近幾年來(lái)，世界上和我國(guó)的高性能并行計(jì)算機(jī)的發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，每秒數(shù)十萬(wàn)億次乃至數(shù)百萬(wàn)億次計(jì)算能力的高端并行機(jī)已相繼研制成功。同時(shí)，廉價(jià)的PC機(jī)群、多CPU(多核)的桌面系統(tǒng)和個(gè)人高性能計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展，更是使得今日的并行計(jì)算機(jī)，已經(jīng)“飛入尋常百姓家”了。價(jià)廉的桌面式并行系統(tǒng)中，有多個(gè)處理器可供使用，迫使人們必須學(xué)習(xí)并行計(jì)算，才能有效地利用手邊的豐富資源。這就為并行計(jì)算的教學(xué)的發(fā)展和推廣帶來(lái)了歷史性的新機(jī)遇，也對(duì)于并行計(jì)算系列課程的建設(shè)與推廣提出了新的要求。在此條件下，為了適應(yīng)高性能并行計(jì)算迅速發(fā)展的需要，充分發(fā)揮計(jì)算學(xué)科在現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)發(fā)展中的作用，在高校中普遍開(kāi)設(shè)高性能并行計(jì)算之類的課程就顯得尤為重要，與之相應(yīng)的，配合該學(xué)科發(fā)展的課程建設(shè)也是刻不容緩的。

20多年來(lái)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)在并行計(jì)算相關(guān)的教學(xué)和科研中積累了許多經(jīng)驗(yàn)，取得了一些成績(jī)，逐漸形成了并行計(jì)算系列課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教師是教學(xué)過(guò)程中最為重要的因素，教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)決定了課程建設(shè)的效果。本文主要介紹我們?cè)诮虒W(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)過(guò)程中的一些經(jīng)歷和體會(huì)，希望可以有助于并行計(jì)算課程的推廣，并為其他課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)提供有益的借鑒。

1教學(xué)團(tuán)隊(duì)的基本情況

本節(jié)先簡(jiǎn)要介紹并行計(jì)算系列課程的特色，以及中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)并行計(jì)算教學(xué)團(tuán)隊(duì)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，然后介紹20多年來(lái)該團(tuán)隊(duì)的發(fā)展建設(shè)的基本情況。

1.1并行計(jì)算系統(tǒng)課程特色

并行計(jì)算系列課程包括并行計(jì)算，并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，并行算法和并行程序設(shè)計(jì)等課程，力圖適應(yīng)培養(yǎng)面向21世紀(jì)的寬口徑、通才、適應(yīng)性強(qiáng)的高等人才的需要，定位于全國(guó)計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，面向全國(guó)普通高校中計(jì)算機(jī)專業(yè)，兼顧全國(guó)高校中面向計(jì)算型的非計(jì)算機(jī)專業(yè)。系列課程將“并行計(jì)算機(jī)”、“并行算法”和“并行編程”融為一體，將“課堂講授”與“上機(jī)實(shí)踐”融為一體，將“基礎(chǔ)理論”與“學(xué)科前沿”融為一體，將“基礎(chǔ)教學(xué)”與“培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力”融為一體，努力溝通“計(jì)算機(jī)科學(xué)”、“計(jì)算科學(xué)”和“計(jì)算型應(yīng)用科學(xué)”。

1.2團(tuán)隊(duì)的結(jié)構(gòu)及特色

在并行計(jì)算系列課程長(zhǎng)期建設(shè)過(guò)程中，逐步形成了相對(duì)穩(wěn)定的老中青相結(jié)合的教學(xué)梯隊(duì)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)的帶頭人為中國(guó)科學(xué)院院士、全國(guó)首屆教學(xué)名師陳國(guó)良教授。他長(zhǎng)期致力于本團(tuán)隊(duì)課程建設(shè)，堅(jiān)持在本校教學(xué)第一線為本科生和研究生授課，指導(dǎo)和培養(yǎng)年輕教師的教學(xué)工作。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員中包括多名教授/副教授/講師，年輕教師基本具有博士學(xué)位。

