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Les pulsars pourraient révéler des ondes gravitationnelles
nanohertz dans les 10 ans à venir
14 novembre 2017
Pulsars could reveal nanohertz gravitational waves within 10 years
Nov 14, 2017
Une image composite rayons X / lumière visible de la galaxie
NGC 3115 (la galaxie Spindle ) produite par l'observatoire à rayons X Chandra
de la NASA et le très grand télescope de l'Observatoire européen austral (VLT).
Des preuves d'ondes gravitationnelles provenant de trous
noirs supermassifs binaires pourraient être repérées dans des anomalies de
fréquence pulsar au cours des 10 prochaines années, selon des chercheurs en
Allemagne, au Royaume-Uni et aux États-Unis. Les distorsions dans
l'espace-temps causées par le passage des ondes gravitationnelles devraient
temporairement modifier la distance entre la Terre et certains pulsars
hautement réguliers, affectant les périodes des impulsions radio reçues d'eux.
L'observation récente des ondes gravitationnelles par les
expériences LIGO et Virgo représente l'une des percées astronomiques les plus
importantes de ces dernières décennies. Mais bien qu'il n'y ait aucune surestimation
du potentiel de ce nouvel œil sur le cosmos, il existe des sources d'ondes
gravitationnelles auxquelles la technique restera toujours aveugle.
Les interféromètres laser terrestres tels que LIGO et Virgo
sont sensibles aux fréquences d'ondes gravitationnelles comprises entre 10 Hz
et 10 kHz - une plage qui correspond approximativement au spectre sonore humain
audible. Cependant, certaines sources astronomiques produisent des signaux bien
au-dessous de la limite inférieure de cette gamme. Lorsque deux galaxies
entrent en collision et fusionnent, par exemple, les trous noirs gargantuesques
de leurs centres respectifs peuvent se retrouver en orbite autour d'un binaire
à trous noirs supermassif (SMBHB). Même si les objets sont finalement destinés
à coalescer, de telles relations peuvent durer des milliards d'années, avec des
ondes gravitationnelles émises en continu à des fréquences aussi basses que 1
nHz
La publication dans
Nature Astronomy, de Chiara Mingarelli
de l'Institut Max Planck pour la technologie radio en Allemagne de California Institute of Technology aux
États-Unis, et une collaboration multi-institutionnelle a calculé la probabilité de détection d'un tel
SMBHB malgré le fond d'ondes
gravitationnelles dans une gamme de
conditions possibles. Le groupe a basé son analyse sur un catalogue de plus de
cinq mille galaxies «locales» de taille appropriée identifiées par le sondage
«Two Micron All-Sky Survey» (dans ce contexte, «local» signifie environ 730
millions d'années-lumière). Les chercheurs ont ensuite utilisé les résultats de
simulations cosmologiques menées par le projet Illustris pour estimer
qu'environ 100 de ces galaxies sont susceptibles de contenir des SMBHB.
Les réseaux de pulsars actuellement disponibles étaient
suffisants pour révéler des ondes gravitationnelles dans moins de 1% des
simulations probabilistes basées sur ces sources locales, ce qui explique
l'absence de résultats positifs obtenus jusqu'à présent. Projetant l'addition
de dizaines de nouveaux pulsars au réseau de pulsar au cours de la prochaine
décennie, et en supposant que le bruit
de fond d'onde gravitationnelle peut être soustrait, les chercheurs ont trouvé
que des ondes gravitationnelles continues d'au moins un SMBHB pourraient être
détectées dans les 10 prochaines années .
A propos de l'auteur Marric Stephens est un journaliste sur
physicsworld.com
MON COMMENTAIRE /Je rappelle, en ces temps où tout le monde applaudit à la
performance des interféromètres que
c’est cependant une autre méthode qui a permis de caracteriser ces ondes il y a déjà plus de 20 ANS !!!
