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Theorem genpnnp 11090
Description: The result of an operation on positive reals is different from the set of positive fractions. (Contributed by NM, 29-Feb-1996.) (Revised by Mario Carneiro, 12-Jun-2013.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
genp.1 𝐹 = (𝑤 ∈ P, 𝑣 ∈ P ↦ {𝑥 ∣ ∃𝑦 ∈ 𝑤 ∃𝑧 ∈ 𝑣 𝑥 = (𝑦𝐺𝑧)})
genp.2 ((𝑦 ∈ Q ∧ 𝑧 ∈ Q) → (𝑦𝐺𝑧) ∈ Q)
genpnnp.3 (𝑧 ∈ Q → (𝑥 <Q 𝑦 ↔ (𝑧𝐺𝑥) <Q (𝑧𝐺𝑦)))
genpnnp.4 (𝑥𝐺𝑦) = (𝑦𝐺𝑥)
Assertion
Ref Expression
genpnnp ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → ¬ (𝐴𝐹𝐵) = Q)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣   𝑥,𝐺   𝑦,𝑤,𝑣,𝐺,𝑧   𝑤,𝐴,𝑣   𝑤,𝐵,𝑣   𝑤,𝐹,𝑣
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥, 𝑦, 𝑧)

Proof of Theorem genpnnp
Dummy variables 𝑓 𝑔 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 prpssnq 11075 . . . . 5 (𝐴 ∈ P → 𝐴 ⊊ Q)
2 pssnel 4424 . . . . 5 (𝐴 ⊊ Q → ∃𝑤(𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴))
31, 2syl 18 . . . 4 (𝐴 ∈ P → ∃𝑤(𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴))
4 prpssnq 11075 . . . . 5 (𝐵 ∈ P → 𝐵 ⊊ Q)
5 pssnel 4424 . . . . 5 (𝐵 ⊊ Q → ∃𝑣(𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵))
64, 5syl 18 . . . 4 (𝐵 ∈ P → ∃𝑣(𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵))
73, 6anim12i 625 . . 3 ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → (∃𝑤(𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ ∃𝑣(𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵)))
8 exdistrv 1988 . . 3 (∃𝑤∃𝑣((𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵)) ↔ (∃𝑤(𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ ∃𝑣(𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵)))
97, 8sylibr 237 . 2 ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → ∃𝑤∃𝑣((𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵)))
10 prub 11079 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐴 ∈ P ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) ∧ 𝑤 ∈ Q) → (¬ 𝑤 ∈ 𝐴 → 𝑓 <Q 𝑤))
11 prub 11079 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐵 ∈ P ∧ 𝑔 ∈ 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ Q) → (¬ 𝑣 ∈ 𝐵 → 𝑔 <Q 𝑣))
1210, 11im2anan9 632 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐴 ∈ P ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) ∧ 𝑤 ∈ Q) ∧ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝑔 ∈ 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ Q)) → ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) → (𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑔 <Q 𝑣)))
13 elprnq 11076 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐴 ∈ P ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) → 𝑓 ∈ Q)
1413anim1i 627 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐴 ∈ P ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) ∧ 𝑤 ∈ Q) → (𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q))
15 elprnq 11076 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝐵 ∈ P ∧ 𝑔 ∈ 𝐵) → 𝑔 ∈ Q)
1615anim1i 627 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝐵 ∈ P ∧ 𝑔 ∈ 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ Q) → (𝑔 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q))
17 ltsonq 11054 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 <Q Or Q
18 so2nr 5587 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (( <Q Or Q ∧ (𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q)) → ¬ (𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑤 <Q 𝑓))
1917, 18mpan 703 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ((𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q) → ¬ (𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑤 <Q 𝑓))
2019ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q) ∧ (𝑔 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q)) ∧ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)) → ¬ (𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑤 <Q 𝑓))
21 simpr 490 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝑔 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q) → 𝑣 ∈ Q)
22 simpl 488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 ((𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q) → 𝑓 ∈ Q)
2321, 22anim12i 625 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑔 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q) ∧ (𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q)) → (𝑣 ∈ Q ∧ 𝑓 ∈ Q))
2423ancoms 464 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q) ∧ (𝑔 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q)) → (𝑣 ∈ Q ∧ 𝑓 ∈ Q))
25 vex 3455 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 𝑤 ∈ V
26 vex 3455 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 𝑣 ∈ V
27 genpnnp.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑧 ∈ Q → (𝑥 <Q 𝑦 ↔ (𝑧𝐺𝑥) <Q (𝑧𝐺𝑦)))
28 vex 3455 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 𝑓 ∈ V
29 genpnnp.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 (𝑥𝐺𝑦) = (𝑦𝐺𝑥)
30 vex 3455 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 𝑔 ∈ V
3125, 26, 27, 28, 29, 30caovord3 7634 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 (((𝑣 ∈ Q ∧ 𝑓 ∈ Q) ∧ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)) → (𝑤 <Q 𝑓 ↔ 𝑔 <Q 𝑣))
3231anbi2d 642 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 (((𝑣 ∈ Q ∧ 𝑓 ∈ Q) ∧ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)) → ((𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑤 <Q 𝑓) ↔ (𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑔 <Q 𝑣)))
3324, 32sylan 592 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((((𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q) ∧ (𝑔 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q)) ∧ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)) → ((𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑤 <Q 𝑓) ↔ (𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑔 <Q 𝑣)))
3420, 33mtbid 327 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((((𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q) ∧ (𝑔 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q)) ∧ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)) → ¬ (𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑔 <Q 𝑣))
