Article collaboratif avec Nicolas BOUSCAREN (INSERM CIC1410 / CHU Réunion), Bruno LEMARCHAND (CHU Réunion) et Éric LACROIX (Université Réunion) - Projet ERUPTION - île de La Réunion
L’augmentation de la fréquence et de l’intensité des vagues de chaleur, en lien avec le changement climatique, a été fréquemment décrite dans le monde et en France (1).
En France, depuis 2015, les vigilances canicule ont touché davantage de départements parmi lesquels certains n’avaient jamais connu de passage en vigilance orange canicule auparavant. Des records de température ont été battus, et des canicules plus précoces-commencent à être observées à l'aube de l'été 2022 (depuis juin 2022).
Dans ce contexte de forte chaleur, nous entendons qu'il serait fortement déconseillé de pratiquer une activité physique et notamment courir.
Cependant les compétitions estivales en Running et surtout en Trail ou en Ultra trail ne cessent d'augmenter, comme la volonté de vouloir décélérer, sorte de reprise en main de son quotidien en ouvrant un nouvel espace temporel pour soi.
Alors est-il dangereux de courir durant plusieurs heures sous de fortes chaleurs ? Comment pouvoir se prémunir de ses possibles effets délétères ?
La combinaison d’un exercice physique (sport ou travail) avec l’exposition à un environnement chaud et humide représente t-il un stress thermique pour l’organisme pouvant conduire au développement de pathologies aiguës liés à la chaleur ?
Les enjeux
L'interaction entre la chaleur, la santé et la performance est pertinente aujourd'hui et le deviendra d’autant plus à l'avenir. Plus de 40% de la population mondiale vit déjà dans une zone géographique "torride" sur le plan climatique (conditions environnementales chaudes et humides), tandis que de nombreux autres habitants du globe doivent faire face à des chaleurs saisonnières extrêmes.
De plus, les températures élevées actuellement considérées comme inhabituelles deviendront dans les prochaines décennies la nouvelle "norme" due au changement climatique anthropique.
Dans toute une série de contextes sportifs et professionnels, l'exposition à la chaleur, en particulier lorsqu'elle est associée à des niveaux élevés d'activité physique ou d'exercice, entraîne un risque élevé de coup de chaleur et d'épuisement dû à la chaleur. Les coups de chaleur à l’exercice sont notamment responsables de plus de décès que n’importe quel autre désastre environnemental et représenteraient la deuxième cause de mortalité chez le sportif après les pathologies cardiaques.
Parallèlement à l’engouement populaire de cette pratique, la communauté scientifique internationale, notamment médicale, doit s’intéresser de plus en plus à la discipline ultratrail, notamment dans des conditions extrêmes comme les conditions de forte chaleur.
Il est en effet important de comprendre comment un organisme humain a la capacité de produire un effort de plusieurs dizaines d’heure en continu dans des conditions dites extrêmes. Ainsi les répercussions sur la santé à court moyen et long terme doivent être mesurées, afin d’assurer son développement et sa pratique en toute sécurité.
Car les conditions de chaleur exposent le corps à un stress physiologique et biomécanique majeur dont les répercussions sur l’organisme doivent être évaluées. Certains auteurs pensent même que le coureur d’ultraendurance représente un modèle intéressant de sujet sain pour l’évaluation du stress physiologique lié à la chaleur, pouvant même s’étendre à une population plus large chez des patients en milieu hospitalier, ou des populations vulnérables tels que les personnes âgées ou les porteurs de pathologie chronique.
Et pourtant... l'être humain possède une capacité unique pour les courses d'endurance
La course à pied possède de profondes racines évolutives dans l’histoire de l’Humanité. La capacité et la propension des hommes à courir sur de longues distances seraient apparues il y a environ 2 millions d'années lorsque les hommes pratiquaient la chasse à l’épuisement afin de se nourrir d’aliments carnés (2).
Cette pratique consistait à poursuivre le gibier au train sans lui laisser le temps de se reposer, pour finalement le tuer une fois la proie épuisée et à portée. Bien que les humains n'aient plus besoin de courir pour se nourrir, la capacité et la propension à réaliser un effort sur des longues distances sont la manifestation moderne d'un trait humain unique qui contribue à faire des humains ce qu'ils sont.
