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CERN - Auf der Suche nach den kleinsten Teilchen

5.194 Beiträge ▪ Schlüsselwörter: Physik, Suche, Urknall ▪ Abonnieren: Feed E-Mail

CERN - Auf der Suche nach den kleinsten Teilchen

10.12.2009 um 22:19
@drecksbengel
Also beim Standartmodell fehlt nur noch das Higgsteilchen.^^
Und die suchen nach diesen Teilchen. Man kann messen ob Energie verschwindet indem man guckt welche Teilchen entstehen und wie viel energie die haben. Dann guckt man wie viel Energie bei der Kollision vorhanden war und fertig.
Bei SLs ist es schwerer man erkennt sie daran das sie keinen Teilchenjet abgeben sondern in alle Richtungen zerstrahlen.

Mfg matti15


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10.12.2009 um 22:22
@Seven-Elmt
Ne von sowas hab ich noch nicht gehört. Kann sein das es bestimmte phänomene gibt die entweder bis 1,2 Tev auftreten oder erst viel später.
Obwohl da fällt mir grad was ein ich hab was von den Higgsteilchen gelesen die in Duppletts oder tripletts entstehen können und da gibt es einen energieunterschied. Aber das ist alles was ich momentan dazu sagen kann.

Mfg matti15


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10.12.2009 um 22:25
@matti15
Zitat von matti15matti15 schrieb:Also beim Standartmodell fehlt nur noch das Higgsteilchen.
Mehr oder weniger ist das richtig.
Zitat von matti15matti15 schrieb:Man kann messen ob Energie verschwindet indem man guckt welche Teilchen entstehen und wie viel energie die haben. Dann guckt man wie viel Energie bei der Kollision vorhanden war und fertig.
Wieso verschwindet die Energie? Wer sagt denn, dass diese Dimensionen unabhägig voneinander existieren? Woher weißt du das die Energie einfach so verschwindet?
Zitat von matti15matti15 schrieb:Bei SLs ist es schwerer man erkennt sie daran das sie keinen Teilchenjet abgeben sondern in alle Richtungen zerstrahlen.
Oh cool, wer hat berechnet wie schwarze Löcher zerstrahlen? Was sind das für Löcher? Löcher im Sinne von Schwarzschild oder von Kerr oder, oder, oder...


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10.12.2009 um 22:33
@drecksbengel
www.gidf.de xD

Naja also die Energie "verschwindet" in eine zusatzdimension in form eines Gravitons.
Wie die Sls zerstrahlen hat unter anderem der Herr Hawking berechnet und die Frage ob Schwarzschild Kerr oder was auch immer ist gut ich denke mal es wird kein stationäres SL sein da es durch die Elemtarteilchen doch schon einen Drehimpuls mitbekommt aber Kerr reicht auch nicht es hat auf jedenfall noch ne Ladung und mehr gibt es über ein SL nicht zu wissen.

Mfg matti15


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CERN - Auf der Suche nach den kleinsten Teilchen

10.12.2009 um 22:43
Zu den Substrukturen von Elementarteilchen.

In der Physik gab es schon immer Schwierigkeiten, den mathematischen Formalismus in allgemeinverständliche Worte umzuformulieren. Begriffe wie Elementar, Struktur, Substruktur, Strings, Teilchen, Welle etc.. bergen immer die Gefahr, dass diese Ausdrücke nicht ihrer mathematischen Beschreibung gerecht werden. Dazu kommt, dass solche elementare Begriffe meistens nur innerhalb der jeweiligen Therorie, überhaupt einen Sinn ergeben.

