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2009 Fiscal Year Annual Research Report

ナノチューブ新物質のデザインと電子構造・物性解明

Planned Research

Project AreaCarbon nanotube nanoelectronics
Project/Area Number 19054005
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

斎藤 晋  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00262254)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 是常 隆  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (90391953)
Keywordsカーボンナノチューブ / グラフェン / 電子構造
Research Abstract

ナノチューブを含むナノカーボン系の電子物性の予言には、その幾何構造の精密予測が不可欠である。これまでの第一原理電子構造計算・全エネルギー計算に基づくカーボンナノチューブの構造最適化研究は、主に、ジグザグナノチューブに対して精力的になされてきた。これは、同系が、比較的大きなエネルギーギャップを持つチューブと、微小なギャップを持つチューブとに分類される、比較的「扱いやすい」系であるためである。そして、当研究室の研究を含めて、幾つかのグループによる報告があり、細いジグザグチューブでは、構造変化が電子状態にも大きな影響を及ぼすことが知られている。さらに、アームチェアナノチューブに関しても、前年度までに詳細な幾何構造・電子状態研究も遂行している。そこで、平成21年度分の研究では、いわゆるカイラルナノチューブにおいて、その螺旋度をも構造自由度と見た場合の構造最適化、さらには、電子物性の螺旋度依存性について、詳細に調べることに成功した。また、カーボンナノチューブで直径を大きくした極限と捉えられるグラフェン系において、以前、幾何構造を周期的に修飾することにより、金属的な電子構造を半導体に変えることができることを予言していたが、そのバンドギャップ値の修飾周期依存性を解明することに成功した。グラフェン系は2次元系であることから、これまでのシリコンウエハー等に対するデバイス加工プロセスと同様な加工のできる、新デバイス素材として着目されている。他方、金属的な電子輸送特性を持つため、効果的にバンドギャップを持つ半導体とする方法が模索されている。本研究成果は、半導体化の有力な方法を示した点で大きな意義がある。

  • Research Products

    (71 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (62 results)

  • [Journal Article] Simple-cubic three-dimensional C_<60> polymer2011

    • Author(s)
      Y.Yamagami, S.Saito
    • Journal Title

      Physica E

      Volume: 43 Pages: 661-668

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Geometries, eletronic structures and energetics of small-diameter single-walled carbon nanotubes2011

    • Author(s)
      K.Kato, S.Saito
    • Journal Title

      Physica E

      Volume: 43 Pages: 669-672

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pressure-induced structural phase transition of small-diameter carbon nanotubes2011

    • Author(s)
      M.Sakurai, S.Saito
    • Journal Title

      Physica E

      Volume: 43 Pages: 672-676

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Energetics and electronic structures of pyridine-type defects in nitrogen-doped carbon nanotubes2011

    • Author(s)
      Y.Fujimoto, S.Saito
    • Journal Title

      Physica E

      Volume: 43 Pages: 677-680

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pressure-induced Structural Phase Transition of Carbon Nanotubes into New Nanostructured Carbon Solids2010

    • Author(s)
      M.Sakurai, S.Saito
    • Journal Title

      Mater.Res.Soc.Symp.Proc.

      Volume: 1024 Pages: K05-24(1-6)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Systematic Study of Work Functions of Single-walled Carbon Nanotubes2010

    • Author(s)
      K.Kato, S.Saito
    • Journal Title

      Mater.Res.Soc.Symp.Proc.

