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論文

原子力機構-東海タンデム加速器の現状

松田 誠; 長 明彦; 石崎 暢洋; 田山 豪一; 株本 裕史; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; et al.

Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1270 - 1273, 2019/07

原子力機構-東海タンデム加速器は最高加速電圧が約18MVの大型静電加速器であり、核物理,核化学,原子物理,材料照射などの分野に利用されている。平成30年度の利用運転日数は138日であり、主として核物理実験に利用された。最高加速電圧は16.5MVであった。新たにタンデム加速器の入射ビームラインにビームアッテネータを設置し、ビーム電流の制御を容易にし、かつ荷電変換フォイルの消耗を最小化できるようにした。主な整備事項として、約7万時間使用したペレットチェーンおよび、約9年使用した高電圧端子内発電機の駆動モーターの交換を行った。最近のビーム電流の増強によりビームプロファイルモニターのワイヤーがビームで溶断するトラブルが2件発生した。その他建家の酸欠モニタの電源故障が発生した。発表では加速器の運転・整備状況およびビーム利用開発等について報告する。

論文

Crack expansion and fracturing mode of hydraulic refracturing from Acoustic Emission monitoring in a small-scale field experiment

石田 毅*; 藤戸 航*; 山下 寛人*; 直井 誠*; 藤井 宏和*; 鈴木 健一郎*; 松井 裕哉

Rock Mechanics and Rock Engineering, 52(2), p.543 - 553, 2019/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:61.93(Engineering, Geological)

瑞浪超深地層研究所の深度500mレベル坑道底盤より鉛直下向きにボーリング孔を掘削し水圧破砕を実施した。その際、注入孔から1m離れた4つのボーリング孔内に16個のセンサーを配置し、AEイベントを観測した。最初のブレークダウンは10mL/minの流量で生じ、流量を10mL/minから30mL/minに増加させルことにより、最初のブレークダウンよりも大きな2回目のブレークダウン時に再破砕が生じた。AEの震源位置は最初と2回目のブレークダウンとも破壊していない領域のみに生じ、流量が維持された状態で注入されている時はそれ以外の領域には発生しなかった。破壊されていない領域に発生した最初と2回目のブレークダウン時のAEのP波初動の押し引きより推定される破砕メカニズムは、引張型の破壊と推定された。これらの結果は、流量の増加が水圧破砕亀裂の再破砕に効果的であることを示している。加えて、再破砕時のブレークダウンプレッシャーは1回目よりも大きく、引張型の亀裂進展を示しており、これは水圧破砕に関する古典的な弾性理論と調和的な結果である。

論文

原子力機構-東海タンデム加速器の現状

松田 誠; 株本 裕史; 田山 豪一; 仲野谷 孝充; 中村 暢彦; 沓掛 健一; 乙川 義憲; 遊津 拓洋; 松井 泰; 石崎 暢洋; et al.

Proceedings of 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1271 - 1275, 2018/08

原子力機構-東海タンデム加速器は最高加速電圧が約18MVの大型静電加速器であり、核物理,核化学,原子物理,材料照射などの分野に利用されている。2016年12月に発生した真空事故以降加速電圧が12MVまで低下した。加速管内に混入した塵や荷電変換用の炭素薄膜を除去すべく80本の全加速管を取り外し再洗浄を実施した。洗浄に4か月、再組立てに2か月を要した。このため2017年2月から約10か月が加速器の整備期間となった。加速管の再構築に伴い加速管と圧力タンク外の機器との再アライメントを実施した。運転再開は2017年12月となり、利用運転期間中に定期的なコンディショニングを行うことで16.5MVの運転電圧まで回復させることができた。2017年度の加速器の運転・整備状況およびビーム利用開発等について報告する。

論文

High spectral resolution of diode laser absorption spectroscopy for isotope analysis using a supersonic plasma jet

桑原 彬; 相羽 祇亮*; 山崎 信哉*; 南川 卓也; 松井 信*

Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 33(7), p.1150 - 1153, 2018/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:78.73(Chemistry, Analytical)

