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Quel télescope acheter et pour quel usage ?
Le télescope de Newton (II) La majorité des astronomes amateurs passionnés d'observation ont eu dans leur jeunesse un télescope de Newton. Il s'agit d'un réflecteur constitué d’un miroir primaire concave et disposant dans sa partie supérieure d’un miroir plan secondaire incliné à 45° par rapport à l'axe optique du miroir principal qui dévie la lumière vers l’oculaire situé sur le côté du tube. Cet instrument est célèbre depuis 1671, lorsque le fameux matémathicien anglais l'inventa pour corriger l'aberration chromatique des premières lunettes astronomiques. Aujourd'hui, la plupart des grands télescopes sont encore équipés d'un foyer de Newton, qui vient en complément des foyers Coudé ou Cassegrain. Dans le télescope de Newton, la position d'observation se situe perpendiculairement à l'axe optique. Déroutante au premier coup d'oeil, elle n'est pas gênante et on s'y habite rapidement, d'autant que l'oculaire se situe à environ 1.50 m du sol sur les petits diamètres (jusqu'à 200 mm). A l'époque de Newton, la mise au point s'effectuait en déplaçant le miroir primaire à l'aide d'une visse papillon placée derrière le barillet. De nos jours, certains constucteurs ont conservé ce mode de mise au point, notamment sur les télescopes de type Cassegrain pour réduire certaines aberrations. On y reviendra. Ce modèle reçut un immense soutient à partir de 1951 lorsque l'ingénieur opticien Jean Texereau de l'Observatoire de Paris proposa aux amateurs dans son fameux livre "La construction du télescope d'amateur" de fabriquer un télescope de Newton de 200 mm f/6 ou f/8 sur monture azimutale qu'il considéra comme le modèle le plus facile et le moins cher à construire. Réédité en 1961 (puis en 2004, voir Astroshopping) et traduit en anglais et en espagnol, ce livre allait démocratiser la fabrication des télescopes à travers le monde et donna l'idée à quelques inventeurs et constructeurs de commercialiser des modèles de très grandes dimensions ou plus performants. C'est ainsi que les amateurs du monde entier ont découvert que pour un prix raisonnable, ils pouvaient disposer d'un télescope d'un diamètre 5 à 10 fois supérieur à celui d'une lunette astronomique et donc beaucoup plus lumineux et très puissant et pouvaient enfin observer de manière détaillée les astres du système solaire ou les objets du ciel profond sans aucune frustration. Une passion était née ! Aujourd'hui, pour un prix variant entre 450 et 1000 € pour un modèle de 115 ou 200 mm de diamètre (voir plus bas), le télescope de Newton reste le modèle offrant le meilleur rapport qualité/prix. Ce modèle a été décliné en plusieurs versions, les unes venant alléger sa structure et réduire le coût de l'instrument, c'est le télescope de Dobson (voir plus bas), les autres corrigeant les principales aberrations résiduelles du modèle original en ajoutant une lame correctrice devant l'ouverture, c'est le Schmidt-Newton, un télescope catadioptrique peu commun mais dont nous reparlerons. A lire : Répliques du télescope de Newton : le miroir aux alouettes (sur le blog)
Avantages - Le télescope de Newton est souvent l’entrée de gamme des télescopes en raison de son prix. Parmi toutes les optiques astronomiques, à diamètre égal, ce télescope est le meilleur marché car sa construction peut être réalisée à faible coût, y compris les grands diamètres - Il est léger et facilement transportable - En raison d’un rapport focal relativement court (f/4 – f/8) il convient à la fois pour l’observation planétaire et du ciel profond - Présentant peu d’aberrations optiques au-delà de f/6, il fournit également des images très lumineuses - Il permet aux amateurs de fabriquer des télescopes dobsoniens géants de plus d'un mètre d'ouverture
