JPH0659120A - 波長帯域選択性吸収膜 - Google Patents
波長帯域選択性吸収膜Info
- Publication number
- JPH0659120A JPH0659120A JP23643592A JP23643592A JPH0659120A JP H0659120 A JPH0659120 A JP H0659120A JP 23643592 A JP23643592 A JP 23643592A JP 23643592 A JP23643592 A JP 23643592A JP H0659120 A JPH0659120 A JP H0659120A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽光の効率的な吸収を行なうフィルム材
（波長帯域選択性吸収膜）を提供する。 【構成】 波長帯域選択性吸収膜は、適宜の基材上に形
成されるものであり、赤外領域で５以上の屈折率を有す
る金属層と、その金属層上に形成された光学的バンドキ
ャップ０．４〜１．２ｅＶのアモルファス炭素膜との積
層からなることを特徴とする。
（波長帯域選択性吸収膜）を提供する。 【構成】 波長帯域選択性吸収膜は、適宜の基材上に形
成されるものであり、赤外領域で５以上の屈折率を有す
る金属層と、その金属層上に形成された光学的バンドキ
ャップ０．４〜１．２ｅＶのアモルファス炭素膜との積
層からなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は波長帯域選択性吸収膜に
関し、詳しくは、特に太陽光のうちの熱エネルギーを効
率よく利用するのに適した波長帯域選択特性を有する吸
収膜に関する。
関し、詳しくは、特に太陽光のうちの熱エネルギーを効
率よく利用するのに適した波長帯域選択特性を有する吸
収膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】化石燃料の枯渇が心配されるのにつれ
て、天然のエネルギー特に太陽熱エネルギーを有効に利
用することが真剣に考えられるようになってきており、
その一部は既に実用化されている。身近な例としては、
太陽熱エネルギーを電気エネルギーに変換すること等で
ある。近時は、太陽光の屋内への効率よい取り込み、取
り込んだ熱の外部への放出を抑える波長帯域選択性吸収
膜の技術は、窓部の大きい建築構造物にあっては、冷暖
房設備費低減をいかにするかとの問題にも関連してい
る。
て、天然のエネルギー特に太陽熱エネルギーを有効に利
用することが真剣に考えられるようになってきており、
その一部は既に実用化されている。身近な例としては、
太陽熱エネルギーを電気エネルギーに変換すること等で
ある。近時は、太陽光の屋内への効率よい取り込み、取
り込んだ熱の外部への放出を抑える波長帯域選択性吸収
膜の技術は、窓部の大きい建築構造物にあっては、冷暖
房設備費低減をいかにするかとの問題にも関連してい
る。
【０００３】かかる波長帯域選択性吸収膜には（１）半
導体材料（例：Ｓｉ／Ｍｏ、ＰｂＳ／Ａｌなど）、
（２）光学多層膜（例：Ｎｂ2Ｏ5／Ｎｂ、ＳｉＯ／Ａｌ
など）、（３）表面構造処理を付した膜（Ｗウイスカ、
Ｃｅｒｍｅｔなど）等が提案されている（「薄膜ハンド
ブック」第８２１頁〜８２３頁、昭和５８年１２月１０
日、オーム出版社発行）。
導体材料（例：Ｓｉ／Ｍｏ、ＰｂＳ／Ａｌなど）、
（２）光学多層膜（例：Ｎｂ2Ｏ5／Ｎｂ、ＳｉＯ／Ａｌ
など）、（３）表面構造処理を付した膜（Ｗウイスカ、
Ｃｅｒｍｅｔなど）等が提案されている（「薄膜ハンド
ブック」第８２１頁〜８２３頁、昭和５８年１２月１０
日、オーム出版社発行）。
【０００４】だが、これら材料によったのでは下記のこ
とを同時に達成することができず、いまだ改善の余地が
残されている。即ち、入射光を効率よく取り込むため
に、界面での反射を抑える必要があり、更に、太陽光を
取り入れる上層部膜を二重構造にし、その二つの膜の屈
折率を制御できる必要がある。対環境性（特に酸性雨
等についての対薬品性）を有していることが望まれる。
