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口頭

反射高速陽電子回折によるSn吸着Ge(111)表面の3$$times$$3-$$sqrt{3}timessqrt{3}$$相転移の研究

深谷 有喜; 橋本 美絵; 河裾 厚男; 一宮 彪彦

no journal, , 

Ge(111)表面上に1/3原子層のSn原子を吸着させると、室温において$$sqrt{3}timessqrt{3}$$構造を形成する。この表面は、220K以下になると3$$times$$3構造へと相転移することが知られている。当初この表面は、2次元系のパイエルス転移として興味がもたれたが、その後の研究からSn原子が熱的に揺らいでいる相転移モデルが提唱されており、未解決な問題として残されている。本研究では、反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いて、220Kで見られるSn/Ge(111)表面の$$3times3-sqrt{3}timessqrt{3}$$構造相転移について調べた。相転移温度前後においてRHEPDロッキング曲線を測定したところ、両者の曲線には顕著な違いは見られなかった。この結果は、Sn原子の平衡位置が相転移前後で変化しないことを示唆している。また、全反射条件下におけるRHEPD強度の温度依存性を測定したところ、相転移温度以下で、温度が減少するにつれて強度が減少する特異な変化が見られた。以上の結果から、この相転移は秩序・無秩序型であるものの、相転移温度以下ではフォノンのソフト化を伴っていると考えている。

口頭

La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$のボンド・ストレッチングフォノンのピーク幅

福田 竜生; 池内 和彦; 山田 和芳*; Baron, A.*; Sutter, J. P.*; 筒井 智嗣*; 水木 純一郎

no journal, , 

近年、高温超伝導物質を含むペロフスカイト酸化物において、ボンド・ストレッチング・フォノンモードのソフト化がどういう意味を持っているのかについて、精力的に研究が進められている。われわれは、La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$の詳細な$$x$$依存性を測定してきたが、低ドープ領域の試料ではX線非弾性散乱(IXS)でのピーク幅が、中性子非弾性散乱(INS)のものに比べて大きく広がっていることがわかった。この原因を探るため、エネルギー分解能を上げたIXS測定(分解能約3meV)を行った。その結果、ピークは明確にダブルピークであることがわかった。同じ幅を持つ2つのローレンツ関数でフィッティングし、分散関係を決めたところ、低エネルギー側のブランチが既に報告されているINSの結果とほぼ一致していることがわかった。これらの結果は、La$$_2$$CuO$$_4$$のtwin構造を反映した結果であると考えられそうであるが、INSでこのダブルピーク構造が観測されていない等の問題点も残っている。

口頭

ミュオンナイトシフト測定による(Ce,La)$$_2$$IrIn$$_8$$における重い電子状態のLa置換効果

大石 一城; Heffner, R. H.; 伊藤 孝; 髭本 亘; Morris, G. D.*; Bauer, E. D.*; Sarrao, J. L.*; Thompson, J. D.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*

no journal, , 

近年、多くの重い電子系物質で観測されている、ある温度$$T^*$$以下でのナイトシフト異常($$K-chi$$プロットでの直線からのずれ)は、$$T^*$$以下で発達する遍歴成分による磁化率$$chi_{cf}$$に起因すると考えられ、これらの物質において$$chi_{cf}$$が $$(1-T/T^*)log(T^*/T)$$に普遍的にスケールすることが報告されている。Ce$$_2$$IrIn$$_8$$は電子比熱係数$$gammasim$$700mJ/mol K$$^2$$の重い電子系物質として知られている。単結晶試料Ce$$_2$$IrIn$$_8$$で$$H=1$$ T$$parallel c$$の条件で行われたミュオンナイトシフト測定の結果、$$K-chi$$プロットにおいて$$T^*$$=24(1)K以下で直線的な振る舞いからのずれが観測され、本物質においても$$T^*$$以下で$$chi_{cf}$$が$$(1-T/T^*)log(T^*/T)$$に従うことが報告された。今回、われわれはCe$$_2$$IrIn$$_8$$における$$T^*$$及び$$chi_{cf}$$のLa置換効果を調べるため、同条件でミュオンナイトシフト測定を行った。その結果、$$T^*$$はCe濃度が減少(La濃度が増加)するにつれて減少することが判明した。このことは、Ceの4f電子が減少するとともにf電子同士の相関が弱められていることを示唆している。

