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論文

Spin resonance in the new-structure-type iron-based superconductor CaKFe$$_{4}$$As$$_{4}$$

飯田 一樹*; 石角 元志*; 永井 佑紀; 吉田 紘行*; Christianson, A. D.*; 村井 直樹; 川島 健司*; 吉田 良行*; 永崎 洋*; 伊豫 彰*

Journal of the Physical Society of Japan, 86(9), p.093703_1 - 093703_4, 2017/09

 被引用回数:19 パーセンタイル:14.55(Physics, Multidisciplinary)

The dynamical spin susceptibility in the new-structure iron-based superconductor CaKFe$$_{4}$$As$$_{4}$$ was investigated by a combination of inelastic neutron scattering (INS) measurements and random phase approximation (RPA) calculations. Powder INS measurements show that the spin resonance at Q$$_{rm res}$$ = 1.17(1) ${AA}$ vector in the tetragonal notation, evolves below Tc. The characteristic energy of the spin resonance E$$_{rm res}$$ = 12.5 meV is smaller than twice the size of the superconducting gap (2$$Delta$$). The broad energy feature of the dynamical susceptibility of the spin resonance can be explained by the RPA calculations which take into account the different superconducting gaps on the different Fermi surfaces. Our INS and PRA studies demonstrated that the superconducting pairing nature in CaKFe$$_{4}$$As$$_{4}$$ is the s$$pm$$ symmetry.

論文

Spontaneous decays of magneto-elastic excitations in non-collinear antiferromagnet (Y,Lu)MnO$$_{3}$$

Oh, J.*; Le, M. D.*; Nahm, H.-H.*; Sim, H.*; Jeong, J.*; Perring, T. G.*; Woo, H.*; 中島 健次; 河村 聖子; Yamani, Z.*; et al.

Nature Communications (Internet), 7, p.13146_1 - 13146_6, 2016/10

 被引用回数:33 パーセンタイル:14.54(Multidisciplinary Sciences)

(Y,Lu)MnO$$_{3}$$において、磁気励起とフォノンが結合する磁気弾性励起を中性子散乱により観測し、その量子的振る舞いを調べた。

論文

Anisotropic magnetic form factor in a detwinned single crystal of BaFe$$_2$$As$$_2$$

樹神 克明; 石角 元志*; 脇本 秀一; 木方 邦宏*; Lee, C.-H.*; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 社本 真一

Physical Review B, 90(14), p.144510_1 - 144510_5, 2014/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:94.11(Materials Science, Multidisciplinary)

We have performed neutron diffraction measurements at 12K on a single crystal of BaFe$$_2$$As$$_2$$, which serves as the parent compound of iron-based superconductor. To investigate the in-plane anisotropy of the magnetic form factor in the antiferromagnetic phase, the single crystal was detwinned. The magnetic structure factor and magnetic form factor are well explained by the spin densities comprising $$3d_{yz}$$ electrons with a fraction of approximately 40% and electrons in the other four $$3d$$ orbitals each with a fraction of approximately 15%. It is a direct observation of the largely anisotropic spin density relative to the small orthorhombic lattice distortion, $$(a-b)/(a+b)$$ $$sim$$ 0.3%.

論文

Inelastic neutron scattering on iron-based superconductor BaFe$$_2$$(As,P)$$_2$$

石角 元志; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 脇本 秀一; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 新井 正敏; 社本 真一

Physica C, 471(21-22), p.643 - 646, 2011/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:76.61(Physics, Applied)

