JP2017515780A - 耐久性反射防止物品 - Google Patents
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Abstract
Description
をかけたものとして定義される。
基体110としては無機材料が含まれてもよく、そして非晶質基体、結晶質基体またはそれらの組合せが含まれ得る。基体110は、人工材料および/または天然由来材料(例えば、石英およびポリマー)から形成されてもよい。例えば、いくつかの場合、基体110は有機体として特徴づけられてもよく、そして特にポリマーであってよい。適切なポリマーとしては、限定されないが、ポリスチレン(PS)(スチレンコポリマーおよびブレンドを含む)、ポリカーボネート(PC)(コポリマーおよびブレンドを含む)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンテレフタレートコポリマーを含む、コポリマーおよびブレンドを含む)、ポリオレフィン(PO)および環式ポリオレフィン(環式−PO)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を含むアクリルポリマー(コポリマーおよびブレンドを含む)、熱可塑性ウレタン(TPU)、ポリエーテルイミド(PEI)および互いとのこれらのポリマーのブレンドを含む熱可塑性プラスチックが含まれる。他の代表的なポリマーとしては、エポキシ、スチレン系、フェノール系、メラミンおよびシリコーン樹指が含まれる。
CT=(CS・DOL)/(t−2DOL) (1)
によって与えられる。式中、tはガラス物品の物理的厚さ(μm)である。本開示の様々な項目において、CTおよびCSは、本明細書中、メガパスカル(MPa)で表され、物理的厚さtはマイクロメートル(μm)またはミリメートル(mm)で表され、そしてDOLはマイクロメートル(μm)で表される。
反射防止コーティング
図1に示すように、反射防止コーティング120は、複数の層120A、120B、120Cを含み得る。いくつかの実施形態において、1層またはそれ以上の層が、基体110の、反射防止コーティング120とは反対側に(すなわち、主要表面114上に)配置されていてもよい(示されず)。
実施例1は、69モル%のSiO2、10モル%のAl2O3、15モル%のNa2Oおよび5モル%のMgOの名目上の組成を有するガラス基体を提供するステップと、プラズマ強化化学蒸着(PECVD)プロセスを使用して、表1および図7に示すように、ガラス基体上に5層を有する反射防止コーティングを配置するステップとによって形成した。
モデル実施例2は、表2に示す通り、実施例1で使用されたものと同一のガラス基体を使用して調製した。
モデル実施例3は、表3に示す通り、実施例1で使用されたものと同一のガラス基体を使用して調製し、かつ反射防止コーティング、反射防止コーティング上に配置された6nmまたは10nmの厚さを有するDLCコーティングおよびDLCコーティング上のクリーニングが容易なコーティングを含んだ。
実施例4〜8は、本明細書に記載される耐久性反射防止コーティングの実施形態を含む物品の反射率スペクトルを理解するためのモデリングを使用した。モデル実施例4〜8において、SiuAlvOxNyおよびSiO2層、ならびに約58モル%のSiO2、17モル%のAl2O3、17モル%のNa2O、3モル%のMgO、0.1モル%のSnOおよび6.5モル%のP2O5の名目上の組成を有する強化アルミノシリケートガラス基体が使用された。
モデル実施例9、10Aおよび10Bは、様々な反射防止コーティング120設計の反射スペクトルを計算するために、モデル実施例4〜8に関して使用され、かつ表4〜5に示された屈折率および分散曲線を使用した。
