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Theorem kgencn2 19105
Description: A function  F : J
--> K from a compactly generated space is continuous iff for all compact spaces  z and continuous  g : z --> J, the composite  F  o.  g : z --> K is continuous. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Mar-2015.)
Assertion
Ref Expression
kgencn2  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( F  e.  ( (𝑘Gen `  J )  Cn  K )  <->  ( F : X --> Y  /\  A. z  e.  Comp  A. g  e.  ( z  Cn  J
) ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K ) ) ) )
Distinct variable groups:    z, g, F    g, J, z    g, K, z    g, X, z   
g, Y, z

Proof of Theorem kgencn2
Dummy variable  k is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 kgencn 19104 . 2  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( F  e.  ( (𝑘Gen `  J )  Cn  K )  <->  ( F : X --> Y  /\  A. k  e.  ~P  X
( ( Jt  k )  e.  Comp  ->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) ) ) ) )
2 rncmp 18974 . . . . . . . 8  |-  ( ( z  e.  Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J
) )  ->  ( Jt  ran  g )  e.  Comp )
32adantl 466 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  ( Jt  ran  g )  e.  Comp )
4 simprr 756 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  g  e.  ( z  Cn  J
) )
5 eqid 2438 . . . . . . . . . . . 12  |-  U. z  =  U. z
6 eqid 2438 . . . . . . . . . . . 12  |-  U. J  =  U. J
75, 6cnf 18825 . . . . . . . . . . 11  |-  ( g  e.  ( z  Cn  J )  ->  g : U. z --> U. J
)
8 frn 5560 . . . . . . . . . . 11  |-  ( g : U. z --> U. J  ->  ran  g  C_  U. J )
94, 7, 83syl 20 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  ran  g  C_  U. J )
10 toponuni 18507 . . . . . . . . . . 11  |-  ( J  e.  (TopOn `  X
)  ->  X  =  U. J )
1110ad3antrrr 729 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  X  =  U. J )
129, 11sseqtr4d 3388 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  ran  g  C_  X )
13 vex 2970 . . . . . . . . . . 11  |-  g  e. 
_V
1413rnex 6507 . . . . . . . . . 10  |-  ran  g  e.  _V
1514elpw 3861 . . . . . . . . 9  |-  ( ran  g  e.  ~P X  <->  ran  g  C_  X )
1612, 15sylibr 212 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  ran  g  e.  ~P X
)
17 oveq2 6094 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  ran  g  -> 
( Jt  k )  =  ( Jt  ran  g ) )
1817eleq1d 2504 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  ran  g  -> 
( ( Jt  k )  e.  Comp  <->  ( Jt  ran  g
)  e.  Comp )
)
19 reseq2 5100 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  ran  g  -> 
( F  |`  k
)  =  ( F  |`  ran  g ) )
2017oveq1d 6101 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  =  ran  g  -> 
( ( Jt  k )  Cn  K )  =  ( ( Jt  ran  g
)  Cn  K ) )
2119, 20eleq12d 2506 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  =  ran  g  -> 
( ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K )  <->  ( F  |` 
ran  g )  e.  ( ( Jt  ran  g
)  Cn  K ) ) )
2218, 21imbi12d 320 . . . . . . . . 9  |-  ( k  =  ran  g  -> 
( ( ( Jt  k )  e.  Comp  ->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) )  <-> 
( ( Jt  ran  g
)  e.  Comp  ->  ( F  |`  ran  g )  e.  ( ( Jt  ran  g )  Cn  K
) ) ) )
2322rspcv 3064 . . . . . . . 8  |-  ( ran  g  e.  ~P X  ->  ( A. k  e. 
~P  X ( ( Jt  k )  e.  Comp  -> 
( F  |`  k
)  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K
) )  ->  (
( Jt  ran  g )  e. 
