CN112687818A - 量子点电致发光器件及其制备方法和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种量子点电致发光器件及其制备方法和显示装置，该量子点电致发光器件包括第一电极层、发光层、第二电极层和磁性封装层，发光层设置于第一电极层上，发光层包括量子点材料和能量给体有机材料，第二电极层设置于发光层的背离第一电极层的一侧，第二电极层的极性与第一电极层的极性相反，磁性封装层设置于第二电极层的背离发光层的一侧，磁性封装层产生的磁场垂直于发光层。本发明技术方案的磁性封装层能产生垂直于发光层的磁场，而当磁场的大小在一定范围内时，就能影响能量给体有机材料的超精细耦合过程，以抑制单线态激子向三线态激子转换，从而提高单线态激子的数量，提高能量转移的效率，以提高量子点电致发光器件的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及显示器件技术领域，特别涉及一种量子点电致发光器件及其制备方法和显示装置。
背景技术
量子点(quantum dot)是在把激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构；电致发光(electroluminescent)，又可称电场发光，是通过加在两电极的电压产生电场，被电场激发的电子碰击发光中心，而引致电子在能级间的跃迁、变化、复合导致发光的一种物理现象。
在QLED中，电致发光机理主要包括注入型发光和能量转移发光，其中，能量转移发光，即注入的空穴和电子在其他材料中形成激子，激子的能量以
共振能量转移的形式转移给量子点，从而激发量子点发光，然而现有的量子点电致发光器件中，单线态激子的占比少，三线态激子的占比多，而单线态激子才能发生
共振能量转移，激发量子点发光，因此导致
共振能量转移效率低。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种量子点电致发光器件，旨在解决现有量子点电致发光器件的
共振能量转移效率低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的量子点电致发光器件包括：
第一电极层；
发光层，所述发光层设置于所述第一电极层上，所述发光层包括量子点材料和能量给体有机材料；
第二电极层，所述第二电极层设置于所述发光层的背离所述第一电极层的一侧，所述第二电极层的极性与所述第一电极层的极性相反；
磁性封装层，所述磁性封装层设置于所述第二电极层的背离所述发光层的一侧，所述磁性封装层产生的磁场垂直于所述发光层。
可选地，所述磁性封装层包括：
封装层，所述封装层设置于所述第二电极层的背离所述发光层的一侧；
纳米磁性材料，所述纳米磁性材料分布于所述封装层内。
可选地，所述纳米磁性材料为Fe、Ni、Co、Mn、Fe2O3、Fe3O4、CoFe2O4、NiFe2O4、MnFe2O4、FeN、Fe2N、Fe16N2、Pt3Co、FeCo和FePt中的至少一种。
可选地，所述封装层为聚甲基丙烯酸甲酯层、甲基丙烯酸酯合成树脂层、有机硅氧烷树脂层、丙烯酸酯改性有机硅树脂层、丙烯酸酯类树脂层、丙烯酸改性聚氨酯层和环氧树脂层中的至少一种。
可选地，所述能量给体有机材料的发射光谱与所述量子点材料的激发光谱至少部分重叠；
所述能量给体有机材料的激发态的衰减寿命大于所述量子点材料的激发态的衰减寿命。
可选地，所述能量给体有机材料为热活化延迟萤光材料、激基复合物材料和三线态-三线态湮灭材料中的至少一种；
所述量子点材料为Ⅱ-Ⅵ族量子点材料、Ⅲ-Ⅴ族量子点材料、Ⅳ-Ⅵ族量子点材料和具有钙钛矿晶体结构类型的有机金属卤化物量子点材料中的至少一种。
可选地，所述量子点电致发光器件还包括：
空穴注入层，所述空穴注入层对应设置于所述第一电极层或所述第二电极层上；
空穴传输层，所述空穴传输层设置于所述空穴注入层的背离所述第一电极层或所述第二电极层的一侧，所述发光层设置于所述空穴传输层的背离所述空穴注入层的一侧；
电子传输层，所述电子传输层设置于所述发光层的背离所述空穴传输层的一侧，所述第二电极层或所述第一电极层设置于所述电子传输层的背离所述发光层的一侧。
本发明还提出了一种显示装置，所述显示装置包括上述任意一项技术方案述及的量子点电致发光器件。
本发明还提出了一种量子点电致发光器件的制备方法，所述量子点电致发光器件的制备方法包括如下步骤：
在基板上形成第一电极层或第二电极层；