Dazu ein Beispiel. Das Elektron wurde ebenfalls auf eine Substruktur untersucht. Bisher "ohne" Erfolg. Ein Elektron zeigte sich in den Experimenten immer als punktförmiges Teilchen. Man könnte jetzt sagen, dass das Elektron ein elementares Teilchen ohne Substruktur ist. Im Grössenbereich von etwa 10^-17 cm ist diese Aussage richtig, denn bis dahin verhält sich ein Elektron auch wie eine punktförmige Ladung, d.h. dass sich zwei Elektronen bei diesem Abstand dem Coulomb'schen Gesetz entsprechend abstossen.
Nun haben aber Streuexperimente bei kleineren Abständen (dazu erhöht man einfach die kinetische Energie der Elektronen) gezeigt, dass sich unterhalb von 10^-17cm die abstossenden Kräfte etwas grösser sind, als das Coulomb'sche Gesetz voraussagt. Es gibt eine Theorie die genau das voraussagt, die sog. Quantenchromodynamik. Aus ihr geht hervor, dass das Vakuum permanent mit virtuellen Elektron-Positron-Paare angefüllt ist. Da das Elektron elektrisch negativ geladen ist, wird es die positiv geladenen virtuellen Positronen dieser Paare zu sich hinziehen, während sich der andere Paarteil, also die negativ geladenen, virtuellen Elektronen aussen anordnen. Diese Vakuumpolarisationswolke ist für den beobachteten Widerspruch des Coulomb'schen Gesetzes verantwortlich.
Man kann sich jetzt fragen, ob diese Vakuumpolarisationswolke zur Struktur des Elektrons gehört. Die Antwort darauf hängt zum einen mit dem Energiebereich zusammen, in welchem das Elektron beobachtet wird, und zum anderen damit, ob man eine Theorie besitzt, in der eine solche Fragestellung Sinn ergibt.

Zur Substruktur von Quarks.
Hier ist die Sache nicht so einfach wie beim Elektron. Ein Elektron ist ein freies Teilchen, dass sich separieren lässt und damit sehr einfache und "saubere" Streuexperimente ermöglicht. Die Quarks kommen hingegen nicht frei vor, sondern bilden immer sog. Farbsingulettzustände, welche von den Detektoren als Hadronen nachgewiesen werden. Selbst ein Quark-Gluon Plasma könnte nur indirekt durch seine Zerfallsstruktur nachgewiesen werden. Die permanente Bindung der Quarks könnte ein Hinweis dafür sein, dass man hier an das Ende der Suche nach Substrukturen der Materie angelangt ist. Letzten Endes geht damit auch die Frage einher, ob es eine endgültige physikalische Theorie gibt.

Der LHC hat zwar das Potential, dass sich Hinweise auf Substrukturen von Quarks erkennen lassen, dies ist aber bei einem Materie-Materie Beschleuniger sehr schwierig zu erkennen. Wenn sich sich die Quarks zweier Hadronen bei einer Kollision sehr nahe kommen, führt das zu einer sehr komplexen Quark-Gluonen-Wechselwirkung, die sich in kaskadenförmigen Prozessen bemerkbar machen. All diese Prozesse müssten sehr aufwendig zurückgerechnet werden. Das ist zwar nicht unmöglich, aber eben sehr schwierig und zeitaufwendig, zumal erst Millionen solcher Kollisionsevents überhaupt eine statistische Aussage ermöglichen.
Um eine mögliche Substruktur der Quarks zu unteruchen sind deshalb Proton-Elektron Streuungen besser geeignet, da hier nur das "strukturelose" Elektron mit den Quarks in Wechselwirkung tritt. Noch besser geeignet wären Materie-Antimatrie Kollisionen, weil sich hier die gesamte Materie resp. Antimaterie in Energie umwandelt und dann quasi aus dem "Nichts" neue Teilchen produziert werden. Bei diesem Prozess entfällt am Kollisionspunkt auch die Wechselwirung mit den Gluonen, da hierbei in den ersten Momenten der Kollision, nur Quarks und Antiquarks erzeugt werden.

