# [錄取] 2022 Fall ME/AE/ISE Ph.D.
###### tags: `Application`
> [name=Yi-Ping Chen 陳怡平][time=8, Mar, 2022]

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Trust in the Lord with all your heart, and lean not on your own understanding; In all your ways acknowledge Him, And He shall direct your paths. *Proverb 3:5-6*
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申請Ph.D.是一條漫長的路，這條路我預備了接近七年。

在大學+研究所+工作的期間，是否要出國這個念頭也動搖過無數次，甚至接近放棄過，但內心的不滿足感始終驅使著我走向申請之路。一邊工作一邊申請更是磨練我每天在體力和壓力當中告訴自己還不能放棄(開始念博班之後應該也是這樣ㄅ，呵呵) 感謝一路上協助和支持我的貴人們，也感謝留學版的各種前輩留下來的心得文，充分的在我的申請之路上給了我最清楚的資訊。在大CS時代下，申請和機械相關領域的心得越來越少見，希望這篇文章也能幫助到我的學弟妹和所有的Ph.D.的申請者，同時也讓我在紀錄這段歷程時數算所有的恩典。

**這篇文和其他文件比較不一樣的地方是，我附上了我所有用於申請的文件PDF和Latex原始碼，歡迎有需要的學弟妹們自行使用。**

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## 申請學校與結果

### Admission

* **Northwestern Mechanical Engineering**, 1/24, w/ funding (5y)
Interview: Wei Chen(9/15, 1/15, 1/21 with PhDs), Ping Kuo(2/5, declined)
* **UIUC Industrial & System Engineering**, 1/26, w/ funding (4y)
Interview: Yumeng Li(12/15), virtual open-house (2/8)
* **Purdue Aeronautics**, 3/2 w/ funding (4y)
Interview: Daniel DeLaurentis(7/15)
* **Cornell System Engineering**
Interview: Oliver Gao (2/16)

### Rejection

* **MIT Mechanical Engineering**, 2/14
* **MIT AeroAstro**, 3/2
* **Umich Mechanical Engineering**, 4/2

## 背景

### Education

* M.S., NTU Mechanical Engineering, 2018.8 - 2020.6
GPA 4.18, Ranking 2/41
* B.S., NCKU Mechanical Engineering, 2014.9 - 2018.6
GPA 4.09, Ranking 1/63 in class, 2/198 in department

### Research Experience

* 助理研究員，國家中山科學研究院航空所，2021.1 - 2022.5
* Graduate RA, System Optimization Laboratory, 2018.8 - 2020.8
Model Calibration, Uncertainty Quantification, Design Optimization
* Graduate RA, Advanced Power Development and Research Center, 2018.8 - 2019. 6
Fail-safe management for SiL and HiL of an autonomous bus
* Undergraduate RA, Creative Mechanism Design Laboratory, 2015.3 - 2018.6

### Publication
1st Author Journal\*1 (ASME JMD, Q1)
1st Author Conference\*2 (ASME IDETC, long paper)(AMPT, abstract)
1st Author Domestic Conference\*4

### Major Achievements and Awards
* 上銀科技碩士論文獎 佳作
* 2020 Matlab年會最佳論文
* 中國機械工程師學會碩士論文獎 第一名
* 台大工學院院長獎 優秀碩士論文
* 斐陶斐榮譽會員
* 大專優秀青年
* 中科院獎助學金
* 系上專題金牌獎+特別獎
* (書卷獎+獎學金)\*N
* 上銀科技JIMTOF參訪團 團員

### Extracurricular Activities
* 系聯會 副會長
* 系學會 會長
* 賽車隊 創辦人兼隊長
* 單車節 副召集人
* 艾森豪協會 兩岸青年領袖研習營台灣營學員
* 口琴社 副社長兼教學
* 鄉村福音隊

### Recommendation
1\*專題指導老師(NCKU)
1\*系主任兼授課老師兼活動合作夥伴(NCKU)
1\*碩班指導教授(NTU)
1\*工作主管(NCSIST)

### GT
GRE: 320, Q:167, V:153, AWA:3.5
TOEFL: 106, L28 R30 S23 W25

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## 動機與選校

### Why Ph.D.?

整個大一大二，我幾乎花了所有的時間在讀書，只知道把成績顧好了之後，未來有機會可以申請國外學校；直到快升上大三，因為自己太愛抱怨又對系上各種事情很有意見，被系會學長推出去接系學會，真正接觸到公共事務(然後一個坑接著一個坑越跳越大)後，才發現自己對解決問題非常有熱情。恰巧大學帶我做專題的老師曾經在政府擔任過高官，也潛移默化的讓我對於從學術圈到政務官體系這條路有了很多興趣。經歷各種層級的公眾事務和學生組織的參與、以及艾森豪協會舉辦的兩岸青年領袖研習營的啟發，約在大三階段我就做好想要念博班的準備。