Comp  ->  ( F  |`  ran  g )  e.  ( ( Jt  ran  g )  Cn  K ) ) ) )
2416, 23syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  ( A. k  e.  ~P  X ( ( Jt  k )  e.  Comp  ->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) )  ->  ( ( Jt  ran  g )  e.  Comp  -> 
( F  |`  ran  g
)  e.  ( ( Jt 
ran  g )  Cn  K ) ) ) )
253, 24mpid 41 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  ( A. k  e.  ~P  X ( ( Jt  k )  e.  Comp  ->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) )  ->  ( F  |`  ran  g )  e.  ( ( Jt  ran  g )  Cn  K ) ) )
26 simplll 757 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  J  e.  (TopOn `  X )
)
27 ssid 3370 . . . . . . . . . . 11  |-  ran  g  C_ 
ran  g
2827a1i 11 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  ran  g  C_  ran  g )
29 cnrest2 18865 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  ran  g  C_  ran  g  /\  ran  g  C_  X )  ->  ( g  e.  ( z  Cn  J
)  <->  g  e.  ( z  Cn  ( Jt  ran  g ) ) ) )
3026, 28, 12, 29syl3anc 1218 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  (
g  e.  ( z  Cn  J )  <->  g  e.  ( z  Cn  ( Jt  ran  g ) ) ) )
314, 30mpbid 210 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  g  e.  ( z  Cn  ( Jt  ran  g ) ) )
32 cnco 18845 . . . . . . . . 9  |-  ( ( g  e.  ( z  Cn  ( Jt  ran  g
) )  /\  ( F  |`  ran  g )  e.  ( ( Jt  ran  g )  Cn  K
) )  ->  (
( F  |`  ran  g
)  o.  g )  e.  ( z  Cn  K ) )
3332ex 434 . . . . . . . 8  |-  ( g  e.  ( z  Cn  ( Jt  ran  g ) )  ->  ( ( F  |`  ran  g )  e.  ( ( Jt  ran  g
)  Cn  K )  ->  ( ( F  |`  ran  g )  o.  g )  e.  ( z  Cn  K ) ) )
3431, 33syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  (
( F  |`  ran  g
)  e.  ( ( Jt 
ran  g )  Cn  K )  ->  (
( F  |`  ran  g
)  o.  g )  e.  ( z  Cn  K ) ) )
35 cores 5336 . . . . . . . . 9  |-  ( ran  g  C_  ran  g  -> 
( ( F  |`  ran  g )  o.  g
)  =  ( F  o.  g ) )
3627, 35ax-mp 5 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  |`  ran  g )  o.  g )  =  ( F  o.  g
)
3736eleq1i 2501 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  |`  ran  g
)  o.  g )  e.  ( z  Cn  K )  <->  ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K ) )
3834, 37syl6ib 226 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  (
( F  |`  ran  g
)  e.  ( ( Jt 
ran  g )  Cn  K )  ->  ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K
) ) )
3925, 38syld 44 . . . . 5  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  ( z  e. 
Comp  /\  g  e.  ( z  Cn  J ) ) )  ->  ( A. k  e.  ~P  X ( ( Jt  k )  e.  Comp  ->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) )  ->  ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K ) ) )
4039ralrimdvva 2806 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  /\  F : X
--> Y )  ->  ( A. k  e.  ~P  X ( ( Jt  k )  e.  Comp  ->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) )  ->  A. z  e.  Comp  A. g  e.  ( z  Cn  J ) ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K ) ) )
41 oveq1 6093 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  ( Jt  k )  ->  ( z  Cn  J )  =  ( ( Jt  k )  Cn  J ) )
42 oveq1 6093 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  ( Jt  k )  ->  ( z  Cn  K )  =  ( ( Jt  k )  Cn  K ) )
4342eleq2d 2505 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  ( Jt  k )  ->  ( ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K
)  <->  ( F  o.  g )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) ) )
4441, 43raleqbidv 2926 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  ( Jt  k )  ->  ( A. g  e.  ( z  Cn  J
) ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K )  <->  A. g  e.  (
( Jt  k )  Cn  J ) ( F  o.  g )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) ) )
4544rspcv 3064 . . . . . . 7  |-  ( ( Jt  k )  e.  Comp  -> 
( A. z  e. 
Comp  A. g  e.  ( z  Cn  J ) ( F  o.  g
)  e.  ( z  Cn  K )  ->  A. g  e.  (
( Jt  k )  Cn  J ) ( F  o.  g )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) ) )
46 elpwi 3864 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  ~P X  -> 
k  C_  X )
4746adantl 466 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  k  C_  X )
48 resabs1 5134 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k 
C_  X  ->  (
(  _I  |`  X )  |`  k )  =  (  _I  |`  k )
)
4947, 48syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  (
(  _I  |`  X )  |`  k )  =  (  _I  |`  k )
)
50 idcn 18836 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( J  e.  (TopOn `  X
)  ->  (  _I  |`  X )  e.  ( J  Cn  J ) )
5150ad3antrrr 729 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  (  _I  |`  X )  e.  ( J  Cn  J
) )
5210ad3antrrr 729 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  X  =  U. J )
5347, 52sseqtrd 3387 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  k  C_ 
U. J )
546cnrest 18864 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( (  _I  |`  X )  e.  ( J  Cn  J )  /\  k  C_ 
U. J )  -> 
( (  _I  |`  X )  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  J ) )
5551, 53, 54syl2anc 661 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  (
(  _I  |`  X )  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  J ) )
5649, 55eqeltrrd 2513 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  (  _I  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  J ) )
57 coeq2 4993 . . . . . . . . . . 11  |-  ( g  =  (  _I  |`  k
)  ->  ( F  o.  g )  =  ( F  o.  (  _I  |`  k ) ) )
5857eleq1d 2504 . . . . . . . . . 10  |-  ( g  =  (  _I  |`  k
)  ->  ( ( F  o.  g )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K )  <->  ( F  o.  (  _I  |`  k
) )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) ) )
5958rspcv 3064 . . . . . . . . 9  |-  ( (  _I  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  J )  -> 
( A. g  e.  ( ( Jt  k )  Cn  J ) ( F  o.  g )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K )  ->  ( F  o.  (  _I  |`  k ) )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K
) ) )
6056, 59syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  ( A. g  e.  (
( Jt  k )  Cn  J ) ( F  o.  g )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K )  -> 
( F  o.  (  _I  |`  k ) )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) ) )
61 coires1 5350 . . . . . . . . 9  |-  ( F  o.  (  _I  |`  k
) )  =  ( F  |`  k )
6261eleq1i 2501 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  o.  (  _I  |`  k ) )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K )  <->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) )
6360, 62syl6ib 226 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  ( A. g  e.  (
( Jt  k )  Cn  J ) ( F  o.  g )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K )  -> 
( F  |`  k
)  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K
) ) )
6445, 63syl9r 72 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  (
( Jt  k )  e. 
