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Theorem apdifflemf 16157
Description: Lemma for apdiff 16159. Being apart from the point halfway between 𝑄 and 𝑅 suffices for 𝐴 to be a different distance from 𝑄 and from 𝑅. (Contributed by Jim Kingdon, 18-May-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
apdifflemf.a (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
apdifflemf.q (𝜑𝑄 ∈ ℚ)
apdifflemf.r (𝜑𝑅 ∈ ℚ)
apdifflemf.qr (𝜑𝑄 < 𝑅)
apdifflemf.ap (𝜑 → ((𝑄 + 𝑅) / 2) # 𝐴)
Assertion
Ref Expression
apdifflemf (𝜑 → (abs‘(𝐴𝑄)) # (abs‘(𝐴𝑅)))

Proof of Theorem apdifflemf
StepHypRef Expression
1 apdifflemf.a . . . . . . 7 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
21recnd 8131 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
3 apdifflemf.r . . . . . . 7 (𝜑𝑅 ∈ ℚ)
4 qcn 9785 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ ℚ → 𝑅 ∈ ℂ)
53, 4syl 14 . . . . . 6 (𝜑𝑅 ∈ ℂ)
62, 5subcld 8413 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴𝑅) ∈ ℂ)
76adantr 276 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝐴𝑅) ∈ ℂ)
87abscld 11577 . . 3 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (abs‘(𝐴𝑅)) ∈ ℝ)
9 apdifflemf.q . . . . . . 7 (𝜑𝑄 ∈ ℚ)
10 qcn 9785 . . . . . . 7 (𝑄 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ ℂ)
119, 10syl 14 . . . . . 6 (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
122, 11subcld 8413 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴𝑄) ∈ ℂ)
1312abscld 11577 . . . 4 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝑄)) ∈ ℝ)
1413adantr 276 . . 3 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (abs‘(𝐴𝑄)) ∈ ℝ)
15 qre 9776 . . . . . . . . . 10 (𝑄 ∈ ℚ → 𝑄 ∈ ℝ)
169, 15syl 14 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑄 ∈ ℝ)
1716adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝑄 ∈ ℝ)
181adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝐴 ∈ ℝ)
19 qaddcl 9786 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑄 ∈ ℚ ∧ 𝑅 ∈ ℚ) → (𝑄 + 𝑅) ∈ ℚ)
209, 3, 19syl2anc 411 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑄 + 𝑅) ∈ ℚ)
21 qre 9776 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑄 + 𝑅) ∈ ℚ → (𝑄 + 𝑅) ∈ ℝ)
2220, 21syl 14 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑄 + 𝑅) ∈ ℝ)
2322rehalfcld 9314 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑄 + 𝑅) / 2) ∈ ℝ)
2423adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → ((𝑄 + 𝑅) / 2) ∈ ℝ)
25 apdifflemf.qr . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑄 < 𝑅)
26 qre 9776 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑅 ∈ ℚ → 𝑅 ∈ ℝ)
273, 26syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑅 ∈ ℝ)
28 avglt1 9306 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑄 ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (𝑄 < 𝑅𝑄 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)))
2916, 27, 28syl2anc 411 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑄 < 𝑅𝑄 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)))
3025, 29mpbid 147 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑄 < ((𝑄 + 𝑅) / 2))
3130adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝑄 < ((𝑄 + 𝑅) / 2))
32 simpr 110 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴)
3317, 24, 18, 31, 32lttrd 8228 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝑄 < 𝐴)
3417, 18, 33ltled 8221 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝑄𝐴)
3517, 18, 34abssubge0d 11572 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (abs‘(𝐴𝑄)) = (𝐴𝑄))
3635oveq2d 5978 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑅 − (abs‘(𝐴𝑄))) = (𝑅 − (𝐴𝑄)))
375adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝑅 ∈ ℂ)
382adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝐴 ∈ ℂ)
3911adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝑄 ∈ ℂ)
4037, 38, 39subsub3d 8443 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑅 − (𝐴𝑄)) = ((𝑅 + 𝑄) − 𝐴))
4137, 39addcomd 8253 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑅 + 𝑄) = (𝑄 + 𝑅))
4241oveq1d 5977 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → ((𝑅 + 𝑄) − 𝐴) = ((𝑄 + 𝑅) − 𝐴))
4336, 40, 423eqtrd 2243 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑅 − (abs‘(𝐴𝑄))) = ((𝑄 + 𝑅) − 𝐴))
4422adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑄 + 𝑅) ∈ ℝ)