Nicht zuletzt hängt die Frage nach einer Substruktur von Quarks von der Theorie ab, mit welcher diese beschrieben wird. Denn erstens kann nur eine Theorie eine Signatur im Detektor vorhersagen, die auf eine Substruktur von Quarks hinweist (erst durch die Theorie weiss man überhaupt, wonach man im Detektorbild suchen muss). Und zweitens wird man sich wieder fragen müssen, inwiefern man dies als eine Substruktur bezeichnen kann. Womit wir wieder bei den Schwierigkeiten solcher elementaren Begriffe wären. ;-)


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10.12.2009 um 22:44
@matti15
Zitat von matti15matti15 schrieb:Naja also die Energie "verschwindet" in eine zusatzdimension in form eines Gravitons.
Super erklärung, na dann ist ja alles klar :S
Zitat von matti15matti15 schrieb:Wie die Sls zerstrahlen hat unter anderem der Herr Hawking berechnet und die Frage ob Schwarzschild Kerr oder was auch immer ist gut ich denke mal es wird kein stationäres SL sein da es durch die Elemtarteilchen doch schon einen Drehimpuls mitbekommt aber Kerr reicht auch nicht es hat auf jedenfall noch ne Ladung und mehr gibt es über ein SL nicht zu wissen.
Hawking hat nur beschrieben das schwarze Löcher strahlen und aufgrund von welchem Effekt, aber er hat nicht berechnet wie sie zerstrahlen und schon gar nicht wie es aussieht. Schließlich löst sich da einfach so eine Singularität auf... das ist nicht gerade trivial. Außerdem muss es einen unterschied machen, welche Metrik man verwendet, sprich welche Art von schwarzem Loch man vorliegen hat.
Zitat von matti15matti15 schrieb:www.gidf.de xD
Ja ja, dann such mal schön nach einem Artikel in dem berechnet wird, wie eine Kerr-Singularität zerstrahlt oder aber wo berechnet wird, dass durch eine Kollision im N-Dimensionalen Raum Energie in eine andere Dimension tunnelt und das noch in der Form eines Gravitons, dass ist witzlos.


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10.12.2009 um 22:56
@drecksbengel
Was soll ich dir den vorlegen? ich hab ja keine ahnung ob du ahnung von sowas hast oder der durchschnitt trottel bist xD
Außerdem hab ich doch schon gesagt das die Kerr Metrik nicht reichen wird im Grunde wird keine bisherige Metrik ausreichen weil der Energie-Impulstensor nur 16 Komponenten enthält wobei man bei einem 11 Dimensionalen Raum damit nicht auskommt schließlich ist der Materie Fluss alleine schon nicht mehr mit 4 Komponenten zu beschreiben und genau wie den müsste man alle auf 11 erweitern.Dazu kommt jetzt noch das aussehen der zugrunde liegenden Calibi-Yau Manigfaltigkeit die auf den krümmungstensor sich auswirkt .
Im Grunde kann man die allgemeine Ralativitäts theorie vergessen.
Aber man kann eins sagen und zwar das die Hawkingstrahlung symmetrisch um das Loch am Ereignishorizont entstehen muss. Wie der aussieht hängt aber auch wieder von dem Drehimpuls ab aber das spielt keine goße Rolle da eine normale Kollision einen schönen jet erzeugt und sollte der nicht entstehen ist das schonmal ein hinweis.

Mfg Matti15


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10.12.2009 um 22:57
@drecksbengel
Also ich geh mal davon aus das du mehr ahnung hast weil die meisten wären mit dem Wort Kerr-Metrick überfordert.^^