大量生産に適するように安価で取扱いの容易な原料で
なければならない。更に、変形曲面への取り付けにも
対処できることが必要である、等である。
とを同時に達成することができず、いまだ改善の余地が
残されている。即ち、入射光を効率よく取り込むため
に、界面での反射を抑える必要があり、更に、太陽光を
取り入れる上層部膜を二重構造にし、その二つの膜の屈
折率を制御できる必要がある。対環境性（特に酸性雨
等についての対薬品性）を有していることが望まれる。
大量生産に適するように安価で取扱いの容易な原料で
なければならない。更に、変形曲面への取り付けにも
対処できることが必要である、等である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、太陽
光の効果的な吸収を行なうフィルム材（波長帯域選択性
吸収膜）を提供するものである。本発明の他の目的は、
安価で大量生産に適した波長帯域選択性吸収膜を提供す
るものである。本発明の更に他の目的は、対環境性にす
ぐれているとともに、（ｉ）入射光を取り込む膜は光吸
収端を決める光学的バンドギャップが可視光エネルギー
と赤外光エネルギーとの中間値であること、また熱伝導
性にすぐれること、（ｉｉ）下層金属膜が赤外域で高い
屈折率（波長１２４０ｎｍで５以上）を有し赤外線反射
率が１００％になるべく近くなること、更に、必要に応
じて（ｉｉｉ）入射光マド材として光吸収層の上部に更
に可視光域での屈折率の制御が可能な膜を取り付けるこ
とにより入射光の反射を低減することである波長帯域選
択性吸収膜を提供するものである。
光の効果的な吸収を行なうフィルム材（波長帯域選択性
吸収膜）を提供するものである。本発明の他の目的は、
安価で大量生産に適した波長帯域選択性吸収膜を提供す
るものである。本発明の更に他の目的は、対環境性にす
ぐれているとともに、（ｉ）入射光を取り込む膜は光吸
収端を決める光学的バンドギャップが可視光エネルギー
と赤外光エネルギーとの中間値であること、また熱伝導
性にすぐれること、（ｉｉ）下層金属膜が赤外域で高い
屈折率（波長１２４０ｎｍで５以上）を有し赤外線反射
率が１００％になるべく近くなること、更に、必要に応
じて（ｉｉｉ）入射光マド材として光吸収層の上部に更
に可視光域での屈折率の制御が可能な膜を取り付けるこ
とにより入射光の反射を低減することである波長帯域選
択性吸収膜を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、適宜の基板材
上に形成させる波長帯域選択性吸収膜であって、赤外領
域で５以上の屈折率を有する金属層（赤外線反射層）
と、その金属層上に形成された光学的バンドギャップ
０．４〜１．２ｅＶのアモルファス炭素膜（ａ−Ｃ膜入
射光吸収層）との積層からなることを特徴としている。
なお、本発明の波長帯域選択性吸収膜は、前記のアモル
ファス炭素膜上に、更に光学的バンドギャップが２．４
ｅＶ以上でかつ可視光域での屈折率が下層のアモルファ
ス炭素膜の屈折率に対して平方根で与えられる値又はそ
れに近い値を有する水素化されたアモルファス炭素膜が
（ａ−Ｃ：Ｈ膜入射光反射防止層）積層されたものであ
ればより望ましい。
上に形成させる波長帯域選択性吸収膜であって、赤外領
域で５以上の屈折率を有する金属層（赤外線反射層）
と、その金属層上に形成された光学的バンドギャップ
０．４〜１．２ｅＶのアモルファス炭素膜（ａ−Ｃ膜入
射光吸収層）との積層からなることを特徴としている。
なお、本発明の波長帯域選択性吸収膜は、前記のアモル
ファス炭素膜上に、更に光学的バンドギャップが２．４
ｅＶ以上でかつ可視光域での屈折率が下層のアモルファ
ス炭素膜の屈折率に対して平方根で与えられる値又はそ
れに近い値を有する水素化されたアモルファス炭素膜が
（ａ−Ｃ：Ｈ膜入射光反射防止層）積層されたものであ
ればより望ましい。
【０００７】本発明の波長帯域選択性吸収膜によれば、
上層二膜で太陽光を効果的に取り込み吸収（特に太陽エ
ネルギーの吸収）を行ない、取り込んだ熱は金属層を介
して熱交換媒体（例えば基板下を流れる水やガス体）に
