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AT2021yky: A Fast-Rising Optical Transient with Evolving Broad Hydrogen Emission Consistent with an Ambiguous Nuclear Transient

यह शोध पत्र AT2021yky का बहु-तरंगदैर्ध्य विश्लेषण प्रस्तुत करता है, जो एक संदिग्ध नाभिकीय क्षणिक घटना (न्यूक्लियर ट्रांजिएंट) है, जिसकी विशेषता एक तीव्र वृद्धि, ठंडा ब्लैकबॉडी तापमान और विकसित होता व्यापक हाइड्रोजन उत्सर्जन है जो इसे ज्वारीय व्यवधान घटनाओं (टाइडल डिसरप्शन इवेंट्स) और सक्रिय गैलेक्टिक नाभिक (AGN) फ्लेयर्स दोनों से अलग करता है।

मूल लेखक: Paarmita Pandey, Jason T. Hinkle, Christopher Kochanek, Michael A. Tucker, Mark T. Reynolds, Katie Auchettl, C. Ashall, Dhvanil D. Desai, Aaron Do, Willem B. Hoogendam, M. E. Huber, T. de Jaeger, Thom

प्रकाशित 2026-08-10

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Paarmita Pandey, Jason T. Hinkle, Christopher Kochanek, Michael A. Tucker, Mark T. Reynolds, Katie Auchettl, C. Ashall, Dhvanil D. Desai, Aaron Do, Willem B. Hoogendam, M. E. Huber, T. de Jaeger, Thomas B. Lowe, Anna V. Payne, Benjamin J. Shappee, Todd A. Thompson, Daniel R. Wilkins

मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। ✨ नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

ब्रह्मांड की कल्पना एक विशाल, ब्रह्मांडीय मंच के रूप में करें जहाँ तारों का जन्म होता है, वे जीते हैं और शानदार ढंग से मरते हैं। कभी-कभी, ये तारकीय नाटक आकाशगंगाओं के शांत कोनों में होते हैं, लेकिन अन्य समय में, वे सीधे एक आकाशगंगा के हृदय में होते हैं, जहाँ एक सुपरमैसिव ब्लैक होल—लाखों सूर्यों के द्रव्यमान वाला एक दैत्य—इंतज़ार कर रहा होता है। आमतौर पर, ये ब्लैक होल सुस्त दिग्गजों की तरह होते हैं, जो कभी-कभार गैस और धूल का नाश्ता करते हैं, जिससे वे एक मंद नाइटलाइट की तरह चमकते हैं (इसे एक्टिव गैलेक्टिक न्यूक्लियस या AGN कहा जाता है)। लेकिन कभी-कभी, एक तारा बहुत करीब आ जाता है और ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण द्वारा बेरहमी से फाड़ दिया जाता है, जिसे टाइडल डिसरप्शन इवेंट (TDE) नामक एक हिंसक घटना कहा जाता है। यह एक ब्रह्मांडीय स्पैगेटी मॉन्स्टर द्वारा नूडल को निगलने जैसा है, जो प्रकाश की एक शानदार चमक पैदा करता है। खगोलशास्त्री इन चमकों का अध्ययन करना पसंद करते हैं क्योंकि वे ब्लैक होल के छिपे हुए गुणों, जैसे कि इसके द्रव्यमान और इसके खाने की गति, को प्रकट करने वाली टॉर्च की तरह होते हैं। हालाँकि, ब्रह्मांड चालें खेलना पसंद करता है; कभी-कभी, हमें एक ऐसी चमक दिखाई देती है जो एक TDE की तरह दिखती है लेकिन एक तारे के विस्फोट की तरह व्यवहार करती है, या कुछ ऐसा जो एक भूखे ब्लैक होल जैसा दिखता है लेकिन सामान्य नियमों में फिट नहीं बैठता। इन अजीब चमकों को समझना हमें हमारे ब्रह्मांड के अराजक, हिंसक और सुंदर भौतिकी को समझने में मदद करता है।

