KR101642985B1 - 유기전계발광소자의 제조방법 - Google Patents

유기전계발광소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 기판 상에 복수의 유기발광 다이오드를 형성하는 단계, 상기 제 1 기판을 제 2 기판과 합착하는 단계, 상기 제 2 기판의 더미부에 보호제를 도포하는 단계 및 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 식각하여 두께를 저감시키는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
유기전계발광소자

Description

유기전계발광소자의 제조방법{Manufacturing Method For Organic Light Emitting Device}
본 발명은 유기전계발광소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 스크라이빙 공정 시 기판이 파손되는 것을 방지하여, 제품의 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display: FED), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Device) 등과 같은 여러 가지의 평면형 디스플레이가 실용화되고 있다.
특히, 유기전계발광소자는 응답속도가 1ms 이하로서 고속의 응답속도를 가지며, 소비 전력이 낮고 자체 발광이다. 또한, 시야각에 문제가 없어서 장치의 크기에 상관없이 동화상 표시 매체로서 장점이 있다. 또한, 저온 제작이 가능하고, 기 존의 반도체 공정 기술을 바탕으로 제조 공정이 간단하므로 향후 차세대 평판 표시 장치로 주목받고 있다.
일반적으로, 유기전계발광소자는 제 1 기판 상에 제 1 전극, 유기막층 및 제 2 전극을 포함하는 복수의 발광 다이오드를 형성한 후, 제 2 기판과 기판을 접착제로 밀봉하여 제조한 후, 이를 스크라이빙하여 최종 제품을 생산한다. 그러나, 상기 스크라이빙 공정 시, 유기전계발광소자의 제 2 기판이 파손되는 문제점이 있다.
본 발명은 유기전계발광소자의 스크라이빙 공정 시 기판이 파손되는 것을 방지하여 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 제 1 기판 상에 복수의 유기발광 다이오드를 형성하는 단계, 상기 제 1 기판을 제 2 기판과 합착하는 단계, 상기 제 2 기판의 더미부에 보호제를 도포하는 단계 및 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 식각하여 두께를 저감시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 기판의 더미부는 상기 제 1 기판의 최외곽보다 밖으로 더 돌출된 부분일 수 있다.
상기 보호제는 아크릴계 수지일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 우레탄아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 시아노아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 보호제는 0.1 내지 3mm의 두께로 도포할 수 있다.
상기 제 2 기판의 더미부에 보호제를 도포하는 단계 이후에, 상기 보호제를 자연경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 자연경화는 1초 내지 1분 동안 수행할 수 있다.
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 식각하는 단계는, 합착된 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 불산(HF) 용액에 침지시켜 식각할 수 있다.
상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 식각하는 단계는 1분 내지 30분 동안 수행할 수 있다.
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 식각하여 두께를 저감시키는 단계 이후에, 합착된 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 복수의 유기전계발광소자를 포함하는 스틱 단위로 스크라이빙 하는 단계, 상기 스틱 단위의 복수의 유기전계발광소자의 점등 검사를 수행하는 단계 및 상기 스틱 단위의 복수의 유기전계발광소자를 각각의 개별 유기전계발광소자로 스크라이빙하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유기전계발광소자는 스크라이빙 공정 시 기판이 파손되는 것을 방지하여, 제품의 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 나타낸 공정별 흐름도이고, 도 2a 내지 도 2e는 도 1의 흐름도에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 나타낸 공정별 도면이다. 하기에서는 도 1의 흐름도와 도 2a 내지 도 2e의 각 공정별 도면을 같이 참조하여 설명하기로 한다.
도 2a를 참조하면, 제 1 기판(110) 상에 유기발광 다이오드(120)를 형성한다.(S10)
보다 자세하게는, 유리, 플라스틱 또는 도전성 물질로 이루어진 투명한 기판(110) 상에 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나를 스퍼터링법(Sputtering), 증발법(Evaporation), 기상증착법(Vapor Phase Deposition) 또는 전자빔증착법(Electron Beam Deposition)으로 증착하여 제 1 전극(121)을 형성한다.
이 때, 제 1 전극(121)은 애노드일 수 있으며, 투명한 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 제 1 전극(121)이 투명한 전극인 경우에 제 1 전극(121)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나로 형성할 수 있다. 또한, 제 1 전극(121)이 반사 전극일 경우에 제 1 전극(121)은 ITO, IZO 또는 ZnO 중 어느 하나로 이루어진 층 하부에 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나로 이루어진 반사층을 더 포함할 수 있고, 이와 더불어, ITO, IZO 또는 ZnO 중 어느 하나로 이루어진 두 개의 층 사이에 상기 반사층을 포함할 수 있다.
본 실시 예에서는 패시브 매트릭스 유기전계발광소자를 예로 설명하여, 박막 트랜지스터를 개시하지 않았지만, 이에 한정되지 않으며, 액티브 매트릭스 유기전계발광소자에도 적용할 수 있다. 즉, 제 1 기판(110)에 반도체층, 게이트 전극, 소 오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
이어, 상기 제 1 전극(121) 상에 적색, 녹색 또는 청색을 발광하는 물질을 증착하여 적어도 발광층을 포함하는 유기막층(122)을 형성한다. 또한, 발광층의 상부 또는 하부에 정공주입층, 정공수송층, 전자주송층 또는 전자주입층을 더 형성할 수도 있다.
