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論文

Prediction of fission product release during the LOFC experiments at the HTTR

Shi, D.*; Xhonneux, A.*; 植田 祥平; Verfondern, K.*; Allelein, H.-J.*

Proceedings of 7th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2014) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2014/10

高温ガス炉技術の安全性と当該事象下で想定される物理現象の確証を目的として、高温工学試験研究炉(HTTR)を用いた実証試験が行われた。OECD主導によるLOFC(冷却材喪失事故)プロジェクトの一部として、HTTRを用いた3つのシリーズ試験運転が計画された。本試験運転では、ガス循環機の全台停止によって1次冷却材流量を異常低下させ、原子炉をスクラム不能かつ反応度制御しないATWS(原子炉スクラム失敗を伴う予期された過渡事象)とする計画であり、本事象下において原子炉の再臨界を伴う。本論では、ユーリッヒ研究所が新たに開発したソースターム解析コードSTACYについて、またLOFC試験条件下でのHTTR炉心における核分裂生成物挙動の計算結果について述べる。STACYは元来、核分裂生成物の移行放出挙動シミュレーションの検証・妥当性確認モデルであり、本研究において中空円筒形状の燃料コンパクトや六角柱状ブロック型炉心を取扱えるよう拡張改良した。本論では、3次元連続エネルギーモンテカルロ燃焼計算コードSERPENTならびに事故・過渡事象時の核分裂生成物移行放出挙動の多群解析モデルMGTによる時間依存の核熱流動解析値にもとづくSTACYの計算結果について述べる。

論文

Impact of perturbed fission source on the effective multiplication factor in Monte Carlo perturbation calculations

長家 康展; 森 貴正

Journal of Nuclear Science and Technology, 42(5), p.428 - 441, 2005/05

 被引用回数:42 パーセンタイル:5.45(Nuclear Science & Technology)

相関サンプリング法と微分演算子サンプリング法を用いたモンテカルロ摂動計算に対して核分裂源分布の変化による実効増倍率の変化を評価する新しい手法を提案した。検証のために本手法をMVPコードに組み込んだ。高速体系と熱体系に対して簡単なベンチマーク問題を設定し、これらの問題を用いて本手法の有効性を検証した。結果として、本手法は核分裂源分布の変化による実効増倍率の変化を評価するのに非常に有効であることが確認できた。また、核分裂源分摂動の効果が非常に大きい場合があり、その効果を考慮しなければ反応度変化を正確に評価することができない場合があることも示された。そのような場合においても、新しい手法を用いて核分裂源分摂動の効果を評価することができ、反応度変化の評価は著しく改善される。

論文

Development of fission source acceleration method for slow convergence in criticality analyses by using matrix eigenvector applicable to spent fuel transport cask with axial burnup profile

黒石 武; 野村 靖

Journal of Nuclear Science and Technology, 40(6), p.433 - 440, 2003/06

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

実際の使用済み燃料輸送容器の臨界安全性解析において有効な核分裂源収束加速手法を研究した。OECD/NEA燃焼度クレジットベンチマーク問題II-Cでは、炉内中性子束測定に基づいて、ほぼ対称形から強非対称形に至るまでのさまざまな軸方向燃焼度分布が提案された。その中のいくつかのケースにおける従来モンテカルロ手法の計算結果は、核分裂源分布の極めて緩慢な収束性を示し、臨界性統計評価のための信頼し得る核分裂源分布を得るためには、極めて大きなスキップサイクル数が必要となった。核分裂源収束緩慢性を改善すべく開発され従来モンテカルロ計算に組み込まれてきた行列固有値計算をこのベンチマーク問題に適用した。行列固有値計算の有効性は、その行列要素の評価精度に依存する。核分裂源の収束が不十分な状態でさらなる加速手法を適用する際に、特に極めて緩慢な収束性を示す本ベンチマーク問題に対して、小さい核分裂源の行列要素の統計評価による大きな変動により、異常な加速結果を示した。このような場合、行列要素を評価する際のヒストリー数を単純に増加させる場合と比較して計算時間的により有効な核分裂源加速手法を提案する。

論文

New acceleration method of source convergence for loosely coupled multi unit system by using matrix K calculation

