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Theorem fzuntgd 44649
Description: Union of two adjacent or overlapping finite sets of sequential integers. (Contributed by RP, 14-Dec-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
fzuntgd.k (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ)
fzuntgd.l (𝜑 → 𝐿 ∈ ℤ)
fzuntgd.m (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
fzuntgd.n (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
fzuntgd.km (𝜑 → 𝐾 ≤ 𝑀)
fzuntgd.ml (𝜑 → 𝑀 ≤ (𝐿 + 1))
fzuntgd.ln (𝜑 → 𝐿 ≤ 𝑁)
Assertion
Ref Expression
fzuntgd (𝜑 → ((𝐾...𝐿) ∪ (𝑀...𝑁)) = (𝐾...𝑁))

Proof of Theorem fzuntgd
Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zre 12721 . . . . . 6 (𝑗 ∈ ℤ → 𝑗 ∈ ℝ)
2 simplr 781 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) → 𝑗 ∈ ℝ)
3 fzuntgd.l . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐿 ∈ ℤ)
43zred 12827 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝐿 ∈ ℝ)
54ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) → 𝐿 ∈ ℝ)
6 fzuntgd.n . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
76zred 12827 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
87ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) → 𝑁 ∈ ℝ)
9 simpr 490 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) → 𝑗 ≤ 𝐿)
10 fzuntgd.ln . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝐿 ≤ 𝑁)
1110ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) → 𝐿 ≤ 𝑁)
122, 5, 8, 9, 11letrd 11491 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) → 𝑗 ≤ 𝑁)
1312ex 418 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (𝑗 ≤ 𝐿 → 𝑗 ≤ 𝑁))
1413anim2d 624 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → ((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) → (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
15 fzuntgd.k . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℤ)
1615zred 12827 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝐾 ∈ ℝ)
1716ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≤ 𝑗) → 𝐾 ∈ ℝ)
18 fzuntgd.m . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
1918zred 12827 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝑀 ∈ ℝ)
2019ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≤ 𝑗) → 𝑀 ∈ ℝ)
21 simplr 781 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≤ 𝑗) → 𝑗 ∈ ℝ)
22 fzuntgd.km . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 𝐾 ≤ 𝑀)
2322ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≤ 𝑗) → 𝐾 ≤ 𝑀)
24 simpr 490 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≤ 𝑗) → 𝑀 ≤ 𝑗)
2517, 20, 21, 23, 24letrd 11491 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) ∧ 𝑀 ≤ 𝑗) → 𝐾 ≤ 𝑗)
2625ex 418 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (𝑀 ≤ 𝑗 → 𝐾 ≤ 𝑗))
2726anim1d 623 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → ((𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁) → (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
2814, 27jaod 873 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℝ) → (((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ∨ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) → (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
291, 28sylan2 605 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ∨ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) → (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
30 orc 881 . . . . . . . . 9 (𝐾 ≤ 𝑗 → (𝐾 ≤ 𝑗 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗))
31 orc 881 . . . . . . . . 9 (𝐾 ≤ 𝑗 → (𝐾 ≤ 𝑗 ∨ 𝑗 ≤ 𝑁))
3230, 31jca 521 . . . . . . . 8 (𝐾 ≤ 𝑗 → ((𝐾 ≤ 𝑗 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗) ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∨ 𝑗 ≤ 𝑁)))
3332ad2antrl 741 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) → ((𝐾 ≤ 𝑗 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗) ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∨ 𝑗 ≤ 𝑁)))
34 animorrl 996 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) → (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗))
3519ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗) → 𝑀 ∈ ℝ)
36 peano2re 11507 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐿 ∈ ℝ → (𝐿 + 1) ∈ ℝ)
374, 36syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐿 + 1) ∈ ℝ)
3837ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗) → (𝐿 + 1) ∈ ℝ)
39 simplr 781 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗) → 𝑗 ∈ ℤ)
4039zred 12827 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗) → 𝑗 ∈ ℝ)
41 fzuntgd.ml . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → 𝑀 ≤ (𝐿 + 1))
4241ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗) → 𝑀 ≤ (𝐿 + 1))
43 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗) → (𝐿 + 1) ≤ 𝑗)
4435, 38, 40, 42, 43letrd 11491 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗) → 𝑀 ≤ 𝑗)
4544olcd 888 . . . . . . . . . 10 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗) → (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗))
46 simpr 490 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → 𝑗 ∈ ℤ)
4746zred 12827 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → 𝑗 ∈ ℝ)
483adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → 𝐿 ∈ ℤ)
4948zred 12827 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → 𝐿 ∈ ℝ)
50 lelttric 11441 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑗 ∈ ℝ ∧ 𝐿 ∈ ℝ) → (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝐿 < 𝑗))
5147, 49, 50syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝐿 < 𝑗))
52 zltp1le 12770 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐿 ∈ ℤ ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝐿 < 𝑗 ↔ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗))
533, 52sylan 592 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝐿 < 𝑗 ↔ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗))
5453orbi2d 929 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → ((𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝐿 < 𝑗) ↔ (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗)))
5551, 54mpbid 235 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ (𝐿 + 1) ≤ 𝑗))
5634, 45, 55mpjaodan 973 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗))
5756adantr 486 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) → (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗))
58 simprr 785 . . . . . . . . 9 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) → 𝑗 ≤ 𝑁)
5958olcd 888 . . . . . . . 8 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) → (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝑗 ≤ 𝑁))
6057, 59jca 521 . . . . . . 7 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) → ((𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗) ∧ (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝑗 ≤ 𝑁)))
61 orddi 1027 . . . . . . 7 (((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ∨ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) ↔ (((𝐾 ≤ 𝑗 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗) ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∨ 𝑗 ≤ 𝑁)) ∧ ((𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝑀 ≤ 𝑗) ∧ (𝑗 ≤ 𝐿 ∨ 𝑗 ≤ 𝑁))))
6233, 60, 61sylanbrc 595 . . . . . 6 (((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) → ((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ∨ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
6362ex 418 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → ((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁) → ((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ∨ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁))))
6429, 63impbid 215 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑗 ∈ ℤ) → (((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ∨ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)) ↔ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
6564pm5.32da 590 . . 3 (𝜑 → ((𝑗 ∈ ℤ ∧ ((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ∨ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁))) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁))))
66 elfz1 13668 . . . . . . 7 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝐿 ∈ ℤ) → (𝑗 ∈ (𝐾...𝐿) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿)))
6715, 3, 66syl2anc 596 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑗 ∈ (𝐾...𝐿) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿)))
68 3anass 1111 . . . . . 6 ((𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿)))
6967, 68bitrdi 290 . . . . 5 (𝜑 → (𝑗 ∈ (𝐾...𝐿) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿))))
70 elfz1 13668 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑗 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
7118, 6, 70syl2anc 596 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑗 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
72 3anass 1111 . . . . . 6 ((𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
7371, 72bitrdi 290 . . . . 5 (𝜑 → (𝑗 ∈ (𝑀...𝑁) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁))))
7469, 73orbi12d 932 . . . 4 (𝜑 → ((𝑗 ∈ (𝐾...𝐿) ∨ 𝑗 ∈ (𝑀...𝑁)) ↔ ((𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿)) ∨ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))))
75 elun 4155 . . . 4 (𝑗 ∈ ((𝐾...𝐿) ∪ (𝑀...𝑁)) ↔ (𝑗 ∈ (𝐾...𝐿) ∨ 𝑗 ∈ (𝑀...𝑁)))
76 andi 1025 . . . 4 ((𝑗 ∈ ℤ ∧ ((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ∨ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁))) ↔ ((𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿)) ∨ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁))))
7774, 75, 763bitr4g 317 . . 3 (𝜑 → (𝑗 ∈ ((𝐾...𝐿) ∪ (𝑀...𝑁)) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ ((𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝐿) ∨ (𝑀 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))))
78 elfz1 13668 . . . . 5 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑗 ∈ (𝐾...𝑁) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
7915, 6, 78syl2anc 596 . . . 4 (𝜑 → (𝑗 ∈ (𝐾...𝑁) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
80 3anass 1111 . . . 4 ((𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁)))
8179, 80bitrdi 290 . . 3 (𝜑 → (𝑗 ∈ (𝐾...𝑁) ↔ (𝑗 ∈ ℤ ∧ (𝐾 ≤ 𝑗 ∧ 𝑗 ≤ 𝑁))))
8265, 77, 813bitr4d 314 . 2 (𝜑 → (𝑗 ∈ ((𝐾...𝐿) ∪ (𝑀...𝑁)) ↔ 𝑗 ∈ (𝐾...𝑁)))
8382eqrdv 2761 1 (𝜑 → ((𝐾...𝐿) ∪ (𝑀...𝑁)) = (𝐾...𝑁))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ∪ cun 4152   class class class wbr 5106  (class class class)co 7440  ℝcr 11223  1c1 11225   + caddc 11227   < clt 11367   ≤ cle 11368  ℤcz 12717  ...cfz 13663
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-om 7899  df-2nd 8023  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-er 8742  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-nn 12360  df-n0 12631  df-z 12718  df-fz 13664
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