Estrelas - Observatório Nacional

Galáxias Buracos Estrelas Negros Edição: Edição:
Edição:
07/2011 07/2011
A A partir partir de 07/2011 de 12 12 anos anos
A partir Nº de Nº 812
5 anos
Nº 7

Presidente da República
Dilma Vana Rousseff
Ministro de Estado da
Ciência, Tecnologia e Inovação
Marco Antonio Raupp
Secretário - Executivo do
Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação
Luiz Antônio Rodrigues Elias
Subsecretário de Coordenação
das Unidades de Pesquisa
Arquimedes Diógenes Ciloni
Diretor do Observatório Nacional
Sergio Luiz Fontes
Observatório Nacional - MCTI
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Criação e Desenvolvimento
Divisão de Atividades Educacionais - DAED
Dr. Antares Kleber (In Memoriam - Idealizador das revistas)
Dr. Carlos Henrique Veiga (Chefe da Divisão de Atividades Educacionais)
Rodrigo Cassaro Resende
Luzia Ferraz Penalva Rite
Silvia da Cunha Lima
Edilene Ferreira
Felipe Nogueira Carvalho
Revisão Científica (Pesquisadores da Coordenação de Astronomia e Astrofísica)
Dr. Carlos Henrique Veiga
Dr. Dalton de Faria Lopes
Caros Leitores,
Esta série de revistas, desenvolvidas pela Divisão de Atividades
Educacionais do Observatório Nacional/MCTI, tem como meta à difusão de
informações gerais sobre os temas mais recorrentes de Astronomia e
Geofísica. Levar o leitor ao pensamento científico, à imaginação e à criação,
atraindo-o a pesquisar os conceitos aqui abordados ou sugeridos, é um dos
objetivos desta publicação.
Boa Leitura!
Divisão de Atividades Educacionais (DAED)
O Observatório Nacional não se responsabiliza
pela divulgação dos dados e opiniões expressos
nesta publicação, sendo estes de inteira
responsabilidade dos autores.
As informações científicas e a nova ortografia
foram atualizadas até a data desta edição.

Bom Dia! turma. Vamos começar
o dia de hoje com uma conversa
espetacular! Esse é o professor
Francisco. Ele é especialista em
galáxias e vai nos falar sobre elas.
Isso mesmo! Vamos falar sobre
as grandes concentrações de
estrelas que aparecem no céu e
que recebem o nome de
“galáxias”.
Observatório Nacional 03

Vocês já devem ter aprendido, em palestras
anteriores que vivemos em uma galáxia que
é, simplesmente, chamada de Galáxia.
Assim mesmo, com letra maiúscula!
04
Eu, heim! Que sujeito
mau-humorado!
Eu acho que eu faltei
nesse dia. Devia estar
chovendo muito!
Faltou não! Você infernizou a
vida de todo mundo com
suas besteiras.
Nossa Galáxia é uma belíssima
galáxia espiral, localizada em um
certo ponto do Universo. À nossa
volta existem milhares de outras
galáxias; algumas parecidas com a
nossa e outras muito diferentes.
Observatório Nacional

Esse é o primeiro ponto que
devemos guardar: As galáxias
não são todas iguais. Elas
diferem, muito, em tamanho,
forma e em conteúdo.
Como assim,
professor?
Vejam só. A nossa Galáxia tem
a forma espiral. Mas nem todas
têm essa forma.
Observatório Nacional 05

06
É mesmo? Eu pensava
que todas as galáxias
eram espirais.
Vamos ver alguns exemplos.
Olhem só essas imagens.
Não, não! Existem galáxias
com formas bem diferentes
das espirais. Por exemplo,
algumas galáxias têm a forma
elíptica, outras são totalmente
irregulares, sem qualquer
forma bem definida.
Observatório Nacional

Galáxia Elíptica NGC 5866
Observatório Nacional 07

Galáxia Espiral M31
08
Observatório Nacional

Notaram a diferença,
gritante, entre elas?
Tem mais ainda. Existem
vários tipos de galáxias
espirais.
Não é não! Existem várias formas
de espirais porque, algumas,
possuem uma barra passando
pela sua região central, enquanto
outras, não mostram isso.
Ai, droga! Diferentes?
Espiral é espiral e ponto
final!
Veja os exemplos.
Puxa, é mesmo? São bem diferentes.
Rimou!
Observatório Nacional 09