実施例12〜18は、表15に示すように、裸アルミノシリケートガラス基体(コーティングなし)または種々の反射防止もしくは硬質コーティングを有するアルミノシリケートガラス基体を含んだ。アルミノシリケートガラス基体は、化学的に強化されており、かつ約700MPa〜約900MPaの範囲の圧縮応力および約40μm〜約50μmの範囲の圧縮応力層値の深さを示した。反射防止コーティングは、反応性DCスパッタリング、e−ビーム蒸発ならびに反応性DCおよびRFスパッタリングを使用して堆積した。反射防止コーティングは、SiO2、SiuAlvOxNy、AlOxNyおよびNb2O5の層を含んだ。SiO2層は、表15に示すように、イオンアシストを用いて、約200℃においてSi標的からDC反応スパッタリングによって、またはイオンアシストe−ビーム蒸着によって形成された。Nb2O5層は、イオンアシストe−ビーム蒸着によって堆積した。SiuAlvOxNyの層は、イオンアシストを用いて、200℃まで加熱された基体を使用して、RFスーパーインポーズドDCスパッタリングと組み合わせたDC反応スパッタリングによって堆積された。SiuAlvOxNy層は、AJA−Industries Sputter Deposition Toolにおける反応性スパッタリングによって製造された。SiuAlvOxNy層を形成するために使用された標的は直径3インチ(7.62cm)のSiおよび直径3インチ(7.62cm)のAlであった。反応性ガスは窒素および酸素であり、そして「作動」(または不活性)ガスはアルゴンであった。Si標的に供給された力は13.56Mhzの無線周波(RF)であった。Al標的に供給された力はDCであった。AlOxNy層をSiuAlvOxNy層の代わりに使用することができ、かつそのような層を形成するために使用される同一または同様のプロセスを使用して形成することができることは留意されるべきである。SiuAlvOxNyおよびAlOxNy層は両方とも約1.95の550nmにおける屈折率およびBerkovitch Indenter Hardness Testを使用して測定された15GPaより高い測定された硬度を示すように製造することができる。
実施例19は、約58モル%のSiO2、17モル%のAl2O3、17モル%のNa2O、3モル%のMgO、0.1ミル%のSnOおよび6.5モル%のP2O5の名目上の組成を有する強化アルミノシリケートガラス基体上に配置された10層反射防止コーティングを含んだ。層の厚さを表18に示す。
実施例20は、約58モル%のSiO2、17モル%のAl2O3、17モル%のNa2O、3モル%のMgO、0.1ミル%のSnOおよび6.5モル%のP2O5の名目上の組成を有する強化アルミノシリケートガラス基体上に配置された10層反射防止コーティングを含んだ。層の厚さを表22に示す。
実施例21は、約58モル%のSiO2、17モル%のAl2O3、17モル%のNa2O、3モル%のMgO、0.1ミル%のSnOおよび6.5モル%のP2O5の名目上の組成を有する強化アルミノシリケートガラス基体上に配置された10層反射防止コーティングを含んだ。層の厚さを表25に示す。
主要表面を有する基体と、
前記主要表面上に配置された約1μm以下の厚さを有する、反射防止表面を含んでなる反射防止コーティングと
を含んでなる物品において、
約50nm以上の押し込み深さに沿って、Berkovich Indenter Hardness Testによって測定される場合、約8GPa以上の最大硬度を示し、
光学波長領域において、約94%以上の片面平均光透過率、および
光学波長領域において、約2%以下の片面平均光反射率
の一方または両方を示し、かつ
約0度〜約60度の範囲の全ての入射照明角において、前記反射防止表面のみにおいて測定した場合、約−5〜約1の範囲の反射率のb*値を示すことを特徴とする、物品。
前記b*値がF2光源下で測定されることを特徴とする、実施形態1に記載の物品。
前記反射防止表面において測定した場合、色座標(a*=0、b*=0)および前記基体の透過率色座標の少なくとも1つを含んでなる基準点から約2未満の基準点色シフトを示す、国際照明委員会の光源下で直角入射での(L*、a*、b*)測色系における物品透過率色座標、ならびに
前記反射防止表面において測定した場合、色座標(a*=0、b*=0)、色座標(a*=−2、b*=−2)および前記基体の反射率色座標の少なくとも1つを含んでなる基準点から約5未満の基準点色シフトを示す、国際照明委員会の光源下で直角入射での(L*、a*、b*)測色系における物品反射率色座標
を示し、
前記基準点が色座標(a*=0、b*=0)である場合、前記色シフトは、√((a* 物品)2+(b* 物品)2)によって定義され、
前記基準点が色座標(a*=−2、b*=−2)である場合、前記色シフトは、√((a* 物品+2)2+(b* 物品+2)2)によって定義され、かつ
前記基準点が前記基体の色座標である場合、前記色シフトは、√((a* 物品−a* 基体)2+(b* 物品−b* 基体)2)によって定義されることを特徴とする、実施形態1または2に記載の物品。
