CN114967222B - 量子点光学板及其制备方法、含其的发光装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种量子点光学板及其制备方法、含其的发光装置。该量子点光学板包括基板和量子点层，基板包括接触叠置的第一层和第二层，量子点光学板的制备方法包括：S1，准备第一层的原材料和第二层的原材料，第一层的原材料包括第一树脂，第二层的原材料包括第二树脂和有机化学发泡剂；S2，将第一层的原材料和第二层的原材料分别加入挤出机加热熔融后共挤出，得到表面具有多个开放泡孔的基板，各开放泡孔位于第二层；S3，在基板的第二层的表面上设置量子点胶水，使至少部分量子点胶水填充至各开放泡孔内部，固化后形成量子点层。
Description
技术领域
本公开涉及量子点光致发光器件领域，具体而言，涉及一种量子点光学板及其制备方法、含其的发光装置。
背景技术
量子点光转换器件被用于显示领域的背光组件，提高显示设备的色彩表现力。现有的主流产品形态是量子点膜片，包括两个阻隔膜和一个量子点层。然而，量子点膜片仍然面临高成本的问题。最近量子点扩散板被提出，将量子点和扩散板的功能进行结合，量子点扩散板的加工工艺中首先需要将量子点与聚合物原料混合后进行造粒，而造粒工艺所需的高温容易对量子点造成损害，导致制备得到的量子点扩散板的出光效率低下，寿命低的技术问题。目前，有在PS、PMMA等基板上涂布量子点层，但这样直接涂布量子点涂层，量子点与空气的接触面很大，应用时量子点容易失效，使用寿命很短，同时涂层与基板之间的结合力也存在缺陷。
发明内容
本公开的目的在于提供一种量子点光学板的制备方法，上述量子点光学板包括基板和量子点层，上述基板包括接触叠置的第一层和第二层，上述制备方法包括：S1，准备上述第一层的原材料和上述第二层的原材料，上述第一层的原材料包括第一树脂，上述第二层的原材料包括第二树脂和有机化学发泡剂；S2，将上述第一层的原材料和上述第二层的原材料分别加入挤出机加热熔融后共挤出，得到表面具有多个开放泡孔的上述基板，各上述开放泡孔位于上述第二层；S3，在上述基板的上述第二层的表面上设置量子点胶水，使至少部分上述量子点胶水填充至各上述开放泡孔内部，固化后形成上述量子点层。
可选地，上述的制备方法还包括：S4，在上述量子点层的远离上述第一层的一侧表面上设置保护层。
可选地，上述第二层的原材料中上述第二树脂的质量分数为90％～99.9％，上述有机化学发泡剂的质量分数为0.1％～10％。
可选地，上述第二层的厚度为500～1000μm。
可选地，上述开放泡孔的最大直径为100～1000μm。
可选地，定义上述开放泡孔在上述基板表面的开口图案的最大直径为D，上述开放泡孔的最大直径大于上述D；优选地，上述D的取值为50～90μm。
可选地，上述第二树脂选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物和聚碳酸酯中的一种或多种，上述有机化学发泡剂选自偶氮二甲酸二乙酯、偶氮氨基苯、偶氮二异庚腈和4,4'-氧代双苯磺酰肼中的一种或多种。
可选地，上述S3中，通过刮涂或涂布工艺在上述基板的上述第二层的表面上设置上述量子点胶水。
可选地，上述S2和上述S3之间还包括以下步骤：将上述基板的上述第二层磨去一定厚度，以辅助调整上述开放泡孔的尺寸。
本公开还提供一种量子点光学板，包括基板和量子点层，上述基板包括紧邻叠置的第一层和第二层，上述第二层具有多个开放泡孔，上述多个开放泡孔无规律地分布在上述基板的表面，至少部分上述量子点层填充于各上述开放泡孔内部。
可选地，上述量子点光学板还包括保护层，上述保护层位于上述量子点层的远离上述第一层的一侧表面上。
可选地，上述第一层选自水氧阻隔层、光扩散层、支撑层、增亮层、匀光层中的任一层或多层的叠置。
可选地，上述第二层的厚度为500～1000μm。
可选地，上述开放泡孔的最大直径为100～1000μm。
可选地，定义上述开放泡孔在上述基板表面的开口图案的最大直径为D，上述开放泡孔的最大直径大于上述D；优选地，上述D的取值为50～90μm。
可选地，上述量子点层由第一部分和第二部分组成，上述第一部分设置于各上述开放泡孔内部，上述第二部分直接设置于上述第二层的远离上述第一层的表面上；优选上述第二部分的厚度不超过25μm。
本公开还提供一种发光装置，包括任一上述的制备方法制得的量子点光学板或包括任一上述的量子点光学板。
