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ヘンリー・ラッセル_
【HR図(Hertzsprung-Russell diagram)】-1/27改定

こんにちはコウジです。
半年ごとの既存記事見直しの作業です。
今回は中世19世紀に概念・手法を確立していった偉人を紹介します。
では、ご覧ください。内容を整理し、リンクを見直しました。
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(以下原稿です)

天文学入門

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【1877/10/25 ~ 1957/2/18】


Wikimedia Commons_
“Henry Norris Russell” 
Princeton Observatory collection

はじめに

ヘンリー・ノリス・ラッセルは星の進化を考えていたアメリカの天文学者です。
プリンストン大学で学び研究生活を始めます。

私が初めてラッセルの事を知ったのは多読を心がけていた高校時代に、C.セーガンと並び話に出てきた学者さんでした。当時はマンハッタン計画に関わっていたアインシュタインなどの学者さん達と天文学者の学者さん達が、私の中でごちゃ混ぜになっていました。

高校時代の「理解の浅さ」が懐かしいくらいです。ラッセルと言えば「数学者・哲学者のバートランド・ラッセル(1872-1970)と混同してはいけない」とか真面目に考えていました。

ラッセルとHR図 

ラッセルの研究で有名なものは
HR図(Hertzsprung-Russell diagram)です。

HR図は所謂「星の進化」に関しての理解に

不可欠な研究となっています。

概説すると以下の概念です。

(本稿は星の進化に関しての記述が主です)

宇宙の無数の石ころが万有引力で(自重の為に)

他の物体と一緒になっていき段々に

大きな重心を持つ物体になっていきます。

宇宙空間で星の流れを考えた時に流れが速い部分や

渦が出来たりする時には流れの中で

重力が沢山集まる場所や、

その効果が薄い場所が出来てきます。

重力の効果が集まる部分にはより重心の集まっている物体が蓄積してきて
お月様のクラスの塊が宇宙で無数に出来ていくと想像されます。

未だお月様の内部構造は正確に観測されていませんが、宇宙を飛び交う
岩石クラスの大きさであれば実際にサンプルを持ち帰り内部を調べることが出来ます。

大気圏に入ってきた岩石もまたサンプルとなり研究材料と出来ます。こうした類の
大きさスケールが分かりやすい物体が宇宙には無数にあります。
その物体自体は暗い寒い宇宙の中で(真空中に)沢山漂っています。

そうした物体が様々な要因で更に集まってくると地球や火星、木星のような内部に地殻を持った衛星になってきます。内部に地殻を持つ事情は万有引力で地球内部の物体が中心方向に集まってくる事情からです。

例えば地球の場合、すべての物質が重心方向へ引かれるため、内部には非常に大きな圧力と高温が生じています。ただし地球内部では恒星のような核融合反応は起きておらず、主な熱源は形成時に蓄えられた重力収縮のエネルギーと、ウランやトリウムなどの放射性元素の崩壊熱です。

この内部熱がマグマ活動を生み、地表環境の安定にも寄与しています。
地球表面は比較的冷えていますが地球の内部は物凄い高熱です。

更に重力で重量物が集まってくると重力によって集まってくる物質の表面が冷えている状態が壊れます。地球の表面は人間が暮らせる程度の暖かさに保たれていて冷たい宇宙空間で冷やされている状態と地球内部からマグマで温められている状態に均衡がとれています。

地球が奇跡の星と呼ばれる理由の一つで温度での均衡で水が沸騰せず、かつ凍らない温度域でタンパク質、その他の物質が出来ていて肉体を持つ様々な動植物が存在出来ています。

もしも地球が100度以上の温度下であったら今の生命はほとんど生活が出来ないでしょう。生命の誕生、その後の進化には好ましい条件だったわけです。

近くを構成しているようなバランスが崩れると太陽のようにいつも光り続ける星となります。大きくなり、もはや地殻が維持できなくなって、その上で生き物が生活できる状態ではありません。

内部での核反応が非常に活発になり、外部に絶えず光を放射して輝き続けます。光だけではなく各種素粒子やあらゆる波長の電磁波を放出します。

そうした活動として全体の重量が減っていく恒星(太陽のように光る)もあれば、ほかの星を取り込んで更に重量を増していく恒星もあります。

そうした膨張や減衰を恒星はしていきますが、全体重量がもっともっと大きくなってくると白色矮星、ブラックホールへと変化していくだろうと言われています。

最終的には全体の重力が大きくなり、光の素子である光子さえもブラックホールから脱出できなくなるのです。当然。ブラックホールは見えません。

最後に

1947年に引退するまで30余年の間、プリンストン大学天文台の所長として研究を続けラッセルは余生を過ごしました。今もその研究成果は受け継がれ発展し続けています。

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(2022年10月の時点の英訳)

Preface

Henry Norris Russel is an American astronomer thinking about the evolution of the star.
I learn in Princeton University and begin study life.

It was the scholar who came out with Carl Sagan in the high school days when I kept a multi-reading in mind that I knew Russel for the first time.

Scholars and the scholars such as Einstein concerned with Manhattan Project of the astronomer became mixed-up among me in those days. I feel nostalgic for “shallowness of the very beginning understanding” at that time. Speaking of raschel, I thought, “you must not confuse it with the raschel of the philosopher” seriously.

Raschel and figure of HR

The thing which is famous for a study of the raschel
It is a figure of HR (Hertzsprung-Russell diagram).

The figure of HR for understanding about so-called “evolution of the star”

It becomes the essential study.

It is the following concepts when I give an outline.

(as for this report, a description about the evolution of the star is important)

Innumerable stones of the space are universal gravitation; (for self-respect)

Meet other objects; to steps

It becomes the object with a big center of gravity.

The part which is fast in a flow when I thought about the flow of the star in outer space

When there is a vortex; in a flow

The place where a lot of gravity gathers,

There is the place where the effect is light.

When the object that a part attracting gravitational effects attracts centers of gravity more accumulates, and there is the lump of the of class innumerably in space in a month, I am imagined.

