sábado, 29 de octubre de 2016

Congratulations

Cuando me enteré de que la Academia Sueca había otorgado el Premio Nobel de Literatura 2016 a Bob Dylan recordé algo leído en The Guardian hace un par de años. Resulta que unos médicos de Estocolmo se habían pasado 17 años insertando las canciones de Bob Dylan en los títulos de sus trabajos. ¿No es buenísimo?

Todo comenzó en 1997 con la publicación de Nitric oxide and inflammation: The answer is blowing in the wind. Unos años más tarde unos colegas publicaron Blood on the tracks: A simple twist of fate? Allí surgió una apuesta: uno de los autores del primer trabajo propuso que el que publicara más citas de Dylan antes de jubilarse ganaría una cena en un restaurante de Estocolmo. Se corrió la voz y se sumaron más participantes, inclusive alguno que ya había publicado por su cuenta Tangled up in blue: Molecular cardiology in the postmolecular era. Se sucedieron: The Biological Role of Nitrate and Nitrite: The Times They Are a-Changin’, Eph Receptors Tangled Up in Two, Dietary Nitrate – A Slow Train Coming... En la nota uno de los autores del primer trabajo profetizaba: Dylan debería ganar el Nobel de Literatura. Viviendo en Estocolmo, ¿habrá tenido acceso a alguno de los miembros del comité de selección? (qué malpensado).

Rebuscando la nota original para escribir ésta me encontré con otra, esta vez en el British Medical Journal: inspirados por la apuesta comparan los títulos de Dylan con todos los trabajos contenidos en la base de datos MEDLINE. ¿El resultado? 727 resultados potenciales, con 213 inequívocamente dyleneanos, incluyendo citas parciales o modificadas, tales como Like a rolling histone, o Knockin' on pollen's door.

¿Existe algo similar en la literatura de Física y Astronomía? Encontré medio de casualidad estos dos: Blowin' in the wind: Both "negative" and "positive" feedback in an obscured high-z quasar, y Astrophysics: The answer is blowing in the wind. ¿Qué resultará de una búsqueda sistemática?

Yo mismo he contrabandeado este tipo de frases en los títulos de mis propios trabajos. No con canciones de Dylan, ni de manera habitual, pero es algo que siempre me pareció simpático. Do the right thing, en el Journal of Statistical Mechanics, alude a la película de Spike Lee. Of mice and viruses, en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, es una variación sobre la novela de Steinbeck. Lo esencial es invisible a los ojos, en el libro Ojalá que llueva café, cita a Saint-Exupéry. El fantasma en la máquina (capítulo en Como una escuela de todas las cosas) es por el título de la obra de Koestler. Sigue brillando y Elemental, querido Watson, en Si Muove, remiten respectivamente a Calamaro y a Conan Doyle. SIRS Anatomy, en referencia a la serie de la tele, permanece lamentablemente inédito...


En la foto, un jovencísimo Bob Dylan aparece junto a Joan Baez, mi cantante folklórica favorita, hija del destacado físico Albert Baez. Foto de la Wikipedia.

El artículo en The Guardian es Scientists sneak Bob Dylan lyrics into articles as part of long-running bet, de Sean Michaels. El del BMJ es Freewheelin’ scientists: citing Bob Dylan in the biomedical literature, de Carl Gornitzki et al.

Mis propios artículos pueden descargarse en mi página web, en la sección Publications.

El título de esta nota es, por supuesto, una canción de Bob Dylan.

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sábado, 22 de octubre de 2016

El manzano de Newton

En el Instituto Balseiro tenemos un retoño del manzano de Newton. Siempre me preguntan si es verdad, así que voy a contar algunos detalles. Pero primero hablemos sobre la anécdota del manzano. Todo el mundo la conoce: a Newton se le ocurrió la idea de la gravitación universal al ver una manzana cayendo del árbol. ¿Será cierto?