前記物品が、約8mmの直径を有する開口部を有する曇り度計を使用して測定される約1%以下の曇り度を含んでなる耐摩擦性を示し、かつ
前記耐摩擦性が、Taber Testを使用して500サイクルの摩擦後に測定されることを特徴とする、実施形態1〜3のいずれか一項に記載の物品。
前記物品が、原子間力顕微鏡法によって測定される約12nm以下の平均粗さRaを含んでなる耐摩擦性を示し、かつ
前記耐摩擦性が、Taber Testを使用して500サイクルの摩擦後に測定されることを特徴とする、実施形態1〜4のいずれか一項に記載の物品。
前記物品が、600nmの波長で、2mmの開口部を用いて、散乱測定用イメージングスフィアを使用して、直角入射の透過で測定される、約40度以下の極散乱角において、約0.05(1/ステラジアンの単位)以下の散乱光強度を含んでなる耐摩擦性を示し、かつ
前記耐摩擦性が、Taber Testを使用して500サイクルの摩擦後に測定されることを特徴とする、実施形態1〜5のいずれか一項に記載の物品。
前記物品が、600nmの波長で、2mmの開口部を用いて、散乱測定用イメージングスフィアを使用して、直角入射の透過で測定される、約20度以下の極散乱角において、約0.1(1/ステラジアンの単位)以下の散乱光強度を含んでなる耐摩擦性を示し、かつ
前記耐摩擦性が、Taber Testを使用して500サイクルの摩擦後に測定されることを特徴とする、実施形態1〜6のいずれか一項に記載の物品。
前記反射防止コーティングが、第1の低RI層、第2の高RI層および任意選択の第3の層を含んでなる複数の層を含んでなることを特徴とする、実施形態1〜7のいずれか一項に記載の物品。
前記第1の低RI層および前記第2の高RI層の少なくとも1層が、約2nm〜約200nmの範囲の光学厚さ(n*d)を含んでなることを特徴とする、実施形態8に記載の物品。
前記反射防止コーティングが約800nm以下の厚さを含んでなることを特徴とする、実施形態1〜9のいずれか一項に記載の物品。
F2光源下で、直角入射から約20度〜約60度の範囲の入射照明角の全ての角度において、前記反射防止表面において測定した場合、約5未満の反射率角度色シフトを示し、かつ角度色シフトが、次の等式√((a* 2−a* 1)2+(b* 2−b* 1)2)(式中、a* 1およびb* 1は、直角入射で見た場合の物品の座標を表し、かつa* 2およびb* 2は、入射照明角で見た場合の物品の座標を表す)を使用して計算されることを特徴とする、実施形態1〜10のいずれか一項に記載の物品。
約400nm〜約480nmの波長範囲における最大反射率(R400−最大)が、約500nm〜約600nmの波長範囲における最大反射率(R500−最大)および約640nm〜約710nmの波長範囲における最大反射率(R640−最大)より大きく、かつ
約400nm〜約480nmの波長範囲における最小反射率(R400−最小)が、約500nm〜約600nmの波長範囲における最小反射率(R500−最小)より任意選択的に小さく、かつ
約640nm〜約710nmの波長範囲における最小反射率(R640−最小)が任意選択的にR−500最小未満であるような反射率スペクトルを示すことを特徴とする、実施形態1〜11のいずれか一項に記載の物品。
反射防止コーティングが、物理的厚さおよび窒化物または酸窒化物を含んでなる複数の第2の高RI層を含んでなり、かつ前記第2の高RI層の組み合わせた物理的厚さが、前記反射防止コーティングの物理的厚さの40%以上であることを特徴とする、実施形態8に記載の物品。
前記基体が、非晶質基体または結晶質基体を含んでなることを特徴とする、実施形態1〜13のいずれか一項に記載の物品。
前記非晶質基体が、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、アルカリ含有ボロシリケートガラスおよびアルカリアルミノボロシリケートガラスからなる群から選択されるガラスを含んでなることを特徴とする、実施形態14に記載の物品。
前記ガラスが任意選択的に化学強化され、かつ前記化学強化ガラスの表面から少なくとも約10μmの層の深さ(DOL)まで前記化学強化ガラス内に延在する少なくとも250MPaの表面CSを有する圧縮応力(CS)層を含んでなることを特徴とする、実施形態15に記載の物品。