      Volume: 1024 Pages: K18-02(1-6)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Constant-Pressure Molecular-Dynamics Study of Carbon Nanotubes and Electronic Structure of New Phases2010

    • Author(s)
      M.Sakurai, S.Saito
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 49 Pages: 02BB05(1-5)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Body-Centered Tetragonal C_4 : A Viable sp^3 Carbon Allotrope2010

    • Author(s)
      K.Umemoto, R.M.Wentzcovitch, S.Saito, T.Miyake
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 104 Pages: 125504(1-4)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimentally Determined Redox Potentials of Individual (n,m) Single-Walled Carbon Nanotubes2009

    • Author(s)
      Y. Tanaka, Y. Hirana, Y. Niidome, K. Kato, S. Saito and N. Nakashima
    • Journal Title

      Angewandte Chemie

      Volume: 121 Pages: 7791-7795

    • DOI

      DOI:10.1002/ange.200902468

  • [Presentation] グラフェンを含む層状物質における圧力誘起構造相転移の研究2011

    • Author(s)
      酒井佑規、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟(概要集発行)
    • Year and Date
      20110325-20110328
  • [Presentation] 窒素ドープカーボンナノチューブの反応性と電子構造の多様性2011

    • Author(s)
      藤本義隆、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟(概要集発行)
    • Year and Date
      20110325-20110328
  • [Presentation] カイラルナノチューブにおける幾何構造・電子構造の詳細予測研究2011

    • Author(s)
      加藤幸一郎、是常隆、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟(概要集発行)
    • Year and Date
      20110325-20110328
  • [Presentation] BNナノチューブに内包されたアルカリドープフラーレンの電子状態2011

    • Author(s)
      是常隆、斎藤晋、Jesse Noffsinger、Marvin.L.Cohen
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟(概要集発行)
    • Year and Date
      20110325-20110328
  • [Presentation] 周期的に構造修飾したグラフェンの電子構造2011

    • Author(s)
      櫻井誠大、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟(概要集発行)
    • Year and Date
      20110325-20110328
  • [Presentation] らせん対称性を用いた第一原理計算によるカーボンナノチューブの系統的研究2011

    • Author(s)
      加藤幸一郎、是常隆、斎藤晋
    • Organizer
      第40回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2011-03-10
  • [Presentation] 窒素ドープカーボンナノチューブの構造的多様性と電子特性制御2011

    • Author(s)
      藤本義隆、斎藤晋
    • Organizer
      第40回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2011-03-10
  • [Presentation] BNナノチューブに内包されたK_xC_<60>の第一原理計算2011

    • Author(s)
      是常隆、斎藤晋、Jesse Noffsinger、Marvin L.Cohen
    • Organizer
      第40回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2011-03-10
  • [Presentation] 穴のあいたグラフェンの電子構造とバンドギャップ制御2011

    • Author(s)
      櫻井誠大、斎藤晋
    • Organizer
      第40回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2011-03-09
  • [Presentation] Energetics and Electronic Properties of Carbon and Boron-Nitride Nanostructures2011

    • Author(s)
      S.Saito
    • Organizer
      International Symposium "Nanoscience and Quantum Physics 2011" nanoPHYS'11
    • Place of Presentation
      東京(招待講演)
    • Year and Date
      2011-01-27
  • [Presentation] グラフェンの電子物性と半導体化2010

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      第24回ダイヤモンドシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京(招待講演)
    • Year and Date
      2010-11-18
  • [Presentation] Electronic States, Energetics, and Structural Phase Transformation of Nanostructured Carbon Materials and Compounds2010

    • Author(s)
      S.Saito
    • Organizer
      International Workshop on Elements Strategy and Technology for Materials Innovation (ESTMI 2010)
    • Place of Presentation
      横浜市(招待講演)
    • Year and Date
      2010-11-12
  • [Presentation] Band-gap engineering of carbon nanotubes and Nanostructured graphene semiconductors2010

    • Author(s)
      S.Saito
    • Organizer
      First A3 (China, Japan, and Korea) Symposium on Emergin Materials : Nancarbons and Nanowires for Energy
    • Place of Presentation
      チョンジュ(韓国)(招待講演)
    • Year and Date
      2010-11-08
  • [Presentation] グラフェンを周期的に修飾した系の電子構造2010

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      新世代研究所2010年第二回ナノカーボン研究会
    • Place of Presentation
      東京(招待講演)
    • Year and Date
      2010-10-06
  • [Presentation] グラフェンと単層窒化ホウ素から成る層状超格子における圧力効果2010

