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Particle physics's posts - Chinese uPOST

Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jul 04, 2019.

物理学家如何测量直接观察到的最近事件

物理学家如何测量直接观察到的最近事件

上周,科学家宣布,他们使用大量液体氙进行了令人难以置信的物理观测。 这是官方最罕见的核衰变 - 实际上,任何类型的最罕见的事件 - 直接测量。

多么罕见? 正如我在我写的那样 上一篇文章 关于结果,“样本中需要一半氙原子进行这种反应的平均时间是1.8×10 22年......这大约是宇宙年龄的万亿倍。”我的耳朵比喻地开始了泄漏的脑汁试图弄清楚这一点,所以我想我会试图分解科学家如何测量这种罕见的事件。

回顾一下:周三,研究XENON1T实验的研究人员宣布他们对一种叫做双中微子双电子捕获的核衰变进行了开创性的观察。 基本上,原子核中的一对质子每个都同时自发地吸收原子的一个电子。 这导致释放一对中微子和X射线。

自1955年以来,物理学家已经证实了这种核衰变的存在,并且对它最感兴趣,因为它是迈向更有趣的物理结果的踏脚石。...

Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jun 29, 2019.

粒子碰撞器听起来像什么?

粒子碰撞器听起来像什么?
Soundmodo 在这个Gizmodo系列中,我们可以找到声音,声音和声音的内容。   

科学家通过将能量泵入原子的组分(如电子和质子),将它们加速到接近光速的速度来探索物理学的极限,并将粒子束撞在一起,希望能够发现新的东西。 你可以想象这个过程会非常嘈杂。

但你没有听到颗粒碰撞。 实际上,粒子加速器的主要声音来自所有机器:用于保持组件处于低温温度的发动机,在超级计算传感器中呼出的风扇,以及通过管道冲洗以保持电子设备冷却的水。 但最引人注目的声音之一是超导磁体淬火的不良“嗖”声。

“当加速器运行期间发生淬火时,那些几乎总是不受欢迎的,有时我们不期望它们,”伊利诺伊州费米实验室应用物理和超导技术部助理负责人David Harding告诉Gizmodo 。 “在最极端的事件中,我们可以听到淬火在地面上的后遗症......在这种情况下,你听到的是空气涌动。”

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jun 29, 2019.

暗物质探测器使难以置信的中微子观测

暗物质探测器使难以置信的中微子观测

设计用于捕捉暗物质的探测器进行了粒子物理观测,有望帮助物理学家建立关于宇宙的重要真理。 不,它没有发现暗物质,但新结果证明这些超灵敏探测器对科学家来说有多重原因。

在重力方面,宇宙表现得好像它包含的物质比天文学家实际发现的更重要,因此物理学家已经建立了实验来寻找这种所谓暗物质的候选者。 寻找最受欢迎的暗物质候选人 到目前为止空了 。 但其中一项称为XENON1T的暗物质实验现已观察到一个避免多次检测的过程,这个过程有望帮助科学家更好地理解被称为中微子的阴影粒子。

“它证明我们用于暗物质的XENON探测器技术更加通用,”德国明斯特大学的博士生Christian Wittweg告诉Gizmodo。 “我们完成了所有这些很酷的分析......在建立了足够敏感的实验以寻找暗物质之后免费获得。”

科学家们非常肯定宇宙中第二丰富的粒子(在光子之后,光粒子)是中微子。...

Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jun 11, 2019. 13 comments

奇怪的物理结果的痕迹提供诱人的新粒子提示

奇怪的物理结果的痕迹提供诱人的新粒子提示

从概念上讲,粒子物理实验非常简单。 将一堆碎粒粉碎在一起,看看会发生什么。 结果将证实任何一切照旧的理论,或者,如果与该理论存在明显的明显偏差,它们可能会证明一些关于某些新粒子的新假设。 但是中间地带,我们所知道的和我们所看到的之间的差异仍然是模糊的,这里有很多很多结果。

来自瑞士日内瓦大型强子对撞机观测粒子碰撞的实验之一LHCb的新结果显示出一种模糊的差异。 物理学家们非常兴奋,因为如果这些结果持续下去,就意味着存在一些全新的粒子。 与去年不同的是,当一个似乎可能是新事物的小信号变成了一个 统计侥幸 这些新的结果是在几年前用另一种方式观察到的另一种暗示之后突然出现的。 所以,这一次,可能确实存在某些问题。

LHCb物理协调员Vincenzo Vagnoni告诉Gizmodo说,如果这些信号确实表明了真正的发现,它可能“意味着存在一些新的粒子或其他仍然未知的物理学”。 ...

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jun 07, 2019. 3 comments

大型强子对撞机实验揭示了“五角大楼”的外星人结构

大型强子对撞机实验揭示了“五角大楼”的外星人结构

世界上最大的粒子加速器的新结果照亮了五夸克的结构,这是一种由五个夸克结合在一起的奇异粒子。

夸克,构成质子和中子的亚原子粒子,通常成对或三联体结合在一起,分别形成称为介子和重子的粒子类。 但最近对瑞士日内瓦大型强子对撞机采集数据的分析显示,存在更大的聚合,如五夸克五夸克。 现在,科学家已经能够处理更多的数据,以了解夸克如何排列在这些奇怪的五夸克粒子中。 事实上,研究人员似乎观察到了一个与介子结合的重子,形成了一种奇怪的新型超自然分子。

LHC机器将质子包加速到接近光速,然后将它们注入一对在四个点相交的磁环。 高能粒子碰撞,以其他粒子的形式释放能量和质量,否则这些粒子在地球上无法进入。 像LHCb探测器这样的探测器位于这些碰撞点并记录产生的颗粒喷雾。 科学家将数据与物理定律进行比较,因为他们了解这些数据,希望找到未观察到但预测的粒子或意外偏离这些定律。

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jun 05, 2019. 11 comments

美国今天在一个巨大的中微子实验上破土动工

美国今天在一个巨大的中微子实验上破土动工

粒子物理学很少是一种廉价而简单的尝试。 想想埋藏在瑞士 - 法国边境深处的大型强子对撞机 - 寻找希格斯玻色子需要花费超过130亿美元 。 好吧,今天下午4:20 (不错),美国正在打破另一个巨大的粒子物理实验。

DUNE,或深地下中微子实验,旨在研究中微子,光(但不是无质量)粒子的特性,这些粒子既超常见又难以检测。 该实验由两部分组成,这些部分将射击距离伊利诺伊州费米实验室810英里的粒子到南达科他州的桑福德地下研究设施。 这不是第一次美国中微子实验 - 在明尼苏达州和南达科他州的矿井(这个实验所在的地方附近)有地下深处的实验室。 但它将成为有史以来最大的液态氩探测器。

施工才刚刚开始,但其结果将是真正巨大的:四个集装箱共68,000吨液态氩冷却到负华氏300度,地下近一英里。 中微子相互作用非常微弱(例如,它们不与地球或身体相互作用)并需要这些敏感探测器发现。...

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum May 10, 2019.

科学家使用反物质重建霍尔马克量子物理实验

科学家使用反物质重建霍尔马克量子物理实验

科学家重建了物理学史上最重要的实验之一 - 但这一次,他们使用反物质而不是常规物质。

所有物质粒子都具有相应的反物质粒子,其具有大部分相同的性质,但是是粒子的镜像并且具有相反的电荷。 几十年前,科学家们确定,当常规物质粒子穿过一对平行的狭缝时,它们会形成干涉图案,就好像它们是波浪一样。 意大利和瑞士研究人员的新实验毫不奇怪地证实反物质的行为方式相同 - 但进行研究需要克服一些困难。