然而為甚麼我沒有選擇在大學畢業時就申請國外Ph.D.或國內碩士呢？一來因為當時沒有甚麼研究發表，我對自己的硬實力也很沒信心，不認為可以申請到好學校；二來因為當時在搞活動沒時間考英文呵呵。

回到學術層面，我對於做研究這件事本身確實有高度的興趣，除了自己能夠在過程中不斷提升自己的視野，也享受能觸類旁通、把問題解決的快樂。在碩士畢業後，論文成功發表、也獲得一些大大小小的論文獎後，我也確定自己不只喜歡做研究，也能把研究做到一定的水平。在大學和研究所期間，我都遇到非常重視學生的老師做我的mentor，受了他們非常多的幫助；加上長期領導學生組織時參加了許多學校的決策會議、且看見許多同學們在學習中找不到方向，讓我對於高等教育及陪伴學生有了非常大的興趣。在感慨這個時代的制度不好、好老師不多的時候，也期待自己可以走在這個方向上，成為解決這個問題的一份子。

### Why System Design?

從大二我就開始在以機構設計為題目。到了推甄時看到了後來的碩班老師在做機械設計的最佳化後，我發現這是一項更不受限於機械系統的工具，更是一門能跨領域的研究領域。進入碩班開始接觸到自駕車的開發等，意識到了系統工程的每個階段都需要考量不確定性，而工程系統中的最佳化也勢必不能忽略不確定性的存在；進入中科院(進去前就預謀好要當作gap year，卻也意外的有不一樣的看見)後，我參與了下一代戰機關鍵技術的開發，過程中除了自己開發控制律的過程不停地在處理模型不確定性，也了解到複雜系統的開發是怎麼一回事及系統工程操作起來是甚麼樣子。在我進公司約一個月左右，公司的大型無人機在一次試飛中墜機，也徹底的點醒我對於系統的穩健性和可靠度的重視。然而在我開始釐清自己在博士班真正想要從事的題目時，我發現我更渴望的是站在一個決策者和設計者的角度，如何能夠綜覽全觀，預測系統的運作並且做出最佳決策，這無非是系統工程和系統層級的設計。我認為我所想追求的領域不容易定義，既不想要被侷限在機械系統，又想要和管理及決策搭上，同時要加入不確定性的思維在其中。我也希望未來假如有一天我真的如願走入了政府單位擔任決策者，這些工程思維和決策工具都能成為我實際能用到的。

### 選校
開始搜尋有興趣的實驗室之後才發現要找到專注在系統設計或不確定性下最佳設計的實驗室非常的少，系統+設計這個領域又橫跨了機械\航太\工工，大部分的機械系和航太系甚至都沒有這個領域的老師。

最後我只申請了六所學校七個Program：
MIT航太是我的第一志願，Engineering System Lab可以主導系統工程走向的老師們；
MIT機械說真的不太有興趣，設計領域的老師單從研究來看比較平淡無奇，但校名很香；
Northwestern機械排名相對低，但有Wei Chen這位傳奇般存在的設計大師，在念碩士時就非常景仰的學者；
Purdue航太有一整個組的Aerospace System的老師(6~7位)，航太也是學校資源非常集中的科系
Michigan機械是我大學時期的夢幻學校，汽車領域的研究非常突出，但自從設計大師Panos和Jun Ni退休之後好像一直沒有聘這個領域的老師了
Cornell System Engineering是意外的發現，主打著Inter-disciplinary+Integrative，但較多重視實務面，比較少純設計或理論相關，同時土木系的老師居多
UIUC Industrial & System Engineering反而比較像是台灣的機械設計，有不少位做設計理論、可靠度的老師

