Updated on 2025/04/02

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Fujiwara Masazumi
 
Organization
Faculty of Environmental, Life, Natural Science and Technology Professor
Position
Professor
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Degree

  • PhD (Physics) ( 2008.12   Osaka City University )

Research Interests

  • 微小球共振器

  • 単一分子分光

  • 超高感度

  • 光物性

  • 量子光学

  • ナノフォトニクス

  • フォトニクス

  • コヒーレント分光

  • 分光

  • 物理化学

  • 量子エレクトロニクス

  • 量子計測

  • 非線形光学

  • ナノデバイス

  • 一分子分光

  • 光ナノファイバ

  • 光合成蛋白

Research Areas

  • Nanotechnology/Materials / Nano/micro-systems

  • Nanotechnology/Materials / Fundamental physical chemistry

Education

  • Osaka City University   大学院理学研究科   数物系専攻

    2004.4 - 2008.12

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Research History

  • Okayama University   学術研究院自然科学学域   Associate Professor   研究教授

    2021.4

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  • Osaka City University   Graduate School of Science   Lecturer

    2016.10 - 2021.3

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  • Osaka City University   Graduate School of Science Molecular Materials Science Course   Lecturer

    2016.10 - 2021.3

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  • Kwansei Gakuin University   School of Science and Technology   Assistant Professor

    2015.4 - 2016.9

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  • Osaka City University   Advanced Research Institute for Natural Science and Technology

    2015.2 - 2015.3

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Professional Memberships

Committee Memberships

  • 日本物理学会 男女共同参画推進委員会   委員  

    2017.4   

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    Committee type:Academic society

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Papers

  • Bright Quantum-Grade Fluorescent Nanodiamonds

    Keisuke Oshimi, Hitoshi Ishiwata, Hiromu Nakashima, Sara Mandić, Hina Kobayashi, Minori Teramoto, Hirokazu Tsuji, Yoshiki Nishibayashi, Yutaka Shikano, Toshu An, Masazumi Fujiwara

    ACS Nano   2024.12

     More details

    Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsnano.4c03424

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  • Size, polyglycerol grafting, and net surface charge of iron oxide nanoparticles determine their interaction and toxicity in Caenorhabditis elegans. Reviewed International journal

    Yajuan Zou, Yutaka Shikano, Yuta Nishina, Naoki Komatsu, Eriko Kage-Nakadai, Masazumi Fujiwara

    Chemosphere   142060 - 142060   2024.4

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    The widespread application of engineered nanoparticles (NPs) in environmental remediation has raised public concerns about their toxicity to aquatic organisms. Although appropriate surface modification can mitigate the ecotoxicity of NPs, the lack of polymer coating to inhibit toxicity completely and the insufficient knowledge about charge effect hinder the development of safe nanomaterials. Herein, we explored the potential of polyglycerol (PG) functionalization in alleviating the environmental risks of NPs. Iron oxide NPs (ION) of 20, 100, and 200 nm sizes (IONS, IONM and IONL, respectively) were grafted with PG to afford ION-PG. We examined the interaction of ION and ION-PG with Caenorhabditis elegans (C. elegans) and found that PG suppressed non-specific interaction of ION with C. elegans to reduce their accumulation and to inhibit their translocation. Particularly, IONS-PG was completely excluded from worms of all developmental stages. By covalently introducing sulfate, carboxyl and amino groups onto IONS-PG, we further demonstrated that positively charged IONS-PG-NH3+ induced high intestinal accumulation, cuticle adhesion and distal translocation, whereas the negatively charged IONS-PG-OSO3- and IONS-PG-COO- were excreted out. Consequently, no apparent deleterious effects on brood size and life span were observed in worms treated by IONS-PG and IONS-PG bearing negatively charged groups. This study presents new surface functionalization approaches for developing ecofriendly nanomaterials.

