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三八节献礼:改变科学和世界的24位科学家

已有 6440 次阅读 2019-3-9 09:13 |系统分类:科普集锦



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话说两年前笔者偶然看到上面这张拼图,题为改变科学和世界的20位女性,感觉很有意思,打算写出来在三八节蹭热点。没想到这一拖就是两年。前几天想起来再找这张图,已经由原来的20个变为24个。这个拼图的作者叫Shumaila 来自美国芝加哥,致力于STEM教育和多元文化媒体艺术。感兴趣可以访问她的站点:https://www.redbubble.com/people/hydrogene?ref=more_work_artist_title_name


介绍这些伟大女性前先要说明一下,这个是科学和艺术结合的个人创作,作者来自美国,所以请读者不要纠结为啥某位科学家入选或没有入选。另外由于介绍人物较多,笔者只能点到为止,尽量说些有趣的事实。


1.居里夫人和镭的电子排布图

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居里夫人就不用介绍了。简单说一下图片:镭(Ra)在1898年由居里夫人及她丈夫皮埃尔·居里在捷克北波希米亚发现。镭质子外88个电子分布在7层电子能级里。1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f145d106s26p67s2


2.Rachel Carson和DDT的分子式

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Rachel Carson是美国海洋生物学家,其1962年的著作《寂静的春天》(Silent Spring)引发了美国以至于全世界的环境保护事业。在出版这部著作前,Carson已经预见到会遭到化学品公司等利益集团的攻击,所以她利用自己的社会声望,找了很多政界要人背书。即便如此,书出版后对她的恶毒攻击依然十分猛烈。此时她已经处于乳腺癌晚期,依然不得不出席听证会为正义而战。因为Carson的著作,曾经广泛使用的杀虫剂DDT(滴滴涕)引起权威部门关注,最终在1972年在美国全面禁止生产和使用。2004年斯德哥尔摩公约执行,宣布全球禁用包括DDT在内的9项持久性有机污染物。目前这个禁用的名单已经增加到近30种有机污染物。有两点需要提一下:DDT并没用被全面禁用,由于它对蚊子的高效毒杀,在疟疾的重灾区还需要使用以控制疾病的传播。另外美国虽然签署了公约,但是一直没有按章执行。


3.Grace Hopper和电脑bug

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美国海军准将及计算机科学家,世界最早一批的程序员之一。Grace对计算机编程语言的贡献让她有了“Mother of COBOL” 的美称(COBOL是最早的高阶编程语言、是世界上最早实施标准化的计算机语言之一)。以她名字命名的东西包括美国海军驱逐舰、超级计算机以及耶鲁大学霍普学院。图中1010代表计算算法语言,而蝴蝶(确切地说是蛾子)则是指Hopper首先创造了计算机bug和debugging这组词。传说Hopper 的部下在当年第一台大型计算机(这个大型指的是尺寸啊)马克一号工作时,发现一只蛾子卡在机器里导致了故障。英语管小虫子之类的叫”bug“,所以这次是真的有bug在计算机里面了。这只蛾子被放在了当日的操作记录本中,而这个记录本如今在华盛顿的美国历史国家博物馆内展出(下图)。

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然而实际情况是bug这个词很早就有人这么用过,比如爱迪生,而Hopper也没有发明所谓debugging这个词。但是Hopper将军还真得为另一个bug负责。在发明COBOL时,为了简化程序语言,她决定用六位数记录时间,日期月份年代各两位。COBOL作为最早的商业化编程语言,被之后各种语言仿效,而这六位数也成为了传统。直到2000年到来,它变成了“千年虫”(不知道千年虫的可以问问你们爸妈)。


4. Jane Goodall和黑猩猩

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英国生物学家、动物行为学家、人类学家和著名动物保育人.Goodall长期致力于黑猩猩的野外研究,并取得丰硕成果。她的工作纠正了许多学术界对黑猩猩这一物种长期以来的错误认识,揭示了许多黑猩猩社群中鲜为人知的秘密(比如森严的等级制度)。她创建并管理的珍·古道尔研究会在促进黑猩猩保育、推广动物福利、推进环境和人道主义教育等领域进行了很多卓有成效的工作。一个有趣的故事:Jane小时候,爸爸送给了她一个绒毛黑猩猩玩具,她叫它Jubilee。直到今天,Jubilee依然坐在Jane在伦敦家里的梳妆台上。爱的种子从小就埋下了啊


