高中工程学/什么是工程师？
工程师利用数学、科学和技术来解决问题。他们还设计对人类有用的产品。要成为一名工程师，你需要获得工程学学位，这将为你提供数学、科学和技术的广泛背景，因为工程师每天都使用这些技能来解决问题。除了广泛的背景之外，工程专业的学生还会选择工程学某个分支的专业。每个分支的工程师都拥有可以应用于许多领域的知识和技能，并且可以为解决许多不同类型的问题做出贡献。由于许多工程项目包含多个要解决的问题，因此一个领域的工程师经常与其他领域的专家密切合作，包括科学家、其他工程师和企业领导者。
随着各个领域的科学知识不断增长，大多数工程专业在过去 200 年中出现。在此之前，工程主要集中在道路、桥梁、运河或军事结构和设备的建设上。
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活动 为了更好地理解工程专业的广度，现在是时候制作另一个清单了。这次你不需要进行任何研究。只需列出你能想到的所有工程专业或工程师类型，并简要描述其中一个专业。参考本课结束时工程学会列表，这些学会代表着不同的工程专业。你能说出多少个？还有你没有写下的其他内容吗？你对工程专业的描述是否与列出的描述相似？你可能需要花一些时间阅读所有描述，以更好地了解各种工程专业。 |
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活动 既然你已经熟悉了一些不同的工程专业和代表工程学的主要学会，让我们看看你是否能将一个工程设计项目与一个工程专业相匹配。 一家飞机制造商想要设计和制造世界上最大的飞机。他们应该聘请什么类型的工程师？ 从阅读本课结束时的工程专业列表来看，你最初的反应可能是航空航天工程师。但是，你知道在像图 5 所示的空客 A380 这样的飞机内部有数英里的电线和数千个电子设备吗？因此，聘请一位了解电力系统（可能是电气工程师）的工程师可能是个好主意。我们可能不希望飞机在数百人或数千磅货物内部的重量下分解成碎片，因此聘请结构工程师或土木工程师可能是个好主意。如今，有数千种不同的材料可用于制造产品，因此我们可能需要聘请具有材料专业知识（材料工程师）的工程师。飞行员需要能够操作控制飞机的非常专业的设备，因此你可能需要聘请专门从事人机交互（工业工程师）的工程师。聘请具有不同飞机部件（机械、电气、结构、材料、人机交互）如何组合和协同工作的专业知识的系统工程师，也可能是个好主意。 |
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丰富活动（快速） 从本章开头中选择一个工程师简介。写一份简短的报告，解释你认为工程师拥有哪种工程专业，如果有的话。 |
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丰富活动（中等） 为了更好地理解工程专业，请访问一个或多个专业学会的网站，并阅读有关专业的介绍。写一份报告，描述你选择的工程专业。 |
许多雇主聘请工程师是因为他们拥有一定的技能，而不是因为他们拥有特定的学科、学位或专业。让我们探索雇主在员工中寻找的工程技能和教育学位的范围。职位广告通常会描述一个职位，并列出该职位所需的或期望的技能、经验和教育。工程技能可能高度技术性，可能包括使用某些类型的数学和科学的能力、使用某些类型仪器的能力、操作某些类型计算机程序的能力或应用某些专业工程知识的能力。
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活动 在本课结束时，你会找到几个工程职位广告，这些广告是在 2007 年发布在互联网上的。在阅读它们时，你可能会注意到一些对你来说是新的或不熟悉的名词，尤其是当广告描述的是一项专业的技术技能时。你可能还会看到一些你理解的名词。仔细阅读每个职位描述和要求。列出每个职位的学位要求、每个职位的经验要求以及你理解的技能要求。你是否注意到工程学位被列为所有三个广告中的要求？你可能还注意到，这些职位都没有要求特定的工程专业。 |
如今，大约一半的工程职位广告不要求学科特定的工程学位。相反，它们要求工程学位加上一组特定的技能或经验。
