Seminario: “GRAMÁTICAS FORMALES: FORMALISMOS E IMPLEMENTACIONES" 2022

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UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

FACULTAD DE FILOSOFÍA Y LETRAS

DEPARTAMENTO DE LETRAS

SEMINARIO: GRAMÁTICAS FORMALES: FORMALISMOS E IMPLEMENTACIONES


MODALIDAD DE DICTADO: VIRTUAL

CUATRIMESTRE Y AÑO: 2º / 2022

PROFESOR/A: CARRANZA, FERNANDO

PROFESOR/A: ZDROJEWSKI, PABLO


EQUIPO DOCENTE COLABORADOR:

FERNÁNDEZ URQUIZA, MACARENA

MILANESE, JULIA


Fundamentación y descripción


Una de las principales tareas de la lingüística formal consiste en construir un dispositivo que genere y/o reconozca todas las oraciones gramaticales de una lengua y ninguna de las agramaticales. Si bien en la tradición de las ciencias de la computación esto se puede hacer potencialmente mediante autómatas o mediante gramáticas, en la tradición lingüística es sumamente importante que el algoritmo que se proponga incluya, a su vez, una función recursiva que asigne estructura a las oraciones. Como afirma Gazdar et al. (1985: ix) “quien no se preocupa por construir tal función, queda fuera del juego de la lingüística teórica” (traducción nuestra). Este requisito hace que para esta tradición sean las gramáticas y no los autómatas la opción obligada. Ahora bien, no resulta obvio a priori qué clase de herramientas formales pueden utilizarse en la construcción de esas gramáticas. Esto ha llevado a una proliferación de formalismos alternativos en la tradición de la lingüística computacional, interesada en implementar computacionalmente los modelos de lingüística teórica, ya sea para utilizarlos en tareas de procesamiento del lenguaje natural, ya sea para poner a prueba los alcances de esos marcos teóricos o sus análisis particulares. En este seminario se propone hacer un recorrido por varios de estos formalismos gramaticales, así como por algunas de sus implementaciones computacionales concretas. Para hacer este recorrido, en la primera unidad se introducirán los conocimientos necesarios para ofrecer un marco que permita un tratamiento matemáticamente riguroso de las lenguas naturales. La segunda unidad estará dedicada a las gramáticas independientes de contexto y la Gramática de Estructura de Frase Generalizada (GPSG en inglés), un marco teórico que se diseñó para ser débilmente equivalente a una gramática independiente de contexto a la vez que utiliza diversos recursos para superar los problemas que desde Chomsky (1957) se habían señalado para esta clase de gramáticas. La unidad culmina con una exposición de las dos razones que llevaron al fracaso de GPSG: (i) el descubrimiento de que los lenguajes naturales incluyen propiamente a los lenguajes generados por las gramáticas independientes de contexto, (ii) el descubrimiento de que GPSG, si bien era computacionalmente prometedora, resultaba intratable. Las siguientes tres unidades están dedicadas a examinar en detalle algunas gramáticas formalmente rigurosas que pertenecen a las tres grandes familias que es posible identificar en la tradición de la lingüística computacional. Estas tres familias se diferencian en el modo en que conciben la naturaleza de la combinación entre los ítems lingüísticos: (i) las gramáticas basadas en constituyentes, que conciben la estructura de las oraciones como agrupamientos de ítems léxicos jerárquicamente organizados y etiquetados; (ii) gramáticas de dependencias, que conciben la estructura como un conjunto de relaciones de dependencia entre ítems léxicos, (iii) gramáticas categoriales, que conciben la gramática como un álgebra con ítems léxicos categorizados como funciones u objetos —entendidos en el sentido de Frege—, que guían su combinatoria. El recorrido incluye la presentación, manipulación y ejercitación con gramáticas basadas en reglas definidas manualmente, así como la utilización de gramáticas inducidas a partir de corpus.


Objetivos:

El presente seminario persigue que los estudiantes alcancen los siguientes objetivos:

● Familiarización con las herramientas formales y los modos de representación de la estructura sintáctica de distintos tipos de teorías gramaticales.

● Entrenamiento en la escritura y manipulación de gramáticas explícitas a los fines de su implementación computacional.

