연구성과 채종철 교수 연구팀, ‘젊은 태양’에서 다중 온도 코로나질량방출의 징후 발견!

‘젊은 태양’ 에서 다중 온도 코로나질량방출의 징후 발견! - ‘젊은 태양’에서 과거 태양폭풍의 단서를 찾다. -   □ 연구필요성 과학자들은 태양이 내뿜는 플라스마 폭풍, 즉 코로나질량방출이 과거에는 지금보다 지구에 훨씬 큰 영향을 미쳤을 것으로 여기고 있다. 그래서 이런 과거의 태양 활동을 이해하기 위해, 수소 알파선 분광 관측을 통해 젊은 태양별과 비슷한 항성에서 나오는 코로나질량방출을 관측하고자 해 왔으나, 충분히 빠른 속도를 가진 분출 현상이 예상보다 적었다. 이 문제를 해결하기 위해, 서울대학교 연구진이 포함된 국제 연구팀은 허블우주망원경과 지상망원경의 공조 관측을 수행했다. □ 연구성과/기대효과 국제 연구팀은 공조 관측을 통해, 용자리 EK별에서 1만 K 온도를 보이는 플라스마의 분출과 온도가 10만 K인 플라스마의 분출이 동시에 일어나고, 10만 K 온도 플라스마는 1만 K 온도 플라스마보다 매우 빠른 속도로 분출함을 세계 최초로 확인했다. 이는 예상했던 바와 같이 코로나질량방출이 초기 태양에서 자주 발생했음을 지지해 주는 연구 성과이다. 태양 활동이 과거에 지구의 생명 출현 및 진화에 미친 영향을 밝히는 데에 기여할 것이다. □ Journal Link : Nature Astronomy, https://doi.org/10.1038/s41550-025-02691-8  □ 연구내용 o 과거에 태양폭풍은 매우 강하고 빈번해서, 지구상의 생명체 서식 환경에 막대한 영향을 줄 정도였음을 뒷받침해 주는 최신 과학 연구 결과가 논문으로 발표되었다. o  태양폭풍은 태양에서 폭발적으로 밝아지는 플레어, 그리고 플레어와 연관되어 행성간 공간으로 방출되는 거대한 플라스마 덩어리인 코로나질량방출을 아울러 이르는 현상이다. 태양폭풍은 지구의 고층대기와 자기권에 영향을 미쳐, 우주기상 현상을 지배하고 있다. o 그런데 과거에 태양폭풍은 지금보다 훨씬 강했을 것이며, 훨씬 자주 일어나서, 지구 대기를 벗겨 내고, 강력한 우주방사선을 생산함으로써, 지구상 생물체의 서식 환경에 매우 위협적인 요소로 작용했을 것으로 보인다. 하지만 과거 태양 활동을 관측이나 실험으로 알아내기란 거의 불가능하다. o  과학자들이 대안으로 찾아낸 것은 과거 태양과 비슷한 외계 항성을 관측하는 것이다. 용자리 EK별은 태양의 나이가 1억 년보다 어렸을 때의 모습과 매우 비슷한 항성이다. 과학자들은 이 별을 지상에서 관측하여 코로나질량방출의 단서를 찾아내는 데 성공했다. 하지만 예상과 달리, 이 별에서 분출 속도가 충분히 빠른 경우는 드물어서, 강력한 코로나질량방출이 정말 자주 일어나는지 의구심이 생기게 되었다. 이 문제를 풀기 위해, 서울대학교 물리천문학부 채종철 교수와 연구원들이 참여한 국제 연구팀은 허블우주망원경과 한국과 일본의 지상망원경을 동시에 가동하여 용자리 EK별의 공조 관측을 수행했다. 서울대학교 연구팀은 한국천문연구원이 운영하는 보현산천문대의 고분산에셸분광기(BOES)를 사용하여 가시광 분광 관측을 수행했다. o  이 공조 관측으로부터 국제 연구팀은 용자리 EK별에서 코로나질량방출이 다중 온도 플라스마로 구성되었다는 관측적 증거를 세계 최초로 확보하였다. 연구팀은 허블우주망원경의 자외선 분광기로부터 온도가 10 만 K인 따뜻한 플라스마가 초속 300에서 500 킬로미터로 방출되는 순간을 포착했으며, 이로부터 10분 후 보현산천문대 고분산분광기로부터 온도가 1만 K인 차가운 플라스마가 초속 70 킬로미터로 지속적으로 방출되었음을 확인했다. 따뜻한 플라스마는 차가운 플라스마보다 훨씬 많은 에너지를 실어 나르고 있었다. 이는 차가운 플라스마 관측으로만 추정하는 것보다, 이 별에서 훨씬 강한 항성폭풍이 더 자주 일어나고 있음을 의미하며, 이로부터 태양에서도 과거에는 강력한 태양폭풍이 빈번하게 일어났을 것으로 추정할 수 있다. o 서울대학교 연구팀의 채종철 교수는 “초기의 젊은 태양에서 발생하는 강력하고 빈번한 태양폭풍은 초기 지구의 자기권과 대기를 벗겨 내고, 다량의 우주방사선을 생산해 냄으로써 지구상 생명체 출현과 서식 환경에 영향을 미쳤을 것”이라고 말한다. 본 연구 성과는 한국, 일본, 미국의 국제적 협력 및 우주관측과 지상관측의 정밀한 조율에서 얻어졌다. 공조 관측을 이끌었던 일본 교토대학교의 나메카타 박사는 “비록 우리가 나라는 다르지만, 과학을 통해 진리를 추구하는 동일한 목표를 가지고 있다는 것을 알게 되어 기쁩니다.”