La verdad que es una de esas anécdotas que parecen inventadas, sólo que en este caso es muy probablemente cierta. La cuestión es que tenemos varios relatos de gente a quienes el propio Newton se lo habría contado. Entre ellos están su sobrina favorita Catherine Barton y su marido John Conduitt. Catherine se lo contó a Voltaire, quien fue el primero en reproducir la anécdota en forma impresa. Conduitt, por su parte, lo cuenta en sus memorias. En la parte remarcada aquí al lado dice: "en el año 1665, cuando se retiró a su casa en ocasión de la Plaga, ideó su sistema de gravedad que se le ocurrió observando una manzana cayendo de un árbol." Se refiere a algo que ya hemos contado aquí: la Universidad de Cambridge cerró a causa de la epidemia de peste bubónica en 1665-1666, y Newton se retiró a casa de su madre en Woolsthorpe, una aldea entre Cambridge y Nottingham.

Otro caso: el arqueólogo William Stukeley lo visitó un día, y cuenta que después de comer se hicieron un tecito de cáscara de naranja y fueron a tomarlo al jardín. A la sombra de unos manzanos Newton le contó que en esa misma situación, sentado en actitud contemplativa, vio caer una manzana y la noción de la gravitación universal vino a su mente. Uno más: William Dawson, otro amigo de Newton, que éste visitaba ocasionalmente, había plantado dos manzanos en su jardín bajo los cuales el sabio pasaba horas en solitaria meditación, retoños del que había en el jardín de la casa de Newton.

Es interesante señalar que en ninguno de estos relatos se dice "ver caer manzanas de los árboles", así en general. Todos ellos dicen siempre específicamente UNA manzana de UN árbol. Y un árbol en el jardín, no en el huerto donde había un montón. Estos detalles, y el hecho de que Newton no tenía ningún motivo para inventar algo semejante, le dan a la historia bastante verosimilitud.

Digamos entonces que la anécdota es cierta. ¿Podemos identificar el árbol? Desde tiempos de Newton la gente de Woolsthorpe le mostraba a los visitantes curiosos EL árbol: un manzano en el jardín de Woolsthorpe Manor. No en el huerto. EL árbol famoso era el árbol del jardín. La tradición se mantuvo durante más de un siglo, hasta que el añoso manzano fue arrancado por una fuerte tormenta en 1814. Para preservarlo se cortó un gajo y se lo plantó en casa de Lord Brownlow en Belton. Alguien trajo un serrucho y cortó unas ramas, cuya madera otros vecinos conservaron para la posteridad (hicieron incluso una silla). Pero el árbol no murió, y este dibujo de 1820 lo muestra frondoso con dos copas, una coronando un tronco erguido, y otra saliendo de una rama rastrera. Detrás del tronco vertical se ven dos tocones, de donde se habría cortado la madera tras la tormenta. Una copia de un dibujo anterior, de 1816, muestra el mismo árbol desde otro ángulo, con el tronco partido pero sobreviviendo. Desde esa fecha hasta la actualidad el árbol siguió existiendo, y hoy en día puede visitarse en el jardín de Woolsthorpe Manor, convertida en museo. Puede vérselo en Google Streets en este link: Woolsthorpe Manor (es el árbol con el cartelito).

Bueno, pero entre 1666 y 1816 hay muchos años. ¿Cómo sabemos que no hubo cambios en la casa y en el jardín? La verdad que éste es el eslabón más débil de la evidencia. Existen, sin embargo, dos dibujos de la casa hechos a principios y a fines del siglo XVIII, donde pueden verse muy pocos cambios tanto en la construcción, en el jardín y en la huerta. Ésto, sumado a la tradición centenaria de decir "ése es el árbol", deja poco lugar al escepticismo. Ésta es una foto de hace unos 20 años, mostrándolo en una perspectiva muy parecida a la del dibujo de 1820.

En la Biblioteca del Centro Atómico Bariloche tenemos toda la documentación que acredita el trámite para la obtención de un retoño del famoso manzano. Carlos Castro Madero, Doctor en Física del Balseiro y oficial naval, era presidente de la CNEA en 1979. Durante un viaje al Reino Unido se enteró de la posibilidad de obtener un retoño a través de la East Malling Research Station, a donde en 1940 se llevó un retoño de la Belton House. Nótese que el árbol no se propagó por semilla, sino de manera vegetativa. Estrictamente, son clones. Nuestro manzano no es un descendiente: es el mismo árbol. Resumiré la cronología epistolar.