10
Galáxia Espiral M101
Observatório Nacional

Galáxia Barrada NGC 1365
Observatório Nacional 11

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Notaram a diferença? As que têm a barra
central são chamadas de “espirais
barradas” e as que não têm a barra são
simplesmente chamadas de “espirais”
ou “espirais normais”.
Então, são três os tipos de
galáxias que existem no
Universo: elipticas, espirais
e espirais barradas.
Ih, é mesmo! As galáxias são
elípticas, espirais, espirais
barradas e irregulares.
Pronto! Tá resolvido.
E as galáxias irregulares?
Você esqueceu!
Ainda não! Está faltando um tipo
de galáxia. Além disso, temos
que discutir as peculiaridades de
todas elas.
Observatório Nacional

Ah, professor! Conta logo
a história toda. Quem é
que está faltando?
Ué! A palavra é “ispiral”
não tem um “i” no início?
“I” não, anormal, é “e”! A palavra
é “espiral”. A palavra que começa
com “i” é “idiota”!
Existe um tipo de galáxia que é
chamado de “lenticular”. É um
tipo de galáxia que não é nem
uma elíptica, nem uma espiral,
algo assim entre os dois tipos.
Bem, não é uma alteração
tão grande!
É muito fácil guardar essa classificação.
Vejam só: - Representamos as galáxias
elípticas por um E, as lenticulares por SO,
as espirais por S, as espirais barradas por
SB e as irregulares por Ir.
Foi Edwin Hubble quem criou essa classificação. Como
ele era norte-americano usou iniciais das palavras, em
inglês, que também servem de abreviação para as
palavras correspondentes, em português, para quase
todas as categorias, com exceção de “espiral” que, para
eles, é “spiral”. Dai o “S”.
Observatório Nacional 13

Mas quais são os detalhes
que estão faltando? Foi o
senhor quem disse isso!
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Isso tá complicando.
Como é que fica a
classificação então?
Acontece que nem todas as galáxias
elípticas são iguais entre si, assim como,
nem todas as espirais também. Idem
com as galáxias espirais barradas e até
mesmo com as irregulares. E, por causa
disso, essas classificações são
subdivididas.
Temos que ir por partes. Vamos ver primeiro
as galáxias elípticas. A figura de uma elipse é
caracterizada pela sua excentricidade. Quanto
maior a excentricidade mais “achatada” é a
elipse e quanto menor a excentricidade mais
“gordinha ela é. Veja a figura.
Observatório Nacional

Graus de Excentricidade em Elipses
e=0,0 e=0,1 e=0,2
e=0,4
e=0,8
e=0,99
e=0,5
e=0,9
e=0,999
e=0,6
e=0,95
e=0,3
e=0,7
e=0,98
Observatório Nacional 15

Galáxia Elíptica do tipo E0 M87
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Embora a elipse seja uma figura plana e a
galáxia um corpo com três dimensões, usamos
a mesma classificação para as galáxias.
Quanto mais “achatada” ela é, maior a sua
elipticidade. Isso nos faz classificá-las com
número que vão de 0 a 7, sendo 7 a galáxia
elíptica mais achatada. Vejam as imagens.
Observatório Nacional

Galáxia Elíptica do tipo E4 M49 - NGC 4472
Observatório Nacional 17

Galáxia Elíptica do tipo E7 M82_HST_ACS_2006
18
Observatório Nacional

E as galáxias espirais?
Complicou.
Essas são, um pouquinho, mais
complicadas. As galáxias espirais
posuem uma região central, de onde
saem os braços espirais. A classificação
leva em conta se esses braços estão
muito apertados ou não em volta da
região central. Também leva em conta o
tamanho da região central.
É fácil! Preste atenção: -Dividimos as galáxias
espirais em três grandes subgrupos, que
chamamos de “a”, “b” e 'c”. Aquelas galáxias
que têm os braços bem apertados em volta da
região central, são classificadas como Sa.
Aquelas com os braços bem abertos, são as
Sc. As galáxias Sb são, obviamente, as que
ficam entre essas duas classificações.
Vejam a figura. Ela esclarece,
bastante, o que eu acabei de
dizer.
Observatório Nacional 19

