CN103999250A - 有机发光器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机发光器件以及制备该器件的方法。本发明的有机发光器件包括：基板；提供至基板上的第一电极；提供至第一电极上的有机层；提供至有机层上的第二电极图案，其包括彼此隔开的至少两个金属层；和提供至第二电极图案的上表面和彼此隔开的金属层之间的整个区域上的熔丝层。
Description
技术领域
本申请要求于2012年5月31日向KIPO提交的韩国专利申请第10-2012-0058923号的优先权，其公开的内容全文以参引的方式纳入本申请中。
本发明涉及一种有机发光器件及其制备方法。
背景技术
有机发光器件由两个相对的电极和具有类似半导体性质的且插入两个相对电极之间的多层有机材料薄膜构成。具有该结构的有机发光器件利用通过使用有机材料将电能转化为光能的现象，即有机发光现象。具体而言，当电压施加在有机材料层插入阳极和阴极之间的结构中的两个电极之间时，来自阳极的空穴和来自阴极的电子注入到有机材料层。当注入的空穴和电子彼此相遇，形成激子并且激子回落到基态而发光。
在上述有机发光器件中，由有机材料层产生的光通过透光电极而发射，并且有机发光器件通常可分类成顶部发光型、底部发光型以及双面发光型。对于顶部发光型或底部发光型，两个电极之一需要为透光电极，并且对于双面发光型，两个电极均需要为透光电极。
关于上述有机发光器件，自Kodak Co.，Ltd.报道了当使用多层结构时可在低压下驱动有机发光器件以来，许多研究已集中于此，并且，近年来，使用有机发光器件的自然色显示器已与手机连接并商业化。
此外，最近对有机发光器件的研究已着手用磷光材料代替现有的荧光材料，效率已快速提高，并且还期望在不久的将来，该器件能够替代现有的照明设备。
为了将有机发光器件用作照明设备，该器件需要以高亮度驱动，这一点与现有的自然色显示器不同，并且还需要维持恒定的亮度，这一点与现有的照明设备相同。为了有效改进有机发光器件的亮度，需要在大面积内进行发光，因而需要使用高驱动电流。此外，为了维持大面积内的恒定亮度，需要将上述高电流均匀注入具有大面积的器件中。
一般而言，作为有机发光器件的阳极材料，通常使用具有大功函数的金属氧化物。然而，金属氧化物的导电率相对不高。因此，在显示面积小的有机EL或LCD中使用这类金属氧化物时不会产生问题，但是当在用于照明设备中的大面积有机EL中使用金属氧化物时，由于高电流导致的电压降很高使得电流无法均匀注入至发光表面，因此器件的发光无法均匀出现。例如，仅在电极电连接至驱动电路的这一部分的附近发光，而在其他区域可出现微弱的发光或可不出现发光。
同时，作为有机发光器件的阴极材料，通常使用具有小功函数的金属或其合金。上述金属可具有材料本身的高导电率，但当需要电极的透明性作为有机材料器件的特性时，如果金属形成薄膜，则导电率降低。因此，即使在这样的情况下，由于电流未均匀注入发光表面，该器件的发光可不均匀地出现。
因此，为了将有机发光器件用作照明设备，需要通过降低电极的电阻以在具有大面积的器件中均匀地出现高亮度的发光。
发明内容
技术问题
本发明致力于提供一种具有大面积的有机发光器件，当发光区域的一部分出现电短路时，通过在有机发光器件中包含的熔丝可自动地阻断具有预定值以上的过量电流连续流动。
技术方案
本发明提供一种有机发光器件，其包括：
基板；
提供至基板上的第一电极；
提供至第一电极上的有机材料层；
提供至有机材料层上的第二电极图案，其包含彼此隔开的两个以上的金属层，和
提供至第二电极图案的上表面的整个区域中和彼此隔开的金属层之间的缝隙中的熔丝层。
此外，本发明提供一种有机发光器件，其包括：
基板；
提供至基板上的第一电极；
提供至第一电极上的有机材料层；
提供至有机材料层上的第二电极，
其中，第二电极的至少一些区域的厚度不同于其他区域的厚度。