22 de junio. Castro Madero le pide a Rodolfo Lucheta, agregado naval en Londres, que le ayude a conseguir un retoño pidiéndolo al director de la East Malling Research Station.

4 de julio. Lucheta escribe a la Research Station transmitiendo los deseos del presidente de la CNEA de honrar al sabio inglés (hay que dorar un poco la píldora) plantando su manzano en Bariloche. Y cuánto cuesta.

18 de julio. M. S. Parry, del Departamento de Pomología (!) de la Estación, responde que con todo gusto y gratarola. Habría que hacer un injerto porque los gajos del manzano no hacen raíces, y asegurarse de autorizarlo por razones de sanidad, ya que en East Malling hay una peste endémica de los manzanos.

2 de octubre. Castro Madero escribe a Lucheta, contándole que un tal Ingeniero Seruso tiene todo listo para recibir el gajo en el Servicio Nacional de Sanidad Vegetal, por el temita ese de la plaga, no vaya a ser. Que por las dudas manden 2 ramas con varias yemas cada una.

26 de mayo de 1980. Castro Madero escribe dos cartas, una a Lucheta y otra a Parry, informando que el histórico vegetal ha llegado a Buenos Aires. Sincero agradecimiento, lo plantaremos en el Centro Atómico Bariloche con una ceremonia de homenaje a la memoria del extraordinario científico británico.

4 de junio. Lucheta escribe a Parry: el histórico manzano ha sido plantado en el Centro Atómico Bariloche, con homenaje of course, extremadamente agradecidos por la maravillosa donación, suyo sinceramente.

El manzano fue plantado entre las "aulas nuevas" y la tumba de José Balseiro. Allí estaba cuando yo ingresé al Instituto en 1986. Habían pasado 6 años pero seguía siendo un arbolito escuálido. No estaba en un buen lugar: era una zona baja que se inundaba, y empezaron a temer que no sobreviviera. El 11 de julio de 1990 se lo transplantó con gran cuidado al lugar donde está ahora, más cerca de la puerta de la Biblioteca. Fue un éxito: inmediatamente la planta agarró, se puso fuerte y empezó a crecer. Al poco tiempo empezó a dar frutas. Hoy en día es un hermoso manzano, como puede verse. El sitio original estaba por ahí al fondo de este prado.


Cuando está en flor es una belleza, como todos los frutales. Cuando termina la floración de los ciruelos y los cerezos, los manzanos (hay unos cuantos en el Centro Atómico) siguen en flor hasta casi el verano. Ayer mismo, viernes 21, antes de entrar a clase de Mecánica, vi que empezaban a abrirse los pimpollos, que son rosados al principio y después se ponen blancos como en la foto.

Si no recuerdo mal, la primera vez que dio frutos dio una sola manzana. Hoy, por suerte, se llena. Son bastante ricas, no particularmente sabrosas pero buenas para cocinar. Se llaman Flower of Kent, una variedad antigua documentada desde tiempos de Shakespeare pero muy rara hoy en día. Así son, más bien chicas y de piel verde con manchas irregulares de un rojo carmesí. A estas les falta un poco.

Para que se hagan idea del tamaño que tiene hoy el árbol, aquí hay una foto de la Banda Atómica tocando junto a él en pleno verano, a pocos días del cumpleaños de Newton.

Existen otros retoños del árbol histórico, todos ellos de dos linajes: el de la Casa Belton, vía la East Malling Research Station, y el de Kew Gardens, a donde fue llevado un retoño directamente del árbol de Woolsthorpe Manor. Todos ellos han sido declarados idénticos (clones, vegetalmente hablando) por los expertos manzanólogos. Hay árboles de Newton en el Laboratorio TANDAR y en la Sede Central de la CNEA en Buenos Aires (hermanitos del nuestro), en el National Bureau of Standards en Washington, el National Research Council en Ottawa, el Dominion Physical Laboratory en Nueva Zelanda, el Queen's y el Trinity College de Cambridge, el National Physical Laboratory en Londres y en el Departamento de Física de la Universidad de York. Y seguramente en muchos otros lugares del mundo.

Si nos visitan en otoño, no dejen de comerse una manzana histórica...


Agradezco a la Biblioteca Leo Falicov, a su directora Marisa Velazco Aldao y a Christina Martínez, responsable del Archivo Histórico, quienes me facilitaron copias de los documentos y fotos históricas.

