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梅西爾馬拉松快速搜尋策略

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梅西爾馬拉松快速搜尋策略

  1. 1. 梅西爾馬拉松 快速搜尋策略 如何能在一夜之間從容不迫的將全天110個梅西爾星體搜尋完 畢?如何在需要徹夜不眠、體力耗費的競賽過程中找到可以休息的 空檔呢?又需要用什麼規格的裝備才能勝任?賽前該做哪些準備的 工作?平時如何練習?還有哪些密技呢?且看此篇作者的親身經驗 之談!相信搜尋梅西爾星體對你來說也是件輕鬆又快樂的事喔! 圖片來源:SEDS http://seds.org/ 文/ 劉志安 一、前言 中逐漸取代人工搜尋天體的能力。雖然說直接搜 尋目標天體只是這類裝備的許多功能之一,具有 不 論是目視觀測,或是從事天文攝影,梅西 相當的方便性,但如果我們搜尋星體的能力與樂 爾星體對於單純喜歡天文的人士或者是業 趣就這樣被取代掉了,那麼天文觀測不就變得有 餘天文界來說,是除了太陽系目標以外相當重要 點蠻無趣的? 的觀測課題。當然先決條件是要知道它們在哪 裡?如何找得到他們?才能進行接下來的作業。 為了提醒大家別忘記自身應有的觀測能 力,近年來逐漸成型的〝梅西爾馬拉松競賽〞活 由於科技不斷進步,相關於天文觀測的硬 動,成為一項考驗觀測者自我搜尋能力的指標, 體與軟體也不斷日新月異;加上整體社會經濟 賽程中禁止觀測者使用自動導入裝置、以及使用 水平的提升,天文觀測設備漸趨於平民化、普 刻度環定位來導入星體位置,只允許使用傳統的 遍化,具備自動導入GOTO功能的裝備已經相當 星圖比對方式搜尋,來考驗觀測者對這些星體位 普及,觀測者越來越依賴自動裝置,不知不覺 置的了解程度及搜尋能力。 22 天文館期刊 第三十九期
  2. 2. 二、梅西爾與梅西爾星體 1 關於梅西爾. 梅西爾(Messier)出生於西元1730年6月26日,年青時隻 身前往巴黎,受雇於天文臺當助手,從事天文觀測紀錄的星圖 繪製工作,並學習天文儀器的操作,梅西爾將大半生投入了彗 星的搜尋與研究的工作,也因此開啟他在天文學上輝煌成就的 一生。 梅西爾在他搜尋與追蹤彗星的工作中,常有一些〝小搗 蛋〞擾亂他的作業,於是將它們逐一收集整理起來,再分批將 資料發表,後人在整理梅西爾的文件中,將梅西爾紀錄過、提 及過的幾個未發表的星體,追加到110個,即為梅西爾星表。 梅西爾曾經提過他尋找、整理發表這些容易與彗星混淆 圖1:梅西爾 的星體,目的是要讓觀測者更容易找到它們,並對彗星的誤判 減少到最低。梅西爾星表可以說是一紙彗星搜尋的搗蛋者黑名單,卻是開啟新世代天文學研究主 題的寶典,你也許不知道梅西爾究竟發現過哪些彗星,但一定知道幾個或全部的梅西爾星體,真所 謂:有心栽花花不發,無心插柳柳成蔭。 2 梅西爾星體分類. 梅西爾星體初分為:星系、星團、星雲三大類別,又將星團分為球狀星團與疏散星團;星雲 區分為行星狀星雲與瀰漫星雲;星系大致可分為螺旋星系、棒旋星系、橢圓星系、不規則星系等類 星等 <4 4.1 ~ 6 6.1 ~ 7 7.1 ~ 8 8.1 ~ 9 9.1 ~ 10 10.1 ~ 12   M58 M59 M61 M32 M51 M60 M65 M74 M84 M63 M64 M66 M83 M101 M85 M86 M88 M77 M91 星系 M31 M33 M49 M81 M82 M87 M94 40 M110 M89 M90 M95 M98 M108 M102 M104 M96 M99 M106 M109 M100 M105 M2 M3 M9 M14 