Inês GomesLaura Peteiro

Rui AlbuquerqueRita NolascoJesús Dubert

Stephen SwearerHenrique Queiroga

Prémio Científico Sesimbra 2015

CÂMARA MUNICIPAL DE SESIMBRA

CÂ

MA

RA

MU

NIC

IPA

L D

E S

ES

IMB

RA

AUTORES

Inês Gomes

• Departamento de Biologia & Centro

de Estudos do Ambiente e do Mar

(CESAM), Universidade de Aveiro,

Portugal; Marine Biology Research

Group, Ghent University, BelgiumLaura Peteiro

• Coastal Ecology Research Group (EcoCost), University of Vigo, Spain

Rui Albuquerque

• Departamento de Biologia & CESAM, Universidade de Aveiro, Portugal

Rita Nolasco

• Departamento de Física & CESAM, Universidade de Aveiro, Portugal

Jesús Dubert

• Departamento de Física & CESAM, Universidade de Aveiro, Portugal

Stephen Swearer

• School of BioSciences, University of Melbourne, Australia

Henrique Queiroga

• Departmento de Biologia & CESAM, Universidade de Aveiro, Portugal

A Viagem do Mexilhão da Arrábida

ou como Para Viajar Basta Existir

A V

iagem

do

Mexilh

ão d

a Arráb

ida

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5

Prémio Científico Sesimbra 2015

CÂMARA MUNICIPAL DE SESIMBRA | NOVEMBRO 2016

Prémio Científico Sesimbra 2015

CÂMARA MUNICIPAL DE SESIMBRA | NOVEMBRO 2016

A Viagem do Mexilhão da Arrábida

ou como Para Viajar Basta Existir

Inês GomesLaura Peteiro

Rui AlbuquerqueRita NolascoJesús Dubert

Stephen SwearerHenrique Queiroga

8

ficha técnica

EDIÇÃO

Câmara Municipal de Sesimbra

TÍTULO

A Viagem do Mexilhão da Arrábidaou como Para Viajar Basta Existir

AUTORES

Inês Gomes • Departamento de Biologia & Centro de Estudos do Ambiente e do Mar (CESAM), Universidade de Aveiro, Portugal; Marine Biology Research Group, Ghent University, BelgiumLaura Peteiro • Coastal Ecology Research Group (EcoCost), University of Vigo, SpainRui Albuquerque • Departamento de Biologia & CESAM, Universidade de Aveiro, Portugal Rita Nolasco • Departamento de Física & CESAM, Universidade de Aveiro, PortugalJesús Dubert • Departamento de Física & CESAM, Universidade de Aveiro, PortugalStephen Swearer • School of BioSciences, University of Melbourne, AustraliaHenrique Queiroga • Departmento de Biologia & CESAM, Universidade de Aveiro, Portugal

COORDENAÇÃO EDITORIAL

Divisão de Cultura e Bibliotecas da CM Sesimbra

REVISÃO E PRODUÇÃO EDITORIAL

Unidade Funcional de Comunicação e Informação da CM Sesimbra

DESIGN

Rui Dias (direção de arte)Raquel Santana (paginação)

PRODUÇÃO

Grafisol - Artes Gráficas

TIRAGEM

500 exemplares

DATA DE EDIÇÃO

Novembro de 2016

ISBN

978-989-8804-07-5

DEPÓSITO LEGAL

xxxx

Esta obra foi editada na sequência da atribuição do Prémio Científico Sesimbra 2015, em novembro de 2016.

9

Apresentação 13

Agradecimentos 15

Objetivos 16

Para Viajar Basta Existir 19

Identificação de Padrões de Conetividade 20

1. INTRODUÇÃO 21

2. MÉTODOS 22

3. RESULTADOS 24

4. CONCLUSÃO 26

Quanto Vale uma Fotografia? Caso de Estudo em Recifes Rochosos na Arrábida 29

Considerações Finais 33

Referências Bibliográficas 36

Índice

Porque afinal, quando o mar bate na rocha, quem sofre é o mexilhão.

Provérbio Português

12

13

Apresentação

É com enorme satisfação que a Câmara Municipal volta a atribuir o Prémio Cien-

tífico Sesimbra a um trabalho associado a este recurso inestimável, que é o nosso mar.