鉄系超伝導体のなかで最も高い$$T_c$$を有する$$Ln$$1111系の超伝導ギャップ対称性は磁場進入長や中性子散乱実験などの結果からフルギャップ$$s_{pm}$$波だと考えられている。一方でBaFe$$_2$$(As,P)$$_2$$ではその比較的高い$$T_c$$(=30K)にもかかわらず、磁場進入長や熱伝導度の実験よりラインノードのギャップ対称性が提案されている。したがって、BaFe$$_2$$(As,P)$$_2$$の非弾性中性子散乱ではLa1111とは異なる$$Q$$位置の磁気励起,$$E$$依存性の共鳴モードが見えることが期待される。本研究でわれわれは、最適ドープBaFe$$_2$$(As$$_{0.65}$$P$$_{0.35}$$)$$_2$$の多結晶粉末試料(36g)の非弾性中性子散乱測定をフェルミチョッパー分光器,四季(J-PARC)を用いて行った。非弾性中性子散乱実験で得られる一般化動的スピン帯磁率は超伝導状態において異なるフェルミ面間のクーパー対の準粒子励起に対応し、超伝導ギャップ対称性に関する情報を得ることができる。講演では非弾性中性子散乱の結果をもとに、考えられる可能な超伝導ギャップ対称性について考察する。

論文

Neutron scattering of iron-based superconductors

社本 真一; 脇本 秀一; 樹神 克明; 石角 元志; Christianson, A. D.*; Lumsden, M. D.*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 新井 正敏; et al.

Physica C, 471(21-22), p.639 - 642, 2011/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

LaFeAsO$$_{1-x}$$粉末試料における低エネルギーのスピン励起について、中性子散乱を用いて調べた。超伝導体試料の動的スピン磁化率$$chi$$''($$omega$$)は、磁気的に秩序化した母相試料の磁化率と同程度であることがわかった。一方、$$chi$$''($$omega$$)は、x=0.158で消滅する。このとき、超伝導移送温度$$T_{c}$$は7Kまで抑圧される。このことは、低エネルギーでのスピン励起が高温$$T_{c}$$での超伝導現象と密接に関連していることを示唆している。低エネルギーでのスピン励起の消滅は、x=0.15におけるBaFe$$_{2-x}$$Co$$_{x}$$As$$_{2}$$の光電子分光測定結果のように、ホールフェルミ面の消滅と一致する可能性が高い。スピン励起とフェルミ面の関係について、他の鉄系超伝導体との比較の観点から議論する。

論文

$$s_{pm}$$-like spin resonance in the iron-based nodal superconductor BaFe$$_2$$(As$$_{0.65}$$P$$_{0.35}$$)$$_2$$ observed using inelastic neutron scattering

石角 元志; 永井 佑紀; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 脇本 秀一; 中村 博樹; 町田 昌彦; 鈴木 雄大*; et al.

Physical Review B, 84(14), p.144517_1 - 144517_5, 2011/10

 被引用回数:26 パーセンタイル:24.78(Materials Science, Multidisciplinary)

$$T_c$$=30K、鉄系超伝導体BaFe$$_2$$(As$$_{0.65}$$P$$_{0.35}$$)$$_2$$の粉末試料を用いて非弾性中性子散乱測定を行った。この系は超伝導オーダーパラメータにラインノードを持っているが、われわれはスピン共鳴をラインノードを持たない$$s_{pm}$$鉄系超伝導体と同じ散乱ベクトルに観測した。さらに、共鳴の増大率はホールと電子面間における符号反転領域の尺度になるが、ラインノードを持たないものと同程度であった。これらのことはこの系におけるフェルミ面間の符号反転が支配的でラインノードはひとつのフェルミ面で符号反転領域を限られた領域しか作らないことを意味する。それゆえ、この系はLaFePO$$_{1-y}$$やKFe$$_2$$As$$_2$$($$T_c < $$10K)などのノードを持つ系よりも高い$$T_c$$を保持する。理論計算との比較は水平ラインノードが観測結果を再現するモデルの候補であることを示唆する。

論文

Soft and isotropic phonons in PrFeAsO$$_{1-y}$$

福田 竜生; Baron, A. Q. R.*; 中村 博樹; 社本 真一; 石角 元志; 町田 昌彦; 内山 裕士*; 伊豫 彰*; 鬼頭 聖*; 水木 純一郎; et al.

