践的能力 [ J .中国林业教育 , 2 0 0 9, 2 7( 1 8 5 8 7. -

股份有限公司共同努力的结果 。 构建全国性制药 工程学生专业竞 赛 体 系 , 有利于高校制药工程专 业与国际制药工程协会之间的教育合作得到实质 有利于 凸 显 高 校 在 教 学 改 革 中 加 强 学 性的发展 , 生综合能力和素 质 培 养 工 作 的 成 效 , 也有利于各 高校制药工程专业提高自己在国内外的影响力和 知名度 。 同时 , 重视产学合作 , 全方位争取企业参 与, 不仅是高校为了从企业获取赛事活动资金 , 更 学习企业的先进管 重要的是获取行 业 技 术 支 持 , 理体 系 , 改 进 赛 事 组 织, 为 企 业 接 触、 了解专业学 由此推动企业专家与学校 生创造一个良好 平 台 , 专业教师的交流 。 ( 文字编辑 : 吴文水 )




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