送られる。取り込まれた熱は金属層でとじこめられて外
界には再放射されない。
上層二膜で太陽光を効果的に取り込み吸収（特に太陽エ
ネルギーの吸収）を行ない、取り込んだ熱は金属層を介
して熱交換媒体（例えば基板下を流れる水やガス体）に
送られる。取り込まれた熱は金属層でとじこめられて外
界には再放射されない。
【０００８】以下に、本発明を添付の図面に従がいなが
らさらに詳細に説明する。図１は、約０．５μｍにピー
クを持つ太陽スペクトル（即ち太陽熱エネルギー）を効
果的に取り込み、その熱を効率高く輸送し、更に、取り
込まれた熱の再放出をふせぐ動作・作用を説明するため
のものであり、ここで、１はａ−Ｃ：Ｈ膜（水素化され
たアモルファス炭素膜）即ち入射光反射防止層、２はａ
−Ｃ膜（アモルファス炭素膜）即ち入射光吸収層、３は
金属層（金属赤外線反射層）、４は基材を表わしてい
る。なお、図２のａ−Ｃ：Ｈ膜は必要に応じて設けられ
るものである。
らさらに詳細に説明する。図１は、約０．５μｍにピー
クを持つ太陽スペクトル（即ち太陽熱エネルギー）を効
果的に取り込み、その熱を効率高く輸送し、更に、取り
込まれた熱の再放出をふせぐ動作・作用を説明するため
のものであり、ここで、１はａ−Ｃ：Ｈ膜（水素化され
たアモルファス炭素膜）即ち入射光反射防止層、２はａ
−Ｃ膜（アモルファス炭素膜）即ち入射光吸収層、３は
金属層（金属赤外線反射層）、４は基材を表わしてい
る。なお、図２のａ−Ｃ：Ｈ膜は必要に応じて設けられ
るものである。
【０００９】機械的強度及び化学的安定性を有した基材
４例えばガラス板の片面には金属（Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇな
ど）を塗付法、スパッタ法、蒸着法等で０．１μｍから
５０μｍまでくらいの厚さで、熱線のしみだし効果を防
ぐ為には、好ましくは５μｍから１９μｍまでくらいの
厚さに堆積され赤外線反射層３が形成されている。ここ
での金属赤外線反射層３の材料としては、安価で赤外域
での屈折率が非常に高いＡｌの使用が望ましい。
４例えばガラス板の片面には金属（Ａｌ、Ｎｉ、Ａｇな
ど）を塗付法、スパッタ法、蒸着法等で０．１μｍから
５０μｍまでくらいの厚さで、熱線のしみだし効果を防
ぐ為には、好ましくは５μｍから１９μｍまでくらいの
厚さに堆積され赤外線反射層３が形成されている。ここ
での金属赤外線反射層３の材料としては、安価で赤外域
での屈折率が非常に高いＡｌの使用が望ましい。
【００１０】金属赤外線反射層３上には、スパッタ法、
ＣＶＤ法等で１μｍから５０μｍまでくらいの厚さでａ
−Ｃ膜（入射光吸収層）２が堆積される。この時、ａ−
Ｃ膜２は光学的バンドキャップが０．４ｅＶ以上で１．
２ｅＶ以下にし、好ましくは０．７ｅＶから０．８ｅＶ
の範囲に入るようにする。光学的バンドキャップは本発
明の太陽光吸収端を決めるもので、赤外域と可視光域と
の中間に位置することが必要である。
ＣＶＤ法等で１μｍから５０μｍまでくらいの厚さでａ
−Ｃ膜（入射光吸収層）２が堆積される。この時、ａ−
Ｃ膜２は光学的バンドキャップが０．４ｅＶ以上で１．
２ｅＶ以下にし、好ましくは０．７ｅＶから０．８ｅＶ
の範囲に入るようにする。光学的バンドキャップは本発
明の太陽光吸収端を決めるもので、赤外域と可視光域と
の中間に位置することが必要である。
【００１１】最上部のａ−Ｃ：Ｈ膜１は必要に応じて設
けられるものであるが、入射光に対し反射率を低減させ
ることと、対環境性を上げる目的で形成するのが望まし
い。この時、ａ−Ｃ：Ｈ膜１のマド層の屈折率は、下記
の入射光に対する最少反射率の式から反射率を０とする
為にａ−Ｃ太陽光吸収層２の屈折率値の平方根とするの
が好ましい。
けられるものであるが、入射光に対し反射率を低減させ
ることと、対環境性を上げる目的で形成するのが望まし
い。この時、ａ−Ｃ：Ｈ膜１のマド層の屈折率は、下記
の入射光に対する最少反射率の式から反射率を０とする
為にａ−Ｃ太陽光吸収層２の屈折率値の平方根とするの
が好ましい。
【数１】 から2.5までくらいに制御することが可能である。ま