Galáxia Espirais do tipo Sa M94
20
Observatório Nacional

Galáxia Espirais do tipo Sb M81
Observatório Nacional 21

Galáxia Espirais do tipo Sc M101
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Observatório Nacional

E as galáxias espirais barradas?
Galáxia Espirais do tipo SBa M95
Elas são classificadas desse mesmo modo,
em função da abertura dos braços espirais.
Só que, nesse caso, chamamos de SBa,
SBb e SBc. Vejam a figura.
Observatório Nacional 23

Galáxia Espirais do tipo SBb M91
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Observatório Nacional

Galáxia Espirais do tipo SBc M61
Observatório Nacional 25

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Agora ficou fácil! Qualquer
um faz essa classificação. É
só ter uma boa fotografia
da galáxia.
Sempre tem um segredinho
que eles não nos contam!
Bem, eu contei só uma parte da história.
Existem outros critérios que têm que ser
levados em conta, quando classificamos
uma galáxia. Mas, para nós, basta esse.
Fica mais simples!
Eu imagino que as galáxias
irregulares não têm subdivisão,
porque, irregular é irregular e
ponto final!
Não é bem assim! Existem alguns
outros critérios que, se levados
em conta, nos fazem subdividir
as galáxias irregulares em dois
tipos.
Observatório Nacional

Ah! Não vai nos dizer que elas se
subdividem em “galáxias pouco
irregulares” e “muito irregulares”!
Galáxia irregular NGC 1427A
Não, não! É bem mais simples.
Elas são chamadas de galáxias
irregulares tipo I e tipo II. Só
isso! Vejam as imagens.
Observatório Nacional 27

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Professor, dá pra rever
toda essa classificação?
É muito detalhe!
SÓ? Infelizes?
Tava demorando!
Tava demorando!
Eu cheguei a pensar que
ele tinha melhorado!
Vou fazer melhor. Vou
mostrar uma figura onde
tudo isso está resumido.
É o ...
Professor! O senhor
esqueceu das infelizes
das SÓ!
Ué! O nome está dizendo,
“galáxias só”. Não é abreviação
de galáxias “Sozinhas”?
Eu já disse: esse cara precisa de
um médico! Ninguém consegue
ser tão burro! Não cabe tanta
burrice em um só corpo!
Observatório Nacional

Não, rapaz. Essas galáxias são
chamadas pelos nomes das duas
letras, “S” e ”O” e não de “SÓ”.
Galáxia do tipo SO
Mas você lembrou bem. Qual é a
subdivisão delas? As galáxias chamadas
de “SO” se dividem em dois grupos: o SO,
que não tem “barra” e o SBO, com “barra”.
Olhem só a figura.
Observatório Nacional 29

Galáxia do tipo SBO
30
Observatório Nacional

Galáxia do tipo SO
Aliás, vamos mostrar uma
imagem, verdadeira, de
uma galáxia SO. Aqui está.
Observatório Nacional 31

32
HA
HA
Tome cuidado comigo,
cara! Eu sou faixa preta
num monte de lutas!
HA
E a classificação que o
senhor ia mostrar antes
desse show de burrice?
Trague sua faixa.
Podemos usá-la, em
você, como mordaça
ou coleira!
HA
Observatório Nacional

Aqui está a classificação
das galáxias, tal como foi
proposto pelo astrônomo
Hubble.
Classificação das galáxias - Hubble
Observatório Nacional 33