此外，本发明提供了一种有机发光器件，其包括：
基板；
提供至基板上的第一电极；
提供至第一电极上的有机材料层；
提供至有机材料层上的第二电极图案，其包含由下式1代表的化合物；和
提供至第二电极图案的上表面的整个区域中和第二电极图案之间的缝隙中的熔丝层。
[式1]
在式1中，
R1至R6彼此相同或不同，且独立地各自代表氢、卤原子、氰基(-CN)、硝基(-NO2)、磺酰基(-SO2R)、亚砜基(-SOR)、磺酰胺基(-SO2NR)、磺酸酯基(-SO3R)、三氟甲基(-CF3)、酯基(-COOR)、酰胺基(-CONHR或-CONRR′)、取代或未取代的直链或支链的C1至C12烷氧基、取代或未取代的直链或支链C1至C12烷基、取代或未取代的直链或支链的C2至C12烯基、取代或未取代的芳族或非芳族杂环、取代或未取代的芳基、取代或未取代的单芳基胺或二芳基胺，或取代或未取代的芳烷基胺，其中R和R′各自独立地为取代或未取代的C1至C60烷基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的5元至7元杂环。
此外，本发明提供一种显示设备，其包括有机发光器件。
此外，本发明提供一种照明设备，其包括有机发光器件。
此外，本发明提供一种制备有机发光器件的方法，所述方法包括：
1)在基板上形成第一电极；
2)在第一电极上形成有机材料层；
3)在有机材料层上形成彼隔开的两个以上的金属层，和
4)在金属层的上表面的整个区域中以及在彼此隔开的金属层之间的缝隙中形成熔丝层。
有益效果
本发明的有机发光器件包括在第二电极上的熔丝层，以使在特定的有机发光单元产生过量电流时，第二电极与熔丝层彼此接触的部分会自动断开，由此阻止整个有机发光器件电短路。
附图说明
图1为示意性示出本发明的一个示例性实施方案的包括熔丝层的有机发光器件的垂直剖视图；
图2为示意性示出本发明的一个示例性实施方案的包括熔丝层的有机发光器件的俯视图；
图3为示出有机发光器件的一部分电短路的形状的视图。
参考数字和符合的说明
10：第一电极
20：有机材料层
30：第二电极图案
40：熔丝层
具体实施方式
下文，将详细描述本发明。
一般而言，有机发光器件具有以下结构：其中两个电极具有彼此相对的大面积，和通过电流发光的有机材料层形成于所述两个电极之间。电流施加在电极的边缘处，流向电极的中央，穿过有机材料并放电至与所述电极相对的另一电极。此时，当电流由电极的边缘流向电极的中央时，电压降与电极的电阻成比例地出现。由于能量消耗与由电极的电阻所导致的电压降同样多地发生，所述有机发光器件的能量效率降低。
此外，由于在两个电极之间形成的电场是变化的，有机材料的发光量取决于电极位置而变化，而就外观而言，取决于位置的亮度的差异不佳，并且对器件的稳定性有不利影响。因此，在有机发光器件中，需要进行设计用于使这些问题最小化。
用于有机发光器件中的透明电极是透明的，以使光可以穿透，但是所述透明电极与金属电极相比具有非常高的电阻。因此，当试图将有机发光器件实施于大面积中时，由于透明电极的高电阻，在大发光面积中的电压分布不均匀，因此，在大面积中获得均匀亮度的发光方面存在问题。为解决所述问题，通常使用的方法是在透明电极上或下安装使用金属的辅助电极。在获得大面积的均匀电压分布的同时，为了确保透明性，将金属辅助电极制备为具有尽可能薄的晶格形状，并且，为了增加透明性，使用尽可能长地增加晶格的周期的方法。然而，使用具有晶格形状的金属辅助电极的方法不仅具有过程的复杂性增加的问题，还具有这样的过程问题：当在透明电极上形成辅助电极时，由于辅助电极的高度，将待布置的有机材料均匀堆叠在辅助电极上。
此外，在具有大面积的有机发光器件——其包括多个有机发光像素——中，存在以下问题：当过量的电流流入多个有机发光像素中的一部分有机发光像素中时，结果产生缺陷(例如电短路)，缺陷出现在具有大面积的整个有机发光器件中。
