CN114015088B - 一种有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机‑无机纳米复合薄膜的制备技术领域，具体公开了一种有机‑无机纳米复合闪烁体材料制备方法及其应用，所述有机‑无机纳米复合薄膜材料包括以下原料：Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O、尿素、聚甲基丙烯酸甲酯以及丙酮。本发明通过将球形Lu2O3纳米粒子与PMMA有机溶剂进行复合得到有机‑无机纳米复合薄膜，对环境无污染，并且耐辐射，机械性好，成像质量优良，并发射波长为Eu3+的典型红色发光波长，与CCD探测器具有良好的匹配性，很大的降低病人的剂量负担。并且提供的制备方法简便易操作，对烧结温度等要求低。
Description
技术领域
本发明涉及有机-无机纳米复合薄膜的制备技术领域，具体是一种有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法及其应用。
背景技术
X射线荧光粉或闪烁体材料，即当外界高能辐照(X射线等)辐照这类材料时，将高能辐射转化为低能的紫外—可见光的荧光粉材料。近年来，随着人们对相关领域认识的逐步深入，闪烁体在医学成像方面对其成像质量、效率等性能起到了决定性作用。传统闪烁体有NaI:T l、Bi3Ge4O12、Cs I:T l和LuAl O3:Ce等闪烁材料。NaI:T l不仅易于潮解，并且有很强的余辉。Bi3Ge4O12虽然不易潮解，但其发光效率较低，且成本贵。Cs I:T l易于潮解、有毒，但是由于发光效率高，成本低，至今仍被广泛应用。因为LuAl O3：Ce的高密度，光产量比BGO高，良好的比例性和有效原子序数，其分辨率略高于NaI:T l，易于商用。但是，由于LuAlO3闪烁晶体的生长是困难的，这对制备大尺寸器件集成和加工能力构成了重大挑战。
此外，还有有机-无机卤化铅钙钛矿材料(MAPbBr3)也引起了人们极大的兴趣，并被研究用于提高电离辐射探测中的X射线灵敏度和探测性能。然而，卤化铅钙钛矿的毒性是一个严重的缺点。因此，设计一种简单易制备、耐辐射并且成像分辨率高的闪烁体材料成为目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法及其应用，以解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法，所述有机-无机纳米复合闪烁体材料包括以下原料：Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O、尿素、聚甲基丙烯酸甲酯和丙酮；
其制备方法包括以下步骤：
S1将Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O和尿素经过混合、油浴、洗涤分离和退火处理得到球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子；
S2配置聚甲基丙烯酸甲酯溶液，称取聚甲基丙烯酸甲酯粉末，使其充分溶解于丙酮溶液当中，得到较为粘稠的液体；
S3将制备好的球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子均匀分散到200-400μl丙酮中，超声30min；
S4将分散好的Lu2O3:Eu3+溶液与聚甲基丙烯酸甲酯溶液混合，搅拌超声直至粉末完全分散在聚甲基丙烯酸甲酯中，得到Lu2O3:Eu3+/聚甲基丙烯酸甲酯混合溶液；
S5采用传统涂膜办法——刮刀法将混合溶液涂于石英衬底上，静置，待丙酮彻底蒸发，得到一层Lu2O3:Eu3+/聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜；即得到有机-无机纳米复合闪烁体材料。
在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：
在一种可选方案中：所述Lu(NO)3·6H2O和Eu(NO)3·6H2O纯度均为99.99％，所述Lu(NO)3·6H2O与Eu(NO)3·6H2O的摩尔比为1:19。
在一种可选方案中：所述步骤S1中球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子的具体制备方法包括如下步骤：
1)按照比例称取Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O以及一定比例的尿素，将其溶解在适量的水中，搅拌超声，得到均匀的混合溶液；
2)将上述混合溶液在85℃恒温油浴加热并且搅拌5小时，得到白色溶液；
3)待其静置陈化24h，得到白色沉淀；然后用乙醇和水反复洗涤沉淀，离心分离，80℃空气干燥6h得到(Lu，Eu)(OH)CO3草酸络合物；
4)最后，将前驱体在氢气气氛下，850℃退火1h，得到最终得到球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子。
在一种可选方案中：在步骤1)中所述水为纯净水、矿泉水、蒸馏水、去离子水或软水中的一种。
在一种可选方案中：所述Lu(NO)3·6H2O、所述Eu(NO)3·6H2O与尿素溶解在水中的具体用水量为总质量的15-40倍。
在一种可选方案中：在步骤1)中按照金属离子与尿素的摩尔比为1.9*10-2-2.2*10-2的比例进行称取所述的尿素。