口頭

TOFスペクトロメータを用いたDT, DD中性子分離計測法の開発

岡田 耕一; 近藤 恵太郎; 佐藤 聡; 西谷 健夫; 野村 健*; 岡本 敦*; 岩崎 智彦*; 北島 純男*; 笹尾 真実子*

no journal, , 

ITERの燃焼制御、特に粒子制御において、プラズマ領域中心の重水素/三重水素イオン比を測定することが求められている。その方法の一つとして、DT/DD反応比を用いる方法が提案されている。DT中性子が支配的な場において、DD中性子を計測するためには、全中性子からDD中性子を分離して計測する必要がある。その一環としてFNSのDT中性子源を用いて、TOFスペクトロメータ(2結晶型飛行時間測定法)による分離測定法の検証を行った。DT中性子とともに微量ながらDD中性子を発生させて、DT, DD中性子を同時に独立して測定し、DT中性子スペクトルを測定できることを実証した。一方、DD中性子のピークエネルギーが、DT中性子と検出器中の炭素との非弾性散乱によって発生する数種類の非弾性散乱中性子のエネルギー範囲に存在したため、DD中性子の測定に問題が生じることがわかった。モンテカルロ計算(MCNP)を行うことにより、実験結果の妥当性を示すとともに、分離測定の原理実証については一定の成果を得ることができた。また、TOFスペクトロメータの設計(2つの検出器の配置)についての検討を行った。

口頭

中性子非弾性散乱によるタンパク質ダイナミクスの水和効果

中川 洋; 城地 保昌*; 北尾 彰朗*; 柴田 薫; 郷 信広; 片岡 幹雄

no journal, , 

タンパク質のダイナミクスは周りの水和環境に影響を受けることはよく知られている。本研究では、中性子非弾性散乱によりタンパク質ダイナミクスの特徴であるボソンピークや動力学転移が水和とどのようにかかわっているのかを調べた。極低温では3$$sim$$4meVにボソンピークが観測され、ピーク位置は水和により高エネルギー側へシフトすることがわかった。これは水素結合を介した水和水とタンパク質の相互作用によってタンパク質の低振動モードのエネルギー地形がより凸凹になったことに起因する。一方、水和量が約0.2(g water/g protein)以上で240K付近において動力学転移が観測された。なぜ動力学転移が水和依存的に生じるのかを調べるために、中性子散乱の同位体効果を利用して水和水のダイナミクスを直接観測した。タンパク質表面の水分子の特異的なダイナミクスが、タンパク質と水分子の界面に存在する水素結合ネットワークを介してタンパク質の振動モードと相互作用し、その結果動力学転移が生じると結論した。

口頭

超高圧下の水の第一原理分子動力学シミュレーション,2

池田 隆司

no journal, , 

近年、高圧下の水に関する研究が国内外で活発に行われている。常温常圧下では水は隙間の多い疎な構造を持つが、加圧により密な構造へと変化することが期待される。その際、水素結合の性質がどのように変化するかに興味が持たれている。前回の学会では、第一原理分子動力学を用いて、温度圧力を常温常圧から融解曲線に沿って9GPa, 700Kまで加圧したシミュレーションの結果を報告した。今回は、さらに17GPa, 850Kまで加圧したシミュレーションの結果を中心に報告する。

口頭

ThRhIn$$_5$$の単結晶育成及びFermi面の研究

松田 達磨; 芳賀 芳範; 池田 修悟; 山本 悦嗣; 宍戸 寛明*; Hieu, N. V.*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦*

