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文檔簡介
課程設計在線學習系統(tǒng)的設計與實現課程設計在線學習系統(tǒng)的設計與實現屆學院專業(yè)學號學生姓名指導教師摘要傳統(tǒng)的教學模式在信息共享和互動性等方面存在著諸多的不足之處。網絡教學平臺不僅輕松地解決了信息資料的共享問題,而且提高了師生之間的互動性,成為教學實踐的輔助平臺。本課題以技術為支撐,設計并實現了一個基于B/S構架的網上互動知識學習系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在教師指導下的自主學習平臺,在信息資料共享方面,能夠把教師發(fā)布的文章、視頻等學習資料形成系統(tǒng)的資源庫以供學生在線學習;在學習互動方面,能夠提供聊天室以實現師生交流、答疑等學習活動。本文論述了該系統(tǒng)的設計思路、系統(tǒng)分析、功能結構、實現過程和關鍵技術。關鍵詞:互動學習輔助教學網絡教學平臺AbstractTherearealotofdisadvantagesoninformationsharingandinteractiveteachingoftraditionalinstructionmodel.Web-basedlearningplatform,whichnotonlyeasytosolvetheproblemsbutalsoimprovestheinteractivebetweenteachersandstudents,becomesanaidededucationofteachingpractice.ThispaperdesignsandimplementsaB/Son-lineinteractiveknowledgelearningsystem,whichonthesupportoftechnologyplatform.Thissystemisanindependentstudyplatformwhichundertheguidanceofteachers.Oninformationsharing,thissystemsupportstheteacherstopublisharticles,videosandotherlearningmaterialstoformaresourcelibrarytosupportonlinelearning.Oninteravticlearning,italsoprovidesforumsandchatroomstorealizecommunicationandinteractionbetweenteachersandstudents.Thispaperelaboratsthedesigningmentality,systemanalysis,functionstructure,achievementprocedureandkeytechnologiesofthissystem.Keywords:interactivelearningaidededucationWEB-basedlearningsystem目錄TOC\o"1-3"\u第1章前言 1 課題研究背景 1 課題研究目標與意義 2 課題研究思路 3 開發(fā)環(huán)境的確定 3第2章系統(tǒng)需求分析 4系統(tǒng)的性能要求 4系統(tǒng)功能需求分析 4功能劃分 4功能描述 5用例模型 5用例圖 5第3章系統(tǒng)設計與實現 12系統(tǒng)體系結構設計 12數據庫表的設計 13系統(tǒng)實現具體技術 13UML建模技術 13SHA1加密技術 14第4章系統(tǒng)功能模塊 19用戶注冊 19系統(tǒng)登錄 21在線交流 24課設管理 27檢查評閱 30上傳資料 32課設分配 35修改密碼 38第5章總結 40系統(tǒng)主要特色 40系統(tǒng)存在的不足 43參考文獻 44致謝 44第1章前言在一個學習群體中,學習成員對知識的理解程度不可能完全一致,通過成員討論、溝通、傳授和分享,從而使得原本分布在各處的知識得以共享?,F如今科技進步促發(fā)“學習的革命”,知識經濟則催化“教育的改革”。知識經濟時代的到來,對人的能力提出了更高的要求,而人們對能力的需求則引發(fā)了對新教育形式的渴求——為更多人提供學習機會的大規(guī)模教育。教學是由課堂授課、輔導答疑、階段測試、專題討論、實踐教學等環(huán)節(jié)組成的,是學校教育的核心。