45 2rp 9810 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℝ+
4645a1i 9 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 2 ∈ ℝ+)
4744, 18, 46ltdivmuld 9900 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴 ↔ (𝑄 + 𝑅) < (2 · 𝐴)))
4832, 47mpbid 147 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑄 + 𝑅) < (2 · 𝐴))
49382timesd 9310 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (2 · 𝐴) = (𝐴 + 𝐴))
5048, 49breqtrd 4080 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑄 + 𝑅) < (𝐴 + 𝐴))
5144, 18, 18ltsubaddd 8644 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (((𝑄 + 𝑅) − 𝐴) < 𝐴 ↔ (𝑄 + 𝑅) < (𝐴 + 𝐴)))
5250, 51mpbird 167 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → ((𝑄 + 𝑅) − 𝐴) < 𝐴)
5343, 52eqbrtrd 4076 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑅 − (abs‘(𝐴𝑄))) < 𝐴)
5425adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝑄 < 𝑅)
5527adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝑅 ∈ ℝ)
56 difrp 9844 . . . . . . . 8 ((𝑄 ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (𝑄 < 𝑅 ↔ (𝑅𝑄) ∈ ℝ+))
5717, 55, 56syl2anc 411 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑄 < 𝑅 ↔ (𝑅𝑄) ∈ ℝ+))
5854, 57mpbid 147 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑅𝑄) ∈ ℝ+)
5918, 58ltaddrpd 9882 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝐴 < (𝐴 + (𝑅𝑄)))
6035oveq2d 5978 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑅 + (abs‘(𝐴𝑄))) = (𝑅 + (𝐴𝑄)))
6137, 38, 39addsub12d 8436 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑅 + (𝐴𝑄)) = (𝐴 + (𝑅𝑄)))
6260, 61eqtrd 2239 . . . . 5 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (𝑅 + (abs‘(𝐴𝑄))) = (𝐴 + (𝑅𝑄)))
6359, 62breqtrrd 4082 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → 𝐴 < (𝑅 + (abs‘(𝐴𝑄))))
6418, 55, 14absdifltd 11574 . . . 4 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → ((abs‘(𝐴𝑅)) < (abs‘(𝐴𝑄)) ↔ ((𝑅 − (abs‘(𝐴𝑄))) < 𝐴𝐴 < (𝑅 + (abs‘(𝐴𝑄))))))
6553, 63, 64mpbir2and 947 . . 3 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (abs‘(𝐴𝑅)) < (abs‘(𝐴𝑄)))
668, 14, 65gtapd 8740 . 2 ((𝜑 ∧ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴) → (abs‘(𝐴𝑄)) # (abs‘(𝐴𝑅)))
6713adantr 276 . . 3 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (abs‘(𝐴𝑄)) ∈ ℝ)
686adantr 276 . . . 4 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (𝐴𝑅) ∈ ℂ)
6968abscld 11577 . . 3 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (abs‘(𝐴𝑅)) ∈ ℝ)
7011, 5, 2subsubd 8441 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑄 − (𝑅𝐴)) = ((𝑄𝑅) + 𝐴))
7116, 27sublt0d 8673 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑄𝑅) < 0 ↔ 𝑄 < 𝑅))
7225, 71mpbird 167 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑄𝑅) < 0)
7316, 27resubcld 8483 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑄𝑅) ∈ ℝ)
74 ltaddnegr 8528 . . . . . . . . 9 (((𝑄𝑅) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → ((𝑄𝑅) < 0 ↔ ((𝑄𝑅) + 𝐴) < 𝐴))
7573, 1, 74syl2anc 411 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑄𝑅) < 0 ↔ ((𝑄𝑅) + 𝐴) < 𝐴))
7672, 75mpbid 147 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑄𝑅) + 𝐴) < 𝐴)
7770, 76eqbrtrd 4076 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑄 − (𝑅𝐴)) < 𝐴)
7877adantr 276 . . . . 5 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (𝑄 − (𝑅𝐴)) < 𝐴)
791adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝐴 ∈ ℝ)
8022adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (𝑄 + 𝑅) ∈ ℝ)
81 simpr 110 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2))
8279, 79, 80, 81, 81lt2halvesd 9315 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (𝐴 + 𝐴) < (𝑄 + 𝑅))
8379, 79, 80ltaddsub2d 8649 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → ((𝐴 + 𝐴) < (𝑄 + 𝑅) ↔ 𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) − 𝐴)))
8482, 83mpbid 147 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) − 𝐴))
8511adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝑄 ∈ ℂ)
865adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝑅 ∈ ℂ)
872adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝐴 ∈ ℂ)
8885, 86, 87addsubassd 8433 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → ((𝑄 + 𝑅) − 𝐴) = (𝑄 + (𝑅𝐴)))
8984, 88breqtrd 4080 . . . . 5 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝐴 < (𝑄 + (𝑅𝐴)))
9016adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝑄 ∈ ℝ)