● Entrenamiento en la comprensión lectora de textos en inglés sobre las temáticas abordadas (textos académicos, tutoriales y posteos en foros especializados) y en la búsqueda de información sobre cómo realizar implementaciones o resolver errores (troubleshooting), a fin de promover un perfil con las herramientas necesarias para poder continuar la formación y especialización de manera autónoma.

● Acercamiento a la utilización de modelos preentrenados para tareas de parsing.

● Familiarización con los parsers y las implementaciones computacionales de las gramáticas formales.

● Evaluación de distintos formalismos a partir de la comparación de su capacidad generativa fuerte y débil en relación con distintos fenómenos gramaticales, tales como control vs. ascenso, subordinación, elipsis, coordinación, diversas restricciones de coocurrencia, alternancias argumentales, orden de palabras, etc.


Contenidos:

Unidad 1: Introducción

Jerarquía de lenguajes formales; gramáticas, autómatas y lenguajes; equivalencia débil y equivalencia fuerte; teoría de la complejidad.

Uso básico de git

Tiempo estimado: 2 semanas

Unidad 2: El uso generalizado de las gramáticas independientes de contexto

a. Gramáticas independientes de contexto

Definición; axiomas de dominancia y de precedencia. Algunas limitaciones. Parsers:

RecursiveDescentParser (NLTK), Shift-ReduceParser (NLTK), ChartParser (NLTK). Freeling.

b. Gramática de Estructura de Frase Generalizada (GPSG)

Diferenciación entre reglas de precedencia lineal y reglas de dominancia inmediata, metarreglas, postulados de significado. Principios: la convención de Rasgo Nuclear (Head Feature Convention), principio del rasgo Foot (Foot Feature Principle), principio del control de la concordancia, Restricciones de Coaparición de Rasgos, reglas léxicas. El declive de GPSG: insuficiencia del poder restrictivo de las gramáticas independientes de contexto, complejidad computacional de GPSG. Tiempo estimado: 3 semanas

Unidad 3: Gramáticas extendidas basadas en constituyentes

a. Gramáticas “transformacionales”

Gramáticas Minimalistas (Minimalist grammars), Conflated Minimalist Grammars, Phase-based Minimalist Grammars, Relativized Minimalist Grammars. Las operaciones de transferencia, selección, ensamble (Merge), adjunción, movimiento de núcleos. El léxico y los ítems léxicos. Implementaciones en Prolog y Python.

b. Gramáticas de unificación y rasgos


Nociones básicas de las gramáticas de unificación y rasgos: matrices de rasgos, rasgos simples y complejos, unificación y subsunción. Implementación mediante Feature-based grammars en

NLTK, uso de slash para dependencias no acotadas.

LFG: estructura-c, estructura-f, estructura-a, ecuación funcional y descripción funcional.

Implementaciones computacionales.

HPSG: esquemas de frase, reglas léxicas y structure sharing. Implementaciones computacionales.

Tiempo estimado: 5 semanas.

Unidad 4: gramáticas basadas en dependencias

La noción de dependencia. Motivaciones para las gramáticas de dependencias. Tipos de dependencias: semánticas, sintácticas y morfológicas. Definición formal. Axiomas de las Gramáticas de dependencias: condición de raíz única, conectividad, no multidominancia, proyectividad. Gramática de dependencias como cuádrupla: relaciones, terminales, categorías, funciones de asignación. Implementaciones computacionales: ProjectiveDependencyParser de NLTK en Python; Spacy, MaltParser, parser de dependencias de Freeling, PyStanford Dependencies. Tiempo estimado: 3 semanas

Unidad 5: gramáticas categoriales

Conectivas. Reglas: aplicación, asociatividad, composición, ascenso/Regla de Geech, división. Representación de la estructura sintáctica en términos de funciones y argumentos. Notación lambda. Paralelismo entre la sintaxis y la semántica. Reglas léxicas. Implementación del parser nltk.CCG. una gramática categorial clásica en Python. Proyecto OpenCCG.

Tiempo estimado: 3 semanas


Bibliografía, filmografía y/o discografía obligatoria, complementaria y fuentes, si correspondiera:

Unidad 1: Introducción

Bibliografía obligatoria3

Quesada, J. Daniel. 1974. “Capítulo 3: Las gramáticas generativas como sistemas formales”. La lingüística generativo-transformacional: supuestos e implicaciones. Madrid: Alianza, pp. 29-36. Solias Arís, María Teresa. 2015. “Las gramáticas formales”. Métodos formales en Lingüística. Síntesis, pp. 43-94, Capítulo 2.