在所述第一电极层或所述第二电极层上形成发光层，其中，所述发光层包括量子点材料和能量给体有机材料；
在所述发光层上形成第二电极层或第一电极层，所述第二电极层的极性与所述第一电极层的极性相反；
在所述第二电极层或所述第一电极层上形成磁性封装层，其中，所述磁性封装层产生的磁场垂直所述发光层。
可选地，所述在所述第二电极层或所述第一电极层上形成磁性封装层的步骤包括：
在可流动的封装材料内混入纳米磁性材料，以形成磁性封装材料；
使用所述磁性封装材料在所述第二电极层或所述第一电极层上形成封装层；
对所述封装层施加外磁场，以使所述磁性封装材料在所述封装层中有序排列，并使所述磁性封装材料产生的磁场垂直所述发光层；
固化所述封装层，以形成所述磁性封装层。
可选地，所述在所述第一电极层或所述第二电极层上形成发光层的步骤包括：
在所述第一电极层或所述第二电极层对应上形成空穴注入层；
在所述空穴注入层上形成空穴传输层；
在所述空穴传输层上形成所述发光层；
所述在所述发光层上形成第二电极层或第一电极层的步骤包括：
在所述发光层上形成电子传输层；
在所述电子传输层上对应形成所述第二电极层或所述第一电极层。
本发明技术方案通过外电场将第一电极层或第二电极层对应的空穴以及第二电极层或第一电极层对应的电子分别注入发光层，空穴和电子在发光层的能量给体有机材料中复合形成激子，然后再将能量给体有机材料中的激子能量传递给量子点材料，以使激子由激发态以辐射跃迁的方式回到基态，形成电致发光的现象；磁性封装层能产生垂直于发光层的磁场，而当磁场的大小在一定范围内时，就能影响能量给体有机材料的超精细耦合过程，以抑制单线态激子向三线态激子转换，从而提高单线态激子的数量，提高能量转移的效率，以提高量子点电致发光器件的发光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明量子点电致发光器件一实施例的结构示意图；
图2为本发明量子点电致发光器件的制备方法一实施例的流程图；
图3为图2中形成磁性封装层的步骤的流程图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 基板 | 2 | 第一电极层 |
| 3 | 空穴注入层 | 4 | 空穴传输层 |
| 5 | 发光层 | 6 | 电子传输层 |
| 7 | 第二电极层 | 8 | 磁性封装层 |
| 9 | 纳米磁性材料 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种量子点电致发光器件，以解决现有量子点电致发光器件的
共振能量转移效率低的技术问题。
在本发明实施例中，如图1所示，该量子点电致发光器件包括第一电极层2、发光层5、第二电极层7和磁性封装层8，发光层5设置于第一电极层2上，发光层5包括量子点材料和能量给体有机材料，第二电极层7设置于发光层5的背离第一电极层2的一侧，第二电极层7的极性与第一电极层2的极性相反，磁性封装层8设置于第二电极层7的背离发光层5的一侧，磁性封装层8产生的磁场垂直于发光层5。
本发明技术方案通过外电场将第一电极层2或第二电极层7对应的空穴以及第二电极层7或第一电极层2对应的电子分别注入发光层5，空穴和电子在发光层5的能量给体有机材料中复合形成激子，然后再将能量给体有机材料中的激子能量传递给量子点材料，以使激子由激发态以辐射跃迁的方式回到基态，形成电致发光的现象；磁性封装层8能产生垂直于发光层5的磁场，而当磁场的大小在一定范围内时，就能影响能量给体有机材料的超精细耦合过程，以抑制单线态激子向三线态激子转换，从而提高单线态激子的数量，提高能量转移的效率，以提高量子点电致发光器件的发光效率。
可以理解地，在本发明实施例中，第一电极层2为阳极层，第二电极层7为阴极层；或
第一电极层为阴极层，第二电极层为阳极层。
在图1中，图1中的箭头为磁感线的示意图。
在本发明实施例中，第一电极层2为阳极层，第二电极层7为阴极层，为描述方便，下文均以第一电极层2为阳极层，第二电极层7为阴极层为准。
在一实施例中，第一电极层2为透明导电氧化物层，具体地，第一电极层2为ITO层、AZO层、IZO层、IZTO层和IGTO层中的至少一种。
在一实施例中，第二电极层7为低功函数金属层，具体地，第二电极层7为铝层、银层、金层、钙层、钡层和镁层中的至少一种。
