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martes, 27 de octubre de 2015

Eras geólogicas (I): Precámbrico - Paleozoico

El cielo es oscuro. Los relámpagos son constantes y la lluvia martillea continuamente. Las rocas están calientes bajo el suelo tanto que la lluvia se evapora en forma de vapor en cuanto las toca. La atmósfera es densa por el vapor, y hay gases mortales que emanan los volcanes. Nada podría vivir aquí. ¿Dónde nos encontramos? ¿En Venus? ¿En Marte? No. Es nuestro propio planeta, la Tierra, hace 4.800 millones de años.


El Precámbrico

Los científicos creen que la Tierra se formó, hace unos 4.600 millones de años, a partir de una nube de polvo y gases, cuando sus partículas se acumularon. 

El polvo empezó a fundirse y se convirtió en roca. Los gases que componían la atmósfera primitiva eran casi todos venenosos: metano e hidrógeno. Otros gases, entre ellos el dióxido de carbono y el vapor de agua, llegaron a la superficie por medio de los volcanes, y a medida que la Tierra se enfriaba, el vapor de agua volvió a convertirse en agua líquida. Cuando la superficie estaba lo bastante fría, el agua empezó a acumularse en hondonadas, que se ampliaron hasta convertirse en los primeros océanos. Creemos que la vida empezó en cuanto la superficie estuvo lo suficientemente fría para que hubiera agua líquida.

El periodo en el que la tierra se estaba transformando desde una bola incandescente hasta un planeta con corteza, se conoce como "Azoico" o "Catarqueano". Este proceso se suele dar por terminado hace unos 3.800 millones de años, cuando la Tierra quedó "un poco más" estabilizada. La corteza terrestre, al final de este periodo, era muy frágil, más delgada que ahora y con una enorme cantidad de movimientos provocados por terremotos y erupciones volcánicas.

En lo que sí están de acuerdo casi todos es en que, aproximadamente por estas fechas, la superficie terrestre quedó establecida. Se inicia la era (o eón, según algunos) Arcaica. La corteza se fue enfriando y se formaron las primeras rocas ígneas y metamórficas. Las abundantes lluvias generaron los océanos y mares, mientras la temperatura a nivel de superfície seguía descendiendo.

Hace unos 2.500 millones de años se inició el Proteozoico, palabra que significa "tiempo de vida inicial". En efecto, algunas moléculas complejas consiguieron unirse, en ese ambiente cálido y húmedo, para formar los primeros organismos orgánicos, principio de la vida.

Los primeros seres vivos fueron probablemente minúsculas moléculas, inapreciables a simple vista. Estas moléculas podían producir copias de sí mismas. Fueron las primeras formas de vida. A medida que pasada el tiempo, estas moléculas de hicieron cada vez más complejas, y por fin se desarrollaron las primeras células. Estas últimas son los ladrillos básicos que conforman todos los seres vivos. Contienen el material viviente de un ser completo y pueden reproducirse. Una célula está rodeada por una membrana que la separa del exterior. Algunos seres vivos sólo constan de una célula, pero la mayoría, incluidos nosotros, tenemos millones y millones de ellas. Los científicos han descubierto los que parecen fósiles de células en rocas antiguas de Australia occidental, que tienen más de 3.000 millones de años. Estos seres unicelulares se llaman estromatolitos. Al parecer, los primeros animales pluricelulares no aparecieron hasta hace unos 700 millones de años. Podemos encontrar fósiles de animales de cuerpo blando, como medusas, gusanos y plumas de mar, en rocas de todo el mundo.

La Era Paleozoica

El Cámbrico

El período Cámbrico, que se incluye dentro de la era paleozoica, produjo el estallido de vida más intenso jamás conocido. La explosión cámbrica dio lugar a la aparición de una increíble diversidad de vida sobre la tierra que incluye muchos de los principales grupos de animales presentes en la actualidad. Entre ellos encontramos a los cordados, al que pertenece el género de los vertebrados (animales con espina dorsal), en el que se incluyen los humanos.