在套詞一輪+面試後，選擇Northwestern加入Wei Chen的實驗室，一來這是整個機械設計領域能見度最高也最有影響力的研究團隊之一，Wei Chen本人的Buff也不是蓋的，二來相比於Purdue，Evanston的生活環境應該會讓老婆住的更舒服、生活更便利。能加入夢寐以求的Lab已經超出了今年申請的期待，但婉拒Purdue老師的邀請時卻也感到一點可惜，畢竟我們從套詞之後也通過了很多次信，培養了一點感情，有點曖昧。不過，這故事也還沒結束，再套詞的部分再來分享這故事可能的後續。

## 申請文件預備

申請流程如下圖。我比應屆晚了一年申請，讓我有充分的時間準備GT、也等到Paper順利被接受，工作經驗或多或少也加了一點點分。這個Gap的一年我也堅持要到外面工作，因為有面試到獎學金就到了中科院(膚淺但還是得為了錢低頭)，開始過著下班比上班還忙的生活。中科院的環境.....就如同大家知道的評價，雖然有很多可以抱怨的事情，但他仍貴為全台灣在系統工程中執行得最徹底的單位，資金龐大、開發流程複雜，除了讓我上班能發揮所學、自修，也讓我每天有非常固定的下班時間回家念書。相比於待在學校做RA，我覺得能有一段真正的研發工程師經驗也對於未來在研究甚至回到學術界有不一樣的眼光。

也因為早早確定了畢業後的工作，我也能在論文收尾期間專注在論文身上，不需要同時準備英文和申請資料。在工作的這一年間，準備套詞、研究實驗室、讀Paper也相對好整以暇，所有事情都能充分預備。

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### TOEFL & GRE
托福和GRE的備考經驗可以參考之前寫的文章。GRE我在準備上全部靠學長姐傳承下來的資源和網路資料自修，相關的資料也都附在下方連結中；TOEFL則是補字神的口說和台中區的寫作顧問。兩者都是用下班時間準備，真的頗累。
* [完全自修準備GRE之資源懶人包&準備方法](https://hackmd.io/yg-pefAgTk2HOGCNN-D0FQ)
* [TOEFL一戰106 補字神口說+寫作顧問課](https://hackmd.io/bBUruFEWRpun8oP1USn0Lg)

### 推薦信

推薦我的老師都願意主動幫我寫。我在約2-3月時就和他們溝通好要申請的學校及要希望每位老師可以刻畫的面向，盡可能讓每位老師們可以包含到我的不同特質。大學專題的老師負責大學期間的研究表現和mentor我的期間對我的認識；系主任是我的工數老師，除了我在這門課表現得不錯之外，在大三大四跑活動時也是我的顧問和合作夥伴；碩班老師就包含了學術的訓練、研究的水平、發表、助教等等。可以到四封推薦信的Program就再加上我主管的推薦信寫工作表現(不過我覺得很不夠力，當時也才到公司約略半年)。

### 申請文件

所有的申請文件我都是在Overleaf上用Latex完成。這邊也附上所有的SOP、PS、DE、CV和Latex檔。歡迎參考及使用！[連結在此](https://drive.google.com/drive/folders/1ZYJkHFr5lWPlZyIobW1jPCZKNwWC2X4B?usp=sharing)

先說重點：**真的不要找潤稿**。你的老師、學長姐、朋友們，都是你最好的幫手。老師才是真正了解你專業的人，學長姐會告訴你方向有沒有錯，朋友們有些幫忙修文句、有些幫忙點出邏輯錯誤，而潤稿最大的功用是修改文句的流暢度而不是激發你寫出一篇好的文件。雖然我花了接近1萬修了兩個版本的SOP，但到了最後我還是把他們砍掉，自己和學長前輩們精雕細琢了一篇出來。所以還是建議一切自己來，把重點表達清楚、邏輯論述清晰才是最重要的，而能完成這一切的，終究只有最懂自己的自己。