no journal, , 

トリウム(Th)は、その電子配置に5f電子を持たない元素である。化合物中において荷電子数は一般的に4価であると考えられる。そのため、4f電子が遍歴的なセリウム(Ce)化合物とフェルミ面のボリュームが同じことが期待される良い参照物質である。特にトウリム化合物のドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果測定による研究は、Ce化合物のFermi面のトポロジーやサイクロトロン有効質量と比較することで、4f電子状態を研究する極めて有効な手段となる。実際われわれは、立方晶CeIn$$_3$$と同じ結晶構造を持つThIn$$_3$$の単結晶育成に成功し、この単結晶を用いたdHvA測定から、加圧下のCeIn$$_3$$のdHvA測定との比較研究を行った。最近、ThRhIn$$_5$$の単結晶育成にもIn-flux法により成功し、X線を用いた構造解析により、構造パラメータを決定した。さらにdHvAシグナルの観測にも成功し、詳細な極値断面積の角度依存性,サイクロトロン有効質量について調べた。この極値断面積の角度依存性から、CeCoIn$$_5$$などにおいて観測されているFermi面と同様のトポロジーを持つ円柱状のFermi面を持つことが明らかとなった。

口頭

TbMnO$$_3$$の磁気構造の三次元偏極中性子解析

梶本 亮一; 松田 雅昌; 武田 全康; 加倉井 和久; 三井 由佳利*; 吉澤 英樹*; 木村 剛*; 十倉 好紀*

no journal, , 

TbMnO$$_3$$は$$T_N=42$$Kでスピンが$$b$$軸方向を向いて波数$$q_s sim 0.28b^*$$で変調するcollinearなサイン波的磁気秩序を示すが、$$T_C=28$$K以下では$$bc$$面内で回転するらせん配列へと変化する。このとき、スピン変調の振幅の大きさは異方的で楕円形のらせん秩序を形成していると言われている。一方、$$T_C$$以下では自発電気分極を生じ、磁性との関係が注目されている。われわれはTbMnO$$_3$$におけるスピン配列のサイン波秩序かららせん秩序への変化を詳細に調べるため、三次元偏極中性子解析装置CRYOPADを用いた偏極中性子回折実験を行った。磁気Bragg 反射$$mathbf{Q}=(3,1 pm q_s,1)$$での中性子の偏極率$$P_{if}$$(入射中性子のスピンの向きが$$i$$、散乱中性子のスピンの向きが$$f$$のときの偏極率。$$i,f=x,y,z$$)を観測した結果、TbMnO$$_3$$ではcollinearなスピン秩序が$$T_C$$で一度にらせんになるのではなく、温度の低下とともに徐々に「膨らんで」らせん秩序に変化していることがわかった。その変化の様子は$$T_C$$以下での自発電気分極の発達と対応しており、非常に興味深い。そして、楕円形のらせん秩序とは、完全な(円形の)らせん秩序になりきれなかったもの、と見ることができる。

口頭

Eu$$_{0.595}$$Y$$_{0.405}$$MnO$$_{3}$$の電気分極と磁気構造

梶本 亮一; 横尾 哲也*; 古府 麻衣子*; 野田 耕平*; 桑原 英樹*

no journal, , 

Eu$$_{0.595}$$Y$$_{0.405}$$MnO$$_{3}$$は$$T_N=47$$K以下で反強磁性転移を示す。$$T_C^c=25$$K以下で$$c$$軸に平行な自発電気分極が生じるが、その向きは$$T_C^a=23$$K以下で$$a$$軸方向へと変化する。強誘電性を示す$$R$$MnO$$_{3}$$の多くは長周期磁気秩序相がらせん秩序となるときに自発電気分極$$P$$が出現している。Eu$$_{0.595}$$Y$$_{0.405}$$MnO$$_{3}$$における電気分極の変化と磁気構造の関係を調べるためにEu$$_{0.595}$$Y$$_{0.405}$$MnO$$_{3}$$の単結晶試料に対してパルス中性子回折実験を行った。散乱ベクトル$$mathbf{Q}$$の向きが大きく異なる2つの磁気反射$$(0,q_s,1)$$と$$(0,2-q_s,1)$$($$q_ssim0.3b$$)の強度の温度変化を測定したところ、両者は$$T_C^c$$と$$T_C^a$$を境に異なる変化を示し、$$P$$の向きの変化に対応してスピンの向きが変化していることがわかった。その温度変化は、スピン秩序が$$T_C^a$$$$<$$T$$<$$$$T_C^c$$($$P parallel c$$)では$$bc$$面内でらせんを描き、T$$<$$$$T_C^a$$($$P parallel c$$)では$$ab$$面内でらせんを描いている、と考えることで説明できる。