5. Sally Ride和遥望地球

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Sally Ride于1983年32岁时成为第一个进入太空的美国女性,也是人类史上第三位女性宇航员。1987年,她离开了美国国家航空航天局在斯坦福大学国际安全和军备控制中心工作,后来到加利福尼亚大学圣迭戈分校担任物理学教授,主要研究非线性光学和汤姆孙散射。Sally2012年去世后,人们才发现她和她的儿时伙伴同时也是多部图书的共同作者保持了27年同性伴侣关系。这也使她成为第一位已知的LGBT宇航员。


6.Rosalind Franklin和DNA双螺旋

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英国物理化学家与晶体学家。她所拍摄的DNA晶体衍射图片“照片51号”,以及关于此物质的相关数据,是詹姆斯·沃森与佛朗西斯·克里克解出DNA结构的关键线索。此后她也领导了关于烟草花叶病毒与小儿麻痹病毒的研究。关于她和沃森&克里克就DNA结构研究中的恩恩怨怨不是一两句话说得清的。1958年,Franklin因支气管肺炎及卵巢癌逝世。四年后沃森&克里克分享了诺贝尔奖。因为诺贝尔奖不颁给去世的人,所以我们无从猜测如果富兰克林依然在世是否和另两位分享诺贝尔奖。但她对DNA结构的发现的杰出贡献是很多年后才渐渐被大众知晓的。2003年,伦敦国王学院将一栋新大楼命名为“富兰克林—威尔金斯馆”以纪念她与同事莫里斯·威尔金斯的贡献。2019年,欧洲空间局宣布将以她的姓名为该局“火星探测计划”中的漫游车命名。


7.Ada Lovelace和计算机程序编码

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英国数学家兼作家,代表作是她为查尔斯·巴贝奇的分析机——机械式通用计算机——所写的作品。她是第一位主张计算机不只可以用来算数的人,也发表了第一段分析机用的算法。因此,埃达被公认为史上第一位认识计算机完全潜能的人,也是史上第一位计算机程序员(程序猿们,赶紧打印一张祖师奶的头像吧)。

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Ada的老爹是大名鼎鼎的诗人拜伦。但是这个狠心的爹在Ada出生不久就抛弃妻女远走他乡。Ada英年早逝,36岁死于癌症。依她的遗言,Ada被安葬在拜伦的墓地旁。父女终于地下永聚。


8.Barbara McClintock和玉米基因

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美国著名女性细胞遗传学家。1983年获得诺贝尔生理学或医学奖,是首位单独获得该奖项的女科学家。在1944年她在遗传上的杰出成就获得承认,成为“美国国家科学院”院士,是历史上第三位获得这项荣誉的女性。一年之后她更当选为“美国遗传学会”(Genetics Society of America)的首位女性主席。1940年代至50年代,Barbara首次发现并重点研究了玉米转座子,并利用转座理论解释了玉米亲代和子代间某些基因的开启和关闭。所谓转座子,又称为jumping genes-跳动基因。这些基因可以在DNA或者DNA和RNA之间游走,造成不同的基因表达。而这种自然现象在玉米上表达出来就是玉米粒颜色的多种组合。

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由于转座理论过于超前,在当时广受质疑,因此Barbara在1953年后即停止继续发表相关研究结果,转而继续研究南美洲玉米的细胞遗传和民族植物学。10年后分子生物学最终证明了她的理论的正确性与前瞻性,并得到广泛的认同。


9. Jocelyn Bell Burnell和脉冲星

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英国天体物理学家,2014年10月起担任爱丁堡皇家学会会长。当她还是研究生时,Jocelyn与导师安东尼·休伊什一起利用射电望远镜发现了第一颗脉冲星。虽然她与老板1968年共同署名在《自然》杂志发表文章报道了无线电脉冲星的发现,但在1974年诺贝尔领奖台上出现的却是休伊什和另一个剑桥射电天文学家马丁·赖尔爵士(Martin Ryle)。由于诺贝尔奖提名保密50年 ,我们甚至不知道她是否被提名。说一个趣点:Jocelyn 是基督教新教的一个派别贵格会坚定信徒。简单说一下脉冲星,它是一种中子星(电子被压入原子核,形成中子星,所以高密度,可以达到每立方厘米上亿吨)会周期性发射脉冲讯号。上图中的辐射线就是电磁波发射的圆锥形的辐射。