Mfg matti15


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10.12.2009 um 23:07
@matti15
Zitat von matti15matti15 schrieb:ich hab ja keine ahnung ob du ahnung von sowas hast oder der durchschnitt trottel bist xD
Naja bisher habe ich den Eindruck du bist der 0815 Physik-Typ der durch Foren wandert um mit seinem Halbwissen zu glänzen. Schönes Beispiel woran man das erkennen kann:
Zitat von matti15matti15 schrieb:weil der Energie-Impulstensor nur 16 Komponenten enthält wobei man bei einem 11 Dimensionalen Raum damit nicht auskommt schließlich ist der Materie Fluss alleine schon nicht mehr mit 4 Komponenten zu beschreiben und genau wie den müsste man alle auf 11 erweitern.
Viel bla bla um nix. Ich will gar nicht erst so weit gehen dich auf dem Begriff der Mannigfaltigkeit fest zu nageln, dass würde schon extrem peinlich werden für dich, ich will einfach nur rechnung sehen, die musst du auch nicht verstehen, dass ist mir egal.
Du scheinst ja mit
Zitat von matti15matti15 schrieb:www.gidf.de xD
angedeutet zu haben, dass man das einfach googeln könnte, ich warte. Wenn du bei Googel nix findest veruchs direkt bei arxiv...


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10.12.2009 um 23:12
@Celladoor

Naja, wo steckt da die erklärung, dass man am LHC die Substruktur erforscht?

Das Problem bei Quarks ist, dass man da nicht einfach Störungstheorie machen kann um zu beschreiben wie sie sich bei Wechselwirkungen verhalten. Bei Elektronen ist das einfach, da brichst du einfach ab, wenn du kein Bock mehr hast und der rest wird schon nicht so viel zu beitragen. Deswegen ist die QED ja auch so toll und die QCD nicht.

Was würde man detektieren, dass einen eindeutigen Hinweis darauf liefert, dass Quarks eine Substruktur haben?


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10.12.2009 um 23:18
@drecksbengel
gidf ist nur ne reaktion auf deinen Art und weise zu antworten.

Jetzt weiß ich wenigstens was du willst aber vorrechnen könnte ein bischen lang werden abgesehen davon das ich das wohl nicht vollständig hinbekommen werde. xD
Aber mal davon abgesehen denke ich mal du würdest genauso dran scheitern weil bis jetzt ist bei dir auch noch nix intelligentes rumgekommen.

Mfg Matti15


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10.12.2009 um 23:39
Zitat von matti15matti15 schrieb:Also beim Standartmodell fehlt nur noch das Higgsteilchen.^^
Und die suchen nach diesen Teilchen. Man kann messen ob Energie verschwindet indem man guckt welche Teilchen entstehen und wie viel energie die haben. Dann guckt man wie viel Energie bei der Kollision vorhanden war und fertig.
Bei SLs ist es schwerer man erkennt sie daran das sie keinen Teilchenjet abgeben sondern in alle Richtungen zerstrahlen.
Leider ist es gerade umgekehrt.

Die Zerstrahlung eines MBH's hätte eine sehr klar erkennbare Signatur. Durch die Zerstrahlungsenergie des schwarzen Lochs, würden sich eine Vielzahl von Quark-Antiquark Paare bilden, die wiederum zu Hadronen zerfallen und als charakteristische Teilchenjets sichtbar wären. Die Energie dieser Teilchenjets hätten einen signifikanten Unterschied, als diejenigen Teilchenjets (bei gleicher Kollisionsenergie), die aus Prozessen hervorgehen würden, an denen kein schwarzes Loch beteiligt gewesen wäre. Da die Bildung eines schwarzen Lochs von der Kollisionsenergie abhängt, hätte dies auch einen leicht messbaren Anstieg, solcher Events bei entsprechender Energie zur Folge.

Beim Higgsteilchen ist die Sache nicht so einfach. Ein Higgsboson zerfällt innert kürzester Zeit wieder in die uns bekannten Teilchen. Es gibt aber nicht nur einen Zerfallsweg. Ein möglicher Zerfallsweg, wäre der Zerfall eines Higgsbosons in ein b-Quark. Allerdings werden diese b-Quarks nicht nur beim Higgs-Zerfall gebildet, sondern gehören bei Kollisionsexperimenten quasi zu den Stammgästen. Das Higgsteilchen würde in diesem Background untergehen und sehr schwierig nachzuweisen sein.