라고 전했다.   □ 연구결과  Discovery of multi-temperature coronal mass ejection signatures from a young solar analogue Kosuke Namekata, Kevin France, Jongchul Chae, Vladimir S. Airapetian, Adam Kowalski, Yuta Notsu, Peter R. Young, Satoshi Honda, Soosang Kang, Juhyung Kang, Kyeore Lee, Hiroyuki Maehara, Kyoung-Sun Lee, Cole Tamburri, Tomohito Ohshima, Masaki Takayama & Kazunari Shibata (Nature Astronomy, in press) 국제 연구팀은 우주 및 지상 공조 관측으로부터 용자리 EK별에서 1만 K 온도 플라스마의 분출과 10만 K 온도 플라스마의 분출이 동시에 일어나고, 10만 K 온도의 따뜻한 플라스마가 1만 K 온도의 차가운 플라스마보다 매우 빠른 속도로 분출함을 세계 최초로 확인했다. 이는 예상했던 바대로 코로나질량방출이 초기 태양에서 자주 발생했음을 지지해 주는 연구 성과로서, 초기 태양 활동이 과거에 지구의 생명 출현 및 진화에 미친 영향을 밝히는 데 기여할 것이다.   □ 용어설명 ※ 태양폭풍/항성폭풍: 태양/항성에서 폭발적으로 발생하는 플레어, 홍염분출, 코로나질량방출을 통칭하여 부르는 말이다. ※ 플레어: 태양/항성 대기의 일부분이 급작스럽게 밝아지는 현상으로서, 강력한 엑스선, 극자외선을 다량 방출한다. ※ 코로나질량방출: 태양/항성을 탈출하는 거대한 플라스마 덩어리이다. 초속 수백 km의 속도로 행성간 공간을 퍼져 나간다.   □ 그림설명 [그림1] 용자리 EK별에서 관측된 항성폭풍. 파란색 부분은 초속 300-500 km로 분출되는 10만 K 온도 플라스마를, 붉은색 부분은 초속 70 km로 분출되는 1만 K 온도의 플라스마를 나타낸다. 별의 주변에 지구와 같은 행성이 있다면, 항성폭풍에 의해 행성의 자기권과 대기권이 손실될 수 있다.  (그림의 저작권은 일본국립천문대(NAOJ)에 있음)   □ 연구자 대표 ○ 성 명 : 채종철 ○ 소 속 : 서울대학교 물리천문학부 교수 ○ 연락처 : 02-880-6624, jcchae@snu.ac.kr □ 연구를 시작한 계기    - 서울대학교 연구팀은 현재 일어나는 태양활동을 주로 연구해 왔다. 그런데 과거의 젊은 태양에서는 현재보다 훨씬 태양활동이 활발했을 것이며, 이런 태양활동은 초기 지구의 생명체 출현 및 서식 환경에 영향을 줄 수 있음을 인식하게 되었다.    - 과거 태양 활동은 직접 관측하는 것은 불가능하므로 젊은 태양과 비슷한 외계 항성을 관측하기로 결정했다. □ 연구과정 중 어려웠던 점 - 서울대학교 연구팀은 한국천문연구원이 운영하는 보현산광학천문대의 고분산에셸분광기(BOES)를 이용해서 용자리 EK 별에서 일어나는 항성폭풍을 관측하기로 했다. - 이 관측은 매우 어려운 관측이었다. 왜냐하면, 관측 기간 중 흐린 날이 많았고, 날이 맑아 관측을 수행하더라도 별에서 항성폭풍이 발생하지 않는 날이 많았기 때문이다. 하물며 우주관측과의 공조관측으로 유의미한 항성폭풍을 관측할 수 있다는 보장은 없었다. □ 이전 연구와 차별화 포인트 - 본 연구는 지상의 여러 망원경과 우주망원경이 성공적으로 조율되어 항성폭풍의 공조 관측에 성공한 최초의 사례이다. - 이전 연구에서는 지상에서 주로 1만 K 온도의 차가운 플라스마 분출을 관측하는 데 머물렀지만, 본 연구에서는 1 만 K의 차가운 플라스마 분출 뿐 아니라, 우주망원경의 자외선 관측을 통해 10만 K 온도의 따뜻한 플라스마 분출을 모두 관측할 수 있었다.   □ 관련기사 ‘젊은 태양’서 과거 태양폭풍 단서 찾았다 [헤럴드경제, 2025/10/27] 젊은 태양서 더 강했던 태양폭풍, 지구 생명 출현에 영향 [동아사이언스, 2025/10/27] 젊은 항성에서 과거 격렬했던 우리 태양폭풍 흐름 찾았다 [지금은 우주][아이뉴스24, 2025/10/27] 젊은 태양의 폭풍, 지구 대기 벗겨낼 만큼 강력했다 [조선비즈, 2025/10/27] 서울대 물리천문학부 채종철 교수팀 등, 젊은 태양에서 과거 태양폭풍 단서 확인 [베리타스알파, 2025/10/28]    

