CN107302058A - 一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极;所述发光层为非掺杂黄色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、非掺杂红色磷光层和非掺杂绿色磷光层中的一层或多层,所述发光层之间设有间隔层,所述发光层厚度为0.01‑200nm,所述发光层厚度为0.01‑100nm,所述间隔层的厚度为0.1‑30nm。本发明的结构简单、工艺简单,光谱稳定,且发光层不涉及任何掺杂技术的使用,具有工艺简便、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及有机半导体技术领域,尤其涉及一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件。
背景技术
OLED(英文全称为Organic Light Emitting Diodes,意思为有机电致发光器件,简称OLED)具有自主发光、视角广、重量轻、温度适应范围广、面积大、全固化、柔性化,功耗低、响应速度快以及制造成本低等众多优点,在显示与照明领域有着重要应用,因而受到学术界和工业界的广泛关注。
为了进一步提高器件的效率和寿命,研究者将多个独立的发光单元堆叠起来,使同样大小的电流先后流经多个不同的发光单元进行共同发光从而提高发光亮度与效率,形成了串联OLED.通常用电荷生成层(charge generation layer,CGL)作为连接层将多个发光单元器件串联起来.与具有单发光单元器件相比,串联器件的电流效率和发光亮度都能成倍增加,并且在相同亮度下,串联器件的电流密度较低,因而其寿命也大大增加.2005年,长春应化所的马东阁等人首次报道了串联WOLED,器件的结构为:ITO/NPB/DNA/BCP/Alq3/BCP:Li/V2O5/NPB/Alq3:DCJTB/Alq3/LiF/Al(Appl.Phys.Lett.2005,87,173510.).其中以DNA/BCP/Alq3作为第一发光单元产生蓝光和绿光,Alq3:DCJTB作为第二发光单元产生红光,BCP:Li/V2O5作为电荷生成层有效的连接两个发光单元.空穴和电子在电荷生成层中产生,在电场作用下,分别传输到相邻的NPB和Alq3层中.并且他们通过对比第一发光单元的蓝绿光器件(2.2cd·A-1,0.5lm·W-1,890cd·m-2)和第二发光单元的红光器件(6cd·A-1,2.1lm·W-1,8300cd·m-2),发现串联WOLED的电流效率和亮度都大于两个单发光单元器件的总和(最大效率可达10.7cd·A-1,最大亮度10200cd·m-2),而功率效率则等于两个单发光单元器件的总和(2.6lm·W-1).同时,Chang等人采用光学吸收率较低的Mg:Alq3/WO3作为电荷生成层,将两个单白光发光单元连接起来,发现受微腔效应的影响,串联WOLED的效率(22cd·A-1)是单发光单元器件的三倍,并且在100cd·m-2亮度下,寿命超过80000h(Appl.Phys.Lett.2005,87,253501.).最近,Son等人首先合成出一种高效的蓝色磷光主体(TATA),可以得到基于FIrpic发光高效蓝光OLED(46.2cd·A-1,45.4lm·W-1),并将高效的黄光单元层(86.8cd·A-1,90.5lm·W-1)通过电荷生成层TmPyPB:Rb2CO3/Al/HAT-CN进行连接.器件的启亮电压(亮度为1cd·m-2)低至4.55V,最大功率效率为65.4lm·W-1,最大电流效率为129.5cd·A-1,最大外量子效率为49.5%.即使在1000cd·m-2亮度下,器件的功率效率仍可高达为63.1lm·W-1,电流效率高达128.8cd·A-1,外量子效率高达49.2%,这充分展示了串联OLED的良好前景(J.Mater.Chem.C2013,1,5008.)。
目前文献上白光串联器件的结构复杂,并且都需要运用到掺杂技术进行制备发光层;此外一般一个发光单元里面只有一种光色,不利于器件的光谱稳定和高显色指数。
针对现有技术不足,提供一种新颖的、结构简单、工艺简单,光谱稳定,且具有高效率有机电致发光器件以克服现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新颖的、结构简单、工艺简单,光谱稳定,且具有高效率有机电致发光器件。
本发明所采用的技术方案:一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
优选的,所述发光层为非掺杂黄色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、非掺杂红色磷光层和非掺杂绿色磷光层中的一层或多层。
优选的,所述非掺杂蓝色磷光层与所述非掺杂黄色磷光层之间,所述非掺杂蓝色磷光层与所述非掺杂红色磷光层之间,所述非掺杂红色磷光层与所述非掺杂绿色磷光层之间设有间隔层。
优选的,所述发光层厚度为0.01-200nm。
优选的,所述发光层厚度为0.01-100nm。
优选的,所述间隔层的厚度为0.1-30nm。
优选的,所述间隔层的厚度为0.1-10nm。
优选的,所述间隔层的三线态能级大于所述发光层的三线态能级0.2eV。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明所述非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,通过采用非掺杂技术和间隔层间隔开多色有机发光材料的层叠结构,在保证器件具有高显色指数,高光谱稳定性的同时,简化了器件结构,通过非掺杂技术即能够完成器件制作,非常有效的简化了器件的制作工艺,提高制作重复性和生产效率,并降低生产成本,利于器件的商业化。
附图说明
图1是本发明实施例一一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的结构示意图。
图2为实施例一制备得到的一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的性能图。
图3是本发明实施例二一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的结构示意图。
图4是本发明实施例三一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的结构示意图。
图5是本发明实施例四一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的结构示意图。
