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論文

Pressure-induced Diels-Alder reactions in C$$_{6}$$H$$_{6}$$ - C$$_{6}$$F$$_{6}$$ cocrystal towards graphane structure

Wang, Y.*; Dong, X.*; Tang, X.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Lin, X.*; Fang, L.*; Sun, G.*; Chen, X.*; Xie, L.*; et al.

Angewandte Chemie; International Edition, 58(5), p.1468 - 1473, 2019/01

芳香族の圧力誘起重合反応(PIP)は、sp$$^{3}$$炭素骨格を構築するための新しい方法であり、ベンゼンとその誘導体を圧縮することによってダイヤモンド様構造を有するナノスレッドを合成した。ここで、ベンゼン-ヘキサフルオロベンゼン共結晶(CHCF)を圧縮することにより、PIP生成物中に層状構造を有するH-F置換グラフェンを同定した。その場中性子回折から決定された結晶構造およびガスクロマトグラフィー質量スペクトルによって同定された中間生成物に基づいて、20GPaでは、CHCFがベンゼンおよびヘキサフルオロベンゼンを交互に積み重ねた傾斜カラムを形成し、それらが[4+2]重合体に転化し、次いで、短距離秩序を持つ水素化フッ素化グラフェンに変化するる。反応プロセスは[4+2]ディールス-アルダー,レトロディールス-アルダー、および1-1'カップリング反応を含み、前者はPIPの重要な反応である。われわれの研究は、CHCFの素反応を初めて確認した。これは、芳香族化合物のPIPについての新しい見方を提供する。

論文

Phase transitions and polymerization of C$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$ cocrystal under extreme conditions

Wang, Y.*; Wang, L.*; Zheng, H.*; Li, K.*; Andrzejewski, M.*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; Katrusiak, A.*; Meng, Y.*; Liao, F.*; et al.

Journal of Physical Chemistry C, 120(51), p.29510 - 29519, 2016/12

 被引用回数:9 パーセンタイル:42.61(Chemistry, Physical)

芳香族分子を加圧重合(PIP)すると飽和炭素ナノ構造を作ることができる。強く$$pi$$-$$pi$$結合した積層ユニットとしてC$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$不可物は超分子化学に広く適用され、PIPのよい事前構造体を提供する。本研究では、高圧下におけるC$$_{6}$$H$$_{6}$$-C$$_{6}$$F$$_{6}$$共結晶の構造変化とその後のPIPプロセスを調べた。ラマン分光、IR、シンクロトロンX線および中性子回折によって、4つの新しい分子複合体相V、VI、VIIおよびVIIIが同定され、特徴づけられた。V相は、低温で観察される相とは異なり、傾斜した柱状構造を有する。VI相およびVII相は、V相と類似の構造を有する。VIII相は、触媒なしで25GPa以上で不可逆的に重合し、sp$$^{3}$$(CH/F)$$_{n}$$物質を生成する。$$pi$$-$$pi$$の相互作用は、0.5GPa以下でも依然として支配的であるが、さらに高圧下では過度に進行する。この現象は、超分子相転移および重合プロセスを議論するために重要である。

論文

Synthesis, structure, and pressure-induced polymerization of Li$$_{3}$$Fe(CN)$$_{6}$$ accompanied with enhanced conductivity

Li, K.*; Zheng, H.*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; Tulk, C. A.*; Molaison, J.*; Feygenson, M.*; Ivanov, I. N.*; Yang, W.*; Mao, H.-K.*

Inorganic Chemistry, 54(23), p.11276 - 11282, 2015/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:63.03(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

3重結合における圧力誘起重合は共役二重結合を引き起こすと考えられている。比較的低い圧力において重合を起こす金属シアン化物を探索するために、無水のLi$$_{3}$$Fe(CN)$$_{6}$$を合成し、その結晶構造を調べた。実験の結果、CN$$^{-}$$の不可逆な結合が、工業的な装置でも実現できるほど低い圧力で達成された。それに伴い電気伝導度は3倍に増加し、重合化したLi$$_{3}$$Fe(CN)$$_{6}$$はリチウムイオン電池の電極として使える可能性がある。

論文

Growth of single-phase nanostructured Er$$_2$$O$$_3$$ thin films on Si (100) by ion beam sputter deposition