O interesse que os investigadores têm denotado pela costa de Sesimbra e da Arrábida, e a

pertinência dos trabalhos que têm apresentado, confirma a importância desta zona, que

integra o Parque Marinho Professor Luiz Saldanha, para a preservação da biodiversidade

e para a compreensão destas águas, que estiveram, desde sempre, ligadas à história e à

vivência da comunidade sesimbrense.

Esta é a terceira vez que entregamos o Prémio Científico Sesimbra, uma distinção que

tem a particularidade de juntar, na sua génese, a Câmara Municipal, o Turifórum, grupo

de empresários do setor do turismo, o meio académico e o Parque Natural da Arrábida,

numa conjugação de esforços e vontades que há alguns anos poderiam parecer difíceis de

concretizar mas que por esta via demonstrámos que é possível, e que faz todo o sentido.

Das várias ações que temos desenvolvido para promover o concelho o Prémio Cientí-

fico é, com certeza, uma das mais originais,inovadoras e ambiciosas.

Parabéns aos autores deste trabalho e a todos aqueles que, ao longo dos últimos anos,

se têm empenhado para que este prémio tenha alcançado o prestígio que hoje revela.

FELÍCIA COSTA

Vice-presidente da Câmara Municipal de Sesimbra

14

15

Os autores gostariam de agradecer às seguintes pessoas e instituições pelo

apoio e assistência logística durante o trabalho de campo. Maria de Jesus Fernandes,

diretora do Departamento de Conservação da Natureza e Florestas de Lisboa e Vale do

Tejo do Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas, emitiu as autorizações de

amostragem e acesso às instalações da Reserva Natural das Berlengas e ao Parque Ma-

rinho Prof. Luiz Saldanha. Licenças para a amostragem fora das áreas protegidas foram-

-nos fornecidas pela Agência Nacional do Ambiente. Agradecemos a Miguel Henri-

ques, Carlos Silva, Dionísio, Alda Silva, Mafalda Anjo (PMA), Paulo Crisóstomo, Eduardo

Mourato, Tiago Menino, Filipe Correia, Lurdes Morais, Sandra Garrido (RNB), pelo apoio

durante o trabalho de campo. Ao Professor Sérgio Leandro (Escola Superior de Turismo

e Tecnologia do Mar, Peniche) e Professora Teresa Cruz (Laboratório de Ciências do

Mar, Universidade de Évora), que permitiram o acesso aos seus laboratórios. Ao Carlos

Pelica (CONSCIENTE Produção Audiovisual e Média) e Miguel Ângelo (Skyphoto L.da).

Este estudo é parte do projeto LarvalSources - Avaliação de Performance Ecológica

de Redes de Áreas Marinhas Protegidas, financiado pela Fundação para a Ciência e a

Tecnologia FCT (PTDC / BIA-BIC / 120483/2010). O apoio financeiro foi atribuído pela

FCT no âmbito do Programa COMPETE, que inclui componentes do Fundo Europeu de

Desenvolvimento Regional e do Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior,

e apoiado por uma bolsa MARES, um programa Erasmus Mundus de Doutoramento

coordenado pela Universidade de Ghent (FPA 2011-0016) (www.mares-eu.org).

Agradecimentos

16

17

18

O objetivo central deste projeto é estimar parâmetros fundamentais de

dinâmica e persistência populacional para integrar futuros modelos ecológicos, entre

duas Áreas Marinhas Protegidas (AMP) portuguesas, a Reserva Natural das Berlengas

e o Parque Marinho Prof. Luiz Saldanha, na Arrábida, e entre estas e a restante costa.

Usámos métodos inovadores, como a análise de assinaturas geoquímicas nas

conchas do mexilhão (etiquetas naturais) para determinar padrões de dispersão larvar

e recorremos ao uso de drones para estimar densidades populacionais. Reconhecer

os padrões de conetividade e a distribuição de organismos no ambiente marinho é

crucial para estudar a estrutura espacial das populações e para o desenvolvimento de

estratégias adequadas de monitorização e gestão de recursos marinhos.