團(tuán)隊(duì)成員具有良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)，堅(jiān)持教學(xué)科研相結(jié)合，專業(yè)蘊(yùn)含了并行算法、并行機(jī)體系結(jié)構(gòu)和并行程序設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。每門(mén)課程都配備至少兩位教員，以便輪流執(zhí)教。通過(guò)在職培養(yǎng)和短期出國(guó)進(jìn)修，進(jìn)一步拓寬團(tuán)隊(duì)成員的知識(shí)面，優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)。

1.3團(tuán)隊(duì)形成和發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代初期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)就開(kāi)展了并行算法的教學(xué)和研究工作，并行計(jì)算系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的形成與發(fā)展經(jīng)歷了20余年的歷史。

這20多年大致可以分為兩個(gè)階段，在前10年將并行算法逐漸從學(xué)術(shù)殿堂搬到大學(xué)講堂，使得科研工作逐漸轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)80年代在國(guó)內(nèi)率先進(jìn)行并行算法研究，從事并行排序與選擇、并行圖論算法和VLSI中的并行算法研究。圍繞并行算法的研究，在研究生中開(kāi)展了相關(guān)的討論班。在相關(guān)討論班的基礎(chǔ)上，逐漸完善相關(guān)材料，在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)系開(kāi)設(shè)了并行算法的研究生課程[1]。

后10年中，從并行算法單一課程發(fā)展到并行計(jì)算系列課程，擴(kuò)展了系列課程覆蓋面。在本科生中開(kāi)設(shè)并行計(jì)算課程，將課程從研究生擴(kuò)展到本科生。加大并行計(jì)算實(shí)用技術(shù)的講授，將課程從計(jì)算機(jī)專業(yè)到面向計(jì)算的非計(jì)算機(jī)專業(yè)，使課程受益面擴(kuò)展到計(jì)算科學(xué)學(xué)科。此外，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣并行計(jì)算系列課程，取得實(shí)質(zhì)效果，從校內(nèi)走向校外。

2教學(xué)團(tuán)隊(duì)的作用

教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課程建設(shè)過(guò)程中形成并逐漸發(fā)展，教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)同時(shí)也對(duì)于課程建設(shè)起到了重要的作用。本節(jié)從教材建設(shè)，課程建設(shè)，教學(xué)基地建設(shè)，教學(xué)成果推廣，以及教學(xué)對(duì)于學(xué)科建設(shè)和科研促進(jìn)等方面來(lái)進(jìn)行介紹。

2.1教學(xué)團(tuán)隊(duì)帶動(dòng)了系列課程的教材建設(shè)

課程建設(shè)的核心是教材建設(shè)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)歷來(lái)就非常重視教材建設(shè)工作。早期，在中國(guó)科技大學(xué)出版社和臺(tái)灣儒林圖書(shū)公司聯(lián)合出版了國(guó)內(nèi)最早的并行算法叢書(shū)，包括《并行算法——排序和選擇》(1990/1991)，《VLSI計(jì)算理論與并行算法》(1991/1992)和《并行圖論算法》(1991/1992)。

90年代中期以來(lái)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)醞釀和籌劃并行計(jì)算課程的配套系列教材建設(shè)工作，根據(jù)并行計(jì)算的課程體系，規(guī)劃了并行計(jì)算課程的系列教材——并行計(jì)算系列叢書(shū)：

《并行計(jì)算——結(jié)構(gòu)·算法·編程》教材，是以并行計(jì)算為主題，探討了并行計(jì)算的硬件平臺(tái)(并行計(jì)算機(jī))、并行計(jì)算的理論基礎(chǔ)(并行算法)和并行計(jì)算的軟件支撐(并行程序設(shè)計(jì))，強(qiáng)調(diào)了融并行計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、并行算法設(shè)計(jì)和并行編程為一體，涉及的內(nèi)容比較廣泛。該教材為“九·五”規(guī)劃教材(1996)，面向21世紀(jì)課程教材(1999)，教育部高教社首批百門(mén)精品教材(2002)，2000年獲中國(guó)高?？茖W(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，2006年入選“十一五”規(guī)劃教材。

《并行算法的設(shè)計(jì)與分析(修訂版)》教材，是以并行計(jì)算模型為主線，探討了計(jì)算機(jī)科學(xué)中諸多常用的數(shù)值和非數(shù)值計(jì)算問(wèn)題的并行算法設(shè)計(jì)及其分析方法，加強(qiáng)了學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)的論述，充分吸收了學(xué)術(shù)界的最新成果。該教材為“八五”規(guī)劃教材(1991)，獲得1995年國(guó)家優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)，1997年國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)，2006年入選“十一五”規(guī)劃教材。