AT2021yky से मिलिए, एक ब्रह्मांडीय रहस्य जो हाल ही में आकाश में उभरा और इसने खगोलशास्त्रियों को सिर खुजलाने पर मजबूर कर दिया। यह शोध पत्र इस बात की कहानी है कि कैसे विशेषज्ञों की एक टीम ने इस अजीब वस्तु का पीछा किया, जिसे सितंबर 2021 में ज़्विकी ट्रांजिएंट फैसिलिटी (आकाश को बदलने वाली या चलती हुई चीजों के लिए स्कैन करने वाला एक विशाल कैमरा) द्वारा सबसे पहले देखा गया था। शुरू में, उन्हें लगा कि यह एक मानक सुपरनोवा हो सकता है—एक तारा जो अपने जीवन के अंत में फट जाता है—लेकिन जैसे-जैसे उन्होंने इसे देखा, सुराग मेल नहीं खा रहे थे। लगभग 346 मिलियन प्रकाश वर्ष दूर एक आकाशगंगा में स्थित यह वस्तु एक गिरगिट की तरह व्यवहार कर रही थी, जिसमें विभिन्न ब्रह्मांडीय घटनाओं के लक्षण थे, लेकिन यह किसी भी एक श्रेणी में सटीक रूप से फिट होने से इनकार कर रही थी।

कहानी इस बात से शुरू होती है कि AT2021yky कितनी तेज़ी से प्रकट हुआ। यह केवल 18.2 दिनों में अपने सबसे चमकीले बिंदु तक पहुँच गया। इसे समझने के लिए, अधिकांश तारा विस्फोटों को अपने शिखर तक पहुँचने में हफ्तों या महीनों का समय लगता है, जबकि विशिष्ट ब्लैक होल के नाश्ते (TDEs) को शुरू होने में आमतौर पर 30 से 50 दिन लगते हैं। AT2021yky एक धावक की तरह था, जो "फास्ट ब्लू ऑप्टिकल ट्रांजिएंट्स" नामक दुर्लभ वर्ग के विस्फोटों के लगभग समान गति से ऊपर उठा। लेकिन फिर, कहानी में मोड़ आया। जैसे ही यह फीका पड़ने लगा, यह एक धावक की तरह व्यवहार नहीं कर सका; यह धीमा हो गया और एक ऐसी गति से फीका पड़ा जो एक TDE के अधिक विशिष्ट था। यह एक ऐसी रेस कार को देखने जैसा था जिसने अचानक एक धीमी गति से चलने वाले ट्रक की तरह चलने का फैसला कर लिया हो।

असली रहस्य, हालांकि, यह है कि एक टेलीस्कोप के माध्यम माध्यम से वह वस्तु कैसी दिखती थी। जब खगोलशास्त्रियों ने इसके प्रकाश को देखा, तो उन्होंने एक नीला, निराकार चमक देखा, जैसे एक चिकना, खाली कैनवास हो। फिर, अपने शिखर चमक के लगभग 20 से 40 दिनों के बाद, हाइड्रोजन गैस (H-alpha) की एक एकल, विस्तृत रेखा अचानक दिखाई दी, जो एक चौड़े, धुंधले ब्रशस्ट्रोक की तरह फैल गई। यह असामान्य है। अधिकांश TDEs अलग-अलग गैस लाइनों (जैसे हीलियम और ऑक्सीजन) का एक पूरा समूह दिखाते हैं जो एक साथ गा रहे हों, जबकि अधिकांश सुपरनोवा लाइनों का एक बहुत अलग पैटर्न दिखाते हैं जो तारा ठंडा होने के साथ तेजी से बदलता है। AT2021yky ने केवल यह एक अकेली हाइड्रोजन रेखा दिखाई, और जैसे-जैसे वस्तु धुंधली होती गई, यह और चौड़ी होती गई, जो एक सक्रिय ब्लैक होल में अधिक देखा जाने वाला व्यवहार है, न कि फटने वाले तारों में।

