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Theorem caushft 32154
Description: A shifted Cauchy sequence is Cauchy. (Contributed by Jeff Madsen, 2-Sep-2009.) (Revised by Mario Carneiro, 5-Jun-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
caures.1  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
caures.3  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
caures.4  |-  ( ph  ->  D  e.  ( Met `  X ) )
caushft.4  |-  W  =  ( ZZ>= `  ( M  +  N ) )
caushft.5  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
caushft.7  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( F `  k )  =  ( G `  ( k  +  N
) ) )
caushft.8  |-  ( ph  ->  F  e.  ( Cau `  D ) )
caushft.9  |-  ( ph  ->  G : W --> X )
Assertion
Ref Expression
caushft  |-  ( ph  ->  G  e.  ( Cau `  D ) )
Distinct variable groups:    D, k    k, G    ph, k    k, X   
k, F    k, N    k, Z
Allowed substitution hints:    M( k)    W( k)

Proof of Theorem caushft
Dummy variables  j  m  n  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 caushft.8 . . . . 5  |-  ( ph  ->  F  e.  ( Cau `  D ) )
2 caures.1 . . . . . 6  |-  Z  =  ( ZZ>= `  M )
3 caures.4 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  D  e.  ( Met `  X ) )
4 metxmet 21427 . . . . . . 7  |-  ( D  e.  ( Met `  X
)  ->  D  e.  ( *Met `  X
) )
53, 4syl 17 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  D  e.  ( *Met `  X ) )
6 caures.3 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
7 caushft.7 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  k  e.  Z )  ->  ( F `  k )  =  ( G `  ( k  +  N
) ) )
87ralrimiva 2809 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  A. k  e.  Z  ( F `  k )  =  ( G `  ( k  +  N
) ) )
9 fveq2 5879 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  j  ->  ( F `  k )  =  ( F `  j ) )
10 oveq1 6315 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  j  ->  (
k  +  N )  =  ( j  +  N ) )
1110fveq2d 5883 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  j  ->  ( G `  ( k  +  N ) )  =  ( G `  (
j  +  N ) ) )
129, 11eqeq12d 2486 . . . . . . . 8  |-  ( k  =  j  ->  (
( F `  k
)  =  ( G `
 ( k  +  N ) )  <->  ( F `  j )  =  ( G `  ( j  +  N ) ) ) )
1312rspccva 3135 . . . . . . 7  |-  ( ( A. k  e.  Z  ( F `  k )  =  ( G `  ( k  +  N
) )  /\  j  e.  Z )  ->  ( F `  j )  =  ( G `  ( j  +  N
) ) )
148, 13sylan 479 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  ( F `  j )  =  ( G `  ( j  +  N
) ) )
152, 5, 6, 7, 14iscau4 22327 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( F  e.  ( Cau `  D )  <-> 
( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N ) )  e.  X  /\  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x ) ) ) )
161, 15mpbid 215 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( F  e.  ( X  ^pm  CC )  /\  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N ) )  e.  X  /\  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x ) ) )
1716simprd 470 . . 3  |-  ( ph  ->  A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N ) )  e.  X  /\  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x ) )
182eleq2i 2541 . . . . . . . . 9  |-  ( j  e.  Z  <->  j  e.  ( ZZ>= `  M )
)
1918biimpi 199 . . . . . . . 8  |-  ( j  e.  Z  ->  j  e.  ( ZZ>= `  M )
)
20 caushft.5 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
21 eluzadd 11211 . . . . . . . 8  |-  ( ( j  e.  ( ZZ>= `  M )  /\  N  e.  ZZ )  ->  (
j  +  N )  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  N )
) )
2219, 20, 21syl2anr 486 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  (
j  +  N )  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  N )
) )
23 caushft.4 . . . . . . 7  |-  W  =  ( ZZ>= `  ( M  +  N ) )
2422, 23syl6eleqr 2560 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  (
j  +  N )  e.  W )
25 simplr 770 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  j  e.  Z
)
2625, 2syl6eleq 2559 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  j  e.  (
ZZ>= `  M ) )
27 eluzelz 11192 . . . . . . . . . . 11  |-  ( j  e.  ( ZZ>= `  M
)  ->  j  e.  ZZ )
2826, 27syl 17 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  j  e.  ZZ )
2920ad2antrr 740 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  N  e.  ZZ )
30 simpr 468 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  m  e.  (
ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )
31 eluzsub 11212 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( j  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( m  -  N )  e.  (
ZZ>= `  j ) )
3228, 29, 30, 31syl3anc 1292 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( m  -  N )  e.  (
ZZ>= `  j ) )
33 simp3 1032 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  (
k  +  N ) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  ( ( G `
 ( k  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  <  x
)