    • Author(s)
      酒井佑規、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      堺市
    • Year and Date
      2010-09-26
  • [Presentation] グラフェンとナノチューブから成る複合次元sp^2炭素新構造の電子状態2010

    • Author(s)
      櫻井誠大、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      堺市
    • Year and Date
      2010-09-26
  • [Presentation] 窒化ホウ素と炭素のヘテロエピタキシャル成長2010

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      堺市
    • Year and Date
      2010-09-26
  • [Presentation] 窒素ドープカーボンナノチューブにおける水素吸着の影響:エネルギー論と電子構造2010

    • Author(s)
      藤本義隆、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      堺市
    • Year and Date
      2010-09-24
  • [Presentation] 各種カーボンナノチューブにおける螺旋度を含む構造最適化II:実空間密度汎関数法による研究2010

    • Author(s)
      加藤幸一郎、是常隆、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      堺市
    • Year and Date
      2010-09-23
  • [Presentation] Bandgap opening in graphene by periodic modification2010

    • Author(s)
      M.Sakurai, S.Saito
    • Organizer
      Psi_k Conference 2010
    • Place of Presentation
      ベルリン(ドイツ)
    • Year and Date
      2010-09-12
  • [Presentation] ナノカーボン系における圧力誘起構造相転移とダイヤモンド多形の物性2010

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      黒鉛-ダイヤモンド変換および新たな炭素系材料創製に関するワークショップ
    • Place of Presentation
      横浜市(招待講演)
    • Year and Date
      2010-09-10
  • [Presentation] 立方晶3次元C_<60>ポリマー2010

    • Author(s)
      山上雄一郎、斎藤晋
    • Organizer
      第39回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2010-09-07
  • [Presentation] らせん対称性を用いた第一原理計算による捻られたカーボンナノチューブの物性予測研究2010

    • Author(s)
      加藤幸一郎、是常隆、斎藤晋
    • Organizer
      第39回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2010-09-07
  • [Presentation] ナノチューブ配列を用いて周期的に修飾したグラフェンのエネルギー論と電子構造2010

    • Author(s)
      櫻井誠大、斎藤晋
    • Organizer
      第39回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2010-09-05
  • [Presentation] 窒素ドープカーボンナノチューブの水素吸着効果2010

    • Author(s)
      櫻井誠大、斎藤晋
    • Organizer
      第39回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2010-09-05
  • [Presentation] Twisting Carbon Nanotubes2010

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      新世代研究所2010年第一回ナノカーボン研究会
    • Place of Presentation
      蔵王(招待講演)
    • Year and Date
      2010-07-20
  • [Presentation] Energetics and Electronic Structures of Twisted Carbon Nanotubes2010

    • Author(s)
      K.Kato, T.Koretsune, S.Saito
    • Organizer
      11^<th> International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • Place of Presentation
      モントリオール(カナダ)
    • Year and Date
      2010-06-29
  • [Presentation] Electronic Structures of Boron- or Nitrogen-doped Carbon Nanotubes2010

    • Author(s)
      T.Koretsune, S.Saito
    • Organizer
      Int.Conf.on Superconductivity and Magnetism (ICSM) 2010
    • Place of Presentation
      アンタルヤ(トルコ)(招待講演)
    • Year and Date
      2010-04-25
  • [Presentation] グラフェンと単層窒化ホウ素から成る層状超格子の電子構造と安定性2010

    • Author(s)
      酒井佑規、是常隆、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2010-03-23
  • [Presentation] グラフェンを周期的に修飾した系の電子構造2010

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2010-03-20
  • [Presentation] 不純物置換したカーボンナノチューブ接合構造体の電子物性2010

    • Author(s)
      櫻井誠大、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2010-03-20
  • [Presentation] 各種カーボンナノチューブにおける螺旋度を含む構造最適化2010

