11 -aula-Propriedades físicas

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Cristalografia e Gemologia
11a Aula
Propriedades Físicas I
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Cristalografia
Propriedades físicas dos minerais
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 01) Acatassolamento (3 slides) 
Aparência sedosa que há em alguns minerais quando a luz se reflete sobre eles, devido à presença de uma grande quantidade de inclusões dispostas paralelamente a uma direção cristalográfica. Esta propriedade é conhecida por acatassolamento, em inglês chatoyance.
Tanto o asterismo como o acatassolamento são produzidos por inclusões aciculares em minerais hospedeiros. As inclusões precisam ocorrer em grande quantidade e se desenvolver em uma, duas ou três direções paralelas, normalmente em um plano só. Quando ocorre um único sistema de inclusões paralelas surge um chamado “olho de
gato” , que é o acatassolamento.
Quando a gema é lapidada, na forma de 
cabochão, ele é cruzado por um 
feixe de luz que forma ângulos retos com 
a direção das inclusões. 
Crisoberilo (BeAl2O4 ) 
com acatassolamento
Sri Lanka, 15 mm, 16 ct 
Coleção E. Gübelin, Foto Weibel
Revista Lapis, 10/1982
 
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		Crisoberilos com acatassolamento (Brasil)
À esquerda, uma alexandrita com 15 quilates.
		 À direita, um crisoberilo olho de gato com 12 quilates.
Acatassolamento (cont.)
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À direita: Fenômeno ótico básico para 
acatassolamento e asterismo. Luz é linha
cheia, inclusão dispersante é linha tracejada.
Autor: Dr. A Wüthrich, Ampex Corporation,
Redwood City, CA, USA.
Revista Lapis, 10/82
Raios de luz em acatassolamento: 
Abaixo esquerda: Corte paralelo à direção 
das inclusões dispersantes da luz.
Abaixo direita: Corte perpendiculares às 
Inclusões dispersantes da luz
Acatassolamento (cont.)
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02) Asterismo
Alguns minerais, especialmente os do sistema hexagonal, quando vistos na direção do eixo vertical, mostram raios de luz como uma estrela. Este fenômeno origina-se de peculiaridades de estrutura ao longo das direções axiais ou de inclusões dispostas em ângulos retos quanto a estas direções.
Safira estrela refletindo o sol
Sri Lanka, 14 mm, 16 ct
Coleção P. Loosli Foto Weibel Revista Lapis 10/1982
Granada com estrela
Foto Bürger. Revista Lapis, 10/1982
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 À direita: Falso asterismo produzido em peças com parte superior em vidro e uma base metálica de titânio-cromo, riscada de tal maneira que produz oasterismo. Tamanho do cabochão de cima: 13x12 mm . Revista Lapis, Janeiro de 2003
 
 Abaixo: Asterismo artificial obtido por 
 gravação da superfície do cabochão, em
 turmalina de 15,04 ct.
 À esquerda, foco na estrela do cabochão.
 À direita, foco na superfície do cabochão, 
 destacando as ranhuras responsáveis pelo 
 asterismo.
 
Revista Lapis, 
Janeiro de 2003
 
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03) Brilho
Brilho é a capacidade do mineral refletir uma luz que incide perpendicularmente
a uma superfície de fratura “fresca“ (não necessariamente em face de clivagem, 
superfície não alterada), pois nessas condições sempre dará um brilho nacarado. 
É uma das propriedades físicas imediatamente observável em amostras de mão, 
ajudando muito na identificação do mesmo. 
Diamante por exemplo, reflete 17% da luz nele incidente, o vidro somente 1 a 4%. Tipos de brilho: - Fosco ou Baços: não há brilho; 
-Metálicos: derivado do nome do próprio mineral. Ex.: cobreado, bronzeado, ferruginoso; -Sub-metálico: intermediário entre metálico e não metálico.
-Não metálicos: adamantino - diamante (cassiterita); -Vítreo - quartzo e a maioria dos silicatos; -Sedoso - amianto (anfibólio, malaquita, gesso); -Resinoso - âmbar (esfalerita); -Gorduroso - nefelina.
