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【特集】 光エレクトロニクス―有機非線形光学材料の最新動向―
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特集にあたって
Introduction
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中西八郎(東北大学 多元物質科学研究所 客員教授)
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2次非線形光学結晶DASTとその周辺化合物
DAST as Second-Order Nonlinear Optical Crystals and Its Related Compounds
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岡田修司(山形大学 大学院 理工学研究科 教授)
有機非線形光学材料もようやく実用レベルに達するものが現れてきた。その一つが,電気光学デバイスやテラヘルツ波エミッターとして注目されている有機イオン性結晶DASTである。DASTの化合物としての特徴について述べるとともに,さまざまな分子設計に基づく周辺化合物への展開についても紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. DAST
2.1 イオン性有機2次非線形光学結晶の特徴
(1) 対イオン交換による非中心対称結晶化
(2) 電荷をもつπ共役系によるβの向上
(3) 高融点・高硬度
2.2 DASTの合成法と結晶構造
2.3 DAST研究の進展
3. DASTの周辺化合物
4. おわりに
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有機DAST結晶を用いた広帯域波長可変テラヘルツ波発生
Coherent Tunable Terahertz-Wave Generation using Organic DAST Crystals
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谷内哲夫(東北大学 学際科学国際高等研究センター 教授)
岡田修司(山形大学 大学院 理工学研究科 教授)
中西八郎(東北大学 多元物質科学研究所 客員教授)
コヒーレント波長可変THz波は,新たな分光イメージング技術として応用が拡大している。巨大非線形光学効果を有する有機DAST結晶は,差周波発生により従来の無機非線形光学結晶を上回る広帯域・高出力THz波発生が期待される。本稿では,DAST系新結晶であるDASC結晶も含めて,0.3～30THz域におけるTHz波発生特性を示す。
【目次】
1. はじめに
2. DAST結晶の特徴と結晶成長
3. DFG方式によるTHz波発生光学系
4. DAST結晶を用いた波長可変THz波分光システム
5. むすびと今後の展望
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実用に供することのできるDAST結晶の作製
Growth of High-quality DAST Crystals for Practical Applications
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髙橋義典(大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 特任研究員)
吉村政志(大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 准教授)
森勇介(大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 教授)
佐々木孝友(大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 名誉教授)
有機非線形光学結晶DASTの実用化に向け,高品質結晶の作製法を紹介する。筆者らが新規に開発し,結晶品質を大幅に改善した「斜面法」や,実用化レベルの結晶品質を実現した「低過飽和溶液内での結晶化」「溶液撹拌の導入」などを紹介するとともに,使用する溶媒種により結晶形状を変化させる手法について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 溶液成長法によるDAST結晶の作製
3. デバイス応用を見据えての高品質結晶化
4. 結晶形状の制御
5. おわりに
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電気光学用高分子
Electro-Optic Polymers
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戒能俊邦(東北大学名誉教授)
電気光学(EO)高分子は,既存の無機系EO材料を凌駕する性能発現が可能であるため,超高速変調器などへの利用が期待されている。本報では,EO高分子の化学構造とEO特性の関連,熱安定の問題,およびデバイス構造の工夫による光変調特性向上など,従来技術と,今後期待される応用分野について概説する。
【目次】
1. はじめに
2. EO高分子材料とEO効果
3. EO高分子材料の開発
4. EO高分子の応用
5. おわりに
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有機フォトリフラクティブ材料
Organic Photorefractive Materials
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佐々高史((独)理化学研究所 先任研究員)
有機アモルファス材料におけるフォトリフラクティブ効果発現の過程が,導入された機能分子の役割を含めて,だいぶ明らかとなってきた。その結果,高いレベルの複合性能を示す材料が開発され,また,アモルファス材料に優位な化学的・物理的特性,あるいは大面積や薄膜などの構造的特性を生かした応用例が数多く報告されるようになってきた。
【目次】
1. はじめに
2. 空間電荷電界形成過程
3. 材料および素子構造の最適化による性能向上
4. 応用例
5. おわりに
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2光子吸収材料とその応用
Two-photon Absorption Materials and their Applications
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渡辺敏行(東京農工大学 大学院 共生科学技術研究院 教授)
近年,2つの光子を同時に吸収・励起される材料の開発が盛んになってきている。2光子吸収を利用すると,高い空間分解能を有する分析,材料加工,機能制御が可能になる。本稿では2光子吸収材料の分子設計理論およびその応用として生体試料観測用プローブ,光線力学療法やドラッグデリバリーシステム,3次元光造形について解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 2光子吸収とは
