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The strong demand for a transformation of the textile and fashion industry towards sustainability requires a continuous implementation of the guiding principle of Education for Sustainable Development (ESD) in education and industry [1, 2]. In a first step of the European research project "Sustainable fashion curriculum at textile Universities in Europe - Development, Implementation and Evaluation of a Teaching Module for Educators" (Fashion DIET) a continuing education module shall be created to implement ESD as a guiding principle in university teaching. The research-based teaching and learning materials are delivered through an e-learning portal.
Human Digital Twin
(2022)
Man stelle sich vor, man könnte mit Unterstützung von künstlicher Intelligenz Spielabläufe von Bundesligaspielen oder sogar ganze WM-Partien simulieren. Oder der Trainer würde die Mannschaft im Endspiel anhand von Daten über den Gegner aufstellen und entsprechend psychologisch und physiologisch verschiedene Spielertypen auf den Platz schicken (vgl. Jahn). Ist das reine Fiktion? Nicht wirklich. Bereits heute werden die Leistungen von Sportlern immer häufiger digital analysiert und bewertet. Beispielsweise hat SAP eine Plattform entwickelt, die ein digitales Datenbild von Fußballspielern erstellt (vgl. SAP). Bei der letzten WM erhielt jeder Spieler über die neue Fifa Player App kurz nach der Begegnung präzise Statistiken zu seinen Leistungen während des Spiels (vgl. FIFA). Noch bessere Informationen sollen in Zukunft virtuelle Abbilder der Fußballspieler, digitale Zwillinge, liefern. Die dafür notwendigen Daten werden mithilfe von Sensoren im Trikot, in den Schuhen oder im Ball gewonnen. Durch erfassten Bewegungs- und Positionsdaten sowie Ballkontakten entsteht ein präzises Datenbild des Spielers. Solche Simulationen, die auf einem Modell des Menschen in der digitalen Welt beruhen, erfahren derzeit große Aufmerksamkeit in Wissenschaft und Praxis (vgl. van der Valk et al.). Nicht nur in der Fußballwelt, auch in der Medizin und im Kontext von Industrie 4.0 und Produktdesign, haben digitale menschliche Zwillinge das Potenzial, zu einer Schlüsseltechnologie zu werden.
Externe Ladeinfrastruktur kann rechtskonform aus dem Stromnetz einer öffentlichen Liegenschaft versorgt werden. Bisher war die Vorgabe, die Versorgung über einen eigenen (neuen) Netzanschlusspunkt zu realisieren. Die hier vorgestellte Lösung ist ökologisch, wirtschaftlich und technisch deutlich günstiger und dient als Muster für die weitere Erschließung landeseigenen Parkraums in ganz Baden-Württemberg. Ein virtuelles Kraftwerk ermöglicht den gemeinschaftsdienlichen Betrieb.
We address the problem of 3D face recognition based on either 3D sensor data, or on a 3D face reconstructed from a 2D face image. We focus on 3D shape representation in terms of a mesh of surface normal vectors. The first contribution of this work is an evaluation of eight different 3D face representations and their multiple combinations. An important contribution of the study is the proposed implementation, which allows these representations to be computed directly from 3D meshes, instead of point clouds. This enhances their computational efficiency. Motivated by the results of the comparative evaluation, we propose a 3D face shape descriptor, named Evolutional Normal Maps, that assimilates and optimises a subset of six of these approaches. The proposed shape descriptor can be modified and tuned to suit different tasks. It is used as input for a deep convolutional network for 3D face recognition. An extensive experimental evaluation using the Bosphorus 3D Face, CASIA 3D Face and JNU-3D Face datasets shows that, compared to the state of the art methods, the proposed approach is better in terms of both computational cost and recognition accuracy.
What might the attendee be able to do after being in your session?
Our work shows how to connect intra-operative devices via IEEE 11073 Service-oriented Device Connectivity (SDC).
Description of the Problem or Gap
Standardized device communication is essential for interoperability, availability of device data, and therefore for the intelligent operating room (OR) and arising solutions. The SDC standard was developed to make information from medical devices available in a uniform manner and enable interoperability. Existing devices are rarely SDC-capable and need interfaces to be interoperable via SDC.
Methods: What did you do to address the problem or gap?