黒石 武; 野村 靖

Proceedings of International Conference on the New Frontiers of Nuclear Technology; Reactor Physics, Safety and High-Performance Computing (PHYSOR 2002) (CD-ROM), 10 Pages, 2002/10

核分裂源分布の収束緩慢性を加速するため、マトリクスK計算が開発され、従来のモンテカルロ計算に導入されてきた。核分裂源が未収束であるモンテカルロ計算の途中段階において核的結合係数を近似的に求めることが出来れば、核分裂源行列方程式の固有ベクトルを用いて核分裂源を補正することにより加速が実施される。本論文では弱結合相互干渉系に対するマトリクスK計算の効果的な2つの適用手法、即ち、繰返し加速法とソース生成法を提案する。前者はマトリクスK計算による加速手順を単純に繰返すものであり、照射済みピンセル体系に対する計算結果は、臨界性を統計評価する上での信頼できる核分裂源を得るという十分な加速効果を示した。しかしながら、ある種の弱結合マルチユニット体系に対しては、ソースレベルの低いユニットが多数あるために、収束に至るための2回以上のマトリクスK計算を繰返す手順が実施できないかも知れない。後者は、このような場合に適用すべく新たに検討したものである。チェッカーボード燃料貯蔵ラック体系はそのような典型例の一つであり、計算結果により本手法の有効性が示された。

報告書

高温工学試験研究炉の燃料及び核分裂生成物挙動評価のための$$gamma$$線エネルギー分析装置の校正試験

植田 祥平; 飛田 勉*; 高橋 昌史*; 沢 和弘

JAERI-Tech 2002-055, 24 Pages, 2002/07

JAERI-Tech-2002-055.pdf:1.04MB

高温工学試験研究炉(HTTR)の運転中の燃料及び気体状核分裂生成物挙動の評価及び1次冷却材中の短半減期希ガス濃度から被覆燃料粒子の破損率を推定するため原子炉保護設備の放射能計装,燃料破損検出装置による領域別の$$beta$$線測定に加えて、1次ヘリウムサンプリング設備の試料採取装置により1次冷却材を採取し、$$gamma$$線エネルギー分析装置により試料中の短半減期希ガスの定量分析を行い、核種ごとの希ガス濃度及び放出率(R/B)値を求めている。そのため、HTTRの運転に先立ち、133Xe線源及び固体線源を用いて希ガス濃度の絶対値を求めるための$$gamma$$線エネルギー分析装置の校正試験を実施した。本報では、エネルギー分析装置の校正方法及び結果について述べる。

報告書

Performance test of micro-fission chambers for in-vessel neutron monitoring of ITER

山内 通則*; 西谷 健夫; 落合 謙太郎; 森本 裕一*; 堀 順一; 海老澤 克之*; 河西 敏

JAERI-Tech 2002-032, 41 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-032.pdf:2.62MB

ITER(ITER-FEAT)真空容器内の中性子モニターの開発を目的として、12mgの二酸化ウランを用いたマイクロフィッションチェンバーとウランのないダミーチェンバーを製作し、性能試験を行った。基本性能として、MIケーブルを取り付けたダミーチェンバーの真空リーク率、チェンバー内の導体と外側容器の絶縁性能、50Gまでの加速度に対する耐性はいずれも設計要求条件を満たした。$$gamma$$線に対する感度試験は日本原子力研究所高崎研究所の60Coガンマ線照射装置によって行った。それによれば、ITER-FEATブランケット背後の環境で、$$gamma$$線に対する感度は中性子に対する感度の0.1%以下と評価できた。また14MeV中性子に対する検出器の応答は東海研究所の核融合中性子源(FNS)によって試験した。その結果、20$$^{circ}C$$(室温)から250$$^{circ}C$$までの範囲で計数率と中性子束の良好な直線性が確認できた。遮蔽体がある場合の検出器応答は遮蔽ブランケットの模擬体を用いて試験を行い、MCNP計算の結果と良く一致したデータが得られた。それによると中性子の減速により検出器の感度は上昇するが、遮蔽体の変動による感度の変化は小さい。結論として、本マイクロフィッションチェンバーはITER-FEATの中性子モニターとして充分な性能を有することがわかった。