L'observation du pulsar binaire PSR B1913+168 avait permis a Russell Hulse et Joseph Taylor de
disposer d’un indice sérieux en faveur de l'existence des ondes
gravitationnelles, en montrant que la diminution de période de ce système
binaire s'expliquait avec précision par la dissipatiob d’énergie résultant de l'émission de telles ondes. Ce travail auquel
avait contribué indirectement notre THIBAUD DAMOUR fut récompensé par le
prix Nobel
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12Les cellules vivantes pèsent sur un minuscule porte –à-
faux ( ou cantilever)
13 novembre 2017
Living cells weigh-in on tiny cantilever
Nov 13, 2017
Les variations de masse de cellules vivantes microscopiques
ont été mesurées en utilisant un minuscule cantilever vibrant. En surveillant
la fréquence de résonance du porte-à-faux, des chercheurs en Suisse et au
Royaume-Uni ont pu détecter des changements de masse aussi faibles que 1%.
Selon Daniel Müller de l'ETH Zurich, cette nouvelle capacité à mesurer la masse
cellulaire introduit «un nouveau paramètre dans la biologie», que l'équipe a
déjà utilisé pour faire de nouvelles découvertes sur le comportement des
cellules. Les chercheurs croient que la technique pourrait avoir un large
éventail d'applications, y compris la biologie des cellules souches, la
découverte de médicaments et même la recherche sur le cancer.
La mesure de la taille des cellules vivantes fait partie
intégrante de la biologie depuis des décennies, mais le suivi précis de leur
masse est beaucoup plus délicat. Depuis plus de 50 ans, la base de l'analyse
cellulaire est la cytométrie de flux. Celle-ci détermine la taille des cellules en mesurant
les changements de la résistance électrique et / ou les propriétés optiques
d'une solution de cellules lorsqu'elle passe à travers un tube étroit.
"Ces appareils sont très puissants", explique
David Martínez Martín, également de l'ETH Zurich. "Les médecins les
utilisent pour faire une analyse de sang et pour vous dire la taille de vos globules
rouges et voir, par exemple, si vous avez une anémie."
La technique a plusieurs limitations, cependant. Elle mesure le volume mais pas directement la masse, donc les changements de densité sont
indétectables. En outre, elle ne peut
pas étudier les changements dans des cellules spécifiques sur de courtes
échelles de temps. Enfin, les cellules peuvent se comporter différemment si
elles sont extraites du tissu et mises en solution. «C'est comme essayer de
caractériser le comportement d'une vache suisse sur la lune», explique Müller.
"Ce n'est pas un environnement natif."
Les petites masses peuvent être mesurées en utilisant un
minuscule cantilever comme celui utilisé dans un microscope à sonde à balayage.
Quand une masse est attachée à l'extrémité libre du cantilever , la fréquence
de résonance de ce dernier chute et
cette chute peut être mesurée. Des principes similaires ont déjà été utilisés
pour mesurer les propriétés mécaniques des cellules vivantes en utilisant des
matériaux piézoélectriques pour entraîner le cantilever ou simplement en
utilisant ses oscillations thermiques naturelles. Le bruit dans ces
oscillations, cependant, compromet la sensibilité du cantilever à de minuscules
changements dans la masse cellulaire.
Müller et ses collègues attachent des cellules de mammifères
uniques ou des amas de petites cellules à un cantilever, qui est ensuite mis en
oscillation par un faisceau laser qui est modulé à la fréquence de résonance du
cantilever. Un deuxième laser est utilisé pour mesurer la fréquence d'oscillation
réelle et une boucle de rétroaction électronique ajuste la fréquence de
modulation pour s'assurer que le cantilever est toujours activé en résonance.
Cela représentait un défi pour l'équipe, explique Martínez
Martín, car ils devaient exciter suffisamment d'oscillations du cantilever pour
mesurer les changements de sa fréquence de résonance sans l'échauffer et
détruire les cellules. "La plupart des autres physiciens ont dit que ça ne
marcherait pas", dit-il. La détection d'amplitudes d'oscillation aussi
faibles que 0,1 nm a permis aux chercheurs d'utiliser des puissances laser de
microwatt et de maintenir ainsi la température du cantilever à moins de 0,1 ° C
de leur température désirée pendant des jours.