た、水素化処理を付したａ−Ｃ：Ｈ膜１は屈折率を１．
５５から２．２までくらいに制御できる。このことか
ら、ａ−Ｃ膜２の屈折率を２．５に近い値にし、ａ−
Ｃ：Ｈ層１の屈折率を１．５５に押さえることにより反
射率を下げることができる。この結果、反射率は１％程
度に押えられ、高い効率で太陽光を取り込める。最上層
ａ−Ｃ：Ｈ膜１の形成は、ａ−Ｃ膜２の形成後に同行程
中に水素ガスを同入し表面処理をほどこすことにより容
易に行える。
た、水素化処理を付したａ−Ｃ：Ｈ膜１は屈折率を１．
５５から２．２までくらいに制御できる。このことか
ら、ａ−Ｃ膜２の屈折率を２．５に近い値にし、ａ−
Ｃ：Ｈ層１の屈折率を１．５５に押さえることにより反
射率を下げることができる。この結果、反射率は１％程
度に押えられ、高い効率で太陽光を取り込める。最上層
ａ−Ｃ：Ｈ膜１の形成は、ａ−Ｃ膜２の形成後に同行程
中に水素ガスを同入し表面処理をほどこすことにより容
易に行える。
【００１２】更に、基材４に関しては、曲面への取り付
けを考慮するとポリフィルム材を選定するとよい。この
とき、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を使用す
ると良い。理由は、耐水性、耐環性にすぐれ、熱交換材
との界面でも良好で、更に弾性率も高く、内部応力の強
いａ−Ｃ膜２を形成しても局所変形しにくく、また、安
価であるためである。さらに、金属膜からの熱をより効
果的に熱交換材に取り込むために、基材４であるポリフ
ィルムは多孔質状または、織布状の構造を有したもので
あってもかまわない。
けを考慮するとポリフィルム材を選定するとよい。この
とき、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を使用す
ると良い。理由は、耐水性、耐環性にすぐれ、熱交換材
との界面でも良好で、更に弾性率も高く、内部応力の強
いａ−Ｃ膜２を形成しても局所変形しにくく、また、安
価であるためである。さらに、金属膜からの熱をより効
果的に熱交換材に取り込むために、基材４であるポリフ
ィルムは多孔質状または、織布状の構造を有したもので
あってもかまわない。
【００１３】
【実施例】次に実施例をあげて本発明をより具体的に説
明する。
明する。
【００１４】実施例１ ガラス基板に約５μｍの厚さでＡｌを蒸着し金属赤外線
反射層を形成した。Ａｌ金属層の上面にａ−Ｃ層をを高
周波ＣＶＤ法で下記の条件で約１０μｍの厚さに堆積し
た。 ─────────────────────── ｒｆ投入電力 ０．３〜０．５Ｗ／ｃｍ2 自己バイアス −３００〜−５００Ｖ チャンバー圧力 ０．１〜０．５ｔｏｒｒ ─────────────────────── 原料ガス ＣＨ4 ─────────────────────── 作製されたａ−Ｃ膜は透過率・反射率の測定から光学的
バンドキャップが０．８ｅＶあり、屈折率は太陽スペク
トルピーク位置に相当する５００ｎｍで２．２であっ
た。入射光に対するａ−Ｃ膜表面による反射は約１５％
であった。また、赤外線反射測定よりＡｌ膜から９５％
以上の反射がみとめられた。このことから、取り扱いが
容易な原料材から、簡易な構造体で波長帯域選択性吸収
膜が作製できた。
反射層を形成した。Ａｌ金属層の上面にａ−Ｃ層をを高
周波ＣＶＤ法で下記の条件で約１０μｍの厚さに堆積し
た。 ─────────────────────── ｒｆ投入電力 ０．３〜０．５Ｗ／ｃｍ2 自己バイアス −３００〜−５００Ｖ チャンバー圧力 ０．１〜０．５ｔｏｒｒ ─────────────────────── 原料ガス ＣＨ4 ─────────────────────── 作製されたａ−Ｃ膜は透過率・反射率の測定から光学的
バンドキャップが０．８ｅＶあり、屈折率は太陽スペク
トルピーク位置に相当する５００ｎｍで２．２であっ
た。入射光に対するａ−Ｃ膜表面による反射は約１５％
であった。また、赤外線反射測定よりＡｌ膜から９５％
以上の反射がみとめられた。このことから、取り扱いが
容易な原料材から、簡易な構造体で波長帯域選択性吸収
