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I CONGRESO INTERNACIONAL DE INNOVACIÓN EDUCATIVA PONENCIA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN 40 Tendencias Educativas Ambientes de Aprendizaje Basados en Simulaciones Controladas: El Bloque de Ingeniería de Software Francisco Laborde, Eduardo Juárez, Ricardo Cortés Departamento de Sistemas Computacionales, Tecnológico de Monterrey, Campus Querétaro, México flaborde@itesm.mx, eduarezp@itesm.mx, rcortese@itesm.mx Introducción Las organizaciones globales contemporáneas dependen cada vez más de empleados que sepan trabajar en equipos de alto desempeño para obtener, clasificar y compartir datos, integrando ideas complejas acerca del entorno y facilitar la toma oportuna de decisiones [1]. Algunos estudios realizados en organizaciones como Telenor y Novart sugieren que los espacios laborales que logran mayor creatividad entre los trabajadores del conocimiento se caracterizan por el alto número de interacciones individuales y grupales [2]. Esto es consistente con los postulados clásicos de [3], [4] y [5] acerca de la importancia de la colaboración y el enfoque en resultados como factor del desarrollo humano. El Modelo Tec21 [6] reconoce la importancia de contar con espacios de aprendizaje que permitan el desarrollo de las competencias de egreso señaladas en los planes y programas académicos. Para ajustarse al modelo Tec21es necesario renovar los espacios actuales de aprendizaje para garantizar que los egresados desarrollen las competencias necesarias para desempeñarse en el medio laboral. Los autores proponemos que la renovación de los espacios de aprendizaje no debe limitarse al espacio arquitectónico, dentro o fuera del aula, sino que debe integrar todos los recursos disponibles para permitir una experiencia enriquecida de aprendizaje. En este artículo describimos un ejemplo de la integración de recursos de aprendizaje en un espacio donde los alumnos pueden experimentar con problemas complejos bajo un ambiente protegido. En el programa de Ingeniería en Sistemas Computacionales (ISC) del campus Querétaro del Tecnológico de Monterrey se han integrado los cursos de Abstract Tradicionalmente, los cursos de un programa académico se encuentran aislados. En cada curso se ofrece al alumno un paquete de datos con las técnicas convencionales para procesarlos y obtener resultados predefinidos, y se espera que el alumno una vez graduado sea capáz de integrar los conocimientos y competencias en su ejercicio profesional, sin haber vivido una experiencia amplia de integración durante sus estudios. En el Bloque de Ingeniería de Software, diseñamos una simulación controlada para que los alumnos tengan una experiencia de integración enriquecedora. Un puente entre la academia y la vida real. Para lograr esta simulación, integramos 3 cursos en un solo ambiente de aprendizaje en el que se desarrolla un proyecto, con un cliente que tiene un problema real y una trascendencia en la sociedad; todas las actividades, incluyendo entrevistas con el cliente, presentaciones y evaluaciones, son actividades de aprendizaje enfocadas en el desarrollo de las competencias de egreso y los valores del Tecnológico de Monterrey; nuestro rol cambia de profesores tradicionales, a diseñadores de la experiencia de aprendizaje y consultores; los alumnos dejan de ejecutar las tareas que tradicionalmente les “deja” el profesor, y asumen, en equipo, la responsabilidad de entregar productos y servicios competitivos, encargándose de analizar, diseñar, construir, medir y evaluar su propio desempeño, para mejorarlo aplicando estándares internacionales a la definición de procesos y planes que adaptan de acuerdo a sus necesidades. Palabras clave: Aprendizaje orientado a proyectos, integración de cursos, simulación controlada, desarrollo de competencias, mejora continua. I CONGRESO INTERNACIONAL DE INNOVACIÓN EDUCATIVA PONENCIA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN 41 Tendencias Educativas Administración de proyectos de ingeniería de software, Calidad y pruebas de software, y el tópico Proyecto de desarrollo de software, para dar lugar a una experiencia de aprendizaje con la simulación controlada de un proyecto real con un socio formador que actúa como cliente, tres profesores que ejercen el rol de consultores en sus áreas de especialidad, y los alumnos que forman equipos de trabajo