    • Author(s)
      加藤幸一郎、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2010-03-20
  • [Presentation] 窒素ドープされたカーボンナノチューブのエネルギー論と電子特性-不純物密度の観点から-2010

    • Author(s)
      藤本義隆、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2010-03-20
  • [Presentation] Electron-phonon coupling in A15 Cs_3C_<60> and fcc alkali fullerides2010

    • Author(s)
      T.Koretsune, S.Saito
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting 2010
    • Place of Presentation
      ポートランド(米国)
    • Year and Date
      2010-03-15
  • [Presentation] Prediction of a new metastable sp^3-carbon allotrope at ambient conditions2010

    • Author(s)
      T.Miyake, K.Umemoto, R.M.Wentzcovitch, S.Saito
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting 2010
    • Place of Presentation
      ポートランド(米国)
    • Year and Date
      2010-03-15
  • [Presentation] 螺旋度を変化させた各種カーボンナノチューブの電子構造とエネルギー論2010

    • Author(s)
      加藤幸一郎、斎藤晋
    • Organizer
      第38回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2010-03-02
  • [Presentation] fcc A_3C_<60>およびA15 A_3C_<60>における電子格子相互作用と超伝導2010

    • Author(s)
      是常隆、斎藤晋
    • Organizer
      第38回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2010-03-02
  • [Presentation] ドープされたナノチューブヘテロ構造の電子輸送特性2010

    • Author(s)
      櫻井誠大、斎藤晋
    • Organizer
      第38回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2010-03-02
  • [Presentation] Prediction of a new metastable sp^3-carbon allotrope at ambient conditions2009

    • Author(s)
      S.Saito, K.Umemoto, R.M.wentzcovitch
    • Organizer
      American Geophysical Union 2009 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ(米国)
    • Year and Date
      2009-12-14
  • [Presentation] Systematic Study of Work Functions of Single-Walled Carbon Nantotubes2009

    • Author(s)
      K.Kato, S.Saito
    • Organizer
      Materials Research Society 2009 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      ボストン(米国)
    • Year and Date
      2009-12-03
  • [Presentation] Pressure-induced structural phase transition of carbon nanotubes into new nanostructured carbon solids;2009

    • Author(s)
      M.Sakurai, S.Saito
    • Organizer
      Materials Research Society 2009 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      ボストン(米国)
    • Year and Date
      2009-11-30
  • [Presentation] 第一原理電子構造研究による同位体ダイヤモンドの構造と電子状態予言2009

    • Author(s)
      斎藤晋、山上雄一郎、櫻井誠大、是常隆
    • Organizer
      第23回ダイヤモンドシンポジウム
    • Place of Presentation
      習志野市
    • Year and Date
      2009-11-18
  • [Presentation] Detailed and Systematic Study of Geometries, Energetics, and Electronic Properties of Thin Carbon Nanotubes2009

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      6th Korea-Japan Symposium on Carbon Nanotube
    • Place of Presentation
      宜野湾市(招待講演)
    • Year and Date
      2009-10-25
  • [Presentation] グラフェンナノリボン新固体相の電子状態2009

    • Author(s)
      櫻井誠大、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本市
    • Year and Date
      2009-09-28
  • [Presentation] カーボンナノチューブ中のC_<60>一次元配列の構造相転移2009

    • Author(s)
      山上雄一郎、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本市
    • Year and Date
      2009-09-26
  • [Presentation] A15相Cs_3C_<60>の電子構造の圧力依存性2009

    • Author(s)
      斎藤晋, 梅本幸一郎
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本市
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] 細いカイラルナノチューブの詳細構造の系統的研究2009

    • Author(s)
      加藤幸一郎、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本市
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] 三量体ピリジン型欠陥をもつカーボンナノチューブの構造安定性と電子構造2009

    • Author(s)
      藤本義隆、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本市
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] アルカリ金属ドープフラーレンの電子格子相互作用2009