3534ex 418 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q) ∧ (𝑔 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q)) → ((𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔) → ¬ (𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑔 <Q 𝑣)))
3635con2d 135 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑓 ∈ Q ∧ 𝑤 ∈ Q) ∧ (𝑔 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q)) → ((𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑔 <Q 𝑣) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)))
3714, 16, 36syl2an 608 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝐴 ∈ P ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) ∧ 𝑤 ∈ Q) ∧ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝑔 ∈ 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ Q)) → ((𝑓 <Q 𝑤 ∧ 𝑔 <Q 𝑣) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)))
3812, 37syld 48 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 ∈ P ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) ∧ 𝑤 ∈ Q) ∧ ((𝐵 ∈ P ∧ 𝑔 ∈ 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ Q)) → ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)))
3938an4s 673 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐴 ∈ P ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ P ∧ 𝑔 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q)) → ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)))
4039ex 418 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 ∈ P ∧ 𝑓 ∈ 𝐴) ∧ (𝐵 ∈ P ∧ 𝑔 ∈ 𝐵)) → ((𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q) → ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔))))
4140an4s 673 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ (𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐵)) → ((𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q) → ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔))))
4241ex 418 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → ((𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐵) → ((𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q) → ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)))))
4342com24 96 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) → ((𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q) → ((𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐵) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)))))
4443imp32 424 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) ∧ (𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q))) → ((𝑓 ∈ 𝐴 ∧ 𝑔 ∈ 𝐵) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)))
4544ralrimivv 3204 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) ∧ (𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q))) → ∀𝑓 ∈ 𝐴 ∀𝑔 ∈ 𝐵 ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔))
46 ralnex2 3143 . . . . . . . . 9 (∀𝑓 ∈ 𝐴 ∀𝑔 ∈ 𝐵 ¬ (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔) ↔ ¬ ∃𝑓 ∈ 𝐴 ∃𝑔 ∈ 𝐵 (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔))
4745, 46sylib 221 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) ∧ (𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q))) → ¬ ∃𝑓 ∈ 𝐴 ∃𝑔 ∈ 𝐵 (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔))
48 genp.1 . . . . . . . . . 10 𝐹 = (𝑤 ∈ P, 𝑣 ∈ P ↦ {𝑥 ∣ ∃𝑦 ∈ 𝑤 ∃𝑧 ∈ 𝑣 𝑥 = (𝑦𝐺𝑧)})
49 genp.2 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ Q ∧ 𝑧 ∈ Q) → (𝑦𝐺𝑧) ∈ Q)
5048, 49genpelv 11085 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → ((𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵) ↔ ∃𝑓 ∈ 𝐴 ∃𝑔 ∈ 𝐵 (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)))
5150adantr 486 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) ∧ (𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q))) → ((𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵) ↔ ∃𝑓 ∈ 𝐴 ∃𝑔 ∈ 𝐵 (𝑤𝐺𝑣) = (𝑓𝐺𝑔)))
5247, 51mtbird 328 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) ∧ ((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) ∧ (𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q))) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵))
5352expcom 419 . . . . . 6 (((¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵) ∧ (𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q)) → ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵)))
5453ancoms 464 . . . . 5 (((𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q) ∧ (¬ 𝑤 ∈ 𝐴 ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵)) → ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵)))
5554an4s 673 . . . 4 (((𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵)) → ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → ¬ (𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵)))
5649caovcl 7615 . . . . . 6 ((𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q) → (𝑤𝐺𝑣) ∈ Q)
57 eleq2 2850 . . . . . . . 8 ((𝐴𝐹𝐵) = Q → ((𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵) ↔ (𝑤𝐺𝑣) ∈ Q))
5857biimprcd 253 . . . . . . 7 ((𝑤𝐺𝑣) ∈ Q → ((𝐴𝐹𝐵) = Q → (𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵)))
5958con3d 153 . . . . . 6 ((𝑤𝐺𝑣) ∈ Q → (¬ (𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵) → ¬ (𝐴𝐹𝐵) = Q))
6056, 59syl 18 . . . . 5 ((𝑤 ∈ Q ∧ 𝑣 ∈ Q) → (¬ (𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵) → ¬ (𝐴𝐹𝐵) = Q))
6160ad2ant2r 760 . . . 4 (((𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵)) → (¬ (𝑤𝐺𝑣) ∈ (𝐴𝐹𝐵) → ¬ (𝐴𝐹𝐵) = Q))
6255, 61syldc 49 . . 3 ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → (((𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵)) → ¬ (𝐴𝐹𝐵) = Q))
6362exlimdvv 1967 . 2 ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → (∃𝑤∃𝑣((𝑤 ∈ Q ∧ ¬ 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ (𝑣 ∈ Q ∧ ¬ 𝑣 ∈ 𝐵)) → ¬ (𝐴𝐹𝐵) = Q))
649, 63mpd 16 1 ((𝐴 ∈ P ∧ 𝐵 ∈ P) → ¬ (𝐴𝐹𝐵) = Q)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2145  {cab 2739  ∀wral 3077  ∃wrex 3087   ⊊ wpss 3900   class class class wbr 5103   Or wor 5558  (class class class)co 7420   ∈ cmpo 7422  Qcnq 10937   <Q cltq 10943  Pcnp 10944
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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-inf2 9642
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 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-oadd 8480  df-omul 8481  df-er 8717  df-ni 10957  df-mi 10959  df-lti 10960  df-ltpq 10995  df-enq 10996  df-nq 10997  df-ltnq 11003  df-np 11066
This theorem is used by:  genpcl  11093
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