Todavía no está clara cuál fue la chispa que hizo posible esta bonanza biológica. Puede que fuera el oxígeno presente en la atmósfera que, gracias a las emisiones de cianobacterias y algas al realizar la fotosíntesis, alcanzó los niveles necesarios para impulsar el crecimiento de estructuras corporales y formas de vida más complejas. El ambiente se hizo también más hospitalario al calentarse el clima y subir el nivel del mar, que inundó masas de tierra bajas, creando hábitats marinos poco profundos que resultaban ideales para generar nuevas formas de vida.

No obstante, es probable que se haya exagerado sobre la magnitud de esta explosión cámbrica debido a la proliferación de animales con estructuras duras que fosilizaron mucho más fácilmente que sus predecesores, de cuerpos blandos. Entre ellos, encontramos a los braquiópodos, que vivían en conchas parecidas a las de almejas y berberechos, y animales con esqueletos externos articulados conocidos como artrópodos, antecesores de los arácnidos, los insectos y los crustáceos. Estas criaturas endurecidas representaban una innovación importantísima: sus duros cuerpos les proporcionaban tanto una defensa frente a sus enemigos como una estructura para alojar cuerpos de mayor tamaño.

Los artrópodos más representativos del período cámbrico fueron los trilobites, de los que nos han llegado gran cantidad de fósiles. Los trilobites poseían cuerpos planos, segmentados y blindados que les ayudaban a protegerse en un mar lleno de predadores. De formas y tamaños variados, que oscilaban desde un milímetro a más de medio metro de longitud, los trilobites demuestran ser unos de los animales más logrados y perdurables de todos los animales prehistóricos. Se conocen más de 17.000 especies sobrevivientes hasta la mega extinción que acabó con el período pérmico hace 251 millones de años.

Anomalocaris
Uno de los depredadores del período Cámbrico era el gigantesco Anomalocaris, con forma de camarón, que atrapaba a su presa con su temible dentadura de ganchos. Aún más extraño resultaba el Opabinia, animal de cinco ojos que capturaba a sus víctimas utilizando sus flexibles brazos-pinza unidos a su cabeza. Estos animales cazaban por todo el lecho marino, donde colonias de esponjas prehistóricas crecían en estructuras minerales orgánicas formadas gracias a la actividad de las cianobacterias. Las esponjas se unían a estos arrecifes mediante unos esqueletos que construían con el carbonato cálcico que obtenían del agua.

El primer cordado de que se tiene noticia es el Pikaia gracilens, una especie de gusano que nadaba por los mares cámbricos. Los fósiles encontrados en Burgess Shale (Canadá) muestran indicios de una notocorda (una espina dorsal primitiva en forma de vara) que representa un paso significativo en la evolución de los vertebrados.

En los sedimentos cámbricos encontrados en Canadá, Groenlandia y China se han descubierto extraños organismos de cuerpo blando fosilizados, una especie de gusanos marinos que quedaron enterrados durante avalanchas de tierra submarinas. Entre los descubrimientos más sorprendentes, anunciados en 1999, destaca el del yacimiento fosilífero de Chengjiang, en China, de 530 millones de años, donde los científicos encontraron restos de dos tipos distintos de peces pequeños y sin mandíbulas. Estos fósiles, que constituyen los animales vertebrados más antiguos cuyos parientes en la evolución siguen con vida, prueban que los primeros vertebrados entraron en la historia de la evolución unos 50 millones de años antes de lo que se pensaba hasta la fecha.

Trilobites
El final del periodo cámbrico conllevó una serie de extinciones en masa durante las cuales muchos braquiópodos y otros animales desaparecieron. Los trilobites también tuvieron grandes pérdidas.

Periodo Ordovícico

El Ordovícico es el segundo de los seis periodos en que se divide la era Paleozoica. Comienza al final del Cámbrico (hace 488,3 ± 1,7 millones de años) y finaliza al principio del Silúrico (hace 443,7 ± 1,5 millones de años con un gran evento de extinción, que marca su frontera con el Silúrico. En él, perecieron aproximadamente el 60% de las especies marinas.

Durante el Ordovícico, las tierras situadas en el hemisferio sur estaban unidas en un único continente llamado Gondwana. Al comienzo del periodo se encontraba sobre el ecuador, pero se fue desplazando poco a poco hacia el polo sur, quedando cubierta en grandes zonas por glaciares. 