隨著高校教育體制改革的不斷深化,如何激發(fā)學習熱情、改善教學手段、提高教學質量成為教育工作者極為關注的問題。在保證授課環(huán)節(jié)的同時加強輔助教學環(huán)節(jié)無疑可以提高教學質量。但是在教學中,輔助教學環(huán)節(jié)受到時間和空間的限制,其效果并不理想。網絡教育能夠很好的解決了以上問題,給人們隨時獲取新知識提供強有力的支持。隨著Internet的飛速發(fā)展,基于網絡的自主學習正在成為一種重要的學習方式。網絡教育中,由于師生、生生在時空上處于永久性分離的狀態(tài),為了保證遠程教學的質量,應充分利用現代化的教學手段和教學資源,創(chuàng)設一個在教師指導下的自主學習環(huán)境,這個環(huán)境能夠支持教師發(fā)布課程、批改作業(yè),學生自主學習、考試,以及教師和學生課后交流、答疑等教學活動。課題研究背景目前,各高校改變了“黑板+粉筆”的死板教學模式,建立了帶有實物投影儀的大屏幕演示、電子教材、電子講稿、多媒體教室等教學環(huán)境,在這種教學環(huán)境里,教師既可演示課程的多媒體課件,又可利用實物投影儀對一些細節(jié)問題通過書寫演示給同學,因此教學內容顯得生動、活潑,增加了課堂容量,減少了教學時數,提高了上課時效,從而使教學效果較之普通教學模式有明顯提高。然而,這種方法對學生也提出了一個新的問題,由于播放信息量大且時間長,在課堂上學生可能沒有更多的時間完成全部筆記,對于教學內容的理解也會有一定的困難,解決的辦法是:對基本原理、基本概念內容要細講,有關操作技術及使用性內容要少講多練,以學生為中心開展教學,例如啟發(fā)式、討論式教學,讓同學有更多機會參與到教學過程中來。但在課堂上學生參與的時間畢竟有限,我們面臨的問題是如何突破時間限制將課上問題移到課下解決,即將課堂延伸到課下并且不受時間和空間的限制,建立一種網上輔助教學環(huán)境可適當解決這一問題。網上輔助教學環(huán)境縮短了師生之間的距離,只要‘環(huán)境’在運行,師生之間就可跨越空間進行實時或非實時的交互,教師可以及時地了解學生的學習進度和對課程的理解程度,解答學生所提出的問題,學生之間、師生之間,在更廣范圍內對感興趣問題發(fā)表自己見解。學生也可根據自己情況選擇‘環(huán)境’中輔導材料瀏覽學習,加深對概念的理解。這樣在整個教學過程真正體現了教師的主導作用和學生的主體作用,這對于開展素質教育,培養(yǎng)社會所需的高質量人才很有意義。但是,經過對現有的教學網站與精品課程研究發(fā)現,大部分的教學網站或精品課程的資源都是由教師發(fā)布,缺少互動,不能很好的發(fā)揮互聯網共享的特點。因此,開發(fā)一個基于WEB的網上互動知識學習系統(tǒng)很有必要,該系統(tǒng)是一種輔助教學模式,學生和教師可以通過網絡這個平臺進行交流、學習和互動。課題研究目標與意義我們必須明確知識學習需要互動,而不是灌輸。所以基于WEB的互動知識學習系統(tǒng)的設計和開發(fā)應實現以下目標:(1)培養(yǎng)學生的自主學習能力和協(xié)作學習能力。互動知識學習系統(tǒng)平臺應該能夠提供大量的教學資源,如課件、講義、試題、音頻、視頻等學習資料,學生可以根據自己的需求,利用WEB的非線性呈現方式進行跳躍性學習,真正體現學習的“自主性”,從而培養(yǎng)學生的自主學習能力。同時互動知識學習系統(tǒng)應該為學生和教師提供協(xié)作式的虛擬學習社區(qū),使學生和教師、學生與學生之間保持同步或異步互動,加強交流和信息的反饋,培養(yǎng)學生的協(xié)作學習能力。(2)整合教學資源,提高授課質量。利用互動知識學習系統(tǒng)平臺,將各門課程的優(yōu)秀教學資源進行集成和共享,教師也可以進行網上的交流和討論,極大地提高課程的教學質量。而且在這種寬松和諧的學習環(huán)境中,讓學生積極主動地尋找解決問題的最佳途徑,在探求知識的過程中培養(yǎng)和鍛煉了學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識,能夠提高授課質量。(3)改革教學模式,提高學習效率。互動式教學改變了傳統(tǒng)教學模式下教師灌、學生裝的費時低效的教法,以導促學,促使學生從“苦學、死學”變?yōu)椤皹穼W、會學”?;又R學習系統(tǒng)應該提供一個師生之間、學生之間方便討論和交流的環(huán)境,師生之間可以在網上以各種方式進行在線或離線交流,獲取信息更容易,信息量更大,學生還可以在網上完成、上交作業(yè)等,進一步提高學習效率。