膜が作製できた。
【００１５】実施例２ 実施例１と同様の工程により、Ａｌとａ−Ｃ膜を形成し
た後に、ａ−Ｃ膜形成用ＣＶＤ反応器にＨ2ガスを導入
し、高周波放電により水素プラズマを発生させ、ａ−Ｃ
膜上部に水素改質を施した。この改質条件は下記のとお
りである。 ──────────────────────── ｒｆ投入電力 ０．１〜０．２Ｗ／ｃｍ2 自己バイアス −３０〜−１００Ｖ チャンバー圧力 ０．０１〜０．１ｔｏｒｒ ──────────────────────── 原料ガス Ｈ2 ──────────────────────── この改質でａ−Ｃ膜上部を約１０００Åの深さでａ−
Ｃ：Ｈ層に変質せしめた。測定の結果、光学的バンドキ
ャップは２．４ｅＶに上昇し、屈折率は１．５７に低下
した。このことにより、入射光に対する反射率は４％以
下に押えることができた。
た後に、ａ−Ｃ膜形成用ＣＶＤ反応器にＨ2ガスを導入
し、高周波放電により水素プラズマを発生させ、ａ−Ｃ
膜上部に水素改質を施した。この改質条件は下記のとお
りである。 ──────────────────────── ｒｆ投入電力 ０．１〜０．２Ｗ／ｃｍ2 自己バイアス −３０〜−１００Ｖ チャンバー圧力 ０．０１〜０．１ｔｏｒｒ ──────────────────────── 原料ガス Ｈ2 ──────────────────────── この改質でａ−Ｃ膜上部を約１０００Åの深さでａ−
Ｃ：Ｈ層に変質せしめた。測定の結果、光学的バンドキ
ャップは２．４ｅＶに上昇し、屈折率は１．５７に低下
した。このことにより、入射光に対する反射率は４％以
下に押えることができた。
【００１６】実施例３ 基板材にＰＥＴにポリフィルムを使用し、実施例１及び
２の工程を使い、吸収膜を作製した。曲面設置対応の為
に、Ａｌの膜厚は約５０００Åにし、ａ−Ｃ膜とａ−
Ｃ：Ｈ膜とは約１μｍと約５００Åとし、同時にａ−Ｃ
膜の内部応力による膜の局所的なたわみの問題に対応し
た。
２の工程を使い、吸収膜を作製した。曲面設置対応の為
に、Ａｌの膜厚は約５０００Åにし、ａ−Ｃ膜とａ−
Ｃ：Ｈ膜とは約１μｍと約５００Åとし、同時にａ−Ｃ
膜の内部応力による膜の局所的なたわみの問題に対応し
た。
【００１７】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、大量生産方式
によって安価な原料から耐環境性にすぐれた波長帯域選
択性吸収膜がつくられる。請求項２の発明によれば、入
射可視光に対し反射率を低減させ、太陽エネルギーの効
果的取り込みが更に良好なものになる。
によって安価な原料から耐環境性にすぐれた波長帯域選
択性吸収膜がつくられる。請求項２の発明によれば、入
射可視光に対し反射率を低減させ、太陽エネルギーの効
果的取り込みが更に良好なものになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る波長帯域選択性吸収膜の概略図。
【図２】本発明に係る他の波長帯域選択性吸収膜の概略
図。
図。
１ ａ−Ｃ：Ｈ膜（入射光反射防止層） ２ ａ−Ｃ膜（入射光吸収層） ３ 金属赤外線反射層 ４ 基材
Claims (2)
- 【請求項１】 適宜の基材上に形成させるものであっ
て、赤外領域で５以上の屈折率を有する金属層と、その
金属層上に形成された光学的バンドギャップ０．４〜
１．２ｅＶのアモルファス炭素膜との積層からなること
を特徴とする波長帯域選択性吸収膜。 - 【請求項２】 前記アモルファス炭素膜上に、更に光学
的バンドギャップが２．４ｅＶ以上でかつ可視光帯域で
の屈折率が下層のアモルファス炭素膜の屈折率に対して
平方根で与えられる値又はそれに近い値を有する水素化
されたアモルファス炭素膜が積層されてなる請求項１記