報告書

Proceedings of the Workshop on Severe Accident Research, Japan (SARF-99); November 8-10, 1999, Tokyo, Japan

橋本 和一郎

JAERI-Conf 2000-015, 363 Pages, 2000/11

JAERI-Conf-2000-015.pdf:29.26MB

1999年11月8日から10日にかけて、ホテル・ラングウッドにおいて、シビアアクシデント研究ワークショップ(SARJ-99)が開催された。このワークショップには、12か国より156名の参加者があった。ワークショップでは、各国における研究の現状、溶融炉心/冷却材相互作用、事故解析及びモデリング、圧力容器内現象、アクシデントマネジメント、FP挙動、研究炉、格納容器内現象、構造健全性など、シビアアクシデントに関する実験及び解析を含む幅広い領域を対象として、合計46件の発表があった。パネルディスカッションでは、「シビアアクシデント研究成果の規制への反映: 現状と将来の展望」をテーマに、パネリスト及び会場の専門家により活発な討論が行われ、さまざまな意見や見解が交換された。

論文

Evaluation of perturbation effect due to fission-source change in eigenvalue problems by Monte Carlo methods

長家 康展; 森 貴正

Proceedings of the ANS International Topical Meeting on Advances in Reactor Physics and Mathematics and Computation into the Next Millennium (PHYSOR2000) (CD-ROM), p.13 - 0, 2000/00

複数のモンテカルロ計算の結果より原子炉パラメータの微小摂動量を求めるのは非常に困難であり、古くから相関サンプリング法、微分演算子サンプリング法等が用いられている。特に固有値問題では核分裂源分布も摂動により変化するので、核分裂源の摂動量も評価する必要があり、実効増倍率の摂動量を精度よく求めることは難しい。相関サンプリング法では中川等、北田等により核分裂源の変化による摂動量を評価する方法が提案されている。本研究では微分演算子サンプリング法における核分裂源の摂動量を評価する式を導出し、簡単な体系でその精度を検証した。その結果、相関サンプリング法、微分演算子サンプリング法とも核分裂源の変化による摂動量を考慮すると直接計算の結果とよく一致し、分散は両方法とも核分裂源の変化による摂動量の分散が支配的になるが、若干微分演算子サンプリング法の方がよいことがわかった。

報告書

Proceedings of the Workshop on Severe Accident Research held in Japan (SARJ-98); November 4-6, 1998, Tokyo, Japan

杉本 純

JAERI-Conf 99-005, 523 Pages, 1999/07

JAERI-Conf-99-005.pdf:36.05MB

1998年11月4日から6日にかけて、ホテル・ラングウッドにおいて、シビアアクシデント研究ワークショップ(SARJ-98)が開催された。このワークショップには、13か国より181名の参加者があった。ワークショップでは、各国における研究の現状、OECDにおけるシビアアクシデントの検討状況、圧力容器内溶融炉心保持、水蒸気爆発、圧力容器外冷却性、FP挙動、構造健全性、燃料挙動、水素挙動、事故解析とモデル化など、シビアアクシデントに関する実験及び解析を含む幅広い領域を対象として、合計65件の発表があった。パネルディスカッションでは、「シビアアクシデントの事故シナリオ、アクシデントマネジメント戦略及び将来炉の設計に対する解析手法の現状; どれ程実際に近いのか?」をテーマに、パネリスト及び会場の専門家により活発な討論が行われ、さまざまな意見や見解が交換された。

報告書

Research program (VEGA) on the fission product release from irradiated fuel

中村 武彦; 日高 昭秀; 橋本 和一郎; 原田 雄平; 西野 泰治; 金澤 浩之; 上塚 寛; 杉本 純

JAERI-Tech 99-036, 34 Pages, 1999/03

JAERI-Tech-99-036.pdf:1.55MB

原子炉シビアアクシデント時のソースタームを評価するうえでは燃料からのFP放出挙動の評価が重要である。このため欧米で種々の実験が実施されてきた。しかしながら、これらの実験の回数及び実験条件は限られているため、短半減期FP、低揮発性FPの放出、及び燃料溶融を含む高温高圧条件の放出データを中心に大きな不確実性を含んでいる。これらの点を明確にするため、原研では国内の発電用原子炉で照射された燃料を用いてFPの放出挙動を調べるVEGA実験計画を開始した。同実験では、ホットセル内で短尺燃料を事故を模擬した高温まで誘導加熱する。この計画では、燃料を融点を超える高温まで、1.0MPaまでの高圧条件で加熱し、データの少ない低揮発性及び短半減期FPに注目してその放出及び移行挙動を調べる。