9127adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝑅 ∈ ℝ)
9291, 79resubcld 8483 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (𝑅𝐴) ∈ ℝ)
9379, 90, 92absdifltd 11574 . . . . 5 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → ((abs‘(𝐴𝑄)) < (𝑅𝐴) ↔ ((𝑄 − (𝑅𝐴)) < 𝐴𝐴 < (𝑄 + (𝑅𝐴)))))
9478, 89, 93mpbir2and 947 . . . 4 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (abs‘(𝐴𝑄)) < (𝑅𝐴))
9523adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → ((𝑄 + 𝑅) / 2) ∈ ℝ)
96 avglt2 9307 . . . . . . . . . 10 ((𝑄 ∈ ℝ ∧ 𝑅 ∈ ℝ) → (𝑄 < 𝑅 ↔ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝑅))
9716, 27, 96syl2anc 411 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑄 < 𝑅 ↔ ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝑅))
9825, 97mpbid 147 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝑅)
9998adantr 276 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → ((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝑅)
10079, 95, 91, 81, 99lttrd 8228 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝐴 < 𝑅)
10179, 91, 100ltled 8221 . . . . 5 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → 𝐴𝑅)
10279, 91, 101abssuble0d 11573 . . . 4 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (abs‘(𝐴𝑅)) = (𝑅𝐴))
10394, 102breqtrrd 4082 . . 3 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (abs‘(𝐴𝑄)) < (abs‘(𝐴𝑅)))
10467, 69, 103ltapd 8741 . 2 ((𝜑𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)) → (abs‘(𝐴𝑄)) # (abs‘(𝐴𝑅)))
105 apdifflemf.ap . . 3 (𝜑 → ((𝑄 + 𝑅) / 2) # 𝐴)
106 reaplt 8691 . . . 4 ((((𝑄 + 𝑅) / 2) ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (((𝑄 + 𝑅) / 2) # 𝐴 ↔ (((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2))))
10723, 1, 106syl2anc 411 . . 3 (𝜑 → (((𝑄 + 𝑅) / 2) # 𝐴 ↔ (((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2))))
108105, 107mpbid 147 . 2 (𝜑 → (((𝑄 + 𝑅) / 2) < 𝐴𝐴 < ((𝑄 + 𝑅) / 2)))
10966, 104, 108mpjaodan 800 1 (𝜑 → (abs‘(𝐴𝑄)) # (abs‘(𝐴𝑅)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104  wb 105  wo 710  wcel 2177   class class class wbr 4054  cfv 5285  (class class class)co 5962  cc 7953  cr 7954  0cc0 7955   + caddc 7958   · cmul 7960   < clt 8137  cmin 8273   # cap 8684   / cdiv 8775  2c2 9117  cq 9770  +crp 9805  abscabs 11393
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2179  ax-14 2180  ax-ext 2188  ax-coll 4170  ax-sep 4173  ax-nul 4181  ax-pow 4229  ax-pr 4264  ax-un 4493  ax-setind 4598  ax-iinf 4649  ax-cnex 8046  ax-resscn 8047  ax-1cn 8048  ax-1re 8049  ax-icn 8050  ax-addcl 8051  ax-addrcl 8052  ax-mulcl 8053  ax-mulrcl 8054  ax-addcom 8055  ax-mulcom 8056  ax-addass 8057  ax-mulass 8058  ax-distr 8059  ax-i2m1 8060  ax-0lt1 8061  ax-1rid 8062  ax-0id 8063  ax-rnegex 8064  ax-precex 8065  ax-cnre 8066  ax-pre-ltirr 8067  ax-pre-ltwlin 8068  ax-pre-lttrn 8069  ax-pre-apti 8070  ax-pre-ltadd 8071  ax-pre-mulgt0 8072  ax-pre-mulext 8073  ax-arch 8074  ax-caucvg 8075
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 837  df-3or 982  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2193  df-cleq 2199  df-clel 2202  df-nfc 2338  df-ne 2378  df-nel 2473  df-ral 2490  df-rex 2491  df-reu 2492  df-rmo 2493  df-rab 2494  df-v 2775  df-sbc 3003  df-csb 3098  df-dif 3172  df-un 3174  df-in 3176  df-ss 3183  df-nul 3465  df-if 3576  df-pw 3623  df-sn 3644  df-pr 3645  df-op 3647  df-uni 3860  df-int 3895  df-iun 3938  df-br 4055  df-opab 4117  df-mpt 4118  df-tr 4154  df-id 4353  df-po 4356  df-iso 4357  df-iord 4426  df-on 4428  df-ilim 4429  df-suc 4431  df-iom 4652  df-xp 4694  df-rel 4695  df-cnv 4696  df-co 4697  df-dm 4698  df-rn 4699  df-res 4700  df-ima 4701  df-iota 5246  df-fun 5287  df-fn 5288  df-f 5289  df-f1 5290  df-fo 5291  df-f1o 5292  df-fv 5293  df-riota 5917  df-ov 5965  df-oprab 5966  df-mpo 5967  df-1st 6244  df-2nd 6245  df-recs 6409  df-frec 6495  df-pnf 8139  df-mnf 8140  df-xr 8141  df-ltxr 8142  df-le 8143  df-sub 8275  df-neg 8276  df-reap 8678  df-ap 8685  df-div 8776  df-inn 9067  df-2 9125  df-3 9126  df-4 9127  df-n0 9326  df-z 9403  df-uz 9679  df-q 9771  df-rp 9806  df-seqfrec 10625  df-exp 10716  df-cj 11238  df-re 11239  df-im 11240  df-rsqrt 11394  df-abs 11395
This theorem is referenced by:  apdiff  16159
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