載の波長帯域選択性吸収膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23643592A JPH0659120A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 波長帯域選択性吸収膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23643592A JPH0659120A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 波長帯域選択性吸収膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0659120A true JPH0659120A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=17000715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23643592A Pending JPH0659120A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 波長帯域選択性吸収膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0659120A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6335098A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-15 | Sony Corp | ヘツドホン |
| JP2007115927A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 熱処理方法 |
| US8611581B2 (en) | 2006-01-12 | 2013-12-17 | Sony Corporation | Earphone device |
| WO2016052079A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 富士フイルム株式会社 | 反射防止膜及びレンズ並びに撮像装置 |
| CN108251807A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-07-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 纳米级厚度的非晶碳基薄膜作为红外吸收材料的应用及非晶碳基薄膜的制备方法 |
-
1992
- 1992-08-12 JP JP23643592A patent/JPH0659120A/ja active Pending
Cited By (20)
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| JPS6335098A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-15 | Sony Corp | ヘツドホン |
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| WO2016052079A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 富士フイルム株式会社 | 反射防止膜及びレンズ並びに撮像装置 |
| CN108251807A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-07-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 纳米级厚度的非晶碳基薄膜作为红外吸收材料的应用及非晶碳基薄膜的制备方法 |
| CN108251807B (zh) * | 2018-01-02 | 2020-05-08 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 纳米级厚度的非晶碳基薄膜作为红外吸收材料的应用及非晶碳基薄膜的制备方法 |
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