应用本公开的技术方案，即利用在基板的表层添加有机化学发泡剂的方式，通过加热发泡反应在基板的表面形成多个开放性的泡孔，且泡孔的分布无规律，从而可以避免产生干涉效应，有效增加了光的均匀扩散作用；并且，能够通过溶液法将量子点材料设置在基板表面泡孔内，避免热加工对量子点的影响，延长量子点的使用寿命。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1示出了本公开的实施例1的量子点光学板的结构示意图；
图2示出了本公开的实施例2的量子点光学板的结构示意图；
图3示出了本公开的实施例3的量子点光学板的结构示意图；
图4示出了本公开的实施例4的量子点光学板的结构示意图；
图5示出了本公开的一种实施例的量子点光学板的结构示意图；
图6示出了本公开的对比例1的量子点光学板的结构示意图；
图7示出了本公开的对比例2的量子点光学板的结构示意图；
图8示出了本公开的对比例3的量子点光学板的结构示意图。
附图标记：
100、基板；10、第一板；20、第二板；201、开放泡孔；30、量子点层；301、量子点层的第一部分；302、量子点层的第二部分；40、保护层；50、扩散粒子层；60、量子点层；70、量子点；200、基板；80、阻隔膜。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
将理解当一个元件例如层、膜、区域或基板被称为“在”另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上或者可在其间存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”、“接触设置在”另外的元件“上”时，则不存在中间元件。
根据本公开的一个方面，提供了一种量子点光学板的制备方法，该量子点光学板包括基板和量子点层，基板包括接触叠置的第一层和第二层，量子点光学板的制备方法包括：S1，准备第一层的原材料和第二层的原材料，第一层的原材料包括第一树脂，第二层的原材料包括第二树脂和有机化学发泡剂；S2，将第一层的原材料和第二层的原材料分别加入挤出机加热熔融后共挤出，得到表面具有多个开放泡孔的基板，各开放泡孔位于第二层；S3，在基板的第二层的表面上设置量子点胶水，使至少部分量子点胶水填充至各开放泡孔内部，固化后形成量子点层。
固化后的量子点胶可以仅设置在开放泡孔中，如图1或图2所示。在一些实施例中，如图4所示，量子点胶水在填充完各个开放泡孔后，在第二层的表面上还可以保留一定厚度的量子点胶层，固化后形成的量子点层一部分位于各个开放泡孔中，另一部分作为量子点涂层位于基板的第二层的表面上。由此可以提高量子点层与基板之间的结合力。优选位于基板的第二层的表面上量子点层的厚度不超过25μm。
本公开提供的上述量子点光学板的制备方法利用在基板的表层添加有机化学发泡剂的方式，通过加热发泡反应在基板的表面形成多个开放性的泡孔，且泡孔的分布无规律(即非均匀分布)，从而可以避免产生干涉效应，有效增加了光的均匀扩散作用；并且，能够通过溶液法(例如，涂布、刮涂等)将量子点材料设置在基板表面泡孔内，避免热加工对量子点的影响，延长量子点的使用寿命。
需要说明的是，上述基板的第一层和第二层之间没有明显的分界，采用“基板包括接触叠置的第一层和第二层”仅仅是为了便于描述泡孔的位置，实际上第一层与第二层为一整体。
通过控制第二层的厚度和有机化学发泡剂在第二层中的含量等因素可以使得大部分发泡剂发泡后在表面形成开放性的泡孔。第二层的内部可以具有一个或多个封闭性的泡孔。
通过调整量子点胶水的粘度和基板的表面浸润性，可以使得量子点胶水更容易渗入开放泡孔内部。在一些实施例中，还可以在基板表面上涂布量子点胶水后利用压片机来调整压力帮忙量子点胶水渗入开放泡孔内。
在一些实施例中，第二层的厚度为500～1000μm。上述厚度可以确保在基板的表面形成多个开放泡孔。
通过控制有机化学发泡剂的种类和用量可以调控开放泡孔的尺寸和数量。在一些实施例中，开放泡孔的最大直径为100～1000μm。各个开放泡孔的尺寸和形状完全不同或相似。
在一些实施例中，定义开放泡孔在基板表面的开口图案的最大直径为D，开放泡孔的最大直径大于D；优选地，D的取值为50～90μm。如此有利于减小开放泡孔中的固化后的量子点胶与空气的接触面积。
为了微调基板表面开放泡孔的开口尺寸，防止制备过程中出现第二层表面的部分泡孔封闭或泡孔开口较小的情况，S2和S3之间还可以包括以下步骤：将基板的第二层磨去一定厚度，以辅助调整开放泡孔的尺寸。这样可以使这些较小的开口尺寸稍微变大，还可以使一些位置靠近表面的封闭泡孔被人为打开，转变成开放泡孔。