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#### SOP
開始動筆SOP前，我一直認為能凸顯我的特質的並不完全是研究，我認為學生組織的經驗再加上研究的成果才是呈現我整個人的樣子，所以一開始我放了很多像課外活動、TA、帶專題生和學弟的經驗等等，寫了快1800字。後來和前輩們多方討論後，才收斂到現在的版本，強調研究面的能力和興趣。在後續和教授們面試後，我也才真的被網路上各種文章說服：**真正重要的只有你有多會做研究**。人格特質呢？老外不是也很在意人格特質嗎？Team-oriented的特質怎麼呈現？套詞！然後面試！要介紹人格特質和成長故事，就留到面試的時候好好發揮吧，個性如何教授們一眼就看的出來，SOP還是多放些硬實力讓committee可以眼睛為之一亮。

最終我的SOP約1100字，40%講過去、60%提未來：

* 第一段：破題
前兩句寫出甚麼原因讓自己對哪個領域最有興趣，說明想要學習的領域，並簡單點到為甚麼是這間學校。

* 第二段：大學專題
大學專題，在大學時就接觸了整合設計，也寫了paper、proposal等，研究底子不錯，也對研究產生很大的興趣

* 第三段：研究所
延續系統層級的整合設計和分析。碩一自駕車團隊做失效，到如何選擇有興趣的題目做碩論，並簡單提到碩論解決的問題。最後列舉一些論文的成就和獎項，證明自己的研究能力在平均之上。

* 第四段：工作
進入到開發複雜系統的團隊。工作、在工作期間所學到的、看到的如何幫助自己開拓新的視野，同時點了一點控制的技能樹，並且提到自己有興趣的幾個議題

* 第五段：Why system design
明確寫到從工作環境和過去的研究經驗看到的問題及自己想要探討的問題有甚麼價值，期待自己接受Ph.D.的訓練後可以成為麼樣的人、具備何種能力

* 第六段：Why this program and why this lab?
為甚麼要選擇這個program這個系？無疑的是學校的環境+喜歡的老師。我覺得相比於一昧的吹捧學校在該領域有多麼突出，不如精準的寫出學校的特色和研究上與其他相似學校的不同，更能凸顯你對學校的研究。比如說：MIT強調科技如何改善人類問題，注重基礎研究；Northwestern注重跨領域和產學合作；Umich相對更注重grounded和工程實務面。認真研究一下這些學校的特質都是能感覺的到的。針對喜歡的老師，我也只有提到我的哪些背景可能可以幫助他的研究，不會更危險的去寫到我跟他可以從事XX主題，讓XX問題被解決。這段我認為簡單、具體、發自內心的寫即可。

* 第七段：未來+Ending
寫到自己未來寫成為甚麼。為甚麼想回學界(TA經驗、帶專題生經驗)、政策團隊(組織經驗)等等，在這段都各一句話提過，目的只是要告訴讀者你因為有這樣的經驗所以這樣設定未來目標，不要喧賓奪主了。

經歷了好幾個月的大改和精修，到最後一個月每天都從頭到尾讀著自己寫過的文字，一有不順就改掉，也經歷了為了寫一兩句這個老師為甚麼吸引我而看猛讀paper和上youtube找老師的seminar來聽。在完成這一切時，讓我想到在某篇專欄寫過的一句話：**到頭過來你會發現，SOP不是寫給委員們看的，而是寫給你自己的一封信**

## 套辭 & 面試

套詞到底重不重要？以我的申請經驗來看非常的重要，重要到我在七月時，連托福都還沒考，就大概知道哪間學校可以當保底了。

幾個連結也提供給大家參考：
* [套詞手冊](http://www.qianmu.org/%E5%A5%97%E7%A3%81%E6%89%8B%E5%86%8C)
* [美國教授對套詞的看法](http://www.qianmu.org/%E7%BE%8E%E5%9B%BD%E6%95%99%E6%8E%88%E5%AF%B9%E5%A5%97%E7%A3%81%E7%9A%84%E7%9C%8B%E6%B3%95)
* [申請美國CS PhD 經驗分享](https://medium.com/@sunfankeng/%E7%94%B3%E8%AB%8B%E7%BE%8E%E5%9C%8Bee-cs-phd%E7%B6%93%E9%A9%97%E5%88%86%E4%BA%AB-4-%E5%A5%97%E8%A9%9E-%E5%A1%AB%E8%A1%A8%E5%96%AE%E5%92%8C%E9%9D%A2%E8%A9%A6-dc921fecd257)