L'équipe a pu surveiller les changements d'environ 15 pg
(environ 1-4% de la masse d'une cellule), avec une résolution temporelle de 10
ms. Ils ont remarqué deux séries distinctes d'oscillations - une avec une
période d'environ 2 s et une avec une période d'environ 18 s - dont aucune
n'avait été vue auparavant. Les chercheurs ont découvert que les oscillations
étaient supprimées lorsqu'elles perturbaient l'échange d'énergie cellulaire et
d'eau, et ont conclu que ces processus étaient responsables des changements
cycliques de la masse.
L'équipe a également étudié la réponse des cellules à
l'infection virale. Au cours de 40 h, les cellules saines ont augmenté de masse
à mesure qu'elles grandissaient et se divisaient. La masse des cellules
infectées par un virus n'a cependant pas augmenté. C'était inattendu car une
cellule infectée produit continuellement de nouvelles particules virales qui
éclatent alors de l'intérieur. "La plupart des gens auraient dit"
Bien sûr, une cellule se développe si elle produit des virus ", bien qu'il
n'y ait pas de données réelles jusqu'à présent", explique Müller.
Les chercheurs pensent que la technique pourrait trouver de
nombreuses applications: "Nous avons une énorme réponse de la part des
biologistes", dit Müller, ajoutant que cela permettra aux scientifiques
d'étudier comment les cellules régulent leurs masses et leurs volumes.
Fondamentalement, la technique pourrait révéler comment cette régulation est
perturbée par la maladie.
«Au sein de la biologie cellulaire, la masse n'est pas
quelque chose que l'on voit et mesure régulièrement», explique Thomas Burg de
l'Institut Max Planck de chimie biophysique de Göttingen, en Allemagne, qui n'a
pas participé à la recherche. "Je pense que ce travail contribuera
significativement à faire prendre conscience que les mesures de masse peuvent
révéler des phénomènes intéressants dans les cellules et soulever de nouvelles
questions et hypothèses autour de la masse, qui conduiront à de nouvelles
perspectives sur le développement, la vie et la croissance des cellules." Nature. About the author Tim Wogan
is a science writer based in the UK
MON COMMENTAIRE /Ce travail reste cependant semi qualitatif dans la
mesure où il ne semble pas pouvoir
traduire le processus de variation de
fréquence du cantilever directement en variation précise de poids ….Le jour où l’on saura faire de la
thermo-micro-gravimétrie continue sur
une cellule (ou sur un groupe ) et
savoir quantitativement ce qui se passe
à sa division , si elle grossit , maigrit ou meurt etc. n’est pas arrivé……
Le88888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888
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L'ordinateur quantique supraconducteur atteint une intrication de 10 qubits
Superconducting quantum computer achieves 10-qubit entanglement
Nov 10, 2017
10 novembre 2017
Illustration du processeur à dix qubits
États intriqués: un processeur à dix qubits
Des physiciens en Chine et aux Etats-Unis ont construit un
processeur quantique supraconducteur de 10 qubit qui pourrait être étendu pour
résoudre des problèmes non résolus par les ordinateurs classiques. La
performance du dispositif a été vérifiée à l'aide de la tomographie quantique, qui
a montré que la nouvelle approche peut générer un véritable état de
Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) de 10 parties - le plus grand jamais réalisé
dans un système à état solide.
Le domaine de l'informatique quantique en est à ses balbutiements, et un dispositif
pratique vraiment utile qui surpasse les ordinateurs classiques n'a pas encore
été construit. À ce stade de développement, les chercheurs ne sont même pas
d'accord sur ses bases de mise en œuvre,
mais les techniques utilisant des circuits supraconducteurs présentent un
avantage par rapport à d'autres conceptions en ce qu'elles reposent sur des
procédés de microfabrication établis et évolutifs.
Writing in Physical Review Letters, une collaboration
multi-institutions dirigée par Jian-Wei Pan de l'Université des Sciences et
Technologies de Chine, Shanghai, rapporte une architecture supraconductrice
dans laquelle l'information est codée comme transmons - c est une forme de qubit de charge
particulièrement robuste au bruit . L'équipe a utilisé un résonateur de bus
pour médier le couplage qubit-qubit, et a montré qu'une seule interaction
collective pouvait produire un état GHZ de 10 qubits à partir de qubits
initialement non-enchevêtrés.