前記光学コーティング上に配置されたクリーニングが容易なコーティング、ダイヤモンド様カーボンコーティングおよび耐擦傷性コーティングのいずれか1つまたはそれ以上を含んでなることを特徴とする、実施形態1〜16のいずれか一項に記載の物品。
主要表面を有する基体と、
前記主要表面上に配置された約1μm以下の厚さを有する、反射防止表面を含んでなる反射防止コーティングと
を含んでなる物品において、
約50nm以上の押し込み深さに沿って、Berkovich Indenter Hardness Testによって測定される場合、約8GPa以上の最大硬度を示し、
光学波長領域において、約94%以上の片面平均光透過率、および
光学波長領域において、約2%以下の片面平均光反射率
の一方または両方を示し、
D65光源またはF2光源下で、直角入射から約2度〜約60度の範囲の入射照明角において、前記反射防止表面において測定した場合、約5未満の反射率角度色シフトを示し、角度色シフトが、次の等式√((a* 2−a* 1)2+(b* 2−b* 1)2)(式中、a* 1およびb* 1は、直角入射で見た場合の物品の座標を表し、かつa* 2およびb* 2は、入射照明角で見た場合の物品の座標を表す)を使用して計算され、かつ
前記反射防止表面において測定した場合、色座標(a*=0、b*=0)および前記基体の透過率色座標の少なくとも1つを含んでなる基準点から約2未満の基準点色シフトを示す、D65またはF2光源下で直角入射での(L*、a*、b*)測色系における物品透過率色座標、ならびに
前記反射防止表面において測定した場合、色座標(a*=0、b*=0)、座標(a*=−2、b*=−2)および前記基体の反射率色座標の少なくとも1つを含んでなる基準点から約5未満の色シフトを示す、直角入射での(L*、a*、b*)測色系における物品反射率色座標
の一方または両方を示し、
前記基準点が色座標(a*=0、b*=0)である場合、前記色シフトは、√((a* 物品)2+(b* 物品)2)によって定義され、
前記基準点が色座標(a*=−2、b*=−2)である場合、前記色シフトは、√((a* 物品+2)2+(b* 物品+2)2)によって定義され、かつ
前記基準点が前記基体の色座標である場合、前記色シフトは、√((a* 物品−a* 基体)2+(b* 物品−b* 基体)2)によって定義されることを特徴とする、物品。
約8mmの直径を有する開口部を有する曇り度計を使用して測定される約1%以下の曇り度、
原子間力顕微鏡法によって測定される約12nm RMS以下の平均粗さ、
600nmの波長で、2mmの開口部を用いて、散乱測定用イメージングスフィアを使用して、直角入射の透過で測定される、約40度以下の極散乱角において、約0.05(1/ステラジアンの単位)以下の散乱光強度、および
600nmの波長で、2mmの開口部を用いて、散乱測定用イメージングスフィアを使用して、直角入射の透過で測定される、約20度以下の極散乱角において、約0.1(1/ステラジアンの単位)以下の散乱光強度
のいずれか1つを含んでなる耐摩擦性を示し、かつ
前記耐摩擦性が、Taber Testを使用して500サイクルの摩擦後に測定されることを特徴とする、実施形態18に記載の物品。
前記反射防止コーティングが、第1の低RI層、第2の高RI層および任意選択の第3の層を含んでなる複数の層を含んでなり、前記第1の低RI層および前記第2の高RI層の少なくとも1層が、約2nm〜約200nmの範囲の光学厚さ(n*d)を含んでなることを特徴とする、実施形態18または19に記載の物品。
直角入射から、約20度〜約60度の範囲の入射照明角までの全ての角度において反射率角度色シフトを示すことを特徴とする、実施形態18〜20のいずれか一項に記載の物品。
前記基体が、非晶質基体または結晶質基体を含んでなることを特徴とする、実施形態18〜21のいずれか一項に記載の物品。
前記光学コーティング上に配置されたクリーニングが容易なコーティング、ダイヤモンド様カーボンコーティングおよび耐擦傷性コーティングのいずれか1つまたはそれ以上を含んでなることを特徴とする、実施形態18〜22のいずれか一項に記載の物品。
主要表面を有する基体と、
前記主要表面上に配置された約1μm以下の厚さを有する反射防止コーティングと
を含んでなる物品において、
約8mmの直径を有する開口部を有する曇り度計を使用して測定される約1%以下の曇り度、