在一种可选方案中：所述尿素的质量分数不小于99.5％。
一种有机-无机纳米复合闪烁体材料的应用，由上述所述的有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法制成的有机-无机纳米复合薄膜在X射线医学成像中的应用。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明实施例制备的有机无机纳米复合薄膜具备优异的闪烁性能，通过将Lu2O3:Eu3+纳米材料与PMMA进行复合得到有机无机纳米复合薄膜闪烁体材料，所述有机-无机纳米复合薄膜材料包括以下原料：Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O、尿素、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及丙酮等材料。对环境无污染，不吸湿，极好的稳定性，并且耐辐射，机械性好，成像质量优良，并发射波长为Eu3+的典型红光波长，与CCD探测器具有良好的匹配性。
在辐射剂量率为3μGy·s-1时(低于商用辐射剂量率5.5μGy·s-1)，依旧达到商用要求，得到质量优良的成像效果(4.3l p/mm)，很大的降低病人的剂量负担。并且提供的制备方法简便易操作，对烧结温度等要求低，并且可以解决大尺寸屏幕制备昂贵困难这一问题，具有良好的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例提供的Lu2O3:Eu3+纳米材料的扫描电镜图像SEM。
图2为本发明实施例提供的Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜的截面和外表面的SEM图像。
图3为本发明实施例提供的白光下不同弯曲度闪烁体材料Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜的光学图。
图4为本发明实施例提供的Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜的辐射发光特性。
图5为本发明实施例提供的Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜对连续X射线辐照的光稳定性。
图6为本发明实施例提供的Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜的标准X射线测试板的X射线图像。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明；在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
实施例1
一种有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法，所述有机-无机纳米复合闪烁体材料包括以下原料：Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O、尿素、聚甲基丙烯酸甲酯和丙酮；
其制备方法包括以下步骤：
S1将Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O和尿素经过混合、油浴、洗涤分离和退火处理得到球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子；
S2配置聚甲基丙烯酸甲酯溶液，称取聚甲基丙烯酸甲酯粉末，使其充分溶解于丙酮溶液当中，得到较为粘稠的液体；
S3将制备好的球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子均匀分散到200μl丙酮中，超声30min；
S4将分散好的Lu2O3:Eu3+溶液与聚甲基丙烯酸甲酯溶液混合，搅拌超声直至粉末完全分散在聚甲基丙烯酸甲酯中，得到Lu2O3:Eu3+/聚甲基丙烯酸甲酯混合溶液；
S5采用传统涂膜办法——刮刀法将混合溶液涂于石英衬底上，静置，待丙酮彻底蒸发，得到一层Lu2O3:Eu3+/聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜；即得到有机-无机纳米复合闪烁体材料。
所述Lu(NO)3·6H2O和Eu(NO)3·6H2O纯度均为99.99％，所述Lu(NO)3·6H2O与Eu(NO)3·6H2O的摩尔比为1:19。
所述步骤S1中球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子的具体制备方法包括如下步骤：
1)按照比例称取Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O以及一定比例的尿素，将其溶解在适量的水中，搅拌超声，得到均匀的混合溶液；
2)将上述混合溶液在85℃恒温油浴加热并且搅拌5小时，得到白色溶液；
3)待其静置陈化24h，得到白色沉淀；然后用乙醇和水反复洗涤沉淀，离心分离，80℃空气干燥6h得到(Lu，Eu)(OH)CO3草酸络合物；
4)最后，将前驱体在氢气气氛下，850℃退火1h，得到最终得到球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子。
在步骤1)中所述水为纯净水、矿泉水、蒸馏水、去离子水或软水中的一种。