其中两个广告列出了期望的年限经验，所有广告都列出了特定类型的经验。以下是每个广告中的一例。
- 广告 1：管理复杂、高知名度项目的经验。
- 广告 2：熟悉或具备以下一个或多个领域的经验：产品开发、项目管理、成像和打印。
- 广告 3：注塑塑料的经验。
经验对于大多数工程工作来说是一个非常重要的资格。许多工程专业的学生通过实习和/或兼职工作在校期间获得了经验。其他人则在毕业后获得工作经验，并在获得更多经验后晋升到新的职位。
现在让我们看看一些你可能更熟悉的工程技能。你是否注意到所有三个广告都要求良好的沟通技巧？
- 广告 1：通过清晰记录活动和通过口头和书面文字呈现信息、技术内容和想法，展示出色的沟通能力；善于倾听。
- 广告 2：良好的沟通能力。
- 广告 3：良好的沟通能力，能够与内部和外部客户建立并保持积极的关系。整洁、准确、精确的工作和文档。
工程师必须能够将他们的想法传达给其他人。工程师经常做演示、撰写技术报告，并与客户和其他技术专家进行互动。
其中一个广告使用了以下词语：“整洁、准确、精确的工作和文档”。许多工程师会详细记录他们的工作。这有助于他们记住他们是如何解决问题的，或者为什么他们选择以某种方式设计产品。你认为莱特兄弟在尝试设计世界上第一架飞机时会详细记录吗？他们记录了每一次实验、每一次失败和每一次成功。有时，工程笔记被用来申请专利，这些专利可能相当有价值。有时，工程师在出现问题时必须为他们的设计辩护。你认为在出现工程故障（例如桥梁或建筑物倒塌）的情况下，为什么拥有工程笔记和文档很重要？一个答案是笔记和文档可以帮助工程师找到故障原因，最终导致设计改进。另一个答案是，良好的文档可以保护工程师免受诉讼。
所有三个广告也要求良好的组织能力。
- 广告 1：定义和优先考虑现实、具体的目标；能够在优先级不断变化的情况下完成预定的任务。
- 广告 2：良好的组织能力、多任务处理能力、团队合作能力必不可少，自我驱动。
- 广告 3：注重细节，强大的组织能力，时间管理（时间线）和以期限为导向。积极主动、有动力、主动。
工程师经常同时处理多个项目（多任务处理），大多数项目都有不同的任务和相应的截止日期。工程师通常也与一个或多个团队同时合作，每个团队成员都有不同的技能和职责。任务截止日期对于大多数项目的成功至关重要。有时错过截止日期会导致整个项目被取消，或者可能导致大量收入损失。例如，想象一下你正在一个团队中设计一个新的视频游戏控制器。如果你没有完成产品的设计、测试和制造，你的公司可能会错过大部分产品销售将发生的假日季。或者，你的公司可能知道另一家公司也在设计一个新的视频游戏控制器，并且第一个将产品推向市场的公司很可能会获得最多的客户。
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丰富活动（中等） 查看招聘网站或报纸上的五个工程职位空缺，并列出这五个职位的具体资格。他们是否有共同的资格？ |
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丰富活动（中等） 从下面的广告中识别一个或两个你感兴趣的工程技能，并进行一些研究来解释该技能的性质和细节。 |
一个广告列出了以下要求
- 广告 1：采用逻辑、系统的方法，通过分析和评估替代解决方案来解决问题。
工程师学习使用仔细的系统化问题解决方法来解决问题。请注意，要求中还规定“......以及对替代解决方案的评估”。通常，一个问题不止一个解决方案。
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活动 在美国东北部的一座煤矿中，一场火灾已经燃烧了数年。如图 6 和 7 所示，火灾完全发生在地下；烟雾从地面裂缝中冒出，在一些地区，地面已经坍塌了好几个地方。这个问题有很多潜在的解决方案：我们可以用水灌满矿井；我们可以尝试通过切断氧气来扑灭大火；或者我们可以让它继续燃烧。   对于大多数问题，都有许多可能的解决方案，为了确保选择最佳解决方案，重要的是工程师要评估每一个方案。在上述情况下，您认为哪种矿井火灾解决方案成本最高？哪种解决方案会对环境或居住在该地区的民众造成最大危害？哪种解决方案最有可能真正扑灭大火？这些是工程师必须回答的问题，才能找到最佳解决方案。最终，矿井火灾的实际解决方案是让火继续燃烧。 |