放射性廃棄物等の分析において、試料の化学的な前処理を省略できる手法として、レーザーアブレーション等の高温プラズマを用いる手法が開発されてきた。しかしながら、高温プラズマ中では各同位体のドップラー広がりにより、スペクトルが干渉し、微量同位体を検出することができない。本研究においては、超音速プラズマ風洞の断熱膨張を用いてプラズマを低温まで冷却することにより、スペクトル分解能を向上する手法を開発した。結果として、キセノン安定同位体のデモンストレーションにおいて、180Kまで冷却できることを明らかにし、従来の分解能に比して10分の1程度まで向上できる手法を開発した。

論文

Development of an isotope analysis method based on diode laser absorption spectroscopy using an arc-jet plasma wind tunnel

桑原 彬; 相羽 祇亮*; 南川 卓也; 松井 信*

Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 33(5), p.893 - 896, 2018/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:61.9(Chemistry, Analytical)

原子力施設の安全な運転及び保守管理において、核燃料または放射性廃棄物の同位体組成は、把握しなければならない重要な要素である。本研究においては、試料の前処理及びメンテナンスを要しない迅速分析を目的として、アークプラズマ風洞と半導体レーザー吸収分光法を基盤とした同位体分析法を開発した。主流として用いたアルゴンの吸収ライン(826.45nm)を用いて、超音速ノズル上流及び下流の温度を計測した。また、キセノンガスを分析試料として、キセノン原子の準安定状態からの吸収ライン(823.16nm)を用いて、開発した分析法の精度及び検出感度を明らかにした。

論文

高圧湧水下におけるプレグラウチングとポストグラウチングを併用した湧水抑制効果の評価

見掛 信一郎; 池田 幸喜; 松井 裕哉; 辻 正邦*; 西垣 誠*

土木学会論文集,C(地圏工学)(インターネット), 74(1), p.76 - 91, 2018/03

瑞浪超深地層研究所の研究坑道掘削では、湧水抑制対策の観点でプレグラウチングを実施した。深度500m水平坑道の掘削完了後、高圧湧水下(最大4MPa)でプレグラウチングの実施範囲に対してポストグラウチングを併用した。ポストグラウチングの注入範囲はプレグラウチングの外側とし、溶液型材料、複合動的注入工法を適用した。その湧水抑制効果は、グラウチングを実施しない場合に対して湧水量を約100分の1まで低減できた。これらの結果から、プレグラウチングとポストグラウチングを併用した湧水抑制対策は高圧湧水下で適用でき、湧水抑制効果が高いことを提示できた。また、グラウチングによる透水性の低下割合と注入範囲の関係について理論に基づく評価を行い、その手法は簡便であり設計や湧水量予測において有用性が高いことを示した。

論文

Development of metal corrosion testing method simulating equipment of reprocessing of spent nuclear fuels

松枝 誠; 入澤 恵理子; 加藤 千明; 松井 寛樹

Proceedings of 54th Annual Meeting of Hot Laboratories and Remote Handling (HOTLAB 2017) (Internet), 4 Pages, 2017/00

PUREX法では使用済燃料が硝酸溶液へと溶解される。使用済燃料由来の核分裂生成物を含む再処理溶液は金属材料の強い腐食性を有し、ステンレス鋼製機器の表面には頻繁に腐食が発生する。プロセス溶液中のルテニウム(Ru)やネプツニウム(Np)のような酸化性イオンはステンレス鋼が激しく腐食する主な要因となる。ステンレス鋼の腐食速度を得るために、腐食試験装置をホットラボ(日本原子力研究開発機構の廃棄物安全試験施設(WASTEF))内の気密型コンクリートセルへと設置し、Np含有加熱硝酸溶液中のステンレス鋼腐食試験を実施した。腐食試験は室温から沸点の温度範囲で1バッチ500時間実施した。その結果、硝酸溶液中のNpはステンレス鋼の腐食を加速することが示された。

論文

Neutron irradiation effect of high-density MoO$$_{3}$$ pellets for Mo-99 production, 2

西方 香緒里; 石田 卓也; 米川 実; 加藤 佳明; 黒澤 誠; 木村 明博; 松井 義典; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 藤原 靖幸*; et al.