Mao, W.*; 藤田 将弥*; 近田 拓未*; 山口 憲司; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 松崎 浩之*

Surface & Coatings Technology, 283, p.241 - 246, 2015/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:91.38(Materials Science, Coatings & Films)

イオンビームスパッタ蒸着法では初めて、成膜温度973K、成膜時の真空度10$$^{-5}$$Pa未満という条件で、Si (100)基板上に単相のEr$$_2$$O$$_3$$(110)薄膜を作製することに成功した。Erのシリサイドが反応時に生成するものの1023Kでの加熱アニールにより、E$$_2$$O$$_3$$の単相膜に変化し、エピタキシャル成長することを反射高速電子線回折法(RHEED)やX線回折法(XRD)などの手法によって確認した。

論文

Overview of plasma-material interaction experiments on EAST employing MAPES

Ding, F.*; Luo, G.-N.*; Pitts, R.*; Litnovsky, A.*; Gong, X.*; Ding, R.*; Mao, H.*; Zhou, H.*; Wampler, W. R.*; Stangeby, P. C.*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 455(1-3), p.710 - 716, 2014/12

 被引用回数:17 パーセンタイル:7.29(Materials Science, Multidisciplinary)

A movable material probe system (Material and Plasma Evaluation System: MAPES) with an independent pumping system and a sample exchange chamber has been developed and installed on a horizontal port of the EAST tokamak for studies of plasma material interaction (PMI). In the 2012 experimental campaign, deposition and erosion were studied for three samples: mock-up of the outer first wall panels (FWPs) in ITER, castellated tungsten, and molybdenum mirrors. The FWPs with carbon deposition layer were exposed to helium plasmas. The maximum erosion rate of the carbon was valuated to be 8 nm/s. The castellated tungsten with rectangular cells and roof-like shaped cells was exposed to deuterium plasmas to compare amount of deposits on the gap surface. The amount of carbon and boron impurities on the gap surface of the roof-like shaped cells were reduced to less than 30% compared with that of the rectangular cells. The molybdenum mirrors of which protective ducts are installed in front were exposed to deuterium plasmas in order to investigate effects of length of the ducts. It was found that the reflectivity of the mirrors with 60 mm-long protective ducts is kept the initial reflectivity.

論文

Adsorption of H atoms on cubic Er$$_2$$O$$_3$$ (001) surface; A DFT study

Mao, W.*; 近田 拓未*; 志村 憲一郎*; 鈴木 晶大*; 山口 憲司; 寺井 隆幸*

Journal of Nuclear Materials, 443(1-3), p.555 - 561, 2013/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.96(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では、密度汎関数理論に基づき、Er$$_2$$O$$_3$$(001)表面やその上に水素が吸着した状態を対象に、その構造的ならびに電子的特性に関する計算を実施した。計算の結果、非常に安定な吸着サイトがいくつか存在することが分かった。Er$$_2$$O$$_3$$(001)面上でエネルギー的に最も安定なサイトでは、水素の吸着エネルギーは295.68kJ mol$$^{-1}$$ (被覆率1/8ML)となり、この値は被覆率とともに減少する傾向にあった。さらに計算の結果、解離に伴う水素原子の吸着が、水素分子のそれと比べて、少なくとも吸着エネルギーが152.64kJ mol$$^{-1}$$大きいことも分かった。これらの結果をもとに、核融合炉におけるトリチウム透過障壁中での水素同位体の透過挙動について考察した。

論文

Experimental and computational studies on tritium permeation mechanism in erbium oxide

Mao, W.*; 近田 拓未*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 山口 憲司

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.10, p.27 - 32, 2013/02

核融合炉ブランケット部では、燃料となるトリチウムの維持や環境漏洩防止の観点から、トリチウム透過の障壁となる被膜が必要である。しかし、被膜を介してのトリチウムの詳細な透過機構は、その結晶構造が複雑であることから決して十分に解明されたとは言えない。近年、計算技術の進歩によりかなり詳細に材料中の水素の拡散を取り扱えるようになってきた。本研究では、透過障壁被膜の候補とされるEr$$_2$$O$$_3$$を対象に透過機構の解明を試みた。実験では構造がnmレベルで制御されたエピタキシャル薄膜の作製を試みる一方、計算では、単結晶や、欠陥を伴った結晶構造を仮定して、幾つかの温度で拡散係数を導出した。

論文

The Spectra of the multicharged argon hollow ions; Observation, modeling and using for diagnostics of the early stage of the heating of clusters by a supper high contrast femtosecond laser pulses

Pikuz, T.; Faenov, A.*; Skobelev, I.*; Fortov, V. E.*; Boldarev, A.*; Gasilov, V.*; Chen, L. M.*; Zhang, L.*; Yan, W.*; Yuan, D.*; et al.