Winter, Shuly. 2010. “Formal language theory”. En: Alexander Clark, Chris Fox y Shalom Lappin (eds). The Handbook of Computational Linguistics and Natural Language Processing. Massachusetts: Willey Blakwell, pp. 11-42.

Bibliografía complementaria Davis, Martin, Ron Sigal y Elaine Weyuker. 1994. “Polynomial-Time Computability”. Computability, complexity and languages. San Diego: Academic Press, pp. 439-463.

Hopcroft, John, Jeffrey Ullman y Rajev Motwani. “Automata: The Method and the Madness”, Capítulo 1 en Introduction to Automata Theory, Languages and Computation. pp. 1-34.

Lasnik, Howard, Marcela Depiante y Arthur Stepanov. 2000. “Structure and Infinity of Human Language”. Syntactic Structures Revisited: Contemporary Lectures On Classic Transformational

Theory Current Studies in Linguistics Series. Cambridge, Massachusetts: The MIT Press, Secciones 1.1 (“Structure”) y 1.2 (“Infinity”), pp. 5-35. Moreno Sandoval, Antonio. 2001. “Nociones de teoría gramatical”. Gramáticas de Unificación y rasgos. Madrid: A. Machado Libros, pp. 211-226, apéndice 1.

Moreno Sandoval, Antonio. 2001. “Nociones de lingüística matemática”. Gramáticas de Unificación y rasgos. Madrid: A. Machado Libros, pp. 227-256, apéndice 2.

Morril, Glyn. 2011. “A11: Decidability”. Categorial Grammar: Logical Syntax, Semantics, and Processing. Oxford: Oxford University Press, pp. 210-212.

Morril, Glyn. 2011. A12: Computational time complexity”. Categorial Grammar: Logical Syntax, Semantics, and Processing. Oxford: Oxford University Press, p 212. Partee, Barbara, Alice ter Meulen y Robert Wall. 1990. “Basic concepts”. Mathematical Methods in linguistics. Capítulo 16. Dordrecht: Kluwer, pp. 433-454.

Peregrín Otero, Carlos. 1975. “Preámbulo apologético”, Introducción a la lingüística transformacional. México: Siglo XXI, pp, 76-84. 1era edición 1970.

Peregrín Otero, Carlos. 1975. “Procesos recursivos”, Introducción a la lingüística transformacional. México: Siglo XXI, pp, 152-172.

Peregrín Otero, Carlos. 1975. “Gramáticas generativas”, Introducción a la lingüística transformacional. México: Siglo XXI, pp, 173-182.

Roark, Brian y Richard Sproat. 2007. “Capítulo 1: Introduction and preliminaries”. Computational Approaches to Morphology and Syntax. Oxford: Oxford University Press, pp. 1-19.

Watumull, Jeffrey Marc D. Hauser, Ian G. Roberts y Norbert Hornstein. 2014. “On recursion”. Frontiers in Psychology. Librerías y recursos computacionales

Presentación del uso de Máquina Virtual/Colab. Github (https://github.com)

Recursos disponibles sobre git en el repositorio de Macarena Fernández Urquiza https://github.com/macfernandez/hellogit

Unidad 2: El uso generalizado de las gramáticas independientes de contexto

Bibliografía obligatoria

Bird, Steven, Ewan Klein y Edward Loper. 2009. “Capítulo 8: Analyzing sentence structure”. Natural Language Processing with Python. Sebastopol: O’Reily, pp. 291-326.

Carnie, Andrew. 2010. “Basic properties of Trees: Dominance and Precedence”. Capítulo 3 en: Constituent Structure. Oxford: Oxford University Press, pp, 25-45.

Müller, Stefan. 2016. “Generalized Phrase Structure Grammar”. From transformational grammar to constraint-based approaches. Berlin: Language Science Press, pp. 175-196.

Bibliografía complementaria

Gazdar, Gerald. 1982. “Phrase Structure Grammar”. En: Pauline Jacobson y Geoffrey Pullum (eds).

