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Theorem imacrhmcl 41648
Description: The image of a commutative ring homomorphism is a commutative ring. (Contributed by SN, 10-Jan-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
imacrhmcl.c 𝐢 = (𝑁 β†Ύs (𝐹 β€œ 𝑆))
imacrhmcl.h (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ (𝑀 RingHom 𝑁))
imacrhmcl.m (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ CRing)
imacrhmcl.s (πœ‘ β†’ 𝑆 ∈ (SubRingβ€˜π‘€))
Assertion
Ref Expression
imacrhmcl (πœ‘ β†’ 𝐢 ∈ CRing)

Proof of Theorem imacrhmcl
Dummy variables π‘Ž 𝑏 π‘₯ 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 imacrhmcl.h . . . 4 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ (𝑀 RingHom 𝑁))
2 imacrhmcl.s . . . 4 (πœ‘ β†’ 𝑆 ∈ (SubRingβ€˜π‘€))
3 rhmima 20506 . . . 4 ((𝐹 ∈ (𝑀 RingHom 𝑁) ∧ 𝑆 ∈ (SubRingβ€˜π‘€)) β†’ (𝐹 β€œ 𝑆) ∈ (SubRingβ€˜π‘))
41, 2, 3syl2anc 583 . . 3 (πœ‘ β†’ (𝐹 β€œ 𝑆) ∈ (SubRingβ€˜π‘))
5 imacrhmcl.c . . . 4 𝐢 = (𝑁 β†Ύs (𝐹 β€œ 𝑆))
65subrgring 20476 . . 3 ((𝐹 β€œ 𝑆) ∈ (SubRingβ€˜π‘) β†’ 𝐢 ∈ Ring)
74, 6syl 17 . 2 (πœ‘ β†’ 𝐢 ∈ Ring)
85ressbasss2 17194 . . . . . 6 (Baseβ€˜πΆ) βŠ† (𝐹 β€œ 𝑆)
98sseli 3973 . . . . 5 (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜πΆ) β†’ π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))
108sseli 3973 . . . . 5 (𝑦 ∈ (Baseβ€˜πΆ) β†’ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))
119, 10anim12i 612 . . . 4 ((π‘₯ ∈ (Baseβ€˜πΆ) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆)))
12 eqid 2726 . . . . . . . . . 10 (Baseβ€˜π‘€) = (Baseβ€˜π‘€)
13 eqid 2726 . . . . . . . . . 10 (Baseβ€˜π‘) = (Baseβ€˜π‘)
1412, 13rhmf 20387 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (𝑀 RingHom 𝑁) β†’ 𝐹:(Baseβ€˜π‘€)⟢(Baseβ€˜π‘))
151, 14syl 17 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐹:(Baseβ€˜π‘€)⟢(Baseβ€˜π‘))
1615ffund 6715 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ Fun 𝐹)
17 fvelima 6951 . . . . . . 7 ((Fun 𝐹 ∧ π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆)) β†’ βˆƒπ‘Ž ∈ 𝑆 (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)
1816, 17sylan 579 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆)) β†’ βˆƒπ‘Ž ∈ 𝑆 (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)
1918adantrr 714 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) β†’ βˆƒπ‘Ž ∈ 𝑆 (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)
20 fvelima 6951 . . . . . . . . 9 ((Fun 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆)) β†’ βˆƒπ‘ ∈ 𝑆 (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)
2116, 20sylan 579 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆)) β†’ βˆƒπ‘ ∈ 𝑆 (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)
2221adantrl 713 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) β†’ βˆƒπ‘ ∈ 𝑆 (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)
2322adantr 480 . . . . . 6 (((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) β†’ βˆƒπ‘ ∈ 𝑆 (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)