También agradezco a Rubén Weht, del Centro Atómico Constituyentes, quien hizo averiguaciones por allá y me pasó el siguiente dato que no está documentado. Según E. Maqueda el primer manzano murió en Ezeiza por falta de cuidados durante la cuarentena. Entonces Castro Madero lo volvió a pedir, y un físico famoso de Constituyentes aprovechó para pedir también uno para el Laboratorio TANDAR, el acelerador de iones que la CNEA acababa de inaugurar en Buenos Aires.

Hay muchas notas sobre la anéctoda del manzano de Newton. En esta ocasión me gustaron:

The Newton's apple tree, de H. J. Hadow, NPL Historical note No 6 (1970).

The history of Newton's apple tree, R. G. Keesing, Contemporary Physics 39:377-391 (1998). (De aquí tomé las imágenes de la primera parte de la nota.)

The Isaac Newton apple, T. N. Hoblyn, East Malling Research Station (1955), nota acompañando la donación de los retoños que llegaron a la Argentina.

Las fotos actuales del manzano de Newton barilochense son mías.

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sábado, 15 de octubre de 2016

El núcleo joven

Quien haya visto la película Interstellar recordará que en el planeta de Miller (el que orbita más cerca del agujero negro) el tiempo transcurre muy lentamente: una hora en Miller son siete años en la Tierra. ¿Por qué ocurre esto? La razón es que el agujero negro distorsiona el espacio-tiempo, tal como explica la Relatividad General, que en 2015 cumplió 100 años. Einstein descubrió el efecto de la gravedad sobre el paso del tiempo bastante antes, en 1907, cuando tuvo la idea feliz que 8 años más tarde acabaría desembocando en la Teoría General de la Relatividad.

Cabe preguntarse si es necesario un agujero negro para lograr que el tiempo transcurra más lentamente. Y resulta que no: cualquier campo gravitatorio sirve. Inclusive el de la Tierra: si vivís en el quinto piso envejecés más rápido que tu vecina del primero. ¿Cuánto? Muy poquito. Pero el efecto es medible, si bien pequeño, y con consecuencias prácticas: los satélites GPS llevan a bordo relojes atómicos de enorme precisión para poder proveer su servicio. Esos relojes están a 20 mil kilómetros de altura, así que marchan más rápido que los que están en la superficie. El software de tu navegador lo sabe y lo tiene en cuenta para darte una posición precisa.

En el año 1962 Richard Feynman, uno de los grandes físicos del siglo XX (y uno de los más famosos) estaba explicando el fenómeno en clase y comentó que debido a este efecto el núcleo de la Tierra era "uno o dos días" más joven que la superficie. ¿Qué quiere decir "más joven", que se formó después? No, no. Quiere decir por ejemplo lo siguiente. Si hace 4500 millones de años uno hubiera tomado dos pedacitos idénticos de uranio, y hubiese puesto uno en el centro y otro en la superficie de la Tierra recién formada, hoy el pedacito que dejamos en el núcleo tendría más átomos de uranio que el de la superficie. ¿Por qué? Porque para el pedacito del núcleo el tiempo transcurrió más lentamente, así que un fenómeno que ocurre a un ritmo constante (como el decaimiento radiactivo del uranio) habría ocurrido más lentamente en comparación con el pedacito en la superficie.

Todo muy bien: es un típico "experimento pensado", que nos gustan tanto a los físicos para ilustrar situaciones que son inaccesibles para la experimentación real. La imagen del núcleo de la Tierra más joven que la superficie es poderosa, y la gente empezó a repetirla. La cifra de "uno o dos días" apareció inclusive en publicaciones de expertos. Fue un meme antes de los memes. Hasta que... alguien hizo el cálculo y resultó que no eran "días"... ¡eran años!

Me enteré en un trabajo reciente, uno de cuyos autores confiesa haber repetido el dato erróneo él mismo, sin verificar el resultado. ¿Por qué? ¡Por el prestigio de Feynman! ¿Cómo se iba a equivocar Feynman? Nunca sabremos qué pasó: tal vez la noche anterior hizo el mismo cálculo que está presentado en ese paper (que es realmente sencillo), y al comentarlo en clase se confundió y dijo "días" en lugar de "años". O tal vez se confundió el que transcribió la conferencia, y escribió "días" habiendo escuchado "años". O quizás el gran Richard Feynman se equivocó en su cálculo: puede pasar.