    DOI: 10.1016/j.chemosphere.2024.142060

    PubMed

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  • Diamond quantum sensors in microfluidics technology Reviewed

    Masazumi Fujiwara

    Biomicrofluidics   17 ( 5 )   2023.9

     More details

    Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:AIP Publishing  

    Diamond quantum sensing is an emerging technology for probing multiple physico-chemical parameters in the nano- to micro-scale dimensions within diverse chemical and biological contexts. Integrating these sensors into microfluidic devices enables the precise quantification and analysis of small sample volumes in microscale channels. In this Perspective, we present recent advancements in the integration of diamond quantum sensors with microfluidic devices and explore their prospects with a focus on forthcoming technological developments.

    DOI: 10.1063/5.0172795

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  • Glass-patternable notch-shaped microwave architecture for on-chip spin detection in biological samples. Reviewed International journal

    Keisuke Oshimi, Yushi Nishimura, Tsutomu Matsubara, Masuaki Tanaka, Eiji Shikoh, Li Zhao, Yajuan Zou, Naoki Komatsu, Yuta Ikado, Yuka Takezawa, Eriko Kage-Nakadai, Yumi Izutsu, Katsutoshi Yoshizato, Saho Morita, Masato Tokunaga, Hiroshi Yukawa, Yoshinobu Baba, Yoshio Teki, Masazumi Fujiwara

    Lab on a chip   22 ( 13 )   2519 - 2530   2022.5

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)  

    We report a notch-shaped coplanar microwave waveguide antenna on a glass plate designed for on-chip detection of optically detected magnetic resonance (ODMR) of fluorescent nanodiamonds (NDs). A lithographically patterned thin wire at the center of the notch area in the coplanar waveguide realizes a millimeter-scale ODMR detection area (1.5 × 2.0 mm2) and gigahertz-broadband characteristics with low reflection (∼8%). The ODMR signal intensity in the detection area is quantitatively predictable by numerical simulation. Using this chip device, we demonstrate a uniform ODMR signal intensity over the detection area for cells, tissue, and worms. The present demonstration of a chip-based microwave architecture will enable scalable chip integration of ODMR-based quantum sensing technology into various bioassay platforms.

    DOI: 10.1039/d2lc00112h

    PubMed

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  • Probing the Role of Charged Functional Groups on Nanoparticles Grafted with Polyglycerol in Protein Adsorption and Cellular Uptake Reviewed

    Yajuan Zou, Shinji Ito, Masazumi Fujiwara, Naoki Komatsu

    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS   2022.1

     More details

    Language:English   Publishing type:Research paper (scientific journal)   Publisher:WILEY-V C H VERLAG GMBH  

    In biofluids, charged functional groups on the surface of nanoparticles (NPs) interact with cells through the protein corona. However, the cascade effects of charged groups on corona formation and cellular uptake remain unclear. Herein, carboxy, sulfate, and amino groups are quantitatively introduced at the periphery of polyglycerol (PG)-grafted nanodiamond and superparamagnetic iron oxide NP to probe their roles in corona formation and cellular uptake. The uptake efficiency and intracellular aggregation state of NPs are revealed to correlate with protein affinity of the charged groups; sulfate at lower density and carboxylate exhibit no affinity to proteins, inducing negligible or no cellular uptake. In contrast, sulfate at higher density and ammonium associate with fetal bovine serum proteins to alter the aggregation state of the internalized NPs. It is further demonstrated that the distinct protein corona profiles on NP-PG-OSO3- and NP-PG-NH3+ surfaces dictate their uptake mechanism. The protein corona of NP-PG-OSO3- suppresses cellular uptake via downregulation of macropinocytosis and clathrin-mediated endocytosis, whereas that of NP-PG-NH3+ enhances uptake through upregulation of macropinocytosis and caveolae-mediated endocytosis. This study clarifies the elusive role of the charged groups in protein adsorption and cellular uptake, which sheds light on NP design for controlled cellular uptake and theranostics in nanomedicine.