24 imacrhmcl.m . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ 𝑀 ∈ CRing)
2524ad3antrrr 727 . . . . . . . . . 10 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ 𝑀 ∈ CRing)
2612subrgss 20474 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆 ∈ (SubRingβ€˜π‘€) β†’ 𝑆 βŠ† (Baseβ€˜π‘€))
272, 26syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ 𝑆 βŠ† (Baseβ€˜π‘€))
2827ad3antrrr 727 . . . . . . . . . . 11 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ 𝑆 βŠ† (Baseβ€˜π‘€))
29 simplrl 774 . . . . . . . . . . 11 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ π‘Ž ∈ 𝑆)
3028, 29sseldd 3978 . . . . . . . . . 10 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ π‘Ž ∈ (Baseβ€˜π‘€))
31 simprl 768 . . . . . . . . . . 11 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ 𝑏 ∈ 𝑆)
3228, 31sseldd 3978 . . . . . . . . . 10 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ 𝑏 ∈ (Baseβ€˜π‘€))
33 eqid 2726 . . . . . . . . . . 11 (.rβ€˜π‘€) = (.rβ€˜π‘€)
3412, 33crngcom 20156 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ CRing ∧ π‘Ž ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑏 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (π‘Ž(.rβ€˜π‘€)𝑏) = (𝑏(.rβ€˜π‘€)π‘Ž))
3525, 30, 32, 34syl3anc 1368 . . . . . . . . 9 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ (π‘Ž(.rβ€˜π‘€)𝑏) = (𝑏(.rβ€˜π‘€)π‘Ž))
3635fveq2d 6889 . . . . . . . 8 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ (πΉβ€˜(π‘Ž(.rβ€˜π‘€)𝑏)) = (πΉβ€˜(𝑏(.rβ€˜π‘€)π‘Ž)))
371ad3antrrr 727 . . . . . . . . 9 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ 𝐹 ∈ (𝑀 RingHom 𝑁))
38 eqid 2726 . . . . . . . . . 10 (.rβ€˜π‘) = (.rβ€˜π‘)
3912, 33, 38rhmmul 20388 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (𝑀 RingHom 𝑁) ∧ π‘Ž ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ 𝑏 ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (πΉβ€˜(π‘Ž(.rβ€˜π‘€)𝑏)) = ((πΉβ€˜π‘Ž)(.rβ€˜π‘)(πΉβ€˜π‘)))
4037, 30, 32, 39syl3anc 1368 . . . . . . . 8 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ (πΉβ€˜(π‘Ž(.rβ€˜π‘€)𝑏)) = ((πΉβ€˜π‘Ž)(.rβ€˜π‘)(πΉβ€˜π‘)))
4112, 33, 38rhmmul 20388 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (𝑀 RingHom 𝑁) ∧ 𝑏 ∈ (Baseβ€˜π‘€) ∧ π‘Ž ∈ (Baseβ€˜π‘€)) β†’ (πΉβ€˜(𝑏(.rβ€˜π‘€)π‘Ž)) = ((πΉβ€˜π‘)(.rβ€˜π‘)(πΉβ€˜π‘Ž)))
4237, 32, 30, 41syl3anc 1368 . . . . . . . 8 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ (πΉβ€˜(𝑏(.rβ€˜π‘€)π‘Ž)) = ((πΉβ€˜π‘)(.rβ€˜π‘)(πΉβ€˜π‘Ž)))
4336, 40, 423eqtr3d 2774 . . . . . . 7 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ ((πΉβ€˜π‘Ž)(.rβ€˜π‘)(πΉβ€˜π‘)) = ((πΉβ€˜π‘)(.rβ€˜π‘)(πΉβ€˜π‘Ž)))
44 imaexg 7903 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ (𝑀 RingHom 𝑁) β†’ (𝐹 β€œ 𝑆) ∈ V)
455, 38ressmulr 17261 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 β€œ 𝑆) ∈ V β†’ (.rβ€˜π‘) = (.rβ€˜πΆ))
461, 44, 453syl 18 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (.rβ€˜π‘) = (.rβ€˜πΆ))
4746ad3antrrr 727 . . . . . . . 8 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ (.rβ€˜π‘) = (.rβ€˜πΆ))