双缝实验是我们理解物质的基础。 当通过一对平行狭缝到光敏探测器上时,光线显示出明亮和黑暗斑点的图案。 这证明光以波浪的形式传播; 它在击中裂缝时分裂,并且波或者相互抵消或者放大信号的强度,从而产生图案。 令人惊讶的是,即使您一次发送一个电子,像电子一样的物质粒子束也会形成这种衍射图案。 这证明了物质和光的概率双波粒子行为是量子力学的基础。

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George Dvorsky George Dvorsky Apr 26, 2019. 10 comments

大型强子对撞机刚破坏了以前的能源产出记录

大型强子对撞机刚破坏了以前的能源产出记录

昨天晚些时候,欧洲核子研究中心的科学家利用世界上最强大的粒子加速器创造了历史,以13 TeV(tera-electronvolts)的破纪录能量将质子束投射在一起 - 比之前的标准高出5 TeV。

顶部图像:质子在13 TeV时发生碰撞,通过ALICE探测器发送颗粒淋浴。 图片:ALICE,标题:CERN。

该记录是在升级系统的试验期间设定的,因此没有出现该测试之外的新科学数据。 欧洲核子研究中心目前正在准备大型强子对撞机进行为期两年的升级后的第二次实验。 在接下来的几周里,人们希望能够建立“ 稳定的光束 ”,这表明新的粒子粉碎实验可以开始了。

质子在13 TeV处发生碰撞,通过CMS探测器发送颗粒淋浴。 图片:CMS,标题:CERN。

在测试期间,两个相对的质子束在位于大型强子对撞机16.8英里长(27公里长)圆形隧道内的四个碰撞点 - ...

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Mar 22, 2019.

为什么一个令人难以置信的新CERN观察物理学家会出现香槟

为什么一个令人难以置信的新CERN观察物理学家会出现香槟

科学家们已经宣布在欧洲核子研究中心观察到“D 0介子中的CP违规”,这一发现将在未来几年出现在物理教科书中。 你可能想知道它究竟意味着什么。

宇宙充满了规律性的事物。 还存在反物质 即使在地球上, 但是它的数量要少得多。 这个新的观察本身很重要,但它也让物理学家更接近于解释所有反物质消失的地方。

“这开辟了一个新的领域,”LHCb实验的发言人Giovanni Passaleva告诉Gizmodo,该实验检测了欧洲核子研究中心大型强子对撞机的粒子碰撞。 “我们从来没有能够在这些上型夸克中看到CP违规,但现在我们在大型强子对撞机和LHCb上有仪器来探索它。”

了解CP违规需要从顶部开始,或者更确切地说,从魅力开始。 有六种夸克:up,charm和top夸克,它们都有2/3的电荷,以及向下,奇怪和底夸克,每个都带有-1/3的电荷。...

Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Feb 23, 2019.

粒子物理学家建立一个肉丸对撞机

粒子物理学家建立一个肉丸对撞机

一群粒子物理学家希望“揭开宇宙和瑞典美食最深层的秘密。”因此,他们自然而然地建造了一个瑞典肉丸对撞机。

MEAL,或MEatball AcceLerator合作,可以回答重要的问题,例如我们为什么用肉丸,而不是反肉丸,或者我们是否可以制作黑肉丸。 概念验证实验取得了成功。

甚至还有一些真正的粒子物理课程。 瑞典隆德大学的研究员Caterina Doglioni告诉Gizmodo说:“我学到了很多困难:让粒子碰撞是非常困难的。” 当她不从事肉丸物理学研究时,Doglioni通常在世界上最大的粒子加速器 - 欧洲核子研究中心的大型强子对撞机上分析粒子碰撞。

MEAL是一种“革命性的线性对撞机概念”,一对线性加速器“由人类触发器同步”,MEAL的发言人,瑞典乌普萨拉大学的粒子物理学家Rebeca Gonzalez Suarez解释道。 在首席技术官兼工程师David...

Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Feb 14, 2019.