所述Lu(NO)3·6H2O、所述Eu(NO)3·6H2O与尿素溶解在水中的具体用水量为总质量的15-40倍。
在步骤1)中按照金属离子与尿素的摩尔比为1.9*10-2的比例进行称取所述的尿素。
所述尿素的质量分数不小于99.5％。
一种有机-无机纳米复合闪烁体材料的应用，由上述所述的有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法制成的有机-无机纳米复合薄膜在X射线医学成像中的应用；
实施例2
一种有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法，所述有机-无机纳米复合闪烁体材料包括以下原料：Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O、尿素、聚甲基丙烯酸甲酯和丙酮；
其制备方法包括以下步骤：
S1将Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O和尿素经过混合、油浴、洗涤分离和退火处理得到球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子；
S2配置聚甲基丙烯酸甲酯溶液，称取聚甲基丙烯酸甲酯粉末，使其充分溶解于丙酮溶液当中，得到较为粘稠的液体；
S3将制备好的球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子均匀分散到400μl丙酮中，超声30min；
S4将分散好的Lu2O3:Eu3+溶液与聚甲基丙烯酸甲酯溶液混合，搅拌超声直至粉末完全分散在聚甲基丙烯酸甲酯中，得到Lu2O3:Eu3+/聚甲基丙烯酸甲酯混合溶液；
S5采用传统涂膜办法——刮刀法将混合溶液涂于石英衬底上，静置，待丙酮彻底蒸发，得到一层Lu2O3:Eu3+/聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜；即得到有机-无机纳米复合闪烁体材料。
所述Lu(NO)3·6H2O和Eu(NO)3·6H2O纯度均为99.99％，所述Lu(NO)3·6H2O与Eu(NO)3·6H2O的摩尔比为1:19。
所述步骤S1中球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子的具体制备方法包括如下步骤：
1)按照比例称取Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O以及一定比例的尿素，将其溶解在适量的水中，搅拌超声，得到均匀的混合溶液；
2)将上述混合溶液在85℃恒温油浴加热并且搅拌5小时，得到白色溶液；
3)待其静置陈化24h，得到白色沉淀；然后用乙醇和水反复洗涤沉淀，离心分离，80℃空气干燥6h得到(Lu，Eu)(OH)CO3草酸络合物；
4)最后，将前驱体在氢气气氛下，850℃退火1h，得到最终得到球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子。
在步骤1)中所述水为纯净水、矿泉水、蒸馏水、去离子水或软水中的一种。
所述Lu(NO)3·6H2O、所述Eu(NO)3·6H2O与尿素溶解在水中的具体用水量为总质量的15-40倍。
在步骤1)中按照金属离子与尿素的摩尔比为2.2*10-2的比例进行称取所述的尿素。
所述尿素的质量分数不小于99.5％。
一种有机-无机纳米复合闪烁体材料的应用，由上述所述的有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法制成的有机-无机纳米复合薄膜在X射线医学成像中的应用。
根据实施例1或2制备方法制备的一种有机-无机纳米复合闪烁体材料，具体制备方法如下：
1)在常温下称取Lu(NO)3·6H2O粉末3.56g、Eu(NO)3·6H2O粉末0.18g和尿素10g，加入200ml去离子水，超声搅拌得到均匀的混合溶液，放入由于水中进行搅拌并加热，得到浑浊的白色液体，再将其反复洗涤、离心三次，再放入烘箱中在80℃下烘干，研磨得到粉末；然后把粉末在氢气气氛下850℃退火1h，研磨，得到Lu2O3:Eu3+纳米材料；
2)称取1gPMMA溶解于5ml丙酮，超声或搅拌，得到PMMA溶剂；
3)称取上述的球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子0.3g分散在400μl丙酮中，超声30min，使其均匀分散；
4)将所述的分散好的Lu2O3:Eu3+溶液加入所述的PMMA溶剂中，搅拌，直至完全混合均匀，采取传统制备薄膜的方法——刮刀法，将混合液涂于石英衬底上，静置干燥，待丙酮蒸发后，得到闪烁体材料，记作Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜。
测试1
将依据实施例1中制备的Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜进行了扫描电子显微镜的测试，具体结果如图1和图2所示。其中，图1是为本发明实施例提供的Lu2O3:Eu3+纳米材料的扫描电镜图像SEM。图2为本发明实施例提供的Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜的截面和外表面的SEM图像。