Se cree que a comienzos del Ordovícico el clima era cálido, al menos en los trópicos. Grandes zonas de las actuales Norteamérica y Europa estaban cubiertas por mares someros, lo que fomentó el desarrollo de organismos que depositaron carbonato cálcico en sus conchas y partes duras. El Océano Panthalassico cubría la mayor parte del hemisferio norte, estando el resto de las aguas repartidas en otros océanos menores como el Iapetus o los que darían origen al mar de Tethys.

Aunque de menor entidad que la explosión del Cámbrico, en el Ordovícico se produce una radiación de la vida no menos importante, multiplicándose el número de géneros.

arqueociátidos
Los faunas de trilobites, braquiópodos inarticulados o arqueociátidos del Cámbrico, fueron reemplazadas, a veces totalmente, por otras constituidas por braquiópodos articulados, cefalópodos y crinoideos. Los primeros briozoos aparecieron en el Ordovícico, así como los primeros arrecifes coralinos (los corales solitarios se remontan al Cámbrico). Los moluscos, que habían aparecido también durante el Cámbrico, llegan a ser comunes y variados, especialmente los bivalvos, los gasterópodos y los cefalópodos nautiloideos.

Hasta hace poco tiempo se creía que los primeros auténticos vertebrados (peces Ostracodermos) aparecieron durante el Ordovícico. Pero recientes descubrimientos trasladan su surgimiento a principios del Cámbrico. En todo caso, los primeros peces dotados de mandíbula aparecieron al final del periodo Ordovícico.

Período Silúrico

El Silúrico fue un periodo geológico de la era Paleozoica que comenzó hace 443 millones de años y terminó hace 416 millones de años dando lugar al período Devónico. Es el tiempo geológico que precede al Devónico. Se caracteriza porque el nivel de los océanos era elevado, con lo que existe un amplio registro de sedimentos marinos en todos los continentes. Aparecen los placodermos, los tiburones espinosos y los peces cartilaginosos. Las plantas terrestres se encontraban restringidas a ambientes palustres (ecosistemas que contienen casi permanentemente agua como marismas, pantanos y ciénagas). En algunas zonas se forman yacimientos de petróleo y gas.

La base del Silúrico viene marcada por un gran evento de extinción, en el que aproximadamente el 60% de las especies marinas se extinguieron.

Durante el Silúrico, Gondwana continuó su lento recorrido hacia al sur, aunque existe evidencia de que las zonas cubiertas por los hielos durante este periodo eran menos extensas que durante las glaciaciones del Ordovícico.

Al derretirse los glaciares, se produjo un elevamiento del nivel del mar. Los océanos profundos y las templadas y someras aguas continentales proporcionaron un hospitalario ambiente marino para toda clase de formas de vida. La Tierra entró en una larga fase de clima cálido. Mares templados y poco profundos cubrían las masas de tierra a la altura del ecuador. A principios del Silúrico, los glaciares se retiraron al Polo Sur, desapareciendo prácticamente a mediados del periodo. El clima fluctuó menos que en épocas anteriores.

Los primeros peces óseos, los Osteichthyos aparecieron en este periodo, cubiertos por escamas óseas. briozoos, los moluscos y los trilobites eran abundantes y diversos.


Briozoos
Los peces alcanzaron una considerable diversidad y desarrollaron mandíbulas móviles. Escorpiones marinos de hasta varios metros de longitud proliferaban en los océanos silúricos. Los braquiópodos, los briozoos, los moluscos y los trilobites eran abundantes y diversos.
Escorpión marino

Los ecosistemas terrestres incluyen los primeros animales multicelulares encontrados en tierra firme, parientes de las modernas arañas y milpies.

Periodo Devónico

El periodo Devónico, se caracteriza por la aparición de varios tipos de peces, que abarcaban tiburones, dipnoos, peces acorazados y una forma primitiva de peces con escamas duras, de los cuales evolucionaron probablemente los antepasados de los anfibios.

También había corales, estrellas de mar, esponjas y trilobites, así como el primer insecto conocido. Se desarrollaron las plantas leñosas y, a finales del Devónico, lo hicieron otras plantas terrestres tales como los helechos y helechos con semillas, colas de caballo y unos árboles escamosos relacionados con los actuales selagos. Aparecen los primeros bosques

El Devónico también se conoce como la Edad de los peces, ya que produjo una considerable variedad de peces. Los más formidables eran los placodermos con protección ósea, una especie que apareció por primera vez durante el Silúrico con poderosas mandíbulas alineadas con placas en forma de cuchilla que actuaban como dientes. Los primeros placodermos se alimentaban de moluscos y otros invertebrados, pero las últimas especies se convirtieron en monstruos feroces rebanapeces que medían hasta 10 metros de longitud. Otros tipos de peces con placas óseas que carecían de mandíbulas desarrollaron una amplia gama de formas extrañas. Los especímenes fósiles incluyen especies con cabezas en forma de herradura y otras que parecían escudos redondeados.