課題研究思路學習分為正式學習和非正式學習。正式學習主要是指通過學校組織、課堂授課等形式實現的學習形態(tài),它通常是有計劃性的、有明確的目標和課程知識體系,學習的目的是獲取成績、證書,并為將來的工作做準備。非正式學習指受內在心理或外在情境觸動而引發(fā)的學習形式,它有明確的學習意圖,即解決當前遇到的問題,因而與實踐的需要密切相關,從而獲得能夠立即應用到實踐當中去的知識和技能?;赪EB的課程設計在線學習系統(tǒng)的設計和實現遵循的一個主要思路就是:輔助正式學習、方便非正式學習。實現教學資源共享,輔助學生進行正式學習。教師將每次課的重點、難點、講稿與在備課期間收集的與課程內容相關的學習視頻和大量的實例練習等教學資源有序地上傳到網絡教學平臺上,結合課上講授的知識點,學生根據自身的情況在對這些教學資源進行有針對性的自主學習。提供交流互動功能,方便學生進行非正式學習。學生、教師能夠通過系統(tǒng)對非正式學習過程中遇到的問題進行方便的在線或離線交流,同時對討論話題、內容進行整理、分析,得出普遍問題,形成常見問題庫,避免重復討論。非正式學習獲取的知識以隱性知識為主,因為非正式學習往往發(fā)生在個體的觀察、反思、交流、協(xié)作等活動中,需要學習者通過心理或行為的參與去主動挖掘知識。開發(fā)環(huán)境的確定(1)硬件環(huán)境PC機一臺:處理器:Intel(R)Core(TM)2DuoCPU,內存(2)軟件環(huán)境①開發(fā)和運行環(huán)境:WIN7旗艦版作為底層平臺,系統(tǒng)類型32位操作系統(tǒng)②開發(fā)工具的選擇UML建模:MicrosoftVisio繪圖數據庫管理:MicrosoftSQLServer2005開發(fā):MicrosoftVisualStudio2005網站頁面編輯:對位圖進行加工:AdobePhotoShop第2章系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)的性能要求課程設計在線學習系統(tǒng)主要建立在學生自主學習的動機上,為了鼓勵學生積極參與系統(tǒng)進行互動學習,其基本要求是:(1)系統(tǒng)界面簡潔美觀。系統(tǒng)界面應簡潔美觀、具有統(tǒng)一的風格,能準確、規(guī)范、完善地展示文章、視頻、音頻等學習資源,使用戶打開首頁后愿意繼續(xù)使用系統(tǒng)。(2)系統(tǒng)操作簡單方便。能夠提供方便的站內查詢和導航:用戶可以通過搜索功能和模糊查詢方便的找到自己需要的學習資料,并可通過導航到達自己想去的模塊實現相應功能。(3)系統(tǒng)功能齊全。能夠實現學學習和師生之間互動的基本需求。(4)系統(tǒng)安全可靠。數據庫易于維護,保證系統(tǒng)的數據、信息等資源安全可靠,防止信息的破壞和丟失,確保系統(tǒng)的正常運行。(5)系統(tǒng)具有擴展性。易于修改或增加系統(tǒng)的功能模塊系統(tǒng)功能需求分析2.2.1功能劃分(1)系統(tǒng)功能結構(如圖2-1)課程設計在線學習系統(tǒng)課程設計在線學習系統(tǒng)在線交流模塊管理員登錄學生管理模塊教師管理模塊用戶管理模塊信息修改模塊安全退出模塊課程設計在線學習系統(tǒng)課程設計在線學習系統(tǒng)在線交流模塊教師登錄課設管理模塊檢查評閱模塊上傳資料模塊分配課設模塊下載資料模塊信息修改模塊安全退出模塊課程設計在線學習系統(tǒng)課程設計在線學習系統(tǒng)在線交流模塊學生組長登錄分配課設模塊查看成績模塊下載資料模塊完成情況模塊提交任務模塊信息修改模塊安全退出模塊課程設計在線學習系統(tǒng)課程設計在線學習系統(tǒng)在線交流模塊學生登錄查看成績模塊下載資料模塊完成情況模塊提交任務模塊信息修改模塊安全退出模塊圖2-1系統(tǒng)功能結構2.2.2功能描述管理員系統(tǒng)模塊:登錄模塊:該模塊主要用于管理員登錄后臺;在線交流模塊:本模塊的作用是管理員、教師和學生在線交流的平臺;學生管理模塊:管理學生信息,包括添加、刪除和編輯操作;教師管理模塊:管理教師信息,包括添加、刪除和編輯操作;用戶管理模塊:管理用戶信息,包括審核及刪除操作;信息修改模塊:在此模塊管理員可以修改自己的信息;安全退出模塊:該模塊的作用是清除系統(tǒng)帳號信息緩存,確保系統(tǒng)安全;教師系統(tǒng)模塊:登錄模塊:該模