The internal structure of moon is not yet observed exactly, but I actually take a sample home with me and can check the inside if it is the size of the rock class flying about the space.

The rock which entered the atmosphere also becomes the sample, and there is it with study materials. There are innumerable objects that the size scale of such a kind is plain in the space. Object itself drifts a lot (during a vacuum) in dark cold space.

When such objects gather in various factors more, it becomes the satellite with the earth crust in the earth and Mars, the inside such as the Jupiter. Circumstances having the earth crust are from the circumstances that objects in the earth gather in the central direction by universal gravitation inside.

For example, because all objects are going to fall into the center of gravity of the earth in the case of the earth, it comes under frightful pressure near the center of gravity, and nuclear reaction is taking place in the inside of the earth.

I collapse without individual atomic nucleuses being able to tolerate volume of pressure. The earth surface relatively gets cold, but the inside of the earth is terrible high heat.

Furthermore, the state that the surface of the material which gathers by gravity when heavy goods gather gets cold with gravity is broken. I am balanced in a state warmed with magma from a state and the inside of the earth that the appearance of the earth is kept by the warmth of the degree that a human being can spend, and are cooled in cold outer space.

Various animals and plants which the earth is one of the reasons called the miraculous star, there are protein, other materials in temperature area water does not boil and not to freeze, and have the body can exist. The present life may hardly live a life if there is the earth under the temperature more than 100 degrees. It was a favorable condition for birth of the life, the later evolution.

It becomes the star which continues always shining like the sun when balance constituting neighborhood collapses. It grows big and cannot maintain the earth crust anymore, and, after that, a creature is not in condition to be able to live. Nuclear reaction in the inside becomes very active and it emits light consistently outside and continues shining.

I release the electromagnetic wave of various elementary particles and every wavelength as well as light. If such an activity includes the fixed star (I shine like the sun) where overall weight decreases, there is the fixed star which takes other stars, and adds to weight more.

The fixed star does such expansion and decrement, but it is said that I will change into a white dwarf, a black hole when the whole weight grows big more and yet more. Overall gravity finally grows big, and even the photon that is an element of the light cannot escape from a black hole. Naturally. I do not see the black hole.

Finally

I continued studying it as a director of the Princeton University astronomical observatory,

and, during 30 rest of life, Russel reached the rest of life until I retired in 1947.

The results of research are inherited, and they continue still developing.

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ハーゼノール
【E=MC^2をアインシュタインと別の考えで導出】-1/25改定

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【1874年11月30日 – 1915年10月7日】

フリードリヒ・ハーゼノール
(Friedrich Hasenöhrl, 1874–1915)
パブリックドメイン
Wikimedia Commons

人脈に恵まれたハゼノール

ウィーンに生まれたハーゼノールは非常に人脈に恵まれていました。

まず、ウィーン大学でボルツマンに理論を学びます。

その後、ライデン大学のローレンツの下で研究をします。

そして、シュレディンガーらに物理学を伝えます。この話を知るまでは、

シュレディンガーは独自に考えるタイプの物理学者だと思っていたのですが、

その前に、理論の土台をハーゼノールが与えていたと知り、

個人的には何となく納得してしまった部分がありました。

定式化の方法で同じ雰囲気が感じられたのです。

特筆すべきハーゼノールの
E=MC^2という業績

ハーゼノールの研究で特筆すべきは、
空洞中の電磁放射が慣性質量に寄与することを計算し、
その結果として E/c2E/c^2 に相当する質量項を導いた

1904年の論文です。ただし、エネルギー一般と
質量の普遍的等価性まではまだ踏み込まれて
いませんでした。興味深い話なので後程、とりあげます。
第一次世界大戦が始まると、オーストリア・ハンガリー帝国陸軍に志願し、
南チロルでイタリア軍と戦って40歳で戦死します。
残念な事ですが運命に対峙した結果だったのでしょう。

ハーゼノールは空洞で生じている放射現象の中で「輻射(放射)を担う波」
に着目して、その慣性についての論文を1904年と1905年に発表しました。
この理論では電磁質量によって物質の慣性が大きくなると論じたのです。
この話を整理して考えた、ラウエはアインシュタインと比較して
様々な形態の「エネルギー」に対して「慣性」の確立を
アインシュタインに帰し、彼が相対性理論との関連でその等価性の深い意味合いを
初めて理解したと考えています。

実際の所は現代の視点で考えてみた時に、質量エネルギーの等価性はハーゼノールのように電磁気学的側面から整理理解していった方が実感できてくるものだと思えます。例えば、ボルツマンも質量エネルギーを考えています。「熱が伝わる性質をエネルギーが伝わる現象ととらえる事」は万人に分かり易い定式化でしょう。

エネルギーを基軸に考えて「熱」、「電磁波」、「静止質量」、「慣性質量」、、、、といった概念を分かり易くつなげていった結果がE=mC^2という定式化だと考えられるわけです。

科学史の観点から考えて明らかに言い切れることはハーゼノールもアインシュタインも20世紀初頭に同じ頂点(理論的帰結)を乗り越えていたという事実です。全く違う人生を歩んだ二人が同時期に同じ材料を使って考察して其々に結果を出していた事実を知る事はある意味で心地よいです。そして、その二人に其々何らかの示唆を与えていたローレンツの力量にも改めて敬意を払います。人を育てる事は素晴らしいですね。

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Hazenor blessed with personal connections

Born in Vienna, Hasenöl was very blessed with connections.

He first learns theory from Boltzmann at the University of Vienna.

After that, he does his research under Lorenz at Leiden University.

And he tells Schrodinger and others about physics. Until I knew this story

Schrodinger thought he was the type of physicist he thought of himself,

Before that, he learned that Hazenor had provided the basis for his theory.

There was something he was personally convinced of.

He seemed to have many similarities in the formulation method.

Notable Hazenor achievements

Of particular note in Hasenöl’s research was the publication of an equation of the same form as E = mc² in 1904. It’s an interesting story, so I’ll cover it later. At the beginning of World War I, he volunteered for the Austro-Hungarian Imperial Army, fighting the Italian army in South Tyrol and dying at the age of 40. Unfortunately, it was probably the result of confronting fate.