A pesar de su fuerte protección, estos peces primitivos no iban a durar. Los antepasados Devónicos de los peces que viven en la actualidad pertenecían a dos grupos principales sin protección ósea. Los peces cartilaginosos, así llamados por el cartílago que formaba sus esqueletos, posteriormente dieron lugar a los tiburones y rayas. Tenían escamas pequeñas y ásperas, aletas dorsales fijas y dientes afilados y reemplazables. El segundo grupo, los peces con espinas, estaban cubiertos de escamas y disponían de aletas dorsales maniobrables y vejigas llenas de gas para controlar su flotación. La mayoría de los peces modernos tienen espinas.

Entre éstos estaban los peces de aletas lobuladas. Denominados así por la base gruesa y carnosa de sus aletas, a los peces de aletas lobuladas se les atribuye el mérito del gran avance evolutivo que dio paso a los anfibios, lo que convierte a los peces de aletas lobuladas en los antepasados de todos los vertebrados con cuatro miembros de la tierra, incluidos los dinosaurios y mamíferos. Los fósiles de estos extraordinarios animales proceden de las rocas rojas de Devon. Algunos peces de aletas lobuladas aún siguen vivos en la actualidad, como el famoso pez "fósil viviente", el celacanto.

Una criatura fósil descubierta recientemente del Devónico ha sido aclamada como un vínculo vital entre el pez y los primeros vertebrados en caminar sobre la tierra. Encontrado en el Ártico canadiense en 2004, el Tiktaalik tenía una cabeza similar a la de un cocodrilo y aletas fuertes y espinosas, que los científicos creen que usaba como piernas para moverse en aguas poco profundas o incluso en la tierra. El pez mostró otras características de los animales terrestres, incluidas costillas, cuello y agujeros en el hocico para respirar aire.

Los primeros anfibios respiraban a través de pulmones simples y de su piel. Debían pasar la mayor parte de sus vidas en el agua, abandonándola solo para escapar de la atención de los peces depredadores.

Los primeros amónidos también aparecieron durante el Devónico. Emparentados con los pulpos y calamares, estos animales marinos sobrevivieron hasta el final del período Cretácico, hace 65 millones de años.

Las plantas empezaron a extenderse fuera de las zonas pantanosas durante el Devónico, desarrollando nuevos tipos que pudieran sobrevivir en tierra seca. Hacia el final del Devónico aparecieron los primeros bosques cuando las plantas con tallo desarrollaron estructuras fuertes y leñosas capaces de soportar ramas y hojas elevadas. Algunos árboles del Devónico se sabe que alcanzaban los 30 metros de alto. Al final del período también habían aparecido los primeros helechos, colas de caballo y plantas con semilla.

La nueva vida que florecía sobre la tierra aparentemente se libró de los peores efectos de la extinción masiva que acabó con el Devónico. Las víctimas principales fueron las criaturas marinas, de las que desaparecieron hasta el 70 por ciento de las especies. Las comunidades que formaban arrecifes desaparecieron casi por completo. Las teorías propuestas para explicar esta extinción incluyen el enfriamiento global debido a la reglaciación de Gondwana, o la reducción de los niveles atmosféricos de dióxido de carbono con efecto invernadero debido a la forestación de los continentes. También se ha sugerido el impacto de un gran asteroide.

Período Carbonífero

El Carbonífero, una división de la escala temporal geológica, es el período de la era Paleozoica que comienza hace 359,2 ± 2,5 millones de años y finaliza hace 299,0 ± 0,8 millones de años. Para dar lugar al período Pérmico. Se caracteriza porque grandes extensiones de bosques quedaron sucesivamente sepultadas, dando origen a estratos de carbón.