Ainsi les humains auraient des capacités exceptionnelles pour courir de longues distances notamment dans des conditions chaudes et arides. Ces capacités, uniques chez les primates et rares chez les mammifères, dépendent de caractéristiques spécialisées qui permettent aux coureurs de stocker et de libérer efficacement de l’énergie notamment dans ses membres inférieurs, de maintenir son centre de gravité stable et de surmonter les défis thermorégulateurs de la course longue distance.
L'endurance humaine en course à pied se compare favorablement à celle d'autres mammifères et est probablement apparue il y a environ 2 millions d'années. Les chercheurs imaginent qu'ils pratiquaient la chasse à l’épuisement. Cela consistait à poursuivre le gibier au train sans lui laisser le temps de se reposer, pour finalement le tuer une fois la proie épuisée et à portée. La plupart des mammifères cessent de galoper après une courte distance, car ils ne peuvent pas refroidir leur température centrale assez vite pour éviter l’hyperthermie.
Les hommes, de manière unique, peuvent courir de longues distances dans de chaudes et arides conditions, principalement car nous sommes devenus des spécialistes de la transpiration (perte du pelage, augmentation du nombre et de la densité de nos glandes sudorales).
À l’inverse, les autres mammifères refroidissent leur corps essentiellement par leur respiration, en haletant à chaque foulée ce qui interfère avec la respiration notamment au cours du galop.
L'être humain possède un corps s’étant adapté pour évacuer un maximum de chaleur avec des membres longs, un buste court, lui permettant d’avoir un maximum de peau pour un minimum de volume interne et ainsi de pouvoir par homéostasie, facilitée par l’évaporation de la sueur, de thermoréguler efficacement, et éviter de monter en surchauffe.
Fort de ces racines évolutives, et depuis un peu plus de 20 ans, la pratique de l’ultraendurance (discipline dont la durée d’effort est supérieure à 6h) est en pleine expansion. L’ultra-trail en particulier n’échappe pas à cet engouement populaire.
Thermorégulation et pratique physique
L’être humain se caractérise donc par ses extraordinaires capacités à thermoréguler, c’est-à-dire à pouvoir faire monter ou faire baisser sa température corporelle selon les conditions météorologiques.
Durant un exercice physique, seul 25% de l’énergie apportée par les substrats est convertie en travail mécanique musculaire. Les 75 % restant sont libérés sous forme de chaleur. On peut donc constater que notre corps n’est pas un moteur très économique et qu’il peut chauffer très vite.
De fait, la thermorégulation a toujours fait partie intégrante de la physiologie de l'exercice. Ainsi de nombreuses compétitions sportives internationales se sont, ou vont, se dérouler dans des environnements chaud et/ou humide : les championnats du monde d’athlétisme à Doha au Qatar en 2019 (avec ce souvenir de l’hécatombe de l’épreuve de marche pourtant réalisée en pleine nuit), les jeux olympiques d’été de Tokyo finalement prévus en 2021 et la coupe du monde de football au Qatar en 2022.
En raison des changements climatiques actuels, étudier et comprendre les mécanismes de thermorégulation devient de plus en plus nécessaire dans le but d’optimiser la performance sportive et de protéger la santé des sportifs de tous niveaux.
Mais comment se prémunir contre les pathologies associées à la pratique de la course à pied en environnement chaud et humide ?
Concernant la performance une analyse des 13 derniers championnats du monde d’athlétisme a démontré des répercussions positives de la chaleur sur la performance pour les épreuves de sprint.
Concernant les épreuves d’endurance (> 5000 mètres) en revanche, l’impact de températures supérieures à 25°C était négatif et ce proportionnellement à la durée de l’effort (performance diminuée de -3% chez les hommes sur marathon).
Effets de la température sur la performance
Ce constat a également été fait en ultra-trail chez des coureurs de tous niveaux. Ainsi la comparaison de deux éditions de la Western States Endurance Run (ultra-trail de 161 km, 6000m de D+) en 2006 (7-38°C) et 2007 (2-30°C) a montré qu’indépendamment de leur niveau, les athlètes étaient plus lents en moyenne de 8% en 2006. Par ailleurs les effets négatifs de la chaleur sur la performance semblaient majorés chez les coureurs les plus rapides.