Désavantages - L’observation est déroutante au début car elle se fait perpendiculairement à l’axe de visée. - Le sommet du tube étant ouvert, les courants d’air dégradent plus les images qu’un instrument dont l’ouverture est fermée. Le phénomène s’accentue au bout d’une certaine période de temps. - La construction est plus fragile que celle des lunettes ou des catadioptriques équivalents. - L’optique exige également plus d'entretien, en particulier une collimation périodique du miroir secondaire si l’instrument est souvent déplacé vers le lieu d'observation. Plus rarement mais obligatoirement, le miroir primaire doit être réaluminé sinon nettoyé. - En-dehors de l’axe optique cette conception présente une aberration de coma qu’il est toutefois possible de corriger en achetant un accessoire optique (lentille de Ross, Paracorr, etc). - Les newtoniens de plus de 200 mm sont encombrants, lourds et tendent à être chers dans leurs versions les plus sophistiquées. - Sur les télescopes de grand diamètre (400 mm et supérieur) et forts redressés, l'accès à l'oculaire requiert un escabeau ou une échelle - En raison de leur conception ils ne sont en général pas adaptés à l’observation terrestre. - L’obstruction centrale induite par le miroir secondaire (le miroir en diagonal) crée une perte sensible de luminosité (jusqu’à 30% du diamètre). Ses bras de fixations induisent des irisations cruxiformes autour des étoiles. Si c'est joli dans un diamant, c'est à éviter dans un télescope (même si les astronomes nous prouvent que le HST et le JWST font de très belles photos du ciel profond présentant des aigrettes) ! A lire : La collimation, par Daniel Palazy (GAP47) La collimation des télescopes (PDF de 2 MB) Document préparé par l'AAAU
Le télescope de Dobson, le dobsonien En général, le télescope de Newton est proposé sur une monture équatoriale pour s'affranchir du mouvement céleste. Mais ainsi que nous l’avons dit, l’investissement devient malgré tout conséquent (1500-3000 €) quand il s’agit de télescopes de grands diamètres ou de montures massives et de haute précision. Quant aux catadioptriques, nous verrons plus loin qu'ils sont encore plus cher. De plus, à partir de 200 mm d'ouverture tout télescope doit être supporté par une monture robuste afin de supporter le poids de l’ensemble et ses inévitables portes-à-faux lorsqu'il s'agit d'une monture équatoriale allemande. La monture devient donc très lourde, à la limite de la portabilité pour un adolescent ou un adulte de petite corpulence. Se greffe sur ce problème l’accès à l’oculaire qui réside parfois à plus de 3 m de hauteur... Pas facile d'installer et de manipuler tout ça quand on mesure 1.60 m et pèse 50 kg... C'est même déconseillé sauf si l'instrument est fixé à demeure sur un piedestal. Aussi pour les jeunes ou ceux qui ne veulent pas investir trop d'argent tout en bénéficiant d'un télescope de grand diamètre, le télescope de Dobson est une solution très intéressante. C'est en 1968 que l'Américain John Dobson (décédé en 2014 à 98 ans), chimiste et mathématicien de l'Université de Californie à Berkeley et co-fondateur de la San Francisco Sidewalk Astronomers (SFAA) fabriqua avec l'aide des membres de la SFAA, le tout premier télescope dobsonien, un 610 mm soit 24" de diamètre. Dans l'esprit de Texereau, l'idée de Dobson était de proposer aux amateurs un télescope newtonien de grand diamètre, facile à utiliser, bon marché et transportable. Pour l'alléger au maximum, son "dob" était une évolution optimisée et simplifiée du modèle de Texereau. Pour l'anecdote, comme on le voit ci-dessous, le tube de son télescope étant rigide et non démontable, il devait le transporter dans un minibus qu'il avait acheté d'occasion et adapté pour la circonstance.