Hazenol published a paper on its inertia in 1904 and 1905, focusing on “waves responsible for radiation” in the radiation phenomenon occurring in cavities. In this theory, he argued that the electromagnetic mass increases the inertia of matter. Arranging this story, Laue attributed the establishment of “inertia” to various forms of “energy” to Einstein, and for the first time he understood the deep implications of its equivalence in the context of the theory of relativity. I think.

Actually, when thinking from a modern point of view, it seems that the equivalence of mass energy can be realized by organizing and understanding from the electromagnetic aspect like Hasenöl. For example, as Boltzmann clarified, it would be an easy-to-understand formulation for everyone to regard the property of heat transfer as a phenomenon of energy transfer. It is thought that the formulation of E = mC ^ 2 is the result of connecting the concepts such as “heat”, “electromagnetic wave”, “static mass”, “inertial mass”, etc. in an easy-to-understand manner with energy as the basis. That’s why. From the perspective of the history of science, what can be clearly stated is the fact that both Hasenöl and Einstein overcame the same peak (theoretical consequences) in the early 20th century. It is in a sense comfortable to know the fact that two people who lived completely different lives considered using the same material at the same time and produced results for each. And I would like to pay tribute to Lorenz’s ability, which gave some suggestions to each of them. Raising people is wonderful.

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アイナー・ヘルツシュプルング
‗【H‐R図で恒星を整理して星の明るさと表面温度を考察】-1/22改定

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現代天文学
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Catalog Number: Hertzsprung Ejnar B4
old age; full-face; mustache; suit; sitting; International Astronomical Union (IAU) Berkeley, August 24, 1961. Scanned from the John Irwin Slide Collection No. 117-31. Credit: AIP Emilio Segre Visual Archives, John Irwin Slide Collection

【出典:WikipediaCommons)】

【1873/10/8 ~ 1967/10/21】

天文学者をご紹介します。アイナー・ヘルツシュプルング
(Ejnar Hertzsprung)。デンマーク生まれの天文学者です。
ヘルツシュプルングの業績として特に有名なものはH-R図です。

ヘルツシュプルングはヘンリー・ノリス・ラッセルと独立に
提案していますので今では二人の名前を使ってH−R図と呼ばれます。
フェアーな考え方ですね。

H−R図は星の明るさに対して表面温度を考えてます。
H−R図での縦軸には恒星の明るさを考えています。対して
横軸では恒星の表面温度を考えています。
縦横の関係で星の進化などを考えるのです。

①H-R図での縦軸では明るさが絶対等級としてあらわされています。
図上で上に行くほど絶対等級が小さい(明るい)恒星であると言えるのです。

②H−R図での横軸では、特定の恒星の表面温度が表現されています。
左が高温で、右側が低温です。(多くのH−R図での単位はK:ケルビンです)

H−R図が有益な背景として「恒星の表面温度がその色と関係している」
という話を思い出してください。表面温度が高い恒星は青白く、
温度の低い恒星は赤色に近くなるという傾向があるのです。
(上記②の判断材料です)
また、ある恒星の観測時の
明るさが分かればその恒星までの距離が推定できます。
(上記①の判断基準です)

ヘルツシュプルングの略歴を最後にご紹介します。
ヘルツシュプルングはデンマークのフレデリックスベアに生まれました。
フレデリックスベア工科大学卒業後に数年の期間サンクトペテルブルク
(現在のロシアの都市)で働き、ライプツィヒで写真化学を学んだ後に、
コペンハーゲンで天文学の研究を始めます。

こうした背景を考えると、
当時の学者肌の人々の交流が感じられますね。
ヘルツシュプルングは各国で関心を追い求めています。

私がヘルツシュプルングの名を垣間見るのはその後です。
1909年にゲッティンゲン天文台の天文学助教授、
1919年ライデン大学の教授にして天文台の台長となりました。

話戻って業績の話です。ヘルツシュプルングは1905年に
恒星に巨星と矮星などの種類のあることを見出しました。
恒星の「絶対等級」と「スペクトル型の分布図」に
一定の関係があることを示したのです。

「その後ヘルツシュプルングは1913年にはヘンリエッタ・スワン・リービットの
発見したセファイド変光星に着目します。その変光周期と明度の相関から
小マゼラン雲までの距離を計算したのです。

ヘルツシュプルングは星間物質による吸収補正が未確立
だったため、距離をやや小さく見積もっていました。
しかしその観測は、
初めての「測定」でした。
そしてヘルツシュプルングは2つの小惑星である
(1627)イバールと(1702)カラハリを発見しています。」
(ウィキペディア情報)

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2023/04/04‗初稿投稿
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(2023年4月時点での対応英訳)

I’ll introduce an astronomer, Einar Hertzsprung, Danish astronomer.
Hertzschbruung’s most famous achievement is the H-R diagram.
Hertzsprung becomes independent with Henry Norris Russell
Since I proposed it, it is now called an H-R diagram using their names.
That’s a fair idea.

The vertical axis in the H-R diagram is considered to be the brightness of the fixed star. for
The horizontal axis is the surface temperature of the star.
Think about the evolution of stars in terms of vertical and horizontal relationships.

①Brightness is expressed as an absolute magnitude on the vertical axis of the H-R diagram.
It can be said that stars with smaller (brighter) absolute magnitudes go up on the map.

②The horizontal axis of the H-R diagram represents the surface temperature of a specific star.
High temperature on the left and low temperature on the right. (Units in many H-R diagrams are K: Kelvin)

“The surface temperature of a star is related to its color” as a useful background for the H-R diagram
Please remember the story. A star with a high surface temperature is pale,
on the other hand, cooler stars tend to be redder.
(This is the judgment material for ② above.)
Also, when observing a certain star
If the brightness is known, the distance to the star can be estimated.
(This is the judgment criteria for ① above.)