Neste trabalho estudámos o mexilhão (Mytilus galloprovincialis) como espécie-

-modelo, uma vez que está largamente distribuída nas costas rochosas temperadas,

tornando-a particularmente conveniente para avaliar a utilidade de assinaturas

ambientais na investigação de padrões de dispersão. Construímos atlas de assinaturas

ambientais com base na microquímica das conchas larvares do mexilhão. Este atlas

foi então utilizado para identificar a origem natal de mexilhões juvenis recém-

-assentados e gerar matrizes de conetividade entre as populações.

Os nossos resultados refletiram padrões de dispersão larvar predominantemente

para norte (em julho de 2013). Esse padrão foi consistente com dados físicos

Objetivos

Vista do Parque Marinho Prof. Luiz Saldanha

19

ambientais, que confirmaram um extenso período de relaxamento do afloramento

costeiro, pouco caraterístico dos meses de verão na costa portuguesa. A AMP da

Arrábida revelou-se uma importante população fonte para as outras regiões,

demonstrando também elevadas taxas de auto-recrutamento. Estas medidas diretas

de conetividade podem ser uma poderosa ferramenta na conservação e gestão de

redes eficientes de zonas marinhas protegidas.

Por outro lado, usámos drones para recolher imagens aéreas de baixa altitude e

alta resolução para descrever a distribuição e abundância destes organismos. Com as

imagens obtidas, produzimos modelos fotogramétricos 3D de alta resolução (≈1cm /

pixel), onde analisámos as assinaturas espectrais e a área de cobertura do mexilhão.

Embora esta fase do projeto esteja ainda em curso, o uso de fotografias aéreas

permitiu-nos já estimar a cobertura e biomassa desta espécie numa zona rochosa

na Arrábida. Estes resultados estão de acordo com vários estudos emergentes que

combinam fotografias de alta resolução com modelos de superfície topográfico como

uma ferramenta revolucionária em ecologia.

Com este trabalho queremos dar a conhecer ao público em geral o projeto

que temos vindo a realizar no estudo da dinâmica de populações costeiras, e a

sua importância para definir e monitorizar medidas de conservação, como áreas

marinhas protegidas.

Palavras-chave: Mytilus, conetividade, intermareal rochoso, dispersão e aerofotogrametria

Uso de drones em estudos ecológicos

20

21

Para Viajar Basta Existir

por Calvin and Hobbes

Desenhos por © Bill Watterson, texto original dos autores

22

Identificação de Padrões de Conetividade

Figura 1 – Ciclo de Vida do Mexilhão.

23

1. INTRODUÇÃO

O objetivo central deste projeto é avaliar a conetividade entre duas Áreas Marinhas

Protegidas (AMP) portuguesas (Berlengas e Arrábida), e entre estas e a restante costa.

Utilizámos para esse fim uma espécie-modelo de recifes rochosos, o mexilhão (My-

tilus galloprovinciallis). Estes organismos têm sexos separados e fecundação externa

(na coluna de água), dando origem a uma larva com mobilidade limitada. As larvas

de Mytilus galloprovinciallis permanecem no plâncton, sendo transportadas durante

2 a 4 semanas aproximadamente (Ruiz et al., 2008). Após esse tempo, a larva fixa-se

a um substrato rochoso, terminando a fase de vida móvel do mexilhão, que passa à

sua forma séssil (Fig. 1). Esta espécie é uma importante componente estrutural dos

ecossistemas intermareais rochosos, desempenhando um papel fundamental como

engenheiros do ecossistema; aumentado a complexidade do microhabitat, a hetero-

geneidade ambiental e riqueza de espécies bentônicas (Borthagaray e Carranza 2007).

A composição geoquímica das estruturas calcificadas de organismos marinhos é

cada vez mais utilizada como uma ferramenta estratégica na investigação marinha.

Recentemente, estas etiquetas naturais têm sido aplicadas para determinar assinaturas

natais e padrões de dispersão de organismos marinhos (Dibacco e Levin 2000; Carson

2010, Swearer et al., 1999; Becker et al., 2007). Este método requer a existência de as-

sinaturas químicas específicas do local de origem e a sua preservação após o recruta-

mento (Campana 1999). No mexilhão, a mineralização da concha começa ≈20h após

a fertilização (Ruiz et al., 2008) e as propriedades físico-químicas e biológicas do meio

ambiente marinho podem influenciar a incorporação de tais assinaturas químicas na

concha larvar (nos cristais de carbonato de cálcio) numa escala espacial que permite

distinguir as origens natais (Fig. 1).