報告書

Proceedings of the Workshop on Severe Accident Research held in Japan (SARJ-97); October 6-8, 1997, Yokohama, Japan

杉本 純

JAERI-Conf 98-009, 501 Pages, 1998/05

JAERI-Conf-98-009.pdf:32.32MB

1997年10月6日~8日にかけて、横浜パシフィコにおいて、シビアアクシデント研究ワークショップ(SARJ-97)が開催された。このワークショップには、15ヶ国、1国際機関より180人の参加者があった。ワークショップでは、各国の研究概要、圧力容器内溶融炉心保持、水蒸気爆発、FP挙動、構造健全性、格納容器挙動、シミュレーション、アクシデントマネジメントなど、シビアアクシデントに関する実験及び解析を含む幅広い領域を対象として、合計58件の発表があった。パネルディスカッションでは、「将来型炉のシビアアクシデント研究」をテーマに、パネリスト及び会場の専門家により活発な討論が行われ、様々な意見や見解が交換された。

報告書

シビアアクシデント時の強放射能FPの挙動予測に関する研究; スコーピング実験とCs,Ba,Srに関する基礎的知見

山脇 道夫*; J.Huang*; 利根川 雅久*; 小野 双葉*; 安本 勝*; 山口 憲司*; 杉本 純

JAERI-Tech 98-003, 32 Pages, 1998/02

JAERI-Tech-98-003.pdf:1.12MB

シビアアクシデント時のソースタームを精度良く評価するため、原研では照射燃料からのFP放出実験(VEGA)計画を開始している。燃料から放出されるFPは、化学形に応じて蒸気圧が異なるため、それに応じて大きく異なった移行挙動を示す。そこで、燃料から放出されたFPの高温雰囲気下での化学形及び蒸気圧を精度良く知ることにより、捕集装置までのFP移行挙動を明らかにするとともに、実炉での挙動を評価するためのモデルの開発を目指したVEGA計画の補完的な基礎研究を開始した。本研究では、FPを模擬したCs,Ba,Sr化合物をクヌッセンセルに導入し、水蒸気や水素の存在する高温雰囲気でのFPでの化学形と蒸気圧を求めるためのスコーピング実験を実施し、ソースターム評価上重要なCs,Ba,Srについて基礎的な知見を得た。

報告書

Bulk shielding experiments on large SS316 assemblies bombarded by D-T neutrons, volume I; Experiment

今野 力; 前川 藤夫; 大山 幸夫; 池田 裕二郎; 小迫 和明*; 前川 洋

JAERI-Research 94-043, 96 Pages, 1994/12

JAERI-Research-94-043.pdf:3.5MB

SS316は、ITER等の核融合炉次期装置の遮蔽材・構造材の最有力候補の一つである。94ITER/EDAのタスク(T-16)として、D-T中性子に対するSS316のバルク遮蔽性能を調べるベンチマーク実験を行った。実験体系は、直径1200mm、厚さ1118mmのSS316製円筒体系(テスト領域)で、D-T中性子源から300mmの位置に設置した(体系1)。また、核融合炉の中性子場を模擬するため、D-T中性子源の周りを厚さ200mmのSS316で囲んだ体系(体系2)も用いた。測定項目は、i)MeV、keV、eVエネルギー領域の中性子スペクトル、ii)中性子放射化反応率、iii)核分裂率、iv)$$gamma$$線スペクトル、v)$$gamma$$線発熱率で、体系表面から体系内914mmまで測定を行った。得られたデータを相互比較し、実験データの整合性、中性子反射体の効果を調べた。実験解析は、別に第II部で述べられている。

論文

Absolute calibration of the JT-60U neutron monitors using a $$^{252}$$Cf neutron source