M10 M12 M19 M30 M4 M5 M56 M68 M70 球狀星團   M15 M28 M53 M54 M72   29 M13 M22 M71 M75 M107 M55 M62 M69 M79 M92 M80 M6 M11 M21 M18 M29 M7 M23 M24 M25 M38 M46 疏散星團 M44 M34 M35 M36 M103 M26 M73     28 M52 M67 M45 M37 M39 M41 M93 M47 M48 M50 行星狀         M27 M57   M76 M97 4 星雲 M8 M16 瀰漫星雲   M20 M78   M43     7 M17 M42 其他     M40 雙星   M1 超新星殘骸     2 數量 4 25 20 14 24 17 6 110 表1:梅西爾星體分析表 23
  3. 3. 別。另外M1是超新星爆炸後的殘骸、M40則是雙 三、梅西爾馬拉松 星,屬於其他類別。M40甚至已被除名,不過, 競賽時還是要將他找回來。 梅西爾馬拉松,最早是由北美洲的業餘天文 學家在70年代發展出來的,它們注意到在一年當 3 星體類別與星等分析. 中特定日期內,有機會在一夜之間看完所有梅西 爾110個天體。原因是梅西爾星體全天分布上有 由上頁的分析表(表1)可以清楚的看出來, 一處大缺口(圖2),只要觀測者所在地理緯度適 大部份的星系星等都低於8 等;球狀星團的星等 當,當一年中太陽在天球運行到達此缺口的中央 多數介於6 ~ 9等之間;疏散星團則集中在4 ~ 7 區域時(大約在三月下旬到四月初,恰好在春分 等;行星狀星雲都很暗,而瀰漫星雲則因為有亮 點附近),在日落後約1小時暮光結束天黑到次 星照耀,所以比行星狀星雲亮一些。分辨的難易 日日出前約1小時曙光出現天亮前,全部的梅西 度可以一目了然。 爾星體會依序出現,因此能在一夜之間看完全部 圖表中黃色範圍最低星等是到6 等星,表示 110個梅西爾星體,於是在1977年有人第一次嘗 說如果天候狀況良好大氣透明度高、且觀測場地 試但沒有成功。 不受光害影響、觀測者視力優良,那麼此範圍中 自此之後這一訊息漸漸在同好間流傳,有興 的所有星體皆可以用肉眼直接看得到;表中淺藍 趣的人陸陸續續開始嘗試。自1985年起到1999年只 色包含前面黃色的範圍是同樣狀況下透過6 x 30 有12人成功,但自2000年後成功的人數增多,梅西 尋星鏡可以看得到的星體;表中粉紅色包含前面 爾馬拉松競賽漸漸成為業餘人士檢測自己觀測能力 淺藍、黃色的範圍是同樣狀況下透過7 x 50 尋星 的業餘活動。 鏡可以看得到的星體,之後只能以尋星鏡比對星 體位置了,而尋星鏡本身的效能是否完全發揮也 臺灣有幾位天文界的先進也曾經自行嘗試 會影響可見範圍。 過,是否有同好自行嘗試成功不得而知,國內沒有 紀錄,2006、2007連續兩年臺灣舉 辦兩屆正式的梅西爾馬拉松競賽, 在墾丁國家公園的貓鼻頭停車場舉 行,因天候的關係無人完成,希望 明年2008年的賽事順利進行能有成 績出現。 1 梅西爾馬拉松競賽的 特點. 榮譽制:沒有人會監督你的 觀測情況,有沒有確實找到目標 只有自己知道。 靠實力:不能使用自動導入 裝置,不能用刻度環定位,但可 以參考星圖等文字資料。 大家機會都一樣:同一場地 星體出沒時刻都相同,找得再快也 只能看到當時已出現的星體,所以 只有完成與沒完成兩種結果。 圖2:梅西爾星系分佈的大缺口 24 天文館期刊 第三十九期