El caso en sí mismo no tiene ninguna relevancia práctica ni científica, y en el fondo es una trivialidad. Pero lo más curioso es que pone de manifiesto una característica inevitable de la ciencia: la autoridad. La ciencia moderna es una actividad colectiva e intergeneracional. El cuerpo del conocimiento científico moderno es tan vasto que nadie puede, ni podría, reconstruirlo íntegro antes de hacer su aporte, pequeño o grande. Hoy en día los trabajos científicos se someten al escrutinio más o menos serio de los colegas antes de su publicación, pero llega un momento en que uno debe confiar en que lo que hizo fulano está bien. Sobre todo cuando uno sabe (como en este caso) que el efecto debe estar allí. De lo contrario, no hay avance posible. Por lo demás, no es diferente del resto de la cultura: nadie reinventa la agricultura, ni el cepillo de dientes, ni el lenguaje.

¿Y no es un riesgo? Sí, claro. Tampoco está prohibido desconfiar, y hay abundantes casos de correcciones, retractaciones, peleas, conflictos, controversias... La única garantía de que funciona es la evidencia de que viene funcionando desde hace tres siglos. De alguna manera la transparencia y que todo esté a la vista aseguran que colectivamente se va llegando a resultados ciertos. Claro que hoy en día existen experimentos tan complicados que no está "todo a la vista" y hay gente malpensada que desconfía... Pero bueno, es otra historia.


El trabajo es: Uggerhoj, Mikkelsen and Faye, The young centre of the Earth, Eur. J. Phys. 37:035602 (2016) (arxiv.org/abs/1604.05507). Recomiendo particularmente las secciones primera y última, aún para quien no se sienta capaz de seguir el cálculo presentado en las del medio.

La imagen del planeta de Miller frente al agujero negro es de Paramount/Warner Bros. La otra imagen, con los chicos de The Big Bang Theory tratando de reparar una rueda pinchada en la kombi de Feynman, es de Warner Bros. La de Batman la hice yo usando el Batman slapping Robin meme generator.

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sábado, 8 de octubre de 2016

Coriolis, sin hielo

Vi la primera temporada de una serie "espacial" que me gustó bastante, The Expanse. Me atrajo especialmente el realismo de los escenarios y de la tecnología: no hay velocidad warp, no hay viajes interestelares, no hay teletransportación, no hay subespacio ni hiperespacio ni comunicaciones instantáneas, no hay holocubiertas ni duplicadores de alimentos. No hay telepatía ni telekinesis. No hay alienígenas humanoides, sólo una especie de agente infeccioso de origen desconocido.

Lo que sí hay es gravedad artificial. Pero ojo: no creada con materiales exóticos ni campos de fuerza. No señor. En The Expanse lo único que hay es el principio de equivalencia: las naves tienen unos cohetes muy sofisticados y aceleran permanentemente. Como explica Einstein y hemos contado aquí, la situación es casi indistinguible de la gravedad posta producida por un planeta.

En The Expanse la humanidad se ha extendido por todo el sistema solar: la Luna y Marte están colonizados, y también muchos asteroides. Pero los asteroides son muy pequeños como para vivir confortablemente en su escasa gravedad. Así que tienen una gravedad artificial similar a la de las naves: los han puesto a girar como locos, y viven del lado de adentro, en túneles, con los pies hacia afuera, sostenidos por una gravedad "centrífuga". El mayor de los asteroides, Ceres, tiene una población de muchos millones, y buena parte de la acción transcurre allí.

Según se nos explica, los asteroides giran lo suficientemente rápido como para producir un tercio de gravedad terrestre. El cálculo es muy fácil. La aceleración centrífuga en un sistema en rotación es:

Centrífuga:  ω2 R = (1/3) 9.8 m/s2

Para el radio de Ceres, que es de 470 km, calculamos omega y da un período de 40 minutos. Fenómeno.