原子間力顕微鏡法によって測定される約12nm RMS以下の平均粗さ、
600nmの波長で、2mmの開口部を用いて、散乱測定用イメージングスフィアを使用して、直角入射の透過で測定される、約40度以下の極散乱角において、約0.05(1/ステラジアンの単位)以下の散乱光強度、および
600nmの波長で、2mmの開口部を用いて、散乱測定用イメージングスフィアを使用して、直角入射の透過で測定される、約20度以下の極散乱角において、約0.1(1/ステラジアンの単位)以下の散乱光強度
のいずれか1つまたはそれ以上を含んでなる耐摩擦性を示し、かつ
前記耐摩擦性が、Taber Testを使用して500サイクルの摩擦後に測定され、
D65またはF2光源下で、直角入射において、光学波長領域において、約1%以下の平均明所視反射率を示し、かつ
D65光源またはF2光源下で、約0度〜約60度の範囲の全ての入射照明角において、前記反射防止表面のみにおいて測定した場合、約−5〜約1の範囲の反射率のb*値を示すことを特徴とする、物品。
前記反射防止コーティングが、少なくとも1層の第1の低RI層および2層以上の第2の高RI層を含んでなる複数の層を含んでなり、かつ前記第2の高RI層の組み合わせた厚さが約500nm以下であることを特徴とする、実施形態24に記載の物品。
光学波長領域において約98%以上の片面平均光透過率を示すことを特徴とする、実施例24または実施形態25に記載の物品。
主要表面を有する基体と、
前記主要表面上に配置された約1μm以下の厚さを有する、反射防止表面を含んでなる反射防止コーティングと
を含んでなる物品において、
D65またはF2光源下で、直角入射において、光学波長領域において、約0.7%以下の平均明所視反射率を示し、
F2光源下で、約0度〜約60度の範囲の全ての入射照明角において、前記反射防止表面のみにおいて測定した場合、約−5〜約1の範囲の反射率のb*値を示し、かつ
D65光源またはF2光源下で、直角入射から約20度〜約60度の範囲の入射照明角の全ての角度において、前記反射防止表面において測定した場合、約5未満の反射率角度色シフトを示し、かつ角度色シフトが、次の等式√((a* 2−a* 1)2+(b* 2−b* 1)2)(式中、a* 1およびb* 1は、直角入射で見た場合の物品の座標を表し、かつa* 2およびb* 2は、入射照明角で見た場合の物品の座標を表す)を使用して計算されることを特徴とする、物品。
約50nm以上の押し込み深さに沿って、Berkovich Indenter Hardness Testによって測定される場合、約8GPa以上の最大硬度を示すことを特徴とする、実施形態27に記載の物品。
反射防止コーティングが、物理的厚さおよび窒化物または酸窒化物を含んでなる複数の層を含んでなり、かつ前記層の組み合わせた物理的厚さが、前記反射防止コーティングの物理的厚さの40%以上であることを特徴とする、実施形態27または28に記載の物品。
角度色シフトが約2未満であることを特徴とする、実施形態27〜29のいずれか一項に記載の物品。
Claims (10)
- 主要表面を有する基体と、
前記主要表面上に配置された約1μm以下の厚さを有する、反射防止表面を含んでなる反射防止コーティングと
を含んでなる物品において、
約50nm以上の押し込み深さに沿って、Berkovich Indenter Hardness Testによって測定される場合、約8GPa以上の最大硬度を示し、
光学波長領域において、約94%以上の片面平均光透過率、および
光学波長領域において、約2%以下の片面平均光反射率
の一方または両方を示し、かつ
約0度〜約60度の範囲の全ての入射照明角において、前記反射防止表面のみにおいて測定した場合、約−5〜約1の範囲の反射率のb*値を示すことを特徴とする、物品。 - 前記b*値がF2光源下で測定されることを特徴とする、請求項1に記載の物品。
- 前記反射防止表面において測定した場合、色座標(a*=0、b*=0)および前記基体の透過率色座標の少なくとも1つを含んでなる基準点から約2未満の基準点色シフトを示す、国際照明委員会の光源下で直角入射での(L*、a*、b*)測色系における物品透過率色座標、ならびに
前記反射防止表面において測定した場合、色座標(a*=0、b*=0)、色座標(a*=−2、b*=−2)および前記基体の反射率色座標の少なくとも1つを含んでなる基準点から約5未満の基準点色シフトを示す、国際照明委員会の光源下で直角入射での(L*、a*、b*)測色系における物品反射率色座標