《并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》教材，是以當(dāng)代可擴(kuò)放并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為主題，著重論述了對(duì)稱多處理機(jī)、大規(guī)模并行處理機(jī)、機(jī)群系統(tǒng)和分布共享存儲(chǔ)多處理機(jī)系統(tǒng)的組成原理、結(jié)構(gòu)特性、設(shè)計(jì)方法、性能分析，增加了相應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)例，強(qiáng)調(diào)了軟件與硬件的結(jié)合。

《并行算法實(shí)踐》教材，是以并行算法編程實(shí)現(xiàn)為主題，詳細(xì)介紹了并行程序設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容、典型的非數(shù)值并行算法和數(shù)值并行算法的MPI編程實(shí)現(xiàn)過(guò)程，突出了算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的結(jié)合。

2.2教學(xué)團(tuán)隊(duì)推動(dòng)了系列課程的教學(xué)建設(shè)和改革[2-3]

團(tuán)隊(duì)推動(dòng)了教學(xué)改革，形成了完整的教改思路。將并行機(jī)體系結(jié)構(gòu)、并行算法設(shè)計(jì)、并行數(shù)值計(jì)算和并行程序設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合在一起，在國(guó)內(nèi)形成一門(mén)新型“并行計(jì)算”課程。在保持本學(xué)科的經(jīng)典完整內(nèi)容的同時(shí)，力圖反應(yīng)本學(xué)科最新成就和學(xué)科前沿以及發(fā)展趨勢(shì)。保持內(nèi)容先進(jìn)與新穎，廣泛吸取國(guó)際多本同期同類教材中的精彩內(nèi)容。以計(jì)算機(jī)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生為主，兼顧信息科學(xué)、計(jì)算科學(xué)等相關(guān)專業(yè)的研究生，同時(shí)考慮國(guó)際交流的需要?！安⑿杏?jì)算”課程于2003年入選首批國(guó)家精品課程。

團(tuán)隊(duì)在教改思路的指導(dǎo)下，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)化學(xué)生“結(jié)構(gòu)—算法—編程”一體化學(xué)習(xí)方法的意識(shí)，讓學(xué)生充分理解對(duì)于求解一個(gè)給定問(wèn)題的任何并行算法，都必須采用某種并行編程語(yǔ)言，最終運(yùn)行在一臺(tái)具體的并行計(jì)算機(jī)上。

團(tuán)隊(duì)在資源建設(shè)方面，針對(duì)不同的課程設(shè)置和專業(yè)要求，制作了中文和英文的兩套電子講稿，并根據(jù)科學(xué)的最新發(fā)展不斷加以補(bǔ)充和修訂。對(duì)于教學(xué)中存在的一些難點(diǎn)和重點(diǎn)，采用了課件動(dòng)畫(huà)演示的方法來(lái)加強(qiáng)教學(xué)效果。此外，還針對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行了示范性教學(xué)錄像，可在課堂教學(xué)中使用。

并行計(jì)算系列課程的推廣需要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)制作的網(wǎng)上教學(xué)環(huán)境是一個(gè)相對(duì)完整的自學(xué)環(huán)境，其中包括各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)難點(diǎn)、例題講解和習(xí)題實(shí)例，學(xué)習(xí)參考資料，并在網(wǎng)上提供討論答疑。此外，為了更好地推廣，“并行計(jì)算”國(guó)家精品課程建設(shè)過(guò)程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)完成了示范教學(xué)錄像(10學(xué)時(shí))和全程教學(xué)錄像(60學(xué)時(shí))上網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的相關(guān)素材，如上機(jī)演示，示例程序等也都成為網(wǎng)上教學(xué)資源的一部分。

2.3教學(xué)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了全國(guó)并行計(jì)算教育與培養(yǎng)基地

80年代中期到90年代中期，教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員在全國(guó)各重點(diǎn)高校講演并行算法，在全國(guó)各地播下并行算法研究的種子。

