En abril del año siguiente comenzó su carrera, sin levantar ninguna expectación, en San Juan de Terranova, en el extremo oriental del país, y a partir de ahí corrió diariamente la distancia equivalente a un maratón completo, unos cuarenta y dos kilómetros. Tenía previsto terminar su empresa en Victoria (Columbia Británica), en septiembre, lo que hubiera supuesto un recorrido de unos 8000 km. Para cuando llegó a Ontario se había convertido en una estrella en todo Canadá y aparecía en actos públicos junto con empresarios, atletas y políticos para recaudar fondos. Sin embargo, debido a la extensión del cáncer a sus pulmones, tuvo que poner fin al Maratón de la Esperanza en las afueras de Thunder Bay, en la zona occidental de Ontario, después de un periplo de 143 días en los que recorrió 5373 kilómetros (3339 millas). Sus esperanzas de poder vencer la enfermedad y completar la carrera se truncaron cuando falleció nueve meses más tarde, sin haber llegado a cumplir veintitrés años.
Su hazaña atrajo la atención mundial y le granjeó la consideración de héroe nacional en Canadá. Obtuvo en vida numerosos reconocimientos: fue la persona más joven en ingresar, con el rango más elevado (el de companion), en la Orden de Canadá; ganó en 1980 el premio Lou Marsh al atleta canadiense más destacado y también se le distinguió como el «Canadian Newsmaker of the Year» —la personalidad con mayor influencia en la actualidad canadiense durante el año en curso— tanto en 1980 como en 1981. Tras su muerte, se dio su nombre a varios edificios, parques, y carreteras en todo el país. Dejó también un legado duradero, del que destaca la carrera Terry Fox, celebrada anualmente desde 1981 en más de sesenta países y en la que participan millones de personas. Se trata de la mayor carrera de un día destinada a la recaudación de fondos para la investigación contra el cáncer en todo el mundo.
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