We conceived an SDC-based architecture consisting of a service provider and service consumer. In our concept, the service provider is connected to the medical device and capable to translate the proprietary protocol of the device into SDC and vice versa. The service consumer is used to request or send information via the SDC protocol to the service provider and can function as a uniform bidirectional interface (e.g. for displaying or controlling). This concept was exemplarily demonstrated with the patient monitor MX800 of Philips to retrieve the device data (e.g. vital parameters) via SDC and partly for the operating light marLED X of KLS Martin Group.
Results: What was the outcome(s) of what you did to address the problem or gap?
The patient monitor MX800 was connected to a Raspberry Pi (RPi) via LAN, on which the service provider is running. The python script on the RPi establishes a connection to the monitor and translates incoming and outgoing messages from the proprietary protocol to SDC and vice versa to/from the service consumer. The service consumer is running on a laptop and acts as a simulation for different kinds of systems that want to get vital parameters or other information from the patient monitor. The operating light marLED X was connected to an RPi via USB-to-RS232. A python script on the RPi establishes a connection to the light and makes it possible via proprietary commands to get information of the light (e.g. status) and to control it (e.g. toggle the light, increment the intensity). A translation to SDC is not integrated yet.
Discussion of Results
Our practical implementation shows that medical devices can be accessed via external connections to get device data and control the device via commands. The example SDC implementation of the patient monitor MX800 makes it possible to request its data via the standardized communication protocol SDC. This is also possible for the operating light marLED X if its proprietary protocol is analyzed to be translatable to/from SDC. This would allow to control the device from an external system, or automatically depending on the status of the ongoing procedure. The advantage is, that existing intra-operative devices can be extended by a service provider which is capable of translating the proprietary protocol of the device in SDC and vice versa. This enables interoperability and an intelligent OR that, for example, is aware of all devices, their status, and data and can use this information to optimally support the surgeons and their team (e.g. provision of information, automated documentation). This interoperability allows that future innovations merely need to understand the SDC protocol instead of all vendor-dependent communication protocols.
Conclusion
Standardized device communication is essential to reach interoperability, and therefore intelligent ORs. Our contribution addresses the possibility of subsequently making medical devices SDC-capable. This may eliminate the need of understanding all the different proprietary protocols when developing new innovative solutions for the OR.
Chinas Subsahara-Afrika-Engagement : Chancen und Herausforderungen für die bayerische Wirtschaft
(2022)
Afrika ist ein attraktiver Markt, auch für bayerische Unternehmen
Die Studie zeigt die Attraktivität der Zukunftsmärkte in Subsahara-Afrika für die bayerische Wirtschaft auf. Trotz einiger Herausforderungen und aktuell noch kleinen, aber profitablen Märkten sind viele Länder der Region aufgrund ihrer enormen Wachstumsdynamik grundsätzlich attraktiv für ein geschäftliches Engagement.
Auch die Volksrepublik China hat die Bedeutung Afrikas erkannt und ist seit dem Jahr 2000 verstärkt politisch und wirtschaftlich in Afrika aktiv. Die Initiativen im Rahmen des Forum on China and African Cooperation (FOCAC) und der Belt and Road Initiative bewegten chinesische Firmen seit 2013 zu einem verstärkten Afrikaengagement, das häufig durch massive Subventionierung und politische Flankierung begleitet wird. Im Infrastrukturbereich dominieren inzwischen chinesische Unternehmen. Das sollte von nicht-chinesischen Unternehmen akzeptiert werden. Die letzte FOCAC-Konferenz in Dakar im Jahr 2021 zeigte allerdings einen deutlichen Rückgang der Kredit- und Finanzierungszusagen, was sowohl durch statistische Daten, die einen Rückgang der Finanzierungsflüsse seit 2016 verzeichnen, als auch durch die Experteninterviews bestätigt wurde.
Ein Umgang mit dem chinesischen Wettbewerb sowie Ansatzpunkte für Geschäftsbeziehungen müssen gefunden werden. Auf Basis von Experteninterviews analysiert die Studie die vielschichtigen Implikationen und Handlungsoptionen der bayerischen Wirtschaft in Subsahara-Afrika vor dem Hintergrund der chinesischen Wirtschaftspräsenz. Bei der Analyse wird grundsätzlich differenziert, ob die chinesischen Firmen Wettbewerber oder Kunden bzw. potenzielle Partner sind.