Pan et ses collègues proposent que la génération efficace de
l'enchevêtrement, et la capacité à fonctionner sur différentes paires de qubit
en parallèle, fassent de leur approche une voie prometteuse vers la réalisation
d'un ordinateur quantique à grande échelle.
A propos de l'auteur
Marric Stephens est un journaliste sur physicsworld.com
PAS DE COMMENTAIRES
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L'hélium superfluide pourrait révéler des Wimps légers
Superfluid helium could reveal lightweight WIMPs
Nov 9, 2017
9 novembre 2017
Une photographie capturée par le télescope spatial Hubble du
groupe de galaxies Cl 0024 + 17.
Un nouveau détecteur sensible aux particules de matière
noire de faible masse, trop léger pour que les expériences actuelles puissent apercevoir,
vient d’être proposé par des physiciens
américains. Construit autour d'un bain d'hélium-4 superfluide, le dispositif
utiliserait l'ionisation de champ pour repérer des ions d'hélium uniques
éjectés de la surface du superfluide en se collant à des particules massives interagissant
faiblement (WIMPs).
L'existence de la matière noire a été déduite de vitesses
stellaires et galactiques étonnamment élevées depuis le début du 20ème siècle,
et les observations récentes des ondes gravitationnelles n'ont fait que
renforcer le cas en excluant certains modèles de gravité modifiée. Malgré les
efforts de douzaines de collaborations expérimentales dans le monde entier, les
particules de matière noire n'ont pas été détectées directement. Cependant, les
WIMPs représentent toujours les candidats
de la matière noire préférés par la plupart des physiciens.
Les études sur la matière noire menées jusqu'à maintenant se
sont concentrées principalement sur les particules de masse élevée et
paraissent relativement insensibles aux candidats plus légers que 10 GeV / c2,
soit environ dix fois la masse du proton. Certaines théories récentes ont
proposé des WIMP avec des masses inférieures à ce seuil, donc en vue de combler
cette lacune observationnelle, Humphrey Maris, George Seidel et Derek Stein à
Brown University ont conçu un modèle de détecteur qui pourrait étendre la
limite de masse inférieure de trois ou
quatre ordres de grandeur.
L'équipe a choisi 4He comme masse du détecteur, car elle reçoit plus
d'énergie par collision que les cibles plus lourdes, et la faible radioactivité
interne minimise les faux positifs. Lorsque les particules de matière noire
interagissent avec la cible, on s'attend à ce que les atomes d'hélium qui
reculent déclenchent des phonons et des rotons - des excitations de
quasi-particules - qui, dans le 4He superfluide, peuvent se propager sans
diffusion. Lorsque ces excitations atteignent la surface du superfluide, les
atomes d'hélium sont expulsés par évaporation quantique.
Une technique similaire a été développée il y a dix ans par
Maris, Seidel et ses collègues de l'Université Brown pour le détecteur de
neutrinos HERON. Dans cette expérience, des atomes d'hélium évaporés ont été
déposés sur un calorimètre à plaquettes de silicium suspendu au-dessus du
superfluide, provoquant une augmentation mesurable de la température.
«Cela fonctionnait bien si une grande quantité d'énergie était déposée
dans le liquide, produisant ainsi de nombreux rotons et de nombreux atomes»,
explique Maris. "Mais la méthode était insuffisante pour la détection du
petit nombre d'atomes qui seraient évaporés si le dépôt d'énergie était celui
d’une particule de matière noire avec, par exemple, une masse de 1 MeV."
La nouveauté de la nouvelle approche réside dans la
sensibilité de l'appareil aux atomes individuels. Cela rend l'énergie cinétique
transférable minimale (l'énergie conférée à un noyau d'hélium par une collision
de matière noire) égale à l'énergie de liaison d'un atome d'hélium dans le liquide. Comme aucun calorimètre de grande
surface existant ne peut être sensible à de telles énergies minuscules, les
atomes d'hélium individuels éjectés à basse vitesse ne peuvent être détectés
que s'ils sont d'abord accélérés de manière significative.
L'astuce proposée par l'équipe de l'Université Brown est de
faire passer les atomes évaporés à proximité de réseaux de pointes métalliques
pointues chargées positivement. Des champs électriques locaux forts ionisent
l'hélium, et les ions positifs résultants sont accélérés vers une cathode à des
énergies dans la gamme détectable par les calorimètres actuels.