因此，本发明致力于提供一种具有大面积的有机发光器件，当发光区域的一部分中出现电短路时，所述有机发光器件通过在所述有机发光器件中包含的熔丝可自动阻断具有预定值以上的过量电流连续流动。
本发明的一个示例性实施方案的有机发光器件，其包括基板；提供至基板上的第一电极；提供至第一电极上的有机材料层；提供至有机材料层上的第二电极图案，其包括彼此隔开的两个以上的金属层；和提供至第二电极图案的上表面的整个区域中和彼此隔开的金属层之间的缝隙中的熔丝层。
在本发明的有机发光器件中，金属层可包含Al、Ag、Ca、Mg、Au、Mo、Ir、Cr、Ti、Pd中的一种或多种及其合金，但是并不限于此。
在本发明的有机发光器件中，第二电极图案的金属层之间的缝隙可为10μm至300μm，但是并不限于此。
在本发明的有机发光器件中，熔丝层可使用熔点比金属层的熔点更低的金属而形成。此外，熔丝层可包含与金属层的材料相同的材料。
具体而言，熔丝层可包含Al、Ca、Mg、Ag、铟(In)等中的一种或多种，但是并不限于此。
此外，当熔丝层包含与金属层的材料相同的材料时，可设计有机发光器件以使形成的熔丝层比金属层更薄并且当出现过量电流时熔丝层部分短路。
熔丝层可通过使用遮光罩和通过沉积法以覆盖第二电极图案的金属层的方式形成。熔丝层的厚度可为10nm至100nm，但是并不限于此。
第二电极图案的金属层与熔丝层之间的厚度差可以为10nm至100nm。当所述厚度差小于10nm时，第二电极图案之间的电连接可能不稳定。
优选金属层包含Al，并且熔丝层包含一种或多种选自以下的金属：Al、Ag、Ca、Mg和铟(In)，但是本发明并不限于此。
在本发明的有机发光器件中，优选第二电极图案的金属层包含Ag，并且熔丝层包含Ca，但是本发明并不限于此。
至少一部分熔丝层可为具有与有机材料层接触的结构的形式。即，提供至彼此隔开的金属层之间的区域中的至少一部分熔丝层可具有与有机材料层接触的结构。
此外，熔丝层的表面形状不仅可以是平面形式，还可是例如曲面和不平坦面的形式。熔丝层提供至第二电极图案的上表面的整个区域中和彼此隔开的金属层之间的缝隙中，并用于与有图案的第二电极电连接。
此外，至少一部分熔丝层可包含具有电短路形式的结构。即，在本发明中，即使由于在具有大面积的有机发光器件中的一部分有机发光单元中出现短路而产生缺陷时，除了出现缺陷的有机发光单元以外，其他有机发光单元可正常运行。
此外，本发明的另一个示例性实施方案的有机发光器件包括：基板；提供至基板上的第一电极；提供至第一电极上的有机材料层；和提供至有机材料层上的第二电极，其中，第二电极的至少一些区域的厚度不同于其他区域的厚度。
在第二电极中的相对薄的区域可用作上述的熔丝层。
在第二电极中的相对薄的区域与其他区域之间的厚度差可以为10nm至100nm。当厚度差小于10nm时，第二电极图案之间的电连接可能不稳定。
第二电极可包含Al、Ag、Ca、Mg、Au、Mo、Ir、Cr、Ti、Pd中的一种或多种及其合金等，但是并不限于此。
此外，本发明的另一个示例性实施方案的有机发光器件包括：基板；提供至基板上的第一电极；提供至第一电极上的有机材料层；提供至有机材料层上的第二电极图案，其包含由式1代表的化合物；和提供至第二电极图案的上表面的整个区域中和第二电极图案之间的缝隙中的熔丝层。
在本发明中，式1的化合物可示例性地为式1-1至1-6的化合物，但是并不限于此。
[式1-1]
[式1-2]
[式1-3]
[式1-4]
[式1-5]
[式1-6]
式1的其他实例或合成方法和各种特性描述于美国专利申请第2002-0158242号中，以及美国专利第6,436,559号和第4,780,536号中，这些文件的内容全部纳入本说明书中。
在本发明的有机发光器件中，本领域中已知的那些可用作基板而没有限制。更具体而言，可使用硬基板，例如玻璃、SiO2、硅片；或者膜基板，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)以及环烯烃聚合物(COP)，但是基板并不限于此。