The Nature of Syntactic Representation. Dordrecht: Reidel, pp. 131-186.

Gazdar, Gerald, Ewan Klein, Geoffrey K. Pullum e Ivan A. Sag. 1985. Generalized Phrase Structure Grammar. Cambridge, MA: Harvard University Press.

Moreno Sandoval, Antonio. 2001. “Gramática de Estructura Sintagmática Generalizada”. Gramáticasde Unificación y rasgos. Madrid: A. Machado Libros, pp. 113-129, Capítulo 6.

Quesada, J. Daniel. 1974. “Capítulo 4: Gramáticas generativas y lenguajes naturales”. La lingüística generativo-transformacional: supuestos e implicaciones. Madrid: Alianza, pp. 37-49.

Ristad, Eric Sven. 1986. “Computational complexity of current GPSG theory”. En: Proceedings of the 24th annual meeting on Association for Computational Linguistics, pp. 30–39.

Roark, Brian y Richard Sproat. 2007. “Capítulo 7: Basic Context-free Approaches to Syntax”. Computational Approaches to Morphology and Syntax. Oxford: Oxford University Press, pp. 196-208.

Saab, Andrés y Fernando Carranza. 2021. "Supuestos sobre la sintaxis". Dimensiones del significado. Buenos Aires: Sadaf, pp. 15-18. Librerías y recursos computacionales

NLTK (https://www.nltk.org/)

Nooj (http://www.nooj-association.org/)

Recursos didácticos y gramáticas especialmente diseñadas para el español y para esta cursada en el repositorio https://github.com/fernandocar86/seminario-gramaticas-formales

También pueden encontrarse materiales en el repositorio https://bitbucket.org/fernandocarranza86/implementaciones-didacticas.git

Unidad 3: Gramáticas extendidas basadas en constituyentes

Bibliografía obligatoria

Bender, Emily y Guy Emerson. 2021. “Computational linguistics and grammar engineering”. En: Stefan Müller, Anne Abeillé, Robert D. Borsley y Jean-Pierre Koenig (eds.). Head-Driven Phrase Structure Grammar: The handbook. Berlin: Language Science Press, pp. 1105-1153, capítulo 25. Disponible en https://zenodo.org/record/5599868/files/259-M%C3%BCllerEtAl-2021-25.pdf?download=1

Blevins, James. 2011. “Feature-Based Grammar”. En: Robert D. Borsley y Kersti Borjärs (eds.). Non-Transformational Syntax: Formal and Explicit Models of Grammar, pp. 297-324.

Stabler, Edward. 2010. “Computational Perspectives on Minimalism”. En Cedrick Boeckx (ed.).

Oxford Handbook of Minimalism. 617-641. Oxford: Oxford University Press.

Tordera Yllescas, Juan Carlos. 2008. “La estructura-f y la estructura-c”. Introducción a la gramática léxico-funcional. Teoría y aplicaciones. pp. 49-87, Capítulo 2.

Tordera Yllescas, Juan Carlos. 2008. “La obtención de la estructura-f”. Introducción a la gramática léxico-funcional. Teoría y aplicaciones. pp. 89-120, Capítulo 3.

Bibliografía complementaria

Bender, Emily. 2013. “Heads, arguments and Adjuncts”. Linguistic Fundamentals for Natural Language Processing: 100 Essentials from Morphology and Syntax. Toronto: Morgan & Claypol,

Moreno Sandoval, Antonio. 2001. “Gramática Léxico funcional”. Gramáticas de Unificación y rasgos. Madrid: A. Machado Libros, pp. 79-112, Capítulo 5.

Stabler, Edward. 1997. “Derivational minimalism”. En Christian Retoré (ed.). Logical Aspects of Computational Linguistics. 68-95. Springer.

Solias Arís, María Teresa. 2015. “Aplicaciones de las Gramáticas Formales y de las matrices de rasgos”. Métodos formales en Lingüística. Madrid: Síntesis, pp. 95-144, Capítulo 3.

Stabler, Edward. 2001. “Minimalist grammars and recognition”. En: C. Rohrer, A. Rossdeutscher y H. Kamp (eds.). Formal Grammar '06, Proceedings of the Conference. Stanford, CA: CSLI, pp. 133-146.