2025-10-28

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새소식 천문학전공 - 관악문화재단 업무협약 체결

(왼쪽) 천문학전공 윤성철 전공주임교수, (오른쪽) 관악문화재단 소홍삼 대표이사   지난 2025년 10월 1일, 서울대학교 물리천문학부 천문학전공(전공주임 윤성철)은 관악문화재단(대표이사 소홍삼)과 업무 협약을 체결하였다.  서울대학교 천문대에서 진행한 협약식에는 천문학전공 윤성철 전공주임 교수, 황소성 교수와 관악문화재단 대표이사 및 주요 관계자들이 참석하였다.  양측은 ▲천문학 교육·체험 행사 공동 운영 ▲관악강감찬축제 연계 프로그램 개발 ▲전문 인력·장비·정보 상호 교류 ▲시설 및 행사 운영 협력 등을 체계적으로 추진할 계획이다. 윤성철 교수는 “천문학의 연구성과를 지역사회와 나누는 일은 학문과 문화가 함께 성장하는 좋은 사례가 될 것”이라며, “이번 협약이 지속적인 협력의 기반이 되기를 기대한다”고 말했다. 소홍삼 관악문화재단 대표이사는 “서울대와의 협력을 통해 천문학을 매개로 한 새로운 문화예술 콘텐츠를 지역에 확산하고, 차별화된 축제 모델을 개발해 나가겠다”고 밝혔다. 출처 : 로컬세계(https://localsegye.co.kr)   ► 관련기사  관악문화재단–서울대 물리·천문학부, 천문학 대중화 위해 손잡다 [로컬세계(https://localsegye.co.kr), 2025/10/10   

2025-10-16

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새소식 손주비 교수, 2025년도 자연과학대학 우수강의상 수상