«L'ajout de l'ionisation de champ ouvre la possibilité de
détecter des dépôts d'énergie dans l'hélium qui seront plus petits d'environ 10
000 que dans le travail précédent, ce qui permettra de détecter la matière
noire dans une gamme de masse éloignée de ce qui a déjà été réalisé précédemment », a
déclaré Maris à physicsworld.com. En supposant que le modèle standard de Halo de la distribution de la matière noire
- dans lequel la galaxie est uniformément perméable aux WIMP d'un seul type, et
la vitesse d'échappement galactique locale est la vitesse maximale des
particules - les chercheurs s'attendent à une telle sensibilité. A savoir une masse de particules de la matière noire de 0,6
MeV / c2, soit moins d'un millième de la masse d'un proton.
Un schéma modifié qui pourrait atteindre une sensibilité
encore plus grande a également été présenté par le groupe. Au lieu d'utiliser
de l'hélium en masse comme masse du détecteur, on pourrait utiliser une cible
cristalline solide, qui serait également sensible aux phonons initiés par des
WIMP en collision. Un film d'hélium enrobant le cristal présenterait le même
effet d'évaporation quantique induit par l'excitation mais avec un seuil
d'énergie de phonon inférieur. En revêtant un cristal cible ultrapur avec
quelques monocouches de césium (auxquelles 4He se lie particulièrement
faiblement), un film atomiquement mince d'hélium pourrait encore réduire la sensibilité
de masse de WIMP de plusieurs ordres de grandeur.
Les détails complets de la recherche sont rapportés dans
Physical Review Letters.
A propos de l'auteur Marric Stephens reporter à physicsworld.com
MON COMMENTAIRE /Je suis ébahi de ce
type de manip : traduire l’interaction
éventuelle ou le choc matière noire- helium4 par l’observation et la
mesure de l ‘énergie dégagée par les phonons crées ….
Attendons de voir si le déploiement d’un tel luxe de moyens montre quelque chose !!!!
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Fracture, noyau aquatique clé de l'océan à long terme
d'Encelade
Fractured, watery core key to Enceladus's long-lived ocean
Nov 8, 2017
8 novembre 2017
Une section transversale possible d'Encelade montrant un
océan d'eau liquide entre le noyau rocheux de l’astre et la coquille gelée.
La friction des marées maintient le cœur brisé de cette lune au chaud
Le chauffage des marées pourrait alimenter la lune Encelade
de Saturne pendant des dizaines de millions d'années si son noyau est poreux et
non consolidé, suggère un nouveau modèle. La conclusion est basée sur des
simulations 3D de la friction des marées et du transport de la chaleur, dans
lesquelles l'énergie est transmise du noyau à la calotte glaciaire par
advection. Outre tenir compte du flux de
chaleur étonnamment élevé dans Encelade , le modèle explique aussi les
différences d'épaisseur de la glace entre les pôles et l'équateur et la
présence de produits hydrothermaux dans les panaches d'eau de cette lune
Des preuves d'eau liquide sous la surface gelée d'Encelade
ont commencé à apparaitre après les
premiers survols de la lune remarquable en 2005. D'autres observations
suggèrent qu'un océan global sépare le noyau rocheux de la lune de sa carapace
glacée, mais la désintégration radioactive et le réchauffement par la maréesont
insuffisant pour expliquer sa
persistance.
Gaël Choblet du Laboratoire de Planétologie et Géodynamique
à Nantes et des collaborateurs en France, aux Etats-Unis, en République Tchèque
et en Allemagne ont montré que les interactions orbitales avec une autre des
lunes de Saturne, Dione, pourraient générer suffisamment de marées de friction
au sein d'Encelade pour soutenir l'océan, mais seulement si la porosité et la
perméabilité du noyau de la lune tombaient dans certaines limites. Bien que la
petite taille du corps ait rendu sa chaleur anormale difficile à expliquer
jusqu'à présent, cela signifie aussi qu'une telle porosité aurait pu être
présente dans le noyau dès la formation
de la lune.