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Brilho Vítreo
Em Linarita, em uma das
melhores peças conhecidas
deste mineral, com cristais 
de até 2,5 cm
Procedência: Red Gill Mine,
Cumberland, Inglaterra
Adquirido em 1852 por R.P. Greg
Coleção British Museum (NH)
Allan-Greg Collection
Ref. BM 95513
Foto: Frank Greenaway
Revista Lapis, 03/1997
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Brilho Metálico em hematita (Fe2O3). 
Cristais de Hematita de até 3,5 cm, com alto
brilho sobre matriz
Black Rock Mine, Hotazel, Cape Province, África do Sul
Miner K / Patrick de Koenigswarter Foto: Mick Cooper
Revista Lapis, Maio 1997
Rosa de Hematita (8mm) sobre Adulária. 
Fibia, Tessin, Suiça. Coleção Bruno
Schaub, Foto: Thomas Schüpbach
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04) Cheiro
Sim, alguns tem. Poucos, é verdade. E só quando o mineral foi batido ou recém-escavado. O mais fedorento é o enxofre. Outros que fedem são geralmente sulfetos, arsenietos ou argilas.
Ex.: marcasita fede a enxofre quando se decompõe. Realgar (HgS) também fede. Arsenopirita fede quando batida ou esmagada. Nos arsenietos deve-se o cheiro ao arsênico.
Os sulfetos fedem porque o oxigênio
do ar reage com enxofre, formando
 SO2. As argilas cheiram a argila, um
 cheiro terroso característico.
Enxofre nativo em cristal com
1,6 cm com aragonita.
Cozzodisi, Sicília, Itália.
Francis Benjamin Collection
Foto Jeff Scovil
Revista Lapis, Março de 2003
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05) Clivagem
Propriedade que certos minerais apresentam de fraturar ao longo de superfícies lisas, planas, paralelas entre si através do corpo do cristal. É uma evidência muito boa da ordem interna que existe no cristal. Os pioneiros da cristalografia, como o abade Reneé Haüy, usaram a clivagem perfeita da calcita, que ocorre em três direções formando um romboedro, como inspiração para teorias sobre o ordenamento da matéria. A clivagem pode ocorrer em uma, duas, três, 
quatro ou seis direções, e pode 
ser de obtenção fácil, regular ou difícil. Bons exemplos de minerais 
com clivagens excelentes são:
- a muscovita (as micas em geral!), 
- a calcita (formando romboedros) 
- e a galena (formando cubos). 
Galena do Mechernicher Bleiberg, Eifel, Alemanha,
Largura da Foto 3 cm Foto Werner Lieber,
Revista Lapis, Julho/Agosto 1988
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Clivagem romboédrica proeminente em calcita de carbonatito. 
Imagem de microscópio petrográfico a Luz Polarizada
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Clivagem em hornblenda (anfibólio) em hornblenda-granito
Imagem de microscópio petrográfico a Luz Natural		
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06) Compressibilidade 
É a propriedade dos minerais de responderem a pressões elevadas com modificações em sua estrutura cristalina. O quartzo, por exemplo, tem uma compressibilidade bastante elevada, em certos limites, o que faz gerar a piezoeletricidade, propriedade que permite seu uso na indústria eletrônica.
Quando a pressão exercida é muito elevada e as temperaturas também muito altas, surgem modificação de alta pressão. As ligações Si – O são rompidas e há novas formações dos átomos, de simetrias totalmente diferentes. Isso explica este tipo de formações de quartzo em regiões de impacto de meteoritos. Foi assim que a grande depressão circular denominada de “Nördlinger Ries” , na Alemanha, com 20 km de diâmetro,pôde ser declarada como sendo a cratera de impacto de um grande meteorito: lá se encontra
a Stishovita, que é gerada apenas a
 100.000 bar.
. 
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Uma outra situação em que a compressibilidade dos minerais é fundamental é quando placas litosféricas são empurradas para dentro do manto, durante os processos de Tectônica de Placas, cada mineral respondendo diferentemente às pressões ali encontradas
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07) Condutividade Elétrica 
 É a grandeza que exprime a capacidade de um mineral que transmitir a corrente elétrica.
O grau de condutividade, com exceção dos minerais cúbicos e amorfos, varia grandemente de acordo com a direção cristalográfica.
O caráter direcional desta condutividade é de grande importância na fabricação de diodos de silício e de germânio, usados para retificar a corrente alternada.
Assim, orientado cristalograficamente na melhor direção, o pequeno pedaço de semimetal tem um desempenho ótimo. 