Es gibt aber auch Zerfälle, wie z.B. der Zerfall eines Higgsteilchens in Z-Bosonen, welche wiederum in Myonen zerfallen und eine klare Signatur im Detektor hinterlassen. Der Haken dabei ist, dass die klarsten Signaturen des Higgsbosons sehr, sehr selten gebildet werden.

Zudem ist der mögliche Energiebereich, innerhalb sich das Higgsboson befinden sollte, relativ breit. Was diese Suche nochmals erschwert.

Man kanns auch so ausdrücken. Die Suche nach der Nadel im Heuhaufen, wird erst erfolgsversprechend, wenn der Heuhaufen (Anzahl Kollisionen) gross genug ist und wenn man weiss in welchem Heuhaufen (genauer Energiebereich) man überhaupt suchen muss. ;-)


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10.12.2009 um 23:46
@Celladoor
Deswegen wird es wohl noch ein bischen dauern bis ergebnisse vorliegen.

Naja da hatte ich wohl was verwechselt ich bin von der Hawking strahlung ausgegangen aber die dürfte in dem kurzen augenblick keine große Rolle spielen.

Aber wie ich vorhin gesehen habe hat die momentane Kollisionsenenergie einen Weltrekordwert erreicht.^^

Mfg matti15


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11.12.2009 um 00:25
@matti15
Zitat von matti15matti15 schrieb:gidf ist nur ne reaktion auf deinen Art und weise zu antworten.
Wieso? Weil ich unangenehme Fragen stelle?
Zitat von matti15matti15 schrieb:Aber mal davon abgesehen denke ich mal du würdest genauso dran scheitern weil bis jetzt ist bei dir auch noch nix intelligentes rumgekommen.
Oh je, was du alles denkst und weißt... schluck...

@Celladoor

Ich versteh immer noch nicht. Wie kommt man von der Auflösung einer Singularität mathematisch zu einem charakteristischen Zerfallsmuster?

Für so idioten wie mich gibts doch ganz einfache Physik in Form der Feynmannschen Spieltheorie.


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CERN - Auf der Suche nach den kleinsten Teilchen

11.12.2009 um 00:36
Zitat von drecksbengeldrecksbengel schrieb:Was würde man detektieren, dass einen eindeutigen Hinweis darauf liefert, dass Quarks eine Substruktur haben?
Angeregte Myonen wären ein Hinweis auf eine Substruktur der Quarks. Mit dem CMS-Detektor könnte dies nachgewiesen werden.

Ist schon spät. Wenn du dich ausführlicher darüber informieren möchtest, kann ich dir das hier empfehlen.
http://web.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/theses/zeidler_diploma.pdf

Grüsse und gute Nacht
Celladoor


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11.12.2009 um 00:43
Zitat von drecksbengeldrecksbengel schrieb:Ich versteh immer noch nicht. Wie kommt man von der Auflösung einer Singularität mathematisch zu einem charakteristischen Zerfallsmuster?
http://cdsweb.cern.ch/record/972482/files/0607165.pdf?version=1

So. Muss jetzt pennen.

Gutets Nächtle


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14.12.2009 um 14:34
Der LHC hat übers Wochenende eine neue Höchstenergie erreicht : 2,36 TeV (weiss leider nicht ob das Schwerpunktsenergie ist oder nicht , wenn nicht , bitte halbieren :))
Damit hat er die Leistungsgrenzen des vormals stärkstem Beschleuniger Tevatron weit hinter sich gelassen.

Schwarzer Loch Status : Nö
Erde nach wie vor da : Jep

Quelle :

http://twitter.com/CERN/

http://public.web.cern.ch/public/


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14.12.2009 um 18:01
@Celladoor
drecksbengel schrieb:
Was würde man detektieren, dass einen eindeutigen Hinweis darauf liefert, dass Quarks eine Substruktur haben?


Angeregte Myonen wären ein Hinweis auf eine Substruktur der Quarks. Mit dem CMS-Detektor könnte dies nachgewiesen werden.