autodirigidos y actúan como gestores del proyecto y desarrolladores del software para la organización del socio formador. El resto del artículo tiene la siguiente estructura: la sección 2 describe el diseño de la experiencia de aprendizaje del Bloque de ingeniería de software dentro del modelo Tec21, la sección 3 presenta el ambiente de aprendizaje para dar lugar a la simulación controlada, la sección 4 contiene los resultados observados en la simulación, para terminar con algunas conclusiones. El Bloque de Ingeniería de Software en el Marco del Modelo Tec21 El Bloque de Ingeniería de Software, como la integración de 3 cursos con un proyecto surgió alrededor de hace 15 años. Incluso se ha hablado de él como referencia de la técnica didáctica de aprendizaje orientado a proyectos, y para otros propósitos de tecnologías para el aprendizaje [7]. A través de este tiempo, cada semestre se ha mejorado la experiencia de aprendizaje, se incorporan o eliminan modelos de referencia y se replantean las bases filosóficas y docentes para enriquecer la experiencia. Queremos dar crédito a quienes plantearon en primera instancia esta iniciativa y a los que la siguen haciendo posible. También queremos destacar que la innovación que proponemos no se limita a la integración de 3 cursos. La innovación educativa que se presenta ahora, se refiere también a las tendencias educativas actuales, donde relacionamos directamente las competencias de egreso de un Ingeniero en Sistemas Computacionales con las actividades de aprendizaje de los cursos, y su evaluación. El programa académico de Ingeniería en Sistemas Computacionales plantea que sus egresados deben desarrollar siete competencias [8], en la siguiente sección, se detalla la manera en que se desarrolla cada una de ellas. Como miembros del Tecnológico de Monterrey tenemos el compromiso de “formar personas que se conviertan en agentes de cambio dispuestos a ser aún más competitivos, pero para el beneficio de todos; más dispuestos a ser, que a tener; a servir, que a poseer. Que sean ejemplo de la transformación, responsables de su propia vida, pero además, teniendo la conciencia de que su actuar puede apoyar la transformación de los demás. Personas íntegras, visionarias, comprometidas y participativas, no sólo dentro del Tecnológico de Monterrey, sino en todos los ámbitos donde interactúan” [9]. Al diseñar y ejecutar esta simulación asumimos la responsabilidad de no poner en riesgo a los alumnos como un grupo de conejillos de indias. Por eso se siguen modelos y estándares maduros de mejora contínua aceptados globalmente por la industria, como Rational Unified Process (RUP) [10], Capability Maturity Model Integration [11], Project Management Body of Knowledge [12], ISO 9000 [13] y los estándares de desarrollo de software de IEEE para incorporar y medir las mejoras. En el Bloque se combinan técnicas didácticas como aprendizaje orientado a proyectos [14], aprendizaje basado en problemas [15] y aprendizaje colaborativo; con estrategias como el aprendizaje invertido [16] y enfatizamos el uso de la tecnología, pero sobre todo, retamos a los equipos de trabajo a que diseñen su propio espacio de aprendizaje con los recursos que ponemos a su alcance. Todo lo anterior teniendo como eje rector los valores del Tecnológico de Monterrey. Estos son algunos ejemplos de cómo se integran los valores en el espacio de aprendizaje: El éxito en el curso depende en gran medida del trabajo en equipo. Por una parte, las asignaciones son complejas y no pueden ser resueltas individualmente. Por otra parte, las evaluaciones orales requieren que todoslos participantes entiendan los problemas que el equipo ha enfrentado, que conozcan las soluciones que han ensayado y que tengan una visión compartida de lo que el equipo debe hacer para mejorar su desempeño. Se rescata lo valioso de la interacción cara a cara, para percibir el estado emocional de los alumnos, y mejorar el trabajo en equipo. Entre las condiciones para seleccionar un proyecto está el impacto potencial en la comunidad. En los últimos años el Tecnológico de Monterrey ha entregado, a través del Bloque, proyectos que mejoran la productividad y competitividad de las organizaciones, simplifican y ordenan la gestión de recursos de gobierno, canalizan recursos para resolver problemas sociales y facilitan la implantación de prácticas sustentables, entre