物理学家对新的“无菌”基本粒子的新证据感到兴奋

物理学家对新的“无菌”基本粒子的新证据感到兴奋

中微子是幽灵般神秘的变形者。 新证据支持这种奇怪粒子的更加幽灵,“无菌”版本的存在。

标准模型中有三种类型的中微子,即粒子物理学的蓝图。 但在过去的实验中,科学家们认为可能存在第四种更神秘的类型。 一项名为MiniBooNE的实验结果与另一种称为液体闪烁体中微子探测器的数据相结合,似乎进一步证明了无菌中微子的存在。

在被称为光子的光粒子之后,中微子可能是宇宙中第二常见的粒子。 物理学家早就知道电子中微子,μ子中微子和tau中微子。 他们也知道中微子可以 交换身份 或类型之间的振荡。 实验似乎观察到中微子消失并再次出现,好像他们换成了第四个更难以观察的身份。

去年,一篇论文对无菌中微子的存在表示怀疑 。 但MiniBooNE科学家的一份新报告为粒子提供了更多的证据。

MiniBooNE是一种探测器,用于测量来自质子的中微子,该质子撞击伊利诺伊州费米实验室的一个来源。...

Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jan 30, 2019.

欧洲核子研究中心推出62英里圆形原子粉碎机的设计,比大型强子对撞机更强大

欧洲核子研究中心推出62英里圆形原子粉碎机的设计,比大型强子对撞机更强大

科学合作已经为大型强子对撞机的继任者发布了一个概念设计,这是一项巨大的新实验,可以坐在一百公里(62英里)的隧道内。

设计概念计划为两个未来的圆形碰撞机,第一个可能在2040年开始运行。雄心勃勃的实验将寻找碰撞能量比大型强子对撞机(LHC)产生的碰撞能量高10倍的新粒子。 概念设计是科学合作实现的第一个重要里程碑。

“它向社区展示了后LHC未来圆形对撞机的原理和可行性,”CERN加速器物理学家和研究领导者Michael Benedikt告诉Gizmodo。 “这表明,一旦大型强子对撞机的物理操作在20世纪30年代结束,实施可以无缝继续高能物理的大规模项目有一个可靠,连贯的物理场景。

粒子碰撞器将微小的物质加速到接近光速的速度,将它们撞在一起。 由于能量和质量在物理学中是等价的,新粒子可能会在碰撞中实现。 高能量还允许物理学家在典型的实验室中测量不可能探测的领域。...

Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jan 17, 2019. 7 comments

新结果对奇怪的暗物质信号产生怀疑

新结果对奇怪的暗物质信号产生怀疑

寻找暗物质 - 似乎构成了宇宙中大部分物质的东西,但对我们来说是不可见的 - 充满了新的想法,诱人的暗示,以及令人难以置信的高级实验。 不幸的是,科学的最佳努力都没有产生暗物质身份的任何明确证据。

最近在意大利进行的一项名为DAMA / LIBRA的黑暗物质狩猎实验最近报告了一种他们认为可能来自暗物质的奇怪的,每年发生的信号。 但其他实验,包括日本的XMASS-I和意大利的XENON 1T探测器,似乎无法找到相同的信号或任何暗物质信号。

“由于地球围绕太阳旋转而产生的年度调制信号将成为直接探测暗物质的最有力的指标之一,”日本XMASS-I实验的作者在Physical Review Letters上发表的新论文中写道。 “我们在数据中也没有发现任何特定的周期性,”这意味着它们无法重新创建DAMA / LIBRA结果。

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Jennifer Ouellette Jennifer Ouellette Jan 10, 2019. 6 comments

对异国情调的第四次中微子的追捕空洞

对异国情调的第四次中微子的追捕空洞

对于物理学家来说,这是一个粗略的几周无效结果。 首先,一个有前途的地下实验 找不到 暗物质的证据。 然后新闻打破了大型强子对撞机 没有发现 毕竟是一个激动人心的新粒子。