从图1的结果可以看出合成的Lu2O3:Eu3+纳米材料为球形纳米粒子，在使用时能很大程度的减少光散射。图2的结果可以看出，通过刮刀法成功地制备了均匀、无裂痕的Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜，设计的Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜是一种闪烁体材料，创新点在于该种薄膜闪烁体材料是一种新的闪烁体材料，该闪烁体材料提高了发光效率，从而进一步降低了成像所需的剂量，提高了成像分辨率，同时，Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜简单易制备，并且可以制备成大尺寸屏幕。
测试3
将依据实施例1制备的Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜进行机械耐力测试实验，具体实施条件对同一个纳米复合薄膜使其不同的弯曲程度，用相机在白光下拍出的光学图片，观察其最大的弯曲半径，具体的结果如图3所示，图3为本发明实施例提供的白光下不同弯曲度闪烁体材料Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜的光学照片。从图3可以看出，纳米复合薄膜可以进行很大的弯曲，说明其具有很好的机械耐力。
测试4
将依据实施例1制备的Lu2O3纳米粒子与Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜进行辐射发光特性测试实验，具体实施条件在辐照剂量率为1468μGy·s-1下，用CCD探测器测得Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜与Lu2O3纳米粒子的辐射发光光谱，观察它们的发光强度与发射波长，具体的结果如图4所示，图4为本发明实施例提供的闪烁体材料Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜的辐射发光特性。
从图4中可以看出，在辐照剂量率为1468μGy·s-1下，薄膜呈现在610nm波长的Eu3+的红色特征发射，并且与Lu2O3纳米粒子相比，闪烁体材料Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜的辐射发光增强。并且传统CCD探测器(红线，右轴)在主发射波长610nm处的相对量子效率大于80％。说明其具有可与CCD探测器具有良好的匹配性。
测试5
将依据实施例1中制备的Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜进行X射线光稳定性测试实验，具体实施条件通过连续不变的X射线辐照，经过9h的连续辐照，辐照剂量率为1468μGy·s-1，监测波长λ＝610nm，观察其X射线发光强度的变化，具体的结果如图5所示，图5为本发明实施例提供的闪烁体材料Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜对连续X射线辐照的光稳定性。
从图5中可以看出，在经过长达9h连续辐照，但是其辐射发光强度并无明显变化，说明其具有良好的耐辐射性能。
测试6
将依据实施例1中制备的Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜进行闪烁性能试验，具体的结果如图6所示。图6为本发明实施例提供的Lu2O3/PMMA纳米复合薄膜的标准X射线测试板的X射线图像。
从图6可以看出，通过Lu2O3:Eu3+纳米材料与PMMA复合，得到一种新型的闪烁体材料Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜，当辐射剂量率为3μGy·s-1时，可获得清晰地X射线图像，分辨率为4.3l p/mm。
根据上述结果可以看出，本发明实施例通过Lu2O3/PMMA有机无机纳米复合薄膜相对于一些单晶，陶瓷等闪烁体，是一种发光效率高且制作大尺寸屏幕简单成本低的闪烁体材料。
需要说明的是，由于PMMA对Lu2O3:Eu3+纳米表面除了起到粘合剂外，还有一定的钝化作用，从而钝化了所述闪烁体材料的表面缺陷，提高了辐射发光效率，进而降低辐射剂量，提高成像效果，并且解决了现有生产大尺寸屏幕的价格高且复杂的技术问题
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法，其特征在于，所述有机-无机纳米复合闪烁体材料包括以下原料：Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O、尿素、聚甲基丙烯酸甲酯和丙酮；
其制备方法包括以下步骤：
S1将Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O和尿素经过混合、油浴、洗涤分离和退火处理得到球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子；
S2配置聚甲基丙烯酸甲酯溶液，称取聚甲基丙烯酸甲酯粉末，使其充分溶解于丙酮溶液当中，得到较为粘稠的液体；
S3将制备好的球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子均匀分散到200-400μl丙酮中，超声30min；