KURRI Progress Report 2014, P. 109, 2015/07

JMTRを用いた産業利用の一環として、医療診断用アイソトープである$$^{99m}$$Tcの親核種である(n,$$gamma$$)法を用いた$$^{99}$$Moの製造を計画している。日本はこの$$^{99}$$Moを全量海外からの輸入に依存しているため、JMTRを用いた$$^{99}$$Mo国産化製造に関する技術開発を行っている。本研究では、高密度MoO$$_{3}$$ペレットを京都大学にあるKURで中性子照射し、JMTRホットラボにおいて$$^{99}$$Moから核変換により生成した$$^{99m}$$Tcを溶媒抽出法により抽出し、得られた$$^{99m}$$Tcの回収率評価及び品質検査を行った。この結果、溶媒抽出法による$$^{99}$$Mo/$$^{99m}$$Tc製造工程を実証するとともに、得られた$$^{99m}$$Tc溶液の品質が基準値を満足するものであることを明らかにした。

論文

Neutron irradiation effect of high-density MoO$$_{3}$$ pellets for Mo-99 production

西方 香緒里; 石田 卓也; 米川 実; 加藤 佳明; 黒澤 誠; 木村 明博; 松井 義典; 土谷 邦彦; 佐野 忠史*; 藤原 靖幸*; et al.

KURRI Progress Report 2013, P. 242, 2014/10

JMTR再稼働後の産業利用の拡大の一環として、JMTRを用いた(n,$$gamma$$)法によるMo-99/Tc-99m($$^{99}$$Mo/$$^{99m}$$Tc)製造技術開発を行っている。本研究では、照射ターゲットとなる高密度MoO$$_{3}$$ペレットについて、KURを用いた予備照射試験を行い、Mo-99($$^{99}$$Mo)生成量の評価及び照射特性を調べた。その結果、$$^{99}$$Mo生成量は、全中性子エネルギーを考慮することにより、精度のよい評価が可能であること、24時間照射したMoO$$_{3}$$ペレットは、未照射と比べ粒子径が約3倍に成長すること及び本照射量では結晶構造に変化がないことを確認した。

報告書

J-PARC MLF使用済放射化機器保管計画検討結果

木下 秀孝; 涌井 隆; 松井 寛樹; 前川 藤夫; 春日井 好己; 羽賀 勝洋; 勅使河原 誠; 明午 伸一郎; 関 正和; 坂元 眞一; et al.

JAEA-Technology 2011-040, 154 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2011-040.pdf:8.08MB

物質・生命科学実験施設(MLF)で発生する放射化機器については、高度に放射化しているものが多く、簡易な保管設備では保管できない。これまで、MLFの放射化物を対象として、原子力科学研究所内施設を利用した保管についての検討を行ってきたが、具体的な実施計画等の立案には至っていない。本報告では、MLFで発生する機器の概要や保管計画検討の経緯,現状での放射化機器発生予定,保管予定施設の状況についてまとめた。放射化機器の発生予定と保管予定施設(ホットラボ)の計画を照らし合わせた結果、双方の計画には隔たりがあることがわかった。また、ホットラボにおいて、現在の建物の状態や保管設備として利用するために必要な改修に関してコスト評価を行った結果、ホットラボを利用することに新規施設の建設と比較して優位性を見いだせないと結論できた。このため、新規施設建設に向けた検討を早急に行うこととした。

論文

Geostatistical modeling of groundwater properties and assessment of their uncertainties

山本 真哉*; 本多 眞*; 櫻井 英行*; 鈴木 誠*; 真田 祐幸; 杉田 裕; 松井 裕哉

Proceedings of 14th Annual Conference of the International Association for Mathematical Geosciences (IAMG 2010) (CD-ROM), 12 Pages, 2010/09

高レベル放射性廃棄物の地層処分での処分場の設計においては、地下水水質分が明らかになれば地下深部水理地質環境を理解することができる。本研究は、広範囲で網羅的に調査されている比抵抗値と関連性がある地下水の化学的特性をモデル化する地球統計学的手法を提案するものである。提案するシステムは2つの手法を組合せており、一つはクリギング手法を用いた比抵抗データの統合、もう一つはクリギングによる水理地球化学特性の3次元モデル化である。偶然の不確実性と認識された不確実の2種類の不確実性が明らかになったが、提案した手法によるこれらの不確実性は、従来のモデルの不確実性よりも小さかった。