现在,南极洲的IceCube合作宣布了另一项无效结果。 该实验未能找到异国情调的第四类中微子的证据。 “ Physical Review Letters 一篇新论文报告说,在分析了大约100,000个中微子事件之后,现在99%的合作确定这个所谓的“无菌中微子”不存在。

快速复习 对于那些中微子知识可能有点生疏的人来说:中微子是超轻的亚原子粒子,通常被称为“鬼粒子”。每秒都有数十亿人在我们身边流淌,但它们并不影响我们,因为中微子只与其他粒子相互作用通过弱核力量。 这意味着中微子必须非常接近其他粒子,以至于几乎要接触它们的原子核。...

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jan 06, 2019. 9 comments

科学家们确认了太空中光的疯狂量子力学特性

科学家们确认了太空中光的疯狂量子力学特性

这是关于量子力学的东西:它在地球上起作用,但我们怎么知道它在其他地方起作用 - 就像在太空中一样? 这需要一遍又一遍地进行测试,建立在整个地球上发送粒子的野生实验。 经过一些新的结果后,事情似乎仍然可以检查出来。

量子力学的一个关键特性 - 物质最小的物理学理论 - 是最微小的东西可以同时具有波和粒子特性。 几十年前,一位名叫约翰惠勒的物理学家设计了一个思想实验来证明这一点。 一组物理学家重新演绎了惠勒在地球和卫星之间的实验,再次将我们对量子物理学的理解扩展到了外太空。

帕多瓦大学的研究作者Paolo Villoresi告诉Gizmodo,“我们不会寻找新的预测,而是寻找新的见解。”

Villoresi的团队使用意大利的Matera激光测距天文台(MLRO)以及一颗特殊卫星来执行Wheeler的实验。...

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jan 02, 2019.

物理学家创造了令人难以置信的“夸克汤”水滴,像小大爆炸一样扩展

物理学家创造了令人难以置信的“夸克汤”水滴,像小大爆炸一样扩展

宇宙以爆炸开始 - 事情立即变得奇怪。

恒星和星系并没有马上形成。 科学家们认为物质最初是一种近乎完美的夸克流体,是已知最小的原子组分。 他们在高能粒子对撞机实验中发现了这些流体的证据。 现在,有证据表明,这些液体可以以意想不到的方式形成,产生微小的液滴,爆炸性地向外流动,就像微型液体大爆炸一样,科学家们开始控制它们。

“我们实际上能够通过选择弹丸的类型来设计水滴的形状,”范德比尔特大学教授朱莉娅韦尔科夫斯卡为研究生Sylvia Morrow和研究员乔旭提供建议时告诉Gizmodo。

原子由电子,质子和中子组成,后者又由夸克组成,夸克由称为胶子的粒子粘在一起。 夸克是不可能分开的,如果你投入足够的能量试图将它们分开,更多的夸克将在中间空间中实现,可能导致新粒子的“喷射”。 在大约2万亿摄氏度的温度下(参考温度的科学定义,即粒子的平均动能 -...

Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Jan 01, 2019. 5 comments

获得诺贝尔奖的物理学家担心100粒巧克力硬币投注新粒子

获得诺贝尔奖的物理学家担心100粒巧克力硬币投注新粒子

诺贝尔奖获得者弗兰克·威尔切克(Frank Wilczek)在2012年表现得很乐观。毕竟,在科学家刚刚在瑞士的大型强子对撞机粒子物理实验中宣布他们的希格斯玻色子发现之后,他才刚刚下了赌注 。 他做了另一个赌注 - 但他今天并没有那么自信。

Wilczek与瑞典物理学家TordEkelöf进行了新的赌注。 这些术语很简单:如果科学家在2019年之前在大型强子对撞机上发现了一种新的“超级合作”粒子的证据,那么他将赢得100份巧克力诺贝尔奖。 如果没有,他必须付钱。

Wilczek通过Skype告诉Gizmodo,“大型强子对撞机已经做了大量的探索,它将在赌注条款结束时完成。” “机会之窗正在快速关闭,我很害怕。”

超对称,或SUSY,是赌注中心的理论。 从本质上讲,如果我们发现了一组全新的粒子,那么目前用bandaids修复的一些粒子物理学的困境和理论会更有意义。...