Recolher mapas de assinaturas natais baseadas nas diferenças da microquímica

da concha larvar serve de base para a identificação das populações natais de jovens

recrutas e a construção de matrizes de conetividade (Becker et al., 2007). A zona cen-

tro-ocidental da costa portuguesa, caraterizada por cabos proeminentes, baías e es-

tuários representa um cenário interessante para as investigações baseadas em micro-

química, oceanografia e condições hidrográficas da região.

Os nossos resultados confirmam a viabilidade da técnica para quantificar com pre-

cisão padrões de conetividade numa escala apropriada. Revelam também a importân-

cia da AMP da Arrábida no fornecimento larvar para outras regiões.

24

2. MÉTODOS

Produção de larvas em laboratório

(indução da desova em adultos, por es-

timulação térmica, recolha de gametas e

fecundação).

Para recolher as assinaturas geoqui-

micas, seguimos o protocolo de Becker

et al., 2007 incubando larvas dentro de

tubos de PVC (incubadoras). Colocámos

essas incubadoras ao longo de 11 locais

da costa portuguesa (Fig. 2 e 3), a cerca

de 3-5m de profundidade. Após uma se-

mana recolhemos as larvas.

Ao fim de um mês recolhemos nos

mesmos locais, mas na zona intermareal

rochosa, pequenos juvenis de mexilhão

(<1,5 mm).

Todas as conchas, das larvas e dos ju-

venis foram depois devidamente limpas

(solução de limpeza 15% de H2O

2 com

NaOH 0,1 N), lavadas com água ultra-pura

e incorporadas em resina.

Os microelementos analisados foram: 7Li, 11B, 24Mg, 31P, 34S, 39K, 43Ca 55Mn, 59Co, 63Cu, 66Zn, 88Sr, 111Cd, 140Ce, 208Pb e 238U.

25

Figuras 2 e 3 – Locais e diagrama da colocação das amarrações com incubadoras:

A - AMP BerlengasB - AMP ArrábidaC - Incubadora de larvas de mexilhão

26

3. RESULTADOS

Atlas de assinaturas natais e identificação da origem dos juvenis

As conchas larvares de Mytilus galloprovinciallis mostraram diferenças geoquími-

cas que nos permitem diferenciá-las (função discriminante linear) a nível regional, en-

tre a Estremadura, a Baía de Cascais e a Arrábida (com um sucesso de classificação de

79,5%) (Fig. 4 e 5).

Figura 4 – Gráfico que mostra diferenças significativas na geoquímica das conchas larvares. Figura 5 – Análise discriminante das conchas larvares e distinção das três regiões natais.

27

Dos 201 mexilhões juvenis apanhados nas rochas, e dos quais não sabiamos a

origem, 81 (40,3%) foram atribuídos a uma origem desconhecida (já que a probabi-

lidade de pertencer a algum dos grupos natais foi <0,90). Dos indivíduos recolhidos

na Estremadura, 26% provinham da Arrábida, alguns dos quais apanhados no Baleal e

nas Berlengas, pelo que estimamos que essas larvas de mexilhão tenham percorrido

mais de 100km para norte. Cascais não mostrou auto-recrutamento (indivíduos que se

desenvolveram e assentaram na mesma região onde a desova ocorreu) e foi a região

com menos importância na exportação larvar para outras regiões (Fig. 6).

Curiosamente, 70% de todos os recrutas recolhidos em Cascais tiveram ori-

gem na Arrábida. A AMP da Arrábida apresentou a maior contribuição como po-

pulação fonte, e altos níveis de auto-recrutamento (58%).

Figura 6 – Matriz de conetividade obtida, com os padrões de dispersão de larvas de Mytilus gal-loprovinciallis entre as três regiões no centro da costa oeste portuguesa (junho/julho de 2013). As setas laranja indicam origem desconhecida.

28

4. CONCLUSÃO

Assinaturas geoquímicas da concha larvar

Neste estudo demonstrámos que a geoquímica da concha larvar de Mytilus gallo-

provinciallis pode revelar informações valiosas como etiquetas ambientais e natais,

numa escala espacial relevante.