論文

地球統計学的手法を用いた地下水水質分布の推定とその不確実性の評価

本多 眞*; 山本 真哉*; 櫻井 英行*; 鈴木 誠*; 真田 祐幸; 杉田 裕; 松井 裕哉

土木学会論文集,C, 66(3), p.609 - 624, 2010/08

地下水水質や透水性などの地下深部の地質環境は一般に空間的に不均質であり、限られた調査から合理的かつ信頼性の高いモデルを構築する技術は、高レベル放射性廃棄物処分場のような大規模な地下構造物の設計において非常に重要となる。またモデルの信頼性を担保するためには、モデルに含まれる不確実性を定量的に評価できることが求められる。本論文では特に地下水の水質分布に着目し、広範囲かつ網羅的に調査が可能な電磁探査から得られる比抵抗値との相関関係を利用した地球統計学的な三次元分布のモデル化手法を提案した。具体的には幌延深地層研究計画で取得された広域の電磁探査から試錐孔における電気検層までさまざまなスケールの比抵抗値データをその精度に応じて段階的に統合した比抵抗値モデルと離散的にしか得られない限られた地下水水質データから三次元分布モデルを構築した。さらには、構築されたモデルに含まれる不確実性に着目して、不確実性の要因を整理したうえでデータに基づいたシミュレーションによりその評価を行った。その結果、提案手法によるモデルの不確実性が他の手法と比べて小さく見積もられ、提案手法の有効性を示すことができた。

論文

Latest design of liquid lithium target in IFMIF

中村 博雄; Agostini, P.*; 荒 邦章; Cevolani, S.*; 千田 輝夫*; Ciotti, M.*; 深田 智*; 古谷 一幸*; Garin, P.*; Gessii, A.*; et al.

Fusion Engineering and Design, 83(7-9), p.1007 - 1014, 2008/12

 被引用回数:14 パーセンタイル:27.64(Nuclear Science & Technology)

本報告では、国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウム(Li)ターゲットの最近の設計について述べる。IFMIFは、核融合材料照射のための加速器型中性子源である。中性子は、重陽子ビームを液体Li流に照射して発生させる。ターゲット系の主な設計要求は、1GW/m$$^{2}$$の熱負荷除熱のための流速10m/sから20m/sで安定なLi流を実現することである。そのため、2段絞りのノズル及び曲面流が採用され、流動特性は水とLi流実験で確証された。純化系は、コールドトラップ及び2種類のホットトラップから構成されており、トリチウム,ベリリウム7,酸素,窒素,炭素等を、許容量以下に制御する。窒素は10ppm以下に、トリチウムは1ppm以下である。また、信頼性のある長期運転のため、自由表面計測など種々の計測器が設置される。ターゲットアセンブリの背面壁は、50dpa/yの中性子照射を受けるため、遠隔操作で交換可能な構造が不可欠であり、2つの方式が検討中である。

報告書

地盤統計学的手法を用いた地質環境モデル構築手法に関する研究(共同研究)

本多 眞*; 桜井 英行*; 鈴木 誠*; 岩佐 健吾*; 松井 裕哉

JAEA-Research 2008-038, 73 Pages, 2008/06

JAEA-Research-2008-038.pdf:18.44MB

本研究は、幌延深地層研究計画における「地上からの調査研究段階(第1段階)」で取得された調査データを利用して、堆積軟岩を対象に地盤統計手法を利用した地質環境モデルの構築手法の確立と情報量とモデルの信頼度の関係を客観的に評価する技術の開発を目的としたものであり、平成15年度から平成18年度の4年間で実施された清水建設との共同研究である。平成15年度から平成17年度の3年間は、年度ごとに得られたデータを用いて、比抵抗値分布の三次元モデルとその比抵抗値モデルとの相関関係を利用した地下水溶存濃度分布の三次元モデル,透水係数分布の三次元モデルの構築と更新を行い、データ量とモデルの信頼度の検討を行った。平成18年度は、最終年度のまとめとして、本研究で用いたモデル構築方法の有効性を確認するため、従来から用いられている地球統計解析に基づくモデルとの比較を行った。また、調査手順とモデルの信頼性との関係を検討するため、実際とは異なる調査手順を想定し、調査進展に伴うモデルの信頼度の比較を行った。

論文

Technology development for the construction of the ITER superconducting magnet system

奥野 清; 中嶋 秀夫; 杉本 誠; 礒野 高明; 河野 勝己; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 名原 啓博; et al.