AIP Conference Proceedings 1465, p.181 - 201, 2012/07

 パーセンタイル:100

A study is made of the ultra-short laser pulse irradiation of Ar cluster targets. Experiments have been performed with large cluster sizes and using very high laser contrasts, which have allowed clear and unambiguous observation of exotic inner-shell transitions in near-neutral Ar ions. The interaction of the main laser pulse with the unperturbed target is a necessary requirement for observing these lines. Our measurements are supported by kinetics calculations in which a very detailed atomic model is used. X-ray spectral methods have been proposed to determine the parameters of the appearing plasma at the early stages of its evolution. It has been shown that the spectra of hollow ions are the most informative in the first moments of the heating of a cluster, whereas the diagnostics of the late stages can be performed using the conventional lines of multicharged ions.

論文

Event structure and double helicity asymmetry in jet production from polarized $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 84(1), p.012006_1 - 012006_18, 2011/07

 被引用回数:21 パーセンタイル:29.45(Astronomy & Astrophysics)

重心エネルギー200GeVでの縦偏極陽子陽子衝突からのジェット生成のイベント構造と二重非対称($$A_{LL}$$)について報告する。光子と荷電粒子がPHENIX実験で測定され、イベント構造がPHYTIAイベント生成コードの結果と比較された。再構成されたジェットの生成率は2次までの摂動QCDの計算で十分再現される。測定された$$A_{LL}$$は、一番低い横運動量で-0.0014$$pm$$0.0037、一番高い横運動量で-0.0181$$pm$$0.0282であった。この$$A_{LL}$$の結果を幾つかの$$Delta G(x)$$の分布を仮定した理論予想と比較する。

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:114 パーセンタイル:0.77(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:46.07(Physics, Nuclear)

重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。

論文

Measurement of neutral mesons in $$p$$ + $$p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

 被引用回数:120 パーセンタイル:1.41(Astronomy & Astrophysics)

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの$$K^0_s$$, $$omega$$, $$eta'$$$$phi$$中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、$$n, T$$、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。

論文

Intense high-contrast femtosecond $$K$$-shell X-ray source from laser-driven Ar clusters

Chen, L. M.*; Liu, F.*; Wang, W. M.*; 神門 正城; Mao, J. Y.*; Zhang, L.*; Ma, J.*; Li, Y. T.*; Bulanov, S. V.; 田島 俊樹; et al.

Physical Review Letters, 104(21), p.215004_1 - 215004_4, 2010/05

 被引用回数:56 パーセンタイル:8.63(Physics, Multidisciplinary)

Bright Ar quasimonochromatic $$K$$-shell X-ray with very little background has been generated using an Ar clustering gas jet target irradiated with a 30 fs ultrahigh-contrast laser, with a measured flux of 2.2$$times$$10$$^{11}$$ photons/J into 4$$pi$$. This intense X-ray source critically depends on the laser contrast and intensity. The optimization of source output with interaction length is addressed. Simulations point to a nonlinear resonant mechanism of electron heating during the early stage of laser interaction, resulting in enhanced X-ray emission. The X-ray pulse duration is expected to be only 10 fs, opening the possibility for single- shot ultrafast keV X-ray imaging applications.