口頭

局所価電子状態解析のための電子顕微鏡用SXES装置の開発

寺内 正己*; 小池 雅人

no journal, , 

特定したナノスケール領域から、物質の価電子帯状態密度分布を測定することを目的とした電子顕微鏡用軟X線発光分光器を開発した。この装置開発の目的は、大きなバルク単結晶作製が困難な場合や、単相の試料作製が困難な物質に対して、回折コントラスト像観察,電子回折等の電子顕微鏡実験で結晶性を評価した領域から価電子帯の電子状態に関する情報を得ることである。不等間隔回折格子を用いた斜入射平面結像型分光系とCCD検出器を組合せた小型かつ稼動部のない装置において通常の電子顕微鏡実験との両立を前提とし、かつエネルギー分解能の向上を目指した。さらにこの分光器では、3つの不等間隔回折格子を用いて60-1200eVの発光スペクトル測定が可能である。この装置を用い、$$alpha$$ボロンと$$beta$$ボロンの価電子帯DOS形状の違いの測定に初めて成功した。また、さらなる回折効率の向上のため、165-500eV域用の回折格子にNiコートを施し、これまでのAuコートに比べて2-3倍の検出効率向上にも成功した。この装置開発は、TEM用SXES装置の汎用化を目指した、文部科学省のリーディングプロジェクトの一環として行われている(H16-H18)ものである。

口頭

イジングスピングラス模型のカクタス近似,2

横田 光史

no journal, , 

イジングスピングラス模型について、ベーテ近似と正方形のカクタス近似を用いて、磁場中でのレプリカ対称性の破れを表すAT線を相転移点近傍で求めると、レプリカ対称性の破れている領域は、ベーテ近似では平均場近似よりも狭くなっているのに対して、正方形のカクタス近似では広くなっている。この磁場中でのベーテ近似と正方形のカクタス近似の違いが、近似におけるループの有無と関係するかどうかを調べるために、fcc格子上の模型に対する近似としての三角形のカクタス近似を用いて、秩序関数とAT線を求めた。結果は、定性的には、正方形のカクタス近似の場合と同様の振る舞いを示している。

口頭

反射高速陽電子回折によるIn/Si(111)表面構造解析

橋本 美絵; 深谷 有喜; 河裾 厚男; 一宮 彪彦

no journal, , 

Si(111)表面に1原子層のInを吸着させ、加熱させるとIn/Si(111)-(4$$times$$1)表面超構造が形成される。この表面は、さまざまな表面解析方法で研究が行われ、擬1次元金属鎖であることが確認されている。また、このIn/Si(111)-(4$$times$$1)表面を室温から冷却すると、130K程度で電荷密度波の形成を伴うパイエルス転移を起こし、In/Si(111)-(8$$times$$2)構造へと相転移することが知られている。しかし、それらの構造と相転移のメカニズムについては、実験手法によって結論も異なるため、まだ解明されていない。本研究では、最表面に敏感な反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いて、低温におけるIn/Si(111)表面からのRHEPD強度のロッキング曲線を測定し、動力学的回折理論に基づく強度計算との比較から、擬1次元金属鎖の原子位置について報告する。

口頭

反射高速陽電子回折によるSi(111)-$$sqrt{3}timessqrt{3}$$-Ag表面構造相転移の研究,2

深谷 有喜; 橋本 美絵; 河裾 厚男; 一宮 彪彦

no journal, , 

Si(111)-$$sqrt{3}timessqrt{3}$$-Ag表面は、半導体表面上に形成される2次元金属系のプロトタイプとして興味がもたれ、これまでにさまざまな研究手法を用いて研究されている。この表面は、約130Kで$$sqrt{3}timessqrt{3}$$構造から別の$$sqrt{3}timessqrt{3}$$構造に相転移することが知られている。これまでの研究から、低温相はinequivalent triangle(IET)構造で確立しているが、高温相の構造はさまざまなモデルが提唱されている。以前われわれは、反射高速陽電子回折(RHEPD)を用いたロッキング曲線と温度依存性の解析から、高温相においてもIET構造が保たれており、この表面は秩序・無秩序相転移を起こすことを明らかにした。今回、秩序化の振る舞いを詳細に研究するため、RHEPD装置にHe冷凍機を組み込み、温度依存性の測定を約50Kまで行えるようにした。今回の測定は、以前の測定で見られた相転移温度以下の特異な強度変化を低温領域に外挿する結果が得られた。今回、広い温度範囲で決定した臨界指数等について報告する。