Nuclear Fusion, 47(5), p.456 - 462, 2007/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:70.85(Physics, Fluids & Plasmas)

ITER超伝導マグネットの調達準備活動を通して得られた大型超伝導コイルの技術開発成果について述べる。ITER計画では原子力機構が主体となり、産業界の協力の下、各企業が有する優れた製作技術・生産能力を有効に活用し、調達準備活動を実施している。Nb$$_{3}$$Sn超伝導導体技術では、マグネットの設計変更によりNb$$_{3}$$Sn素線の臨界電流値に関する要求値が引き上げられたが、変更後の目標値をクリアーする素線の量産技術に見通しが得られた。また、局所的な曲げ歪みが素線の臨界電流値の低下を引き起こすことを実験的・解析的に明らかにし、その知見に基づいた導体設計手法の高度化が図られた。さらに、高さ14m,幅9m,1個の重量310tという大きなトロイダル磁場コイルを、所定の性能(68kA, 12T)が得られるように製作する技術の確立を目的とした技術活動を実施し、高精度巻線の検討,コイル容器用の高強度低温構造材を数十トンレベルで量産する技術の実証、及び機械加工・溶接の併用による大型コイル容器の製作技術の確立など、多くの成果が得られている。

報告書

地盤統計学的手法を用いた地質環境モデル構築手法に関する研究(共同研究)

本多 眞*; 鈴木 誠*; 桜井 英行*; 岩佐 健吾*; 松井 裕哉

JAEA-Research 2007-028, 91 Pages, 2007/04

JAEA-Research-2007-028.pdf:17.93MB

本研究は、幌延深地層研究計画における「地上からの調査研究段階(第1段階)」で取得される調査データを利用して、堆積軟岩を対象として、地盤統計手法を利用した地質環境モデルの構築手法の確立と情報量とモデルの信頼度の関係を客観的に評価する技術の開発を目的として、平成15年度より実施してきたものである。本報告書は3年目の平成17年度に実施した研究内容を報告するものである。平成17年度では具体的に、2年目までの検討で用いた調査データに加えて、平成16年度に実施されたボーリング調査(HDB-9, 10, 11孔)のデータを用いて、1, 2年目と同様の水理地質環境モデルの構築を実施した。そして調査のステップに応じたデータ及びモデルの更新を実施し、データ量とモデルの信頼度の関係について検討した。また地下水水質モデルでは、溶存成分ごとに比抵抗値との相関関係をもとにモデルを構築し、その特徴を明らかにした。

論文

調査段階の進展に伴う水理地質モデルの信頼度に関する考察; 地球統計手法を用いた透水係数分布推定の例

本多 眞*; 鈴木 誠*; 桜井 英行*; 岩佐 健吾*; 松井 裕哉

第41回地盤工学研究発表会発表講演集, p.51 - 52, 2006/07

日本原子力研究開発機構が北海道幌延町で実施中の幌延深地層研究計画で取得されてきた各種調査データのうち、網羅的に調査可能な各種の比抵抗探査データを利用することで、比抵抗値と相関性の強い水理地質パラメータの広域三次元構造を合理的にモデル化できることを示してきた。本稿では、これまでの研究成果を踏まえ、平成12年度から開始した幌延深地層研究計画の地上からの調査段階の進展に伴う情報量の増加とモデルの信頼度との関係について定量的な評価を試み、調査の効果に関する考察を行った。具体的には、各種の比抵抗探査から推定した地盤の比抵抗値分布を補助的な情報として、離散的に得られる原位置地盤の透水係数データから地球統計手法により透水係数分布をモデル化し、調査段階ごとに精度比較を行うことで、調査の進展とモデルの信頼度の関係を定量的に把握した。