– Auf der einen Seite sind chinesische Firmen oftmals Wettbewerber. Gerade bei Infrastrukturprojekten haben sie Wettbewerbsvorteile durch den niedrigen Preis und die günstige Finanzierung, die häufig von chinesischen Banken wie der Exim-Bank bereitgestellt wird. Gleichzeitig werden die Kredite der chinesischen Banken ohne komplexe Bedingungen für die afrikanischen Regierungen bzw. Auftraggeber vergeben. Neben diesen Wettbewerbsvorteilen wurden auch Wettbewerbsnachteile identifiziert. So offenbaren Infrastrukturprojekte und chinesische Produkte häufig eine niedrige Qualität, was bei großen Infrastrukturprojekten oft ein Resultat des niedrigen Preises ist. Außerdem bieten chinesische Unternehmen nach wie vor wenige After Sales Dienstleistungen an.
– Auf der anderen Seite können chinesische Unternehmen auch Kunden und Partner bayerischer Unternehmen sein. Im Ausschreibungsgeschäft, vor allem im Infrastrukturbereich, sind die Gewinn-Chancen nicht-chinesischer Firmen maßgeblich von der Quelle der Finanzierung abhängig. Sofern China die Finanzierung bereitstellt, finden sich allenfalls Einzelfälle von Zulieferungen durch nicht-chinesische Firmen. Bei den internationalen Ausschreibungen durch die African Development Bank oder Weltbank stehen die Chancen für nicht-chinesische Firmen gut, wenn in den Entscheidungskriterien die Qualität stärker als der Preis gewichtet wird. Die besten Chancen ergeben sich durch europäische Entwicklungsbanken bzw. bei privatwirtschaftlicher Finanzierung. Daher ist es für den Geschäftserfolg wichtig, die richtigen Ausschreibungen und Finanzierungsquellen auszuwählen.
Für den vertrieblichen Erfolg beim Geschäft mit chinesischen Unternehmen in Subsahara-Afrika sollte idealerweise ein Ansatz auf vier Ebenen verfolgt werden.
– Zum einen ist eine Unternehmenspräsenz in China bei den Firmenzentralen wichtig, da dort in den meisten Fällen die Beschaffung für Projekte in Subsahara-Afrika erfolgt. Deshalb sollten bayerische Unternehmen, wenn sie in China vor Ort sind, das Afrikageschäft mit chinesischen Partnern in Gesprächen mitberücksichtigen. Dabei hilft eine eigene Tochtergesellschaft in China oder regelmäßige Besuche des Top-Managements bei bestehenden und potenziellen Partnern.
– Zum anderen ist eine Vor-Ort-Präsenz in den wichtigsten Märkten Subsahara-Afrikas aus mehreren Gründen von Vorteil. Erstens, um mit den örtlichen Niederlassungen chinesischer Baufirmen zusammenzuarbeiten.
– Zweitens bietet die Präsenz in den afrikanischen Märkten die Möglichkeit, die afrikanischen Auftraggeber – zumeist staatliche Institutionen – von den Vorteilen eines bayerischen bzw. deutschen Projektanteils zu überzeugen.
– Drittens können lokal ansässige, chinesische Händler durch eine lokale Präsenz besser von bayerischen Unternehmen adressiert werden.
Im operativen Geschäft in den Märkten Subsahara-Afrikas sollten idealerweise Mitarbeiter mit Chinaerfahrung und chinesischen Sprachkenntnissen den Vertrieb bei den chinesischen Firmen und Partnern bestreiten. Es sollten auch die entsprechenden Kommunikationsmittel, wie WeChat, verwendet werden. Zudem ist es von großer Bedeutung, ein Vertrauensverhältnis zu den chinesischen Firmen aufzubauen. Dies steigert die Chancen auf weitere geschäftliche Beziehungen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Präsenz der chinesischen Firmen zu Herausforderungen für das Afrikageschäft bayerischer Unternehmen führt. Gleichzeitig eröffnen sich aber auch Geschäftspotenziale. Es ist wichtig – je nach Branche und Set-Up des Unternehmens – die erwähnten Erfolgsfaktoren zu berücksichtigen. Dann bestehen durchaus Geschäftsmöglichkeiten – sei es im Wettbewerb mit den chinesischen Unternehmen oder als Partner und Lieferant der chinesischen Firmen.