2006 年，美国和加拿大大约有 350 所工程学院或学校。其他国家还有数百所。大多数工程学院或学校都有多个工程项目，提供不同工程专业的学位。例如，亚利桑那州立大学 (ASU) 在亚利桑那州坦佩和梅萨设有分校，提供以下 12 个工程和工程技术学位。此外，在许多这些学位中，还有一些专门的专业方向或重点领域。
- 航空航天工程
- 生物工程
- 化学工程
- 土木与环境工程
- 计算机工程
- 电气工程
- 电子工程技术
- 工程 (跨学科)
- 工业工程
- 制造工程技术
- 机械工程
- 机电一体化工程
- 机械工程技术
工程项目通常由大学以外的机构进行认证。认证就像一个认可的印章，表明工程项目已经过评估，并且符合质量流程、充足资源和适当的工程课程的标准。最大的工程项目认证机构是 ABET。2007 年，ABET 认证了 2,700 多个不同的工程、技术、应用科学和计算项目。
ABET 要求所有工程项目证明其学生能够达到以下成果。这些成果非常笼统，几乎所有工程师都需要。除了这些成果之外，每个工程学科还需要特定的成果。因此，电气工程学生必须证明他们能够设计复杂的电气和电子系统；机械工程学生必须证明他们能够设计和实现热力学和机械系统。最后，每个工程项目可能有一些特定于项目的成果；例如，这些成果可能满足雇用该项目毕业生的公司或行业的需要。如果您在 ABET 认证的项目中学习工程，您将花一些时间追求这些不同的成果。
- 能够运用数学、科学和工程知识；
- 能够设计和进行实验，以及分析和解释数据；
- 能够设计系统、组件或流程以满足既定的需求，并受经济、环境、社会、政治、道德、健康和安全、可制造性和可持续性等现实约束；
- 能够在跨学科团队中工作；
- 能够识别、制定和解决工程问题；
- 理解职业和道德责任；
- 能够有效地沟通；
- 必要的广泛教育，以理解工程解决方案在全球、经济、环境和社会背景下的影响；
- 认识终身学习的必要性，并能够参与终身学习；
- 了解当代问题；
- 能够使用工程实践所需的技巧、技能和现代工程工具。
为了准备在大学学习工程，您应该在高中打好数学和科学的基础。看看成果 1（能够运用数学、科学和工程知识）。在大多数大学工程项目中，学生学习化学、物理、高等数学（微积分或离散数学），以及可能生物学；因此，您需要准备好开始大学水平的这些领域的学习。如果您在高中参加了所有这些领域的课程，您将有最好的准备。此外，如果您准备在大学第一年开始学习微积分，那就更好了。
完成工程课程可能很有挑战性，可能需要您在课堂之外花费很多时间学习。大多数本科工程项目的设计使您可以在四年内完成学士学位。但是，由于他们在高中没有做好准备，或者没有作为全日制学生按计划学习，因此许多学生需要五年或更长时间才能完成学业。
以优异的成绩完成工程学位，将会为许多令人满意的职业道路打开大门。工程学位为上一课中“一些执业工程师”部分中的职业概况中讨论的职业类型提供了基础。许多工程项目毕业生在职业生涯的前十年也转入技术销售或工程管理职位。此外，工程学位为研究生教育提供了一个很好的起点。许多拥有工程学士学位的学生选择在工程专业领域攻读硕士学位，以获得先进的深入知识。工程学士学位也为法学、商学甚至医学等高级学位奠定了良好的基础。
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丰富活动（较长） 确定两个不同的大学工程项目，最好是在不同的学校。研究入学要求和您预计在项目的前两年要上的课程。其中有多少是数学、科学和工程课程？看看您是否能够识别出每个领域中的课程。 |
许多工程师选择成为注册专业工程师 (PE)。虽然大多数工程职业不需要执照，但只有注册的专业人员才能向公众提供服务，并签署和盖章公众的计划。一些不需要持有专业执照的工程师选择这样做是为了其他原因；例如，有些人这样做是为了证明他们已经达到了公认的标准。在寻求或改变工作机会时，这可能也是有利的，因为 PE 认证使应聘者与其他未注册的工程师区分开来。