Physical Review B, 84(6), p.064504_1 - 064504_13, 2011/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:56.74(Materials Science, Multidisciplinary)

Phonons in single crystals of PrFeAsO$$_{1-y}$$ are investigated using high-resolution inelastic X-ray scattering and ${it ab-initio}$ calculations. Extensive measurements show some changes in phonon spectra with temperature and/or doping. However, we compare our measurements with several calculations and find that the experimentally observed changes are much smaller than differences between the experimental data and the calculations. Agreement is improved if magnetism is included in the calculations, but still large disagreement remains. Several modifications of the calculations are considered and the best agreement is obtained from modifying the non-magnetic model by softening only the in-plane nearest-neighbor Fe-As force constant. Fluctuating magnetism may be a partial explanation for the failure of the calculations, but seems incomplete in the face of the similarity of the measured phonon response in all the systems investigated here including those known to have static magnetism.

論文

Angle-resolved photoemission spectroscopy study of PrFeAsO$$_{0.7}$$; Comparison with LaFePO

西 一郎*; 石角 元志; 出田 真一郎*; Malaeb, W.*; 吉田 鉄平*; 藤森 淳*; 小谷 佳範*; 久保田 正人*; 小野 寛太*; Yi, M.*; et al.

Physical Review B, 84(1), p.014504_1 - 014504_5, 2011/07

 被引用回数:19 パーセンタイル:33.79(Materials Science, Multidisciplinary)

鉄系超伝導体PrFeAsO$$_{0.7}$$の角度分解光電子分光の研究を行い、フェルミ準位付近のフェルミ面とバンド分散を調べた。へき開表面の極性により激しくホールドープされた電子状態が観測された。しかしながら、われわれはバンド幅を約2.5倍減少させ化学ポテンシャルを70meV下げるとLDAの計算と合うことを見いだした。これまでに報告されているLaFePOと比較することで、$$d$$$$_{3z^{2}-r^{2}}$$$$yz,zx$$によるバンドのエネルギー位置が両者で非常に大きく異なることがわかった。このことはLDA計算で予言されているように異なるニクトゲン高さに起因する。

論文

Structural analysis on iron-based superconductor Pr1111 system with oxygen deficiency and flourine substitution

樹神 克明; 石角 元志; 江坂 文孝; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 社本 真一

Journal of the Physical Society of Japan, 80(3), p.034601_1 - 034601_6, 2011/03

 被引用回数:11 パーセンタイル:38.15(Physics, Multidisciplinary)

We have performed structural analyses on iron-based superconductors, PrFeAsO$$_{1-y}$$ and PrFeAsO$$_{1-x}$$F$$_x$$, systematically, by means of rietveld method on neutron powder diffraction data. The shifts of iron ion valence from +2, $$delta$$, are accurately determined from the occupancies of O and O$$_{1-x}$$F$$_x$$ sites obtained by the rietveld analysis and F-concentration obtained by secondary ion-microprobe mass spectrometry. $$T_textrm{c}$$-$$delta$$ curve of PrFeAsO$$_{1-y}$$ is different from the curve of PrFeAsO$$_{1-x}$$F$$_x$$, indicating that $$delta$$ is not a principal parameter for $$T_textrm{c}$$ in so-called 1111 system. Structural parameters of the FeAs layers, for example, As-Fe-As bond angle and As-height from Fe layer, are different between both systems with similar $$delta$$-values. Their parent compounds are also found to have different structural parameters, possibly due to the different synthetic conditions. These results suggest that the difference of structural parameters of FeAs layer is the origin of the discrepancy of $$T_textrm{c}$$-$$delta$$ curves of both systems and the $$T_textrm{c}$$-value in the 1111 system is sensitive to the structural parameters. It may be attribute to an energy balance of the conducting bands contributing to the superconductivity.

論文

From a single-band metal to a high-temperature superconductor via two thermal phase transitions

He, R.-H.*; 橋本 真*; Karapetyan, H.*; Koralek, J. D.*; Hinton, J. P.*; Testaud, J. P.*; Nathan, V.*; 吉田 良行*; Yao, H.*; 田中 清尚*; et al.