टीम ने परेशानी के अन्य संकेतों की भी तलाश की। उन्होंने एक्स-रे की जाँच की, जो अक्सर भूखे ब्लैक होल द्वारा उत्सर्जित किए जाते हैं, लेकिन कोई नहीं मिला। उन्होंने रेडियो तरंगों की भी जाँच की, जो शक्तिशाली जेटों के संकेत दे सकते हैं, लेकिन वहां भी कुछ नहीं मिला। उन्होंने मेजबान आकाशगंगा के इतिहास को भी देखा और पाया कि वहां पहले से ही एक कमजोर, सुस्त ब्लैक होल मौजूद था, लेकिन इस घटना से पहले वह बहुत सक्रिय नहीं था।

तो, AT2021yky क्या है? शोध पत्र सुझाव देता है कि यह संभवतः एक "एम्बिग्यूअस न्यूक्लियर ट्रांजिएंट" (ANT) है। इसे एक ब्रह्मांडीय पहचान संकट के रूप में सोचें। इसमें एक तेज़ विस्फोट की गति है, एक ब्लैक होल के नाश्ते की लय है, और एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक फिंगरप्रिंट है जो दोनों का मिश्रण दिखता है। लेखक तर्क देते हैं कि यह संभवतः एक मानक सुपरनोवा नहीं है, क्योंकि इसका लाइट कर्व (चमकने और फीका पड़ने का तरीका) और तापमान (जो लगभग 14,000 केल्विन पर स्थिर रहा, न कि मरते हुए तारे की तरह ठंडा हुआ) मेल नहीं खाते। यह एक विशिष्ट TDE भी नहीं है, क्योंकि इसमें गैस लाइनों का सामान्य मिश्रण नहीं है और यह बहुत ठंडा है। और यह निश्चित रूप से एक मानक AGN फ्लेयर नहीं है, क्योंकि वे आमतौर पर इतनी तेज़ी से नहीं बढ़ते या एक पूर्ण ब्लैकबॉडी ग्लो की तरह नहीं दिखते।

इसके बजाय, लेखक प्रस्ताव करते हैं कि AT2021yky एक अनूठी घटना है जहाँ एक तारा शायद एक ऐसे ब्लैक होल द्वारा फाड़ा गया था जो पहले से ही थोड़ा सक्रिय था, या शायद ब्लैक होल ने खुद के खाने के तरीके में अचानक, नाटकीय बदलाव किया था। यह एक "फीकी और तेज़" घटना है, जिसका अर्थ है कि यह आकाश में सबसे चमकीली चीज़ नहीं थी, लेकिन यह सबसे तेज़ में से एक थी। शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि जबकि यह ज्ञात TDEs और सुपरनोवा के साथ कुछ समान गुण साझा करता है, यह अपनी विचित्रता की अपनी अलग श्रेणी के रूप में पर्याप्त विशिष्ट है। यह एक अनुस्मारक है कि ब्रह्मांड आश्चर्यों से भरा है, और कभी-कभी, सबसे दिलचस्प चीजें वे होती हैं जो लेबल होने से इनकार करती हैं। लेखक सुझाव देते हैं कि जैसे-जैसे हम बेहतर टेलीस्कोप बनाएंगे और आकाश के अधिक हिस्से पर नज़र रखेंगे, हम इन "अस्पष्ट" घटनाओं को और अधिक पाएंगे, जिससे हमें ब्लैक होल और उनके चारों ओर घूमने वाले तारों के बीच के जटिल और अव्यवस्थित संबंध को समझने में मदद मिलेगी।

AT2021yky का तकनीकी सारांश: एक तीव्र-उदय वाला ऑप्टिकल ट्रांजिएंट जिसमें विकसित होता विस्तृत हाइड्रोजन उत्सर्जन एक अस्पष्ट नाभिकीय ट्रांजिएंट (Ambiguous Nuclear Transient) के अनुरूप है