otras. No hay dos organizaciones que tengan el mismo problema, enfoque o actitud. Esto hace que todos los proyectos que se toman en el Bloque sean únicos y requieren soluciones únicas e innovadoras. El uso de modelos, estándares y procesos internacionales para definir sus propios procesos de trabajo y gestionar su proyecto, así como el acceso a literatura científica I CONGRESO INTERNACIONAL DE INNOVACIÓN EDUCATIVA PONENCIA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN 42 Tendencias Educativas y gerencial, ayudan a los estudiantes a entender la diversidad de opciones disponibles globalmente, a la necesidad de tomar lo que conviene en su entorno y desarrollar modelos y procesos propios, en lugar de copiar indiscriminadamente. En el Bloque los alumnos son tratados como profesionales plenamente responsables y se espera que asuman la responsabilidad por todos sus dichos y hechos, aún cuando esto tome mucho tiempo o que pudiera ir, aparentemente, en contra de sus intereses inmediatos. La práctica establecida (y la expectativa explícita) es que todos los conflictos se resuelven a través de conversaciones abiertas y respetuosas. La experiencia de trabajar con los alumnos y su disposición e interés para explorar los valores del Tecnológico de Monterrey son un motivador constante para los participantes en el Bloque. El desarrollo del proyecto se lleva a cabo en 4 fases apegadas al RUP: (1) inicio, (2) elaboración, (3) construcción, y (4) transición. Para cada una de las etapas, los equipos de trabajo de los alumnos, elaboran una presentación. En la presentación, se aprovecha la experiencia de los errores y aciertos de cada equipo como herramienta de aprendizaje grupal. En otras palabras, se considera que los tropiezos en el proyecto son naturales, y son parte de la experiencia de aprendizaje. En la siguiente sección, se presentan los aspectos de la simulación controlada, relacionados con el ambiente de aprendizaje del Bloque. Ambiente de Aprendizaje: Una Simulación Controlada Al definir los requisitos del ambiente de aprendizaje que debemos construir para el Bloque, empezamos, como en cualquier proyecto, explorando las necesidades y expectativas de nuestros clientes, usuarios y otros grupos de interés. Resumiendo las competencias de egreso [8] podemos decir que los egresados del programa ISC deben ser competentes en el uso de modelos globales para conocer y entender la realidad como un sistema en el que ellos son actores, imaginar un futuro mejor y guiar como líderes a otros en la construcción de ese mundo a través de su conocimiento de las técnicas y herramientas propias de su disciplina profesional. Para eso, deben conocer, adaptar y usar correctamente los procesos de desarrollo de software, las técnicas de diseño y programación, y las técnicas de investigación y análisis. Deben estar acostumbrados a usar el pensamiento crítico, creativo y sistémico, definición de objetivos, enfoque al aprendizaje vitalicio, mejora continua, comunicación, resolución de problemas y colaboración. Los autores proponemos que más allá del mobiliario y equipo de los salones de clase, el ambiente de aprendizaje se refiere a cualquier factor que afecte la interacción del estudiante con otros estudiantes, con otros participantes en el proceso de aprendizaje y con el entorno que simbólicamente representa al mundo real. Una característica a destacar de la simulación, es la cantidad de stakeholders del proyecto a quienes los alumnos deben tomar en cuenta y satisfacer con el producto de software y sus procesos. En el sistema tradicional la enseñanza se enfoca en la práctica de métodos para adquirir y procesar datos, obtener resultados convencionales, incentivando los resultados correctos y desincentivando los resultados incorrectos. En el Bloque hemos enriquecido el ambiente de aprendizaje incluyendo actores, como el cliente o socio formador, que aporta un problema para ser resuelto en clase; los estudiantes o aprendices, que ejecutan el proyecto; los profesores, que actúan como facilitadores y consultores; el personal directivo, administrativo y de apoyo para estructurar y vincular el trabajo de los aprendices; y clientes que aportan problemas retadores. También hemos incluido modelos de referencia con documentos y registros que sirven como guías para estructurar los problemas y delimitar el alcance de los proyectos. Otros factores