口頭

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶表面の分析

Mao, W.; 若谷 一平*; 山田 洋一; 江坂 文孝; 山本 博之; 社本 真一; 山口 憲司; 鵜殿 治彦*

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶表面上にホモエピタキシャル成長などを行うためには清浄でよく定義された単結晶表面を得る必要がある。本研究では850$$^{circ}$$Cまで加熱した$$beta$$-FeSi$$_{2}$$単結晶表面について低エネルギー電子線回折(LEED),走査型トンネル顕微鏡(STM)を用い、表面構造の変化について検討を行った。LEEDの結果からいずれの面においても加熱により表面再構成が生じていないことが明らかとなったが、STMの観測からは表面欠陥が多数存在することが確認された。さらに表面組成の変化についてX線光電子分光法や二次イオン質量分析法などの結果を併せて議論する。

口頭

即発$$gamma$$線分析による石材の産地同定の試み

松江 秀明; 小島 均*; 吉田 博和*; 浅野 信子*; 長谷川 正一*; 長 秋雄*; 初川 雄一; 瀬川 麻里子; 大澤 崇人; 沼尾 達弥*; et al.

no journal, , 

墓石等に用いられる石材は、国産に比べ安価な外国産石材が多く使用されている。しかし、外国産石材は、変色や表面劣化に関する事例が散見されるにもかかわらず、その実態が把握されていないのが現状である。石材の産地同定は、石材業者の経験から判断される場合がほとんどであり、より客観的な判別手法が必要とされている。国内の石材の主要生産地である茨城県では産学官の委員会によって、色彩評価,帯磁率及び鉱物粒度分布特性による種別判定等の検討を行ってきたが、十分な判別能を有してはいない。そこで、即発$$gamma$$線分析(PGA)による元素組成分析と地質学的知見を応用し石材の産地判定方法の検討を行うこととした。その結果、PGAにおいて特に高感度であるホウ素の組成比において茨城県産と中国産石材間で明確な差異を見いだした。

口頭

超高真空中熱処理における$$beta$$-FeSi$$_2$$単結晶基板の表面モフォロジー変化

落合 城仁*; Mao, W.; 関野 和幸*; 鵜殿 治彦*; 江坂 文孝; 山口 憲司

no journal, , 

$$beta$$-FeSi$$_2$$の発光起源の解明や近赤外受光素子への応用に必要となる高品質な$$beta$$-FeSi$$_2$$膜を得るため、Si基板の代わりに$$beta$$-FeSi$$_2$$単結晶基板を用い、$$beta$$-FeSi$$_2$$(100), (101), (110), (311), (111)のホモエピタキシャル成長を行っている。しかし、成長した膜には穴状の欠陥が見られるなど課題がある。今回、これらの欠陥の発生原因を探るべく、結晶成長前に行う高温熱処理後の基板表面のモフォロジーを原子間力顕微鏡(AFM),走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。高温熱処理を施した$$beta$$-FeSi$$_2$$単結晶基板をAFMにより評価したところ、(100)面では直径200$$sim$$600nm程度の中央部に核を有する穴状の構造と、直径50$$sim$$100nmの凸構造が見られた。また、(101)面では、50$$sim$$100nmの粒もしくは棒状の凸構造が見られ、熱処理により起こる表面モフォロジーの変化が基板方位により異なることがわかった。(100)面に見られる穴状構造の密度はホモエピタキシャル膜表面に見られる欠陥と同程度であり、膜欠陥の要因の一つであることが示唆された。

口頭

Hydrogen diffusion along grain boundaries in erbium oxide coatings

Mao, W.*; 近田 拓未*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 山口 憲司

no journal, , 

A tritium permeation barrier (TPB) is required in fusion blanket systems to reduce the loss of fuel and minimize radiological hazard. In this regard, Er$$_2$$O$$_3$$ is currently selected as one of the candidate materials for the TPB because of its excellent properties including high permeation reduction factor, good compatibility with liquid lithium, and so on. To understand the microscopic mechanism of hydrogen isotope permeation through TPB, hydrogen (H) diffusion along Er$$_2$$O$$_3$$ grain boundaries has been investigated by the experimental and simulated studies. H diffusivity predicted by the simulations was in good agreement with that derived by the experiments. Additionally, interstitial H is predicted to be steadily trapped when it diffuses near a vacancy.