西谷 健夫; 竹内 浩; 近藤 貴; 伊藤 孝雄*; 栗山 正明; 池田 裕二郎; 井口 哲夫*; Barnes, C. W.*

Review of Scientific Instruments, 63(11), p.5270 - 5278, 1992/11

 被引用回数:64 パーセンタイル:3.12(Instruments & Instrumentation)

重水素放電を行うトカマクにおいて、中性子発生量の絶対較正は、核融合出力、核融合利得などのプラズマ性能を評価する上で極めて重要である。JT-60Uでは、重水素運転に先立ち、$$^{252}$$Cf中性子源をJT-60真空容器内で移動させ、中性子モニターの出力とトーラス全体の中性子発生量との関係の絶対較正を行った。まず磁気軸上の92点において点線源に対する検出効率を測定し、それを平均することによってトーラス状線源に対する検出効率を求めた。$$^{252}$$Cf中性子源と実際のDDプラズマの中性子のエネルギーの違いによる誤差や、プラズマ形状の影響などは3次元モンテカルロコードによって評価し、最終的な、中性子発生量の測定誤差は11%となった。

論文

Bulk shielding experiments on large SS316 assemblies

今野 力; 前川 藤夫; 池田 裕二郎; 大山 幸夫; 小迫 和明*; 前川 洋

Fusion Technology, 21(3), p.2169 - 2173, 1992/05

ITERのような次期核融合装置の遮蔽設計の精度向上を目指し、原研FNSにおいて、一連の核融合遮蔽実験を開始した。その第1段階として、SS316を用いたバルク遮蔽実験が行なわれた。実験には2つの体系が使われた。一つは、SS316の円筒体系(直径1.2m、厚さ1.12m)で、D-T中性子源から0.3mの距離に設置された。もう一つは、D-T中性子源を囲む厚さ0.2mのSS316のソースキャンを追加したものである。体系内中性子スペクトルが、小型反跳陽子ガス比例計数管と14$$phi$$NE213を用いて測定された。ガンマ数スペクトルは40$$phi$$NE213を用いて、$$gamma$$線核発熱率はTLDを用いて測定された。また、中性子スペクトルの指標として、$$^{235}$$U・$$^{238}$$Uの核分裂率及び放射化反応率分布も測定された。得られた実験データをもとに、次期核融合装置の遮蔽設計で用いられる核データと計算コードの妥当性がチェックされ、遮蔽設計の精度が向上すると期待できる。

論文

Fusion reactor shielding experiment, 1

今野 力; 前川 藤夫; 池田 裕二郎; 大山 幸夫; 小迫 和明*; 前川 洋

JAERI-M 92-027, p.290 - 297, 1992/03

ITERにような次期核融合装置の遮蔽設計のため、一連の核融合炉遮蔽実験が計画された。その第1段階として、SS316を用いてパルク遮蔽実験が行なわれた。実験には2つの体系が使われた。一つは、SS316の円筒体系(直径1.2m、厚さ1.12m)で、D-T中性子源から0.3mの距離に設置された。もう一つは、D-T中性子源を囲む厚さ0.2mのSS316のソースキャンを追加したものである。体系内の中性子・$$gamma$$線スペクトルが、0.91mの深さまで測定された。また、中性子スペクトルの指標として、$$^{235}$$U・$$^{238}$$Uの核分裂率と放射化反応率も測定された。実験解析には、DOT3.5コード及びJENDL-3から作成されたFUSION-J3核データセットが用いられた。DOT3.5による解析は、両体系の深部において、$$gamma$$線・低エネルギー中性子スペクトル、$$^{235}$$Uの核分裂率と$$^{197}$$Au(n,$$gamma$$)$$^{198}$$Au反応率を半分以上も過少評価するという問題点が明らかになった。

論文

スポレーションの工学; 巨視的媒質中でのスポレーション反応と核子輸送

中原 康明; 西田 雄彦

原子核研究, 29(6), p.121 - 129, 1985/00

スポレーション中性子源および核分裂性物質増殖と超ウラン廃棄物消滅処理用ターゲット・ブランケット設計へのスポレーション反応の工学的応用という観点から巨視的媒質中での核反応と核子輸送過程を論ずる。核内核子カスケード,高エネルギー核分裂と粒子蒸発の競合過程および核外カスケードの計算手法のまとめを行い、次に天然ウラン円柱ターゲットについての計算結果を示す。ターゲット中の核子輸送過程の分析が行われ、さらにスポレーション反応生成物分布が示される。

