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愛貓也要很科學!那些年為主子做過的搞笑諾貝爾研究

Peggy Sha/沙珮琦
・2018/09/21 ・1859字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 519 ・六年級

說到貓咪和人類的關係,那可真真是千絲萬縷。萌翻天的貓主子不僅是我們親密的家人,更是科學研究的寵兒,而這其中,最有名大概就是薛丁格和他那隻又死又活的貓了吧。不過呢,貓到底是生是死可能有些太難解,牠們是液體還是固體可能就容易觀察得多了!?(肉眼可見肯定是液體啊~)

貓咪怎麼可能是固體!圖/reddit

液體固體難解之謎,就交給貓體力學吧!

2017 年的搞笑諾貝爾物理獎得主 Marc-Antoine Fardin,便使用了科學的方式,來探討喵星人是否真的符合流體的條件。論文採用了底波拉數 (De) 作為依據,認為流動特性並非絕對、而是一種相對屬性,而若是底波拉數越小,就表示材料越近似液體,反之則接近固體。在他的分析中,若是老貓咪似乎更接近液體,而年輕好動的貓兒則更像固體。你覺得你家的貓是液體嗎?

  • 我們一起研究貓,一起喵喵喵喵喵!圖/科夥伴 怪奇事物所 提供

貓兒有氣質,連身上的房客都比較文靜?

而除了貓咪本人,科學家對於貓兒身上的房客──跳蚤也十分感興趣。2008 年生物學獎的研究團隊就拿了貓跟狗身上的跳蚤做比較,發現到狗狗身上的跳蚤似乎體力更好,牠們可以比貓咪身上的跳蚤多跳個 10 公分遠,垂直起跳的高度也高出 2 公分左右。

特製洗衣機,滿足主子的潔癖

不過,身為主人的你大概不希望自家的貓主子身上出現跳蚤吧,這時候你就需要特製的「貓狗洗衣機」啦!這可不是什麼虐待的惡作劇,而是兩位西班牙人想出的主意,他們打造出一台大型自動洗貓機,從上肥皂、沖洗到烘乾約需半小時。飼養者不僅可以依照毛孩子們的體型和特殊需求做出設定,也可以全程隔著玻璃窗陪著牠們。發明者表示,用這種洗衣機就像是幫貓狗做 spa 一樣,更說有狗狗洗到一半就睡著了呢。如此有趣的設計,讓他們順利獲得 2002 年的衛生獎。

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洗完澡香噴噴最舒服~圖/publicdomainpictures

怕作業毀於主子掌下?讓軟體守護你的結晶

洗完香香的貓咪肯定心情也會不錯,看牠懶懶地打著哈欠、伸個懶腰,然後就一步步往你的鍵盤走去了!?等等,打到一半的論文還沒有存檔欸!各位貓奴們還請不用擔心,只要先在電腦裝上 2000 年電腦科學獎得主「貓咪剋星」,就不怕主子來亂了。這個軟體可以藉由鍵盤打出的內容偵測這些字是否出自人類之手,一旦發現是貓咪在亂跑,它就會阻止貓輸入任何資料,同時發出些噪音讓貓離開原處。

  • 防主子三步驟,貓咪貓咪不要來!圖/科夥伴 臺灣吧 提供

奴才心情太憂鬱,主子咬你喔!

被趕離的貓兒可能會有些暴躁,畢竟它原本可是趴得很舒服呢。為了表示牠的不滿,牠輕輕地咬了你一口。唉呀,這一口可真是不得了,獲得 2014 年公共衛生獎的團隊就專門寫了篇論文,研究貓咬和飼主心理。他們除了發現女飼主被咬的比例更高(在其他研究約為 2:1,在本研究中約為 3:1)也發現憂鬱跟貓咬之間似乎有所關聯,不過,研究者並未找到關聯的原因,也強調了兩者間非因果關係。

說了那麼多跟貓咪有關的搞笑諾貝爾獎項,你是不是對這個獎很有興趣呢?我們的科夥伴志祺七七特別拍了部影片介紹,快去看看吧:

這麼看起來,許多科學家都對貓咪的主題很有興趣呢,這或許是因為吸貓有助於研究吧(?)而除了貓咪之外,搞笑諾貝爾獎還有更多與眾不同而具有意義的研究,如果你還想知道更多「乍看令人發笑,後又引人深思」的實驗,那就絕不能錯過我們精心整理的「搞笑諾貝爾特輯」。
參考資料:

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Peggy Sha/沙珮琦
69 篇文章 ・ 390 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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貓咪也會跟人玩「拋接遊戲」?顛覆你對貓咪的印象,新研究揭示牠們遊戲背後的原因
F 編_96
・2024/12/29 ・2749字 ・閱讀時間約 5 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live Science

說到「拋接遊戲」,許多人腦中應該都會浮出狗狗的畫面,牠們會快速地撲向被丟出去的球或玩具,再興奮地叼回到主人面前。但超出大家想像的是,貓咪也擁有這項天賦(想不到吧),不少飼主都曾發現,家裡的貓貓竟然會以各種物品如紙球、髮圈、瓶蓋,甚至鉛筆等,主動找主人來一場「拋接遊戲」。

在大部分人的認知中,狗是天生「撿東西」的好手,因此曾被培育成獵犬或工作犬,用以回收獵物、報信或傳送物品。而貓咪喜歡捕捉老鼠,又孤傲高冷的形象,則似乎與這項技能沒有何關係。但既然如此,那為何新的研究以及大量飼主觀察都顯示,有些貓能不經任何刻意訓練,就自發地找主人玩起拋接遊戲呢?

在家感覺高冷又有點懶洋洋的貓貓,也會跟人玩拋接遊戲?圖 / unsplash

貓咪自發性的「拋接遊戲」

英國蘇賽克斯大學的博士生珍瑪.佛曼(Jemma Forman)與團隊近期在《Scientific Reports》上發表了一份有趣的研究。該研究針對 924 位飼主進行問卷,篩選那些聲稱自家貓咪曾展現「叼回來」行為的案例。結果發現,超過 94% 的飼主表示,自家貓咪的撿拾行為是「自然發生」的,而且往往在牠們還是不到一歲的幼貓時期就自發展開。

不少飼主的敘述顯示:這類行為的開始常常並非飼主主導,有時可能只是「不小心」丟出一個物體,貓看見後便會自行撲上前把它叼回來;或是貓咪先將某個小物件疊在主人腳邊,若飼主把該物件再拋出去,貓就衝向前撿回,來回幾次便形成「丟接」的循環。一位研究者便提到,有飼主開玩笑說:「其實是貓訓練了我們,而不是我們訓練了貓!」

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飼主與貓的互動:是誰主導了遊戲?

研究另一個重要發現,是貓比人想像中更「有意識」地控制遊戲進程。根據問卷結果,大多數貓會自行決定什麼時候開始玩,也多半由牠們決定何時結束。相較於狗狗可能乖巧等待主人丟球,甚至對「再來一次!」樂此不疲,貓咪常在丟接幾回合後顯露不耐、失去興趣或乾脆躺下睡覺。換言之,這些「叼回來」的遊戲時間通常很短,平均不到 10 次的往返後,貓就會轉移注意力。

此外,貓咪對「丟接」場域與對象都有明顯偏好。部分飼主觀察到,貓只會和特定人士或在特定房間裡玩這個遊戲;如果換個地方、換個人,貓便不再給予任何回應。物件本身也有強烈偏好:有些貓喜歡輕巧的紙團或塑膠瓶蓋,有些則迷戀鉛筆、彈性髮圈,甚至噗嚨共不明的「隨手抓到啥」。從個案顯示,某些貓跟筆有著奇妙的羈絆,一旦看到主人拿筆在地上,就會立刻叼起來,再「要求」被丟遠一點,好繼續衝刺撿回。

為什麼貓會撿東西回來?

不論是狗還是貓,「撿東西」基本上與狩獵本能脫不了關係。對狗來說,傳統解釋是牠們祖先源自狼族,群居習性和人類培育下的獵取天賦,使牠們更具把「獵物」叼回巢穴或交給領袖的行為模式。人類便利用此特徵,培養獵犬能把獵物從遠處叼回,或訓練牠們在工作環境中搬運物資。

不管是對貓還是狗來說,將物品叼回來的行為,與自身的狩獵本能有關。圖 / unsplash

至於貓咪,牠們並沒有經過繁雜而漫長的馴化過程來加強「帶回獵物」的基因。多數家貓的繁育重點在外觀(毛色、體型等)或日常溫馴度,而非特別功能。然而,野外的貓科動物依然經常把捕捉到的小動物叼回家中,可能是母貓餵養幼貓的天性延伸;既然公母貓都可能會「叼回來」,顯示其中還涉及更複雜的本能驅動。部分專家推測,或許貓有一部分遺傳特質,會對移動中的小物件產生高度興趣,因而自然而然地「啟動」衝刺、叼拿、再放回主人跟前的動作。

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貓咪真的「天生社交」嗎?