S4将分散好的Lu2O3:Eu3+溶液与聚甲基丙烯酸甲酯溶液混合，搅拌超声直至粉末完全分散在聚甲基丙烯酸甲酯中，得到Lu2O3:Eu3+/聚甲基丙烯酸甲酯混合溶液；
S5采用传统涂膜办法——刮刀法将混合溶液涂于石英衬底上，静置，待丙酮彻底蒸发，得到一层Lu2O3:Eu3+/聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜；即得到有机-无机纳米复合闪烁体材料；
所述步骤S1中球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子的具体制备方法包括如下步骤：
1)按照比例称取Lu(NO)3·6H2O、Eu(NO)3·6H2O以及一定比例的尿素，将其溶解在适量的水中，搅拌超声，得到均匀的混合溶液；
2)将上述混合溶液在85℃恒温油浴加热并且搅拌5小时，得到白色溶液；
3)待其静置陈化24h，得到白色沉淀；然后用乙醇和水反复洗涤沉淀，离心分离，80℃空气干燥6h得到(Lu，Eu)(OH)CO3草酸络合物；
最后，将前驱体在氢气气氛下，850℃退火1h，得到最终得到球形Lu2O3:Eu3+纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法，其特征在于，所述Lu(NO)3·6H2O和Eu(NO)3·6H2O纯度均为99.99％，所述Lu(NO)3·6H2O与Eu(NO)3·6H2O的摩尔比为1:19。
3.根据权利要求1所述的有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法，其特征在于，在步骤1)中所述水为纯净水、矿泉水、蒸馏水、去离子水或软水中的一种。
4.根据权利要求1所述的有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法，其特征在于，所述Lu(NO)3·6H2O、所述Eu(NO)3·6H2O与尿素溶解在水中的具体用水量为总质量的15-40倍。
5.根据权利要求1所述的有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法，其特征在于，在步骤1)中按照金属离子与尿素的摩尔比为1.9*10-2-2.2*10-2的比例进行称取所述的尿素。
6.根据权利要求1所述的有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法，其特征在于，所述尿素的质量分数不小于99.5％。
7.一种有机-无机纳米复合闪烁体材料的应用，其特征在于，由权利要求1-6任一所述的有机-无机纳米复合闪烁体材料制备方法制成的有机-无机纳米复合薄膜在X射线医学成像中的应用。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008208328A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-09-11 | Toshiba Corp | 発光材料、この発光材料を含むシンチレータ、このシンチレータを備えたｘ線検出素子、このｘ線検出素子を備えたｘ線検出器、この発光材料を用いた画像表示装置、およびこの発光材料を用いた光源 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN101798508A (zh) * | 2010-03-04 | 2010-08-11 | 上海大学 | 一种改善Eu3+离子掺杂Lu2O3薄膜发光衰减的方法 |
| CN102464348A (zh) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种氧化镥纳米粉体的水热制备方法 |
| CN104910911A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-09-16 | 济南大学 | 一种新型石榴石基球形红色荧光粉 |
| CN113061313A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-02 | 华中科技大学 | 一种柔性钙钛矿闪烁体厚膜及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Lu2O3 和Lu2O3 : Eu3 + 单分散球形粉体合成及其荧光性能研究;马畅等;中国稀土学报;第31卷(第4期);第457-464页 * |
| Organic-Inorganic Composite Films Based on Gd3Ga3Al2O12:Ce Scintillator Nanoparticles for X-ray Imaging Applications;Shashwati Sen等;ACS Appl. Mater. Interfaces(第9期);第37310-37320页 * |
| Preparation and structural properties of Lu2O3:Eu3+ submicrometer spherical phosphors;Yulia V. Yermolayeva等;Journal of Alloys and Compounds;第509卷;第5320-5325页 * |
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