在一实施例中，磁性封装层8包括封装层和纳米磁性材料9，封装层设置于第二电极层7的背离发光层5的一侧，纳米磁性材料9分布于封装层内，以通过纳米磁性材料9产生垂直于发光层5的磁场，进而通过该磁场影响能量给体有机材料的超精细耦合过程，提高能量给体有机材料向量子点材料的能量转移效率，而封装层则可以固定纳米磁性材料9，使得纳米磁性材料9在封装层内以预定的方式有序排列，从而使得纳米磁性材料9产生的磁场符合垂直于发光层5的需求。
在一实施例中，纳米磁性材料9均匀分布在封装层内。
在一实施例中，纳米磁性材料9为Fe、Ni、Co、Mn、Fe2O3、Fe3O4、CoFe2O4、NiFe2O4、MnFe2O4、FeN、Fe2N、Fe16N2、Pt3Co、FeCo和FePt中的至少一种，由于纳米磁性材料9的尺度小，容易将纳米磁性材料9有序固化在封装层，因此制备方便，成本低，并且纳米磁性材料9能产生相应大小的磁场，影响能量给体有机材料的超精细耦合过程。
在一实施例中，封装层为聚甲基丙烯酸甲酯层、甲基丙烯酸酯合成树脂层、有机硅氧烷树脂层、丙烯酸酯改性有机硅树脂层、丙烯酸酯类树脂层、丙烯酸改性聚氨酯层和环氧树脂层中的至少一种，上述材料容易将其涂覆在第二电极层7以形成封装层，而且固化后可以限制纳米磁性材料9的移动，符合制备磁性封装层8的需求。
在一实施例中，能量给体有机材料的发射光谱与量子点材料的激发光谱至少部分重叠，能量给体有机材料的激发态的衰减寿命大于量子点材料的激发态的衰减寿命，以使能量给体有机材料的能量可以有效地传递给量子点材料，提高量子点电致发光器件的发光效率。
在一实施例中，能量给体有机材料为热活化延迟萤光材料、激基复合物材料和三线态-三线态湮灭材料中的至少一种。
在一实施例中，能量给体有机材料为9，9'，9”-(5-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯-1，2，3-三基)三(3，6-二甲基-9H-咔唑)、双[4-(9，9-二甲基-9，10-二氢吖啶)苯基]硫砜、双[4(3，6-二叔丁基咔唑)苯基]硫砜、双{4-[双(4-叔丁基苯)胺]苯基}硫砜、4，5-二(9-咔唑基)-邻苯二腈、3，4，5，6-四(9-咔唑基)-邻苯二腈和3，4，5，6四(3，6-二叔丁基-9-咔唑基)-邻苯二腈中的至少一种。
在一实施例中，量子点材料为Ⅱ-Ⅵ族量子点材料、Ⅲ-Ⅴ族量子点材料、Ⅳ-Ⅵ族量子点材料和具有钙钛矿晶体结构类型的有机金属卤化物量子点材料中的至少一种。
在一实施例中，量子点材料为Ⅱ-Ⅵ族为CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdSeSTe、ZnSeSTe、CdZnSeSTe；Ⅲ-Ⅴ族的InP、InAs、InAsP；Ⅳ-Ⅵ族的PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe；具有钙钛矿晶体结构类型的有机金属卤化物半导体材料ABX3，其中A为有机基团，B为金属元素，X为卤族元素中的至少一种。
在一实施例中，如图1所示，量子点电致发光器件还包括空穴注入层3、空穴传输层4和电子传输层6，空穴注入层3设置于第一电极层2上，空穴传输层4设置于空穴注入层3的背离第一电极层2的一侧，发光层5设置于空穴传输层4的背离空穴注入层3的一侧，电子传输层6设置于发光层5的背离空穴传输层4的一侧，第二电极层7设置于电子传输层6的背离发光层5的一侧。通过空穴注入层3、空穴传输层4和电子传输层6，可以使得第一电极层2的空穴以及第二电极层7的电子顺畅迁移，从而将空穴和电子注入发光层5。
在一实施例中，空穴注入层3为高电导体系有机分子层，具体地，空穴注入层3为聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)层、酞菁铜层、4，4'，4'-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺层、7，7，8，8-四氰基对二次甲基苯醌层和1，4，5，8，9，11-六氮杂苯甲腈层中的至少一种。
在一实施例中，空穴传输层4为具有较深HOMO能级以及较高空穴迁移率的有机分子层，具体地，空穴传输层4为N，N'-二苯基-N，N'-(1-萘基)-1，1'-联苯-4，4'-二胺层、N，N'-二苯基-N，N'-二(3-甲基苯基)-1，1'-联苯-4，4'-二胺层、4，4'-环己基二[N，N-二(4-甲基苯基)苯胺]层、聚(9-乙烯咔唑)层和聚(9，9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)层中的至少一种。