Repräsentativ zur Erkenntnis
(2022)
In einer immer komplexeren Welt wird es zunehmend schwierig, den Blick aufs große Ganze zu bewahren. Trainingsprofis können Führungskräfte und Teams dabei unterstützen -etwas mit einer speziellen Aufstellungstechnik, der prototypischen Strukturaufstellung. Kerstin Reich erklärt anhand eines Praxisbeispiels, wie sie funktioniert.
The Fourteenth International Conference on Advances in Databases, Knowledge, and Data Applications (DBKDA 2022), held between May 22 – 26, 2022, continued a series of international events covering a large spectrum of topics related to advances in fundamentals on databases, evolution of relation between databases and other domains, data base technologies and content processing, as well as specifics in applications domains databases.
Advances in different technologies and domains related to databases triggered substantial improvements for content processing, information indexing, and data, process and knowledge mining. The push came from Web services, artificial intelligence, and agent technologies, as well as from the generalization of the XML adoption.
High-speed communications and computations, large storage capacities, and load-balancing for distributed databases access allow new approaches for content processing with incomplete patterns, advanced ranking algorithms and advanced indexing methods.
Evolution on e-business, ehealth and telemedicine, bioinformatics, finance and marketing, geographical positioning systems put pressure on database communities to push the ‘de facto’ methods to support new requirements in terms of scalability, privacy, performance, indexing, and heterogeneity of both content and technology.
Die Gestaltung von Lernumgebungen, die unterschiedliche Lernpotenziale fordern und fördern, ist eine Kernaufgabe schulischer Bildungsprozesse. Die Frage, welche Gestaltungselemente einer Lernumgebung sich für welche Lernenden unter welchen Bedingungen als wirksam erwiesen und wie eine Implementation dieser Elemente in die Praxis gelingen kann, ist dabei von hoher Bedeutung. Ausgehend von Enrichment-Konzepten und -Materialien, die sich bisher im Rahmen eines Begabtenförderungsprogramms für Dritt- und Viertklässler als wirksam erwiesen haben, entstehen in LemaS-Teilprojekt 7 „ENRICHMINT“ Unterrichtsmaterialien, die auch im Regelweise des Teilprojekts nach dem sogenannten Design-Based Implementation Research vorgestellt und ein erstes Fazit gezogen. Außerdem werden die grundlegenden Konzepte der Unterrichtsmaterialien für den Mathematik-, Sach-, und Deutschunterricht vorgestellt und die nächsten Schritte der Arbeit des Teilprojekts skizziert.
Der Beitrag präsentiert und diskutiert zwei Studien, welche in der Primarstufe im Sachunterricht und Kunst/Werken als Fächer Kultureller Bildung durchgeführt wurden. Sie sind Teil eines Promotionsvorhabens an der Pädagogischen Hochschule Freiburg in Kooperation mit der Hochschule Reutlingen. Das Vorhaben geht der Forschungsfrage nach, inwieweit ein didaktisch-methodischer Ansatz auf Basis der Phasen und Prinzipien des Design Thinking in den Fächern Kunst/Werken und im Sachunterricht bei Kindern der Primarstufe Kreativität, kollaborative Arbeitsweise und Problemlösekompetenz als sogenannte Schlüsselkompetenzen des 21. Jahrhunderts fördern kann. Gemäß dem Bildungsplan von Baden-Württemberg werden im Sachunterricht und in Kunst/Werken prozessorientierte Kompetenzen vermittelt, welche eine hohe Übereinstimmung mit den Phasen des iterativen Design Thinking Prozesses aufweisen. Die Ergebnisse der Studien zeigen Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Fächern und werden anhand von Grafiken präsentiert. Dabei zeigt sich, dass die Ergebnisse aus den Vorstudien im Wesentlichen bestätigt werden. Dies eröffnet die Diskussion, den didaktisch-methodischen Ansatz auf Basis des Design Thinking weiterzuentwickeln, um die kreativen Potenziale der Kinder bei der Wissensvermittlung einzubeziehen.
Purpose
Artificial intelligence (AI), in particular deep learning (DL), has achieved remarkable results for medical image analysis in several applications. Yet the lack of human-like explanations of such systems is considered the principal restriction before utilizing these methods in clinical practice (Yang, Ye, & Xia, 2022).