Finally, I would like to introduce a short biography of Herzsprung.
Hertzsprung was born in Frederiksberg, Denmark.
St. Petersburg for several years after graduating from Fredericksberg University of Technology

After working in (now a Russian city) and studying photographic chemistry in Leipzig,
He begins his astronomical studies in Copenhagen. Given this background,
You can feel the interaction between the scholarly people of that time.
Herzsprung pursues interest in each country.

It is only after that that I catch a glimpse of the Hertzsprung name.
In 1909 he became Assistant Professor of Astronomy at the Göttingen Observatory.
In 1919 he became a professor at the University of Leiden and director of the Observatory.

Let’s go back to his achievements. Hertzsprung in 1905
He discovered that there are different types of stars, such as giant stars and dwarf stars.
Stellar “absolute magnitude” and “spectral type distribution map”
It shows that there is a certain relationship.

“Then Hertzsprung was in 1913 Henrietta Swann Leavitt’s
I will focus on the Cepheid variable stars that she discovered.
From the correlation between the light variation period and brightness,
He calculated the distance to the Small Magellanic Cloud.

Hertzsprung is absorbed by the interstellar medium
It seems that you underestimated the distance
It was his first “measurement”.
and Hertzsprung are two asteroids
(1627) discovered Ivar and (1702) Kalahari. ”
(Wikipedia information)

 

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ポール・ランジュヴァン
【双子のパラダイスを議論しソナーを開発】-1/21改定

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絵で分かるパラドックス 
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【1872年1月23日~1946年12月19日没】

V0028151 Paul Langevin. Photograph by Henri Manuel.
Credit: Wellcome Library, London. Wellcome Images
images@wellcome.ac.uk
http://wellcomeimages.org
Paul Langevin. Photograph by Henri Manuel.
Published: –
Copyrighted work available under Creative Commons Attribution only licence CC BY 4.0 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

【引用:WikipediaCommons】

19世紀後半のフランスと20世紀の議論

「(ランジュバンの親となる)夫婦は1871年のパリ・コミューンでは
 第一線にいた。ランジュバンは1872年1月23日に生まれた。
 パリ・コミューンの敗北によって両親が打ちひしがれていた時である。
 ランジュバンは「私は1870年の戦いの直後に共和主義者の父と献身的な
 母の間で育った。両親はパリ占領とコミューンの血なまぐさい鎮圧の
 目撃者として語ることによって私の心に暴力への憎しみと
 正義への熱望を植え付けた」と言っている。 」

【以上は太田浩一「ほかほかのパン」より引用】

議論の中でランジュバンは中心に居ました。
本ブログのTOPで使っているソルベイ会議の写真でも
アインシュタインの隣に座っています。
そんなランジュバンですが、双子のパラドックス
という考え方が有名です。その特殊相対性理論における
矛盾の指摘は、初めはアインシュタインによる相対性理論
での議論で使っている「2つの慣性系での時間差」
から始まる話だったのですが、
ランジュバンが双子の例えに置き換えて
状況を分かりやすくしました。
ランジュバンはそんな時代の人です。

研究者としてのランジュバン

ランジュバンはイギリスのキャヴェンディッシュ研究所で
ジョゼフ・ジョン・トムソンのもとで学んだ後に
ソルボンヌ大のピエール・キュリーの下で学位を得ました。

上述した相対論の議論とは別に磁性に関わる物性の研究
も進めていたのです。
こんな経歴は当時の
イギリスとフランスの
物理学会における
つながりの強さも感じます。

其々の研究者を互いに評価しつつ、
イギリスで理解が進んだ電磁現象を
フランスで深めていって原子遷移に伴う
電磁波の放出を突き詰めていきます。

このように書くとイギリスでの物理学が先行していたように思えてしまうかもしれませんが、決してそうでもないと思います。イギリスでもフランスでも共に人々が物理・数学を追及していて研究課題に関して盛んに情報交換をしていたのです。

特にフランスのキューリー夫妻が扉を開いた放射性物質の研究は目覚ましく、その後の原子核物理学へと発展していくのです。一方で固体中の電子運動に起因するスピンの挙動は帯磁現象に繋がっていきます。

そうした時代にランジュバンは、当時理解が始まった導体の帯磁特性を研究していったのです。量子力学以前の物性理解でも原子、電子という言葉を使いこなして個別物質の帯磁特性を明らかにしていったのです。

それまで未分類だった特性を整理していったのです。
具体的には「常磁性・反磁性・強磁性の体系化」です。

また、磁性の研究をする一方で水晶振動子を開発して

超音波を発生させるメカを実用化しました。

 

小さな恋

マリ・キューリとの恋仲も知られていたようです。
ゴシップネタで恐縮ですが、ランジュバンには
家庭が上手くいっていなかった時期があり、
そんな時の良き相談相手がマリ・キューリでした。
無論。秘め事は当事者同士の大事な時間であって、
ゴシップ記者達が騒ぎ立てるのは無粋です。
私はこれ以上記載しません。ただ、
何十年か後に御二人の孫同士が結婚してます。

 

また超音波の研究からの発展で、
ランジュヴァンはソナーの発明でも知られています。
潜水艦の関係者なら多大な恩恵を受けている訳ですね。

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Discussion at the beginning of the 20th century

Langevin was at the center of the discussion. He also sits next to Einstein in the Solvay Conference photo used at the top of his blog. Langevin is famous for the idea of ​​a twin paradox. The contradiction pointed out in the special theory of relativity started with the “time difference between two inertial systems” used in Einstein’s discussion in the theory of relativity, but Langevin replaced it with the analogy of twins. I made the situation easier to understand. Langevin is a person of that era.

Langevin as a researcher

He earned a degree under Pierre Curie at the University of Sorbonne after studying under Joseph John Thomson at the Cavendish Laboratory in England. Apart from the discussion of relativity mentioned above, he was also conducting research on physical properties related to magnetism. His background also makes me feel the strength of the connection between the British and French physics societies at that time. While evaluating each researcher, he will deepen the electromagnetic phenomenon that was well understood in England in France and investigate the emission of electromagnetic waves due to atomic transition.