Science, 331(6024), p.1579 - 1583, 2011/03

 被引用回数:241 パーセンタイル:1.15(Multidisciplinary Sciences)

高温超伝導体における擬ギャップ相の性質は凝縮系物理学における主な未解決問題である。われわれは同一の最適ドープのBi2201試料を用いて温度$$T^*$$における擬ギャップ状態の始まりを三つの異なる手段(角度分解光電子分光,極カー効果,時間分解反射率)で調べた。温度$$T^*$$から突然開始する、粒子-ホール非対称アンチノードギャップ,カー回転,超速緩和ダイナミクスが一致することを観測したが、それは相転移とコンシステントである。さらに温度を冷やすことで超伝導の兆候がTcに近づくにつれて成長し始め、エネルギー-運動量に依存した形で既に存在している擬ギャップの特徴と絡まり、共存する秩序の基底状態を先導する。

論文

Phonon spectra of PrFeAsO$$_{1-y}$$ via inelastic X-ray scattering

福田 竜生; Baron, A. Q. R.*; 中村 博樹; 社本 真一; 石角 元志; 町田 昌彦; 内山 裕士*; 伊豫 彰*; 鬼頭 聖*; 水木 純一郎; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB015_1 - SB015_4, 2011/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.67(Physics, Multidisciplinary)

高分解能非共鳴X線非弾性散乱法及び第一原理計算により、PrFeAsO$$_{1-y}$$のフォノンを調べた。ドープ量及び温度変化の測定の結果、小さな変化が存在することがわかった。しかしそれ以上に非常に大きな不一致が、測定結果と第一原理計算結果との間に見られることがわかった。この不一致は、鉄原子の磁気モーメントの秩序を取り入れることで改善するが、対応する磁気秩序を示す物質のT$$_N$$以下の測定との不一致でさえ大きく残っている。われわれは第一原理計算結果を修正する幾つかのモデルを考えたが、最も良く実験結果を説明できるものは、鉄原子と砒素原子間の相関をFeAs面内方向のみ弱めたモデルであった。第一原理計算の不完全性は、磁気揺らぎを取り入れることで一部説明できるが、われわれの測定した不一致を考えると、完全ではないように思われる。

論文

Spin excitations in iron oxypnictide superconductor system

社本 真一; 石角 元志; 脇本 秀一; 樹神 克明; 梶本 亮一; 新井 正敏; 福田 竜生; 中村 博樹; 町田 昌彦; 永崎 洋*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S284 - S287, 2010/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:75.93(Physics, Applied)

The spin excitations in the LaFeAsO$$_{1-x}$$F$$_{x}$$ system have been studied by inelastic neutron scattering measurements with powder samples. In the parent compound, the spin excitation was observed as a magnetic rod at ($$pi$$, $$pi$$, $$ell$$) in the downfolded tetragonal Brillouin zone. It persisted even in the tetragonal phase at $$T$$ = 280 K. In the superconducting compounds with $$x$$ = 0.057 and 0.082, the spin excitations developed below the superconducting transition temperatures up to the same order of magnitude as that in the parent compound, and they were peaked at about 11 meV. The spin excitation, however, almost disappeared in an overdoped compound with $$x$$ = 0.158, which exhibited only filamentary superconductivity below 7 K. These results indicate that the present superconductivity intimately correlates with the spin fluctuation possibly in relation to the nesting condition between the Fermi surfaces at $$Gamma$$ and M points.

論文

Growth of PrFeAsO$$_{1-y}$$ single crystals and its characterization

石角 元志; 社本 真一; 鬼頭 聖*; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 伊藤 利充*; 富岡 泰秀*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S322 - S323, 2010/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.56(Physics, Applied)

ベルト型高圧合成装置を用いて酸素欠損オキシニクタイド超伝導体PrFeAsO$$_{1-y}$$の単結晶試料を育成した。得られた単結晶試料の超伝導転移温度(Tc)は45Kであり、典型的な大きさは約800$$times$$1000$$times$$30$$mu m^3$$である。面内電気抵抗率は、銅酸化物高温超伝導体と同様にほぼ温度に比例する振る舞いを示しており、銅酸化物高温超伝導体と同様に強い非弾性散乱効果の存在が示唆される。さらにas-grownの単結晶試料を常圧下でアニールすることにより非超伝導の母相単結晶試料を得た。母層の試料の電気抵抗は、150K付近に構造相転移に相当するキンクと、12K付近のPrイオンの磁気秩序に起因すると考えられる構造で特徴付けられる。