Methods
Explainable Artificial Intelligence (XAI) provides a human-explainable and interpretable description of the “black-box” nature of DL (Gulum, Trombley, & Kantardzic, 2021). An effective XAI diagnosis generator, namely NeuroXAI (refer to Fig. 1), has been developed to extract 3D explanations from convolutional neural networks (CNN) models of brain gliomas (Zeineldin et al., 2022). By providing visual justification maps, NeuroXAI can help make DL models transparent and thus increase the trust of medical experts.
Results
NeuroXAI has been applied to two applications of the most widely investigated problems in brain imaging analysis, i.e. image classification and segmentation using magnetic resonance imaging (MRI). Visual attention maps of multiple XAI methods have been generated and compared for both applications, which could help to provide transparency about the performance of DL systems.
Conclusion
NeuroXAI helps to understand the prediction process of 3D CNN networks for brain glioma using human-understandable explanations. Results revealed that the investigated DL models behave in a logical human-like manner and can improve the analytical process of the MRI images systematically. Due to its open architecture, ease of implementation, and scalability to new XAI methods, NeuroXAI could be utilized to assist medical professionals in the detection and diagnosis of brain tumors. NeuroXAI code is publicly accessible at https://github.com/razeineldin/NeuroXAI
Die prä-, intra- und postoperative Entitäts- und Dignitätsbestimmung von Speicheldrüsen-tumoren (ST) allein anhand von histomorphologischen Kriterien ist häufig mit großen Unsicherheiten verbunden.
Die Spektren der Raman-Spektroskopie (RS) und der Infrarot-Spektroskopie (IS) enthalten Informationen zu der molekularen Zusammensetzung des untersuchten Gewebes. Ziel der Arbeit war die Etablierung eines Gewebe-Aufarbeitungs-Workflows und die Analyse des Einflusses der Fixierung auf die spektrale Bioinformation. Zudem wird ein Überblick über den Einsatz der RS und IS im Kopf-Hals Bereich gegeben.
Es wurden 10 mm dicke, konsekutive kryo-, formalin- und paraffinfixierte ST-Gewebeschnitte von Zystadenolymphomen (n=5) und pleomorphen Adenomen (n=4) mit der RS und IS untersucht und die Daten multivariat ausgewertet. Die Messungen erfolgten in Korrelation zur Histomorphologie über einen korrespondierenden HE-Schnitt sowohl im Tumorgewebe als auch im gesunden Speicheldrüsengewebe.
In der Mittelwertspektrenanalyse zeigte sich eine deutliche Paraffin-Signatur, Formalin-Fixierung hatte keinen wesentlichen Einfluss. Dies konnte durch die Hauptkomponentenanalyse (PCA) bestätigt werden. Eine Diskriminierung von Tumor- und Nicht-Tumorgewebe durch die PCA und gekoppelte Diskriminanzanalyse war ebenfalls mit beiden spektroskopischen Methoden mit einer hohen Sensitivität möglich.
Für eine Translation von spektralen Verfahren ist das Wissen über Einflussfaktoren auf die spektrale Bioinformation der Gewebeaufarbeitung und -fixierung unabdingbar. Die Integration spektraler Verfahren additiv in bestehende Arbeitsabläufe ist möglich. Der Einfluss der Formalinfixierung auf die spektrale Bioinformation ist gering. Die bioinformatische Analyse der umfangreichen Datensätze ist herausfordernd.
IZKF Würzburg
This paper reviews suggestions for changes to database technology coming from the work of many researchers, particularly those working with evolving big data. We discuss new approaches to remote data access and standards that better provide for durability and auditability in settings including business and scientific computing. We propose ways in which the language standards could evolve, with proof-of-concept implementations on Github.