In particular, the research on radioactive materials that the French couple Curie opened the door to is remarkable, and it will develop into nuclear physics after that. On the other hand, the behavior of spin caused by electron motion in solids leads to magnetizing phenomenon. At that time, Langevin studied the magnetizing properties of conductors, which were beginning to be understood at that time. Even in his understanding of physical properties before quantum mechanics, he mastered the terms atoms and electrons to clarify the magnetizing properties of individual substances. He sorted out previously unclassified traits. Also, while he researched magnetism, he developed a crystal unit and put into practical use a mechanism that generates ultrasonic waves.

Little love

It seems that his love with Mari Cucumber was also known. Excuse me for the gossip story, but there was a time when Langevin wasn’t doing well, and his good counselor at that time was Mari Cucumber. Of course. The secret is the precious time between the parties, and the gossip reporters make a fuss about it. I won’t list any more. However, decades later, my two grandchildren are getting married.

Langevin is also known for his sonar invention, a development from his study of ultrasound. He’s benefiting a lot if he’s involved in submarines.

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アーネスト・ラザフォード
【原子模型を提唱した原子物理学の父】-1/20改定

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【1871年8月30日 ~ 1937年10月19日】

【画像引用:WikipedeaCommons】

その名は正確にはアーネスト・ラザフォード_

Ernest Rutherford, 1st Baron
Rutherford of Nelson, OM, FRS,
初代のネルソン卿_ラザフォード男爵です。
実験屋の大家をご紹介します。

ラザフォードはニュージーランドに生まれ数学で
マスターの学位をとった後に、鉄の磁化の研究で
学士の資格を得ます。更に奨学金を得てイギリスの
ケンブリッジ大学に進みます。

奨学金授与の話を知った時、ラザフォードは実家で
芋掘りをしていました。「これが生涯最後の芋掘りだ!」
と叫びながら喜んだそうです。(Wikipedia情報)

そこでラザフォード
JJトムソンの指導のもとで
気体の電気伝導の研究をします。

導体ではない酸素や窒素などの「気体」中でも
高い電圧を加えた時に放電現象が生じ、
電気が流れます。雷を思い起こしてください。

そんな、電気伝導の研究を進めるうちに
ラザフォードはウランから2つの放射線である
α線とβ線が出ている事を発見します。
ラザフォードは後に透過性の非常に強い放射線が
電磁波である事を突き止め、半減期の概念を提唱します。

ラザフォードが考えた半減期

半減期の分かり易い実用例として、岩石の年代測定があります。
特定の岩石に含まれる物質から出てくる放射線量を計測すれば、
半減期の概念を使って対象岩石の形成から今迄、
どのくらい時間が経っているか推定出来るのです。

ラザフォードは更に研究を続けました。ガラス管にα線を集め、そのスペクトル分析からα線とはヘリウム原子核であると突き詰めています。そして、1911年にはガイガー・マースデンとα線の散乱実験を行いました。

有名なラザフォードの原子模型が提唱されたのです。原子には中心に原子核がありその周りを電子が運動しているというもので、現代でも使えるモデルです。長岡半太郎が提唱していたような表現法ではなく、ラザフォードは実験結果をもとに理論を展開します。

ラザフォードの実験手法

具体的には、薄い金箔に α線(ヘリウム原子核) を照射すると、ごく一部の粒子が大きく跳ね返る現象が観測されました。これは「原子の中心に非常に小さく高密度な原子核が存在する」ことを示す決定的証拠となりました。金箔を構成する内部物質と電子はそれぞれ剛体ではないのですが相互に働くクーロン力が同じ効果をもたらすのです。

ビリヤードの玉みたいな剛体と微細な粒子間の運動が同じ弾性モデルで表せる事は、感動的ともいえる事実です。

ラザフォードの人柄

その人柄もあって、ラザフォードは原子物理学の父と呼ばれています。キャンデビッシュ研究所では若い研究所員たちに「ボーイズ!」と呼びかけていたりするような人でした。

また「千の太陽より明るく(平凡社発行初版)」という作品の中で紳士的な人柄がしのばれる個所がありましたのでご紹介致します。『(P19.の要約)ラザフォードの共同研究者モズレーは1915年に戦死しています・ラジウムのイギリス政府による没収を善しとしないでマイヤーに手紙を送り「買い取りたい」と申し出ていました。それに対してマイヤーからは「目玉が飛び出るほど高い」と言われましたが英国政府と交渉をしてウィーンから英国ラジウム研で買い取る交渉をまとめました。当時の文学者や精神科学者に比べたら「とにかくマシだった。」と言えるでしょう。』。

また彼はイギリスに帰化した人ではありますが、紳士として夏の砂浜でもスーツのジャケットを脱がないスタイルも頑なに守っていたようです。そして、原子番号104の元素は今、彼を偲んでラザホージウムと呼ばれています。

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Its name is Ernest Rutherford

Its name is Ernest Rutherford, 1st Baron Rutherford of Nelson, OM, FRS, the first Sir Nelson_Rutherford. Rutherford was born in New Zealand and earned a master’s degree in mathematics before going on to Cambridge University in the United Kingdom with a scholarship. There, Rutherford studies the electrical conduction of gases under the guidance of JJ Thomson.

When a high voltage is applied to a “gas” such as oxygen or nitrogen that is not a conductor, a discharge phenomenon occurs and electricity flows. Remember thunder. While conducting research on electrical conduction, Rutherford discovers that uranium emits two types of radiation, alpha rays and beta rays. Rutherford later discovered that highly permeable radiation was electromagnetic waves and proposed the concept of half-life.

Half-life that Rutherford considered

An easy-to-understand example of half-life is rock dating. By measuring the radiation dose emitted from a substance contained in a specific rock, it is possible to estimate how long it has been since its formation using the concept of half-life.