在一些实施例中，该制备方法还包括：S4，在量子点层的远离第一层的一侧表面上设置保护层。将量子点层进行封装，进一步对量子点进行保护，保护层的材料要求与量子点层中的聚合物相同或者性质类似，保护层能够与泡孔内的量子点胶很好地结合，避免了先涂布量子点层然后再贴阻隔膜(例如，PET)造成的结合力差的问题。
在一些实施例中，第二层的原材料中第二树脂的质量分数为90％～99.9％，有机化学发泡剂的质量分数为0.1％～10％。第二树脂可以选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物和聚碳酸酯中的一种或多种，但不限于此。有机化学发泡剂可以选自偶氮化合物和酰肼类化合物中的一种或多种，例如偶氮二甲酸二乙酯、偶氮氨基苯、偶氮二异庚腈、4,4'-氧代双苯磺酰肼中的一种或多种。有机化学发泡剂需要加热发泡。
在一些实施例中，第一层可以选自水氧阻隔层、光扩散层、支撑层、增亮层、匀光层中的任一层或多层的叠置。第一树脂可以包括聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS)、聚碳酸酯(PC)等中的一种或多种。根据第一层的功能选择所需的第一树脂即可。
上述量子点胶水可以包括量子点、预聚物、聚合物树脂、抗氧剂和引发剂等。量子点可以为红色量子点和/或绿色量子点。步骤S3通过UV固化或热固化的方式进行固化。
在一些实施例中，基板的第二层中包含的聚合物种类与量子点层中包含的聚合物种类相同或性质相近，更优选地，基板的第一层中包含的聚合物种类、第二层中包含的聚合物种类与量子点层中包含的聚合物种类相同或性质相近。
在一些实施例中，S3中，通过刮涂或涂布工艺在基板的第二层的表面上设置量子点胶水。例如，期望量子点胶水全部填充至开放泡孔中，采用刮涂的方式效果更好，简单方便；期望在第二层的表面上也保留一定厚度的量子点胶层，可以采用涂布的方式。可以根据所需的量子点层结构选择适当的工艺，不限于上述工艺。
根据本公开的另一个方面，提供了一种量子点光学板，包括基板和量子点层，基板包括紧邻叠置的第一层和第二层，第二层具有多个开放泡孔，多个开放泡孔无规律地分布在基板的表面，至少部分量子点层填充于各开放泡孔内部。上述量子点光学板的结构示意图可以参见图1、或图2，但不限于此。
在一些实施例中，如图4的结构示意图所示，量子点层由第一部分和第二部分组成，第一部分设置于各开放泡孔内部，第二部分直接设置于第二层的远离第一层的表面上；优选第二部分的厚度不超过25μm。由于第一部分和第二部分为一个整体，可以提高量子点涂层(即第二部分)与基板之间的结合力。
需要说明的是，上述基板的第一层和第二层之间可以没有明显的分界，采用“基板包括接触叠置的第一层和第二层”仅仅是为了便于描述泡孔的位置，实际上第一层与第二层可以为一整体。
本公开提供的上述量子点光学板的基板表面具有多个开放性的泡孔，且泡孔的分布无规律(即非均匀分布)，从而可以避免产生干涉效应，有效增加了光的均匀扩散作用；并且，至少部分量子点胶设置在基板表面的泡孔内，减小了量子点层与空气的接触面积，延长量子点的使用寿命。
在一些实施例中，第二层的内部可以具有一个或多个封闭性的泡孔。
在一些实施例中，第二层的厚度为500～1000μm。上述厚度可以确保在基板的表面形成多个开放泡孔。
在一些实施例中，开放泡孔的最大直径为100～1000μm。不同类型的有机化学发泡剂发泡产生的泡孔尺寸不同，选择合适的有机化学发泡剂可以得到理想尺寸的开放泡孔。各个开放泡孔的尺寸和形状完全不同或相似。
在一些实施例中，定义开放泡孔在基板表面的开口图案的最大直径为D，开放泡孔的最大直径大于D；优选地，D的取值为50～90μm。如此有利于减小开放泡孔中的量子点胶与空气的接触面积，同时相比于在基板上涂布量子点胶的现有技术，提高了量子点胶与基板之间的结合力。
在一些实施例中，基板的第二层的基质材料可以选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物和聚碳酸酯中的一种或多种，但不限于此。多个开放泡孔由有机化学发泡剂发泡形成，有机化学发泡剂发泡可以选自偶氮化合物和酰肼类化合物中的一种或多种，例如偶氮二甲酸二乙酯、偶氮氨基苯、偶氮二异庚腈、4,4'-氧代双苯磺酰肼中的一种或多种。
在一些实施例中，基板的第二层中包含的聚合物种类与量子点层中包含的聚合物种类相同或性质相近，更优选地，基板的第一层中包含的聚合物种类、第二层中包含的聚合物种类与量子点层中包含的聚合物种类相同或性质相近。