Ist schon spät. Wenn du dich ausführlicher darüber informieren möchtest, kann ich dir das hier empfehlen.
http://web.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/theses/zeidler_diploma.pdf
So wie ich das sehe, ist das kein ->direkter<- Hinweis auf eine Substruktur. Natürlich kann vieles z.B. die Stringtheorie bestätigen, aber das haben verallgemeinerte Theorien nunmal so an sich. Bei ihnen ist halt meist viel mehr möglich als vorher. Ich fragte aber nach etwas, dass man nur im Fall einer Substruktur der Elemtarteilchen detektieren würde, was also einen eindeutigen Hinweis auf eine Substruktur geben würde.
drecksbengel schrieb:
Ich versteh immer noch nicht. Wie kommt man von der Auflösung einer Singularität mathematisch zu einem charakteristischen Zerfallsmuster?


http://cdsweb.cern.ch/record/972482/files/0607165.pdf?version=1

So. Muss jetzt pennen.

Gutets Nächtle
Auch das verstehe ich nicht. Hier geht man anscheinend davon aus das sich das schwarze Loch wie ein schwarzschild Loch verhält, dass ist doch aber total hirnrissig. Andererseits wird hier nicht erklärt wie eine mathematische singularität sich einfach so weghebt und wenn sie es tut was darauf folgt.
Soweit ich weiß gibt es keinen allgemeinen konsens darüber wie ein schwarzes loch zerstrahlt. Das es strahlt, dafür spricht mathematisch(okay eher physikalisch) nunmal so einiges, aber das es sich komplett auflöst?

@rachanol

Woher willst du denn jetzt schon wissen, dass da keine schwarzen Löcher entstanden sind?

Sorry für die rechtschreibfehler, bin in eile


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CERN - Auf der Suche nach den kleinsten Teilchen

14.12.2009 um 18:27
Da man die Detektionsmuster kennt, welche man erwarten würde wenn so ein
Mini Black Hole zerfällt. Hier eine Simulation wie der Zerfall im ATLAS Detektor aussehen würde :

http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/08/18/blackholedecay.php (Archiv-Version vom 21.07.2011)

Ausserdem sind die Energien noch zu gering. Da sollten wir mal warten bis das Ding ganz hochgefahren ist bevor wir Mini Black Holes und sonstiges erwarten.

Ohne zusätzliche Raumdimensionen braucht man nämlich ganze 10^16 TeV um das kleinst mögliche zu erzeugen.

Mit Annahme von 3 zusätzlichen Raumdimensionen (und die Entdeckung dieser 3 würden schon reichen um als grosser Erfolg am LHC durchzugehen) würde bereits eine Energie von ca 1TeV ausreichen. Und diese Energie haben wir bereits weit überschritten.

Also wie gesagt : Man weiss wonach man im Detektorbild suchen muss


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14.12.2009 um 20:00
Zitat von drecksbengeldrecksbengel schrieb:So wie ich das sehe, ist das kein ->direkter<- Hinweis auf eine Substruktur.
In der Teilchenphysik können die meisten Teilchen nur indirekt gemessen werden. Man kann sie nur durch ihre Zerfallswege "nachweisen". Natürlich könnten sich alle Eigenschaften der Teilchen des Teilchenzoos nur rein zufällig mit den Vorhersagen des Standardmodells decken und in Wirklichkeit wäre alles ganz anders. Aber das wäre dann schon ein sehr grosser Zufall, zumal dann all die richtigen Vorhersagen zufällig richtig sein müssten.

Was wäre denn deiner Meinung nach, ein direkter Hinweis auf eine Substruktur der Quarks?
Zitat von drecksbengeldrecksbengel schrieb:Das es strahlt, dafür spricht mathematisch(okay eher physikalisch) nunmal so einiges, aber das es sich komplett auflöst?
Was spricht konkret dagegen, dass es sich komplett auflöst? Versteh mich nicht falsch. Ich bin immer offen für neue Theorien. Sofern es sich nicht um irgendwelche Crackpot-Theorien handelt, immer her damit.


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