图6是本发明实施例五一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的结构示意图。
图7是本发明实施例六一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的结构示意图。
图8是本发明实施例七一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明公开了一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
在本发明的具体实施方案中,所述发光层为非掺杂黄色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、非掺杂红色磷光层和非掺杂绿色磷光层中的一层或多层,发光层可以是同色或不同色发光层,所述发光层之间设有间隔层,所述发光层厚度为0.01-200nm,所述发光层厚度为0.01-100nm,所述间隔层的厚度为0.1-30nm,所述间隔层的厚度为0.1-10nm,所述间隔层的三线态能级大于所述发光层的三线态能级0.2eV。
实施例一
如图1-2所示,一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件的结构为:ITO/HAT-CN(100nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/FIrpic(0.2nm)/TCTA(1nm)Ir(dmppy)2(dpp)(0.9nm)/Bepp2(15nm)/Bepp2:KBH4(10nm,15%)/HAT-CN(120nm)/NPB(15nm)/TCTA(5nm)/FIrpic(0.2nm)/TCTA(1nm)Ir(dmppy)2(dpp)(0.9nm)/TmPyPB(50nm)/Cs2CO3(1nm)/Al(200nm)。
该器件的结构依次由以下功能层叠加:
基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂蓝色磷光层、间隔层、非掺杂黄色磷光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂蓝色磷光层、间隔层、非掺杂黄色磷光层、非掺杂黄色磷光层、电子传输层、电子注入层、阴极。
上述基板为玻璃。
上述阳极为ITO薄膜。
上述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜。
上述空穴传输层包括依次层叠的第一空穴传输层和第二空穴传输层,所述第一空穴传输层为15nm厚的NPB薄膜,所述第二空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述间隔层为1nm的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为0.9nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜。
上述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜。
上述电荷生成层为120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜。
上述空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述间隔层为1nm的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为0.9nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述电子传输层为50nm厚的TmPyPB薄膜。
上述电子注入层为1nm厚的Cs2CO3薄膜。
上述阴极为200nm厚的Al薄膜。
该模拟太阳光的有机电致发光器件通过以下方法制备:
S1、在基板上以溅射方法制备ITO薄膜作为阳极。
S2、再在阳极上以真空蒸镀方法制备100nm的HAT-CN作为空穴注入层。
S3、在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备15nm厚度的NPB薄膜作为空穴传输层1。
S4、在上述空穴注入层1上以真空蒸镀方法制备5nm厚度的TCTA薄膜作为空穴传输层2。
S5、在上述空穴注入层2上以真空蒸镀方法制备0.2nm厚度的FIrpic薄膜作为蓝色磷光层。
S6、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备1nm厚度的TCTA薄膜作为间隔层。
S7、在上述间隔层上以真空蒸镀方法制备0.9nm厚度的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜作为黄色磷光层。
S8、在上述红色磷光层上以真空蒸镀方法制备15nm厚度的Bepp2薄膜作为电子传输层。
S9、在上述电子传输层层上以真空蒸镀方法制备10nm厚度的Bepp2:KBH4薄膜作为电子注入层。
S10在上述电子注入层上以真空蒸镀方法制备120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜厚作为电荷生成层。
S11、在上述电荷生成层上以真空蒸镀方法制备5nm厚度的TCTA薄膜作为空穴传输层。
S12、在上述空穴注入层上以真空蒸镀方法制备0.2nm厚度的FIrpic薄膜作为蓝色磷光层。
S13、在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备1nm厚度的TCTA薄膜作为间隔层。
S14、在上述间隔层上以真空蒸镀方法制备0.9nm厚度的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜作为黄色磷光层。
S15,在上述蓝色磷光层上以真空蒸镀方法制备50nm厚度的TmPyPB薄膜作为电子传输层。
S16、在上述电子传输层上以真空蒸镀方法制备1nm的Cs2CO3薄膜作为电子注入层。
S17、在上述电子注入层上以真空蒸镀方法制备200nm的Al薄膜作为阴极。
对上述制备得到的器件的性能进行检测,该器件的光谱图如图2所示。器件在1000cd/m2下的色坐标为(0.31,0.47);此外器件的最大效率为52cd/A。
并且该器件的制备工艺中,发光层不涉及任何掺杂技术的使用,具有工艺简便、成本低的优点。
实施例二