    DOI: 10.1002/adfm.202111077

    Web of Science

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Books

  • 量子センシングハンドブック (量子科学技術が切り拓く新たな領域)

    根来, 誠( Role: Joint author ,  第1章6節 NVセンタを用いた温度計測と生体応用)

    エヌ・ティー・エス  2021.3  ( ISBN:486043661X

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    Total pages:364   Language:Japanese

    CiNii Books

    ASIN

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MISC

  • 蛍光ナノダイヤモンドを用いた量子生体センサー—Quantum Biosensor by Fluorescence Nanodiamond

    鹿野 豊, 藤原 正澄

    日本物理学会誌 = Butsuri   78 ( 10 )   572,593 - 598   2023.10

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    Language:Japanese   Publisher:東京 : 日本物理学会  

    CiNii Books

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  • ナノ量子温度計による線虫の温度計測 Reviewed

    藤原 正澄

    (株)ニュー・サイエンス社 細胞   52 ( 14 )   843 - 844   2020.12

     More details

    Language:English   Publishing type:Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)  

    蛍光ナノダイヤモンドが磁気や温度の超精密量子センサとして利用できることが分かり、近年盛んに研究されている。我々はこのナノダイヤモンドを温度計として利用し、細胞内などの局所温度計測に応用する研究を行っている。最近、神経活動や発生過程を研究する上で重要なモデル生物である線虫(C.elegans)の局所体内温度計測を実現した。特殊な表面修飾を施した蛍光ナノダイヤモンドを線虫内に導入し、線虫内で動くナノ粒子を共焦点顕微鏡下で追跡しつつ量子計測による温度測定を行うことで、0.14℃の精度で温度測定が可能となった。さらに、ミトコンドリア脱共役剤刺激による線虫の発熱を捉えることにも成功した。(著者抄録)

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  • いま知りたい!!「観る」から「測る」へ 生体ナノ量子センサーで細胞観察が変わる 生体ナノ量子センサーによる移植幹細胞in vivo蛍光イメージングと細胞内温度センシング Reviewed

    湯川 博, 藤原 正澄

    (株)羊土社 実験医学   38 ( 18 )   3109 - 3114   2020.11

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    Language:English   Publishing type:Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)  

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  • 蛍光ナノダイヤモンドによる幹細胞再生機能温度センシング Reviewed

    宮地 冬, 小林 香央里, 西村 勇姿, 藤原 正澄, 湯川 博, 馬場 嘉信

    (一社)日本臓器保存生物医学会 Organ Biology   27 ( 2 )   185 - 190   2020.7

     More details

    Language:English   Publishing type:Article, review, commentary, editorial, etc. (scientific journal)  

    細胞内温度が幹細胞機能に及ぼす影響について解説した。温度は生体分子のダイナミクスと反応性を通じて細胞活動を変化させる可能性が指摘されており、細胞内環境の非常に重要なパラメーターとして知られている。蛍光ナノダイヤモンド(FNDs)を用いた長期間測定可能な細胞内温度測定センシング技術を用いることにより、250μg/mL濃度以下のFNDsで標識された脂肪組織由来幹細胞(ASCs)は細胞毒性を示さないことが明らかになり、ASCsの再生機能(再生因子産生能、多分可能)に対してもFNDs標識による影響がないことが示された。細胞内温度技術は細胞・臓器保存や臓器移植技術の発展に寄与できる可能性が高いと思われる。

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  • Temperature sensing of stem cell regeneration function using quantum nanosensor

    宮地冬, 湯川博, 藤原正澄, 西村勇姿, 小野島大介, 馬場嘉信

    日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM)   100th   2020

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Presentations

  • 広領域でナノダイヤモンドのNV 中心の光検出磁気共鳴が可能な アンテナ一体型ディッシュの開発

    押味 佳裕, 西村 勇姿, 仕幸 英治, 竹澤 有華, 中台 枝里子, 藤原 正澄, 手木 芳男

    第68回春季応用物理学会春季学術講演会  2021.3.16 

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    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