  4. 4. 2 區域與日期的限制. 夜間紅光照明等等,以便迎接第一個星體出現。 由於觀測者所在地理位置緯度的不同,其所 儘管如此,在這邊還是要探討各類裝備的優 見的天球範圍會不同,梅西爾星體分佈最北是M82 缺點,有沒有需要加強哪些地方、選用哪些配備 赤緯 +69° 55.8’,最南是M7赤緯-34° 49’, 等,好讓大家能儘早做好裝備準備。 因此可以看到全部梅西爾星體的地區在全球的南緯 15度~北緯50度之間(考慮到星體至少有5° 高的仰 A 主鏡的選擇:以集光力而言,大口徑優 角);而其間要能夠在一夜之間看得到全部梅西爾 於小口徑;以像場明亮度而言,短焦鏡優於長焦 星體,從事梅西爾馬拉松競賽的範圍也是有限的, 鏡。因為集光力強且視野星體明亮,在對付像 關鍵在於地平線,再加上以觀測條件為考量,在日 M74和M76這類黯淡又不易分辨的天體,是最好 落天黑時第一個星體,及次日日出天亮前的最後一 用的,如果再搭配 25mm ~ 40mm 的廣角目鏡 個星體至少能有10度上下的高度,此合適的範圍縮 以低倍率觀測,那麼搜尋的效率會更好,只要尋 小到〝北緯15度~北緯40度〞,日期在每年的3月15 星鏡的同軸指向正確,目標星體在主鏡的視野範 日到4月5日之間。若仰角高度要求降到5度高,那 圍內將立刻現形,絕對無所遁形、不會遺漏。所 麼日期區間前後可各多五天(緯度不同日期間距也 以,大口徑的短焦鏡 f/5 ~ f/6 搭配廣角低倍率目 有異)而且要避開月亮的影響。 鏡是第一優先的選擇。 臺灣地理位置所在緯度非常適合進行梅西爾 那究竟口徑要多大才夠看呢?如果說要以 馬拉松,比較傷腦筋的是天候和場地的問題,3 目視看到梅西爾星體中最暗的 M76,11.5 等,那 月下旬到4月初經常是多雨的季節,場地則要考 麼望遠鏡的口徑至少要用到極限視星等11.6 等的 慮避開光害及視野開闊的地方,舉辦比賽要考慮 10 公分口徑才可以。但是,這是在天候大氣條 交通、停車方便,所以墾丁國家公園的貓鼻頭停 件佳、沒有月光干擾、觀測環境無光害、觀測者 車場是最後折衷的場地。 裸眼要可以看得到 6 等星的環境下的最低口徑要 求。因此最好是使用更大口徑來提高極限星等範 圍2 ~ 3個星等,這樣即使是在裸眼只能看到4等 四、梅西爾馬拉松觀測解析 星的狀況下還能應付得來,所以最好準備口徑至 梅西爾馬拉松的活動套上〝競賽〞兩個字感 少20公分以上的望遠鏡參賽比較有把握。 覺好像有點嚴肅了,其實這項活動是在考驗自己 的實力,重點不是在跟別人比賽,所以不要太嚴 至於操作方便性方面,因個人使用偏好不 肅的看待它,大家志在參加,就像參加 Star party 同,只要順手就好。不過如果以針對天頂區高仰角 一樣參加同好聚會的心情就好。接下來我們來探 的觀測,牛頓鏡側向焦點就佔有相當的優勢,比折 討該做好哪些準備、有什麼......撇步? 射鏡或蓋瑟格林鏡去加上天頂稜鏡方便得多。牛頓 鏡的作業範圍:仰角低跟著低、仰角高跟著高,工 1 觀測裝備的解析. 作範圍在主鏡重心上半圓,站著或稍微彎個腰就可 參賽時盡量使用自己平常操作熟練的裝備, 以作業。折射鏡與蓋瑟格林鏡:仰角低時高、仰角 為的是避免因為不熟練、不習慣器材操作,造成 高時低,工作範圍在主鏡重心下半圓,作業時要彎 不必要的麻煩與時間浪費,梅西爾馬拉松全程徹 腰、蹲下、找椅子坐,個人覺得比較麻煩些。所以 夜不眠、耗費體力、摸黑進行、搶時效,對使用 這一題的答案是:大口徑短焦牛頓鏡。 的裝備不熟練絕對是不利於賽事的。 B 架臺的選擇:梅西爾馬拉松競賽只要求 開賽前儘早讓裝備就位,並作好必要的校正工 〝看到〞就可以,不必拍照存證,所以是目視觀 作,所有器材架設就緒;包括架臺的水平、對赤道 測為主的活動,對架臺儀座的精密度不會有很高 儀極軸、機械的平衡、檢測主鏡光軸、主鏡與尋星 的要求,只講求搜尋快速。因此,你所使用的架 鏡的同軸調校、挑選目鏡、架設輔助用的雙筒鏡、 臺運作上必須要求方便靈活,所以只管上、下、 25