As larvas criadas em diferentes locais ao longo da costa centro-oeste portuguesa

apresentaram distintas assinaturas elementares a nível regional, com diferenças en-

tre a costa exposta e duas grandes baías com estuários associados. Resultados seme-

lhantes com larvas de invertebrados foram já descritos (Becker et al., 2005; Carson

2010; Fodrie et al., 2011). As concentrações elementares de zinco (Zn), chumbo (Pb),

e urânio (U) foram as principais variáveis responsáveis para discriminar entre larvas

criadas em locais de costa aberta e as grandes baías. Os nossos resultados mostra-

ram que larvas criadas junto a estuários industrializados apresentaram maiores con-

centrações de zinco e chumbo, o que é consistente com as caraterísticas locais das

bacias que drenam áreas metropolitanas densamente povoadas (ex: Jouanneau et

al., 1998, Vale et al., 2008).

Vias de dispersão vs dados ambientais e oceanografia local

Os dados ambientais para o período do nosso estudo revelaram um extenso pe-

ríodo de relaxamento do afloramento costeiro até finais de julho. Durante esse perío-

do, a temperatura da água na zona de estudo subiu cerca de 4°C (Fig. 7). A inversão

dos ventos e períodos de relaxamento são comuns ao longo da costa oeste Ibérica,

podendo causar reversão das correntes e uma progressão para norte de uma cor-

rente de água mais quente, perto da costa (Sordo et al., 2001). Estes dados estão de

acordo com a dispersão larvar predominantemente para norte que detetámos neste

estudo.

29

Uso de atlas geoquímicos para determinar a origem das larvas

Os elementos responsáveis pela discriminação regional neste estudo estão pro-

vavelmente associados a diferenças ambientais entre os locais (relacionado com o

afloramento costeiro e a influência dos estuários nas baías). No entanto, a comple-

xidade da linha de costa, a circulação oceânica variável, e a natureza dinâmica de

poluentes atmosféricos e hidrológicos parecem influênciar e modificar a geoquímica

da água do mar na costa e estuários (ex: Swearer et al., 2003; Thorrold et al., 2006;

Carson et al., 2013). Não sabendo a estabilidade temporal dos sinais geoquímicos

detetados, estas assinaturas representam um atlas momentâneo e potencialmente

transitório de assinaturas geoquímicas; um “snapshot” da dispersão larvar e das cara-

terísticas físico-químicas e oceanográficas entre junho e julho de 2013.

Figura 7 – Temperatura da Superfície do Mar (° C) a partir de dados fornecidos pelo modelo HYCOM (http://www.hycom.org).

30

Implicações para a gestão e direções futuras

Quantificar a conetividade entre as populações costeiras e identificar habitats crí-

ticos para a persistência das populações é crucial para avaliar as abordagens atuais de

gestão espacial e definir uma escala eficiente para planos futuros de gestão integrada.

O plano de gestão da AMP da Arrábida, aprovado em 2005, e que impõe restrições à

pesca e apanha de bivalves, pretende preservar o seu papel como berçário para muitas

espécies marinhas contribuindo para a sustentabilidade dos recursos pesqueiros locais

(Cunha et al., 2014). Os nossos resultados mostraram que esta AMP foi crucial como fon-

te no fornecimento de larvas, com larvas que se dispersaram mais de 100km para norte.

70% dos mexilhões apanhados em Cascais tinham origem na Arrábida. Além disso, a baía

revelou também elevado auto-recrutamento, o que está de acordo com outros estudos

na Arrábida, onde se demonstrou que as larvas de peixes podem completar toda a sua

fase planctônica na proximidade de habitats dos adultos (Borges et al., 2006).

Estas medidas diretas de conetividade, em conjunto com parâmetros demográficos

de biomassa, fecundidade e mortalidade, podem ser uma ferramenta poderosa para

informar os decisores políticos sobre a conservação e gestão das redes de zonas pro-

tegidas ao longo da orla costeira.

Para mais informação consultar : Gomes I., Peteiro L.G., Albuquerque R., Nolasco R.,

Dubert J., Swearer, S.E. & Queiroga H (2016) Wandering mussels: using natural tags to

identify connectivity patterns among Marine Protected Areas. Marine Ecology Progress

Series. 552, 159-176. DOI:10.3354/meps11753

31

Quanto Vale uma Fotografia?