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Olhem com atenção para a figura. Qual
a característica das galáxias espirais
que muda, bastante, do subgrupo “a”
até o “c”?
Isso não conta,
porque eu já tinha
falado antes.
Você é muito
bobo mesmo!
Que prêmio, doido?
Do que você está
falando?
Ele faz questão
de ser assim!
Ele fez uma pergunta, eu
respondi. Não valia prêmio,
não? Então perdi meu tempo,
respondendo de graça?
Os braços abertos!
Os braços! Eu disse
primeiro! Fui eu!
Bobo nada! Eu disse
primeiro e ele agora
não quer me dar o
prêmio!
Vamos lá minha
gente! Está muito
evidente!
Observatório Nacional

Professor! A bolinha do
meio é grande na Sa e vai
diminuindo, até ficar bem
pequena, na Sc.
Valeu, cara! Ih! Arrasou! Parabéns!
Muito bem! Parabéns! É isso
mesmo! Só que a “bolinha do
meio”, como você mesmo
falou, é a região central da
galáxia.
Que bom que você acertou!
Acho que isso tira a má
impressão que o Giba causa
sobre a turma.
Tem que ser! Tem que ser!
Detalhe é a minha obrigação!
Todo policial vê o que ninguém
vê. Eu estou treinando!
Observatório Nacional 35

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Vejam que isso é uma outra característica da
classificação das galáxias espirais: a região
central é bastante grande nas Sa e vai
diminuindo de tamanho, até chegarmos nas
Sc. Isso vale tanto para as galáxias normais
como para as barradas.
Excepcional! Estou impressionado!
Paulo, você arrasou!
Juntando tudo podemos dizer que as galáxias
Sa têm uma região central grande e braços
espirais bem enroscados nela. As SB têm essa
região menor e os braços mais abertos. E as Sc,
têm a menor região central, das três, e seus
braços são bem abertos.
Continue respondendo, continue!
Que bom! O professsor vai
sair daqui com uma boa
impressão sobre nossa
turma!
Observatório Nacional

Eu sabia tudo isso, mas não vou ficar trabalhando
de graça prá esse professor, não. Ele pergunta,
você responde e ele não dá nem um premiozinho!
Oh! Vêja lá heim! Você
está se arriscando! Eu
sou faixa preta!
Essa classificação facilita muito
a conversa entre os astrônomos.
Assim, quando alguém diz que
uma galáxia é uma SBc todos
sabem que ela é uma espiral
barrada que tem os braços bem
abertos e região central
pequena.
Observatório Nacional
Preta de sujeira!
Aproveite a faixa, amarre-se
na árvore do pátio e fique lá
fora, o tempo todo!
Vou pedir pra ele te dar uma
banana de prêmio quando
você acertar a resposta.
É, realmente fica mais fácil dizer
só a classificação, do que ter que
fazer a descrição toda da galáxia.
Sem dúvida! Facilita, mas não é
suficiente para descrevê-la
totalmente. Precisamos estudar
suas características internas,
suas estrelas, a quantidade de
gás que ela possui, a quantidade
de poeira interestelar, sua região
central, etc.
Depois de criarem essa
classificação para as galáxias,
o que os astrônomos fizeram?
E elas diferem muito
nesses aspectos?
37

38
Diferem sim, bastante! Por
exemplo, as galáxias elípticas são
formadas por estrelas velhas e
praticamente não possuem gás e
poeira interestelares no seu
interior. Olhem só essa imagem.
Galaxia Elíptica Gigante
Observatório Nacional

Galaxia Elíptica Gigante - M87
Observatório Nacional 39

Além disso, as galáxias
elípticas são imensas, muito
grandes mesmo! As maiores
g a l á x i a s e x i s t e n t e s n o
Universo, são elípticas.
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E o que as galáxias espirais têm, de
diferente, em relação às elípticas?
As galáxias espirais, sejam elas
normais ou barradas, possuem
muitas estrelas jovens nas
regiões de seus braços espirais.
Essas estrelas jovens são muito
quentes e, por isso, azuis.
Observatório Nacional

Região de formação de estrelas
(Nebulosa de Omega / Cisne M17)
Observatório Nacional 41

Além disso, as galáxias espirais possuem
uma grande quantidade de matéria
interestelar. Olhem só essas imagens.
Estão vendo as faixas escuras?
Galaxia NGC 4013
42
Galáxias com faixas escuras.
Galáxia ESO 510-G13
Observatório Nacional