在一些实施例中，如图3、图5所示，量子点光学板还包括保护层，保护层位于量子点层的远离第一层的一侧表面上。将量子点层进行封装，进一步对量子点进行保护，保护层的材料要求与量子点层中的聚合物相同或者性质类似，保护层能够与泡孔内的量子点层很好地结合，避免了先涂布量子点层然后再贴阻隔膜(例如，PET)造成的结合力差的问题。
在一些实施例中，第一层选自水氧阻隔层、光扩散层、支撑层、增亮层、匀光层中的任一层或多层的叠置。
根据本公开的又一个方面，提供了一种发光装置，包括上述的任一制备方法制得的量子点光学板或包括上述的任一量子点光学板。由于本公开的量子点光学板中量子点的使用寿命长，使得含其的发光装置的使用寿命也得以延长。该发光装置可以用于显示领域或照明领域。
下面结合实施例对本公开作进一步地详细说明，但本公开的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例提供一种如图1所示的量子点扩散板，包括基板100和量子点层30。采用共挤出的方式制备基板100，基板100的上表层为发泡层20，发泡层20具有开放泡孔，开放泡孔的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形，通过涂布的方式将量子点胶水填充于开放泡孔内部，制备量子点层30。
本实施例中开放泡孔在基板表面开口尺寸小于泡孔内部的最大尺寸。
本实施例中量子点胶水由质量百分数95％的二季戊四醇六丙烯酸酯预聚物、2％的乙氧化双酚A二丙烯酸酯聚合物，2％的十二烷基丙烯酸酯聚合物，0.25％的红色量子点、0.25％的绿色量子点，0.2％的抗氧剂，0.3％的光引发剂组成，均匀混合后UV固化成型。
实施例2
本实施例提供一种如图2所示的量子点扩散板，与实施例1的区别在于：开放泡孔在基板表面的开口尺寸大于泡孔内部的最大尺寸，且泡孔内部存在不规则形状。有利于提高量子点层30与基板100之间的结合力。
实施例3
本实施例提供一种如图3所示的量子点扩散板，与实施例1的区别在于：涂布量子点层30后再涂布一层量子点保护层40。
实施例4
本实施例提供一种如图4所示的量子点扩散板，与实施例1的区别在于：除了在开放泡孔内部内部设置量子点层301，还在基板100的表面上设置20μm厚度的量子点层302。
对比例1
本对比例提供一种如图6所示的量子点扩散板，该扩散板采用聚苯乙烯三层共挤出方式制备，包括0.8cm厚度的量子点层60和位于量子点层60上下两侧的0.2cm厚度/层的扩散粒子层50。
对比例2
本对比例提供一种如图7所示的量子点扩散板，包括基板200和量子点层30，基板200与实施例1的基板100的区别在于没有发泡层20。本对比例在基板200的表面直接涂布40μm厚度的量子点层30。
对比例3
本对比例提供一种如图8所示的量子点扩散板，与对比例2的区别在于：在量子点层30的表面上贴阻隔膜80。
以上各个实施例和对比例中扩散板添加剂、扩散粒子、量子点种类均相同，初始时调整至较为接近的色品坐标(相差不超过0.001)。初始时调整色品坐标至较为接近状态可以保证各个实施例与对比例的测试样品处于同一基准，稳定性评价为色偏移量和亮度衰减率，若各个测试样品的初始色漂相差太大，比如初始值(0.3100,0.3200)和(0.2800,0.2900)，同样稳定性情况下，前者的色漂会比后者大，影响结果判断。
取相同尺寸的测试样品，将各个实施例和对比例的量子点扩散板测试样品在测试温度60℃、相对湿度90％条件下光照(波长450nm，光强8mw/cm2)老化100h。色品坐标X偏移量和色品坐标Y偏移量是指老化试验前后量子点扩散板的色品坐标X的差值和色品坐标Y的差值。亮度衰减率是指老化试验前量子点扩散板的亮度与老化试验后量子点扩散板的亮度的比值。色品坐标X偏移量、色品坐标Y偏移量和亮度衰减率越小，表明老化稳定性越好。另外，取相同尺寸的测试样品，根据GB9286-98标准进行百格测试，等级0>1>2>3>4>5，代表量子点层剥离难度由高到低。测试结果记录于表1。
表1
从表1可以看出，本公开实施例提供的量子点扩散板的量子点发光稳定性高，成本低，同时量子点层与基层之间不存在剥离。各个实施例中，至少部分量子点层固化在开放泡孔内部，这种嵌入式的结构增强了量子点层与基板之间的结合力，避免量子点层从基板表面剥离，同时量子点层在开放泡孔内部，减小水汽和氧气对量子点的长期发光稳定性的影响，提高使用寿命。特别是实施例1和2的量子点扩散板结构，仅开放泡孔的开口部位的量子点层与外界接触，相比实施例4的结构，效果更佳显著。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种量子点光学板的制备方法，其特征在于，所述量子点光学板包括基板和量子点层，所述基板包括接触叠置的第一层和第二层，所述制备方法包括：