que los estudiantes manipulan son los componentes tecnológicos que combinan en una solución real de arquitectura de sistemas y ambiente tecnológico descritos en documentos y modelos, y sujetos a limitaciones reales en la disponibilidad de recursos. Sobre todo el tiempo, que se limita a las 16 semanas de un semestre. Cada uno de estos factores representa una oportunidades de innovación y un reto a la creatividad de los alumnos. El tamaño de los equipos de desarrollo de software es de entre 5 y 9 alumnos, lo cual agrega complejidad a la comunicación, que no han enfrentado los alumnos en otros cursos donde el tamaño común de los equipos es de entre 2 y 4 participantes. El alcance de los proyectos del Bloque incluye todo el ciclo de vida de desarrollo de software (SDLC), desde la visión compartida del modelo de negocio del socio formador, hasta que el problema queda resuelto mediante la elaboración y despliegue en el ambiente del cliente de un sistema computacional, y los usuarios finales han sido entrenados para usarlo. Todas las actividades del curso están modeladas con I CONGRESO INTERNACIONAL DE INNOVACIÓN EDUCATIVA PONENCIA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN 43 Tendencias Educativas base en la operación de equipos y fábricas reales de desarrollo de software, pero todos los participantes, incluyendo al Socio Formador, tenemos bien claro que la meta principal es el desarrollo de competencias, por lo que el énfasis es el aprendizaje. En la simulación controlada del Bloque, se abordan directamente cada una de las competencias [8]: 1) Desarrollar software siguiendo un enfoque de ingeniería con altos estándares de calidad, comunicando eficientemente sus propuestas y resultados en forma oral y escrita en inglés y en español. 2) Desarrollar aplicaciones utilizando tecnología de vanguardia que resuelvan problemas en la ciencia, la industria, la educación y el entretenimiento, con una visión internacional de la sociedad y sus requerimientos culturales. 3) Proponer e implantar la infraestructura computacional necesaria en una organización para que sus procesos puedan llevarse a cabo de manera adecuada. 4) Analizar, diseñar e implantar aplicaciones de Tecnologías de Información, entendiendo y resolviendo en forma innovadora y creativa problemas de diferentes empresas, instituciones u organismos, mediante el uso eficiente de Tecnologías de Información. 5) Administrar proyectos de Tecnologías de Información, trabajando eficientemente en equipos multidisciplinarios y respetando a las personas y sus diferentes opiniones. 6) Analizar el impacto local y global de las Tecnologías de Información en los individuos, organizaciones y en la sociedad para orientar responsablemente sus servicios, con una conciencia ética al evaluardilemas relacionados con su persona, su profesión y su entorno. 7) Mantener la actualización ante la rápida dinámica del desarrollo tecnológico del área, reconociendo la necesidad de comprometerse con su desarrollo personal y profesional. El ambiente de aprendizaje que se requiere para replicar e institucionalizar la experiencia de aprendizaje del bloque es diferente de un ambiente tradicional de aprendizaje. El Bloque no funciona bajo los paradigmas tradicionales y requiere una revisión de los sistemas de planeación, evaluación y control para promover el enfoque en resultados y no en actividades. Los profesores que participen en cursos con ambientes de aprendizaje similares al aquí presentado, deberán desarrollar competencias consistentes con el escenario expuesto. La aplicación de técnicas didácticas como POL, PBL y trabajo colaborativo son parte de la solución, pero todavía hay trabajo pendiente. A continuación se presentan los resultados de este ambiente de aprendizaje basado en una simulación controlada. Resultados de la Simulación Controlada El Bloque no es resultado de una acción innovadora muy inspirada y aislada. Es un ejemplo de los resultados que se obtienen con trabajo en equipo enfocado en la visión, la misión y los valores del Tecnológico de Monterrey con acciones de mejora continua a lo largo de más de 15 años. Los resultados obtenidos en el Bloque son complejos y difíciles de describir, pero podemos categorizarlos en cuatro grandes rubros. 