  5. 5. 左、右指向的經緯儀方向感會比較好,其操作上 如果找不到目標,主鏡將形同廢物啦!圖3是我 比赤道儀還來得方便好用,赤道儀在使用上會受 自己改裝的尋星鏡,拆解雙筒鏡的鏡片用PVC水 到極軸軸向的影響,在天頂附近的天體有時候望 管改裝,目鏡用Vixen K20mm改裝,及我2006、 遠鏡得要〝換邊發球〞,增加困擾。 2007年參賽的10吋f/5.DOB(杜布森)反射望遠鏡。 而落地經緯臺DOB(杜布森)的使用,更比三腳 D 其他輔助裝備:建議你準備一支輔助用 架經緯儀好用,因為鏡身可以整個收容在臺架內。 的雙筒望遠鏡,另外夜間的紅光照明設備、紅光 小型經緯儀、赤道儀架設在三腳架上,運作上有 手電筒也是必須的,校對過時間的計時器或手 時會有〝死角〞的問題,又得小搬動或等待星體脫 錶,可以稍作休息的小躺椅,方便文書作業查閱 離死角區,徒增困擾。總而言之,在搶時效的競爭 星圖的小桌子,這些都是滿需要用到的。 中,減少不必要的小麻煩就是增加得勝的機會!答 案出來了,最佳男主角就是:搭載大口徑短焦牛頓 2 賽前的資料整備. 鏡的DOB(杜布森)望遠鏡!至於誰是最佳配角呢? 梅西爾馬拉松考驗的是個人的搜尋能力,只 允許參考傳統的書面文字資料與星圖,除非你已經 C 尋星鏡的搭配:答案非常明顯,大口徑 將全部的110個梅西爾星體的位置、搜尋方法等資 的尋星鏡勝過小口徑的,更比內紅點式尋星鏡好 料完全牢記熟悉,否則在參賽前最好還是用功點將 用。我們都知道尋星鏡在天文觀測上所扮演的角 相關的資料蒐集、整理,唯有精心的規劃才能順利 色,就是用來協助找尋目標,所以搭配一支大口 完成賽事,以下是資料整理的重點與方法。 徑的尋星鏡才是完美的組合。 首先,我們要了解梅西爾星體在天球運行的 前面我們將梅西爾星體作星等的區分提過, 出沒先後次序,編排出一份搜尋目標的先後次序 大部份的星體其實用到5公分口徑的尋星鏡都看得 排列(但並非完全依照出沒次序排列),在此之 到,其他少部份較黯淡的星體,在比對周圍星點位 前我們先來回顧天球運轉的模式,才能了解編排 置上也比較容易正確判別,搜尋效率高;小口徑的 搜尋次序的重點,請參照圖4。 尋星鏡就比較辛苦了!大部份只能比對位置;而內 紅點式的尋星鏡連比對星點的功能都沒有,只能指 當觀測者位在南北極點時:地平線就是赤道 向概略位置,最多只有充當尋星鏡的副手。 線,天頂就是天球極點,所有星體(太陽系星體 除外)在天空中永遠不升不落,只繞行天極作圓 另外!特別強調,在使用尋星鏡時方向感 周運動。 很重要,所以你的尋星鏡絕對不要加裝折角鏡, 因為會迷失方向感,不容易找到目標星體,所以 當觀測者在赤道位置時:北方就是北天極、 直筒的尋星鏡最好用。 南方就是南天極,地平線就是環繞南北天極的經 度線,所有星體東昇西落,在天空中逗留的時間 由此可見!其實尋星鏡才是決戰的關鍵, 都相等。 大家來找碴.......請注 意:鏡筒外觀的不同 處!答案稍後公佈。 圖3:DIY的尋星鏡與 D=250mm f/5 的杜布森 望遠鏡。 26 天文館期刊 第三十九期
  6. 6. 圖4:各緯度所 見的天球運轉 模式 當觀測者位在極點到赤道之間:(以下南北 第一區:M74 M77 M33 M31 M32 M110 現象相反)北半球看不到南天極,北天極的仰角高 M52 M103 M76 M34 M45 度等於觀測位置的地理緯度度數,以北天極為中 第二區:M79 M42 M43 M78 M1 M35 心、以此度數為半徑的範圍內,所有的星體永不落 M37 M36 M38 M41 M93 M47 M46 M50 M48 下,反之南天球此範圍內之星體永不升起,重點來 M44 M67 了!