塊主要用于教師登錄后臺;在線交流模塊:本模塊的作用是管理員、教師和學生在線交流的平臺;課設管理模塊:教師在本模塊可以添加、修改和刪除課設名稱;檢測評閱模塊:查看學生提交的課設任務,并可以在本模塊為學生提交的任務打分;上傳資料模塊:上傳學習資料以及各種程序文件;分配課設模塊:為學生組長分配任務;下載資料模塊:下載學習資料以及各種程序文件;修改信息模塊:修改當前賬戶的基本信息;安全退出模塊:該模塊的作用是清除系統(tǒng)帳號信息緩存,確保系統(tǒng)安全;學生組長模塊:登錄模塊:該模塊主要用于學生組長登錄后臺;在線交流模塊:本模塊的作用是管理員、教師和學生在線交流的平臺;分配課設:為小組成員分配課設任務;查看成績:查看成績;下載資料:下載學習資料以及各種程序文件;完成情況:查看各任務的完成情況;提交任務:提交被分配的課設任務;修改信息模塊:修改當前賬戶的基本信息;安全退出模塊:該模塊的作用是清除系統(tǒng)帳號信息緩存,確保系統(tǒng)安全;學生模塊:登錄模塊:該模塊主要用于學生登錄后臺;在線交流模塊:本模塊的作用是管理員、教師和學生在線交流的平臺;查看成績:查看成績;下載資料:下載學習資料以及各種程序文件;完成情況:查看各任務的完成情況;提交任務:提交被分配的課設任務;修改信息模塊:修改當前賬戶的基本信息;安全退出模塊:該模塊的作用是清除系統(tǒng)帳號信息緩存,確保系統(tǒng)安全;用例模型2.3.1用例圖管理員登錄用例:使用正確的帳號密碼admin123456登錄,登錄成功并轉入后臺管理頁面;使用錯誤的帳號密碼admin1234567登錄,提示錯誤;添加學生用例:如果如果學號與其他學號同名則添加不成功,并有下圖提示: 如果填寫信息正確,則提示添加成功;學生注冊用例:如果學號正確,將會提交成功,并有下圖所示提示; 如果學號不存在,將會提交失敗,并有下圖所示提示;第3章系統(tǒng)設計與實現系統(tǒng)體系結構設計采用瀏覽器、服務器(Bowser/Server,B/S)三層體系結構(如圖3-1),包括:表示層(USL)、業(yè)務邏輯層(BLL)、數據訪問層(DAL)。①數據訪問層:主要是對原始數據(數據庫或者文本文件等存放數據的形式)的操作層,而不是指原始數據,是對數據而不是數據庫的操作,具體為業(yè)務邏輯層或表示層提供數據服務。②業(yè)務邏輯層:主要是針對具體的問題的操作,也可以理解成對數據層的操作,對數據業(yè)務邏輯處理,如果說數據層是積木,那邏輯層就是對這些積木的搭建。③表示層:主要表示WEB方式,也可以表示成WINFORM方式,WEB方式也可以表現成:aspx,如果邏輯層相當強大和完善,無論表現層如何定義和更改,邏輯層都能完善地提供服務。圖3-1B/S三層結構數據庫表的設計1、數據庫E-R圖設計:管理員管理員帳號密碼類型學號/工號審核狀態(tài)學生學號姓名性別聯系電話課設名稱課設名稱課設名稱課設編號課設任務任務主題任務介紹任務類型截止日期負責人資料文件標題文件路徑上傳日期教師工號姓名聯系電話性別在線交流信息發(fā)布人內容日期任務提交記錄任務提交記錄文件路徑提交人提交日期批改狀態(tài)得分課設編號共計8張表:①管理員表(X_Manager)管理員表存放登陸系統(tǒng)所需要的用戶名和密碼,登錄后臺時需要訪問此表。表4-1管理員表字段名數據類型長度是否為空是否為主鍵說明X_Manager_IDint4否是登陸IDX_Manager_Uservarchar50否否登陸帳號X_Manager_Pwdvarchar50否否登陸密碼X_Manager_Statevarchar50否否審核狀態(tài)X_Manager_Typevarchar50否否帳號類型X_Manager_Codevarchar50否否工號或學號②學生信息表(X_Student)學生信息表存儲學生信息。表4-2學生信息表字段名數據類型長度是否為空是否為主鍵說明X_Student_IDint4否是編號X_Student_Codevarchar50否否學號X_Student_Namevarchar50否否姓名X_Student_Sexvarchar50否否性別X_Student_Phovarchar50否否聯系電話③教師信息表(X_Teacher)教師信息表存儲教師信息。表4-2教師信息表字段名數據類型長度是否為空是否為主鍵說明X_Teacher_IDint4否是編號X_Teacher_Codevarchar50否否工號X_Teacher_Namevarchar50否否姓名X_Teacher_Sexvarchar50否否性別X_Teacher_Phovarchar50否否聯系電話④課設名稱表(X_Subject)存儲課設名稱信息。