3. 2光子吸収材料の分子設計
4. 2光子励起用分子の応用
4.1 生体試料の観察
4.2 生体機能制御
4.3 光線力学療法
4.4 3次元光メモリー
4.5 3次元光造形
(1) フォトニック結晶
(2) 再生医療
(3) マイクロマシン
5. おわりに
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有機3次非線形光学の現状:超短パルスレーザーを用いた研究
―トランス-ポリアセチレンにおけるブリーザー-ソリトン機構の直接観察―
Research with Ultrashort Pulse Laser:Direct Observation of Breather-Soliton Mechanism in trans-Polyacetylene
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小林孝嘉(電気通信大学 電気通信学研究科 量子・物質工学専攻;レーザー新世代研究センター 特任教授)
実用化をめざすための大きい励起子共鳴非線形光学効果と低次元性に基づく自発的構造緩和による超高速性を併せ持ち,かつ最も簡単なπ共役高分子であるポリアセチレンの研究を,最新の実験技術を駆使して行った。その高速性がブリーザー-ソリトンによることを実験的・理論的に明らかにした。
【目次】
1. はじめに
2. 実験
3. 結果と考察
4. おわりに
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非線形材料光導波路化の進展
Recent Development of Nonlinear Optical Waveguide Fabrication
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戒能俊邦(東北大学名誉教授)
杉原興浩(東北大学 多元物質科学研究所)
蔡 斌(東北大学 多元物質科学研究所)
非線形光学材料を用いるにあたり,光導波路構造とすることが望ましい。2次の非線形光学結晶についてはMBA-NP,MNBAおよびDASTを用いた光導波路の作製が試みられ,電気光学高分子では高速変調器の実用化をめざした導波路化が進められている。ここでは,電気光学高分子の光導波路化,DAST結晶の光導波路化について紹介し,さらに非線形光学高分子導波路低損失化の方向性を示す。
【目次】
1. はじめに
2. 非線形光導波路の位置づけ
3. 光導波路作製技術
4. 高分子光導波路材料
5. EO高分子の光導波路化
6. 有機非線形光学結晶の光導波路化
7. 非線形光導波路低損失化への取り組み
8. おわりに
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Material Report
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R&D
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負の熱膨張を示す新しい酸化物材料
A New Oxide with a Negative Thermal Expansion
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島川祐一(京都大学 化学研究所 元素科学国際研究センター 教授)
新しいAサイト秩序型ペロブスカイト酸化物LaCu3Fe4O12が,「温度誘起サイト間電荷移動」とそれに伴う大きな体積変化を示すことを見いだした。この体積変化は,温度上昇において120℃付近で起こる体積収縮であり「負の熱膨張」ともいえるものである。最近のエレクトロニクス部品においては,発熱に伴う熱膨張が深刻な問題となってきており,新物質はこのような問題を解決するための材料開発の指針を与える可能性がある。新しい応用展開の可能性を含めて,新材料の合成と基礎物性について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. Aサイト秩序型ペロブスカイト酸化物LaCu3Fe4O12
3. LaCu3Fe4O12での体積収縮と物性変化
4. LaCu3Fe4O12での負の熱膨張とその応用展開
5. おわりに
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グリーン化対応次世代ウェット装置
The Next Generation Equipments/process for the Cleaning and Environmental Safety
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廣瀬治道(芝浦メカトロニクス(株) 技術本部 研究開発グループ 技監)
液晶テレビを中心とした大型パネルの需要増加によるパネル製造エネルギーの増大,また高精細画質対応のための薬液を用いた洗浄処理プロセス導入による環境問題に対応し,ウェットプロセスのあり方を見直した。少液洗浄ツール・環境低負荷プロセス・高効率洗浄装置を例にグリーン化対応のウェットプロセスについて述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 洗浄のツールとメカニズム
2.1 ドライ洗浄
2.2 枚葉式ウェット洗浄ツール
(1) 高密度ブラシ
(2) CJ(キャビテーションジェット)
(3) MS(超音波洗浄)
3. 環境調和型ツール
(1) H/Jツール
(2) H/Mツール
4. スピン式洗浄技術
5. 環境調和型縦型プロセス装置
5.1 縦型ウェットプロセス装置の環境対応優位性
5.2 縦型ウェットプロセス装置の効果
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Market data
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イオン交換膜の市場動向
Market Trend on Ion Exchange Membrane
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【目次】
1. 概要
2. 用途
2.1 用途構成
2.2 固体高分子型燃料電池用電解質膜
3. 市場規模
4. 業界構造
5. 企業動向
(1) 旭化成ケミカルズ
(2) アストム(トクヤマ/旭化成ケミカルズ)
(3) 旭硝子
(4) ユアサアイオニクス
(5) 日立製作所
(6) デュポン
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INFORMATION CORNER
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2009 『機能材料』総目次
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2009 Vol.29 『機能材料』総目次 1～12月号