Rutherford continued his research further. He collects alpha rays in a glass tube, and from the spectral analysis, he finds that alpha rays are helium nuclei. Then, in 1911, we conducted an alpha-scattering experiment with Geiger-Marsden. The famous Rutherford atomic model was proposed. An atom has an atomic nucleus in the center and electrons are moving around it, which is a model that can be used even in modern times. Rather than the expression that Hantaro Nagaoka advocated,

Rutherfoed’s way

Rutherford develops his theory based on his experimental results. Specifically, at this time, when he hits the gold leaf with β rays (electron rays), a trajectory corresponding to disconnection scattering is observed. The internal substances and electrons that make up the gold leaf are not rigid bodies, but the Coulomb forces that work with each other have the same effect. It is a moving fact that the motion between a rigid body like a billiard ball and fine particles can be represented by the same elastic model.

Rutherford’s personality

Due to his personality, Rutherford is called the father of atomic physics. He was the kind of person at the Candebish Institute who was calling out to young researchers “Boys!” Also, although he is a naturalized person in England, he seems to have stubbornly kept the style of not taking off his suit jacket even on the sandy beach in summer as a gentleman. And the element with atomic number 104 is now called Rutherfordium in memory of him.

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本多光太郎(ほんだこうたろう)
【雑種の犬と大学に「今が大切」「つとめてやむな」】 -1・19改定

こんにちはコウジです。
半年ごとの既存記事見直しの作業です。
今回は中世19世紀に概念・手法を確立していった偉人を紹介します。
では、ご覧ください。内容を整理し、リンクを見直しました。
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(以下原稿です)

永久磁石発電機
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【1870年3月24日生まれ ~ 1954年2月12日没】


【画像引用:国立国会図書館】

本多光太郎について

本多光太郎は日本の鉄鋼業界での研究土壌を作り上げ、

研究者として多くの人材を育て上げた先人です。

人物としては、

彼の逸話を聞けば聞くほど人間臭い所が感じられて、

個人的に本人に会ってみたくなります。

見てみたいです。

本多光太郎はいつも古い着物を着て、

靴底が擦り切れるまで靴を履き、雑種の犬を引きながら

大学に出勤していたようです。そんな人です。

本多光太郎は子供時代は学校の成績も悪くて、大柄な割に何時も青ばなをたらしてて、「はなたらしの光さん」と呼ばれていた学校嫌いの子供でした。そんな本多光太郎が東大に進学して理学系の物理学科を卒業したそうです。

今は理物と物工(りぶつ、と、ぶっこう)があるのでしょうが、当時はどうだったのでしょうか。その後に本多光太郎はドイツとイギリスに留学します。帰国後、東北大学で教授を務め理化学研究所で研究を進める中で有名な「KS鋼」を発明します。

本多光太郎は金属に対しての材料物性学の研究を世界に先駆けて始めていました。より性能の優れた材料を作り上げる為に
所謂(いわゆる)「冶金」の過程を研究していったのです。

本多光太郎の業績

KS鋼(新KS鋼)は発明時に世界最強の永久磁石でした。

現代での硬質磁性材料に繋がる研究の端緒をつけたのです。

それまで刀などの特定目的で鍛えられてきた日本の鉄が

工業生産に耐える性能を備えて差別化出来るように

なっていくのです。この発明がなされてから益々、

各種産業で多くの日本の鉄が使われていくのです。

本多光太郎と実験

なにより、本多光太郎は無類の実験好きでした。「今日は晴れているから実験しよう」と言いながら実験を始めたり、「今日は雨だから実験しよう」と言って実験を続けたりしていました。そんな会話を始める時には周囲の人は「ぁ、本多節だ!(笑)」と感じたことでしょう

独独の朗らかな緊張感が生まれたことでしょう。また、結婚式をあげた時に本多光太郎本人が居なかったので、探しに行ったら実験室で実験をしていたという。とぼけたエピソードもあります。

全般的に身の回りの細かい事は気にかけない大雑把な人でした。そんな本多光太郎は組織を育て人を育てたことで有名です。要職を務めたり創設に携わった研究機関を羅列すると、

東北帝国大学附属鉄鋼研究所、
東北帝国大学総長、
千葉工業大学設立、
東京理科大学初代学長、
日本金属学会創設初代会長、
後の電磁研初代理事長

です。
指導している仲間に対しては毎日のように「どんな状況?」と実験の具合を尋ねていき、論文に対して細かく意見を加えていたそうです。

最後に本多光太郎の言葉を残します

「今が大切」「つとめてやむな」

私にはトーマス・マンの
「くよくよするな働け」という言葉と重なります。
各人の人生・やりがいと、つながる言葉です。
本多光太郎は仕事として、人生として「実験を
何時までも考えていた人」だったのでしょう。

〆最後に〆

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About Kotaro Honda

Kotaro Honda is a pioneer who created the research soil in the Japanese steel industry and nurtured many human resources as a researcher. As a person, the more I listen to his anecdotes, the more human-like I feel, and the more I want to meet him. I wanna see.

It seems that Kotaro Honda always wore an old kimono, trousers until his soles were worn out, and went to college while pulling a hybrid dog. He is such a person.

Kotaro Honda was a child who hated school and was called “Hanatarashi no Hikari-san” because he had poor grades at school when he was a child. Kotaro Honda goes on to the University of Tokyo and graduates from the Department of Physics in Science. Nowadays, there are physical objects and craftsmen (Ributsu, and Bukko), but how was it at that time?

Works of Honda Koutarou

After that, Kotaro Honda will study abroad in Germany and England. After returning to Japan, he invented the famous “KS Steel” while working as a professor at Tohoku University and conducting research at RIKEN. Kotaro Honda was the first in the world to start research on material properties of metals. He studied the so-called “metallurgical” process in order to create better performing materials.

KS Steel (new KS Steel) was the strongest permanent magnet in the world at the time of his invention. He began his research on modern hard magnetic materials. Japanese iron, which had been trained for specific purposes such as swords, will be able to differentiate itself with the ability to withstand industrial production. Since the invention of this invention, more and more Japanese iron has been used in various industries.