### 套詞信
這邊也附上我的套詞信。我的套詞信算是偏長，但我也不想要再砍了。每封信都會附上我的paper、CV、成績單。：
* [Letters for PhD student](https://hackmd.io/1UkqblFMTPa165rUBB4rcA?view)
* [Letters for POI](https://hackmd.io/D5Jh_4LOTw6IhyauVBulQw?view)

### 套詞
準備套詞的流程：
1. 把實驗室網頁細細的爬過一遍
2. 找3-5篇近年來的研究快速地讀過去
3. 寫信給博班學生，運氣好可以獲得視訊機會
4. 寫信給老師

套詞前我都會做好老師可能會回信約面試的心理準備，所以Paper都會先讀過幾篇。如果是非常有興趣的老師會讀多一點，其他的就看看摘要看看第一部分。

### 套詞的結果與意想不到的收穫

前前後後我應該有寄出約20封信，回信的老師應該有7-8位，願意和我面試的有兩位，也就是最後收我的Wei Chen和Purdue的Dr.D。大部分的回信都是Your background seems quite fit to my team. I strongly encourage you to apply.之類的，極少數會認真回復。

這兩位老師從和我面試以來一直都保持著不錯的關係，到了須要做出選擇的時候我也對Purdue有些依依不捨。但最意想不到的是，Dr.D在得知我要去Wei Chen(他們倆個認識)的團隊後，寫了一封信給Wei Chen和我在台大的老師，說想要提一個合作案讓三間實驗室一起做，這幾位老師也都有意願來往這個方向努力。這是套詞前沒有想過的，沒想到不僅幫台大的lab建立了Purdue的connection，我自己說不定也能繼續和這兩位我都很喜歡的老師學習。

總結來說，套詞的好處應該>>壞處。一開始我也會有完美主義，不想要信寄出去卻收不到回覆。但後來轉個念頭，反正沒回就算了，有寄有機會，那還是寄吧！

### 面試準備
面試用PPT也附在這裡。比較特別的是我和Wei Chen面試了三次，兩次和他本人，一次和他的研究生和博後們，所以做了三份不一樣的PPT...
* [Wei Chen一面](https://docs.google.com/presentation/d/16Chs4Qqra3hNDwY05cN70h7sLcYbshIV/edit?usp=sharing&ouid=110045143399575302636&rtpof=true&sd=true)
* [Wei Chen二面](https://docs.google.com/presentation/d/1ClW3Ot4mObg1dTxB70HBwlc2Ljyu_E9p/edit?usp=sharing&ouid=110045143399575302636&rtpof=true&sd=true)
* [Wei Chen三面](https://docs.google.com/presentation/d/1ZUu1SdqRlvxPEv4nQ0hryw_tP2N8HQl6/edit?usp=sharing&ouid=110045143399575302636&rtpof=true&sd=true)
* [Generic PPT](https://docs.google.com/presentation/d/1a3ychwUv-cofc12Tct8jJRm-16IBKWVt/edit?usp=sharing&ouid=110045143399575302636&rtpof=true&sd=true)

從套詞到申請後收到的面試算一算也不下5-6場，除了Wei Chen我設計了一份針對他的PPT之外，其他的面試我都用同一套PPT來報告。我滿建議可以用PPT來主導整場面試，在和老師確定面試時間的信件來往時可以詢問老師面試的形式(例如：可以準備多久時間的自我介紹)。

從面試的經驗來看，我認為好好的在學經歷介紹自己的課外活動經驗是可以和老師們對話的機會。老師對於你參加過的活動或多或少會感興趣，他們也會從參加活動的動機更認識你。從一些輕鬆的話題切入，自己也會比較不緊張。老師們會問的問題不外乎是你的動機、你的研究方法、研究解決了甚麼問題、未來想走甚麼方向、生涯規劃。這些都是PPT可以先準備好的內容。我自己還準備了一份在研討會發表過的碩論PPT，和UIUC面試老師要問很多研究細節，還好有備著可以打開。

面試的最後老師都會問有沒有問題要問。這部分我認為也是可以讓老師對你印象深刻的地方。很多網友會建議可以問老師的經費、project、學生畢業的去向等等，這些問題都很重要，但都不是太特別。我面試幾場下來的經驗裡，有幾題會讓老師眼睛為之一亮：
1. Mentoring philosophy
2. 為甚麼想當教授(他都可以問為甚麼要念PhD了就反問他回去)
3. 為甚麼要做這個題目(也是反問他)？這個題目的未來是甚麼？
4. XXX實驗室或教授也有探討很類似的題目，你們的方法上有甚麼不同或者為甚麼你不選擇那種方法(讓老師知道你是有做功課的)