工程执照的要求由每个州决定，因此各州之间略有不同。尽管存在差异，但有一个标准流程。第一步是从 ABET 认证的工程项目中毕业。第二步是参加工程基础考试 (FE)，该考试涵盖工程学校学习的工程基础科学。第三步是通过工作获得经验，具体标准因州而异。最后一步是参加工程专业考试。
以下每个工程职位是在 2007 年 8 月从互联网上发布的。
具体职责:
- 开发、实施和维护零件、组件、子组件和最终组件的制造或制造方法、操作顺序和流程。
- 与设计工程对接，协调新产品的发布。
- 估计制造成本，确定时间标准，并提出新产品线或现有产品线的工具和工艺要求建议。
- 维护协调制造运营的记录和报告系统。
其他要求:
- 使用逻辑、系统的方法通过分析和评估替代方案来解决问题。
- 即使在面对时间要求和/或人际冲突时，也要以专业的方式行事。
- 保持对任务安排的灵活态度。
- 通过清晰地记录活动，并通过口头和书面方式呈现信息、技术内容和想法，展示出色的沟通能力；善于倾听。
- 完成任务。
- 定义和优先考虑现实、具体的目标；能够在优先级不断变化的情况下完成计划的任务。
资格:
- 工程学士学位以及相关经验；工程师两年；高级工程师四年。
- 精通制造技术和过程控制。
- 熟悉将技术设计集成到生产环境的过程。
- 精益六西格玛实施经验。
- 管理复杂、高知名度项目的经验。
- 了解 SAP 应用程序是一个加分项。
职位描述:
- 技术职位，专门从事大幅面印刷和 LF 介质开发和测试。此人将负责新产品开发过程中的研发成果，并负责大幅面图像永久性活动。
- 新产品开发由跨职能团队推动，需要跨组织协作和协调活动的能力。此职位将经常与营销、销售、制造、打印机开发团队、战略制造基地和客户以及其他内部人员进行产品和应用培训。
- 出差时间最多占 25%。
要求/资格:
必须:
- 自我激励、以成功为导向，并愿意实现目标
- 强大的团队互动能力。
- 强大的技术技能。
- 熟悉或经验以下一个或多个领域
- 产品开发
- 项目管理
- 成像和打印
- 图像持久性（褪色和耐用性测试）
- 成像材料制造和测试
- 工程学科的学士学位
- 大幅面打印经验 - 大幅面打印、图形制作流程、应用测试和材料选择
- 有测试开发、规范建立和故障排除经验
- 中等计算机/数字工作流程技能
- 良好的沟通能力
- 良好的组织能力
- 多任务处理能力
- 自我引导
- 高能量
- 团队合作能力必不可少
强烈渴望:
- 能够操作大幅面打印机。能够开发与应用相关的测试方法并提出改进建议是一个加分项。
- 具备跨文化界限以及跨多个地理位置和时区的良好合作能力。
眼镜测试和开发工程师
[edit | edit source]描述:
- 与设计师、研究工程师、制造工程师和质量部门进行接口，测试原材料、原型和预生产样品，用于制造流程实施和生产移交。
- 定义、跟踪和执行测试交付物，以确保基于产品时间表的及时测试结果。
- 支持现场测试计划，该计划提供来自现实世界测试的详细、有意义的反馈。
- 能够识别和解决实验过程中的问题，相应地重新设计实验，并设计有效的实验以确保“杀手级”数据。
- 识别和解决通过材料、产品和工艺测试发现的问题。
- 研究材料和材料规格、工艺技术、概念以及新的测试设备和方法。
- 支持制造流程和参数的研究、测试和实施，并提供适当的工作说明和文档。
- 识别关键过程变量和参数，以相应地开发和设计实验。
- 在研发实验室工作，设计和/或实施对所有相关原材料的机械和物理性能以及性能特性进行测试。原材料包括：聚合物、涂层和金属合金。
- 记录所有测试、结果以及与产品开发相关的其他信息。
- 负责实验设计 (DOE)。
- 收集数据。
- 设置测试方法。
- 在研发经理的指导下，从头到尾拥有和管理项目。
- 负责完整的产品测试。
要求:
- 技术领域学位（例如机械工程、物理学、化学、聚合物/材料科学）和 3-5 年相关工作经验，或 6-10 年相关工作经验，并具备正规的技术培训/认证。
- 良好的沟通能力，能够与内部和外部客户建立、建立和维持积极的关系。