Mientras van extinguiéndose los peces primitivos, se expanden los cartilaginosos y óseos. Los anfibios invaden la tierra firme y comienzan su desarrollo los reptiles, que durante el Jurásico tendrán su clímax.

En el Carbonífero Superior abundan los insectos, algunos muy grandes, como las “libélulas”, de casi sesenta centímetros con alas extendidas, y árboles de hasta 40 metros, como el Lepidodendron. Esto se explica por la alta concentración de oxígeno en la atmósfera que, según estimaciones, llegó a alcanzar el 35 %.

El Carbonífero es una época de la historia de la Tierra muy activa desde el punto de vista tectónico. Durante este período se produce la formación del megacontinente Pangea.

Climáticamente terminó con una glaciación, durante la cual los glaciares se extienden por todo el Centro y Sur de Pangea.

La Tierra tiene casi 4.000 millones de años de edad. En los próximos cien millones de años, los continentes volverán a unirse y, esta vez, gracias a la capa de ozono, los seres vivos podrán abandonar los océanos y conquistar tierra firme. El planeta Tierra se había convertido en un mundo de pantanos tropicales.

Conforme las plantas muertas se transformaban en carbón en tierra, las aguas poco profundas que rodeaban los continentes acumulaban millones de generaciones de organismos marinos muertos, que se convertirían en otros combustibles fósiles: petróleo y gas. Este fértil período de la historia de la Tierra ha proporcionado la mayor parte de la energía que se utiliza en la actualidad. Sin ella, quizás, la revolución industrial nunca se hubiese producido.

El mundo tenía más de 4.250 millones de años y, por primera vez, la superficie albergaba una biósfera totalmente nueva. Pero las intrépidas formas de vida estaban a punto de vivir un infierno en la Tierra. Sus fuerzas internas estaban a punto de someter la vida de la superficie a su prueba más dura: unas gigantescas erupciones volcánicas, que darían inicio a una de las mayores extinciones en masa de toda la historia del planeta.

Se tiene una falsa imagen de los insectos y otros artrópodos del Carbonífero, cuyas especies eran de tamaños similares a los actuales, y eran los de gran tamaño (milpiés gigantes de 2 metros y libélulas con alas del tamaño de una gaviota) la excepción.

El enterramiento extensivo del carbono, producido biológicamente, llevó a una acumulación del oxígeno excedente en la atmósfera. Se estima tuvo lugar un contenido rico de oxígeno, tan alto como 35 %, frente al 21 % actual. Este nivel de oxígeno, probablemente aumentó la actividad de los incendios forestales, así como resultó en el gigantismo de insectos y anfibios, criaturas cuyo tamaño se ve limitado por su sistema respiratorio, que tiene una capacidad limitada para la difusión de oxígeno.

En el Carbonífero Medio ocurrió un suceso de extinción de los animales existentes que, probablemente, fue debido al cambio climático.

Período Pérmico

El período Pérmico transcurrió hace entre 289 y 246 millones de años. Durante este tiempo los mares retrocedieron y dejaron más tierra firme al descubierto. Surgieron grandes desiertos. La blanda y exuberante vegetación que crecía en las tierras pantanosas durante el Carbonífero fue sustituida por plantas más correosas, que costaban más de digerir. Había extensos bosques de abetos y altos pinos. Los continentes empezaron a derivar hacia el Norte y los glaciares helados se desplazaron hacia el Sur.

En este mundo cambiante, desaparecieron los lagos y estanques poco profundos, y algunos animales se instalaron definitivamente en tierra firme. Como los reptiles actuales, ponían huevos en tierra firme y tenían una piel impermeable. Como ya no habían de poner los huevos en el agua, estos animales pudieron abandonar los pantanos y disfrutar de la libertad de vivir en tierra firme.

La fauna terrestre de principios del Pérmico estaba dominada por anfibios y pelicosaurios (primeros reptiles mamiferoides). Hacia el final del Pérmico aparecen los primeros cinodontos, que pasarían a convertirse en mamíferos durante el Triásico.

En esta época los anápsidos llegaron al pico en forma de los masivos Pareiasaurus, así como los pequeños grupos de reptiles similares a lagartos. Un grupo de pequeños reptiles, los diápsidos, comenzó a abundar. Estos fueron los antepasados de los reptiles más modernos y de los arcosaurios. A finales del Pérmico surgirían los primeros arcosaurios, el grupo que daría lugar a los cocodrilos, pterosaurios y dinosaurios en el período siguiente. En resumen, el período Pérmico vio el desarrollo de una fauna plenamente terrestre y la aparición de los primeros grandes herbívoros y carnívoros. No hubo vertebrados aéreos en este período.