A voir : Telescope Building with John Dobson A lire : A simple Design For Building Large Reflectors, John Dobson Celestial Observer, Vol.4 No.3, Jul-Sept.1973 Newtonian Telescope Designer, Mel Bartels
Dobson et ses collègues de la SFAA furent invités au meeting de la Riverside Telescope Makers Conference (RTMC) en 1969. Sans se soucier des railleries que suscitait déjà son modèle "bas de gamme" et peu sophistiqué auprès des constructeurs professionnels et même de certains amateurs, John et ses amis embarquèrent dans leur bus à destination de Riverside. Alors que tous les autres télescopes présentés au meeting étaient montés sur une monture équatoriale et généralement équipés pour l'astrophotographie, celui de Dobson avait l'originalité d'utiliser une monture azimutale et de servir avant tout à l'observation visuelle. Ce concept était surprenant et controversé. Néanmoins, malgré une monture assez fragile fabriquée en bois et posée à même le sol et un miroir posé nu sur une simple moquette, John Dobson remporta le Prix de la Meilleure Optique, the Best Optics ! Pourquoi une monture azimutale ? Parce que la taille comme le poids d'un télescope augmentent d'un facteur 8 en fonction de son diamètre. Concrètement, si le tube optique d'un Dobson de 200 mm de diamètre pèse entre 6 et 12 kg selon les modèles, un 400 mm sera 8 fois plus grand et jusqu'à 8 fois plus lourd, avec un poids minimum de 30 à 40 kg. Dans ces conditions, il est difficile de construire une monture équatoriale démesurément grande pour supporter un grand dobsonien. Comme tout bon bricoleur, John Dobson proposa de construire d'autres "dobs" sur demande pour la modique somme de 300$ (750$ soit 500 € actualisés). A l'époque où les travaux de John Dobson furent publiées dans "Sky & Telescope", les amateurs furent fascinés par la simplicité de ses constructions et le prix dérisoire qu'il demandait. Evidemment, le succès fut au rendez-vous. Ce monstrueux télescope fut affectueusement surnommé "dob" par tous ses fans. L'avantage du télescope dobsonien est de reposer par terre sur une base horizontale appelée "base" ou "rocker" et on l'oriente vers les astres en poussant simplement manuellement les axes d'azimut et de hauteur. Si nécessaire et il est même recommandé, on peut lui adapter des moteurs et une console de guidage. On y reviendra. Pour un débutant, ce modèle est facile à construire et surtout très économique. De plus, les dobsoniens de taille standard (300-400 mm) sont très légers et même des instruments de 400 ou 600 mm d'ouverture peuvent facilement être transportés dans une voiture pour aller observer dans un lieu isolé à l'écart de l'éclairage public.
A voir : Prise en main d'un Dobson 200/1200,
La Chaine Astro Features Orion SkyQuest XX12g GoTo Truss Tube Dobsonian Telescope, Orion Telescopes Review of the 15" Obsession UC (Ultra Compact) Dobsonian Telescope!, Ed Ting The Big One - a Portable 25" (635 mm) Telescope, Roelarex
Dans les années '70 et '80, les centaines d'amateurs construisirent des dobsoniens de 200 à plus de 600 mm d'ouverture. Face à la demande, les fabricants chinois ont développé le marché puis les revendeurs de télescopes américains et européens ont acheté leurs produits qu'ils ont plus ou moins adaptés. C'est ainsi qu'à partir des années '90, les télescopes dobsoniens sont apparus au catalogue de la plupart des revendeurs généralistes. L'apparition des premières consoles GoTo de guidage dans les années 1990 allaient encore accentuer l'intérêt des amateurs pour les Dobson. Quand finalement en 1997 sortit le livre "The Dobsonian Telescope" de Richard Berry et David Kriege expliquant de A à Z en 475 pages et 13 chapitres comment construire un télescope dobsonien, y compris la fabrication du miroir, ce fut le début d'une véritable obsession pour ce type de télescope. C'est à cette époque que le dobsonien enrichit le catalogue de grands constructeurs inattendus comme Celestron et Meade, plus connus pour leurs Schmidt-Cassegrain. C'était surtout pour eux une façon de se diversifier dans un marché de plus en plus compétitif et prendre quelques parts de marché de l'immense gâteau des "dobs". Sur le plan optique, certains modèles tels les Starmaster de Oak Classic en particulier bénéficient d'une excellente réputation du fait qu'ils utilisent des miroirs taillés par l'opticien Carl Zambuto à λ/30 (P-V) alors que d'autres marques qualifient leur modèle de haut de gamme alors qu'ils sont taillés à λ/5 ! Selon différents tests effectués à ce jour, les télescopes utilisant des miroirs signés Zambuto ont de telles performances générales qu'ils sont placés en deuxième place, juste derrière les lunettes apochromatiques ! A consulter : Télescopes Discovery - Obsession - Optiques Fullum - Startmaster