10. Dorothy Hodgkin和维生素B12结构

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英国生物化学家,促进了蛋白质晶体学的发展,1964年获诺贝尔化学奖。Dorothy推动使用X射线晶体学技术用于确定生物大分子的三维结构,被视为生物分子的X射线晶体学研究领域的先驱科学家之一。她先后确定了青霉素、维生素B12和胰岛素的结构。上世纪四十年代当她在大学任教时,她有一个学生叫Margaret Roberts。这学生后来在八十年代入驻伦敦唐宁街十号,成为叱咤政坛的铁娘子。撒切尔夫人对这位老师极为敬重。在她的总理官邸还放了一张老师的照片。


11. Elizabeth Blackwell和商神杖

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英国医生,是第一位在美国获得医学学位的女性(1849年),也是英国医学总会注册的第一位女性医生,是促进医学妇女教育的先驱。以她名字命名的伊丽莎白·布莱克威尔奖章每年授予一位从事医学工作的杰出女性。当初Elizabeth在申请医学专业学校时四处碰壁。学校拒绝她的理由也很简单:你是女的,智力水平不够,要是教你的话老师可能会绞尽脑汁。当Geneva Medical College的系主任接到Elizabeth的申请后,他没有立刻拒绝,而是让在校的150名男学生投票表决,言明只要有一位反对就拒绝Elizabeth的申请。结果?可想而知啊!

下面还得解释一下图片。您可能纳闷儿呢,为啥用商神来给医生代言?这个吧,说来也是搞笑。美国人民有时候就是自大顽固。最早搞错的是在1902年,美国医疗队搞了个徽章,一不留神把一条蛇的医疗之神阿斯克勒庇俄斯所执之杖(下图)

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搞成了两条蛇的商神赫尔墨斯所拿的手杖。有统计显示超过50%的美国专业医疗机构使用了正确的医神杖,但是70%的商业医疗机构采用了商神杖(不过细想一下还挺有道理,这不正暗合了权杖的含义了吗?哈哈哈)。


12. Lise Meitner和核裂变

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奥地利-瑞典原子物理学家。在她众多成就中最重要的是她第一个理论解释了奥托·哈恩1938年发现的核裂变。第109号元素鿏以她命名。在德国和奥地利有多所研究所和中学以她命名。1907年到1912年(29-34岁),Lise 无偿在哈恩的实验室工作,之后又经历了第一次世界大战,1918年才终于获得了她自己的研究组和相应的薪水。因为犹太人身份,二战期间她不得不辗转到瑞士。虽然 Lise的发现奠定了原子弹和原子能的基础,但作为一个坚定的和平主义者她拒绝了美国向她发出的参加曼哈顿计划的多次邀请,战时一直留在瑞典。

1944年奥托·哈恩获得诺贝尔化学奖,而Lise落选。此后她还三次被提名,但都没有获奖。1946年Lise赴美国客席讲课时被誉为“原子弹之母’’。1960年她移居到剑桥,至死争取和平利用核裂变。1968年与奥托·哈恩同年逝世。


13. Maryam Mirzakhani和曲面对称性

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这位英年早逝的数学天才专长几何学,研究领域包括泰希米勒理论、双曲几何、遍历理论及辛几何(抱歉我对高等数学一窍不通)。2008年31岁的她起成为斯坦福大学的数学教授。Maryam 因在黎曼空间以及模空间下的动力学及几何学中的杰出贡献在2014年获得菲尔兹奖,是获得这个数学奖项的首位女性及首位伊朗人。


14. Flossie Wong-Staal-黄以静和HIV病毒

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美国华裔分子生物学家,台湾中央研究院院士。黄以静1947年生于中国广东中山。她是最早发现艾滋病致病病毒的科学家之一。1985年,她率先克隆出HIV病毒,并分析了病毒的分子结构和基因序列。从1990-2002年,她在美国加州大学圣迭戈分校任Florence Riford艾滋病研究院主席。


15. Alice Ball和大风子油注射剂

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非裔美国化学家。 她从植物大风子提炼出可以注射的油类萃取物,是1940年代之前最有效的痳疯用药。作为夏威夷大学第一位女性和非裔硕士毕业生(1915年),Alice 一直在母校继续她化学研究。1916年她通过有机溶剂提取和化学修饰的方法成功改进了大风子油的水溶性问题,提高了药物的吸收性,有效缓解了麻风病人的症状。遗憾的是Alice在1916年的最后一天因病离世,年仅24岁。而她的学术成果也被当时的大学校长剽窃发表。这一错误直到上世纪90年代才被纠正。2000年2月29日,Alice的塑像在夏威夷大学揭幕,这一天也被夏威夷政府定为“Alice日”。