Stabler, Edward y Chris Collins. 2011. “A formalization of Minimalist Syntax”. Manuscrito disponible en internet.

Tordera Yllescas, Juan Carlos. 2008. “Contextualizando la LFG”. Introducción a la gramática léxico-funcional. Teoría y aplicaciones. pp. 21-48, Capítulo 1. Librerías y recursos computacionales

Parsers minimalistas por Edward Stabler (https://github.com/epstabler?tab=repositories)

PyDelphin y ACE (https://github.com/delph-in/pydelphin)

Parsers para LFG disponibles en (https://ling.sprachwiss.uni-konstanz.de/pages/home/lfg/index.html)

Recursos didácticos y gramáticas especialmente diseñadas para el español y para esta cursada en el repositorio https://github.com/fernandocar86/seminario-gramaticas-formales

Unidad 4 gramáticas basadas en dependencias

Bibliografía obligatoria

Carranza, Fernando. 2016. “Tesniêre y su gramática de dependencias: continuidades y discontinuidades”. Revista Argentina de Historiografía Lingüística. Vol. 8: Num 2.

Nivre, Joakim. 2003. “An Efficient Algorithm for Projective Dependency Parsing”. En: Proceedings of the 8th International Workshop on Parsing Technologies (IWPT 03), Nancy, France, 23-25 April 2003, pp. 149-160. Disponible en https://cl.lingfil.uu.se/~nivre/docs/iwpt03.pdf

Melc'uk, Igor. 2014. “Dependency in language”. En: Kim Gerdes, Eva Hajičová y Leo Wanner (eds.). Dependency Linguistics: Recent advances in linguistic theory using dependency structures. Amsterdam/Philadelphia: John Benjamins Publishing Company.

Bibliografía complementaria

Atserias, Jordi, Eli Comelles y Aingeru Mayor. 2005. “TXALA un analizador libre de dependencias para el castellano”. Procesamiento del Lenguaje Natural 35. 455-456.

Carnie, Andrew. 2010. “Dependency and Constituency”. Constituent Structure. Oxford: Oxford University Press, pp: 168-188. Capítulo 9.

Carrera, Jordi, Irene Castellón, Marina Lloberes, Lluís Padró y Nevena Tinkova. 2008. “Dependency Grammars in Freeling”. Procesamiento del lenguaje natural 41. 21-28

Bauer, Laurie. 1979. “Some thoughts on dependency grammar”. Linguistics 17. 301-315.

Gaifman, Haim. 1965. “Dependency Systems of Phrase Structure Systems”. Information and Control8. 304-337.

Hays, David. 1964. “Dependency Theory: A Formalism and Some Observations”. Language 40. 511-525. Librerías y recursos computacionales

Spacy (https://spacy.io/)

MaltParser (http://www.maltparser.org/)

SyntaxNet (actualmente no disponible online)

PyStanford Dependencies (https://github.com/stanfordnlp/stanza)

Recursos didácticos y gramáticas especialmente diseñadas para el español y para esta cursada en el

repositorio https://github.com/fernandocar86/seminario-gramaticas-formales

Unidad 5 gramáticas categoriales

Bibliografía obligatoria

McGee Wood, Mary. 1993. “Classical Categorial Grammar: The Lambek Calculus”. Categorial grammars. London, New York: Routledge, 34-50, capítulo 3.

McGee Wood, Mary. 1993. Generalized categorial grammars”. Categorial grammars. London, New York: Routledge, pp. 51-76, capítulo 4.

Solias Arís, Teresa. 2016. "Gramática categorial". En: Javier Gutiérrez Rexach. Enciclopedia de lingüística hispánica. Londres: Routledge.

Bibliografía complementaria

Solias Arís, María Teresa. 1996. Gramática categorial. Modelos y aplicaciones. Madrid, Síntesis.

Baldridge, Jason. 2002. “Formal foundations”. Lexically specified derivation control in Combinatory Categorial Grammar. Tesis de doctorado: University of Edinburgh, pp. 13-52, Capítulo 2.

McGee Wood, Mary. 1993. “Introduction”. Categorial grammars. London, New York: Routledge, 1-14, capítulo 1

Morril, Glyn. 2011. “Introduction”. Categorial Grammar: Logical Syntax, Semantics, and Processing. Oxford: Oxford University Press, pp. 3-9.