En plus de l’impact sur la performance, la pratique en toute sécurité du running dans un environnement chaud et humide est un véritable défi pour les coureurs récréatifs ou élites.
La chaleur dite métabolique est, dans une ambiance tempérée, facilement dissipée par plusieurs phénomènes physiques (radiation, conduction, convection et évaporation). Mais au fur et à mesure que la température ambiante augmente, la perte de chaleur par transfert physique devient compromise et est de plus en plus dépendante de la seule évaporation de l'eau des voies respiratoires et de la sueur à la surface de la peau.
La transpiration peut donc prévenir ou au moins limiter le développement de l'hyperthermie, mais l'hydratation et l'équilibre électrolytique peuvent en être perturbés (et donc provoquer un mal de ventre).
L’hygrométrie élevée (l’humidité de l’air), peut même majorer les altérations des fonctions thermorégulatrices de l’organisme en limitant ce phénomène d’évaporation lors des disciplines d’endurance. Si la production de chaleur métabolique dépasse les capacités de dissipation, et bien la température corporelle augmente progressivement, ce qui peut devenir, vous vous en doutez, dangereux.
Ainsi, malgré une hydratation régulière lors d’un entrainement ou une course dans une ambiance chaude, un déficit post exercice en eau corporelle a été constaté surtout après un effort prolongé. Ce déficit hydrique peut avoir un effet délétère sur la contrainte cardiovasculaire, la tolérance à l’effort, la performance et la sécurité. De plus, lorsque le débit de transpiration augmente, il y a une augmentation concomitante de la perte d’électrolytes (en particulier une perte de sodium et de chlore).
Sur le terrain, comment prévenir ?
Si vous prévoyez de courir une épreuve d'ultra distance cette saison dans un environnement chaud et humide, il est primordial de prendre en compte les conséquences possibles et donc de comprendre les procédés d’acclimatation du corps, notamment lorsque les températures sont élevées.
Mais vous allez devoir également appliquer certaines règles liées à l’hydratation et à l’alimentation qui peuvent notamment vous apporter un meilleur confort de course.
L’acclimatation à la chaleur
Il est en fait nécessaire en amont d’effectuer des séances d’entraînements dans une ambiance chaude pour solliciter en quelque sorte l’hyperthermie. En effet, plus l’augmentation de la température du corps est importante (accentué par l’effort), plus les ajustements de l’organisme sont importants, rapides et donc efficaces. C’est la fameuse adaptabilité de notre corps appelée également homéostasie.
En fait pour s’acclimater à la chaleur il est nécessaire de rechercher une augmentation du volume de sang et donc du débit de sueur. Pour cela il est nécessaire de préserver votre état d’hydratation tout en conservant les sels minéraux du corps (en petite quantité).
L’acclimatation à la chaleur est le moyen le plus efficace de se protéger et d’améliorer ses performances en environnement chaud
La chaleur va aussi avoir des effets sur votre mental (3) et donc sur la gestion de votre course. En effet, la charge mentale imposée par la chaleur est un facteur déterminant de l’amélioration des performances sportives en endurance. Une fois acclimaté, l'effort devrait vous paraître moins difficile, et votre aisance dans l’allure devrait s’améliorer. Cet aspect est loin d’être négligeable puisque l’on sait que les coureurs de trail doivent rechercher une certaine économie de course et donc un ressenti leur permettant également de trouver un certain plaisir dans l’effort.
L’essentiel est de pouvoir refroidir le corps
Si vous cherchez à vous acclimater à la chaleur, il va donc être nécessaire de s’entraîner en conséquence et donc de courir parfois à des heures ou le thermomètre est le plus haut dans la journée. Bien sûr ces entrainements ne sont pas à répéter trop souvent (2 à 3 entraînements de ce type peuvent suffirent en tout et pour tout), car ils fatiguent l’organisme, notamment le système cardiaque, rénal et endocrinien. Il faut donc vous entraîner en ambiance chaude, mais surtout pas vous couvrir de vêtements (type coupe-vent) qui ne permettent pas à votre peau de respirer et surtout de vous déshydrater sévèrement. En effet le phénomène de convection permet aussi bien le gain que la perte de chaleur, et les échanges de chaleur lors de ces entraînements doivent se faire uniquement au contact de l’air (si la température de l’air est inférieure à celle de la peau, il existe un gradient de température entre les deux qui permet une élimination adéquate de chaleur de l’organisme).