Essas regiões escuras têm muita poeira e
gás interestelares. É nessas regiões que se
formam grandes quantidades de estrelas.
Essa é a região mais apinhada de estrelas
em todas as galáxias, seja qual for o seu
tipo. Em geral, na região central das
galáxias, o número de estrelas é tão grande
e elas estão tão próximas, que acaba
ocorrendo colisões entre estrelas.
Opa! Elas colidem mesmo?
São destruídas?
Colisão de estrelas? Eu vi uma
acontecer, na transmissão da
entrega do prêmio de cinema,
q u a n d o d u a s e s t r e l a s
esbarraram na entrada e...
E a região central
das galáxias?
Colisões? Entre estrelas?
Glorinha, cale a boca!
Não é disso que nós
estamos falando!
Você não pode falar
assim comigo não,
garota! Eu acabo com
você! Conheço muita
gente da TV e...
Ó, ó, feche a
matraca!
Observatório Nacional 43

Não liga não, Mariinha! Isso tudo aí é gente mal educada!
Tudo gentinha! Sem qualquer “glamour”! Também, basta
olhar para as roupas que eles usam. Cruzes! Dá até
medo! Só nós duas é que salvamos nessa escola de
samba do terceiro grupo, que é a essa turma!
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Ainda bem. Eu não consigo
imaginar o que seria a colisão
de duas estrelas!
Na maioria das vezes as estrelas
passam muito próximas umas das
outras, o suficiente para que suas
órbitas sejam alteradas. Isso
também chamamos de colisão.
E se eu dissesse a você que
existem colisões entre
galáxias, o que você acha?
O que, professor? Duas
galáxias colidindo?
Observatório Nacional

A r r e b e n t a n d o
tudo? Destruindo
as estrelas?
Ai, gente! Pare com isso!
Que violência! Eu acho que
essas palestras deviam ser
proibidas. É só violência, o
tempo todo! Destrói aqui,
explode ali, esmaga lá,
cruzes!
Lamento que você fique decepcionada
com isso mas é assim que a natureza se
comporta. Esmaga nuvens de gás e
forma estrelas, explode estrelas
formando supernovas, colide galáxias e
até mesmo aglomerados de galáxias, e
isso nem é tudo!
Observatório Nacional 45

46
Ah, professor! Eu odeio violência e
acho que, se isso existe no espaço,
deveriamos protestar, fazer uma
manifestação, todos de branco,
abraçar....
Deviam então proibir o estudo
dessa tal de astronomia... Só
incentiva a violência!
Professor, não gaste seu tempo
com uma garota cuja única
preocupação é repetir, feito
papagaio, o que foi dito nos
programas mais medíocres da TV.
Cale a boca, paquita amarelada!
Menina, você pode fazer a passeata que
quiser, abraçar o que quiser, mas o
Universo não vai dar a mínima atenção
ao que você acha! Esses fenômenos não
ocorrem porque o ser humano quer,
mas porque a natureza é assim mesmo.
A natureza não pergunta ao ser
humano o que ela deve fazer; ela faz
e não adianta espernear! A
astronomia não incentiva a
violência; ela mostra o que acontece
no Universo, independente de
gostarmos ou não. E, proibir o
estudo de uma ciência, seja ela qual
for, é o maior erro que uma
sociedade pode fazer.
Observatório Nacional