- 在塑料、涂料和金属合金的研究、开发和制造方面的经验。
- 注塑塑料经验。
- 在金属合金的成形、铸造、注射、涂层和测试方面的经验。
- 在机械和物理测试程序方面的经验，以便将结果应用于最终决策。
- 在产品开发期间执行现场测试以获取“现实世界”反馈方面的经验。
- 在执行测试、实验、测试参数以及数据收集和研究方面需要最少的指导。
- 注重细节，拥有强大的组织能力、时间管理（时间表）和注重期限。
- 干净、准确、精确的工作和文档。
- 主动、积极主动。
- 天生具有跳出框框思考的倾向。
- 了解统计学、数学、物理学和批判性思维技能。
主要工程学会
[edit | edit source]| 社会 | 社会信息 |
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| 航空航天工程: http://www.aiaa.org 美国航空航天学会 (AIAA) |
AIAA 是航空航天领域政府决策者领先的倡导者，也是媒体在所有与航空航天技术相关的主题上的可信赖的信息来源。自 1972 年以来，AIAA 始终向国会和行政部门提供广泛的技术专长和政策指导。我们将在众议院和参议院就航空航天领域的全部问题作证。 |
| 农业工程: http://www.asabe.org 美国农业和生物工程师学会 (ASABE) |
ASABE 是一家教育和科学组织，致力于推动适用于农业、食品和生物系统的工程发展。农业、食品和生物工程师为不断增长的人口开发有效且对环境友好的食品、纤维、木材和可再生能源生产方法。 |
| 建筑工程: http://content.aeinstitute.org/inside/intro.html 建筑工程研究所 (AEI，是 ASCE 的一部分) |
AEI 是建筑行业所有专业人士的家园。他们为建筑工程、结构、机械、电气和建筑领域的成员提供多学科的全国性论坛，但不限于这些领域的成员。认识到需要一个地方来审视问题并相互交流观点和信息。AEI 致力于促进建筑团队成员之间的关键沟通，无论是在技术基础上还是在专业领域。 |
| 汽车工程: http://www.sae.org/servlets/index 汽车工程师学会 (SAE) |
SAE 成立的目的是推动陆地、海洋、空中和太空的交通发展。多年前，SAE 注意到毕业的工程师精通教科书知识和工程理论。令人惊讶的是，大学工程课程没有为学生提供获得设计制造和生产的实际经验的机会。由于这种类型的经验对于工作中的成功至关重要，因此 SAE 开始组织和赞助强调动手工程方法的竞赛。 |
| 生物医学工程: http://www.bmes.org 生物医学工程学会 (BMES) |
为了满足提供一个为生物医学和工程利益代表提供平等地位的社会的明显需求，BMES 于 1968 年 2 月 1 日在伊利诺伊州成立。该学会的宗旨是促进生物医学工程知识的增长及其利用。 |
| 化学工程: http://www.aiche.org 美国化学工程师学会 (AIChE) |
AIChE 是一家非营利性专业协会，在推进化学工程领域发挥领导作用。通过其众多计划和服务，AIChE 帮助其成员访问和应用最新和最准确的技术信息；提供简洁、针对性的屡获殊荣的技术出版物；举办年度会议以促进信息共享和该领域的进步；为其成员提供领导力经验的机会，并与他们在行业、学术界和政府的同行建立联系；并为成员提供有吸引力且价格合理的保险计划。 |
| 土木工程: http://www.asce.org/asce.cfm 美国土木工程师学会 (ASCE) |
今天的土木工程师利用一切优势来满足其职业的需要。这就是为什么 ASCE 开拓新的计划、政策、教育活动和专业资源，帮助他们在商业竞争中取得成功。这就是为什么今天的土木工程师在 ASCE 有家可归。 |
| 计算机工程: http://www.computer.org/portal/site/ieeecs/index.jsp IEEE 计算机学会 |