總結來說，好好享受面試的過程，重點還是放在自己身上，靈活地反問老師，主動地分享自己的經驗，就是人格特質最好的展現。

## 其他

我在去年12月有申請教育部百大獎學金的Taiwan-Northwestern Scholarship，目前結果還沒有審核完，也不知道領了會發生甚麼事。網路上也找不太到範本，聽了幾場說明會後發現大家幾乎都是把SOP改一改就丟上去，我應該相對是準備認真的XD。申請書連結也附上：

* [百大獎學金申請書](https://drive.google.com/drive/folders/1_d7yJiyVxG7qKU_zYp5weJM5L-KJofVl?usp=sharing)

在申請過程中除了爬GradCafe之外，也可以去Reddit u\gradadmission爬爬文，會發現是個同溫層很多很溫暖的地方；也可以去Quora爬文，有很多和PhD相關的Q&A，或多或少可以提供不一樣的看見。(更：有順利申請到百大阿! 實際運作狀況日後再和大家更新)

這裡也附上我在這次申請的總開銷，給大家做個參考：[記帳本](https://docs.google.com/spreadsheets/d/1pvH5DfNcnbdeCnN-vNipWCXWGj4JKMuiPudU2MVkhaw/edit?usp=sharing)

## Acknowledgement

謝謝我的指導教授詹魁元老師，開啟我對設計的不同視野，在研究、發表、申請階段都鼓勵我要做自己，也給了最大、最實質的協助；謝謝大學專題的指導老師顏鴻森老師，何德何能才能和這樣一位大師學習，也開啟了我對研究的熱情，看重研究的價值；謝謝我的忘年之交兼導師楊天祥老師，作為我的mentor中最樂觀的一位，你總是在我對自己沒信心的時候用最浮誇但最能激勵我的方式推我向前。謝謝你們在成為我的人生導師、我的推薦人、和我學習的對象。

謝謝SOLab先成功出國的前輩們穎寬、員成、冠頡，看著你們順利的申請到喜歡的學校是我努力的目標，讓我看見出國這檔事沒有我想像的這麼遙遠，讓我相信只要努力就有機會。謝謝你們在過去一年忍受我的死纏爛打，在各種合理不合理的時候被我拜託著幫忙看SOP，聽我分享我的焦慮。我很高興能有你們當我的前輩，看著你們在國外所經歷的一切，我也有了動力繼續努力跟上你們的腳步。

謝謝各種場合願意伸出援手幫助我的學長姐們：NTUME@US的學長姐，特別是冠霖和正平在選校和文件撰寫都給了很具體的協助(讓我徹底放棄潤稿XD)，MIT的Bill、Umich的澤紹學長、Purdue的趙洵學長，願意和我通話、給予在文件/老師/未來出路上很具體而且啟發性的建議。未來也像你們看齊。

謝謝曾經在參與我的SOP和CV修改過程的朋友，謝謝柏賢、中信、楷傑，謝謝你們百忙之中要回我訊息給我回饋，還一直被我問問題。感謝耿綺姐成為我的第一線潤稿，疏通我在寫作上的邏輯不順，也幫我把文句昇華了許多；特別感謝仰航從GRE的預備、SOP、到選校都不斷的打醒我；謝謝安德在不停的嘴砲Purdue之餘還是一直提醒&教我怎麼套辭；謝謝幫我修改百大獎學金申請資料的俊硯、宸宇、翊庭，你們出乎意料的出手來的很到位。

謝謝我的家人們一路上的支持，常常關心我的申請狀況，也幫我找了很多幫手；謝謝教會的朋友和小組員們、生死盟們、六人行、過去一兩年用禱告支持我鼓勵我，在我快喘不過氣的時候提醒我要交託和放下。謝謝我的老婆，申請期間還要一起籌備婚禮，很多的不容易，也謝謝你支持我最後的選擇，希望在國外的生活不會讓你太無聊。

最後，謝謝上帝，祢的帶領總是最精準也最奇妙，我一切的好處不在祢以外。