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特集にあたって
Introduction
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中西八郎(東北大学 多元物質科学研究所 客員教授)
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2次非線形光学結晶DASTとその周辺化合物
DAST as Second-Order Nonlinear Optical Crystals and Its Related Compounds
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岡田修司(山形大学 大学院 理工学研究科 教授)
有機非線形光学材料もようやく実用レベルに達するものが現れてきた。その一つが,電気光学デバイスやテラヘルツ波エミッターとして注目されている有機イオン性結晶DASTである。DASTの化合物としての特徴について述べるとともに,さまざまな分子設計に基づく周辺化合物への展開についても紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. DAST
2.1 イオン性有機2次非線形光学結晶の特徴
(1) 対イオン交換による非中心対称結晶化
(2) 電荷をもつπ共役系によるβの向上
(3) 高融点・高硬度
2.2 DASTの合成法と結晶構造
2.3 DAST研究の進展
3. DASTの周辺化合物
4. おわりに
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有機DAST結晶を用いた広帯域波長可変テラヘルツ波発生
Coherent Tunable Terahertz-Wave Generation using Organic DAST Crystals
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谷内哲夫(東北大学 学際科学国際高等研究センター 教授)
岡田修司(山形大学 大学院 理工学研究科 教授)
中西八郎(東北大学 多元物質科学研究所 客員教授)
コヒーレント波長可変THz波は,新たな分光イメージング技術として応用が拡大している。巨大非線形光学効果を有する有機DAST結晶は,差周波発生により従来の無機非線形光学結晶を上回る広帯域・高出力THz波発生が期待される。本稿では,DAST系新結晶であるDASC結晶も含めて,0.3～30THz域におけるTHz波発生特性を示す。
【目次】
1. はじめに
2. DAST結晶の特徴と結晶成長
3. DFG方式によるTHz波発生光学系
4. DAST結晶を用いた波長可変THz波分光システム
5. むすびと今後の展望
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実用に供することのできるDAST結晶の作製
Growth of High-quality DAST Crystals for Practical Applications
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髙橋義典(大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 特任研究員)
吉村政志(大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 准教授)
森勇介(大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 教授)
佐々木孝友(大阪大学 大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 名誉教授)
有機非線形光学結晶DASTの実用化に向け,高品質結晶の作製法を紹介する。筆者らが新規に開発し,結晶品質を大幅に改善した「斜面法」や,実用化レベルの結晶品質を実現した「低過飽和溶液内での結晶化」「溶液撹拌の導入」などを紹介するとともに,使用する溶媒種により結晶形状を変化させる手法について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 溶液成長法によるDAST結晶の作製
3. デバイス応用を見据えての高品質結晶化
4. 結晶形状の制御
5. おわりに
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電気光学用高分子
Electro-Optic Polymers
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戒能俊邦(東北大学名誉教授)
電気光学(EO)高分子は,既存の無機系EO材料を凌駕する性能発現が可能であるため,超高速変調器などへの利用が期待されている。本報では,EO高分子の化学構造とEO特性の関連,熱安定の問題,およびデバイス構造の工夫による光変調特性向上など,従来技術と,今後期待される応用分野について概説する。
【目次】
1. はじめに
2. EO高分子材料とEO効果
3. EO高分子材料の開発
4. EO高分子の応用
5. おわりに
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有機フォトリフラクティブ材料
Organic Photorefractive Materials
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佐々高史((独)理化学研究所 先任研究員)
有機アモルファス材料におけるフォトリフラクティブ効果発現の過程が,導入された機能分子の役割を含めて,だいぶ明らかとなってきた。その結果,高いレベルの複合性能を示す材料が開発され,また,アモルファス材料に優位な化学的・物理的特性,あるいは大面積や薄膜などの構造的特性を生かした応用例が数多く報告されるようになってきた。
【目次】
1. はじめに
2. 空間電荷電界形成過程
3. 材料および素子構造の最適化による性能向上
4. 応用例
5. おわりに
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2光子吸収材料とその応用
Two-photon Absorption Materials and their Applications
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渡辺敏行(東京農工大学 大学院 共生科学技術研究院 教授)
近年,2つの光子を同時に吸収・励起される材料の開発が盛んになってきている。2光子吸収を利用すると,高い空間分解能を有する分析,材料加工,機能制御が可能になる。本稿では2光子吸収材料の分子設計理論およびその応用として生体試料観測用プローブ,光線力学療法やドラッグデリバリーシステム,3次元光造形について解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 2光子吸収とは