Les Very Large Telescopes Si généralement, la construction d'un dobsonien de taille standard (300-400 mm) est facile, rapide et bon marché à partir d'éléments optiques et des accessoires du commerce, les "Very Large Telescopes", les dobsoniens d'au moins 1 m d'ouverture, sont tellement grands qu'aucun fabricant habituel ne peut fournir le miroir concave aluminé et traité qui dans tous les cas serait excessivement cher. Ces dobsoniens géants exigent que le miroir soit fabriqué à l'unité sur une machine-outil dimensionnée. Comme tout miroir fabriqué à la main, son prix de revient est au moins 50% plus économique que le prix catalogue d'un miroir équivalent aluminé et traité, qui de toute façon n'existe pas. Actuellement, l'américain Mike Lockwood de Lockwood Custom Optics est l'une des rares personnes avec OTI Optical à fabriquer des miroirs de 1 m à 1.5 m en borosilicate. Il travaille pour les universités mais également pour les amateurs. Parmi les réalisations amateurs spectaculaires (en fait il s'agit souvent du dirigeant d'une petite PME travaillant dans le secteur de l'optique ou un astronome professionnel), il y a notamment le dobsonien JMI NTT 40 de Jim Burr (de Jim's Mobile) construit en 1994. Il mesure 1 m de diamètre f/4 et le déplaçait avec une remorque comme on le voit ci-dessus. Il fut vendu au collège de l'Université de New York à Oneonta en 2006. A lire : La grande histoire du Dobson, blog Dobson factory Lockwood Custom Optics Projects, Mike Lockwood Description de quelques dobs de 200 mm à 1.5 m de diamètre
Ensuite, en 1994, il y eut le dob VLT de 1.20 m f/5 de Steve Swayze (1959-2021) équipé d'un miroir du commerce. Sa taille resta inégalée pendant 8 ans. Après sa pension Steve continua d'aider les amateurs à fabriquer leur miroir, aussi petit soit-il, dans le cadre de stages et autres séminaires, notamment au club de NOVAC en Virginie du Nord. En 1999, le français David Vernet de l'Atelier d'optique de l'Observatoire de Côte d'Azur fabriqua un dob VLT de 1 m f/3 à miroir mince et tout en métal. Il récidiva en 2007 et 2010 avec deux dobs de 1 m f/3 fabriqués en bois et polystyrène en collaboration avec Frédéric Géa. En 2002, le Dr Erhard Hänssgen construisit un dob VLT de 1.07 m f/4.5, un 42", qu'il utilise généralement avec un Binoview. Fin 2002, les amateurs du club californien Group70 avaient terminé le polissage d'un miroir en Pyrex de 1.80 m de diamètre f/2.8. Le miroir pèse 1100 kg. A ce jour, il s'agit du plus grand miroir fabriqué par des amateurs. Faute de financement, le club n'a pas terminé la construction du télescope. En 2008, la société OMI (Optical Mechanics) fabriqua le dob VLT "Barbarella" de 1.21 m f/4 pour Jimi Lowrey installé au Texas. En 2011, l'astronome, polytechnicien et écrivain Russell M. Genet de l'IAPPP et fondateur de l'observatoire Orion installé à Santa Margarita en Californie, fabriqua "Big Woody", un dob VLT de 1.50 m de diamètre f/2. Le miroir est un ménisque sphérique ultramince de 25 mm d'épaisseur en verre sodocalcique fabriqué par Mike Itz d'OTI Optical et posé dans un barillet à 27 points d'appui. Il a été monté sur une base souple Flex rocker posée sur un anneau. Deux lentilles permettent de corriger l'aberration de sphéricité mais selon Russ, l'aberration n'est pas handicapante pour l'observation visuelle. Transportable, ce géant fut installé à l'observatoire Orion en juin 2012. La même année, Mike Lockwood fabriqua également un dob de 1.5 m pour l'un de ses clients. A cette échelle, le miroir n'est plus monolithique mais cellulaire. Cette structure permet d'alléger le miroir de 90% de son poids tout en divisant par 10 la durée de mise en température du miroir. A voir : La mobilité extrême (sur ce site)