論文

地球統計手法による各種比抵抗探査データの統合と水理地質・水質分布モデルの構築

本多 眞*; 桜井 英行*; 岩佐 健吾*; 鈴木 誠*; 松井 裕哉

平成18年度(2006年)資源・素材学会春季大会講演集(I)資源編, p.49 - 52, 2006/03

高レベル放射性廃棄物の地層処分のような大規模地下構造物の設計・施工においては、限られた調査から合理的かつ信頼性の高い水理地質環境(透水性や地下水水質など)を把握することがプロジェクト全体のコスト低減の観点から重要となる。本研究は、そのような観点から、地球統計学的手法に基づく対象場の水理地質環境モデルの構築手法の確立と、構築したモデルの信頼度を客観的に評価する技術の開発を目的として実施している。具体的には、日本原子力研究開発機構が北海道幌延町で実施中の幌延深地層研究計画で取得した各種データのうち、広域$$sim$$ボーリング孔といった異なるスケールで取得されている比抵抗分布に着目し、比抵抗分布と水理地質環境に関連するパラメータの相関性の検討やモデルの構築を地球統計学的手法で行うとともに、モデルの信頼度をクロスバリデーションという形で評価した。本研究の結果、地球統計法を駆使し広域から狭域までの物理探査結果を統合しその比抵抗分布モデルに基づく水理地質環境モデルを構築する技術をほぼ構築した。また、モデルの信頼度の評価結果から、単純なデータ量の増加は必ずしもモデルの信頼度の向上に寄与しない可能性があることなどの知見を得た。

論文

BiScO$$_3$$: Centrosymmetric BiMnO$$_3$$-type oxide

Belik, A. A.*; 飯久保 智; 樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 真家 信*; 長井 拓郎*; 松井 良夫*; Stefanovich, S. Y.*; Lazoryak, B. I.*; et al.

Journal of the American Chemical Society, 128(3), p.706 - 707, 2006/01

 被引用回数:104 パーセンタイル:9.69(Chemistry, Multidisciplinary)

BiMnO$$_3$$と同形のペロブスカイトBiScO$$_3$$を用いて電子線回折,中性子回折による結晶構造解析を行った。この結果BiScO$$_3$$の結晶構造はBiMnO$$_3$$の空間群とされているC2より対称性の高い、中心対称の空間群C2/cが適当であることがわかった。BiMnO$$_3$$についても同様な対称性の高い空間群である可能性がある。

論文

Development of advanced superconducting coil technologies for the National Centralized Tokamak

木津 要; 三浦 友史*; 土屋 勝彦; 安藤 俊就*; 小泉 徳潔; 松井 邦浩*; 逆井 章; 玉井 広史; 松川 誠; 石田 真一; et al.

Nuclear Fusion, 45(11), p.1302 - 1308, 2005/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:84.35(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置の工学研究をとおして、将来の核融合装置に適用できる先進的な超伝導コイルの製作技術を開発した。その開発技術の一つは超伝導導体を熱処理後巻き線する方法(リアクト・アンド・ワインド法:R&W法)のNb$$_{3}$$AlのD型コイル製作への適用である。R&W法による導体の曲げの影響を評価するために臨界電流測定部がトロイダル磁場コイル実機と同じ曲率となるD型のコイルを開発し、臨界電流を測定した。その結果、R&W法による曲げ歪は、導体の臨界電流特性に影響を与えないことが見いだされた。また、中心ソレノイドコイル用のNb$$_{3}$$Sn導体の開発においては、熱処理後のNb$$_{3}$$Snコイル導体に故意に曲げ歪を加えることにより、導体の交流損失を減らす方法を考案し、その効果を実験的に実証した。また、平衡磁場コイル用NbTi導体の開発においては、高銅比化による安定性とフィラメント径の極細化による低交流損失を同時に達成するNbTi素線を開発し、実断面サイズの導体サンプルの通電試験により、臨界電流目標値を達成することを確認した。

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