3. 2光子吸収材料の分子設計
4. 2光子励起用分子の応用
4.1 生体試料の観察
4.2 生体機能制御
4.3 光線力学療法
4.4 3次元光メモリー
4.5 3次元光造形
(1) フォトニック結晶
(2) 再生医療
(3) マイクロマシン
5. おわりに
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有機3次非線形光学の現状:超短パルスレーザーを用いた研究
―トランス-ポリアセチレンにおけるブリーザー-ソリトン機構の直接観察―
Research with Ultrashort Pulse Laser:Direct Observation of Breather-Soliton Mechanism in trans-Polyacetylene
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小林孝嘉(電気通信大学 電気通信学研究科 量子・物質工学専攻;レーザー新世代研究センター 特任教授)
実用化をめざすための大きい励起子共鳴非線形光学効果と低次元性に基づく自発的構造緩和による超高速性を併せ持ち,かつ最も簡単なπ共役高分子であるポリアセチレンの研究を,最新の実験技術を駆使して行った。その高速性がブリーザー-ソリトンによることを実験的・理論的に明らかにした。
【目次】
1. はじめに
2. 実験
3. 結果と考察
4. おわりに
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非線形材料光導波路化の進展
Recent Development of Nonlinear Optical Waveguide Fabrication
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戒能俊邦(東北大学名誉教授)
杉原興浩(東北大学 多元物質科学研究所)
蔡 斌(東北大学 多元物質科学研究所)
非線形光学材料を用いるにあたり,光導波路構造とすることが望ましい。2次の非線形光学結晶についてはMBA-NP,MNBAおよびDASTを用いた光導波路の作製が試みられ,電気光学高分子では高速変調器の実用化をめざした導波路化が進められている。ここでは,電気光学高分子の光導波路化,DAST結晶の光導波路化について紹介し,さらに非線形光学高分子導波路低損失化の方向性を示す。
【目次】
1. はじめに
2. 非線形光導波路の位置づけ
3. 光導波路作製技術
4. 高分子光導波路材料
5. EO高分子の光導波路化
6. 有機非線形光学結晶の光導波路化
7. 非線形光導波路低損失化への取り組み
8. おわりに
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Material Report
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R&D
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負の熱膨張を示す新しい酸化物材料
A New Oxide with a Negative Thermal Expansion
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島川祐一(京都大学 化学研究所 元素科学国際研究センター 教授)
新しいAサイト秩序型ペロブスカイト酸化物LaCu3Fe4O12が,「温度誘起サイト間電荷移動」とそれに伴う大きな体積変化を示すことを見いだした。この体積変化は,温度上昇において120℃付近で起こる体積収縮であり「負の熱膨張」ともいえるものである。最近のエレクトロニクス部品においては,発熱に伴う熱膨張が深刻な問題となってきており,新物質はこのような問題を解決するための材料開発の指針を与える可能性がある。新しい応用展開の可能性を含めて,新材料の合成と基礎物性について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. Aサイト秩序型ペロブスカイト酸化物LaCu3Fe4O12
3. LaCu3Fe4O12での体積収縮と物性変化
4. LaCu3Fe4O12での負の熱膨張とその応用展開
5. おわりに
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グリーン化対応次世代ウェット装置
The Next Generation Equipments/process for the Cleaning and Environmental Safety
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廣瀬治道(芝浦メカトロニクス(株) 技術本部 研究開発グループ 技監)
液晶テレビを中心とした大型パネルの需要増加によるパネル製造エネルギーの増大,また高精細画質対応のための薬液を用いた洗浄処理プロセス導入による環境問題に対応し,ウェットプロセスのあり方を見直した。少液洗浄ツール・環境低負荷プロセス・高効率洗浄装置を例にグリーン化対応のウェットプロセスについて述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 洗浄のツールとメカニズム
2.1 ドライ洗浄
2.2 枚葉式ウェット洗浄ツール
(1) 高密度ブラシ
(2) CJ(キャビテーションジェット)
(3) MS(超音波洗浄)
3. 環境調和型ツール
(1) H/Jツール
(2) H/Mツール
4. スピン式洗浄技術
5. 環境調和型縦型プロセス装置
5.1 縦型ウェットプロセス装置の環境対応優位性
5.2 縦型ウェットプロセス装置の効果
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Market data
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イオン交換膜の市場動向
Market Trend on Ion Exchange Membrane
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【目次】
1. 概要
2. 用途
2.1 用途構成
2.2 固体高分子型燃料電池用電解質膜
3. 市場規模
4. 業界構造
5. 企業動向
(1) 旭化成ケミカルズ
(2) アストム(トクヤマ/旭化成ケミカルズ)
(3) 旭硝子
(4) ユアサアイオニクス
(5) 日立製作所
(6) デュポン
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INFORMATION CORNER
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2009 『機能材料』総目次
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2009 Vol.29 『機能材料』総目次 1～12月号
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