En 2012, l'amateur belge Robert Houdart construisit un dobsonien de 1.1 m de diamètre f/3.5 qui nécessita 4 ans de travail. Le miroir de 105 kg fut taillé par Mike Lockwood. Monté dans sa monture, l'instrument pèse 270 kg et une personne seule peut l'installer en 30 minutes. En 2013, Mike Clements qui réside en Utah, construisit ce qui est actuellement considéré comme le plus grand télescope amateur, un dob VLT de 1.78 m de diamètre, 70". Acheté en 2005, le miroir de 408 kg était destiné au programme d'espionnage américain mais ayant été endommagé pendant sa fabrication, il fut vendu d'occasion comme l'explique cet article du Daily Mail. Etant donné que Mike Clements n'a jamais dessiné de plan pour le fabriquer, les experts consultés doutèrent qu'il réussisse à en faire un télescope de bonne qualité. En fait, Mike a simplement adapté de mémoire la conception de petits dobs. Il travailla sur ce projet avec l'aide de Steve Dodds de Nova Optical qui lui trouva un endroit pour l'assembler et le tester et celle d'Angel Gilding, expert en technique d'argenture et d'aluminure. Ce dob VLT n'est pas équipé de moteurs et doit être poussé à la main. Selon l'auteur, il donne une image de la Lune qui "a juste dépassé toutes mes espérances". En 2014, le constructeur canadien Normand Fullum de Optiques Fullum fabriqua un dob VLT de 1.27 m de diamètre f/3.5. Il l'a installé à demeure dans son observatoire privé situé près de San José comme il l'explique dans un article publié sur Cloudy Nights. Enfin, Milton Rosenberg fabriqua un miroir de 1.50 m. Aujourd'hui, dans le monde, on compte plus d'une centaine de dobs de plus de 700 mm de diamètre et en 2016 on dénombrait 17 dobsoniens de plus de 1 mètre.
Les consoles PushTo et GoTo pour dobsoniens En l'espace d'une génération, le dobsonien s'est généralisé au sein des clubs et a été repris par la plupart des constructeurs qui proposent des modèles en bois ou en métal, à guidage manuel, assisté à la "Push to" (système IntelliScope) ou pilotés automatiquement par une console Goto (systèmes Tangent, JMI Max, Argo-Navis, etc.). Rappelons que le système IntelliScope présenté ci-dessous et qu'on retrouve sur les dobsoniens Orion SkyQuest consiste en une assistance au guidage. Les axes du télescope sont équipés d'encodeurs munis d'un compteur d'impulsions et d'une mémoire. Il n'y a pas de moteur. Après initialisation sur deux étoiles, l'observateur encode le nom de l'objet céleste qu'il veut observer, par exemple "M31". Ensuite, la raquette affiche dans quelle direction l'observateur doit déplacer manuellement son télescope pour atteindre l'objet recherché. Les encodeurs relèvent la position des axes en temps réels et lorsque le compteur affiche 0, l'objet se trouve dans le champ de vision. Vous trouverez une revue de ce produit sur le site Astrotests. A voir : The Dobson Factory
Etant donné que les dobsoniens sont souvent moins chers que les télescopes concurrents de diamètre équivalent, il est rare que les amateurs achètent des dobsoniens inférieurs à 150 mm d’ouverture. Il est même commun de voir des clubs acquérir pour premiers équipements des dobsoniens de 200 mm ou 400 mm de diamètre. Mais à partir de 400 mm de diamètre, leur prix dépasse les 3000 €, entre 400-460 mm on dépasse les 5000-6000 € et ensuite c'est l'escalade dans tous les sens du terme car l'oculaire se situe à plus de 2 m de hauteur quand le télescope est à plus de ~30° d'élévation. Autant savoir. Notons que si vous utilisez ce type de dobsonien pour la photographie CCD, il n'est pas nécessaire de mettre l'oeil à l'oculaire (mais ce serait dommage de ne pas en profiter) puisque le télescope et l'image se contrôlent par ordinateur. Si on compare le prix d'un dobsonien GoTo à celui des autres instruments du marché, est-il cher ? Un dobsonien de 18" soit 458 mm à 5250 € est au même prix voire 50% moins cher qu'une excellente lunette apochromatique Tele Vue ou Takahashi mais de seulement 100 mm de diamètre avec une monture équatoriale de qualité, il est aussi cher qu'un Schmidt-Cassegrain de 280 mm complet, mais surtout il est quatre ou cinq fois moins cher qu'un Ritchey-Chrétien de même diamètre avec sa monture équatoriale Direct drive. Si on se base sur le diamètre, la capacité lumineuse (5826x celle de l'oeil nu pour un 18") et la puissance de l'instrument (un 18" grossit au maximum 635x sans doubleur de focal avec un oculaire de 3 mm Tele Vue Radian), l'économie relative en achetant ce type de dobsonien est donc très importante. Ceci dit, vu les prix du commerce, si l'amateur à les moyens (et le temps) de fabriquer son dobsonien lui-même, y compris de tailler le miroir, il économisera au moins 50% du prix catalogue. A