3433ralimi 2796 . . . . . . . . 9  |-  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N ) )  e.  X  /\  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( ( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  <  x )
35 oveq1 6315 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  =  ( m  -  N )  ->  (
k  +  N )  =  ( ( m  -  N )  +  N ) )
3635fveq2d 5883 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  =  ( m  -  N )  ->  ( G `  ( k  +  N ) )  =  ( G `  (
( m  -  N
)  +  N ) ) )
3736oveq1d 6323 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  ( m  -  N )  ->  (
( G `  (
k  +  N ) ) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  =  ( ( G `
 ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) ) )
3837breq1d 4405 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  ( m  -  N )  ->  (
( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x  <->  ( ( G `  ( (
m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  ( j  +  N
) ) )  < 
x ) )
3938rspcv 3132 . . . . . . . . 9  |-  ( ( m  -  N )  e.  ( ZZ>= `  j
)  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j ) ( ( G `  ( k  +  N ) ) D ( G `  ( j  +  N
) ) )  < 
x  ->  ( ( G `  ( (
m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  ( j  +  N
) ) )  < 
x ) )
4032, 34, 39syl2im 38 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N
) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  ( ( G `
 ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  <  x
) )
41 eluzelz 11192 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( m  e.  ( ZZ>= `  (
j  +  N ) )  ->  m  e.  ZZ )
4241adantl 473 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  m  e.  ZZ )
4342zcnd 11064 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  m  e.  CC )
4420zcnd 11064 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  N  e.  CC )
4544ad2antrr 740 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  N  e.  CC )
4643, 45npcand 10009 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( m  -  N )  +  N )  =  m )
4746fveq2d 5883 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( G `  ( ( m  -  N )  +  N
) )  =  ( G `  m ) )
4847oveq1d 6323 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( G `
 ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  =  ( ( G `  m
) D ( G `
 ( j  +  N ) ) ) )
493ad2antrr 740 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  D  e.  ( Met `  X ) )
50 caushft.9 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  G : W --> X )
5150ad2antrr 740 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  G : W --> X )
5223uztrn2 11200 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( j  +  N
)  e.  W  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N
) ) )  ->  m  e.  W )
5324, 52sylan 479 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  m  e.  W
)
5451, 53ffvelrnd 6038 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( G `  m )  e.  X
)
5550adantr 472 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  G : W --> X )
5655, 24ffvelrnd 6038 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  ( G `  ( j  +  N ) )  e.  X )
5756adantr 472 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( G `  ( j  +  N
) )  e.  X
)
58 metsym 21443 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( D  e.  ( Met `  X )  /\  ( G `  m )  e.  X  /\  ( G `  ( j  +  N ) )  e.  X )  ->  (
( G `  m
) D ( G `
 ( j  +  N ) ) )  =  ( ( G `
 ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) ) )
5949, 54, 57, 58syl3anc 1292 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( G `
 m ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  =  ( ( G `  (
j  +  N ) ) D ( G `
 m ) ) )
6048, 59eqtrd 2505 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( G `
 ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  (
j  +  N ) ) )  =  ( ( G `  (
j  +  N ) ) D ( G `
 m ) ) )
6160breq1d 4405 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( ( ( G `  ( ( m  -  N )  +  N ) ) D ( G `  ( j  +  N
) ) )  < 
x  <->  ( ( G `
 ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) )  <  x
) )
6240, 61sylibd 222 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ph  /\  j  e.  Z )  /\  m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N
) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  ( ( G `
 ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) )  <  x
) )
6362ralrimdva 2812 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  (
k  +  N ) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  A. m  e.  (
ZZ>= `  ( j  +  N ) ) ( ( G `  (
j  +  N ) ) D ( G `
 m ) )  <  x ) )
64 fveq2 5879 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  ( ZZ>=
`  n )  =  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) )
65 fveq2 5879 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  ( G `  n )  =  ( G `  ( j  +  N
) ) )
