人類如何得以航向星際
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0:01 - 0:04現在,我們在加利福尼亞大學
聖塔芭芭拉分校 -
0:04 - 0:06來討論人類的一個夢想:
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0:06 - 0:09發展出足以讓我們從太陽系出發,
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0:09 - 0:12並進入到另外一個太陽系的能力。
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0:12 - 0:15而其解決方案其實就近在你的眼前。
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0:16 - 0:18我身上有兩樣你也有的東西——
我有一支手錶, -
0:18 - 0:20還有一支手電筒,
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0:20 - 0:22如果這些都不在你身上的話,
你的手機裡也能找到這些功能。 -
0:22 - 0:24於是,手錶負責計時,
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0:24 - 0:27而我的手電筒就負責
照亮我的環境周遭。 -
0:27 - 0:30所以,就像藝術,對我來說,
科學就像是一支照亮黑暗的手電筒。 -
0:30 - 0:33我想要以不同的角度發現真實。
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0:33 - 0:34當我打開手電筒,
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0:34 - 0:37黑暗瞬間變成光明,我突然看得見了。
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0:37 - 0:39如你在這邊所見的,
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0:39 - 0:40手電筒和其發射出的光線——
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0:40 - 0:43這光點不只是照亮了我的手,
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0:43 - 0:45其實它也正在施力推我的手。
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0:45 - 0:47光,是帶有能量與動量的。
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0:47 - 0:50所以答案並不是要用手電筒
來製造一艘太空船, -
0:50 - 0:52讓氣體從這一端噴射出來,
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0:52 - 0:53而太空船就朝著另一端前進——
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0:53 - 0:55這是目前我們以化學進行的方法。
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0:55 - 0:56真正的解答是這樣子的:
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0:56 - 0:59將手電筒放在地球上的某處,
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0:59 - 1:00在地球的軌道上或是月球,
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1:00 - 1:03然後,對著一個反光器照射,
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1:03 - 1:07手電筒便推進反光器加速,
達到接近光速的速度。 -
1:07 - 1:08那你要怎麼製造出
一個夠大的手電筒呢? -
1:08 - 1:10這看起來行不通啊,
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1:10 - 1:12我的手看起來又沒有移動。
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1:12 - 1:14那是因為這個推進力非常、非常的弱。
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1:14 - 1:17所以,解決這問題的方法
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1:17 - 1:19是將很多、很多個的手電筒
──其實它們就是雷射光── -
1:19 - 1:21並及時將它們同步化,
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1:21 - 1:25而當你將它們都聚集成
一個巨大的陣列時, -
1:25 - 1:27——我們稱作它為「相位陣列」——
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1:27 - 1:30你便有了一個足夠強大的系統,
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1:30 - 1:33如果你把它變成大約
相當於一個城市的尺寸, -
1:33 - 1:37它便能推動一艘大概
相當於手掌大小的太空船, -
1:37 - 1:41並且它能達到
約光速的四分之一的速度。 -
1:41 - 1:45這艘船可以抵達最近的恆星,
也就是半人馬座的比鄰星, -
1:45 - 1:47距離我們四光年多一點,
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1:47 - 1:50花不到 20 年的時間就可以抵達。
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1:50 - 1:53最初使用的探測器
大概相當於你的手掌的大小, -
1:53 - 1:56而所使用的反光器
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1:56 - 1:57大概會相當於一個人身體的大小,
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1:58 - 2:00所以不會比我大上多少,
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2:00 - 2:01就只有幾公尺的大小而已。
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2:01 - 2:08它只利用從這個巨大的雷射陣列
所發出的光的反射 -
2:08 - 2:09來推動太空船前進。
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2:09 - 2:11所以,我們來談談。
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2:11 - 2:15這就像是在海上航行一樣。
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2:15 - 2:18當你在海上航行時,你被風推著前進,
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2:18 - 2:21而風推動船帆在水中前進。
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2:21 - 2:24就我們的情況而言,
我們正是用這個雷射光陣列 -
2:24 - 2:26在太空中製造那種推進力,
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2:26 - 2:29來自於雷射光的光子
其實就相當於推進帆船的風, -
2:29 - 2:32雷射發出的光線變成相當於風的作用,
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2:32 - 2:34讓我們用以航行。
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2:34 - 2:35它是一種固定導向的光——
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2:35 - 2:37它常常被稱作為「導能」。
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2:37 - 2:39所以,為什麼這答案
在今天是可行的呢? -
2:39 - 2:41為什麼今日我們可以談論航向星際,
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2:41 - 2:43而在 60 年前,
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2:43 - 2:46也是太空計畫發軔的年代,
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2:46 - 2:48大家會說「這是不可能的」呢?