90年中期后，隨著國(guó)家高性能計(jì)算中心(合肥)的成立，教學(xué)團(tuán)隊(duì)逐漸形成了全國(guó)并行計(jì)算教育、培訓(xùn)和人才培養(yǎng)基地。[4] 基地建設(shè)的成果先后獲得2001年國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)，2001年安徽省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展課程推廣和培訓(xùn)活動(dòng)。2001年以來(lái)先后在貴州、成都、太原、大連、深圳等地舉行課程講習(xí)班，使得并行計(jì)算系列課程的教學(xué)成果逐步推廣和輻射到全國(guó)各主要地區(qū)。

2006年中國(guó)科技大學(xué)與教育部高等教育出版社聯(lián)合成立了“高性能計(jì)算課程教學(xué)資源研發(fā)基地”。該基地以并行計(jì)算系列課程及其教材為建設(shè)目標(biāo)，致力于在高性能計(jì)算的課程建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源等方面進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)。

2.4教學(xué)團(tuán)隊(duì)在全國(guó)推廣了并行計(jì)算課程

并行計(jì)算系列課程的形成，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的積累與建設(shè)，它的建設(shè)對(duì)我國(guó)該課程的教學(xué)起到示范與推動(dòng)作用。為了將此成果盡早、盡快地推廣并輻射到全國(guó)各地，我們采用了邊建設(shè)、邊推廣的辦法，在推廣中不斷地完善課程自身的建設(shè)。

我們非常重視與全國(guó)有關(guān)高校同行交流，虛心征求兄弟院校的意見(jiàn)和建議，取長(zhǎng)補(bǔ)短以達(dá)到不斷完善課程建設(shè)的目的。為此，我們?cè)謩e在國(guó)內(nèi)眾多高校等進(jìn)行了有關(guān)并行算法方面的學(xué)術(shù)報(bào)告和并行計(jì)算方面的專題講演，達(dá)到既傳播并行計(jì)算類教學(xué)成果，又廣泛吸納各方意見(jiàn)的目的。并行計(jì)算系列課程教學(xué)成果，也與港澳地區(qū)與海外同行進(jìn)行了廣泛的交流。

并行計(jì)算課程的建設(shè)，自始至終得到教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和高等教育出版社的大力支持，近五年來(lái)，我們?cè)鶕?jù)教育部統(tǒng)一安排，分別在全國(guó)各大地區(qū)舉行過(guò)為期10天至1個(gè)月的“全國(guó)并行算法或并行計(jì)算”暑假教師(也包括研究生)課程講習(xí)班，積極向全國(guó)推廣并輻射并行計(jì)算教學(xué)成果。通過(guò)近幾年的不斷努力，并行計(jì)算系列課程的教學(xué)成果逐步推廣和輻射到我國(guó)各主要地區(qū)。

2.5教學(xué)團(tuán)隊(duì)促進(jìn)了學(xué)科建設(shè)和相關(guān)學(xué)科發(fā)展

多年來(lái)，我校并行計(jì)算的研究逐漸形成了并行算法“理論—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—應(yīng)用”一套完整的學(xué)科體系，提出了并行計(jì)算 “結(jié)構(gòu)—算法—編程”一體化的研究方法。由于我們?cè)诓⑿杏?jì)算方面有一支訓(xùn)練有素的研究隊(duì)伍以及具有較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)與研究經(jīng)驗(yàn)，所以能夠連續(xù)不斷地申請(qǐng)到國(guó)家自然科學(xué)基金(重點(diǎn))，“863計(jì)劃”(重點(diǎn))和“973計(jì)劃”以及國(guó)家教育部博士點(diǎn)基金等項(xiàng)目。并行計(jì)算的科研成果很好的促進(jìn)了并行計(jì)算類的教學(xué)建設(shè)。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)促進(jìn)了并行計(jì)算學(xué)科和交叉學(xué)科的發(fā)展。在全國(guó)正式形成和開(kāi)設(shè)了并行計(jì)算課程，通過(guò)國(guó)家教指委認(rèn)證后各個(gè)高等學(xué)校都可開(kāi)設(shè)該課程，完成了課程從少數(shù)研究型大學(xué)到多數(shù)普通院校的普及，為并行計(jì)算學(xué)科在國(guó)內(nèi)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。并行計(jì)算的受益者除了計(jì)算機(jī)專業(yè)和計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生外，廣大的計(jì)算應(yīng)用型專業(yè)，如計(jì)算物理，計(jì)算化學(xué)等專業(yè)方向的學(xué)生，也從該系列課程中受益，這促進(jìn)了相關(guān)交叉學(xué)科的發(fā)展。