물리천문학부 손주비 교수   물리천문학부 천문학전공 손주비 교수가 < 2025년도 자연과학대학 우수강의상> 을 수상하였습니다. '우수강의상’ 은 전달력이 뛰어난 훌륭한 강의를 통해 수강생들의 학구열을 고취시키고 학업 성취도를 향상시킨 서울대학교 자연과학대학 교원에게 수여 되는 상으로 시상식은 지난 9월 12일 28동에서 열렸으며, 총 6명의 수상자가 선정되었습니다.   ※ 자연과학대학 우수강의상은 ? 교육에 대한 남다른 열정과 창의적인 강의로 수강생들의 학구열을 고취시키고 학업성취도를 향상시키는 데 크게 기여한 전임 또는 비전임 교원을 대상으로 최근 2개 학기 동안 강의한 자연과학대학 개설 교과목 1강좌에 해당하는 강의 평가 자료를 근거하여 각 학부(과), 학생회에서 추천받고, ‘강의 질 개선 노력’ 및 새로운 형태의 강의법 활용 등을 종합적으로 고려하여 2015년부터 매년 수상자를 선정하고 시상하고 있습니다. 우수강의상 수상자에게는 자연과학대학 전체교수회의에서 상패와 메달을 수여합니다.  

2025-10-16

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새소식 서울대학교에서 우주를 탐험하다, 천문학전공 공개 행사 ‘태어난 김에 소행성 일주’

2025-08-13

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연구성과 황호성 교수 연구팀, 암흑 물질만 있는 은하를 무더기로 발견하다.