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2:48 - 2:52今日這得以實現的理由,
與消費者有很大的關係, -
2:52 - 2:55以及你現在正在看著我演講也有關。
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2:55 - 2:57你正在透過高速的網路看我演講,
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2:57 - 3:02而高速網路是由透過光纖傳送資料的
光子學技術來主導的。 -
3:03 - 3:07光子學技術在本質上讓網路
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3:07 - 3:08得以今日的形式存在。
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3:08 - 3:11這個能夠快速地傳送
大量的資料的能力, -
3:11 - 3:14和我們今日打算用來
將太空船快速地航向星際 -
3:14 - 3:17採用的是同樣的技術。
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3:17 - 3:20你其實可以擁有無限的推進燃料供給,
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3:20 - 3:21你可以視需要打開或關閉,
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3:21 - 3:27在航程中,你不需要將
產生出光線的雷射陣列 -
3:27 - 3:28一直保持在打開的狀態。
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3:28 - 3:31對於一個小型太空船而言,
你只要將光線打開幾分鐘, -
3:31 - 3:34然後,就像是用槍
發射出一顆子彈一樣, -
3:34 - 3:38它就會飛快地沿著彈道飛行。
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3:38 - 3:42即便我們人類不坐在太空船上,
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3:42 - 3:45至少我們有能力
將這種太空船送到宇宙中。 -
3:45 - 3:47你會需要在遠端觀看,
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3:47 - 3:51或使用遠端遙控成像與感測技術,
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3:51 - 3:52來觀察物體。
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3:52 - 3:55所以,舉個例子,當我們前往木星,
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3:55 - 3:57進行飛掠任務,
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3:57 - 3:59我們拍木星的照片,
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3:59 - 4:00測量它的磁場、
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4:00 - 4:02粒子的密度、
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4:02 - 4:04而我們基本上是在遠端遙控探索。
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4:04 - 4:05就跟你正在看著我是同一回事。
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4:06 - 4:09而且目前比月球還遙遠的所有任務,
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4:09 - 4:11都是遠端遙控感測的任務。
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4:11 - 4:14那如果我們造訪一顆系外行星,
我們希望能找到什麼呢? -
4:14 - 4:16或許在那顆系外行星上
會有生命的存在, -
4:16 - 4:19而我們就會找到生命存在的證據,
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4:19 - 4:21無論是透過大氣中的生物標記
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4:21 - 4:23或者是透過一張意想不到的照片,
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4:23 - 4:25讓我們會真正在地表上看到一些什麼。
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4:25 - 4:28我們並不知道與宇宙中
是否還有其他生命。 -
4:28 - 4:32或許在我們所分派的任務過程中,
我們能找到生命存在的證據, -
4:32 - 4:34或許我們不會找到。
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4:34 - 4:37而當我們討論星際任務的可能性時,
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4:37 - 4:41經濟狀況的話題
似乎不適合拿出來一起討論, -
4:41 - 4:46但它其實正是實現星際任務的
其中一個驅動因素。 -
4:46 - 4:51你必須要讓這些技術夠經濟實惠,
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4:51 - 4:52我們才能應用。
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4:52 - 4:53所以現在,
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4:53 - 4:55我們在實驗室裡建造了一個系統,
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4:55 - 5:00它已經能夠在巨大的規模上
進行同步化, -
5:00 - 5:04規模大約是十公里,或是六英里左右。
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5:04 - 5:07我們已經達成雷射光系統的同步化,
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5:07 - 5:09而且運作得好極了。
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5:09 - 5:13我們知道如何建造雷射裝置
已經好幾十年了, -
5:13 - 5:17現在只需要等待這個技術
變得不那麼昂貴, -
5:17 - 5:19而且變得更加成熟,
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5:19 - 5:24屆時我們才有可能使用巨大的陣列,
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5:24 - 5:27公里級規模的陣列,
就像是太陽能發電廠一樣, -
5:27 - 5:32但並不是接收光線,而是發射光線。
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5:32 - 5:38這種技術的美妙之處
就是它可以發展出眾多其他的應用, -
5:38 - 5:40不只是用來做
小型太空船的相對論飛行, -
5:41 - 5:43也可以使高速太空船得以
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5:43 - 5:46在我們的太陽系中進行高速飛行,
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5:46 - 5:47這技術讓行星防禦得以可能,