IEEE 计算机学会的愿景是成为全球计算专业人士领先的技术信息、社区服务和个性化服务提供商。该学会致力于推动计算机和信息处理技术的理论、实践和应用。 |
| 电气工程: http://www.ieee.org/portal/site 电气和电子工程师协会 (IEEE) |
通过其全球会员，IEEE 是从航空航天系统、计算机和电信到生物医学工程、电力和消费电子等领域的领先权威机构。成员依赖 IEEE 作为技术和专业信息、资源和服务的来源。为了培养对工程行业的兴趣，IEEE 还为世界各地大学和学院的学生会员提供服务。 |
| 环境工程: http://www.aaee.net 美国环境工程师学会 (AAEE) |
AAEE 致力于环境工程实践的卓越性，以确保公众健康、安全和福利，使人类能够与自然和谐共处。 |
| 地质工程: http://rock.geosociety.org/egd/index.html 美国地质学会，工程地质分部 |
工程地质分部通过采用建筑物、结构和设施的合理设计来促进工程地质知识的教育、研究、推广和应用，以确保公共安全和健康的环境。 |
| 工业工程: http://www.iienet2.org/Default.aspx 工业工程师学会 (IIE) |
IIE 是世界上最大的专业协会，专门致力于支持工业工程行业和参与提高质量和生产率的个人。IIE 是一家国际性非营利协会，为工业工程的应用、教育、培训、研究和发展提供领导力。IIE 的主要任务是满足工业工程师不断变化的需求，其中包括本科生和研究生、所有行业的工程从业人员和顾问、工程经理以及从事教育、研究和政府工作的工程师。 |
| 海洋工程: http://www.sname.org 造船工程师和海军建筑师学会 (SNAME) |
SNAME 是一个国际公认的非营利性技术专业协会，由个人成员组成，为海事和海上行业及其供应商服务。SNAME 致力于推动船舶设计、造船和海洋工程的艺术、科学和实践，鼓励交流和记录信息，赞助应用研究，提供职业指导和支持教育，以及提高其成员的专业地位和诚信。 |
| 机械工程: http://www.asme.org 美国机械工程师学会 (ASME) |
如今的 ASME 在全球范围内推广机械和多学科工程以及相关科学的艺术、科学和实践。ASME 代码和标准致力于成为机械和多学科工程代码、标准、合格评定计划以及相关产品和服务的全球领导者。 |
| 采矿工程: http://www.aimeny.org 美国采矿、冶金和石油工程师协会 (AIME) |
AIME 目前的目标是推进工程知识以及与矿物、金属、材料和能源资源的生产和使用相关的艺术和科学，同时传播这些技术领域的重要发展。 |
| 核工程: http://www.ans.org 美国核学会 (ANS) |
ANS 是一家非营利性、国际性、科学和教育组织。ANS 的核心宗旨是促进对核科学和技术应用的认识和理解。 |
| 石油工程: http://www.spe.org 石油工程师协会 (SPE) |
SPE 的使命是收集、传播和交流有关石油和天然气资源勘探、开发和生产以及相关技术的知识，以造福公众；并为专业人士提供机会提升其技术和专业能力。其愿景是成为一个专业卓越的协会，为其成员提供最高质量的终身学习，以及持续的个人和专业成长。 |
| 系统工程: http://www.incose.org 国际系统工程委员会 (INCOSE) |
INCOSE 是一家非营利性会员组织。其使命是通过促进跨学科、可扩展的方法来产生满足社会需求的技术适当解决方案，来推进系统工程在工业、学术界和政府中的技术水平和实践。 |
以下问题将帮助您评估您对“什么是工程师？”部分的理解。每个问题可能有一个、两个、三个甚至四个正确答案。为了证明您的理解，您应该找到所有正确的答案。
- a, b
- c
- a, b, c, d
- b
- d
- b, c
- a, c
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- a, b
- c
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