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フェムト秒時間分解光電子分光法による半導体価電子正孔系の超高速動力学

研究課題

研究課題/領域番号 23540366
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関大阪大学

研究代表者

金崎 順一  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80204535)

研究分担者 田中 慎一郎  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (00227141)
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2011年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード半導体 / キャリア動力学 / 時間分解光電子分光 / 正孔 / 励起電子 / フェムト秒レーザー / 超高速現象 / 角度分解フェムト秒2光子光電子分光 / 非平衡キャリア / 多体効果 / フェルミ縮退 / 電子・フォノン散乱 / グラファイト
研究概要

代表的な半導体について、光励起により生成された非平衡励起キャリア(伝導帯励起電子及び価電子帯正孔)のエネルギー・波数べクトル空間における密度分布の時間発展をフェムト秒時間分解光電子分光法により測定し、キャリア緩和過程の特徴とそれを支配する散乱素過程を明らかにした。伝導帯非平衡励起電子系については、intervalley散乱効率及び準平衡・平衡分布に至る熱化時間を直接的に決定した。さらに、1光子光電子差分分光の手法を新たに開発し、価電子帯における正孔の緩和過程の観察に初めて成功した。これにより、シリコンにおける価電子正孔系の超高速緩和過程とバルク・表面状態間の散乱過程等について直接的知見を得た。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (62件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 14件) 学会発表 (47件) (うち招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Crucial Roles of Holes in Electronic Bond Rupture on Semiconductor Surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      J. Tsuruta, E. Inami, J. Kanasaki, K. Tanimura
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 印刷中 ページ: 49-52

    • DOI

      10.1016/j.susc.2014.04.003

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast electron dynamics in photo-excited semiconductors studied by time- and angle-resolved two-photon photoelectron spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki
    • 雑誌名

      Proceedings of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-2014)

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] An Investigation of Electron-Phonon Coupling via Phonon Dispersion Measurements in Graphite Using Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, M. Matsunami, S. Kimura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 巻

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An investigation of electron-phonon coupling via phonon dispersion measurements in graphite using angle-resolved photoelectron spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, M. Matsunami, S. Kimura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Capture of the Hot Electron by the Surface Defects on the Si(001) Surface2012

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 606 巻 ページ: 407-413

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Utility and constraint on the use of pump-probe photoelectron spectroscopy for detecting time-resolved surface photovoltage2012

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      巻: 185 ページ: 152-158

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Capture of the Hot Electron by the Surface Defects on the Si(001) Surface2012

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Tanaka
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 606 ページ: 407-413

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The role of applied bias and tip electronic structure in the Scanning Tunneling Microscopy imaging of highly oriented pyrolytic graphite2012

    • 著者名/発表者名
      G. Teobaldi, E. Inami, J. Kanasaki, K. Tanimura, A. L. Shluger
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 85

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast relaxation of highly excited electrons in Si : Roles of the L-X intervalley scattering2011

    • 著者名/発表者名
      T. Ichibayashi, S. Tanaka, J. Kanasaki, K. Tanimura, Th. Fauster
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 84 号: 23 ページ: 235210-11

    • DOI

      10.1103/physrevb.84.235210

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scanning tunneling microscopic studies of laser-induced modifications of Si(001)-(2x1) surface2011

    • 著者名/発表者名
      K. Yasui, J. Kanasaki
    • 雑誌名

      Journal ofApplied Physics

      巻: 110 巻 号: 10

    • DOI

      10.1063/1.3662120

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intact-sheet double-layer ablation induced by femtosecond-laser excitation of graphite2011

    • 著者名/発表者名
      Ohnishi, E. Inami, J. Kanasaki
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 605 ページ: 1494-1499

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scanning tunneling microscopic studies of laser-induced modifications of Si(001)-(2x1) surface2011

    • 著者名/発表者名
      K. Yasui, J. Kanasaki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 110

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast relaxation of highly excited hot electrons in Si: Roles of the L-X intervalley scattering2011

    • 著者名/発表者名
      T. Ichibayashi, S. Tanaka, J. Kanasaki, K. Tanimura, T. Fauster
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of anomalous peaks in the photoelectron spectra of highly oriented pyrolytic graphite: Folding of the band due to the surface charge density wave transition2011

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, M. Matsunami, S. Kimura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unoccupied dimer-bond state at Si(001) surfaces2011

    • 著者名/発表者名
      T. Fauster, S. Tanaka, K. Tanimura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 時間分解光電子分光法による非平衡キャリア動力学2014