16. 吴健雄和宇称不守恒

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这个大家应该都知道啦,美籍华裔物理学家,在核物理学领域卓有贡献。在曼哈顿计划中,她参与研究了如何利用气体扩散法分离铀的两种同位素,铀-235与铀-238。其最著名的一项工作是利用实验方法验证宇称不守恒。这项工作令其同事李政道和杨振宁获得1957年的诺贝尔物理学奖,本人也因此获授1978年首次颁发的沃尔夫物理学奖。吴健雄在实验物理学方面的造诣常令人将她与居里夫人相提并论。她常被人称为“中国的居里夫人”、“物理研究的第一女士”、“核子研究的女王”以及“世界最杰出女性实验物理学家”。 八卦一下:这位被学生称为龙夫人的科学巨匠的丈夫也是位物理学家,叫袁家骝。而袁家骝的祖父叫袁世凯


17. Shirley Jackson和核物理

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美国物理家,曾任伦斯勒理工学院院长,首位获得MIT物理学博士学位的非裔女性,美国第二位获得物理学博士的女性。美国核管会首位非裔主席和女主席;她也是第一位非裔的美国国家工程院女院长,总统情报委员会会长,1998年入选美国女性名人堂。有趣的是因为Shirley曾经在贝尔实验室工作一段时间,所以有误传她参与发明了很多高科技产品,比如移动传真机、按键式电话、太阳能电池、光纤电缆、来电显示等,但实际上这些发明都早于Shirley加入贝尔的时间,她自己也从未宣扬过参与了这些发明。


18. Kalpana Chawla和航天飞机

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一位印度裔美籍太空人。1997年参与了哥伦比亚航天飞机的太空飞行任务。2003年2月1日,哥伦比亚航天飞机在返航过程中爆炸解体,她是罹难的七人中的一位。小行星51826号以其名字命名作为紀念。


19. Valentina Tereshkova和太空服头盔

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人类历史上进入太空的第一位女性宇航员。Valentina是苏联英雄,苏联空军少将。她还是技术科学副博士,两次获授列宁勋章;荣获联合国和平金奖,以及世界许多国家授予的高级奖章,是世界上十几个城市的荣誉市民;月球背面的一座环形山以她的名字命名。目前捷列什科娃还在继续积极地从事社会活动,希望能参加火星探险。在2014年冬季奥运会,她是开幕式上奥林匹克旗帜的旗手。 1963年6月16日,她单独乘坐“东方六号”宇宙飞船进入太空。在3天(总计70小时50分钟)绕地球48圈的太空飞行中,Valentina驾驶的东方六号与瓦列里·贝科夫斯基驾驶的东方五号执行了空间编队交会、无线电通联等任务。捷列什科娃这次太空飞行时间比此前所有美国宇航员的太空飞行时间总和还要长。由于东方号飞船上没有太空马桶不能排大便,所以3天飞行是禁食的。


20. Cecilia Payne-Gaposchkin和黄太阳

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美籍英国天文学家和天体物理学家,哈佛大学首位女性系主任。Cecilia于1925年在她博士论文中首次提出太阳主要由氢和氦组成,挑战了当时认为地球和太阳的组成成分相似的错误观点。1919年她在剑桥学习期间,聆听了一次天体物理学家亚瑟·爱丁顿证实爱因斯坦广义相对论的演讲(爱丁顿在非洲观测日食,并根据广义相对论理论,测量太阳的重力使光线弯曲。然而后来发现他的实验误差和测量到的光线弯曲数值差不多大,属于无效实验)彻底激发了她对天体物理学热情 'The result was a complete transformation of my world picture. [...] My world had been so shaken that I experienced something very like a nervous breakdown.'-这就是所谓醍醐灌顶的感觉吧。毕业后她去了美国哈佛继续她的科研梦想。值得一提的是,当时的剑桥是不授予女性学位的,这个传统直到1949年才被废止。

简单说一下恒星光谱,因不同的温度,恒星会对特定波长产生吸收,这就导致恒星表现出不同的颜色,根据它可以估计恒星的温度。比如太阳,按照哈佛恒星光谱归类属于G2-黄色,温度在5~6000K 。


21. Hedy Lamarr和跳频扩频

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这位大家应该都不陌生吧,因为年轻时的电影演员经历(包括早期裸体镜头和后期好莱坞成名),Hedy后来成为所谓CDMA、WIFI和蓝牙技术之母的故事显得更加具有传奇色彩,所谓集美貌与智慧于一身的女神。当初她发明这个跳频扩频技术的灵感来自于钢琴演奏。在和一位钢琴家聊天时,她想起前夫提到鱼雷的遥控和干扰。如果加入像弹钢琴一样不断变化的无线电发射频率,那么敌人就无法复制控制信号了。上图中看到横坐标代表时间,纵坐标代表频率,不同时间点频率在不停跳动。所以这个发明实际是个加密通信系统。后来的无线通信技术应用了这个跳频扩频原理。