在本发明的有机发光器件中，第一电极可以为透明电极。
更具体而言，第一电极可以包含透明导电材料，例如铟锡氧化物(ITO)、IZO、ZnO和SnO2，但是并不限于此。
第一电极可在基板上通过使用例如溅射或电子束蒸发的物理气相沉积(PVD)法沉积金属、具有导电性的金属氧化物及其合金等而形成。
在本发明的有机发光器件中，第一电极可另外地包含辅助电极。辅助电极用于改进第一电极的电阻，并可通过沉积一种或多种选自导电密封剂和金属的物质而形成。更具体而言，辅助电极可包含Cr、Mo、Al、Cu及其合金等，但是并不限于此。
本发明的有机发光器件可应用至用于照明的有机发光器件中，但是并不限于此。
本发明的有机发光器件包括在第二电极上的熔丝层，从而当特定的有机发光单元中产生过量电流时，第二电极与熔丝层彼此接触的部分会自动断开，由此阻止整个有机发光器件电短路。
此外，当特定的有机发光单元中产生过量电流时，结果，整个有机发光器件电短路，通过使用另外的沉积法可再次形成第二电极、熔丝层等，由此可更容易修复有机发光器件的缺陷。
在本发明的有机发光器件中，不仅可通过使用各种聚合物材料的沉积方法还可以通过溶剂法制备具有较少层的有机材料层，溶剂法例如如旋涂法、浸涂法、刮涂法、网印法、喷墨印刷法或热转印法。
有机材料层可具有堆叠结构，其中，有机材料层包括发光层，还包括一个或多个选自以下的层：空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层。
作为能够形成空穴注入层的材料，优选具有大功函数的材料，使得可促进空穴注入至有机材料层中。本发明中可使用的空穴注入材料的具体实例包括：金属，例如钒、铬、铜、锌和金或其合金；金属氧化物，例如氧化锌、氧化铟、铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)；金属和氧化物的结合物，例如ZnO：Al或SnO2：Sb；导电聚合物，例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3，4-(亚乙基-1，2-二氧基)噻吩](PEDT)、聚吡咯以及聚苯胺等，但是本发明并不限于此。
作为能够形成电子注入层的材料，优选具有小功函数的材料，使得电子通常可容易地注入至有机材料层。电子注入材料的具体实例包括：金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或者其合金；多层结构的材料，例如LiF/Al或LiO2/Al等，且可使用与空穴注入电极材料相同的材料，但是本发明并不限于此。
作为能够形成发光层的材料，优选这样的材料：通过分别接受和再结合来自空穴传输层的空穴和来自电子传输层的电子在可见光区域中能够发光，且具有荧光和磷光的高量子效率。其具体实例包括：8-羟基-喹啉铝络合物(Alq3)；咔唑基化合物；二聚苯乙烯化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物；苯并噁唑基、苯并噻唑基和苯并咪唑基化合物；聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)基聚合物；螺化合物；聚芴和红荧烯；磷光主体CBP[[4，4′-双(9-咔唑基)联苯]等，但是并不限于此。
此外，为了改进荧光和磷光特性，发光材料还可包含磷光掺杂剂或荧光掺杂剂。磷光掺杂剂的具体实例包括ir(ppy)(3)[面式三(2-苯基吡啶)合铱]、F2Irpic[双(4，6，-二氟苯基-吡啶-N，C2)吡啶甲酸合铱(III)]等。作为荧光掺杂剂，可使用本领域已知的荧光掺杂剂。