3教學(xué)團(tuán)隊(duì)的進(jìn)一步建設(shè)計(jì)劃

教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)和發(fā)展是一個(gè)不斷更新完善的過(guò)程，并行計(jì)算系列教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了一些成果，但在現(xiàn)有基礎(chǔ)上還需要進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)建設(shè)，使得團(tuán)隊(duì)可以不斷得到發(fā)展和提升。本節(jié)給出進(jìn)一步建設(shè)的幾點(diǎn)計(jì)劃。

3.1進(jìn)一步加強(qiáng)基地建設(shè)

2006年中國(guó)科技大學(xué)與教育部高等教育出版社聯(lián)合成立了“高性能計(jì)算課程教學(xué)資源研發(fā)基地”。該基地以并行計(jì)算系列課程及其教材為建設(shè)目標(biāo)，致力于在高性能計(jì)算的課程建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源等方面進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)。我們將結(jié)合該基地的建設(shè)開(kāi)發(fā)相關(guān)教學(xué)課件，提高教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)并行計(jì)算課程。

3.2適時(shí)修訂《并行計(jì)算》系列教材

并行計(jì)算系列叢書(shū)中的《并行計(jì)算》(第三版)和《并行算法的設(shè)計(jì)與分析》(第三版)的修訂版作為國(guó)家“十一五”規(guī)劃入選教材，將在未來(lái)的三年內(nèi)完成。目前課程教材的整體內(nèi)容尚有些偏深，一般高校的普通計(jì)算機(jī)專業(yè)開(kāi)始使用時(shí)，尚有一定的困難的。針對(duì)目前習(xí)題數(shù)量偏少，習(xí)題質(zhì)量有待提高的情況，在修訂教材的同時(shí)將特別加強(qiáng)應(yīng)用型例題和習(xí)題。在條件成熟的情況下，考慮編寫(xiě)并行計(jì)算系列教材的例題和習(xí)題選解。同時(shí)，增加更多的大型應(yīng)用綜合作業(yè)，以便于學(xué)生從“應(yīng)用問(wèn)題—設(shè)計(jì)算法—編程實(shí)現(xiàn)—機(jī)器調(diào)試運(yùn)行”中了解實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題求解的全過(guò)程。

3.3積極引進(jìn)人才，進(jìn)一步提高團(tuán)隊(duì)素質(zhì)

在努力培養(yǎng)和建設(shè)已有教學(xué)團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)科大計(jì)算機(jī)系人才引進(jìn)和教育部“111引智計(jì)劃”的實(shí)施，聘請(qǐng)海外人員，定期/不定期舉行并行計(jì)算的前沿與進(jìn)展專題講座。利用中國(guó)科大“全院辦學(xué)，所系結(jié)合”的方針，邀請(qǐng)中科院計(jì)算所、軟件所等我校兼職教授以短期、集中的方式講授深層次的、帶有科研背景的并行計(jì)算有關(guān)內(nèi)容。同時(shí)，通過(guò)加強(qiáng)國(guó)際交流，提高團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上的影響。

3.4進(jìn)一步加強(qiáng)并行計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

并行計(jì)算系列課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，除了系統(tǒng)的課堂理論學(xué)習(xí)外，還需要配有足夠數(shù)量的實(shí)踐內(nèi)容，以鞏固和加深學(xué)生對(duì)并行算法理論、設(shè)計(jì)技術(shù)、分析方法和具體實(shí)現(xiàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)的整體理解。實(shí)踐證明，這些實(shí)踐環(huán)節(jié)是非常必要的和重要的，它可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)并行計(jì)算的積極性，縮小理論教學(xué)和實(shí)際應(yīng)用能力之間的差距，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入一個(gè)思考和探索的世界，在這個(gè)世界里，他們是學(xué)習(xí)的主動(dòng)參與者，而不再是被動(dòng)的接受者。目前并行計(jì)算的實(shí)驗(yàn)部分的平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還存在一定的局限，團(tuán)隊(duì)將在未來(lái)的建設(shè)中進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

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