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  • ダイヤモンド N V 中心の 電子 スピン 共鳴周波数 が 示す 光 強度 依存性と セ ンシングにおける アーティファクト

    藤原正澄, A. Doh ms, 首藤 健, 西村 勇 姿, 押味 佳裕, 手木芳男, 蔡 凱, O. Benson, 鹿野 豊

    日本物理学会第76回年次大会(2021年)  2021.3.12 

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    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

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  • Real-time nanodiamond thermometry probing in vivo thermogenic responses International conference

    Masazumi Fujiwara, Simo Sun, Alexander Dohms, Yushi Nishimura, Ken Suto, Yuka Takezawa, Keisuke Oshimi, Li Zhao, Nikola Sadzak, Yumi Umehara, Yoshio Teki, Naoki Komatsu, Oliver Benson, Yutaka Shikano, Eriko Kage-Nakadai

    SPIE Photonics West 2021  2021.3.6 

     More details

    Language:English   Presentation type:Oral presentation (general)  

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  • 広領域マイクロ波照射が可能な細胞培養ディッシュの開発

    押味 佳裕, 西村 勇姿, 田中 益明, 仕幸 英治, 松原 勤, 藤原 正澄, 手木 芳男

    量子生命科学会第2回大会  2020.12.23 

     More details

    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

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  • 蛍光ナノダイヤモンドによる温度計測

    藤原 正澄

    量子生命科学会第2回大会  2020.12.23 

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    Language:Japanese   Presentation type:Oral presentation (general)  

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Industrial property rights

  • ODMR温度測定方法

    藤原正澄

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    Applicant:大阪市立大学

    Application no:特願2019-124578  Date applied:2019.7.3

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  • 容器、及び光学顕微鏡の温度調整装置

    藤原正澄, 湯川博, 馬場嘉信

     More details

    Application no:2018-085225  Date applied:2018.4.26

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  • 拡散反射スペクトル測定装置

    宮里遼, 橋本秀樹, 藤原正澄

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    Application no:2017-073456  Date applied:2017.4.3

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  • 光触媒活性の評価方法

    宮里遼, 橋本秀樹, 藤原正澄

     More details

    Application no:2017-073457  Date applied:2017.4.3

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Awards

  • 2020 Osaka City University Nambu Yoichiro Award

    2020.11   Osaka City University  

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  • H28卓越研究員

    2016.10   文部科学省  

    藤原正澄

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  • 2015 Horiba-Masao Award

    2015.10   HORIBA   Efficient fluorescence collection of single nanoparticles using optical nanofibers

    Masazumi Fujiwara

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  • Postdoctoral Research Fellowship

    2012.12   Alexander von Humboldt Foundation   Ultrabright fiber-coupled diamond nanowire single photon sources

    Masazumi Fujiwara

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Research Projects

  • Multimodal quantum sensing for reliable nanothermometry

    Grant number:20KK0317  2021 - 2023

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research  Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))

    藤原 正澄

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    Grant amount:\14040000 ( Direct expense: \10800000 、 Indirect expense:\3240000 )

    本国際共同研究では、蛍光ナノダイヤモンドを用いたナノ温度測定を異なる測定原理にもとづく複数の測定モードで同時に行うマルチモーダル温度量子センシング技術を開発する。これにより、ナノ温度計測において障壁となる測定アーティファクトを削減し、高い信頼性を有する生体内温度計測として基課題に技術移植し、生体内一細胞温度のより精密な定量を実現する。外国研究者としては、蛍光寿命量子センシングハイブリッド技術を有するBenson教授(独国)がホスト研究者として参画する。また、微細加工や補償光学実装に関して、Schroeder博士(独国)・Patton博士(英国)が協力者として参画する。
    2021年2月に交付内定を受けた後、所属大学における学内調整の結果、2021年度に交付申請・決定となった。今年度は、上記共同研究者らと研究や渡航に関してメールやオンライン会議形式で議論・調整を行った。
    また、蛍光ナノダイヤモンドの電子スピン計測に用いるマイクロ波照射系の開発が進展した。マイクロ波照射アンテナをガラス基板上に有限要素法により設計し、作製することで、蛍光ナノダイヤモンドのスピン信号を定量的に予測可能となった。この成果は、デバイス研究における世界的雑誌のLab on a Chipに受理され、現在出版準備中である。今後、より効率的で正確な温度計測が可能となると期待される。