表4-4課設名稱表字段名數據類型長度是否為空是否為主鍵說明X_Subject_IDint4否是IDX_Subject_Namevarchar50否否課設名稱⑤任務信息表X_Task此表用于存儲任務信息。表4-5任務信息表字段名數據類型長度是否為空是否為主鍵說明X_Task_IDint4否是編號X_Subject_IDint4否否課設編號X_Task_Titlevarchar50否否課設主題X_Task_Contentvarchar50否否課設介紹X_Task_Typevarchar50否否課設類型X_Task_End_Datevarchar50否否截至日期X_Manager_Uservarchar50否否執(zhí)行對象⑥資料信息表X_Downloads表4-6資料信息表字段名數據類型長度是否為空是否為主鍵說明X_Downloads_IDint4否是編號X_Downloads_Titlevarchar50否否資料標題X_Downloads_FileNamevarchar50否否文件路徑X_Downloads_DateDatetime8否否上傳日期eq\o\ac(○,7)在線交流消息表X_Message表4-7在線交流消息表字段名數據類型長度是否為空是否為主鍵說明X_Message_IDint4否是編號X_Message_Contentvarchar50否否消息內容X_Message_Authorvarchar50否否發(fā)布人X_Message_DateDatetime8否否發(fā)布時間eq\o\ac(○,8)提交任務記錄表X_Work表4-7提交任務記錄表字段名數據類型長度是否為空是否為主鍵說明X_Work_IDint4否是編號X_Work_Filevarchar50否否文件路徑X_Manager_Uservarchar50否否提交人X_Work_DateDatetime8否否提交時間X_Work_Statevarchar50否否批改狀態(tài)X_Work_Scorevarchar50否否得分X_Task_IDint4否否課設名稱編號系統(tǒng)實現具體技術3.3.1UML建模技術統(tǒng)一建模語言(UnifiedModelingLanguage,UML)是面向對象開發(fā)中一種通用的圖形化建模語言,面向對象的分析主要在加強對問題空間和系統(tǒng)任務的理解、改進各方交流、與需求保持一致和支持軟件重用等4個方面表現出比其他系統(tǒng)分析方法更好的能力,成為主流的系統(tǒng)分析方法。UML建模就是用模型元素來組建整個系統(tǒng)的模型,模型元素包括系統(tǒng)中的類、類和類之間的關聯、類的實例相互配合實現系統(tǒng)的動態(tài)行為等。UML提供了多種圖形可視化描述模型元素,同一個模型元素可能會出現在多個圖中對應多個圖形元素,人們可以從多個視圖來考察模型。UML主要包括用例圖、類圖、對象圖、狀態(tài)圖、活動圖、交互圖、包圖、構件圖、配置圖。本系統(tǒng)使用UML建模中的用例圖、活動圖和類圖對系統(tǒng)進行了分析。使用用例圖從系統(tǒng)的內部結構和靜態(tài)角度來描述系統(tǒng)的功能,獲得了用戶角度的功能需求;使用活動圖從系統(tǒng)中對象的動態(tài)行為和組成對象間的相互作用、消息傳遞來描述系統(tǒng)的功能,明確了用戶與系統(tǒng)的交互作用;使用類圖對系統(tǒng)的對象、整體結構和行為有了一個更高層次的、全面的了解,并將類圖中的類映射成表,模型化出一個邏輯數據庫模式,即關系模型數據庫。具體內容請看第二章系統(tǒng)需求分析及第三章數據庫的設計。3.3.2SHA1加密技術SHA1將任意長度的“字節(jié)串”變換成一個128bit的大整數,它是一個不可逆的字符串變換算法。本系統(tǒng)使用內置的SHA1加密函數對用戶密碼進行加密,原理就是在用戶注冊時,SHA1將用戶密碼計算成SHA1值后寫入數據庫,用戶登錄時,系統(tǒng)把用戶輸入的密碼計算成SHA1值再和數據庫中保存的SHA1值進行比較,進而確定輸入的密碼是否正確。通過這樣的步驟,系統(tǒng)在并不知道用戶密碼的明碼的情況下就可以確定用戶登錄系統(tǒng)的合法性。