在一实施例中，电子传输层6为金属氧化物纳米材料层，具体地，电子传输层6为氧化锌层、氧化镁层、氧化锡层、氧化锌镁层、氧化锌锡层、氧化锌铝层和氧化锌钙层中的至少一种。
本发明还提出了一种显示装置，该显示装置包括上述任一实施例述及的量子点电致发光器件。
本发明提出的显示装置，由于该显示装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
本发明还提出了一种量子点电致发光器件的制备方法，如图1及图2所示，该量子点电致发光器件的制备方法包括如下步骤：
S1：在基板1上形成第一电极层2；
S2：在第一电极层2上形成发光层5，其中，发光层5包括量子点材料和能量给体有机材料；
S3：在发光层5上形成第二电极层7，第二电极层7的极性与第一电极层2的极性相反；
S4：在第二电极层7上形成磁性封装层8，其中，磁性封装层8产生的磁场垂直发光层5。
通过外电场将第一电极层2的空穴以及第二电极层7的电子分别注入发光层5，空穴和电子在发光层5的能量给体有机材料中复合形成激子，然后再将能量给体有机材料中的激子能量传递给量子点材料，以使激子由激发态以辐射跃迁的方式回到基态，形成电致发光的现象；磁性封装层8能产生垂直于发光层5的磁场，而当磁场的大小在一定范围内时，就能影响能量给体有机材料的超精细耦合过程，以抑制单线态激子向三线态激子转换，从而提高单线态激子的数量，提高能量转移的效率，从而提高量子点电致发光器件的发光效率。
在一实施例中，步骤S1之前还包括如下步骤：
S01：利用清洗剂对基板1进行清洗处理；
S02：利用惰性气体对基板1进行干燥处理；
S03：利用UVO对基板1进行清洗处理。
上述清洗剂为玻璃清洗剂、纯水和异丙醇中的至少一种，通过对基板1的清洗处理，洗去基板1上的灰尘，获得洁净的基板1，通过UVO(即紫外臭氧)清洗基板1，还可以提供啊ITO功函数。
在一实施例中，如图3所示，步骤S4包括：
S41：在可流动的封装材料内混入纳米磁性材料9，以形成磁性封装材料；
S42：使用磁性封装材料在第二电极层7上形成封装层；
S43：对封装层施加外磁场，以使磁性封装材料在封装层中有序排列，并使磁性封装材料产生的磁场垂直发光层5；
S44：固化封装层，以形成磁性封装层8；
S45：撤去外磁场。
通过施加外磁场可以使得混入封装层的磁性材料有序排列，从而产生垂直于发光层5的磁场；将纳米磁性材料9混入封装材料内形成磁性封装材料，可以方便将磁性封装材料涂覆在第二电极层7，从而方便在第二电极层7制备磁性封装层8。
在一实施例中，如图1所示，步骤S2包括如下步骤：
S21：在第一电极层2上形成空穴注入层3；
S22：在空穴注入层3上形成空穴传输层4；
S23：在空穴传输层4上形成发光层5。
步骤S3包括如下步骤：
S31：在发光层5上形成电子传输层6；
S32：在电子传输层6上形成第二电极层7。
通过步骤S21制备空穴注入层3，通过步骤S22制备空穴传输层4，通过步骤S31制备电子传输层6，通过空穴注入层3、空穴传输层4和电子传输层6可以使得第一电极层2的空穴以及第二电极层7的电子顺畅迁移，从而将空穴和电子注入发光层5，形成电致发光现象。
可以理解地第一电极层2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6、第二电极层7和磁性封装层8可以通过旋涂、溅射、印刷、蒸镀等方式形成。
在一实施例中，本发明中的量子点电致发光器件通过量子点电致发光器件的制备方法制造形成。
可以理解地，在上述制造量子点电致发光器件的实施例中，可以在基板1上沉积阴极层或阳极层，相对应地，阳极层、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6、阴极层依次层叠设置，磁性封装层8可以用来封装阳极层或阴极层，即磁性封装层8可以形成在阳极层或阴极层上，因此，当第一电极层2为阴极层时，本领域技术人员也可以清楚制造本发明的量子点电致发光器件的方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种量子点电致发光器件，其特征在于，所述量子点电致发光器件包括：
第一电极层；
发光层，所述发光层设置于所述第一电极层上，所述发光层包括量子点材料和能量给体有机材料；
第二电极层，所述第二电极层设置于所述发光层的背离所述第一电极层的一侧，所述第二电极层的极性与所述第一电极层的极性相反；