    • Author(s)
      是常隆、斎藤晋
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本市
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] カーボンナノチューブのエネルギー論2009

    • Author(s)
      加藤幸一郎、斎藤晋
    • Organizer
      第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば市
    • Year and Date
      2009-09-01
  • [Presentation] 単層カーボンナノチューブの電子準位直接決定2009

    • Author(s)
      平兮康彦、田中泰彦、加藤幸一郎、斎藤晋、中嶋直敏
    • Organizer
      第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば市
    • Year and Date
      2009-09-01
  • [Presentation] アルカリドープフラーレンのフォノンと電子格子相互作用2009

    • Author(s)
      是常隆、斎藤晋
    • Organizer
      第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば市
    • Year and Date
      2009-09-01
  • [Presentation] Extreme Abundance of C_<60> Fullerene Revisited2009

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      新世代研究所2009年第一回ナノカーボン研究会
    • Place of Presentation
      蔵王(招待講演)
    • Year and Date
      2009-08-02
  • [Presentation] Abundance of C_<60> revisited : A microscopic formation process of fullerenes2009

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      CREST International Symposium on Theory and Simulations of Complex Molecular Systems(招待講演)
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2009-07-19
  • [Presentation] Superconductivity in boron-doped carbon-nanotubes2009

    • Author(s)
      J.Haruyama, M.Matsudaira, J.Nakamura, J.Reppert, A.Rao, T.Koretsune, S.Saito, T.Nishio, Y.Hasegawa, H.Sano, Y.Iye
    • Organizer
      Tenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT09)
    • Place of Presentation
      北京
    • Year and Date
      2009-06-21
  • [Presentation] Electronic and Geometrical Properties of Carbon Nanotubes : A First-Principles Study2009

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      Joint session of the 3rd Workshop on Nanotube Optics and Nanospectrocopy (WONTON'09) and International Symposium on Carbon Nanotube Nanoelectronics (CNTNE 2009)
    • Place of Presentation
      松島(招待講演)
    • Year and Date
      2009-06-10
  • [Presentation] First principles study of impurity doped carbon nanotubes2009

    • Author(s)
      T.Koretsune, S.Saito
    • Organizer
      International Symposium on Carbon Nanotube Nanoelectronics (CNTNE 2009)
    • Place of Presentation
      松島
    • Year and Date
      2009-06-10
  • [Presentation] Work Functions of Small Diameter Carbon Nanotubes2009

    • Author(s)
      K.Kato, S.Saito
    • Organizer
      International Symposium on Carbon Nanotube Nanoelectronics (CNTNE 2009)
    • Place of Presentation
      松島
    • Year and Date
      2009-06-10
  • [Presentation] Electronic structure of carbon nanotube-based materials obtained in constant-pressure molecular-dynamics study2009

    • Author(s)
      M.Sakurai, S.Saito
    • Organizer
      International Symposium on Carbon Nanotube Nanoelectronics (CNTNE 2009)
    • Place of Presentation
      松島
    • Year and Date
      2009-06-10
  • [Presentation] Fusion Process of C_<60> fullerenes in Carbon-Nanotube Peapod2009

    • Author(s)
      Y.Yamagami, S.Saito
    • Organizer
      International Symposium on Carbon Nanotube Nanoelectonics (CNTNE 2009)
    • Place of Presentation
      松島
    • Year and Date
      2009-06-10
  • [Presentation] Energetics and Electronic Properties of Doped Carbon Nanotubes2009

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      CECAM/Psi-k Workshop on Computational Studies of Defects in Nanoscale Carbon Materials
    • Place of Presentation
      ローザンヌ(スイス)(招待講演)
    • Year and Date
      2009-05-11
  • [Presentation] Nanostructured Carbon as a Superatom : From High-Tc Superconductor to Carbon Nanoelectronics

    • Author(s)
      斎藤晋
    • Organizer
      3rd International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC3)
    • Place of Presentation
      横浜市(招待講演)

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Published: 2012-07-19  

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