此間星體在空中逗留的時間,越靠近北方逗留 第三區:M105 M96 M95 M65 M66 M81 的時間越長,越靠近南方的逗留時間則越短暫。 M82 M97 M108 M109 M40 M106 M94 M63 M51 M101 M102 M3 A 編排目標次序並依序製作記錄表格:在 第四區:M53 M64 M85 M100 M98 M99 了解天球運動的模式後,便掌握次序編排的要訣 M84 M86 M87 M88 M91 M90 M89 M58 M59 了:一開始會先落下的先拿下,停留時間短的要 M60 M49 M61 先看完,再按群集性、相關性、搜尋難易度來安 第五區:M104 M68 M83 M5 M13 M92. 第六區:M10 M12 M107 M4 M80 M62 排,到東半面時先昇起的先看。以這樣的原則來 M19 M6 M7 M9 M14 M11 M26 M16 M17 安排次序,並製作觀測進度記錄表,方便紀錄已 M18 M24 M25 M23 M20 M21 M8 M28 M22 觀測的星體及尋找下一個目標,逐步完成進度及 M69 M70 M54 M55 M75 填寫記錄,以便完成競賽並作為認證的依據。 第七區:M57 M56 M71 M27 M29 M39 M15 M2 M72 M73 當然你也可以在相關的網站找到一些已經編 最後一個:M30 排好的次序表格,例如主辦單位提供的報表格式也 這樣的編排也是有玄機的喔! 可以(競賽時允許使用自己的編排報表),切記! 不論何處取得資料,一定要先用心看過幾次,先拿 B 依目標次序準備進度星圖: 來研究看看為什麼要這樣編排?演練看看你會不會 用?有沒有要修改的?要把別人的資料消化吸收, 哈哈!大家來找碴,找到答案了嗎?答案就 不要只是拿來按圖索驥,這樣很容易失敗的。以下 是多了這張〝符咒〞啦!這也是我首創的獨門秘訣 是我的編排次序,提供大家參考。 〝搜尋進度動線圖〞(圖5)。 圖5:搜尋進度動線圖 27
  7. 7. 將搜尋的次序排列完 成之後,找一張有全天梅 西爾星體分布的星圖影印 下來,從第一個開始,用 紅筆按照次序,一個接著 一個的把所有梅西爾星體 標示、連接起來,成為這 張搜尋進度動線圖。這張 圖非常好用,把星體編號 文字排序轉換成為具體的 圖線,它可以很快的幫你 建立星體位置的方向感, 圖6:區域分配 找到一個,馬上知道下一 個在哪邊方向,逐一搜尋極為方便!把他貼在鏡 的次序,把每一個M星體所在的區域星圖一一整理 筒上、或夾在透明文件夾掛在尋星鏡旁邊,讓你 出來(圖7),編輯成冊裝訂起來,用來作為搜尋、比 不至於手忙腳亂搞不清接下來的目標在哪裡? 對的依據。整理成冊之後,還要做下列的功課: C 規劃區域分配時間:在這裡來解開上面 a 標示星體的搜尋步驟: 我的次序編排的玄機。我把110個星體排列完成 定指標星:找出M星體附近較亮較容易觀測 後,再將他們分成8個區域(圖6),目的是為了要 到的亮星,做為搜尋的起點。 分配每一區的觀測時間。賽程自太陽下山後天黑 到天亮之前約10個小時看110個星體,平均一個 找導引星、圖形:找出指標星到M星體間次 星體耗時五分多鐘,但不能這樣去分配時間,因 亮的星、或星點連接成的圖形(如三角形、四邊 為有的容易找,一下就看到;有的不容易找,要 形等)做為間接導引,如果M星體就在亮星旁邊 多花一些時間。所以配合出沒時段、分佈的群 或同一個尋星鏡視野範圍內,可省略此步驟,若 集、辨識難易度來分配各區的時段才合理,也比 是離很遠,就多找幾個導引星。 較好掌控,時段分配如下: 畫箭號:自指標亮星→導引星、圖形→M星 第一區:11個星體,一個小時完成。 體,用綠色筆畫箭號連接起來。 