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5:47 - 5:50能夠進行太空垃圾的清除,
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5:50 - 5:56它能夠讓我們為需要充電的
遠端資產傳送能量, -
5:56 - 5:59像是太空船,或位於月球上
或其他地方上的基地。 -
5:59 - 6:02它是一個用途非常廣泛的科技。
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6:02 - 6:04即使人類並不打算送太空船航向星空,
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6:04 - 6:07還是會希望發展這樣的科技,
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6:07 - 6:10因為這項科技能夠讓我們發展出
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6:10 - 6:13現在做不到的許多用途
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6:13 - 6:15因此,我認為這是一項
必然會發展的科技, -
6:15 - 6:17因為我們有這項能力,
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6:17 - 6:20我們只需要對這技術進行微調,
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6:20 - 6:23並且等到經濟發展足以跟上來。
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6:23 - 6:27到那時候,技術變得足夠便宜,
以建造出大型的系統。 -
6:27 - 6:29我們已經負擔得起小型系統了,
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6:29 - 6:33而我們也已經開始在實驗室裡
建造雛形的系統了。 -
6:33 - 6:35儘管不是明天就可以實現,
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6:35 - 6:37但我們已經開始一段時間,
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6:37 - 6:39而且,到目前為止,
看起來發展得不錯。 -
6:39 - 6:43在變革性的技術方面,
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6:43 - 6:46這是個革命性的計畫,
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6:46 - 6:49但它又是一個漸進性的計畫。
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6:49 - 6:53因此,我個人可能活不到目睹
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6:53 - 6:57第一次相對論飛行實現的時刻。
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6:57 - 7:00我想,在我們發展到那個地步之前
還需要花 30 年的時間, -
7:00 - 7:02可能甚至還要更久。
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7:02 - 7:03但是真正啟發我的是
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7:03 - 7:06能夠看見這項科技達成終極的目標,
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7:06 - 7:09即便在我這輩子並不會實現,
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7:09 - 7:12它可能在下一代的有生之年中成真,
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7:12 - 7:13或是要等到再下一代。
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7:13 - 7:16它的結果是如此地具有變革性,
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7:16 - 7:20所以我認為我們必須往這條路上走,
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7:20 - 7:22並且必須去探索其限制為何,
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7:22 - 7:24以及接下來我們該如何克服那些限制。
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7:24 - 7:26在其他行星上尋找生命
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7:26 - 7:30會是人類最意義深遠的探索之一,
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7:30 - 7:32而如果我們有能力去做到,
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7:32 - 7:35並且真的在另外一顆行星上找到生命,
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7:35 - 7:37那將會徹底改變人類的命運。
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7:37 - 7:38生命中的每一件事物都是深奧的,
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7:38 - 7:40如果你看得足夠深入,
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7:40 - 7:45你就會在生命中找到
極其複雜、有趣且美麗的事物。 -
7:45 - 7:48而同樣的道理也適用在
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7:48 - 7:51我們每天隨處可見、
微不足道的光子上。 -
7:51 - 7:56但是當我們向外看,
並想像更廣、更大的東西, -
7:56 - 7:59像是同步化的雷射陣列,
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7:59 - 8:03我們能夠發想出令人意想不到的事物,
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8:03 - 8:05而能夠航向另外一顆星球的能力
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8:05 - 8:08就是其中一個非凡的潛能。
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8:09 - 8:12(鳥叫聲)
- Title:
- 人類如何得以航向星際
- Speaker:
- 菲利普‧盧賓
- Description:
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我們有可能從離開我們的太陽系,進入到另外一個星系嗎?天體物理學家菲利普‧盧賓將討論使用雷射光來推動小型太空船的驚人潛力,如何能夠讓人類的第一次星際任務得以實現。請聆聽這則演講,了解這項革命性的技術如何幫助我們抵達半人馬座的比鄰星,也就是離我們最近的恆星,並且徹底改變我們對宇宙的認識。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 08:31
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