論文

Lower critical fields and the anisotropy in PrFeAsO$$_{1-y}$$ single crystals

岡崎 竜二*; Konczykowski, M.*; Van der Beek, C. J.*; 加藤 智成*; 橋本 顕一郎*; 下澤 雅明*; 宍戸 寛明*; 山下 穣*; 石角 元志; 鬼頭 聖*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S485 - S486, 2010/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

鉄系オキシニクタイドPrFeAsO$$_{1-y}$$単結晶における$$H$$ $$parallel$$ $$c$$$$H$$ $$parallel$$ $$ab$$-planesのより下部臨界磁場$$H_{c1}$$を報告する。磁束ピン止めによって$$H_{c1}$$決定の困難さを回避することで、センサーの位置ごとの局所の磁気誘導を評価できる小型のホールセンサーアレイを使った新方式を開発した。結晶の縁に置かれたホールセンサーは、マイスナーの状態から最初の磁束侵入を明瞭に解明した。$$H$$ $$parallel$$ $$c$$による$$H_{c1}$$の温度依存性は、面内侵入の深さによって計測され、完全ギャップの超伝導状態と一致する。低温での$$H_{c1}$$の異方性は$$sim$$3であると評価され、それは$$H_{c2}$$よりさらに小さいものである。これは、マルチバンド超伝導性を意味し、超伝導性のアクティヴバンドはより二次元的である。

論文

Disorder and flux pinning in superconducting pnictide single crystals

Van der Beek, C. J.*; Rizza, G.*; Konczykowski, M.*; Fertey, P.*; Monnet, I.*; 岡崎 竜二*; 加藤 智成*; 橋本 顕一郎*; 下澤 雅明*; 宍戸 寛明*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S385 - S386, 2010/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.75(Physics, Applied)

ニクタイド超伝導体PrFeAsO$$_{1-x}$$中の結晶の乱れが、磁束の新入の磁気光学可視化,透過型電子顕微鏡,放射光X線回折を用いて調べられた。磁束分布の臨界状態,臨界電流の大きさと温度依存性が、すべての温度で酸素欠陥によるバルクの磁束ピン止めを示す。

論文

Interlayer Josephson couplings in Hg-based multi-layered cuprates

平田 靖透*; 小嶋 健児*; 内田 慎一*; 石角 元志; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 田島 節子*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S44 - S46, 2010/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.56(Physics, Applied)

多層系HgBa$$_{2}$$Ca$$_{n-1}$$Cu$$_{n}$$O$$_{2n+2+delta}$$ (${it n}$ = 2, 3, 4, and 5)多層系HgBa$$_{2}$$Ca$$_{n-1}$$Cu$$_{n}$$O$$_{2n+2+}$$の赤外反射率スペクトルを測定した。多層CuO$$_{2}$$面間のジョセフソン結合に付随した光学プラズマモードは、反射率スペクトルのc軸成分に$$T$$$$_{rm c}$$以下で出現する。二層と三層化合物において、光学ジョセフソンプラズマモードはこれまでにないほど高い周波数、$$sim$$700-800cm$$^{-1}$$$$T$$$$_{rm c}$$以下で出現する。プラズマ周波数は四層と五層化合物においてかなり減少する。これは、内側CuO$$_{2}$$面内の超伝導秩序の抑圧を示しており、NMR実験の結果と一致している。

論文

Resonant inelastic X-ray scattering in single-crystal superconducting PrFeAsO$$_{0.7}$$

Jarrige, I.; 石井 賢司; 吉田 雅洋; 福田 竜生; 池内 和彦*; 石角 元志*; 平岡 望*; Tsuei, K.-D.*; 鬼頭 聖*; 伊豫 彰*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S377 - S378, 2010/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:75.93(Physics, Applied)

Resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) spectra at the Fe K-edge were measured for a single-crystal of the iron oxypnictide superconductor PrFeAsO$$_{0.7}$$ ($$T_{rm C}$$ = 42 K). They disclose a weak, broad feature centered around 4.5 eV energy loss, which is slightly resonantly enhanced when the incident energy is tuned to the vicinity of the $$4p$$ white line. We tentatively ascribe it to the charge-transfer excitation between As $$4p$$ and Fe $$3d$$.