    • 著者名/発表者名
      金崎順一
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会領域5, 4, 6合同シンポジウム「限界駆動の物質光科学」
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県平塚市)
    • 年月日
      2014-03-28
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Ultrafast electron dynamics in photo-excited semiconductors studied by time- and angle-resolved two-photon photoelectron spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki
    • 学会等名
      International Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-2014)
    • 発表場所
      San Jose, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時間分解光電子分光法による非平衡キャリア動力学2014

    • 著者名/発表者名
      金崎 順一
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] GaAsにおける励起電子の超高速intervalley scattering2014

    • 著者名/発表者名
      谷村克己、金﨑順一
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 半導体における光生成非平衡キャリアの超高速動力学:エネルギー緩和速度の励起強度依存性2014

    • 著者名/発表者名
      金崎順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 半導体中の高励起電子状態の超高速緩和過程II2014

    • 著者名/発表者名
      谷村洋、金﨑順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 角度積分型光電子分光は何を見ているのか?:グラファイトにおける第一原理計算と実験の比較2014

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 角度積分型光電子分光は何を見ているのか?:グラファイトにおける第一原理計算と実験の比較2014

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎
    • 学会等名
      物構研サイエンスフェスタ2013
    • 発表場所
      筑波
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] New aspects of the angle-resolved photoelectron spectroscopy:2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka
    • 学会等名
      The 18th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] グラファイトの 2 次電子ピークの起源:2次電子・光電子コインシデンス分光の試み2014

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎
    • 学会等名
      日本放射光学会 学術講演大会
    • 発表場所
      広島国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 角度分解光電子分光による電子・フォノン散乱過程の直接観察:運動量依存性2014

    • 著者名/発表者名
      田中慎一、松波雅治、木村真一
    • 学会等名
      日本放射光学会 学術講演大会
    • 発表場所
      広島国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] グラファイトにおける低エネルギー角度分解光電子分光, UVSORシンポジウム2013

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎
    • 学会等名
      自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
    • 発表場所
      愛知県岡崎市
    • 年月日
      2013-12-07
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] グラファイトにおける低エネルギー角度分解光電子分光2013

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム
    • 発表場所
      UVSOR, 岡崎
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 直接遷移型半導体における超高速キャリア動力学:フェムト秒時間分解光電子分光IV2013

    • 著者名/発表者名
      金﨑順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 半導体中の高励起電子状態の超高速緩和過程2013

    • 著者名/発表者名
      谷村洋、金﨑順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 角度分解光電子分光による単結晶グラファイトフォノン分散の観測2013

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast electron dynamics in photo-excited GaAs studied by time- and angle-resolved two photon photoelectron spexctroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki
    • 学会等名
      2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Electron-phonon coupling investigation via phonon dispersion measurement in graphite by angle-resolved photoelectron spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka
    • 学会等名
      Advanced Spectroscopy of Correlated Materials (A satellite meeting of SCES2013)
    • 発表場所
      Okazaki, Aichi
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Direct Observation of the Electron-Phonon Scattering in Graphite by Using the Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference(APPC12)
    • 発表場所
      Makuhari, Chiba
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Imaging energy- and momentum-resolved distributions of photoinjected hot electrons in GaAs2013

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki, K. Tanimura
    • 学会等名
      8th Conference on Ultrafast surface dynamics
    • 発表場所
      Colrado, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast Relaxation of Highly Excited Hot Electrons in Semiconductors2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanimura, J. Kanasaki, K. Tanimura
    • 学会等名
      8th Conference on Ultrafast surface dynamics
    • 発表場所
      Colorado, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 直接遷移型半導体における超高速キャリア動力学:フェムト秒時間分解光電子分光 III2013

    • 著者名/発表者名
      金崎順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体における超高速緩和動力学フェムト秒2光子光電子分光による多次元イメージング2012

    • 著者名/発表者名
      金崎順一
    • 学会等名
      Cat-on-Cat新規表面反応研究センターシンポジウム2012
    • 発表場所
      兵庫県立先端科学技術支援センター
    • 年月日
      2012-12-07
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Photo-Induced Structural Instability Driven by Inttrinsic Carrier Localization on Covalent Semiconductor Surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki
    • 学会等名
      13 th International Workshop on Desorption and Dynamics Induced by Electronic Transitions(DIET XIII)
    • 発表場所
      Stradford-upon-Avon, UK
    • 年月日
      2012-07-04
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 共有結合性半導体表面における光誘起構造変化-キャリア局在による構造不安定性-2012

    • 著者名/発表者名
      金崎順一
    • 学会等名
      九州表面・真空研究会2012(兼第17回九州薄膜表面研究会)
    • 発表場所
      佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター, (佐賀県, 鳥栖市)
    • 年月日
      2012-06-09
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] グラファイトからの2次電子放出機構の再検討2012