암흑 물질만 있는 은하를 무더기로 발견하다. - 은하, 대체 별을 어디에 숨겼나? -   □ 연구필요성 우주의 약 95%를 차지하는 암흑물질과 암흑에너지는 표준 우주 모형에서 중심적인 역할을 한다. 이 모형에 따르면 은하는 암흑물질의 중력에 의해 가스가 모여 별을 만들면서 그 형성이 시작되는데, 일부 은하는 별을 만들지 못한 채 존재할 수 있다. 이렇게 별을 만들지 못하는 은하를 ‘암흑 은하(dark galaxy)’라고 하는데, 지금까지 발견된 천체는 극소수에 불과했다. 따라서 별이 없이 암흑물질과 가스로만 구성된 은하를 체계적으로 탐색하는 것은 우주 구조 형성 이론을 검증하고 암흑물질의 특성을 규명하기 위해 매우 중요한 작업이다. □ 연구성과/기대효과 이번 연구에서는 기존에 약 10개 정도만 알려졌던 암흑 은하 후보를 새롭게 142개 추가로 발견했다. 이는 지금까지 알려진 후보 수의 10배를 넘는 규모로, 표준 우주 모형의 은하 형성 이론을 검증하고 ‘잃어버린 딸린 은하’ 문제와 같은 우주론적 난제 해결에 실마리를 제공할 것으로 기대된다. 향후 이 후보들을 대상으로 한 정밀한 후속 관측과 분석을 통해, 은하가 왜 어떤 경우에는 별을 만들지 못하는지를 밝혀내고, 암흑물질의 분포와 성질을 이해하는 데에도 크게 기여할 전망이다. □ Journal Link : 연구성과가 게재된 학술지 논문 바로가기 (https://doi.org/10.3847/1538-4365/ade0b8) □ 연구내용 o 권민성, 이가인, 윤혜인 연구원과 황호성 교수(서울대학교)는 미국 국립전파천문대(NRAO)의 윤일상, 브라이언 켄트 박사와 함께 아레시보 전파망원경 탐사(ALFALFA)와 DESI 레거시 영상 탐사 자료를 활용하여, 별이 거의 없는 암흑 은하 후보 142개를 새롭게 무더기로 발견하였다. o 암흑 은하는 암흑물질과 암흑에너지를 포함하는 표준 우주 모형(소위 ΛCDM이라고 불리는)에서 자연스럽게 예측되는 천체지만, 현재까지 관측을 통해 알려진 후보는 약 10개 내외에 불과했다. 이번 연구는 기존 후보 수를 10배 이상 증가시켰으며, 이는 표준 우주 모형의 은하 형성 이론 검증과 암흑물질 연구에 중요한 자료가 될 것이다. o 본 연구 결과는 우주론의 대표적인 난제인 “잃어버린 딸린 은하 문제(missing satellite problem)” — 즉, 우주론적 수치모의실험에서 예측되는 우리 은하 주변의 딸린 은하의 수와 실제 관측되는 수 사이의 불일치 — 를 설명하는 데 암흑 은하가 중요한 역할을 한다는 것을 확인하였다. 다만, 이번 발견에도 불구하고, 여전히 이론적으로 예측되는 암흑 은하의 수에는 미치지 못하고 있어, 향후 더 많은 탐색과 후속 연구가 필요하다. o 이번 연구는 세 단계로 구성된 프로젝트의 두 번째에 해당한다. 첫째, 이가인 학생이 주도적으로  우주론적 수치 모의실험에서 암흑 은하의 특성과 관측 가능한 조건을 이론적으로 도출하였다. 둘째, 이를 바탕으로 이번 연구에서 권민성 학생이 실제 전파(HI) 자료와 가시광 영상 자료를 결합 분석해 대규모 암흑 은하 후보 탐색을 성공적으로 수행하였다. 셋째, 더 다양한 규모의 암흑 구조를 탐색하기 위해 후속 연구가 진행 중이다. 구체적으로, 김수진 학생이 은하보다 큰 규모의 암흑 구조를 약한 중력렌즈와 광학 영상 자료를 통해 분석 중이며, 김이곤 학생은 은하보다 작은 규모에서의 암흑물질 덩어리를 찾기 위해 Gaia 우주망원경의 고정밀 천체 위치 자료를 분석하고 있다. 또한 윤혜인 박사 주도로 암흑 은하 후보의 물리적 특성을 면밀히 조사 중이다. o 이번 연구는 한국이 참여할 전망인 세계 최대 전파 망원경 SKA(Square Kilmetre Array)를 활용한 전파 탐사와 베라 루빈 망원경을 활용한 LSST (Legacy Survey of Space and Time) 가시광 탐사를 이용해서 훨씬 더 많은 수의 암흑 은하를 발견할 수 있다는 가능성을 제시한다. o 암흑 은하의 대량 발견은 표준 우주 모형의 은하 형성 이론을 관측적으로 검증할 수 있는 중요한 전환점이 될 수 있으며, 암흑물질의 존재와 성질을 밝히는 데에도 핵심적인 단서를 제공할 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 천체물리학 저널 보충 시리즈(Astrophysical Journal Supplement Series) 최신호에 게재되었다. □ 연구결과  ＜Title＞ Searching for Dark Galaxies with HI detection from the Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA) survey ＜Authors＞ Minseong Kwon, Ho Seong Hwang, Brian R. Kent, Ilsang Yoon, Gain Lee, Hyein Yoon  <Journal> The Astrophysical Journal Supplement Series (DOI: 10.3847/1538-4365/ade0b8)   <개 요> 표준 우주 모형에 따르면 초기 우주에서 암흑 물질이 중력적 수축을 통해 퍼텐셜 우물(암흑 물질 헤일로)을 만들고, 그 안에 가스가 모여 별을 형성해 은하를 만든다. 