Minerais com excelente condutividade elétrica são o ouro, prata, platina, grafita e muitos minérios. Péssimos condutores são as micas, que são usadas na técnica
de isoladores.
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08) Condutividade Térmica 
A condutividade térmica é a habilidade do mineral em conduzir calor. 
Ela é uma propriedade vetorial e depende da estrutura interna do cristal. Todos os sistemas, fora o sistema cúbico, são anisotrópicos, ou seja: o calor propaga-se com maior velocidade numa direção e menor velocidade em outra. 
Senarmon, através de uma experiência simples foi quem constatou isso. Ele 
cobriu com cera um cristal de Gipsita e com a ponta de uma agulha aquecida ele tocou esse cristal. Formaram-se elipses provando que o calor propagou-se com maior velocidade numa direção e menor em outra. 
Quando fez o mesmo teste com o vidro, formaram-se círculos, ou seja, o calor propagou-se igualmente em todas as direções. Em minerais, usa-se a escala de temperatura absoluta, a Escala Kelvin. 
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09) Cor
A cor dos minerais é uma de suas propriedades mais importantes. Quando uma substância é submetida à luz solar, ela absorve determinados comprimentos de onda, surgindo uma impressão de cor que corresponde à cor complementar dos comprimentos de onda absorvidos.
Em muitos minerais a cor que exibem é uma propriedade definida e serve para identificação, especialmente em minerais metálicos, como a pirita, que sempre será dourada, a malaquita, sempre verde, e a azurita, sempre azul.
Como as alterações podem mudar a cor superficial de um mineral, a cor deveria 
ser sempre observada em fratura fresca, como ocorre com a calcopirita e na 
bornita. Em muitos minerais, entretanto, as cores variam de acordo com a 
composição química, normalmente impurezas em quantidades muito pequenas. 
O quartzo, por exemplo, é incolor, mas pode ser lilás, rosa, verde, amarelo, preto, dourado, etc... Idem com a Fluorita. Nestes casos a cor é ditada por inclusões de átomos estranhos, influência de radioatividade, inclusões de outros minerais e outros fatores.
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09) Cor
Temos a diferenciar ainda nos minerais :
	a cor em amostra de mão, 
	a cor em lâmina delgada a luz natural (duas cores se houver pleocroísmo), 
	a cor em lâmina delgada em luz polarizada (ou duplamente polarizada) e 
	a cor em seção polida, quando metálico. 
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Fluoritas com cores diversas
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10) Densidade A densidade é uma grandeza que exprime a relação entre o peso e o volume igual de água a 4 graus Celsius. Se um mineral possui densidade 3, significa que pesa o triplo que igual volume de água. 
No caso dos minerais, a densidade depende de dois fatores: 
	a) das espécies de íons que compõe o mineral e 
	b) do arranjo que eles possuem entre si. 
	Um bom exemplo são:
	 o grafite com densidade relativa 2,2 e 
	 o diamante, de composição química igual, mas com densidade 3,5. 
O que faz a diferença aqui é o tipo de empacotamento dos átomos de carbono, cúbico no diamante e hexagonal no grafite 
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11) Diafaneidade
É a propriedade de alguns minerais de permitirem a passagem de luz: 	
Transparente: um mineral é transparente se o contorno de um objeto visto através dele é perfeitamente visível.
Gipso totalmente
transparente com 
33 cm de largura !
Procedência: Iraí, Rio Grande do Sul,Brasil
Coleção do Rice Northwest Museum, USA. Foto Jeff Scovil
Revista Lapis, Março 2003
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Translúcido: um mineral é translúcido se a luz chega a atravessá-lo, não podendo, porém, os objetos serem vistos através dele. 	
Estilbitas com até 6 cm
De altura.
Falésias no Capo Pula
Santa Margherita di
Pula, Sardenha.
Foto G. Besana
Revista Lapis, Fev.2003
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 Opaco: um mineral é opaco se a luz não o atravessa, mesmo em suas bordas mais delgadas. 
Piritas de Huanzalá, Huanaco,Peru.
Largura 16,8 cm
Francis Benjamin
Collection, foto Jeff Scovil
Revista Lapis, 03/03
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12) Dupla Refração
Dupla refração é a propriedade dos minerais anisótropos de transformarem a luz incidente normal em dois raios de luz polarizada plana, que vibram em planos perpendiculares entre si. Um dos raios, o ordinário, é refletido no cristal enquanto que o outro raio, o extraordinário, sofre uma refração no mineral que faz com que ele se afaste da normal à superfície do mineral. 