Pour certaines combinaisons de paramètres, les simulations
du groupe ont prédit des upwellings polaires de l'eau réchauffée dans le noyau,
où la roche et l'eau chaude peuvent interagir, et des flux descendants
correspondants d'eau plus froide
ailleurs. Ce résultat est cohérent avec les observations suggérant que la glace
est nettement plus mince aux pôles qu'à l'équateur, mais n'explique pas
l'asymétrie entre le pôle sud, où les «bandes de tigre» caractéristiques jaillissent,
et le pôle nord, qui est ancien et
inactif. Choblet et ses collègues suggèrent qu'une légère différence dans le
comportement des glaces entre les pôles aurait pu être amplifiée au fil du
temps par la concentration de la friction de la marée dans les fractures au
pôle sud.
A propos de l'auteur !Marric Stephens est un
journaliste sur physicsworld.com
MON COMMENTAIRE//ENCELADE est un satellite avec un diamètre moyen de 500 km, soit presque
sept fois inférieur à celui de la Lune
et à 75 °K an surface et un ocean d eau souterrain possible
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Le nickel-78 riche en neutrons est doublement magique
Neutron-rich nickel-78 is doubly magic
Nov 7, 2017
7 novembre 2017
Photo de l'usine de faisceaux d'ions radioactifs
Usine magique: le RIBF au Japon
Deux expériences indépendantes ont vérifié que le noyau
radioactif du nickel-78 est «doublement
magique», comme prédit par le modèle nucléaire. Le noyau contient 28 protons et 50
neutrons, ce qui en fait un candidat idéal pour tester si le modèle s'applique aux noyaux avec un nombre
relativement important de neutrons.
En 1949, Maria Goeppert-Mayer a souligné que les noyaux avec
des «nombres magiques» de protons ou de neutrons (2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126)
étaient plus stables que d'autres. Cela conduisit au développement du modèle de
la coquille nucléaire, pour lequel Goeppert-Mayer partagea le prix Nobel de
physique en 1963. L'idée derrière le modèle est que les protons et les neutrons
remplissent les orbitales nucléaires par analogie avec la façon dont les
électrons remplissent les orbitales dans les atomes. Quand un noyau a un nombre
magique de neutrons, par exemple, sa couche externe d'orbitales est
complètement remplie de neutrons. Il y a des écarts d'énergie relativement
importants entre les coquilles, ce qui signifie qu'il est difficile de déplacer
un neutron de la coquille complète vers la coquille vide suivante, ce qui rend
le noyau relativement stable
Le Nickel-78 devrait être doublement magique car il possède
des coquillesde neutrons et de protons. Les protons et les neutrons sont des
particules différentes et occupent donc des orbitales différentes. Cependant,
ils ressentent la présence de l'autre par la force forte, ce qui peut perturber
les orbitales au point que le modèle de la coquille s'effondre et que de
nouveaux nombres magiques émergent. Ceci est connu pour se produire dans
certains noyaux qui ont des rapports élevés de neutrons aux protons.Récemment,
des équipes internationales travaillant de manière indépendante à
l'installation ISOLDE du CERN en Suisse et à la radio-ionisation à RIBF à Tokyo
ont acquis des connaissances importantes sur le nickel-78 en étudiant le noyau
cuivre-79, qui a un proton supplémentaire.
Mesures de masse
L'équipe RIBF a effectué des mesures spectroscopiques de
noyaux de cuivre-79 dans un état énergétique excité. Leurs résultats leur ont
permis de conclure que le cuivre-79 est mieux décrit comme ayant un proton dans
la coquille suivante au-dessus de la coquille de 28 protons fermée - confirmant
ainsi le modèle de coquille. L'équipe d'ISOLDE a adopté une approche très
différente et a effectué des mesures précises des masses des isotopes de cuivre
cuivre-75 à cuivre-79. Cela leur a permis de conclure que le cuivre-79 est
mieux décrit comme un noyau de nickel-78 doublement magique avec un proton dans
la coquille suivante.
Les deux études sont rapportées dans Physical Review
Letters.
A propos de l'auteur
Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com
MON COMMENTAIRE /PHYSIQUE
nucléaire devenue banale !!!
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