第二區:17個星體,一個小時完成。 第三區:18個星體,一個半小時完成。 第四區:18個星體,一個半小時完成。 第五區:6個星體,半個小時完成。 (中場休息一個小時) 第六區:29個星體,兩個小時完成。 第七區:10個星體,一個小時完成。此時約 04:30 ~ 04:50(依日期前後而有所不同) 等最後一個星體出現馬上拿下。 D 依目標次序整理詳細星圖:這部分是整個 資料準備最重要的地方,前面的進度星圖雖然好 用,但用途是指示你概略位置及建立方向感。接 著,我們需要更詳細的星體位置圖資料。依照編排 圖7:M星體所在位置的區域星圖 28 天文館期刊 第三十九期
  8. 8. 我的排序方式另一個玄機,就是依據容易辨 的星圖資料之後,平常就可以拿來驗證你所規劃 識的指標星體、導引圖形而來的。 的搜尋路徑、方式是否好用,能不能在你的尋星 鏡裡面找得到你的指標星、導引星、導引圖形、 b 畫尋星鏡視野圈:以尋星鏡視野圈的寬 辨識星體位置等等。逐一驗證,如有比紙上作業 度一半為半徑,以每個M天體中心為圓心,在星 時更佳的導引、搜尋方法時就加以修改,才是一 圖上畫尋星鏡視野圈所見範圍,對搜尋比對黯淡 份可用的星圖資料,在這個驗證星圖資料的過程 天體非常好用。(圖8) 中,你已經在累積搜尋的經驗了。之後,放下星 圖,用你的記憶再練個幾遍,自然就會記得每一 這是一種很管用的老方法,目的是要比對尋 星體的搜尋路徑了! 星鏡內十字線中心指向附近的星點位置,是否與 星圖上所見的星點分佈符合。首先要準備一份標 示到9等星的星圖,再來要知道尋星鏡的實視野 六、結語 角度,然後開始畫圈圈。如果你不知道手邊的尋 從事梅西爾馬拉松觀測,並沒有大家想像中 星鏡視野角度,這些數據可供參考,通常6 x 30 的困難,只要做好各項準備工作,平常天候狀況 規格的尋星鏡為7° 視野圈,7 x 50規格的尋星 好的時候,依照合適觀測的區塊多多練習,很容 鏡為6° 視野圈,8 x 50約5.5° 視野圈。 易就會上手的,而且可以享受那種〝自己手動搜 尋〞的成就感。 而且在製作整理這些星圖時,自然而然的加 深對星體相關位置的印象,對實際搜尋時判定星 臺灣目前尚無一夜全數完成的觀測記錄,目 體所在位置非常有幫助。 前(以今年3月競賽時)只找到85個M天體的未完全 記錄,而創造全臺第一位110個梅西爾星體馬拉 松的完全觀測記錄,就等你一起來努力開創了, 五、平常如何練習 期待今年2008臺灣區第三屆梅西爾馬拉松賽時可 由於每一季節、不同時段可見的天球區域不 以和你一起來玩喔! 同,練習時要依據當時的星空狀況,以接近競賽 時星空狀況相似的位置或方向,來選擇適合的星 參考資料 區來練習,例如第一區、第二區的星體要在天球 ※臺灣梅西爾馬拉松競賽主辦單位:http://www. 的西半面時來練習;第三區在北面;第四區以後 tam.gov.tw/activity/sec1/messier/messier.htm 的要在天球東半面時練習。這是為了要熟悉尋星 ※梅西爾馬拉松網站:h t t p://w w w.s e d s.o r g/ 鏡視野內,辨識搜尋路徑、星體位置的方向感。 messier/xtra/marathon/marathon.html 熟能生巧是必然的道理,在整理完成上述 ※Saguaro天文俱樂部:http://www.saguaroastro. org/ 劉志安:親子觀星會活 動組召集人,兩屆國內 梅西爾馬拉松參賽經 驗:2006年梅西爾馬拉 松記錄52個,2007年梅 西爾馬拉松記錄85個。 圖8:畫上尋星鏡視野圈的詳細星圖 29

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