實現方法:①導入命名空間:using②注冊時cs代碼:stringpwd="SHA1");第4章系統(tǒng)功能模塊用戶注冊截圖與主要代碼:protectedvoidPage_Load(objectsender,EventArgse){if(!IsPostBack){if=="教師"){="工號:";}else{="學號:";}}}#region添加數據protectedvoidButton1_Click(objectsender,EventArgse){stringcode=stringsql="";if=="教師"){sql="select*fromX_TeacherwhereX_Teacher_Code='"+code+"'";}else{sql="select*fromX_StudentwhereX_Student_Code='"+code+"'";}if(sql)){if("select*fromX_ManagerwhereX_Manager_User='"++"'")){,"對不起,該用戶名已經存在!","");}else{stringpwd=,"SHA1");stringsql2="insertintoX_Manager(X_Manager_User,X_Manager_Pwd,X_Manager_Type,X_Manager_Code)values('"++"','"+pwd+"','"++"','"++"')";try{SqlConnectioncn=();SqlCommandcmd=newSqlCommand(sql2,cn);();();();,"您的信息已提交,請等待管理員審核……","");}catch(Exceptionex){thrownewException;oString()=="未審核"){(Page,"對不起,您的帳號暫時未審核通過!","");}else{HttpCookiecookies;cookies=newHttpCookie("xzfonline");"Manager","Manager_Type",(dr["X_Manager_Type"].ToString()));=天有效24小時存儲!~();();(cn);("");}}else{();();(cn);(Page,"登陸失敗,請檢查用戶名及密碼是否正確!","");}}else{();();(cn);(Page,"驗證碼錯誤","");}}注:以下模塊均以教師角色登錄,由于其他角色功能操作代碼與教師操作功能代碼模式相同,在此僅列出教師功能模塊代碼:在線交流截圖與主要代碼:publicstaticstringsqltxt="select*from[X_Message]orderbyX_Message_IDdesc";publicstaticstringcmdtxt2="selectcount(*)from[X_Message]";protectedvoidPage_Load(objectsender,EventArgse){if(!IsPostBack){Get_Pager_Data();efaultView;=dv;}protectedvoidButton1_Click(objectsender,EventArgse)oString());("insertintoX_Message(X_Message_Content,X_Message_Author)values('"++"','"+user+"')");Get_Pager_Data();}else{("");}}else{("");}}課設管理截圖與主要代碼:publicstaticstringsqltxt="select*from[X_Subject]orderbyX_Subject_IDdesc";publicstaticstringcmdtxt2="selectcount(*)from[X_Subject]";protectedvoidPage_Load(objectsender,EventArgse){if(!IsPostBack){Get_Pager_Data();}}voidGet_Pager_Data(){SqlConnectioncn=();SqlCommandcmd0=newSqlCommand(cmdtxt2,cn);=true;=14;=(int)();();Get_Data();}protectedvoidAspNetPager1_PageChanging(objectsrc,e){=;Get_Data();}voidGet_Data()efaultView;=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