समस्या विवरण
नाभिकीय ट्रांजिएंट्स (Nuclear transients), सुपरमैसिव ब्लैक होल (SMBH) के गुणों, अभिवर्धन भौतिकी (accretion physics), और गैलेक्टिक न्यूक्लियस संरचनाओं को समझने के लिए महत्वपूर्ण प्रोब के रूप में कार्य करते हैं। जबकि टाइडल डिसरप्शन इवेंट्स (TDEs) और एक्टिव गैलेक्टिक न्यूक्लियस (AGN) फ्लेयर्स जैसे विशिष्ट वर्ग अच्छी तरह से अध्ययन किए गए हैं, एक बढ़ती हुई आबादी ऐसी घटनाओं की है जो स्पष्ट वर्गीकरण का प्रतिरोध करती है। ये "अस्पष्ट नाभिकीय ट्रांजिएंट्स" (ANTs) हाइब्रिड लक्षण प्रदर्शित करते हैं, जो TDEs के साथ फोटोमेट्रिक समानता साझा करते हैं लेकिन उनके स्पेक्ट्रोस्कोपिक लक्षण AGNs के अधिक समान होते हैं। इन घटनाओं के भौतिक मूल अभी भी कम समझे गए हैं, जिनके प्रस्तावित तंत्रों में पूर्व-मौजूदा AGN डिस्क के भीतर होने वाले TDEs से लेकर अभिवर्धन प्रवाह (accretion flows) में अस्थिरता तक शामिल हैं। यह शोध पत्र एक विशिष्ट अस्पष्ट घटना, AT2021yky, को वर्गीकृत करने के उद्देश्य को संबोधित करता है, ताकि इसके भौतिक स्वरूप को निर्धारित किया जा सके और इसे ज्ञात ट्रांजिएंट आबादी के संदर्भ में रखा जा सके।

कार्यप्रणाली (Methodology)
लेखक $z=0.076$ के रेडशिफ्ट पर खोजे गए AT2021yky (ZTF21abzciqh) के व्यापक बहु-तरंगदैर्ध्य विश्लेषण को प्रस्तुत करते हैं। यह अध्ययन कई सुविधाओं से प्राप्त पुरालेखीय (archival) और नए डेटा को एकीकृत करता है:

फोटोमेट्री: ऑप्टिकल लाइट कर्व्स का निर्माण Zwicky Transient Facility (ZTF) और ATLAS के डेटा का उपयोग करके किया गया, जो पीक से ~400 दिन पहले से लेकर पीक के ~1200 दिन बाद तक फैला हुआ है। नील गेहरेल्स स्विफ्ट ऑब्जर्वेटरी (UVOT) के साथ अल्ट्रावॉयलेट (UV) निगरानी की गई, और मिड-इन्फ्रारेड (MIR) डेटा WISE से प्राप्त किया गया। Swift/XRT का उपयोग करके एक्स-रे सीमाएं स्थापित की गईं, और JCMT/SCUBA-2 अवलोकनों का उपयोग करके सबमिलीमीटर बाधाएं (constraints) प्राप्त की गईं।
स्पेक्ट्रोस्कोपी: ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा SNIFS (UH88), LRIS (Keck I), और KCWI (Keck II) का उपयोग करके प्राप्त किए गए, जो पीक से 7 दिन पहले से लेकर ~3 वर्ष बाद तक के कालखंड को कवर करते हैं। NIR स्पेक्ट्रा SpeX (IRTF) के माध्यम से प्राप्त किए गए। ट्रांजिएंट उत्सर्जन को अलग करने के लिए PSF फिटिंग और इमेज सबट्रैक्शन तकनीकों का उपयोग करके होस्ट-गैलेक्सी घटाव (subtraction) किया गया।
होस्ट लक्षण वर्णन: होस्ट गैलेक्सी का विश्लेषण DESI लेगेसी सर्वे इमेजिंग और GALCLE, SDSS, 2MASS, और WISE से प्राप्त फोटोमेट्री का उपयोग करके किया गया। सेलुलर पॉपुलेशन पैरामीटर्स को FAST++ कोड का उपयोग करके निकाला गया, और ब्लैक होल द्रव्यमान का अनुमान एम्पिरिकल स्केलिंग संबंधों ( $M_{BH}-M_*$ और $M_{BH}-M_{bulge}$ ) के माध्यम से लगाया गया। उत्सर्जन-रेखा अनुपात का उपयोग लेट-टाइम स्पेक्ट्रा से BPT आरेख बनाने के लिए किया गया ताकि नाभिकीय गतिविधि का आकलन किया जा सके।
मॉडलिंग: ट्रांजिएंट के स्पेक्ट्रल एनर्जी डिस्ट्रीब्यूशन (SED) को सिंगल-टेम्परेचर ब्लैकबॉडी फिट का उपयोग करके मॉडल किया गया ताकि बोलोमेट्रिक ल्यूमिनोसिटी, तापमान और फोटोस्फेरिक रेडियस प्राप्त किया जा सके। लाइट कर्व इवोल्यूशन को पावर-लॉ राइज और एक्सपोनेंशियल डिके मॉडल के साथ फिट किया गया।