作为能够形成电子传输层的材料，这样的材料是合适的：可很好地从电子注入层接收电子并且将电子传输至发光层并对电子具有高的移动性。其具体实例包括8-羟基喹啉的铝络合物、包含Alq3的络合物；有机基团化合物；羟基黄酮-金属络合物等；但是并不限于此。
此外，有机材料层可具有有机材料层掺杂金属的形式，但是并不限于此。
本发明的有机发光器件还可包括在基板上的绝缘层图案。所述绝缘层图案可用来区别具有大面积的有机发光器件中的像素，并可使用本领域已知的材料和方法形成。
此外，本发明的一个示例性实施方案的制备有机发光器件的方法的一个具体实例包括：1)在基板上形成第一电极；2)在第一电极上形成有机材料层；3)在有机材料层上形成彼此隔开的两个以上的金属层；和4)在金属层的上表面的整个区域中和在彼此隔开的金属层之间的缝隙中形成熔丝层。
在本发明的制备有机发光器件的方法中，熔丝层可包含熔点比金属层的熔点更低的金属。具体而言，熔丝层可包含Al、Ca、Mg、Ag、铟(In)等中的一种或多种，但是并不限于此。
此外，熔丝层与金属层可包含相同的材料。
下文中，将通过附图更详细地描述本发明。
以下图1和图2分别示出本发明的一个示例性实施方案的有机发光器件。
更具体而言，图1为示意性示出一个有机发光器件的垂直剖视图，所述有机发光器件包括第一电极10、有机材料层20、第二电极图案30和熔丝层40。
图2为示意性示出一个有机发光器件的俯视图，所述有机发光器件包含第一电极10、有机材料层20、第二电极图案30和熔丝层40。
图3为示出有机发光器件的一部分电短路的形状的视图。
如图3中所示，即使具有大面积的有机发光器件的一部分中出现缺陷时，在相关技术中可能不使用整个有机发光器件，但是，本发明包括在第二电极上的熔丝层，以使当出现过量电流时，仅在特定的有机发光像素上电短路，由此防止整个有机发光器件产生缺陷。此外，可在出现缺陷的有机发光像素中使用另外的沉积过程再次形成熔丝层等，由此可更容易地修复有机发光器件的缺陷。
本发明的有机发光器件可包括光提取结构。
在本发明中，有机发光器件还可包括位于基板和第一电极之间的内部光提取层。此外，有机发光器件还可包括外部光提取层，所述外部光提取层位于与提供第一电极的基板的表面相对的表面上。
在本发明中，不特别限制内部光提取层或外部光提取层，只要所述层具有可诱导光散射的结构以改进有机发光器件的光提取效率。更具体而言，光提取层可具有散射粒子分散在粘合剂中的结构。
此外，光提取层可通过例如旋涂、棒涂、狭缝涂等的方法直接形成在基底材料上，或者可通过制备膜形式的层并粘合所述层的方法而形成。
在本发明中，有机发光器件为柔性有机发光器件。在这种情况下，基底材料包含柔性材料。例如，可使用具有柔性薄膜形式的玻璃，以及具有塑料或膜形式的基板。
塑料基板的材料并不特别限制，但是通常可以单层或多层形式使用PET膜、PEN膜和PI膜等。
此外，本发明提供一种包括有机发光器件的显示设备。
此外，本发明提供一种包括有机发光器件的照明设备。
如上所述，本发明的有机发光器件包括在第二电极上的熔丝层，以使当特定有机发光单元中产生过量电流时，第二电极与熔丝层彼此接触的部分会自动断开，由此阻止整个有机发光器件电短路。
Claims (26)
1.一种有机发光器件，其包括：
基板；
提供至基板上的第一电极；
提供至第一电极上的有机材料层；
提供至有机材料层上的第二电极图案，其包括彼此隔开的两个以上的金属层，和
提供至第二电极图案的上表面的整个区域中和彼此隔开的金属层之间的缝隙中的熔丝层。
2.权利要求1的有机发光器件，其中，所述金属层包含选自Al、Ag、Ca、Mg、Au、Mo、Ir、Cr、Ti、Pd中的一种或多种及其合金。
3.权利要求1的有机发光器件，其中，所述熔丝层包含熔点比金属层的熔点更低的金属。
4.权利要求1的有机发光器件，其中，所述金属层与熔丝层包括相同的材料。
5.权利要求4的有机发光器件，其中，所述熔丝层的厚度小于金属层的厚度。