Pelicosaurio
En el Pérmico inferior los pelicosaurios (primeros reptiles mamiferoides) habían llegado a ser los carnívoros que ocupaban el vértice de la cadena trófica de los ecosistemas terrestres. Vivieron en pantanos ya que algunos pueden haber sido semiacuáticos. El dimetrodon era un pelicosaurio carnívoro del tamaño de un jaguar que tenía dientes afilados y agudos. Mientras los anfibios carnívoros pérmicos, parecidos al caimán como el eryops se comían presas pequeñas de un bocado, el dimetrodon podría rasgar animales grandes en piezas menores. La estructura de su cráneo es parecida a la de los de mamíferos, que evolucionaron de ellos. En el Pérmico medio evolucionó un grupo particular de reptiles mamiferoides especialmente parecido a los mamíferos, los terápsidos que muestran varios rasgos de mamífero:

  • Las patas se ubicaron más verticalmente debajo del cuerpo.
  • Además las mandíbulas eran complejas y poderosas.

Los dientes de muchas especies estaban muy diferenciados, en el frente incisivos y en los laterales grandes caninos para rasgar y los molares y premolares triturar y cortar comida. Muchos expertos creen que los terápsidos eran de sangre caliente y con el pelo parecido al de los mamíferos modernos que aislaba sus cuerpos. De todos modos, las posturas más erguidas y las mandíbulas complejas muestran que estos activos animales se acercaron en la anatomía y comportamiento al nivel mamífero de evolución.

La extinción masiva del Pérmico-Triásico (PT), llamada también de manera informal "la Gran Mortandad", fue una extinción masiva ocurrida hace aproximadamente 250 millones de años y define el límite entre los períodos Pérmico y Triásico de la era mesozoica. Ha sido la mayor extinción ocurrida en la Tierra. En ella desaparecieron aproximadamente el 95 % de las especies marinas y el 70 % de las especies de vertebrados terrestres. Con tan poca biodiversidad resultante, la vida tardó mucho tiempo en recuperarse. Numerosas ramas evolutivas del árbol de la vida fueron cercenadas, dejando muy pocos representantes disponibles para repoblar el planeta. Por este motivo, entre otros, esta extinción es también la que más tiempo le ha llevado a la vida para recuperarse. Durante largo tiempo la Tierra solo fue un páramo desértico dominado por los hongos.

Las causas de la hecatombe biológica aún son desconocidas para la ciencia. Compiten varias hipótesis: un vulcanismo extremo, un impacto de un asteroide de gran tamaño, la explosión de una supernova cercana y la liberación de ingentes cantidades de gases de invernadero atrapadas en los fondos oceánicos en forma de hidratos de metano. El problema dista mucho de estar cerrado pero conociendo la gran resistencia de la vida en la Tierra, para producir semejante nivel de destrucción, las especies debieron haberse visto atacadas desde varios frentes. Por ello, actualmente se cree en la posibilidad de una confluencia de factores que convergiesen en el tiempo para producir el que, con gran diferencia, fue el evento de extinción y destrucción sobre la biosfera más devastador que la Tierra haya conocido.

Durante mucho tiempo se pensó que esta extinción masiva fue un proceso gradual que duró varios millones de años,6 pero nuevas evidencias muestran que el evento duró menos de un millón de años, entre hace 252,3 y 251,4 millones de años (ambos valores con ±300 000 años), lo que es un tiempo relativamente corto si se tiene en cuenta la magnitud de la escala geológica. En todo el mundo los organismos vivientes sufrieron tasas de reducción de población similares, lo que parece indicar que se trató de un fenómeno global y no local; así como repentino, no gradual. Las nuevas evidencias obtenidas de los estratos en Groenlandia muestran trazas de una doble extinción. La primera de ellas, más suave, habría ocurrido nueve millones de años antes del final del Pérmico. Esta doble extinción es lo que había hecho pensar que la extinción masiva había durado varios millones de años.

Ø Ir a la parte II   (El Mesozoico)


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