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎,松波雅治,木村真一
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体における超高速キャリア緩和過程と多次元イメージング2012

    • 著者名/発表者名
      金崎順一
    • 学会等名
      励起ナノプロセス研究会
    • 発表場所
      大阪大学中之島センター
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体における超高速キャリア動力学 ーフェムト秒2光子光電子分光による多次元イメージングー2012

    • 著者名/発表者名
      金崎順一
    • 学会等名
      Cat-on-Cat新規表面反応研究センターシンポジウム2012
    • 発表場所
      兵庫県立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] フェムト秒時間分解光電子分光法による半導体表面・界面における超高速キャリア動力学の研究2012

    • 著者名/発表者名
      金崎順一
    • 学会等名
      ナノマクロ物質・デバイス・システム創製アライアンス プロジェクトグループ研究会
    • 発表場所
      九州大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 直接遷移型半導体における超高速キャリア動力学: フェムト秒時間分解光電子分光 I2012

    • 著者名/発表者名
      金崎順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 直接遷移型半導体における超高速キャリア動力学: フェムト秒時間分解光電子分光 II2012

    • 著者名/発表者名
      金崎順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 光電子分光によるグラファイトの電子フォノン散乱過程の直接観察2012

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎,松波雅治,木村真一
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Laser-Induced Bond Rupture and Structural Modifications of Si(001)-(2x1) Surface2012

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasak, K. Yasui
    • 学会等名
      International Union of Material Research Society & International Conference on Elexctronic Materials
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 神奈川
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] The Surface Bond Rupture on InP(110)-(1x1) Induced by Hole Injection from the STM Tips2012

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki , E. Inami, J. Tsuruta, and K. Tanimura
    • 学会等名
      International Union of Material Research Society & International Conference on Elexctronic Materials
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] photo-induced structural instability driven by intrinsic carrier localization on covalent semiconductor surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki
    • 学会等名
      13th International Workshop on Desorptionand Dynamics Induced by Electronic Transitions (DIET XIII)
    • 発表場所
      Stradford, UK
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Laser-induced structural changes and phase transition on covalently bonded surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki
    • 学会等名
      2012 Material Research Society (MRS) Spring Meting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フェムト秒時間分解光電子分光による半導体価電子正孔系の超高速動力学2012

    • 著者名/発表者名
      金崎順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Angle-resolved Constant Initial State 分光によるHOPGの非占有軌道のマッピング2012

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] フェムト秒時間分解光電子分光によるSi価電子正孔系の超高速動力学 II2011

    • 著者名/発表者名
      金崎順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] HOPGの低エネルギー角度分解光電子分光2011

    • 著者名/発表者名
      田中慎一郎、松波雅治、木村真一
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 励起パルス時間幅に依存するグラファイト光構造相転移の核形成過程2011

    • 著者名/発表者名
      稲見栄一、金崎順一、谷村克己
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] フェムト秒光励起によるグラファイト表面構造相転移2011

    • 著者名/発表者名
      稲見栄一、金崎順一、谷村克己
    • 学会等名
      励起ナノプロセス研究会
    • 発表場所
      ビッグ・アイ 国際障害者交流センター(大阪府)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation and Growth of interlayer sp3-bonded carbon nano-domains induced by femtosecond laser excitation of graphite2011

    • 著者名/発表者名
      E. Inami, J. Kanasaki, K. Tanimura
    • 学会等名
      International Symposium on Surface Science - Towards Nano-, Bio-, and Green Innovation -
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori, Funabori, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Laser-induced modifications of Si(001)-(2x1) surface studied by means of Scanning Tunneling Microscope2011

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki, K. Katoh, Y. Imanishi, K. Yasui
    • 学会等名
      International Symposium on Surface Science - Towards Nano-, Bio-, and Green Innovation -
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori, Funabori, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Fs-laser induced exfoliation of intact graphene doubly-layers from graphite2011

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki, H. Ohnishi, E. Inami, K. Tanimura, K. Nasu
    • 学会等名
      International Symposium on Surface Science - Towards Nano-, Bio-, and Green Innovation -
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori, Funabori, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Angle-resolved low-energy photoemission study of electronic structureof Si(111)-7x72011

    • 著者名/発表者名
      J. Kanasaki, K. Tanimura, Y. Morikawa, T. Fauster
    • 学会等名
      International Symposium on Surface Science - Towards Nano-, Bio-, and Green Innovation -
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori, Funabori, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 共有結合性半導体表面における光誘起構造変化-キャリア局在による構造不安定性-

    • 著者名/発表者名
      金崎順一
    • 学会等名
      平成24 年度九州表面・真空研究会2012
    • 発表場所
      佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2020-05-15  

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