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  • 蛍光ダイヤモンドナノ粒子を用いたポリマーナノ構造精密温度計測

    2020.10 - 2022.03

    公益財団法人マツダ財団  マツダ研究助成 

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    Grant type:Competitive

    Grant amount:\1000000 ( Direct expense: \1000000 )

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  • 生体内一細胞温度計測による定量熱生物学の開拓

    Grant number:20H00335  2020.04 - 2024.03

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)  Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    藤原 正澄

      More details

    Grant amount:\45240000 ( Direct expense: \34800000 、 Indirect expense:\10440000 )

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  • トポロジカル励起スピン制御によるπラジカル材料のエレクトロニクス素子への展開

    Grant number:20H02715  2020.04 - 2023.03

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    手木 芳男, 藤原 正澄, 松下 未知雄, 鐘本 勝一, 仕幸 英治, 吉田 考平

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    Grant amount:\17680000 ( Direct expense: \13600000 、 Indirect expense:\4080000 )

    ペンタセンは、結晶状態での高いホール伝導度と薄膜化の容易さのため有機半導体素子への応用が期待されているが、可視光による劣化と有機溶剤に対する難溶性が素子作製や実用化の大きな障害となっていた。代表者らは、ペンタセン類にπラジカルをπ共役で付加することによりペンタセン類の光耐久性と溶解度が著しく向上することを報告してきた。本研究課題は上記のこれまでの知見に立脚し、(1)トポロジカル励起スピン制御による高い光耐久性と機能性を有するπラジカルの創生、(2)新規πラジカル材料を用いた有機エレクトロニクス素子への展開の2課題を密接に関連させながら並行して研究を遂行した。
    πトポロジーを利用した励起状態制御に立脚してTIPS(triisopropylsilylethynyl)基と安定ラジカル置換基をそれぞれ1つずつ持つ2種のペンタセン-ラジカル連結系を合成し、電子スペクトル、電子スピン共鳴(ESR)、等により同定し、その光耐久性を調べた。さらに、それらの参照試料となるTIPS-ペンタセンの薄膜試料を独自設計の櫛型電極上に真空蒸着により作成し、その励起状態ダイナミクスと光電流生成機構を、光電流と電気的検出磁気共鳴(EDMR)信号の温度変化測定により明らかにした。また、ペンタセン-ラジカル連結系の電界効果トランジスタ(FET)性能の評価に向けて、特注櫛型電極を試作し、それを用いてTIPS-ペンタセンの薄膜試料のFET性能の評価を行い、文献との比較により当研究室でのFET性能評価の基盤を構築した。また、このFET素子と自作の回路を組み合わせることにより、ゲート電極に電界印加条件下でのTIPS-ペンタセンの薄膜試料の光電流のEDMR測定にも成功した。これらにより(2)の課題の実現に向けた基礎的知見を得た。

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  • 神経磁場3次元定量計測による線虫の温度感受性メカニズム解明

    2020.04 - 2021.03

    公益財団法人 渡邉財団(旧磁気健康科学研究振興財団)  磁気健康科学研究助成金 

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    Grant type:Competitive

    Grant amount:\1000000

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Class subject in charge

  • Seminar in Nanochemistry (2024academic year) Year-round  - その他

  • Advanced Nanochemistry (2024academic year) Late  - 水3~4

  • Nanochemistry (2024academic year) Late  - その他

  • General Chemistry 1 (2024academic year) 1st semester  - 金1~2

  • General Chemistry 1 (2024academic year) 1st semester  - 金1~2

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