口頭

Ce115化合物の超伝導発現に対する結晶場軌道状態の影響

久保 勝規; 堀田 貴嗣

no journal, , 

CeMIn$$_5$$(M=Co, Rh, and Ir)はCe115化合物と呼ばれ、重い電子系超伝導体の中では高い超伝導転移温度$$T_{rm c}$$を持つ。われわれはCe115において結晶場軌道状態が超伝導の発現に果たす役割を調べるために、正方格子上の軌道自由度のある$$f$$電子モデルに対して、揺らぎ交換近似を適用した。本研究では全角運動量$$j=5/2$$の状態を考えた。適当な結晶場パラメータを選ぶことにより、結晶場分裂を固定したまま、結晶場固有状態の波動関数を変化させることができる。結晶場分裂の大きさを固定する限りフェルミ面の形状はほとんど変化しないが、結晶場軌道状態を変化させると、基底状態は常磁性,反強磁性,$$d$$波超伝導状態に変化する。よって、このような軌道自由度のある系においてはフェルミ面の形状や$$f$$電子の数だけではなく、結晶場の軌道状態も超伝導をコントロールするパラメータになりうるということがわかった。われわれはさらに、中性子散乱と熱膨張の実験結果から、Ce115の結晶場軌道状態を解析した。そこで得られた結晶場軌道状態を用いると、これらの物質における$$T_{rm c}$$の変化の仕方はわれわれの理論計算の結果とよく合うということがわかった。

口頭

パルスレーザーアブレーションによるJT-60オープンダイバータ共堆積層からの水素除去; レーザー波長依存性

坂和 洋一*; 渡辺 大輔*; 庄司 多津男*; 山崎 耕造*; 正木 圭; 田辺 哲朗*

no journal, , 

磁場核融合炉におけるプラズマ対向材の候補の1つであるグラファイトは、トリチウムを蓄積するという問題点を持つ。トリチウムを除去する手法の1つとしてパルスレーザーによるアブレーションが検討されている。本研究は、水素放電に曝されて水素を蓄積したJT-60グラファイト製ダイバータタイルのパルスレーザーアブレーションを行い、水素除去特性を明らかにすることを目的としている。実験では、Nd:YAGレーザー(パルス幅20ps)の基本波(波長1064nm)と4倍高調波(波長266nm)を用いて、レーザー強度を変えながら、脱離ガスと放出イオンの質量スペクトル,脱離水素密度,可視光発光スペクトル、等の時間変化と、レーザー照射終了後のアブレーション深さとアブレーション面積を計測し、水素除去特性の波長・レーザー強度依存性を明らかにした。

口頭

パルス地場下X線回折によるCdCr$$_2$$O$$_4$$の磁化プラトー相の観測

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 坪田 雅己; 松田 康弘*; 野尻 浩之*; 植田 浩明*

no journal, , 

CdCr$$_2$$O$$_4$$はCr$$^{3+}$$がパイロクロア格子を組むフラストレーション系で、$$T_{rm N}$$=8K以下で磁場を印加すると、28T以上で磁化が一定となる磁化プラトー相が現れる。この磁化プラトー相の安定化には格子歪みがかかわっていることが推測されており、それを確認するために、われわれが最近開発したパルス磁場下X線回折法を用いた。実験はSPring-8のBL22XUを用い、二次元検出器を用いた写真法により、磁化プラトー相のBragg反射を見つけることに成功した。実験結果は磁化プラトー相の440反射が分裂しておらず一本のピークであることを示しており、よって、立方晶$$P4_132$$型の格子歪みが起こっていると推測できる。