22. Emmy Noether和诺特环

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20世纪初一个才华洋溢的德国数学家,研究领域为抽象代数和理论物理学。她善于藉透彻的洞察建立优雅的抽象概念,再将之漂亮地形式化。被包括·爱因斯坦在内的多名科学家形容为数学史上最重要的女性数学家。她彻底改变了环,域和代数的理论。在物理学方面,诺特定理解释了对称性和守恒定律之间的根本联系(这段直接复制的维基百科)。

至于什么是诺特环,首先要了解什么是环,什么是升链条件,什么是偏序集,什么是。。。总之俺是没搞懂


23. Anne Jump Cannon和恒星光谱

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美国天文学家,在恒星光谱分类方面做出了开创性的工作。Anne大学期间因病几乎丧失了全部听力,但这并没有阻碍她的求学之路。毕业后她来到哈佛大学天文台工作。1900年代, Anne以恒星的颜色为依据,根据恒星的表面温度从高到低的顺序,将爱德华·皮克林等人早期建立的光谱分类法改造为划分O、B、A、F、G、K、M、R、N、S等类型的分类法,称为“哈佛分类法”,在天文学上广泛使用。皮克林去世后, Anne主持了哈佛大学天文台恒星光谱分类的工作,分类了20多万颗恒星的光谱,编纂出版了亨利·德雷伯星表。1925年到1936年,她和同事们又继续分类了十余万颗恒星,编成了亨利·德雷伯扩充星表。 关于光谱排序,有个窍门便于记忆:Oh! Be A Fine Girl Kiss Me,讽刺的是天文学家几乎都是男性,但制定哈佛光谱分类法的却是一群女天文学家。

对了,还记得上面提到的Cecilia Payne-Gaposchkin吗?是的,这两位确实是同事(下图为两位合影)。


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24. Mary Anning和恐龙化石

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英国早期的化石收集者与古生物学家。Mary生于一个贫困家庭,在10个兄弟姐妹中只有Mary和她的一个哥哥约瑟成年,其他全部夭折。1810年Mary(11岁)的父亲死于肺炎。在18世纪末与19世纪初期,收集化石是相当盛行的活动,是类似集邮一样的娱乐。Mary和哥哥约瑟开始收集化石贴补家用。1811年,Mary发现了历史上第一具完整的鱼龙化石,当地的财主以23英镑的价格买走了化石然后转卖给了一位收藏家。这一发现很快在《自然科学会报》得到报道,当时Mary还未满12岁。1823年,Mary发现历史上第一个蛇颈龙亚目的化石。1828年她又发现了一具重要的翼龙化石。May对化石的兴趣不仅仅是经济来源。她没受过什么教育,但是努力自学,阅读抄写科学文献,并且靠解剖其它动物来了解动物身体结构。当时的英国,妇女还没有投票权,不能上大学,科学协会也只接受男性会员。很多古生物学者都曾经访问过Mary和她一起发掘和讨论化石。Mary的发现是生物会灭绝的关键证据。在她的时代,人们广泛的认为生物是不会灭绝的。任何古怪的发现都被认为是地球上尚未被人类发现的生物所造成的。Mary发现的奇异化石对于这种论调是沉重的打击,也让人类真正理解地质时代早期的真实情况。

伟大作家狄更斯在Mary去世后曾经撰文赞扬过这个勇敢面对生活的艰辛,不惧社会舆论抨击质疑的伟大女性"The carpenter's daughter has won a name for herself, and has deserved to win it."。

2010年英国皇家学会将Mary列入十大自然和科学女性。就在这个月,一部关于Mary电影也在她的故乡开拍,女主角是凯特温丝莱特。有趣的是Mary的故事被认为是She sells sea shells by the sea shore(她卖掉海岸上的贝壳)这句绕口令的由来。


24位科学家介绍完了,正如本文伊始笔者说明,伟大的女性科学奖远不止这24位,比如一位叫王贞仪清代著名女算学家、文学家,相信很多读者都没听说过吧。感兴趣的话可以阅读一本叫 Women in Science: 50 Fearless Pioneers Who Changed the World的图画书,小朋友们会喜欢。

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最后来张“全家福”

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