磁性封装层，所述磁性封装层设置于所述第二电极层的背离所述发光层的一侧，所述磁性封装层产生的磁场垂直于所述发光层。
2.如权利要求1所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述磁性封装层包括：
封装层，所述封装层设置于所述第二电极层的背离所述发光层的一侧；
纳米磁性材料，所述纳米磁性材料分布于所述封装层内。
3.如权利要求2所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述纳米磁性材料为Fe、Ni、Co、Mn、Fe2O3、Fe3O4、CoFe2O4、NiFe2O4、MnFe2O4、FeN、Fe2N、Fe16N2、Pt3Co、FeCo和FePt中的至少一种。
4.如权利要求2所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述封装层为聚甲基丙烯酸甲酯层、甲基丙烯酸酯合成树脂层、有机硅氧烷树脂层、丙烯酸酯改性有机硅树脂层、丙烯酸酯类树脂层、丙烯酸改性聚氨酯层和环氧树脂层中的至少一种。
5.如权利要求1所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述能量给体有机材料的发射光谱与所述量子点材料的激发光谱至少部分重叠；
所述能量给体有机材料的激发态的衰减寿命大于所述量子点材料的激发态的衰减寿命。
6.如权利要求5所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述能量给体有机材料为热活化延迟萤光材料、激基复合物材料和三线态-三线态湮灭材料中的至少一种；
所述量子点材料为Ⅱ-Ⅵ族量子点材料、Ⅲ-Ⅴ族量子点材料、Ⅳ-Ⅵ族量子点材料和具有钙钛矿晶体结构类型的有机金属卤化物量子点材料中的至少一种。
7.如权利要求1所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述量子点电致发光器件还包括：
空穴注入层，所述空穴注入层对应设置于所述第一电极层或所述第二电极层上；
空穴传输层，所述空穴传输层设置于所述空穴注入层的背离所述第一电极层或所述第二电极层的一侧，所述发光层设置于所述空穴传输层的背离所述空穴注入层的一侧；
电子传输层，所述电子传输层设置于所述发光层的背离所述空穴传输层的一侧，所述第二电极层或所述第一电极层对应设置于所述电子传输层的背离所述发光层的一侧。
8.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1-7任意一项所述的量子点电致发光器件。
9.一种量子点电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述量子点电致发光器件的制备方法包括如下步骤：
在基板上形成第一电极层或第二电极层；
在所述第一电极层或所述第二电极层上形成发光层，其中，所述发光层包括量子点材料和能量给体有机材料；
在所述发光层上形成第二电极层或第一电极层，所述第二电极层的极性与所述第一电极层的极性相反；
在所述第二电极层或所述第一电极层上形成磁性封装层，其中，所述磁性封装层产生的磁场垂直所述发光层。
10.如权利要求9所述的量子点电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述在所述第二电极层或所述第一电极层上形成磁性封装层的步骤包括：
在可流动的封装材料内混入纳米磁性材料，以形成磁性封装材料；
使用所述磁性封装材料在所述第二电极层或所述第一电极层上形成封装层；
对所述封装层施加外磁场，以使所述磁性封装材料在所述封装层中有序排列，并使所述磁性封装材料产生的磁场垂直所述发光层；
固化所述封装层，以形成所述磁性封装层。
11.如权利要求9所述的量子点电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述在所述第一电极层或所述第二电极层上形成发光层的步骤包括：
在所述第一电极层或所述第二电极层对应上形成空穴注入层；
在所述空穴注入层上形成空穴传输层；
在所述空穴传输层上形成所述发光层；
所述在所述发光层上形成第二电极层或第一电极层的步骤包括：
在所述发光层上形成电子传输层；
在所述电子传输层上对应形成所述第二电极层或所述第一电极层。
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