Experiment with Kotaro Honda

Above all, Kotaro Honda loved experiments like no other. He started his experiment saying “it’s sunny today so let’s experiment” and continued his experiment saying “it’s raining today so let’s experiment”. Kotaro Honda wasn’t there when he had the wedding, so when he went looking for it, he was experimenting in the laboratory. There is also a blurry episode. He was a rough person who generally didn’t care about the details around him.

Engaged Organaization

Kotaro Honda is famous for raising organizations and raising people. When he lists the research institutes that have held important positions or were involved in the founding,

Tohoku Imperial University Steel Research Institute,
President of Tohoku Imperial University,
Established Chiba Institute of Technology,
First President of Tokyo University of Science,
Founding Chairman of the Japan Institute of Metals,
He was later the first deputy director of the Institute of Electromagnetics.

He asked his colleagues about the condition of the experiment on a daily basis, asking “what kind of situation?” And added detailed opinions to his treatise.

Finally, I will leave the words of Kotaro Honda.

“Now is important” “Don’t stop”

To me, it overlaps with Thomas Mann’s words, “Don’t work hard.” It is a word that connects each person’s life and rewards. Kotaro Honda must have been “a person who had been thinking about experiments forever” in his life as his job.

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中村清二
【地球物理・実験物理を研究し多くの人材を育てました】1/19改定

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光学ガラス三角
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【1869年10月28日〜1960年7月18日】

中村清二の時代のキャリア形成

中村清二は福井県に生まれ、東京帝国大学へ進学しました。
在学中は田中舘愛橘の指導を受けていますが、その後の
キャリア形成には、現代とは異なる時代背景を強く感じさせるものがあります。

1903年、中村は30代で助教授の地位にありましたが、その時期に
ドイツへ留学しています。特に興味深いのはその後で、
帰国後に博士号を取得している点です。

当時の修士課程の位置づけについては詳しく分かりませんが、
博士課程を修了する前に助教授として学生を指導し、
さらに海外留学を経験したうえで博士号を取得していたことになります。
現代の感覚からすると、時代の違いを強く感じさせる経歴です。

現在であれば、博士号を取得していない助教授、
あるいは准教授はほとんど存在しないのではないでしょうか。

【出典:wikipedia】


中村清二の研究業績

中村清二は、何よりもまず光学の研究で知られています。
量子力学が成立していく時代に関連する研究を行い、
光弾性実験やプリズムの最小偏角に関する研究などを手がけました。

また、地球物理学の分野でも重要な業績を残しています。
大正時代に三原山が噴火した際には、地球内部の物理学に
強い関心を持つようになり、火山学の確立に寄与しました。
三原山や浅間山における研究体制の整備にも大きく貢献しています。

さらに中村は、物理学教育にも情熱を注ぎました。物理の教科書を
繰り返し編纂し、とりわけ東京帝国大学の講義科目であった
「実験物理学」は、後の日本の物理学人材を育成し、学問の発展の礎を築いたといえます。

1925年には『理科年表』が刊行されますが、その際、
中村は物理部門の監修者として重要な役割を果たしました。
定年後も研究意欲は衰えず、八代海の不知火や魔鏡の研究に取り組んでいます。


中村清二の人柄と周辺人物

中村清二は、妻との間に二男二女をもうけました。また、
作家の中村正常は兄の子にあたります。中村正常は、
三原山の調査に同行したこともあり、学問的な交流があったことがうかがえます。

なお、中村正常の長女は女優の中村メイコとして知られています。

こうした多くの業績と人とのつながりを残し、中村清二は
91歳で生涯を閉じました。まさに大往生といえるでしょう。

〆最後に〆

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(対応英訳)

Seiji Nakamura was born in Fukui prefecture and enterd into the University of Tokyo. There, he was taught by Tanakadate Aikitsu, and from there I felt the times in his future career. He was an assistant professor in his thirties in 1903, when he went to Germany to study abroad. The part where I felt the times was when I thought about it, but Nakamura got his PhD after returning to Japan. I don’t know how to treated a master’s degree at that time, but before finishing his doctoral course, he taught students as an assistant professor, studied abroad, and then got a PhD. He felt that the times were different.

Nakamura is known for his research in optics. He has been doing related work in the era when quantum mechanics was established, and he is studying photoelastic experiments and the minimum declination of prisms.

Nakamura is also conducting research in the field of geophysics. Especially when Mt. Mihara erupted in the Taisho era, he was interested in the physics inside the earth. He has established volcanology and is contributing to the development of research systems for Mt. Mihara and Mt. Asama. ..

He also repeated the work he enthusiastically put together a physics textbook. In addition, experimental physics, one of the lecture subjects at the University of Tokyo, cultivated human resources in Japan laters and laid the foundation for the development of physics. His science chronology was released in 1925, when he left his job as a supervisor in the physics department.
After retirement, Nakamura is conducting research on Shiranui and magic mirrors in the Yashiro Sea.

Personality of Seiji Nakamura, etc.
Nakamura could have a second son and a second daughter with his wife.
The writer, Masatsune Nakamura, was the son of his older brother and also accompanied him to the investigation of Mt. Mihara.
The normal eldest daughter is Meiko Nakamura, an actress.
Nakamura was called, leaving behind many of them. He is 91 years old.

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昨夜の「数学白熱教室」 【2015-11-28投稿分_谷山氏_フェルマーの定理】

NHKのEテレの「数学白熱教室」第三回を見た。いつもの通りで途中で少し眠ったようだが、多分後半の重要なところは見た。

フェルマーの定理から、谷山・志村・ヴェイユ予想へと話が進む前の数論と方程式の解の話もおもしろかった。よくわかったというわけではないが、不思議なものがそこにあるという感覚は感じ取れた。

ワイルズともう一人の研究者のフェルマーの最終定理の解決も実は谷山・志村・ヴェイユ予想の解決であり、それとフェルマーの定理とが密接に関係しているという話も興味深かった。またこれはフレンケルが現在研究しているラングランズ・プログラムの一例になっているという。

もともとフェルマーの定理はピタゴラス数の拡張として考えられたとの説明は数学がどうやって広がっていくかを示した話であったと思う。ピタゴラス数として3, 4, 5のつぎは13,12, 5であるが、そこらあたりまでなら誰でも知っているだろう。だが、それらよりも大きい数にもピタゴラス数はある。