如图3所示,一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂黄色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂黄色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
上述基板为玻璃。
上述阳极为ITO薄膜。
上述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜。
上述空穴传输层包括依次层叠的第一空穴传输层和第二空穴传输层,所述第一空穴传输层为10nm厚的NPB薄膜,所述第二空穴传输层为10nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为0.6nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.4nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为10nm厚的Bepp2薄膜。
上述电子传输层为5nm厚的Bepp2:KBH4薄膜。
上述电荷生成层为100nm厚的HAT-CN与20nm的NPB薄膜。
上述空穴传输层为10nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为0.6nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.4nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为40nm厚的TmPyPB薄膜。
上述电子注入层为3nm厚的Cs2CO3薄膜。
上述阴极为150nm厚的Al薄膜。
实施例三
如图4所示,一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂黄色磷光层、间隔层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂黄色磷光层、间隔层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
上述基板为玻璃。
上述阳极为ITO薄膜。
上述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜。
上述空穴传输层包括依次层叠的第一空穴传输层和第二空穴传输层,所述第一空穴传输层为10nm厚的NPB薄膜,所述第二空穴传输层为15nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为1.1nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.3nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为10nm厚的Bepp2薄膜。
上述电子传输层为15nm厚的Bepp2:KBH4薄膜。
上述电荷生成层为150nm厚的HAT-CN与5nm的NPB薄膜。
上述空穴传输层为9nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为1.1nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述间隔层为3nm的TCTA薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.5nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为35nm厚的TmPyPB薄膜。
上述电子注入层为2nm厚的Cs2CO3薄膜。
上述阴极为300nm厚的Al薄膜。
实施例四
如图5所示,一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂黄色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂红色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
上述基板为玻璃。
上述阳极为ITO薄膜。
上述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜。
上述空穴传输层包括依次层叠的第一空穴传输层和第二空穴传输层,所述第一空穴传输层为15nm厚的NPB薄膜,所述第二空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为0.9nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜。
上述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜。
上述电荷生成层为120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜。
上述空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂红色磷光层为0.9nm的Alq3:DCJTB薄膜。
上述非掺杂绿色磷光层为0.2nm的Alq3薄膜。(供参考)上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为50nm厚的TmPyPB薄膜。
上述电子注入层为1nm厚的Cs2CO3薄膜。
上述阴极为200nm厚的Al薄膜。
实施例五
如图6所示,一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂黄色磷光层、间隔层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂红色磷光层、间隔层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
上述基板为玻璃。
上述阳极为ITO薄膜。
上述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜。
上述空穴传输层包括依次层叠的第一空穴传输层和第二空穴传输层,所述第一空穴传输层为15nm厚的NPB薄膜,所述第二空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为0.9nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述间隔层为1nm的TCTA薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜。