Comp  ->  ( A. z  e.  Comp  A. g  e.  ( z  Cn  J ) ( F  o.  g
)  e.  ( z  Cn  K )  -> 
( F  |`  k
)  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K
) ) ) )
6564com23 78 . . . . 5  |-  ( ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y ) )  /\  F : X --> Y )  /\  k  e.  ~P X )  ->  ( A. z  e.  Comp  A. g  e.  ( z  Cn  J ) ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K )  ->  (
( Jt  k )  e. 
Comp  ->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) ) ) )
6665ralrimdva 2801 . . . 4  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  /\  F : X
--> Y )  ->  ( A. z  e.  Comp  A. g  e.  ( z  Cn  J ) ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K )  ->  A. k  e.  ~P  X ( ( Jt  k )  e.  Comp  -> 
( F  |`  k
)  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K
) ) ) )
6740, 66impbid 191 . . 3  |-  ( ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  /\  F : X
--> Y )  ->  ( A. k  e.  ~P  X ( ( Jt  k )  e.  Comp  ->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) )  <->  A. z  e.  Comp  A. g  e.  ( z  Cn  J ) ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K ) ) )
6867pm5.32da 641 . 2  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( ( F : X --> Y  /\  A. k  e.  ~P  X
( ( Jt  k )  e.  Comp  ->  ( F  |`  k )  e.  ( ( Jt  k )  Cn  K ) ) )  <-> 
( F : X --> Y  /\  A. z  e. 
Comp  A. g  e.  ( z  Cn  J ) ( F  o.  g
)  e.  ( z  Cn  K ) ) ) )
691, 68bitrd 253 1  |-  ( ( J  e.  (TopOn `  X )  /\  K  e.  (TopOn `  Y )
)  ->  ( F  e.  ( (𝑘Gen `  J )  Cn  K )  <->  ( F : X --> Y  /\  A. z  e.  Comp  A. g  e.  ( z  Cn  J
) ( F  o.  g )  e.  ( z  Cn  K ) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    = wceq 1369    e. wcel 1756   A.wral 2710    C_ wss 3323   ~Pcpw 3855   U.cuni 4086    _I cid 4626   ran crn 4836    |` cres 4837    o. ccom 4839   -->wf 5409   ` cfv 5413  (class class class)co 6086   ↾t crest 14351  TopOnctopon 18474    Cn ccn 18803   Compccmp 18964  𝑘Genckgen 19081
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2419  ax-rep 4398  ax-sep 4408  ax-nul 4416  ax-pow 4465  ax-pr 4526  ax-un 6367
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2256  df-mo 2257  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-ral 2715  df-rex 2716  df-reu 2717  df-rab 2719  df-v 2969  df-sbc 3182  df-csb 3284  df-dif 3326  df-un 3328  df-in 3330  df-ss 3337  df-pss 3339  df-nul 3633  df-if 3787  df-pw 3857  df-sn 3873  df-pr 3875  df-tp 3877  df-op 3879  df-uni 4087  df-int 4124  df-iun 4168  df-br 4288  df-opab 4346  df-mpt 4347  df-tr 4381  df-eprel 4627  df-id 4631  df-po 4636  df-so 4637  df-fr 4674  df-we 4676  df-ord 4717  df-on 4718  df-lim 4719  df-suc 4720  df-xp 4841  df-rel 4842  df-cnv 4843  df-co 4844  df-dm 4845  df-rn 4846  df-res 4847  df-ima 4848  df-iota 5376  df-fun 5415  df-fn 5416  df-f 5417  df-f1 5418  df-fo 5419  df-f1o 5420  df-fv 5421  df-ov 6089  df-oprab 6090  df-mpt2 6091  df-om 6472  df-1st 6572  df-2nd 6573  df-recs 6824  df-rdg 6858  df-1o 6912  df-oadd 6916  df-er 7093  df-map 7208  df-en 7303  df-dom 7304  df-fin 7306  df-fi 7653  df-rest 14353  df-topgen 14374  df-top 18478  df-bases 18480  df-topon 18481  df-cn 18806  df-cmp 18965  df-kgen 19082
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