論文

Degradation of superconductivity and spin fluctuations by electron overdoping in LaFeAsO$$_{1-x}$$F$$_{x}$$

脇本 秀一; 樹神 克明; 石角 元志; 松田 雅昌; 梶本 亮一; 新井 正敏; 加倉井 和久; 江坂 文孝; 伊豫 彰*; 鬼頭 聖*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 79(7), p.074715_1 - 074715_4, 2010/07

 被引用回数:50 パーセンタイル:11.84(Physics, Multidisciplinary)

Low energy spin fluctuations are studied for the electron-doped Fe-based superconductor LaFeAsO$$_{1-x}$$F$$_x$$ by inelastic neutron scattering up to the energy transfer of $$omega = 15$$ meV using polycrystalline samples. Superconducting samples ($$x=0.057$$, $$T$$$$_{rm c}$$ = 25 K and $$x=0.082$$, $$T$$$$_{rm c}$$ = 29 K) show dynamical spin susceptibility $$chi"(omega)$$ almost comparable with the parent sample's. However $$chi"(omega)$$ is almost vanished in the $$x=0.158$$ sample where the superconductivity is highly suppressed. These results are compatible with the theoretical suggestions that the spin fluctuation plays an important role for the superconductivity.

論文

C-axis critical current of a PrFeAsO$$_{0.7}$$ single crystal

柏谷 裕美*; 白井 一実*; 松本 哲郎*; 柴田 肇*; 神原 浩*; 石角 元志; 永崎 洋*; 伊豫 彰*; 社本 真一; 黒沢 格*; et al.

Applied Physics Letters, 96(20), p.202504_1 - 202504_3, 2010/05

 被引用回数:27 パーセンタイル:25.48(Physics, Applied)

高圧合成されたPrFeAsO$$_{0.7}$$単結晶のc軸伝導特性をs字型ジャンクションを用いて調べられた。50Kで観測された約120倍の抵抗の異方性は、電子状態の異方性の存在を示している。c軸方向の得られた臨界電流密度は、2.9$$times$$10$$^{5}$$A/cm$$^{2}$$であり、Bi$$_{2}$$Sr$$_{1.6}$$La$$_{0.4}$$CuO$$_{6+delta}$$の値よりも2ケタ高いものとなっている。

論文

Flux pinning in PrFeAsO$$_{0.9}$$ and NdFeAsO$$_{0.9}$$F$$_{0.1}$$ superconducting crystals

Van der Beek, C. J.*; Rizza, G.*; Konczykowski, M.*; Fertey, P.*; Monnet, I.*; Klein, T.*; 岡崎 竜二*; 石角 元志; 鬼頭 聖*; 伊豫 彰*; et al.

Physical Review B, 81(17), p.174517_1 - 174517_11, 2010/05

 被引用回数:88 パーセンタイル:5.67(Materials Science, Multidisciplinary)

PrFeAsO$$_{1-y}$$とNdFeAs(O,F)超伝導単結晶での不均一性とフラックスピニングを定量的に評価するために、局所磁場測定が行われた。巨視的なスケールでの臨界電流密度の空間的な揺らぎにも関わらず、主要な寄与は、平均自由行程揺らぎ機構によるミクロな欠陥による磁束線の集団ピン止めから来ていることが示された。実験から導き出された欠陥密度はドーパントの原子密度と一致している。このことはドーパント原子が磁束のピン止めと準粒子散乱の両方に重要な役割を担っていることを示している。

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