Par contre le jour de la compétition, c’est tout le contraire. En effet il est utile d’adopter une toute autre stratégie notamment celle qui doit vous permettre de favoriser un certain confort thermique et donc de retarder au maximum l'atteinte d'une température corporelle trop élevée pendant la course. Pour cela il est primordial de trouver les moyens pour que votre corps puisse se refroidir, selon bien sûr en fonction de la longueur et de la durée de l’épreuve. C’est le cas notamment par le phénomène de conduction (contact peau-liquide avec de l’eau fraiche).
Avant la course
Pour une épreuve en environnement chaud (sec ou humide), il est nécessaire d’adopter plusieurs stratégies de refroidissement avant le départ. Au-delà de boire régulièrement par petites gorgées jusqu’au départ, certaines astuces peuvent être appliquées et devenir des routines lorsque le thermomètre affiche des valeurs très élevées. Par exemple, le fait de mettre des glaçons dans une poche ou dans un bandana fermé (cousu d’un côté), et le porter au tour du cou avant l’épreuve va vous permettre une amélioration du confort ressenti pour bien démarrer l’épreuve, sans véritable changement de la température de votre corps ; stratégie intéressante pour tenter d’améliorer votre performance par la suite. Si vous n’avez pas de glaçons, n’hésitez pas à « mouiller » avec de l’eau fraîche votre casquette, bandana, ou votre maillot, puis d’éponger pour permettre à la peau de respirer. La perception ressentie doit être avant tout rafraichissante sut l’instant et peut vous permettre de « combattre » la chaleur par la suite. L’eau est en effet le meilleur conducteur pour refroidir l’organisme, donc si en plus elle est fraîche ce sera un pur bonheur.
Pendant la course
Au cours de la compétition et lorsque cela est possible, le plus important est d’abaisser la température de votre corps, température qui augmente également avec l’effort fourni. Il est en effet essentiel de réduire les températures internes mais aussi de la peau durant la compétition. Pour cela il est primordial d’éponger la sueur, et de rafraîchir les parties les plus exposées notamment derrière la nuque, l’intérieur des avant-bras, l’intérieur des cuisses (au niveau des adducteurs). Il est également nécessaire de porter une tenue très aérée qui permet d’évacuer et de sécher rapidement la sueur.
Enfin l’ingestion d’une boisson énergétique très peu dosée, non glacée, permettrait un meilleur confort gastrique durant l’exercice car elle vous permet non seulement de vous hydrater mais aussi vous fournir des apports en glucides et en sels minéraux.
L’hyponatrémie dans l’effort ou comment boire avec modération
Parmi les supplices documentés dans l’histoire de la torture, il en est une classique et néanmoins surprenante qui est celle de la torture par l’eau. Car paradoxalement pour la santé du sportif, le fait de boire trop d’eau a aussi des conséquences néfastes pour la santé. C’est ce que l’on nomme scientifiquement l’hyponatrémie.
Bien qu’elle n'ait que rarement entraîné la mort d'athlètes, ce trop-plein d’eau a quand même coûté la vie à quelques marathoniens, triathlètes et aussi à quelques militaires.
C'est pour cette raison qu’il nous semble important de le mentionner et d’en comprendre les causes car il s’agit d’une pathologie fréquente puisque, selon certaines études (1), pas loin de 30% des athlètes participant à des compétitions d’ultra endurance (marathon ou plus) seraient en hyponatrémie à la fin de l’épreuve.
L’hyponatrémie se manifeste quand la concentration de sodium (sel) dans le sang descend à un niveau anormalement bas, provoquant une enflure rapide et dangereuse du cerveau pouvant causer une crise d'épilepsie, un coma, voire la mort. Même si elle est souvent associée à un exercice prolongé, elle peut aussi se produire au repos lorsqu'une trop grande quantité de liquide est consommée trop rapidement. En effet, une consommation excessive de liquide est un facteur de risque majeur de ce processus, mais elle peut également affecter des athlètes déshydratés ayant perdu une quantité importante de sodium par sudation lors d'un exercice très prolongé.