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Dec 27, 2018. 5 comments

粒子物理学的终极理论坚持物理学家所希望的不会

粒子物理学的终极理论坚持物理学家所希望的不会

宇宙中最小的部分由一套美丽且令人兴奋的规则控制:“标准模型”。标准模型解释了所有17个已发现粒子的行为,并且它继续进行预测,这些预测已经被证明是准确的。世界上最大的物理实验,包括瑞士的大型强子对撞机。 但模型不完整。

标准模型解释了为什么每种基本粒子都存在,以及它们如何相互作用。 但是它无法解释为什么在我们的宇宙中存在比反物质更多的物质 - 这是当今物理学家面临的最大谜团之一。 旨在以迂回方式回答该问题的实验,如大型强子对撞机美容(LHCb)实验,已检测到 诱人的提示 新的粒子行为似乎不符合标准模型。 但是更新的结果使这个故事蒙上阴影。

“这非常令人费解,”荷兰国家亚原子物理研究所的Patrick Koppenburg告诉Gizmodo。 “有一些新的物理学的暗示......但没有迹象表明这将导致物质 - 宇宙的反物质对称性的解决方案。”

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Dec 25, 2018. 17 comments

大型强子对撞机首次用电子加速“原子”

大型强子对撞机首次用电子加速“原子”

只要可以蒸发,你就可以在世界上最大的物理实验中将任何东西放入瑞士的CERN大型强子对撞机中。 你甚至可以在那里贴三明治 。 但是科学家们第一次加速了原子核,电子依然存在。

简而言之,大型强子对撞机的目标是赋予亚原子粒子在地球上无法实现的能量,希望揭示宇宙的基本性质。 LHC通常加速质子,原子核的正片或整个原子核。 通常这些原子核已被剥去带负电荷的电子,但在这种情况下,一束铅“原子” - 技术上它们离子 - 通过加速器传播,至少有一个电子附着。 物理学家希望有一天能在下一代实验中使用这些加速原子。

“我们正在研究如何拓宽现有CERN研究计划和基础设施的新思路,”LHC工程师Michaela Schaumann在一份新闻稿中说。 “找出可能的第一步。”

LHC通常以中性铅原子或一瓶氢气开始,氢气通过一系列较小的粒子加速器。 振荡磁场从铅原子中剥离出许多电子。...

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Ryan F. Mandelbaum Ryan F. Mandelbaum Dec 25, 2018. 21 comments

科学家计算质子内部的压力,它比中子星更高

科学家计算质子内部的压力,它比中子星更高

根据一项新的测量结果,构成宇宙中每个原子的粒子内部的压力可能大于最密集的恒星内部的压力。

弗吉尼亚州杰斐逊实验室的科学家使用实验室的连续电子束加速器设备(CEBAF)和一些棘手的数学计算了压力。 测量将主要用于从根本上理解这些粒子的性质。 计算非常令人难以置信。

“中子星是宇宙中我们所知道的最密集的物体,”杰斐逊实验室B领导人沃尔克伯克特告诉Gizmodo。 “它比那个大一个数量级。 这可能是对地球压力的记录。“

研究人员计算出构成质子的夸克所面临的压力为10 35帕斯卡,相当于 10三十 根据发表在“ Nature.上的论文 ,是海平面的压力Nature.

确定压力需要一系列数学步骤,从质子的另一组固有属性开始,称为引力形状因子。 这些形状因子得名,因为它们只能通过与引力子相互作用的质子直接测量。 科学家们从来没有观察过引力子,只有两个引力子   光子可以作为代理。...

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