48 simplrr 775 . . . . . . . 8 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)
49 simprr 770 . . . . . . . 8 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)
5047, 48, 49oveq123d 7426 . . . . . . 7 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ ((πΉβ€˜π‘Ž)(.rβ€˜π‘)(πΉβ€˜π‘)) = (π‘₯(.rβ€˜πΆ)𝑦))
5147, 49, 48oveq123d 7426 . . . . . . 7 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ ((πΉβ€˜π‘)(.rβ€˜π‘)(πΉβ€˜π‘Ž)) = (𝑦(.rβ€˜πΆ)π‘₯))
5243, 50, 513eqtr3d 2774 . . . . . 6 ((((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) ∧ (𝑏 ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘) = 𝑦)) β†’ (π‘₯(.rβ€˜πΆ)𝑦) = (𝑦(.rβ€˜πΆ)π‘₯))
5323, 52rexlimddv 3155 . . . . 5 (((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) ∧ (π‘Ž ∈ 𝑆 ∧ (πΉβ€˜π‘Ž) = π‘₯)) β†’ (π‘₯(.rβ€˜πΆ)𝑦) = (𝑦(.rβ€˜πΆ)π‘₯))
5419, 53rexlimddv 3155 . . . 4 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (𝐹 β€œ 𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (𝐹 β€œ 𝑆))) β†’ (π‘₯(.rβ€˜πΆ)𝑦) = (𝑦(.rβ€˜πΆ)π‘₯))
5511, 54sylan2 592 . . 3 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜πΆ) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜πΆ))) β†’ (π‘₯(.rβ€˜πΆ)𝑦) = (𝑦(.rβ€˜πΆ)π‘₯))
5655ralrimivva 3194 . 2 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜πΆ)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜πΆ)(π‘₯(.rβ€˜πΆ)𝑦) = (𝑦(.rβ€˜πΆ)π‘₯))
57 eqid 2726 . . 3 (Baseβ€˜πΆ) = (Baseβ€˜πΆ)
58 eqid 2726 . . 3 (.rβ€˜πΆ) = (.rβ€˜πΆ)
5957, 58iscrng2 20157 . 2 (𝐢 ∈ CRing ↔ (𝐢 ∈ Ring ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜πΆ)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜πΆ)(π‘₯(.rβ€˜πΆ)𝑦) = (𝑦(.rβ€˜πΆ)π‘₯)))
607, 56, 59sylanbrc 582 1 (πœ‘ β†’ 𝐢 ∈ CRing)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  βˆ€wral 3055  βˆƒwrex 3064  Vcvv 3468   βŠ† wss 3943   β€œ cima 5672  Fun wfun 6531  βŸΆwf 6533  β€˜cfv 6537  (class class class)co 7405  Basecbs 17153   β†Ύs cress 17182  .rcmulr 17207  Ringcrg 20138  CRingccrg 20139   RingHom crh 20371  SubRingcsubrg 20469
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7722  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-iun 4992  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6294  df-ord 6361  df-on 6362  df-lim 6363  df-suc 6364  df-iota 6489  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7853  df-2nd 7975  df-frecs 8267  df-wrecs 8298  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-er 8705  df-map 8824  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-sets 17106  df-slot 17124  df-ndx 17136  df-base 17154  df-ress 17183  df-plusg 17219  df-mulr 17220  df-0g 17396  df-mgm 18573  df-sgrp 18652  df-mnd 18668  df-mhm 18713  df-submnd 18714  df-grp 18866  df-minusg 18867  df-subg 19050  df-ghm 19139  df-cmn 19702  df-abl 19703  df-mgp 20040  df-rng 20058  df-ur 20087  df-ring 20140  df-cring 20141  df-rhm 20374  df-subrng 20446  df-subrg 20471
This theorem is referenced by:  riccrng1  41655
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