6665oveq1d 6323 . . . . . . . . 9  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  (
( G `  n
) D ( G `
 m ) )  =  ( ( G `
 ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) ) )
6766breq1d 4405 . . . . . . . 8  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  (
( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  <  x  <->  ( ( G `  ( j  +  N ) ) D ( G `  m
) )  <  x
) )
6864, 67raleqbidv 2987 . . . . . . 7  |-  ( n  =  ( j  +  N )  ->  ( A. m  e.  ( ZZ>=
`  n ) ( ( G `  n
) D ( G `
 m ) )  <  x  <->  A. m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N ) ) ( ( G `  (
j  +  N ) ) D ( G `
 m ) )  <  x ) )
6968rspcev 3136 . . . . . 6  |-  ( ( ( j  +  N
)  e.  W  /\  A. m  e.  ( ZZ>= `  ( j  +  N
) ) ( ( G `  ( j  +  N ) ) D ( G `  m ) )  < 
x )  ->  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>= `  n )
( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  <  x )
7024, 63, 69syl6an 554 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  j  e.  Z )  ->  ( A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  (
k  +  N ) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>=
`  n ) ( ( G `  n
) D ( G `
 m ) )  <  x ) )
7170rexlimdva 2871 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>= `  j )
( k  e.  dom  F  /\  ( G `  ( k  +  N
) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>=
`  n ) ( ( G `  n
) D ( G `
 m ) )  <  x ) )
7271ralimdv 2806 . . 3  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  RR+  E. j  e.  Z  A. k  e.  ( ZZ>=
`  j ) ( k  e.  dom  F  /\  ( G `  (
k  +  N ) )  e.  X  /\  ( ( G `  ( k  +  N
) ) D ( G `  ( j  +  N ) ) )  <  x )  ->  A. x  e.  RR+  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>= `  n ) ( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  < 
x ) )
7317, 72mpd 15 . 2  |-  ( ph  ->  A. x  e.  RR+  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>= `  n ) ( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  < 
x )
746, 20zaddcld 11067 . . 3  |-  ( ph  ->  ( M  +  N
)  e.  ZZ )
75 eqidd 2472 . . 3  |-  ( (
ph  /\  m  e.  W )  ->  ( G `  m )  =  ( G `  m ) )
76 eqidd 2472 . . 3  |-  ( (
ph  /\  n  e.  W )  ->  ( G `  n )  =  ( G `  n ) )
7723, 5, 74, 75, 76, 50iscauf 22328 . 2  |-  ( ph  ->  ( G  e.  ( Cau `  D )  <->  A. x  e.  RR+  E. n  e.  W  A. m  e.  ( ZZ>= `  n )
( ( G `  n ) D ( G `  m ) )  <  x ) )
7873, 77mpbird 240 1  |-  ( ph  ->  G  e.  ( Cau `  D ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 376    /\ w3a 1007    = wceq 1452    e. wcel 1904   A.wral 2756   E.wrex 2757   class class class wbr 4395   dom cdm 4839   -->wf 5585   ` cfv 5589  (class class class)co 6308    ^pm cpm 7491   CCcc 9555    + caddc 9560    < clt 9693    - cmin 9880   ZZcz 10961   ZZ>=cuz 11182   RR+crp 11325   *Metcxmt 19032   Metcme 19033   Caucca 22301
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1677  ax-4 1690  ax-5 1766  ax-6 1813  ax-7 1859  ax-8 1906  ax-9 1913  ax-10 1932  ax-11 1937  ax-12 1950  ax-13 2104  ax-ext 2451  ax-sep 4518  ax-nul 4527  ax-pow 4579  ax-pr 4639  ax-un 6602  ax-cnex 9613  ax-resscn 9614  ax-1cn 9615  ax-icn 9616  ax-addcl 9617  ax-addrcl 9618  ax-mulcl 9619  ax-mulrcl 9620  ax-mulcom 9621  ax-addass 9622  ax-mulass 9623  ax-distr 9624  ax-i2m1 9625  ax-1ne0 9626  ax-1rid 9627  ax-rnegex 9628  ax-rrecex 9629  ax-cnre 9630  ax-pre-lttri 9631  ax-pre-lttrn 9632  ax-pre-ltadd 9633  ax-pre-mulgt0 9634
This theorem depends on definitions:  df-bi 190  df-or 377  df-an 378  df-3or 1008  df-3an 1009  df-tru 1455  df-ex 1672  df-nf 1676  df-sb 1806  df-eu 2323  df-mo 2324  df-clab 2458  df-cleq 2464  df-clel 2467  df-nfc 2601  df-ne 2643  df-nel 2644  df-ral 2761  df-rex 2762  df-reu 2763  df-rmo 2764  df-rab 2765  df-v 3033  df-sbc 3256  df-csb 3350  df-dif 3393  df-un 3395  df-in 3397  df-ss 3404  df-pss 3406  df-nul 3723  df-if 3873  df-pw 3944  df-sn 3960  df-pr 3962  df-tp 3964  df-op 3966  df-uni 4191  df-iun 4271  df-br 4396  df-opab 4455  df-mpt 4456  df-tr 4491  df-eprel 4750  df-id 4754  df-po 4760  df-so 4761  df-fr 4798  df-we 4800  df-xp 4845  df-rel 4846  df-cnv 4847  df-co 4848  df-dm 4849  df-rn 4850  df-res 4851  df-ima 4852  df-pred 5387  df-ord 5433  df-on 5434  df-lim 5435  df-suc 5436  df-iota 5553  df-fun 5591  df-fn 5592  df-f 5593  df-f1 5594  df-fo 5595  df-f1o 5596  df-fv 5597  df-riota 6270  df-ov 6311  df-oprab 6312  df-mpt2 6313  df-om 6712  df-1st 6812  df-2nd 6813  df-wrecs 7046  df-recs 7108  df-rdg 7146  df-er 7381  df-map 7492  df-pm 7493  df-en 7588  df-dom 7589  df-sdom 7590  df-pnf 9695  df-mnf 9696  df-xr 9697  df-ltxr 9698  df-le 9699  df-sub 9882  df-neg 9883  df-div 10292  df-nn 10632  df-2 10690  df-n0 10894  df-z 10962  df-uz 11183  df-rp 11326  df-xneg 11432  df-xadd 11433  df-psmet 19039  df-xmet 19040  df-met 19041  df-bl 19042  df-cau 22304
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