口頭

PrFe$$_{4}$$P$$_{12}$$の圧力誘起絶縁相における単結晶中性子回折,2

長壁 豊隆; 川名 大地*; 桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 菊地 大輔*; 青木 勇二*; 神木 正史*; 佐藤 英行*

no journal, , 

これまでのわれわれの研究によって、スクッテルダイト化合物PrFe$$_{4}$$P$$_{12}$$が、3.2GPaの圧力下で、9K以下でq=(1,0,0)の反強磁性秩序を示すことが明らかになった。今回は、この物質の臨界圧力2.4GPaに近い2.7GPaにおいて圧力下中性子回折実験を行った。その結果、2.7GPaでの磁気モーメント値は、3.2GPaでの約2$$mu$$$$_{B}$$に比べて10%ほど小さく、1.8$$mu$$$$_{B}$$となっていることが新たに明らかになった。また、試料における圧力不均一性は3.2GPaの場合に比べて小さいはずであるが、2.7GPaでは転移が明瞭でないことも明らかになった。これらの結果は、臨界圧力に近いために2.7GPaでは磁気秩序相と四極子秩序相の2相共存状態になっていると解釈される。さらに、統計精度はあまり高くはないが、磁気転移温度以下で格子定数の異方的な変化を観測した。この結果は、基底状態の波動関数の対称性と何らかの関係があると考えられる。

口頭

プルトニウム超伝導体PuRhGa$$_5$$の常伝導状態におけるNQR緩和率測定

酒井 宏典; 神戸 振作; 徳永 陽; 藤本 達也; Walstedt, R. E.*; 安岡 弘志; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.

no journal, , 

PuRhGa$$_5$$は比較的高い超伝導転移温度を示すプルトニウム化合物超伝導体の一つであり、今までにわれわれはGa核核磁気共鳴(NMR/NQR)実験からこの系が異方的超伝導体であることを報告してきた。今回、Ga核NQR実験を常伝導状態において仔細に行った。結晶構造中には、2つの結晶学的に異なるGa位置が存在する。NMR/NQR実験から、その二つの位置に由来するGa核の信号を見つけ、NQR緩和率($$1/T_1$$)測定を常伝導状態において行った結果、約30Kから$$1/T_1propto T$$的振る舞いがすべてのサイトで見られた。

口頭

Bragg反射に現れるBaTiO$$_3$$ドメインの温度揺動

米田 安宏; 香村 芳樹*; 鈴木 芳生*; 小島 彬*; 森村 亮太*; 水木 純一郎

no journal, , 

強誘電体のドメイン構成は、偏光顕微鏡,原子間力顕微鏡などによって静的なドメイン観察が行われるとともに、レーザーや軟X線を用いたスペックルによっても、動的な構造が調べられるとともに、偏光顕微鏡などで観察されるドメインよりも微細な構造を持つことが知られるようになってきた。われわれも放射光X線を用いて、コヒーレントなX線を使ったチタン酸バリウムのドメイン観察を試みた。その結果、外部温度の変動が大きければ、ドメイン揺動が生じ、Bragg反射の周囲には散漫的な反射が現れることがわかった。これは、温度変動をできるだけ抑えた環境でなければ、静的なドメイン観察ができないことを表している。そのため、われわれは、Kojimaらの開発したミリケルビンセルを用いて、BaTiO$$_3$$サンプル周りの温度変動を10ミリケルビン以下に抑えたうえで、相転移近傍のBragg反射を観測した。その結果、温度変動が0.01$$^{circ}$$C以内の準静的な温度変化下では良好な条件でstaticなドメインの観察ができることがわかった。

口頭

超ウラン・充填スクッテルダイト化合物NpFe$$_4$$P$$_{12}$$のNMR

徳永 陽; 青木 大*; 酒井 宏典; 藤本 達也; 神戸 振作; 本間 佳哉*; 松田 達磨; 池田 修悟; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.

no journal, , 

昨年、東北大学の青木らによって超ウラン元素を初めて含むネプツニウム系充填スクッテルダイト化合物NpFe$$_4$$P$$_{12}$$が発見された。これはThFe$$_4$$P$$_{12}$$, UFe$$_4$$P$$_{12}$$に続き3つ目の5f電子系のスクッテルダイト化合物となる。講演ではわれわれが最近行った単結晶試料における$$^{31}$$P核のNMR測定の結果を報告し、微視的観点からこの物質の電子状態について議論する。

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