Les coureurs atteints d’hyponatrémie prennent du poids au fil des heures. Le gonflement des extrémités n’a rien de grave, mais celui des cellules cérébrales engendre une certaine désorientation et surtout de la confusion (ce qui est par exemple arrivé à Scott Jurek, le célèbre coureur Américain, sur une épreuve d’ultra trail en 2015).
Le risque peut être réduit en s'assurant que l'apport en liquide n'excède pas la perte d'eau par sudation et en consommant des boissons ou des aliments contenant du sodium pour compenser la perte de sel dans la sueur (en quantité raisonnable bien sûr).
Il est évident qu'une consommation excessive de liquide durant l’effort peut aussi mettre la vie en danger et c’est pour cette raison qu'il est essentiel d’apprendre dans ses entraînements et ses compétitions « comment bien s’hydrater » et surtout d’être informé du danger potentiel d'une surconsommation de liquide. Le trop étant souvent l’ennemi du bien.
Il existe de véritables enjeux à étudier les effets de la chaleur sur la performance en ultra distance
Les problématiques d’hyperthermie d’effort et d’hyperthermie maligne, de déshydratation et d’hyponatrémie associée à l’exercice ont été relativement bien étudiées dans plusieurs disciplines sportives. Concernant les disciplines d’ultra endurance, et notamment l’ultra-trail, dont la popularité est grandissante, les données restent très parcellaires.
Ces disciplines en particulier ne sont pourtant pas épargnées par les contraintes environnementales extrêmes. On peut même supposer que par leur spécificité et les durées d’effort qu’elles imposent, elles nécessitent une attention supérieure concernant les problématiques de thermorégulations et ces effets dangereux lorsque les mécanismes d’adaptations physiologiques sont dépassés.
Enfin les perturbations de l’activation neuromusculaire en lien avec les phénomènes d’hyperthermie n’ont jamais été évaluées en ultra.
Dans ce contexte il serait intéressant que les chercheurs passionnés d’ultra-endurance puissent s’interroger sur certains aspects innovants de la recherche se déroulant en environnement chaud et humide, en évaluant par exemple les répercussions d’une épreuve d’ultra distance :
- La fatigue neuromusculaire et en particulier sa composante centrale ;
- La biomécanique de course et son coût énergétique ;
- L’évolution des paramètres biologiques entre les mesures réalisées la veille de la course et celles à la fin de la course.
Pour résumer : les conseils à retenir en cas de compétition courue sous forte chaleur
➡️ En premier lieu il est nécessaire pour vous et en amont de vous acclimater à la chaleur durant les mois qui précèdent la compétition en effectuant des entraînements sous forte chaleur mais à faible intensité. Et donc réaliser vos séances d’intensité si possible lorsqu’il fait plus frais le matin ou le soir. Il vous suffit d’effectuer 2 ou 3 séances courues sous une forte chaleur afin d’adapter votre organisme aux conditions de course en conditions chaudes ;
➡️ Avant votre compétition il est important de vous mettre le plus possible à l’ombre, de vous rafraîchir les parties les plus exposées et sensibles (nuque, intérieur des bras et des jambes) et de vous hydrater régulièrement par petite gorgées ;
➡️ Vous devez également vous protéger au maximum du soleil (et de ses effets négatifs) en portant si possible des lunettes, une casquette et des vêtements aérés ;
➡️ Il est primordial de vous habituer également à vous hydrater et à vous alimenter lors d’entraînements courus sous forte chaleur ;
➡️ Enfin vous devez adopter une véritable stratégie de refroidissement lors de la compétition en refroidissant au maximum votre tête, votre nuque, les extrémités, l’intérieur des cuisses et l’intérieur des avant-bras.
Résumé du projet ERUPTION sur l'île de La Réunion
L’ultra endurance est un domaine qui intéresse de plus en plus la communauté scientifique.
Ce projet ERUPTION est innovant et ambitieux. Il a pour objectif général d’étudier les répercussions sur l’organisme et de comprendre les mécanismes d’adaptation physiopathologiques de la pratique de l’Ultra Trail.
Il permettra de déterminer par ailleurs les contraintes de cette pratique en environnement tropical.
Il repose sur un dispositif associant:
1) Un suivi longitudinal de traileurs au sein d’une cohorte
2) La réalisation d’études ancillaires plus spécifiques lors des courses du Grand Raid de la Réunion.