그러나 모든 암흑 물질 헤일로에서 별이 형성되는 것은 아니며, 별이 없이 가스와 암흑 물질만 남은 천체를 ‘암흑 은하’라고 한다. 이 천체는 표준 우주 모형의 난제 중 하나인 ‘잃어버린 딸린 은하’ 문제 해결과도 연결되는데, 딸린 은하의 암흑 물질 헤일로는 많이 생성되지만 별 형성 조건이 모두 만족되지는 않다는 것이다. 따라서 일부 헤일로는 별이 없어 가시광 영상에서 관측되지 않고(약 80%), 일부만 밝게 관측될 것으로 예측된다. 이처럼 암흑 은하는 표준 모형에서 자연스럽게 예측되므로, 이를 발견하는 것은 암흑 물질을 포함한 우주 모형 검증에 매우 중요하다. 이 연구 전까지는 10개 남짓 후보가 알려졌지만, 이 연구를 통해 그 개수를 150여개로 현저하게 늘렸다. 그러나 여전히 표준 은하 모형 예측의 1%에도 미치지 못하는만큼 추후 연구가 필요하다.  □ 용어설명 ※ ΛCDM: 현재 가장 널리 받아들여지는 표준 우주 모형으로, 우주의 가속 팽창을 설명하기 위해 필요한 암흑 에너지 역할을 하는 우주 상수 Λ와 우주 구조 형성을 설명하기 위해 필요한 차가운 암흑 물질(cold dark matter)을 핵심 요소로 포함하고 있다. ※ 잃어버린 딸린 은하 문제: 표준 우주 모형(ΛCDM)을 바탕으로 한 수치 모의실험에서는 우리 은하와 같은 거대 은하 주변에 수백 개의 작은 딸린 은하가 존재할 것으로 예측된다. 그러나 실제 관측에서는 이보다 훨씬 적은 수의 위성 은하만 발견되며, 이 불일치가 "잃어버린 딸린 은하 문제"로 불린다. 최근에는 별 생성 과정을 고려한 우주론적 유체역학 모의실험을 통해 이러한 불일치가 상당 부분 해소되었으며, 그럼에도 암흑 은하의 존재는 여전히 자연스럽게 예측된다. ※ ALFALFA (Arecibo Legacy Fast ALFA Survey): 미국 푸에르토리코에 위치한, 한때 세계 최대 단일구경이었던 305m 아레시보 전파망원경을 이용해 진행된 외부 은하 중성수소(HI) 대규모 탐사 관측 프로젝트. 수천 개의 은하에서 HI를 검출하여, 은하 형성과 진화 연구에 기초 자료를 제공하였다. □ 그림설명 [그림 1] 암흑 은하 후보 A215217의 예. (왼쪽) 가시광 컬러 영상 위에 HI 중성수소 분포를 등고선으로 표시 (등고선의 숫자는 1019cm-2 단위의 중성수소 기둥 밀도를 의미). 중심에 빨간색 가위표는 은하의 중심을 의미하고, 빨간색 두 동그라미는 각각 은하 위치 불확실도의 중앙값과 5를 의미한다. (오른쪽) 중성수소 관측에서 얻은 스펙트럼. 중심에 두 개의 봉우리가 자체 중력으로 회전하고 있는 은하와 비슷한 천체임을 암시한다.       [그림 2] (왼쪽) 142개 암흑 은하 후보들의 가시광 합성 영상. 중심에 특별한 밝은 천체가 보이지 않아서 별이 없다는 게 확인된다. (오른쪽) 무작위 배경 하늘의 대한 등급 (히스토그램으로 표시) 대비 왼쪽 영상 중심 영역의 등급 (빨간색 화살표 표시). 빨간색 화살표가 히스토그램 안쪽에 있다는 것은 왼쪽 영상 중심 천체의 등급이 천체가 없는 무작위 영역과 비슷하다는 것을 의미한다. 즉, 별이 보이지 않는다는 것을 정량적으로 뒷받침한다.       □ 연구자  ○ 성 명 : 권민성  ○ 소 속 : 서울대학교 물리천문학부(천문학) 석박사통합과정 학생        ○ 연락처 : mhee7173@snu.ac.kr   ○ 성 명 : 황호성                                                      ○ 소 속 : 서울대학교 물리천문학부(천문학) 교수                         ○ 연락처 : 02-880-8150, galaxy79@snu.ac.kr      ○ 성 명 : 이가인  ○ 소 속 : 서울대학교 물리천문학부(천문학) 박사과정 학생        ○ 연락처 : gainlee.cosmos@gmail.com    ○ 성 명 : 윤혜인  ○ 소 속 : 서울대학교 과학데이터혁신연구소 선임연구원   ○ 연락처 : hyein.yoon@snu.ac.kr    □ 관련기사 '별 볼 일 없는' 암흑 은하 무더기 발견…암흑물질 정체에 '한걸음 더' [동아사이언스, 2025/7/22] 우주진화 비밀 풀리나…'별 없는 은하' 후보군 무더기 발견 [연합뉴스, 2025/7/22] 서울대 연구팀, 별 없는 ‘암흑 은하’ 후보 142개 신규 발견 [헤럴드경제, 2025/7/22] 서울대 연구진, 별 없는 '암흑은하' 후보군 무더기 발견 [데일리굿뉴스, 2025/7/22] 안 보이던 은하들이 '우르르'…우주 진화 비밀 밝혀질까? [전자신문, 2025/7/22]  

2025-07-23

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