長久以來,狗被視為「社會性」動物,貓則被歸類為「獨居型」;然而,越來越多研究開始顯示,貓其實也會對飼主表現相當程度的關注,並非只在用餐時間才記得「家裡有個人」。一些行為專家指出,貓很可能透過「拋接遊戲」來吸引主人注意,或回饋主人放出的社交信號。例如,人類在地上丟出一個物品或在空間中拋擲,可能看似無意,但貓卻將之視為「你在呼喚我一起玩」,進而加入互動。

儘管貓普遍沒有群居獵食的祖先背景,也不如狗般崇拜「主人」,牠們仍能形成一種與人類共存並汲取好處的社交關係。例如,許多貓會主動把「戰利品」,像是戶外抓到的昆蟲、小鳥,甚至是室內看似無關痛癢的物體,叼到飼主面前,彷彿是獻禮或玩耍邀請。將叼回來的行為延伸成丟接遊戲,或許是貓對「社交互動」的一種嘗試,更帶有娛樂及互利的意味。

未解的謎團

雖然這項新研究顯示了「貓咪叼回來」行為的常見模式,也試圖探討牠們如何與人協作玩樂,但對「為何」會出現此行為,依然沒有定論。一般相信,狗會撿東西是出自體內被強化的基因;可貓的祖先卻是更善於獨自狩獵且不需看同伴眼色。若從母貓育幼行為或雄貓的「玩獵物」角度來看,都仍無法全面解釋:究竟貓自願玩「拋接」是基於何種驅力?

有些專家認為,品種也可能是關鍵因素。互聯網論壇以及養貓社群時常討論,西方的暹羅貓或孟加拉貓等品種出現「叼回來」行為的比率似乎較高,或許意味某些基因序列更傾向於進行空間探索與物件互動。可是,現今仍缺乏大型量化研究去證實這些品種間的顯著差異。

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有些人認為叼回物品的行為,可能也與貓貓的品種有關,但目前尚未證實。圖 / unsplash

人在貓科動物的研究上往往著重於飲食、繁殖或健康問題,而貓的玩耍模式與社交行為在科學領域仍是相對陌生的領域。不過,隨著新一代學者與廣大愛貓人士投入觀察、蒐集資料,或許很快就能釐清更多引人好奇的問題。例如:「各類貓咪在何種年齡段最常表現叼回行為?」「是否有特定環境因素(如家中空間大小、多貓相處情況)會影響貓的叼回頻率?」「不同個性或壓力承受度的貓,對『拋接』的接受程度是否有所差異?」等等。

這次研究也為後續打開一條可深入探究的線索,英國林肯大學的教授詹姆斯.瑟培爾(James Serpell)也持續透過線上問卷收集成千上萬份有關貓行為的回饋,期望未來能與其他學者合作,一起揭開更多「貓咪為何玩丟接」的奧祕。

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F 編_96
20 篇文章 ・ 1 位粉絲
一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃

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【貓奴指南】把「貓界大麻」貓薄荷抹在身上,除了方便吸貓/給貓吸還有什麼作用?
PanSci_96
・2024/02/20 ・512字 ・閱讀時間約 1 分鐘

為什麼貓這麼喜歡貓薄荷呢?

原來是貓薄荷裡的荊芥內脂導致貓咪吸了貓心大悅,不住翻滾、流口水、打呼嚕。

但是,貓薄荷不是對所有貓都有用。不到六個月的小貓似乎不會有反應,而且有的貓喜歡,有的貓不喜歡……咦,這還和遺傳有關係嗎?

想要同時驅蚊,又讓貓貓情不自禁饞你身子嗎?那你一定要試試貓薄荷!

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荊芥內脂不只會讓貓咪快樂似神仙,也會活化蚊子體內的受體蛋白,接觸到的蚊子會產生搔癢和刺痛感。哈哈小蚊子,你也來嘗嘗癢癢痛痛的痛苦!

給你的貓貓來點刺激的快樂草吧!

延伸閱讀

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