Le projet ERUPTION a une finalité première de santé publique et vise à améliorer la santé de tous les traileurs. C’est un projet qui se veut fédérateur sur le territoire de La Réunion (CHU, CIC, Université, Association Grand Raid), et collaboratif nationalement et internationalement.
Il est ambitieux car il permettra de placer la Réunion à la pointe de la recherche sur l’Ultra-Trail et l’Ultra-Endurance.
ERUPTION c’est :
- Créer un hub de la recherche sur ces disciplines et leur pratique en environnement chaud,
- C’est attirer des chercheurs et des projets localement,
- C’est utiliser la vitrine que représente l’île et le Grand Raid de la Réunion pour approfondir les connaissances scientifiques sur le sujet,
- C’est un projet qui se doit d’exister localement et s’inscrire dans la durée,
- C’est avant tout un projet qui rassemble des personnes, des idées et des institutions autour d’une discipline et qui ne pouvait pas trouver meilleur écrin que l’île de La Reunion pour se réalise.
Le projet ERUPTION (EnviRonnement Ultra-trail adaPtaTION) sur l'île de La Réunion, souhaite apporter son expertise dans ce sens, entre une recherche scientifique et une vulgarisation des effets de la chaleur sur notre corps et de sa thermorégulation.
Les premières manipulations ont eu lieu sur le Grand Raid 2021 et vont permettrent d'alimenter une premier recueil de données (prélèvements sanguins, monitoring de la température, prélèvements micro-capillaires, osmolarité salivaire, questionnaire symptomatologie).
L’objectif général du projet ERUPTION sera donc d’étudier les répercussions sur l’organisme et les mécanismes d’adaptation physiopathologiques de la pratique de l’Ultra Trail, et permettra par ailleurs de déterminer les contraintes de cette pratique en environnement chaud et/ou humide
Les axes thématiques de recherche d'ERUPTION
Nous souhaitons étudier la discipline dans sa globalité, de fait nous avons identifiés plusieurs axes de recherche pour les études actuelles mais également futures :
• Pathologies : traumatologie, réanimation (hyponatrémie induite par l’exercice, rhabdomyolyse), troubles digestifs, anorexie
• Nutrition : hydratation, diététique, supplémentation
• Physiologie/chronobiologie : gestion du sommeil, cognition, mental, inflammation, métabolisme
• Fatigue : neuromusculaire, centrale
• Environnement et adaptation : chaleur, hygrométrie, altitude
• Sciences humaines, sociologie
Notes
(1) Pascal M, Laaidi K, Verrier A. L’évolution des canicules : un défi pour la santé publique. Les Tribunes de la santé. 8 nov 2019; N° 61(3):23-9.
(2) L'endurance humaine en course à pied se compare favorablement à celle d'autres mammifères et est probablement apparue il y a environ 2 millions d'années. Les chercheurs imaginent qu'ils pratiquaient la chasse à l’épuisement. Cela consistait à poursuivre le gibier au train sans lui laisser le temps de se reposer, pour finalement le tuer une fois la proie épuisée et à portée. La plupart des mammifères cessent de galoper après une courte distance, car ils ne peuvent pas refroidir leur température centrale assez vite pour éviter l’hyperthermie.
(3) "Perceptions du changement climatique, impacts environnementaux et stratégies endogènes d’adaptation par les producteurs du Centre-nord du Burkina Faso
Farmers’ perceptions of climate change, environmental impacts and endogenous adaptive strategies in the North Central of Burkina Faso", Pamalba Narcise Kabore, Bruno Barbier, Paulin Ouoba, André Kiema, Léopold Some et Amadé Ouedraogo, in Les nouveaux chantiers de la justice environnementale Volume 19, numéro 1, mars 2019
"L’adaptation des territoires aux changements climatiques dans l’Oriental marocain : la vulnérabilité entre action et perceptions - Climate changes adaptations in Eastern Moroccan territories: the vulnerability between action and perceptions", Alain François, Évelyne Gauché et Alain Génin, Mettre à l’épreuve l’acceptabilité sociale (partie 2) Volume 16, numéro 1, mai 2016
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4. Smith KR, Woodward A, Lemke B, Otto M, Chang CJ, Mance AA, et al. The last Summer Olympics? Climate change, health, and work outdoors. Lancet Lond Engl. 13 août 2016;388(10045):642‑4.
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