口頭

The Influence of gap geometry on impurity deposition and fuel accumulation in the castellated tungsten plasma-facing components exposed in EAST

Ding, F.*; 芦川 直子*; 福本 正勝; 片山 一成*; Mao, H.*; Ding, R.*; Xu, Q.*; Wu, J.*; Xie, C. Y.*; Luo, G.-N.*

no journal, , 

Castellated tungsten samples with different gap width and gap depth are exposed to the scrape-off-layer plasma with the material and plasma evaluation system (MAPES) to investigate effects of castellation configurations on impurity deposition and fuel retention. After the plasma exposure, composition and distribution of the impurity deposited on the inner surface of the gap are investigated. The composition and the distribution of the deposits have a strong dependence of the gap configuration. The amount of the deposits on the inner surface of the inverse trapezoid gap is small compared with that of the rectangular gap with the same top width. For all the samples, the amount of the deposits decreases with the gap width and depth.

口頭

イオンビームスパッタ蒸着法によるEr$$_{2}$$O$$_{3}$$高配向薄膜の作製

藤田 将弥*; 山口 憲司; 朝岡 秀人; Mao, W.*; 近田 拓未*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*

no journal, , 

Er$$_{2}$$O$$_{3}$$は、高温で安定かつ耐食性や絶縁性に優れ、核融合炉において、三重水素の拡散透過を抑制するための配管被覆用材料等として研究が進められている。従来のプラズマPVD法等で作製した1$$mu$$mほどの厚さのEr$$_{2}$$O$$_{3}$$膜の研究において、三重水素は膜中の細孔や結晶粒界を通して透過していくことが示唆されている。透過メカニズムの解明及び格段の透過抑制を図るため、Er$$_{2}$$O$$_{3}$$膜中の結晶粒界を制御した膜の作製が期待されている。本研究は、$$beta$$-FeSi$$_{2}$$の高品位膜の作製に成功した実績を有するイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法を用い、配向性の高い連続したEr$$_{2}$$O$$_{3}$$単結晶膜の作製条件の探索を目的としている。その結果、973Kで蒸着を行った場合、蒸着後に973Kを保ったまま加熱を継続することで配向性が良くなることが分かった。さらに、加熱を継続する時間に注目すると、加熱時間が長くなるほど配向性が良くなることが分かった。

口頭

イオンビームスパッタ蒸着法を用いたEr$$_{2}$$O$$_{3}$$膜の作製における照射イオン種の効果

藤田 将弥*; 山口 憲司; 朝岡 秀人; Mao, W.*; 近田 拓未*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*

no journal, , 

イオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法により、シリコン(Si)基板上に組成・構造制御したEr$$_{2}$$O$$_{3}$$薄膜の作製を行っている。蒸着時のスパッタに使用するイオン種をO$$^{2+}$$とすることで酸素不足を解消し、界面層のErSi$$_{2}$$生成を抑制することに成功した。

口頭

The Interface between platinum nanoparticle catalysts and an Ar$$^{+}$$-irradiated carbon support

垣谷 健太*; 木全 哲也*; 八巻 徹也*; 山本 春也*; 田口 富嗣*; 下山 巖; 松村 大樹; 岩瀬 彰宏*; 小林 知洋*; 寺井 隆幸*; et al.

no journal, , 

これまでに、予めAr$$^{+}$$を照射した炭素担体上の白金ナノ粒子(Pt NPs)触媒が高い酸素還元反応(ORR)活性を示すことを見出している。この結果は担体に形成した照射欠陥がPt NPsに影響を及ぼしていることを示唆するが、その詳細は明らかになっていない。そこで本研究では、照射欠陥がPt NPsの形状、化学状態に及ぼす影響をそれぞれ透過型電子顕微鏡観察、X線吸収端近傍構造(XANES)測定により調べることで、Pt NPs高活性化をもたらす界面効果の解明を目指した。380keV Ar$$^{+}$$照射のグラッシーカーボン基板にスパッタ蒸着によりPt NPsを作製したところ、その平均粒径は5.1nmで非照射の場合よりも1.3nm大きかった。一方、Pt M$$_{3}$$端およびL$$_{3}$$端におけるXANESスペクトルでは、ピーク強度が非照射の場合に比べて低く、Pt NPsの酸化抑制傾向が見出された。したがって、照射による高活性化は、Pt NPsの粒径変化では説明できないが、酸化抑制効果によるORR律速段階(酸素種のPtからの脱離)の促進と関連していることがわかった。

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