4.1 Aceptación del Cliente De los proyectos del Bloque iniciados en los últimos cinco años 13 de 14 han terminado con éxito. Esto es que han sido aceptados por el cliente sin reservas porque satisfacen todas las necesidades y expectativas acordadas al inicio del proyecto, y han sido entregados a tiempo. Esto contrasta con los promedios de la industria que sugieren que sólo tienen éxito entre el 29% y el 80% de los proyectos de desarrollo de software [17]. En la tabla 1, se muestra el detalle de los proyectos desde 2010 a la fecha. Tabla 1: Proyectos del Bloque de Ingeniería de Software de 2010 a 2014. Año Socio Formador Alumnos Sector Proyecto Exitoso 2010 APRADIE 7 Privado Si MEI 7 Privado Si 2011 Brose 9 Privado Si Secretaria de Ingresos 8 Gobierno Si CIDEC 9 Privado Si 2012 Villa Infantil 5 ONG Si A s e s o r e s Financieros 6 Privado No Secretaria de Finanzas 5 Gobierno Si 2013 MABE 7 Privado Si EuroCopter 6 Privado Si I CONGRESO INTERNACIONAL DE INNOVACIÓN EDUCATIVA PONENCIA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN 44 Tendencias Educativas 2014 Instituto Juan Pablo II 7 ONG Si Instituto Julio Roldan 7 ONG Si Colegio de Arquitectos 6 ONG Si Fundacion Merced 6 ONG Si 95 Un área de oportunidad que aún sigue abierta es que muchos de los proyectos se han excedido en “costo”, es decir que los alumnos han tenido que desvelarse y trabajar fines de semana para completarlos. 4.2 Expectativas de los alumnos Todos los alumnos participantes en los últimos dos años han declarado que la mayor parte de sus expectativas de aprendizaje y desarrollo, establecidas como un acuerdo de equipo al inicio del semestre, han sido alcanzadas o excedidas. Como ejemplo de estas expectativas, la generación actual del Bloque (AD 2014) estableció estas metas: Aprender a comenzar y planear un proyecto de Software. Aprender a usar las metodologías definidas. Aprender a manejar y optimizar el presupuesto y recursos. Aplicar procesos que nos permitan gestionar el tiempo. Adquirir las competencias necesarias para poder trabajar en equipo. Aprender a definir con claridad los objetivos y metas a través del cliente. 4.3 Opinión de los alumnos Una muestra al azar de alumnos a los que pedimos su opinión después de haber completado el Bloque opinaron así. “El Bloque me ha servido porque es la primera vez que trabajas en equipo”. “Siento que el Bloque es un proyecto donde realmente te desenvuelves y donde la comunicación con los demás es muy importante”. “El Bloque es el único proyecto que realmente engloba todo el conocimiento que ves a lo largo de la carrera y que representa un reto mayor”. Cabe mencionar que la muestra que se presenta es toda la muestra que se tomó, es decir, no se omitieron opiniones de alumnos. Los que participamos en el Bloque nos sentimos motivados por el convencimiento apasionado de que es una experiencia de aprendizaje significativa para toda la vida, donde todos los involucrados al final de cada semestre podemos sentir y disfrutar el éxito, conscientes de la trascendencia e impacto de nuestro trabajo, como miembros de la comunidad del Tecnológico de Monterrey. 4.4 Evaluación de Goldweber Con base en la evaluación de cursos de ciencias computacionales propuesta en [18] para medir el grado en que los equipos al elaborar sus proyectos sustentaron prácticas de constructivismo, se realizó la evaluación de los proyectos del Bloque de los últimos 5 años y se presenta en la tabla 2. A continuación se describen cada uno de los aspectos a evaluados: Estudiante auto dirigido: Es el grado de libertad que tiene el estudiante sobre la definición de sus s actividades de aprendizaje. Andamiaje: Refleja la cantidad de material preparado que el instructor requiere para apoyar el aprendizaje. Conocimiento Externo: Cantidad de material ajeno al área de ciencias computacionales que se necesita para apoyar la participación de un estudiante en el curso. Contribución Social: Grado de participación de los alumnos en proyectos de sustentabilidad. Originalidad: Grado en que los alumnos se involucran en actividades inéditas o en su defecto en actividades que sean de su interés. Reflexión sobre Beneficio Social: Describe el grado en que los estudiantes reflexionan sobre el impacto social de las actividades que realiza. De esta evaluación., se destaca la evolución de los proyectos desarrollados. Se puede observar que en los últimos años, por medio de la mejora continua de la simulación controlada, se ha propiciado la autodirección de los estudiantes, y la contribución