voir : La Lune à
600x au dobsonien Kepler GSO de 300mm f/5 Astro Dessin (Dobsonien de 460 mm)
Ne soyez pas étonnés de trouver des dobsoniens dont le prix varie de 50% d'une marque à l'autre pour parfois dépasser 5500 € pour un 350 mm de diamètre ou 8500 € pour un 450 mm de diamètre. Le plus cher justifie son prix en utilisant soit une optique de bien meilleure facture ou une structure tubulaire en métal avec un barillet porte-objectif astatique, un porte-oculaire hélicoïdal de 50.8 mm, un chercheur Point rouge à tête haute, un pare-buée, etc. Tous ces perfectionnements étant destiné à un marché très étroit, ils se payent au prix fort et d'autant plus quand il faut importer le matériel des Etats-Unis. Les dobsoniens sont rarement utilisés pour l'astrophotographie car leur heureux propriétaire préfère souvent les utiliser visuellement. L'argument invoqué est le plaisir d'observer la beauté des objets du ciel profond ou des paysages planétaires baignant dans des couleurs subtiles. Et si le besoin s'en fait sentir on peut toujours acheter l'une ou l'autre image auprès d'un astrophotographe réputé. Aussi, il est relativement rare de voir des images réalisées avec des dobsoniens et à ce titre celles présentées ci-dessus méritent votre attention. En fait, en raison de sa monture précaire, un dobsonien n'est pas optimisé pour le ciel profond, mais il peut très bien faire de la photographie planétaire qui se contente de photographies instantanées et de petites caméras CCD à faible profil de dernière génération y compris couleur et d'empilement d'images. Ainsi, comme on le voit ci-dessous à gauche, Mikael Svalgaard, astrophysicien solaire à l'Université de Stanford, n'a pas hésité à monter sur son dobsonien Obsession de 18" f/4.5 une Powermate TV 4x (623 g), une roue à filtre manuelle (200 g) et une caméra CCD Lumenera Skynyx 2-2M (2 Mpixels, 12/30 fps, 320 g) soit moins de 1.2 kg d'accessoires pour photographier Jupiter ou la Lune, le temps d'exposition étant de l'ordre de 10 à 65 ms par image selon le sujet pour un temps d'intégration total LRGB d'une à deux minutes maximum. A condition d'utiliser ce genre d'accessoires relativement légers, même un petit dobsonien de 200 mm équipé d'une webcam HD ou d'une caméra CCD compact SBIG ST-i, Celestron Nighscape, QHY ou ZWO parmi d'autres est adapté à l'astrophotographie planétaire.
Parmi les défauts des télescopes dobsoniens asservis électroniquement, lors de longues prises de vue sur les objets du ciel profond, on observe une rotation du champ. Ce défaut peut être compensé en ajoutant un troisième moteur sur la platine principale. C'est un moteur synchrone qui tourne deux fois plus vite que la vitesse sidérale. La rotation du champ peut également être corrigée par logiciel si les moteurs sont pilotés par un ordinateur. Les dobsoniens offrent les avantages et les inconvénients des newtoniens, à l'exception du prix qui reste modéré pour les modèles manuels ou peu sophistiqués. L'encombrement d'un dobsonien de grande taille a également été résolu. Certains fournisseurs tels Discovery par exemple vont jusqu'à proposer des modèles de 440 mm d'ouverture entièrement démontables. Dans certains modèles de dobsoniens l’armature du tube optique est constituée de barres métalliques et d'une toile de protection qu'il est possible de démonter pièce par pièce. Seul le miroir primaire demeure dans son barillet protégé par un couvercle. Pour les grands instruments des roues sont fixées sur la base et deux bras permettent de les transporter comme une vulgaire brouette pesant 40 kg dans le cas d'un 400 mm ! Sous cette forme très compacte le système complet peut aisément tenir dans le coffre d’une voiture. Prochain chapitre Les télescopes catadioptriques
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