S1，准备所述第一层的原材料和所述第二层的原材料，所述第一层的原材料包括第一树脂，所述第二层的原材料包括第二树脂和有机化学发泡剂；
S2，将所述第一层的原材料和所述第二层的原材料分别加入挤出机加热熔融后共挤出，得到表面具有多个开放泡孔的所述基板，各所述开放泡孔位于所述第二层；
S3，在所述基板的所述第二层的表面上设置量子点胶水，使至少部分所述量子点胶水填充至各所述开放泡孔内部，固化后形成所述量子点层，所述第二层的内部具有一个或多个封闭性的泡孔，所述量子点胶水在填充完各个所述开放泡孔后，在所述第二层的表面上保留一定厚度的量子点胶层，固化后形成的所述量子点层一部分位于各个所述开放泡孔中，另一部分作为量子点涂层位于所述基板的第二层的表面上。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：S4，在所述量子点层的远离所述第一层的一侧表面上设置保护层。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二层的原材料中所述第二树脂的质量分数为90％～99.9％，所述有机化学发泡剂的质量分数为0.1％～10％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二层的厚度为500～1000μm。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述开放泡孔的最大直径为100～1000μm。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，定义所述开放泡孔在所述基板表面的开口图案的最大直径为D，所述开放泡孔的最大直径大于所述D；所述D的取值为50～90μm。
7.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述第二树脂选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物和聚碳酸酯中的一种或多种，所述有机化学发泡剂选自偶氮二甲酸二乙酯、偶氮氨基苯、偶氮二异庚腈和4,4'-氧代双苯磺酰肼中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，通过刮涂或涂布工艺在所述基板的所述第二层的表面上设置所述量子点胶水。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2和所述S3之间还包括以下步骤：将所述基板的所述第二层磨去一定厚度，以辅助调整所述开放泡孔的尺寸。
10.一种量子点光学板，其特征在于，包括基板和量子点层，所述基板包括紧邻叠置的第一层和第二层，所述第二层具有多个开放泡孔，所述多个开放泡孔无规律地分布在所述基板的表面，至少部分所述量子点层填充于各所述开放泡孔内部，所述第二层的内部具有一个或多个封闭性的泡孔，所述量子点层由第一部分和第二部分组成，所述第一部分设置于各所述开放泡孔内部，所述第二部分直接设置于所述第二层的远离所述第一层的表面上。
11.根据权利要求10所述的量子点光学板，其特征在于，所述量子点光学板还包括保护层，所述保护层位于所述量子点层的远离所述第一层的一侧表面上。
12.根据权利要求10所述的量子点光学板，其特征在于，所述第一层选自水氧阻隔层、光扩散层、支撑层、增亮层、匀光层中的任一层或多层的叠置。
13.根据权利要求10所述的量子点光学板，其特征在于，所述第二层的厚度为500～1000μm。
14.根据权利要求10或13所述的量子点光学板，其特征在于，所述开放泡孔的最大直径为100～1000μm。
15.根据权利要求14所述的量子点光学板，其特征在于，定义所述开放泡孔在所述基板表面的开口图案的最大直径为D，所述开放泡孔的最大直径大于所述D；所述D的取值为50～90μm。
16.根据权利要求10所述的量子点光学板，其特征在于，所述第二部分的厚度不超过25μm。
17.一种发光装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的制备方法制得的量子点光学板或包括如权利要求10-16任一所述的量子点光学板。
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