報告書

使用済燃料輸送キャスクの遮蔽実験(5) PWR使用済燃料からの中性子発生量の測定

田中 俊一; 坂本 幸夫; 山路 昭雄*; 中島 宏; 関田 憲昭; 内藤 俶孝

JAERI-M 84-227, 19 Pages, 1984/12

JAERI-M-84-227.pdf:0.83MB

使用済燃料取扱施設の遮断安全性評価コードシステム、同データライブラリィの検証実験計画に基づき、PWR使用済燃料の一部を抽出し、中性子発生量の絶対測定を行った。この実験は一連の実験についての中性子の線源条件を実験的に与えると同時に、ORIGEN、ORIGEN2等の線源強度計算コードの評価用データを取得することを目的としている。実験では平均燃焼度が約36000MWd/tのPWR使用済燃料集合体の中の上・中・下部の3ヶ所から取出した小サンプルについての測定が行われ、約$$pm$$7~8%の精度で燃料の単位体積当りの中性子源強度が測定された。

報告書

アクチノイド核種を用いた核分裂計数管の製作と特性

大部 誠

JAERI-M 9757, 18 Pages, 1981/10

JAERI-M-9757.pdf:0.77MB

高速炉臨界集合体FCAの一連の体系中で$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{7}$$Np、$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{8}$$Pu、$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{9}$$Pu、$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{2}$$Pu、$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{1}$$Am、$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{3}$$Am、$$^{2}$$$$^{4}$$$$^{4}$$Cmおよび$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{5}$$Uの中心核分裂率を測定するため、平行板電極型の核分裂計数管を製作した。計数管は薄いステンレス鋼の本体、円板集電極および0.2mm厚さの白金板を用いた電着ソースからなっている。封入ガスは、Ar 97%とN$$_{2}$$ 3%の混合ガス1気圧である。核種の電着質量は、各核種の$$alpha$$線比放射能の強さにより調整した。FCAにおける実験において、全ての計数管で$$alpha$$線パイルアップの少い良好な特性が得られた。各計数管について、$$alpha$$線分析による核種質量の定量、核分裂性不純物の補正、計数管の感度を検討した。実験により、アクチノイド核分裂率が+-2~+-5%の誤差内で測定できることが明らかになった。以上の結果は、本計数管がアクチノイド核種の核断面積の実験的評価に有効に使用でさることを示している。

論文

Analysis of plate lattice heterogeneity effects of fast reactor with coarse group constants

菊池 康之

Journal of Nuclear Science and Technology, 13(6), p.304 - 314, 1976/06

少数群群定数を用いて、板状非均質体系を精度良く解析する方法を開発した。主要な点は、実効混合断面積の修正と、弾性除去断面積の補正にある。実効混合断面積の計算に当っては、異なる板の間の相互作用が考慮された。このように求められた実効断面積は、詳細スペクトル計算の値と良く一致する。Na共鳴エネルギー付近において、核軽の弾性除去断面積を、中性子スペクトルを解析的に求めて補正した。この補正により、非均質効果の解析精度が大幅に改善された。多群輸送方程式を解くに当り、核分裂源の繰り返し計算は必要ない事が判明した。

報告書

核分裂片のエネルギー損失と化学反応系中での核分裂片線量率

佐藤 章一; 森山 昇; 池添 康正; 清水 三郎; 小林 敏明; 山崎 彌三郎; 団野 晧文

JAERI-M 4717, 35 Pages, 1972/02

JAERI-M-4717.pdf:1.14MB

低温化学照射装置で行っている濃媚ウラン-パラジウム合金はくを用いた核分裂片照射実験を中心として、核分裂片のエネルギー損失を各種のモデルで計算を試みた。核分裂片のエネルギー損失に関連した現象について、一般的な議論を行った。線源の核燃料内、化学反応気体中、器壁で失われる核分裂片のエネルギーの割合を計算した。これから計算された核分裂片線量率は化学線量計による実験結果とよく一致した。

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