y reflexión social. Conclusiones y Trabajo Futuro Es importante señalar que el Bloque es un ejercicio práctico y que el principal objetivo es apoyar a los alumnos en el desarrollo de competencias para desempeñar su parte en la misión del Tecnológico de Monterrey en la vida real. Sumergidos en este ambiente de aprendizaje, los alumnos viven al menos una experiencia amplia de integración de competencias durante su carrera y no tienen que esperar a enfrentar la necesidad de integrar por sí mismos y sin apoyo de su casa de estudios los conocimientos y experiencias una vez que se han I CONGRESO INTERNACIONAL DE INNOVACIÓN EDUCATIVA PONENCIA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN 45 Tendencias Educativas graduado, como es el caso cuando los cursos de un programa académico tradicional se encuentran aislados. En las iteraciones inmediatas del Bloque, las siguientes metas son: 1) Elaborar mediciones que les sean más útiles a los alumnos para mejorar su desempeño y desarrollar sus competencias. Por ejemplo, diseñar instrumentos de medición para identificar las fortalezas y debilidades de los alumnos y ayudarles a tomar conciencia de las áreas en que tienen que enfocarse. 2) Usar las mediciones para identificar oportunidades de mejora continua para el propio espacio de aprendizaje. Por ejemplo, iniciar la medición del impacto que tienen las actividades transversales en la toma de conciencia de los alumnos, para mejorar el diseño de cada actividad. 3) Balancear la dosis entre teoría y práctica, y mejorar la oportunidad y el detalle con que presentamos los modelos de referencia para facilitar el proceso de síntesis e integración con los retos prácticos que los alumnos enfrentan en cada fase del ciclo de vida de software. 4) Promover la participación de directivos y administradores en actividades del Bloque, para mantenerlos informados de las metas, retos y avances para contar consu consejo informado y su apoyo en el proceso de mejora continua. Por ejemplo, diseñar una actividad anual como la “Revisión con la Dirección” que se describe en ISO 9000. Agradecimientos Este trabajo es financiado por el Departamento de Sistemas Computacionales del Tecnológico de Monterrey, Campus Querétaro, México. Como comentamos en el cuerpo del artículo, el Bloque es resultado del trabajo de muchos equipos a largo plazo. Los agradecimientos individuales estarían fuera de lugar. Va nuestro agradecimiento a los profesores que iniciaron este programa y a los que lo han impulsado durante más de 15 años, agradecemos también al personal del Centro de Apoyo al Desarrollo, que ha hecho posible la vinculación con las organizaciones de nuestra comunidad y a todos los Socios Formadores que han entregado su tiempo y atención para colaborar en la formación de nuestros jóvenes. Reconocemos el apoyo de la dirección de carrera y departamento para la gestión de las inscripciones de los alumnos, así como la selección de los profesores. Y principalmente agradecemos a los alumnos, que han enfrentado retos significativos y han padecido angustias y dudas durante el proceso, nos han ayudado a definir y mantener el rumbo y sobre todo, nos han dado la oportunidad de aprender y crear con ellos un espacio de aprendizaje que nos permite aportar valor a la comunidad y nos ha servido para reparar algunas roturas de la trama social. Tabla 2: Evaluación de Goldweber para los proyectos del Bloque de Ingeniería de Software de 2010 a 2014 Socio Formador Estudiante Auto Dirigido Andamiajes Conocimiento Externo Contribución Social Originalidad Reflexión sobre beneficio social APRADIE Medio Medio Medio Alto Alto Medio MEI Medio Medio Medio Alto Medio Medio Brose Medio Medio Medio Alto Medio Medio Secretaria de Ingresos Medio Medio Medio Alto Medio Medio CIDEC Medio Medio Medio Alto Medio Medio Villa Infantil Medio Medio Medio Alto Alto Alto Asesores Financieros No Medio Medio Medium Alto Medio Secretaria de Finanzas Medio Medio Medio Alto Medio Medio MABE Alto Medio Medio Alto Medio Medio EuroCopter Alto Medio Medio Alto Alto Alto I CONGRESO INTERNACIONAL DE INNOVACIÓN EDUCATIVA PONENCIA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN 46 Tendencias Educativas Referencias [1] A. Jacobson, I. Prusak, “The Cost of Knowledge”, Harvard Business Review, November 2006, (2006). [2] B. Waber, J. Mangolfi, G. 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