Caso de Estudo em Recifes Rochosos na Arrábida

O nosso próximo objetivo é integrar e combinar os resultados de conetivida-

de com parâmetros demográficos, tais como o tamanho da população reprodutora, a

fecundidade e mortalidade. Nesse sentido, recorremos ao uso de drones para estimar

a população adulta de mexilhão na zona de estudo. Apresentamos aqui os resultados

preliminares desse estudo, num recife rochoso da Arrábida (Praia de Galápos).

Um dos maiores desafios em ecologia está relacionado com o tempo, custo e os

desafios logísticos dos estudos em grande escala, de avaliação e monitorização da

biodiversidade e de padrões ecológicos. O uso de sensores remotos, incluindo fotogra-

fias aéreas, imagens de satélite e dados acústicos, é uma das formas de colmatar essa

dificuldade (Wang et al., 2010). No entanto, existe ainda uma desproporção considerá-

vel entre a resolução dos dados obtidos e a escala espacial dos processos ecológicos

(Wulder et al., 2004).

Recife rochoso (Praia de Galápos), Arrábida (setembro 2014)

A alta resolução das imagens aéreas recolhidas por veículos aéreos não tripulados

(também conhecidos como drones) oferece novas possibilidades para a comunidade

científica (Koh and Wich 2012, Anderson e Gaston 2013). Em ciências ambientais, esta

tecnologia foi já usada para estudos de dinâmica de vegetação, agricultura, gestão de

desastres naturais e caraterização de habitats e organismos marinhos (Shabazi et al.,

2014). No entanto, as crescentes restrições nas operações de voo dos drones (Vincent et

al., 2015), limitações ambientais (clima, topografia) e/ou considerações éticas (Vas et al.,

2015) são também fatores importantes a ponderar no uso de drones em investigação.

32

Com este trabalho pertendemos avaliar a eficácia da combinação de imagens aé-

reas de alta resolução e baixa altitude, com amostragens no campo, para detetar pa-

drões de heterogeneidade na topografia e quantificar a cobertura e biomassa do me-

xilhão numa praia rochosa dentro da AMP da Arrábida.

O uso de drones em ecologia tem inúmeras vantagens, não só pela alta resolução

espacial das fotografias recolhidas, mas também por permitirem uma elevada fre-

quência de recolha de imagens (séries temporais). Além disso, a segurança e duração

de voo, bem como a diminuição dos custos operacionais e a aptidão de aproximação

aos animais e zonas remotas, são alguns dos benefícios destas novas plataformas

tecnológicas.

A zona intermareal rochosa é um ecossistema de elevada produtividade e biodi-

versidade que abrange cerca de um terço litoral de todo o mundo (Johnson, 1988). É

então imperativo o desenvolvimento de técnicas eficazes de recolha de dados do ha-

bitat e distribuição de espécies para reconhecer e quantificar mudanças nos padrões

ecológicos. Estes resultados podem facilitar a criação de mapas de habitats e biota e

ser agregados a modelos espaciais de dinâmica populacional para auxiliar a monitori-

zação e conservação da biodiversidade em recifes rochosos.

33

34

35

Com este trabalho pretendemos dar a conhecer duas técnicas inovadoras

que temos vindo a desenvolver, utilizando como base os recifes rochosos da baía da

Arrábida. Através da análise de assinaturas geoquímicas impressas na concha larvar

do mexilhão, pudemos detetar um interessante padrão de dispersão entre a Baía da

Arrábida e a Baía de Cascais. Igualmente importante, embora em menor escala, foi o

aporte larvar da Arrábida para regiões longínquas (situadas a mais de 100km), como

Peniche e as Berlengas. A utilização de drones para recolher imagens aéreas de baixa

altitude e alta resolução permitiu o uso das caraterísticas espectrais do mexilhão para

estimar a distribuição da população adulta no litoral rochoso e obter modelos de

terreno 3D.

Estas variáveis (dispersão e biomassa) são parâmetros fundamentais para integrar

futuros modelos de dinâmica e persistência populacional para avaliar a performance

ecológica da rede portuguesa de áreas marinhas protegidas. Através do uso integrado de

metodologias promissoras, esperamos aumentar o conhecimento sobre a conservação

e gestão das redes de zonas protegidas ao longo da orla costeira portuguesa.

Considerações Finais

36

37

38

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