6.权利要求1的有机发光器件，其中，所述金属层与所述熔丝层之间的厚度差为10nm至100nm。
7.权利要求1的有机发光器件，其中，所述熔丝层包含选自Al、Ag、Ca、Mg和铟中的一种或多种。
8.权利要求1的有机发光器件，其中，所述金属层包含Ag，并且熔丝层包含Ca。
9.权利要求1的有机发光器件，其中，至少一部分熔丝层与有机材料层接触。
10.权利要求1的有机发光器件，其中，至少一部分熔丝层包括具有电短路形式的结构。
11.一种有机发光器件，其包括：
基板；
提供至基板上的第一电极；
提供至第一电极上的有机材料层；和
提供至有机材料层上的第二电极，
其中，第二电极的至少一些区域的厚度不同于其他区域的厚度。
12.权利要求11的有机发光器件，其中，所述第二电极包含选自Al、Ag、Ca、Mg、Au、Mo、Ir、Cr、Ti、Pd中的一种或多种及其合金。
13.权利要求11的有机发光器件，其中，在第二电极中的相对薄的区域与其他区域之间的厚度差为10nm至100nm。
14.一种有机发光器件，其包括：
基板；
提供至基板上的第一电极；
提供至第一电极上的有机材料层；
提供至有机材料层上的第二电极图案，其包含由下式1代表的化合物；和
提供至第二电极图案的上表面的整个区域中和第二电极图案之间的缝隙中的熔丝层：
[式1]
在式1中，
R1至R6彼此相同或不同，且各自独立地代表氢、卤原子、氰基(-CN)、硝基(-NO2)、磺酰基(-SO2R)、亚砜基(-SOR)、磺酰胺基(-SO2NR)、磺酸酯基(-SO3R)、三氟甲基(-CF3)、酯基(-COOR)、酰胺基(-CONHR或-CONRR′)、取代或未取代的直链或支链的C1至C12烷氧基、取代或未取代的直链或支链的C1至C12烷基、取代或未取代的直链或支链的C2至C12烯基、取代或未取代的芳族或非芳族杂环、取代或未取代的芳基、取代或未取代的单芳基胺或二芳基胺，或取代或未取代的芳烷基胺，其中，R和R′各自独立地为取代或未取代的C1至C60烷基、取代或未取代的芳基，或者取代或未取代的5元至7元杂环。
15.权利要求1、11和14中任一项的有机发光器件，其中，所述基板选自：玻璃、SiO2、硅片、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)以及环烯烃聚合物(COP)。
16.权利要求1、11和14中任一项的有机发光器件，其中，所述第一电极包含选自铟锡氧化物(ITO)、IZO、ZnO和SnO2中的一种或多种。
17.权利要求1、11和14中任一项的有机发光器件，其还包括提供至第一电极上的辅助电极。
18.权利要求17的有机发光器件，其中，所述辅助电极包含选自Cr、Mo、Al和Cu中的一种或多种及其合金。
19.权利要求1、11和14中任一项的有机发光器件，其还包括：内部光提取层，其提供至基板和第一电极之间；或者外部光提取层，其提供至与提供第一电极的基板的表面相对的表面上。
20.权利要求1、11和14中任一项的有机发光器件，其中，所述有机发光器件为柔性有机发光器件。
21.一种显示设备，其包括权利要求1、11和14中任一项的有机发光器件。
22.一种照明设备，其包括权利要求1、11和14中任一项的有机发光器件。
23.一种制备有机发光器件的方法，其包括：
1)在基板上形成第一电极；
2)在第一电极上形成有机材料层；
3)在有机材料层上形成彼此隔开的两个以上的金属层，和
4)在金属层的上表面的整个区域中和在彼此隔开的金属层之间的缝隙中形成熔丝层。
24.权利要求23的方法，其中，所述熔丝层包含熔点比金属层的熔点更低的金属。
25.权利要求23的方法，其中，所述金属层与熔丝层包含相同的材料。
26.权利要求23的方法，其中，所述熔丝层包含选自Al、Ag、Ca、Mg和铟中的一种或多种。
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