मुख्य परिणाम

फोटोमेट्रिक विकास: AT2021yky ने $L_{peak} = (4.1 \pm 1.1) \times 10^{43}$ erg s $^{-1}$ की पीक बोलोमेट्रिक ल्यूमिनोसिटी तक $18.2 \pm 0.7$ दिनों का तीव्र उदय प्रदर्शित किया। पोस्ट-पीक गिरावट $\tau \approx 32$ दिनों के टाइमस्केल के साथ एक एक्सपोनेंशियल डिके का पालन करती है।
थर्मल गुण: प्रारंभिक UV/ऑप्टिकल उत्सर्जन को $T \approx 1.4 \times 10^4$ K के तापमान वाले ब्लैकबॉडी द्वारा अच्छी तरह से वर्णित किया गया है, जो अधिकांश ऑप्टिकली सिलेक्टेड TDEs की तुलना में ठंडा है लेकिन "फेंट एंड फास्ट" (FaF) TDE उपवर्ग के अनुरूप है। प्रभावी त्रिज्या $R \approx 1.3 \times 10^{15}$ cm निकाली गई।
स्पेक्ट्रोस्कोपिक विकास: प्रारंभिक स्पेक्ट्रा मुख्य रूप से फीचरलेस ब्लू कॉन्टीनमम दिखाते हैं। एक विस्तृत H $\alpha$ उत्सर्जन रेखा (FWHM $\sim 11,000$ km s $^{-1}$ ) पीक के 20-40 दिन बाद उभरी और ट्रांजिएंट के फीके पड़ने के साथ और अधिक विस्तृत हो गई। विशेष रूप से, इसके स्पेक्ट्रम में अन्य विशिष्ट TDE फीचर्स जैसे He II, ब्रॉड H $\beta$ , या बॉवेन फ्लोरेसेंस लाइन्स का अभाव था।
गैर-डिटेक्शन (Non-Detections): पीक के पास कोई एक्स-रे उत्सर्जन नहीं पाया गया, जिसकी $3\sigma$ सीमा $L_X \lesssim 3.4 \times 10^{41}$ erg s $^{-1}$ है। 850 $\mu$ m पर रेडियो अवलोकन $3\sigma$ अपर लिमिट $\sim 5$ mJy प्रदान करते हैं, जो 5 GHz सीमा $\lesssim 0.3$ mJy के बराबर है, जो नॉन-रिलेटिविस्टिक TDE आउटफ्लो के अनुरूप है लेकिन रिलेटिविस्टिक जेट्स को खारिज करता है।
होस्ट एनवायरनमेंट: होस्ट गैलेक्सी एक बल्ज-डोमिनेटेड सिस्टम है जिसका स्टेलर मास $\log(M_*/M_\odot) \approx 9.7$ है। लेट-टाइम स्पेक्ट्रा के BPT विश्लेषण से होस्ट को AGN क्षेत्र में रखा गया है, जो पूर्व-मौजूदा लो-ल्यूमिनोसिटी न्यूक्लियर एक्टिविटी का संकेत देता है, हालांकि WISE लाइट कर्व्स ने घटना से 11 वर्ष पूर्व कोई महत्वपूर्ण परिवर्तनशीलता नहीं दिखाई। अनुमानित ब्लैक होल मास $\log(M_{BH}/M_\odot) \approx 6.07$ है।

वर्गीकरण और चर्चा
लेखकों ने व्यवस्थित रूप से पांच भौतिक परिदृश्यों का मूल्यांकन किया है:

कोर-कोलैप्स सुपरनोवा: ब्लैकबॉडी तापमान में कूलिंग की अनुपस्थिति, रेडियोएक्टिव डिके के साथ असंगत धीमी गिरावट दर, और ब्रॉड H $\alpha$ का विलंबित उद्भव (SNe II में शुरुआती बाल्मर लाइनों के विपरीत) के कारण इसे खारिज कर दिया गया।
ल्यूमिनस फास्ट ब्लू ऑप्टिकल ट्रांजिएंट (LFBOT): डिके टाइमस्केल ( $\tau \sim 40$ दिन बनाम LFBOT की परिभाषा $\le 12$ दिन), ब्रॉड H $\alpha$ के ब्लूशिफ्टेड होने की कमी, और LFBOTs के विशिष्ट एक्स-रे/रेडियो उत्सर्जन की अनुपस्थिति के कारण इसे खारिज कर दिया गया।
AGN फ्लेयर: ब्लैकबॉडी SED (AGNs के पावर-लॉ कॉन्टीनम के विपरीत) और पूर्व-घटना परिवर्तनशीलता की कमी के कारण, इसे प्राथमिक चालक के रूप में असंभवी माना गया, हालांकि होस्ट में एक कमजोर AGN मौजूद है।
टाइडल डिसरप्शन इवेंट (TDE): तीव्र उदय, कम ल्यूमिनोसिटी और ठंडा ब्लैकबॉडी तापमान FaF TDE उपवर्ग के साथ संरेखित होते हैं। हालांकि, इसकी स्पेक्ट्रोस्कोपिक सिग्नेचर असामान्य है; He II और अन्य बाल्मर लाइनों की अनुपस्थिति, और केवल एक एकल ब्रॉड H $\alpha$ की उपस्थिति जो समय के साथ विस्तृत होती है (जो कि AGN ब्रॉड-लाइन रीजन के अधिक विशिष्ट व्यवहार है), मानक TDE मॉडलों से विचलित होती है।
अस्पष्ट नाभिकीय ट्रांजिएंट (ANT): लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि AT2021yky एक ANT के रूप में सबसे अच्छा वर्गीकृत है। यह एक मध्यवर्ती पैरामीटर स्पेस में स्थित है: फोटोमेट्रिक रूप से FaF TDEs के अनुरूप है लेकिन स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से विशिष्ट है, जिसमें TDEs की मल्टी-लाइन फीचर्स की कमी है और यह AGN के अधिक विशिष्ट विकास को दर्शाता है।

महत्व
यह शोध पत्र यह तर्क देता है कि AT2021yky एक विशिष्ट श्रेणी के नाभिकीय ट्रांजिएंट्स का प्रतिनिधित्व करता है जहाँ भौतिक मूल अस्पष्ट है। यह घटना कमजोर रूप से सक्रिय गैलेक्टिक न्यूक्लिआई में होने वाली विभिन्न अभिवर्धन-संचालित घटनाओं की विविधता को उजागर करती है। लेखक सुझाव देते हैं कि ऐसे इवेंट्स पूर्व-मौजूदा AGN डिस्क के भीतर होने वाले TDEs, लो-ल्यूमिनोसिटी AGN में अस्थिरता, या आंशिक टाइडल डिसरप्शन से उत्पन्न हो सकते हैं। यह अध्ययन इस बात पर जोर देता है कि वर्तमान में ANTs का नमूना छोटा और विषम है, और यह निर्धारित करने के लिए कि क्या ये घटनाएं एक सामान्य भौतिक तंत्र साझा करती हैं या समान अवलोकनात्मक हस्ताक्षरों पर मिलने वाले कई अलग-अलग चैनलों का प्रतिनिधित्व करती हैं, ZTF, ASAS-SN, और भविष्य के वेरा सी. रुबिन ऑब्जर्वेटरी जैसे सर्वेक्षणों द्वारा व्यवस्थित निगरानी आवश्यक है। यह शोध पत्र स्पष्ट रूप से यह दावा नहीं करता है कि यह AT2021yky के तंत्र को पूरी तरह से हल कर देता है, बल्कि यह रेखांकित करता है कि AGN परिवर्तनशीलता और TDEs के बीच की सीमा को बेहतर ढंग से समझने के लिए ऐसे ट्रांजिएंट्स के नमूने का विस्तार करना आवश्यक है।

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