Steedman, Mark y Jason Baldridge. 2011. “Combinatory Categorial Grammar”. En: Robert Borsley,

Robert y Kersti Borjärs (eds.). Non-Transformational Syntax: Formal and Explicit Models of Grammar, pp. 181-224.

Librerías y recursos computacionales

CCG en NLTK (https://www.nltk.org/api/nltk.ccg.html)

Recursos didácticos y gramáticas especialmente diseñadas para el español y para esta cursada en el repositorio https://github.com/fernandocar86/seminario-gramaticas-formales

Bibliografía general

Abney, Steven. 2011. “Data-Intensive Experimental Linguistics”. Linguistic Issues in Language Technology. 6: 2. 1-27.

Ajdukiewicz, Kazimierz. 1935. “Die Syntaktische Konnexität”. Studia Philosophica 1:1-27.

Báez San José, Valerio. 1988. Fundamentos críticos de la Gramática de Dependencias. Madrid: Síntesis.

Baldridge, Jason. 2002. Lexically specified derivation control in Combinatory Categorial Grammar. Tesis de doctorado: University of Edinburgh.

Bar-Hillel, Yehoshua. 1953. “A Quasi-Arithmetical Notation for Syntactic Description”. Language 29: 47-58.

Bender, Emily. 2013. Linguistic Fundamentals for Natural Language Processing: 100 Essentials from Morphology and Syntax. Toronto: Morgan & Claypol.

Bender, Emily y Alex Lascarides. 2020. Linguistic Fundamentals for Natural Language Processing: 100 Essentials from Semantics and Pragmatics. Toronto: Morgan & Claypol.

Bennet, Paul. 1995. A Course in Generalized Phrase Structure Grammar. London: University College London.

Bird, Steven, Ewan Klein y Edward Loper. 2009. Natural Language Processing with Python. Sebastopol: O'Reily, pp. 291-326.

Borsley, R. y K. Börjars (eds.). 2011. Non-Transformational Syntax. Formal and Explicit Models of Grammar. West Sussex: Wiley-Blackwell.

Buszkowski, W., W. Marciszewski y J. van Benthem (eds.). 1988. Categorial Grammar. Amsterdam: John Benjamins.

Carnie, Andrew. 2010. Constituent Structure. Oxford: Oxford University Press.

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Carranza, Fernando. 2020. El problema de las alternancias argumentales en la teoría lingüística: el caso de la diátesis pasiva. Tesis de doctorado: Universidad de Buenos Aires.

Chomsky, Noam. 1957. Syntactic structures. The Hague: Mouton. Hay traducción de Carlos Peregrín Otero, Madrid: Siglo XXI, 1982.

Chomsky, Noam. 1963. Formal Properties of Grammars. En: Robert Duncan Luce, Robert R. Bush, y Eugene Galanter (eds). Handbook of Mathematical Psychology: Volume II,. New York, London: John Wiley and sons, pp. 323-418.

Chomsky, Noam y George Miller. 1963. “Formal Analysis of Natural Languages”. En: Robert Duncan Luce, Robert R. Bush y Eugene Galanter (eds). Handbook of Mathematical Psychology: Volume II,. New York, London: John Wiley and sons, pp. 269-321.

Clark, Alexander, Chris Fox y Shalom Lappin (eds). The Handbook of Computational Linguistics and Natural Language Processing. Massachusetts: Willey Blakwell.

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Gamut, L.T.F. 2002. Lógica, Lenguaje y Significado. Volumen I: Introducción a la lógica. Buenos Aires: Eudeba.

Gamut, L.T.F. 2009 [1982]. Lógica, Lenguaje y Significado. Volumen II: Lógica intensional y gramática lógica. Buenos Aires: Eudeba.

Gazdar, Gerald y Geoffrey Pullum. 1982. Generalized Phrase Structure Grammar: A Theoretical Synopsis. Bloomington: Indiana University Linguistics Club.

Gazdar, Gerald, Ewan Klein, Geoffrey Pullum e Ivan Sag. 1985. Generalized Phrase Structure Grammar. Oxford: Basil Blackwell; Cambridge/Massachusetts: Harvard University Press.

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