Ex.: calcita, quando transparente e com uma certa espessura
 (maior que 1 cm). Um ponto visto através da mesma possui
 duas imagens, cada uma correspondendo a um dos raios. 
Girando o cristal, uma das imagens fica imóvel (aquela do
 raio ordinário)
enquanto que 
a outra gira ao
Redor da primeira 
(aquela do raio 
extraordinário). 
Revista Lapis,
Outubro de 1978
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 A dupla polarização foi descoberta por Erasmus Bartholin na calcita em 1669
À direita: a famosa mina de calcita, chamada de “Espato da Islândia” da Fazenda Helgustadir em Eskifjördur, 
cheia de neve e abandonada.
Foi descoberta em 1891 a partir de pequenos pedaços de calcita transparente em um pequeno arroio chamado de Arroio da Prata” 
Abaixo: localização da mina.
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13) Dureza
É a resistência que o mineral apresenta ao ser riscado. 
Depende de sua estrutura, refletindo a força da ligação mais fraca na sua face, variando com a direção em que é sulcado (na Cianita, sua dureza é 5 se riscado paralelamente ao comprimento, e 7 a 90° do comprimento). 
A dureza deve ser testada em uma face "fresca" do mineral (sem ter sofrido alteração). 
Podemos classificar a dureza dos minerais pela escala de Friedrich Mohs (austríaco, 1773-1839) em 1812, que elaborou, com base
na dureza de minerais relativamente comuns
utilizados como padrões, e que varia de 1 a 10,
em ordem crescente de dureza. 
Mas o aumento de dureza não é linear !
Diamante: dureza 10 na Escala de Mohs
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Friedrich Mohs
* 29. 1. 1773 Gernrode (Alemanha), 
† 29. 9. 1839 Agordo em Belluno (Itália), 
Mineralogista und Montanista. Fundador da mineralogia científica e do levantamento geognóstico da Áustria. 
A partir de 1802 Professor em Viena, a partir de 1811 Dirigente do Joanneum com o início do levantamento geológico sistemática da região de Steiermark, 1818 Professor na famosa academia de Freiberg (Saxônia), 1826 Professor em Viena, 1835 Dirigente do Museu Montanhistico de Viena. 
Fundador da Escala de Dureza de Mohs.
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Talco 		(1), 
Gipsita		(2), 
Calcita (3), 
Fluorita 	(4), 
Apatita 	(5), 
Ortoclásio 	(6), 
Quartzo 	(7), 
Topázio 	(8), 
Coríndon 	(9), 
Diamante 	(10). 
Unha (2,5), 
Alfinete (3,5), 
Lâmina de aço (5 - 5,5), 
Porcelana (~7). 
Fluorita amarela. Largura da peça 5,2 cm 
Aouli, Marrocos. Coleção e Foto: Jeff Scovil
Munique 2002 Revista Lapis, Janeiro 2003 
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 14) Embaçamento É quando a cor dentro do mineral 
é diferente daquela na superfície 
do mineral. É fruto da oxidação 
do mineral quando exposto ao ar e 
pode ser muito bem observado 
em minerais de cobre como a 
bornita e a calcocita. 
Calcopirita (CuFeS2) embaçada em dourado, com esfalerita (ZnS) escura quase preta, um pouco de galena (PbS) cinza, dolomita (MgCO3) e quartzo. Altura da peça 20,5 cm.
Nikolai Mine, Dal`Negorsk, Primorskiy
Kraj, Rùssia. Heliodor. Foto Jeff Scovil
Revista Lapis, Dezembro 1998.
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15) Epitaxias Consiste no crescimento de um mineral sobre o outro, quando o segundo 
 mineral cresce orientado segundo as direções cristalográficas do primeiro 
 mineral.
Hematita (Fe2O3) 
em roseta do 
tipo Cavradi com 
rutilo (TiO2) epitáxico 
sobre muscovita em matriz . 
 
Largura da roseta: 2,6 cm 
Procedência: Região 
de Fiorina, 
Cavagnoli, Suiça . 