Algunos recordarán que, en un sistema en rotación, además de aceleración centrífuga hay otra aceleración, la de Coriolis. Y la serie terminó de engancharme cuando uno de los protagonistas se sirve un whisky y el chorro hace esto:


Una hélice, exactamente lo que debe hacer un chorro de whisky al ser servido en un sistema en rotación. El protagonista, un policía nativo de Ceres, no tiene ningún problema en compensar la rara trayectoria que confundiría a más de un barman terrestre.

Pero, ¿no estará muy exagerado el efecto? Después de todo la Tierra también es un sistema en rotación. Y si bien tenemos efecto Coriolis en los huracanes, no necesitamos un "malabarman" para servir whisky. Veamos. La aceleración de Coriolis depende de la velocidad:

Coriolis: 2 ω v

De la imagen podemos estimar que la fuerza de Coriolis sobre el whisky es más o menos un quinto de la "pseudogravitatoria". Si igualamos:

2 ω v = (1/5) ω2 R

y ponemos el valor de ω que calculamos y el radio de Ceres, nos da v = 124 m/s, más de 400 km/h, lo cual es más rápido que lo que puede servir el más rápido barman de todo el sistema solar.

¿Entonces? ¿Fue un buen intento de realismo pero le pifiaron en el orden de magnitud? Tal vez no tanto. Se nos explica que hay túneles más profundos. Allí la gravedad centrífuga es menor, Coriolis es mayor, es más incómodo vivir, y es donde están los barrios más pobres. Justo donde vive el policía éste.

Podemos tratar de ver a qué profundidad el efecto sería apreciable. Calculamos y nos da: v = 0.00026 r por segundo. Si r es 1000 metros, da v = 0.26 m/s = 26 cm/s, una velocidad razonable para el whisky.

¿Se puede vivir a 1 kilómetro del centro de Ceres? ¿A 469 km debajo de la superficie? Yo creo que es imposible: debajo de la corteza de hielo, Ceres tiene un manto de roca y un núcleo de hierro. Es como un planetita. Excavar una colonia llegando hasta 1 km del centro parece no sólo extremadamente difícil, sino ridículamente innecesario. ¡Pero atención! Ese efecto Coriolis es el que ocurre no sólo a 1 km del centro del asteroide, ¡sino a 1 km todo a lo largo del eje de rotación! Eso es mucho más razonable: túneles de hielo o roca, a no mucha profundidad, en latitudes altas, cerca de los polos y del eje de rotación. Lo que está mal es el mapa del subte, que muestra los túneles espiralando hacia el centro.

Claro que, a 1000 metros del eje de rotación, la pseudogravedad centrífuga es menos de un milésimo de la terrestre... Así que no: el efecto del whisky no es realista. Menos mal, porque si no, ¿se imaginan los baños públicos de Ceres?


La imagen de Ceres es de Dawn (NASA/JPL/Dawn), que está actualmente en órbita del asteroide. Las otras son de SyFy.

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sábado, 1 de octubre de 2016

De CDs viejos y rebotes

Me pidieron que preparara unos folletos de divulgación, como para ser distribuídos en escuelas, y elegí dos temas que incluyen actividades piolas para hacer con chicos: la espectroscopía (y el espectroscopio a CD), y la vida de las estrellas (y cómo hacer una especie de supernova). La Filial Bariloche de la Asociación Física Argentina eventualmente los va a producir con un diseño más profesional, pero a mí me gusta el "director's cut", con el texto completo que escribí, así que los presento aquí: El espectroscopio a CD, y La vida de las estrellas.


Los documentos están alojados en el Google Drive del blog (donde hay otros documentos públicos), y pueden ser descargados por quienquiera para usarlos en clase o como fuere. Me gustaría saber si los usan. Los pongo también en una página aquí en el blog, para que resulten más accesibles en la columna de la derecha.

Como hace años hicimos un video con la construcción del espectroscopio a CD, decidí hacer también uno con la supernova casera. Es mucho menos profesional que el otro, pero quedó razonable. Está en mi canal de YouTube:



El video del espectroscopio también está allí (¡ay, que vergüenza, con el mismo buzo, no me di cuenta!):



Sobre el espectroscopio hay además una vieja nota aquí en el blog: Espectroscopio.

¡Compártanlos, y manden sus experiencias si los usan en clase!

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