を示し、
前記基準点が色座標(a*=0、b*=0)である場合、前記色シフトは、√((a* 物品)2+(b* 物品)2)によって定義され、
前記基準点が色座標(a*=−2、b*=−2)である場合、前記色シフトは、√((a* 物品+2)2+(b* 物品+2)2)によって定義され、かつ
前記基準点が前記基体の色座標である場合、前記色シフトは、√((a* 物品−a* 基体)2+(b* 物品−b* 基体)2)によって定義されることを特徴とする、請求項1または2に記載の物品。 - 約8mmの直径を有する開口部を有する曇り度計を使用して測定される約1%以下の曇り度、
原子間力顕微鏡法によって測定される約12nm以下の平均粗さRa、
600nmの波長で、2mmの開口部を用いて、散乱測定用イメージングスフィアを使用して、直角入射の透過で測定される、約40度以下の極散乱角において、約0.05(1/ステラジアンの単位)以下の散乱光強度、および
600nmの波長で、2mmの開口部を用いて、散乱測定用イメージングスフィアを使用して、直角入射の透過で測定される、約20度以下の極散乱角において、約0.1(1/ステラジアンの単位)以下の散乱光強度
のいずれか1つを含んでなる耐摩擦性を示し、
前記耐摩擦性が、Taber Testを使用して500サイクルの摩擦後に測定されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の物品。 - 前記反射防止コーティングが、第1の低RI層、第2の高RI層および任意選択の第3の層を含んでなる複数の層を含んでなり、前記第1の低RI層および前記第2の高RI層の少なくとも1層が、約2nm〜約200nmの範囲の光学厚さ(n*d)を含んでなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の物品。
- 前記反射防止コーティングが約800nm以下の厚さを含んでなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の物品。
- F2光源下で、直角入射から約20度〜約60度の範囲の入射照明角の全ての角度において、前記反射防止表面において測定した場合、約5未満の反射率角度色シフトを示し、かつ角度色シフトが、次の等式√((a* 2−a* 1)2+(b* 2−b* 1)2)(式中、a* 1およびb* 1は、直角入射で見た場合の物品の座標を表し、かつa* 2およびb* 2は、入射照明角で見た場合の物品の座標を表す)を使用して計算されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の物品。
- 約400nm〜約480nmの波長範囲における最大反射率(R400−最大)が、約500nm〜約600nmの波長範囲における最大反射率(R500−最大)および約640nm〜約710nmの波長範囲における最大反射率(R640−最大)より大きく、かつ
約400nm〜約480nmの波長範囲における最小反射率(R400−最小)が、約500nm〜約600nmの波長範囲における最小反射率(R500−最小)より任意選択的に小さく、かつ
約640nm〜約710nmの波長範囲における最小反射率(R640−最小)が任意選択的にR−500最小未満であるような反射率スペクトルを示すことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の物品。 - 前記基体が、非晶質基体または結晶質基体を含んでなることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の物品。
- 前記非晶質基体が、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、アルカリ含有ボロシリケートガラスおよびアルカリアルミノボロシリケートガラスからなる群から選択されるガラスを含んでなり、かつ前記ガラスが任意選択的に化学強化され、かつ前記化学強化ガラスの表面から少なくとも約10μmの層の深さ(DOL)まで前記化学強化ガラス内に延在する少なくとも250MPaの表面CSを有する圧縮応力(CS)層を含んでなることを特徴とする、請求項9に記載の物品。
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