 
 Stefan Weiss, Munique, 
Alemanha 
Revista Lapis, 03/1993
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16) Flexibilidade
Um dos termos usados para descrever um determinado tipo de tenacidade dos 
minerais. É quando finas camadas curvam-se sem chegar a romper-se e 
não recuperam sua forma, mesmo que a pressão sobre ela cesse. 
Plásticos: A deformação plástica surge durante o deslizamento
das paredes vizinhas dos indivíduos cristalinos, umas com respeito as outras, paralelamente aos planos atômicos com resistência mínima de enlace entre eles mediante o nascimento e deslizamento dos deslocamentos marginais. A direção de deslizamento coincide com a distância interatômica mínima. Devido ao deslizamento mecânico se conserva a homogeneidade do cristal, mas varia sua forma.
 As deformações plásticas são favorecidas
 pelas altas temperaturas. 
Como resultado da deformação, certos minerais
podem adotar uma forma sem alterar sua
integridade e a conserva depois de cessar as
influências aplicadas. 
		Exemplo: Talco.
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Flexibilidade 
b) Elásticos: 
A deformação elástica se dá quando as dimensões e a forma inicial do mineral se restabelece quando cessam as tensões exteriores. Por exemplo: as folhas de Mica, que possuem grande elasticidade. A elasticidade está enlaçada com a resistência e o tipo de enlace interatômico. A elasticidade diminui ao aumentar a temperatura. No caso de aumentar o limite da deformação elástica surgem deformações frágeis de plásticas. 
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17) Fluorescência
É quando um mineral emite luz de determinada cor quando submetido a ação de raios Ultravioleta, X ou catódicos. Esta denominação provém da Fluorita, onde se verificou inicialmente esta propriedade, sendo também o mineral que a apresenta em maior escala.
Outros minerais fluorescentes são a Autunita, Willemita, a Scheelita, a Calcita, o Diamante e a Halita, como abaixo:
Cristais de Halita de Neuhof Ellers. Largura da foto 20cm. Coleção Segenschmid, 
Foto De Mille 					 Revista Lapis, Novembro de 1984
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Porém alguns minerais apresentam colorações fluorescentes diferentes, as vezes nem possuindo, dependendo do nível de impurezas ou da incidência dos raios sobre eles. É uma propriedade muito estudada pela facilidade para obtê-la e a larga escala de minerais que a possuem, se comparada a de minerais que possuem outros tipos de luminescências. 
Vitrine para minerais fluorescentes durante a colocação dos minerais
e depois com a luz ultravioleta acionada. Foto De Mille Revista Lapis, Novembro de 1984
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Calcitas de pedreiras diferentes de basalto
ao norte de Porto Alegre – RS, com cores 
de fluorescência diferentes.
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18) Forma Na mineralogia, forma refere-se não simplesmente à aparência externa do mineral, mas envolve conjuntos de faces classificadas de acordo com os seus elementos de simetria, como:
	prismas, pirâmides, pinacóides, domos, romboedros, 
 trapezoedros, escalenoedros, pédions e as formas do sistema
	cúbico como o cubo, octaedro, rombododecaedro e outros. 
 Assim, a aparência de um mineral é avaliada de acordo com estas formas acima, podendo ser uma forma simples (um cubo) ou uma forma combinada (um prisma bipiramidado). 
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19) Fosforescência
Assim é chamada a propriedade de alguns minerais de reter luminosidade 
a partir da sua exposição à luz, por breves momentos.
Aragonitas com macla cíclica com fosforescência verde após exposição a um 
flash de máquina fotográfica em ambiente totalmente escuro. Largura 8 cm
Procedência: Cozzo Disi, Agrigento, Sicília. Werner Lieber, Revista Lapis, Maio 77
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20) Fraturas É a maneira como o mineral de rompe quando isso não se dá ao longo das superfícies de clivagem ou de partição. 
 É conchoidal, quando se assemelha à superfície interna de uma concha (veja próximo slide);
É fibrosa ou estilhaçada, quando aparecem estilhaços ou fibras; 
É serrilhada, quando a superfície de fratura é irregular, denteada; 
E, finalmente, é irregular, quando o mineral quebrado forma superfícies rugosas e irregulares. 
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Fragmento de vidro vulcânico (obsidiana) preta, opaca, com indícios de fratura conchoidal. Procedência: Hungria
Comprimento: 2,7 cm				Foto: Matthias Rummer 2002 
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FIM
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