谷山さんは自ら命を絶った数学者であるが、彼は不思議な予想能力があった人だったという。一方、志村さんは今でも生きていて、ちくま学芸文庫に数冊本を書き下ろしている。

でも妻によれば私の眠っていたときの話は素数にある種の対称性があるという話だったという。そういう話だとフレンケルさんの話でなくとも誰か数学者が本に書いてあってもいいはずだと思う。だから、どれかの数学の本で読むことができるかもしれない。

(2024.3.23付記)その後、志村さんも亡くなったが、いつなくなったのかは覚えていない。だが、最近まで存命だったことは確かである。

 

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あけましてオメデトウございます。今年も宜しくお願い致します。【@2025元旦】_1/1投稿

こんにちはコウジです。
「オメデトウございます」の原稿を投稿します。

投稿前に誤字がありました。
細かい文章も再考しています。しっかり正確に。
そして沢山情報が伝わるように努めます。
(以下原稿)

あけましておめでとうございます。

今年も宜しくお願い致します。

個人として今年は新しいことを色々と始める積りですので
物理学の考察には時間を使わなくなってくると思えます。

昨年度のノーベル賞受賞を思い出してみても、
AI関連での発展が顕著なので、そうした考察を追いかけます。

先ずは新しい知見である「プログラム学習」を身に付け、
次々と最新トレンドを追いかけられるように体制を整えます。

その中で、進展に合わせて過去の科学史を振り返り
新しい意義を考察していきたいと思うのです。
(年初は書評の再考、サイト内リンクの確認をします)

実際、A8が運営するFanBlogが4月で閉鎖するという情報があるので
本ブログからのリンクをチェックしていかないといけませんね。

今年も宜しくお願い致します。

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【改訂】東大が量子コンピューターを2023年秋に導入
(IBM社製‗127量子ビット)

東大

こんにちはコウジです!
「東大が量子コンピューター」の原稿を改定します。
今回の主たる改定は新規追記分の補完です。
大分長いこと改定していませんでしたね。

初見の人が検索結果を見て記事内容が分かり易いように再推敲します。

SNSは戦略的に使っていきます。そして記述に誤解を生む表現がないかを
チェックし続けてます。ご意見・関連投稿は歓迎します。

(写真は従来の基盤の写真です)

以下投稿の内容は2023/04/22の
日経新聞記載の情報メインです。
現代の情報だと考えて下さい。

新聞記事を離れた所で冷静に考えていくと
税金の使い道の話でもあります。

日本国民の皆様が一緒になって考えて、
出来れば知恵を出し合えたら
より良い展開に
つながる類の話題なのです。しかし、
実のところ、大多数の日本国民は
「量子コンピュータ?言葉は聞くけれども…」
って感じで内容が議論されていません。
議論を喚起しましょう。

本記事では私論を中心に語ります。但し、
記載した量子ビット数は何度も確認しています。

ニュースのアナウンサーも語れる内容が少ない
のでしょう。
そんな中で東大本郷キャンバスでは
記者会見が開かれ、IBM社のフェローが
「有用な量子コンピューターの世界がすぐそこまで来ている」
と語っています。

物理学を専攻していた私でも多分野において下調べが必要です。
当面、「ラビ振動」、「共振器と量子ビットの間の空間」
「ミアンダの線路」、「量子誤り訂正」といった概念を
改めて理解し直さないと最新の性能が評価できません。

特に理化学研究所に導入された機種は
色々な情報が出ていて教育的です。対して
東大が導入するIBM社製の量子コンピューターは
トヨタ自動車やソニーグループなど日本企業12社での
協議会による利用を想定していて、
利益享受を受ける団体が限られています。
今後の課題として利用の解放(促進)が望まれます。 

東京大学が川崎拠点に導入

既に27量子ビットを導入している川崎拠点に2023年の秋に
127量子ビットの新鋭機を導入する予定です。
経済産業省は42億円の支援を通じて計算手法等の
実用面へ向けての課題を解決していく予定です。

一例としてJSR(素材メーカー)が「半導体向け材料の開発」
を想定して活用する方針を打ち出しているようですが
具体的にプロジェクトに参加する事で得られるメリットを
明確にする作業は大変そうです。

現時点での量子コンピューターの国内体制

報道では「量子ビット」の数に着目した表現が多いです。
実際に理化学研究所では2023年の3月に64量子ビットの
装置を導入して研究を進めています。

また、英国のオックスフォード・クァン・サーキッツ
は都内のデータセンターに今年の後半に量子コンピューター
を設置予定で外部企業の利用も想定しています。

対して米国のIBMでは433量子ビットのプロセッサーが開発
されていて、2023年度中には1000量子ビットの実現、
2025年度には4000量子ビット以上の実現を計画しています。 

EV電池開発に革新的貢献ができるか

一例としてIonQ社とHyundai Motor社は共同で
量子コンピューターに対する
バッテリー化学モデル
を開発しています。(2022年2月発表~)

実際に同社は新しい変分量子固有値ソルバー法
(VQE:Variational Quantum Eigensolver)を共同で開発してます。
開発目的はバッテリー化学におけるリチウム化合物や
化学的相互作用の研究への適用です。

 特定の最適化問題を解決するVQEは原理的に
量子コンピューターと親和性が良いです。
変分原理を使用し、ハミルトニアンの基底状態エネルギー、
動的物理システムの状態の時間変化率を考えていくのです。
計算上の限界で、既存システムでは精度に制約がりました。

 具体的に酸化リチウムの構造やエネルギーのシミュレーション
に使用する、量子コンピュータ上で動作可能な
バッテリー化学モデルを共同開発しています

リチウム電池の性能や安全性の向上、コストの低減が進めば
EV開発における最重要課題の解決に向けて効果は大きいです。
【実際、EV価格の半分くらいはバッテリーの価格だと言われています】

ハイブリット英会話スタイルで伸ばす「アクエス」
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