Professor, voltando ao que estava sendo
dito, antes da “irmã gêmea” do Giba fazer
o seu discurso sem conteúdo diário, o que
seria uma colisão de galáxias?
Caramba, isso deve
ser espetacular!
Em geral, essas galáxias acabam
se reunindo em uma galáxia só,
muito maior do que qualquer
uma delas isoladamente.
Absolutamente certo! Quando duas galáxias
colidem, a compressão do gás e poeira
interestelares dá origem a uma enorme
criação de novas estrelas. Em geral, são
estrelas muito quentes e, portanto, azuis.
É algo impressionante! Imagine duas galáxias se
aproximando cada vez mais. E, antes que eu seja
mal-entendido, essa aproximação leva milhões de
anos acontecendo. Antes mesmo que suas matérias
se toquem o campo gravitacional de uma já estará
perturbando completamente a outra, modificando as
órbitas das estrelas, enfim, mexendo com tudo.
Depois de milhões de anos, uma
galáxia mergulha no interior da
outra. E isso leva outros milhões
de anos acontecendo! A maioria
das suas estrelas vai passar
através da outra galáxia sem
sofrer danos, mas algumas, vão
colidir e serão destruídas.
E depois?
Se, durante a colisão, tudo está
sendo comprimido dentro das
galáxias, eu imagino que o gás
também está... Isso quer dizer
que vão nascer muitas estrelas?
Observatório Nacional 47

48
Gente, o que está
acontecendo com o
Paulo? Ele está
dando um show!
Colisão entre
duas galáxias
Paulo, você está
assombroso!
Observação, colega, observação! Temos que
aprender a juntar os detalhes. Só assim
solucionamos os maiores mistérios. É isso
que eu tenho treinado. Além do corpo, é
claro! Musculação e karatê!
NGC 4314
Aqui está a imagem
de uma colisão de
galáxias.
Observatório Nacional

Essa imagem está tremida e borrada!
E o que querem dizer essas siglas?
Não está, não! Essa belíssima imagem foi
obtida pelos detectores do Telescópio Espacial
Hubble, um projeto comum da agência
espacial formada pelos países europeus, a
ESA, e pela agência espacial dos Estados
Unidos, a NASA.
ESA são as iniciais em inglês de
Agência Espacial Européia e NASA
quer dizer Administração Nacional
de Aeronáutica e Espaço, também
em inglês.
Chegou a hora de ir embora, mas eu quero
deixar uma brincadeira com vocês. Vejam
com cuidado essa figura. Ela mostra: uma
única galáxia; duas galáxias em interação;
ou duas galáxias, quaisquer, no espaço? O
que vocês acham?
Observatório Nacional 49

M51
50
Duas galáxias
Observatório Nacional

A resposta vai ficar com a professora de
vocês. Na próxima aula, ela dirá a solução
do enigma. Um abraço grande e muito
obrigado pela atenção!
Bem feito! Podia ter ficado
sem escutar essa!
Vocês tão namorando o perigo!
É melhor ter cuidado comigo!
Professor, professor, qual
é o prêmio para quem
acertar?
Eu nem ligo! Sem
prêmio eu não
participo!
O prêmio é acertar! Não
existe prêmio maior do que
aumentar, cada vez mais, o
nosso conhecimento. Tchau!
Dá uma banana prá ele! Giba, Giba! O prêmio é
um montão de alfafa!
Valeria! Valeria!
O que é traste!
Desgrude de mim!
Observatório Nacional 51

52
Numa boa! numa
boa. Vamos brincar
de galáxia Sa?
O quê? Surtou? Que droga
de brincadeira é essa?
Palhaço! Idiota! Tarado!
Você é o núcleo da galáxia. Eu
sou os braços espirais. Vamos
ficar bem agarradinhos e...
Observatório Nacional

Uuuuu! Fora! Maluco!
Tarado! Bobalhão!
Eu vou te acertar, Zé
Mané! Eu vou te acertar!
Eu vou falar com o diretor!
Vamos sim! Todas nós vamos
lá com você! Vamos fazer
uma passeata e abraçar a
escola! Todo mundo amanhã
vem vestido de...
Cala a boca,
paquita
oxigenada!
Observatório Nacional 53

COPYRIGHT
As imagens usadas nessa história são propriedade dos seguintes Institutos de Pesquisa:
página 07
NASA / Hubble Space Telescope (HST)
páginas 08, 10, 16, 17,18, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 29, 30, 31, 38, 39 e 50
National Aeronautics and Space Administration (NASA) / European Space Administration (ESA) /
Hubble Space Telescope (HST)
página 11
European Southern Observatory (ESO)
página 41
NASA /JPL / ACS Science Team
página 42
NASA / STScI/AURA / HST
página 48
NASA / HST
54
Observatório Nacional

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