The general conclusion of climate change studies is the necessity of eliminating net CO2 emissions in general and from the electric power systems in particular by 2050. The share of renewable energy is increasing worldwide, but due to the intermittent nature of wind and solar power, a lack of system flexibility is already hampering the further integration of renewable energy in some countries. In this study, we analyze if and how combinations of carbon pricing and power-to-gas (PtG) generation in the form of green power-to-hydrogen followed by methanation (which we refer to as PtG throughout) using captured CO2 emissions can provide transitions to deep decarbonization of energy systems. To this end, we focus on the economics of deep decarbonization of the European electricity system with the help of an energy system model. In different scenario analyses, we find that a CO2 price of 160 €/t (by 2050) is on its own not sufficient to decarbonize the electricity sector, but that a CO2 price path of 125 (by 2040) up to 160 €/t (by 2050), combined with PtG technologies, can lead to an economically feasible decarbonization of the European electricity system by 2050. These results are robust to higher than anticipated PtG costs.
We study whether compulsory religious education in schools affects students' religiosity as adults. We exploit the staggered termination of compulsory religious education across German states in models with state and cohort fixed effects. Using three different datasets, we find that abolishing compulsory religious education significantly reduced religiosity of affected students in adulthood. It also reduced the religious actions of personal prayer, church-going, and church membership. Beyond religious attitudes, the reform led to more equalized gender roles, fewer marriages and children, and higher labor-market participation and earnings. The reform did not affect ethical and political values or non-religious school outcomes.
We study whether compulsory religious education in schools affects students' religiosity as adults. We exploit the staggered termination of compulsory religious education across German states in models with state and cohort fixed effects. Using three different datasets, we find that abolishing compulsory religious education significantly reduced religiosity of affected students in adulthood. It also reduced the religious actions of personal prayer, church-going, and church membership. Beyond religious attitudes, the reform led to more equalized gender roles, fewer marriages and children, and higher labor-market participation and earnings. The reform did not affect ethical and political values or non-religious school outcomes.
Die Lohnlücke zwischen Frauen und Männern (der sogenannte Gender Pay Gap) wird üblicherweise in Bevölkerungsgruppen untersucht, die ihre Bildungslaufbahn bereits abgeschlossen haben. In diesem Beitrag betrachten wir eine frühere Phase der Berufstätigkeit, indem wir den Gender Pay Gap unter Studierenden, die neben ihrem Studium arbeiten, analysieren. Anhand von Daten aus fünf Kohorten einer Studierendenbefragung in Deutschland beschreiben wir den Gender Pay Gap und diskutieren mögliche Erklärungen. Die Ergebnisse zeigen, dass Studentinnen im Durchschnitt etwa 6% weniger verdienen als Studenten. Nach Berücksichtigung verschiedener entlohnungsrelevanter Faktoren verringert sich die Lücke auf 4,1%. Einer der Hauptgründe für die Differenz in der Entlohnung sind die unterschiedlichen Beschäftigungen, die männliche und weibliche Studierende ausüben.
Early exposure makes the entrepreneur: how economics education in school influences entrepreneurship
(2022)
Many countries that seek to boost their economy share the goal of promoting entrepreneurship. Whereas there is ample research on the predictors of entrepreneurship during adulthood, we know little about how pre-adulthood experience influences entrepreneurship later in life. Using a natural experiment, this paper examines whether introducing economics classes in school enhances entrepreneurial behavior in adulthood. Our difference-in-differences approach exploits curricula reforms across German states that introduced compulsory economics education classes in secondary schools. Using information on school and labor market careers for more than 10,000 individuals from 1984 to 2019, we find that the reform increases students’ entrepreneurial activities by three percentage points. Examining gender differences, we find that economics classes equally benefit female and male students. Our results advance our understanding of how pre-adulthood experiences shape individuals’ entrepreneurial behavior.
Im Kampf gegen die Ausbreitung des Corona-Virus waren flächendeckende Schulschließungen seit Ausbruch der Pandemie eine zentrale politische Maßnahme. Infolgedessen kam es zu erheblichen Lernzeiteinbußen unter allen Schüler*innen, worunter insbesondere Kinder und Jugendliche aus benachteiligten Verhältnissen immer noch leiden. Über die Auswirkungen der Corona-Pandemie auf das deutsche Bildungssystem wird diskutiert und Maßnahmen zu deren Eindämmung aufgesetzt.
Being exposed to compulsory religious education in school can have long-run consequences for students’ lives. At different points in time since the 1970s, German states terminated compulsory religious education in public schools and replaced it by a choice between ethics classes and religious education. This article shows that the reform not only led to reduced religiosity in students’ later life, but also eroded traditional attitudes towards gender roles and increased labor-market participation and earnings.