上述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜。
上述电荷生成层为120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜。
上述空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂红色磷光层为0.9nm的Alq3:DCJTB薄膜。
上述非掺杂绿色磷光层为0.2nm的BCP薄膜。(供参考)
上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为50nm厚的TmPyPB薄膜。
上述电子注入层为1nm厚的Cs2CO3薄膜。
上述阴极为200nm厚的Al薄膜。
实施例六
如图7所示,一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂黄色磷光层、非掺杂黄色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂绿色磷光层、非掺杂红色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
上述基板为玻璃。
上述阳极为ITO薄膜。
上述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜。
上述空穴传输层包括依次层叠的第一空穴传输层和第二空穴传输层,所述第一空穴传输层为15nm厚的NPB薄膜,所述第二空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为0.9nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜。
上述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜。
上述电荷生成层为120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜。
上述空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂红色磷光层为0.9nm的Alq3:DCJTB薄膜。
上述非掺杂绿色磷光层为0.2nm的BCP薄膜。(供参考)
上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为50nm厚的TmPyPB薄膜。
上述电子注入层为1nm厚的Cs2CO3薄膜。
上述阴极为200nm厚的Al薄膜。
实施例七
如图8所示,一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂黄色磷光层、间隔层、非掺杂黄色磷光层、间隔层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、非掺杂绿色磷光层、间隔层、非掺杂红色磷光层、间隔层、非掺杂蓝色磷光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
上述基板为玻璃。
上述阳极为ITO薄膜。
上述空穴注入层为100nm厚的HAT-CN薄膜。
上述空穴传输层包括依次层叠的第一空穴传输层和第二空穴传输层,所述第一空穴传输层为15nm厚的NPB薄膜,所述第二空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂黄色磷光层为0.9nm厚的Ir(dmppy)2(dpp)薄膜。
上述间隔层为1nm的TCTA薄膜。
上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为15nm厚的Bepp2薄膜。
上述电子传输层为10nm厚的Bepp2:KBH4薄膜。
上述电荷生成层为120nm厚的HAT-CN与15nm的NPB薄膜。
上述空穴传输层为5nm厚的TCTA薄膜。
上述非掺杂红色磷光层为0.9nm的Alq3:DCJTB薄膜。
上述非掺杂绿色磷光层为0.2nm的Alq3薄膜。(供参考)
上述非掺杂蓝色磷光层为0.2nm的FIrpic薄膜。
上述电子传输层为50nm厚的TmPyPB薄膜。
上述电子注入层为1nm厚的Cs2CO3薄膜。
上述阴极为200nm厚的Al薄膜。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,其特征在于:该器件自下而上包括基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、电荷生成层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极。
2.根据权利要求1所述的一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,其特征在于:所述发光层为非掺杂黄色磷光层、非掺杂蓝色磷光层、非掺杂红色磷光层和非掺杂绿色磷光层中的一层或多层。
3.根据权利要求2所述的一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,其特征在于:所述非掺杂蓝色磷光层与所述非掺杂黄色磷光层之间,所述非掺杂蓝色磷光层与所述非掺杂红色磷光层之间,所述非掺杂红色磷光层与所述非掺杂绿色磷光层之间设有间隔层。
4.根据权利要求1所述的一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,其特征在于:所述发光层厚度为0.01-200nm。
5.根据权利要求1所述的一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,其特征在于:所述发光层厚度为0.01-100nm。
6.根据权利要求3所述的一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,其特征在于:所述间隔层的厚度为0.1-30nm。
7.根据权利要求3所述的一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,其特征在于:所述间隔层的厚度为0.1-10nm。
8.根据权利要求3所述的一种非掺杂白光发光层串联有机电致发光器件,其特征在于:所述间隔层的三线态能级大于所述发光层的三线态能级0.2eV。
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