이 때, 정공주입층은 제 1 전극(121)으로부터 발광층으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있고, CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 형성할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 정공수송층은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하고, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 형성할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 발광층은 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 물질로 이루어질 수 있으며, 인광 또는 형광물질을 이용하여 형성할 수 있다. 발광층이 적색인 경우, CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1- phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질로 형성할 수 있으며, 이와는 달리 PBD:Eu(DBM)3(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광물질로 형성할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광층이 녹색인 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 형성할 수 있고, 이와는 달리, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질로 형성할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 발광층이 청색인 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 형성할 수 있고, 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 형성할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 전자수송층은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하고, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 형성할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 전자주입층은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하고, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq로 형성할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전술한, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층은 증발법, 스핀코팅법 또는 공증착법으로 형성할 수 있다.
이어, 상기 유기막층(122) 상에 일함수가 낮은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 합금을 증착하여 제 2 전극(123)을 형성한다. 이때, 제 2 전극(123)은 유기전계발광소자가 전면 또는 양면발광구조일 경우, 빛을 투과할 수 있을 정도로 얇은 두께로 형성할 수 있으며, 유기전계발광소자가 배면발광구조일 경우, 빛을 반사시킬 수 있을 정도로 두껍게 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 1 전극(121), 유기막층(122) 및 제 2 전극(123)을 포함하는 유기발광 다이오드(120)를 형성할 수 있으며, 도면에는 도시되지 않았지만, 유기발광 다이오드를 구동하는 구동부도 형성될 수 있다.
다음, 제 1 기판(110)과 제 2 기판을 합착한다.(S20)
보다 자세하게는, 투명한 유리 기판으로 이루어진 제 2 기판(130) 상에 실런트 또는 프릿(frit)과 같은 접착제(140)를 도포한 후, 복수의 유기발광 다이오드(120)가 형성된 제 1 기판(110)과 제 2 기판(130)을 얼라인하여 합착한다.
다음, 합착된 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(130)의 접착제(140)를 경화한다.(S30)
이 때, 도포된 접착제(140)가 실런트일 경우에는 UV를 조사하여 경화하고, 접착제(140)가 프릿일 경우에는 레이저 경화할 수 있다.
다음, 도 2b 및 도 2b의 평면도인 도 2c를 참조하면, 제 2 기판(130)의 더미부(135)에 보호제(150)를 도포한다.(S40)
보다 자세하게는, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(130)에는 발광영역(170)을 포함하는 복수의 패널들이 위치한다.
여기서, 제 2 기판(130)은 공정 마진 상 유기발광 다이오드(120)가 형성된 제 1 기판(110)보다 크기가 클 수 있다. 따라서, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(130)을 합착하면, 제 1 기판(110)의 밖으로 돌출된 제 2 기판(130)의 더미부(135)가 존재하게 된다. 이러한 제 2 기판(130)의 더미부(135)에 보호제(150)를 도포한다.
보호제(150)는 추후 기판을 식각하는 단계에서 식각액인 불산(HF)에 강한 물성을 띠는 물질로 아크릴계 수지를 사용할 수 있다. 아크릴계 수지의 예로는, 우레탄아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 시아노아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있으며, 시아노아크릴레이트를 사용할 수 있다.
특히, 시아노아크릴레이트는 하기 반응식 1과 같이, 공기 중의 수분과 반응하여 시아노아크릴레이트가 중합 반응하여 중합체 체인(chain)을 형성하여 빠르게 경화된다. 따라서, 제 2 기판(130)의 더미부(135)에 도포된 보호제(150)는 1초 내지 1분 동안 자연경화될 수 있다.
Figure 112009039609415-pat00001
(상기 반응식 1에서 ○는 비공유전자쌍을 나타낸다.)
그리고, 보호제(150)는 제 2 기판(130)의 더미부(135)에 0.1 내지 3mm의 두께(t)로 도포될 수 있다. 여기서, 보호제(150)의 두께가 0.1mm 이상이면, 추후 식각 공정에서 제 2 기판(130)의 더미부(135)가 식각액에 의해 식각되는 것을 방지할 수 있고, 보호제(150)의 두께가 3mm 이하이면, 보호제(150)를 경화시키는데 시간이 오래 걸리는 것을 방지할 수 있다.
다음, 합착된 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(130)을 식각한다.(S50)
즉, 불산(HF) 식각액에 제 1 기판(110)과 제 2 기판(130)을 침지시켜 식각한다. 이때, 제 1 기판(110)과 제 2 기판(130)은 식각액에 의해 그 표면이 식각되어 두께가 저감되게 된다.
이러한 식각 공정은 1분 내지 30분 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 10분 내지 20분 동안 수행될 수 있다.
다음, 도 2d를 참조하면, 합착된 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(130)을 스틱(stick) 단위로 스크라이빙한다.(S60)
이때, 상기 스크라이빙 공정은 스크라이빙 휠 또는 레이저 커팅법을 이용하여 스크라이빙 할 수 있다. 그리고, 스틱 단위로 스크라이빙 될 때, 상측 및 하측에 있는 제 2 기판(130)의 더미부(135) 및 더미부(135)에 도포된 보호제(150)가 스크라이빙되어 제거될 수 있다.
또한, 상기 스크라이빙 공정에서 구동부(160)가 노출되도록 제 2 기판(130)이 제 1 기판(110)보다 작게 스크라이빙 된다.
다음, 상기 노출된 각 패널들의 구동부(160)에 프로브 검사 장치를 통해 신호를 인가하여 점등 검사를 수행한다.(S70)
이러한 점등 검사를 통해, 각 스틱 단위의 패널들에 양불 여부를 검사하여 불량으로 판정되면 폐기 또는 리페어 공정으로 반송하고, 양호 판정되면 추후 공정으로 반송된다.
다음, 도 2e를 참조하면, 스틱 단위의 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(130)을 각각 개별 패널로 스크라이빙한다.(S80)
이때, 스크라이빙 공정은 전술한 스크라이빙 휠 또는 레이저 커팅법을 이용할 수 있으며, 제 2 기판(130)의 더미부(135) 및 더미부(135)에 도포된 보호제(150)가 스크라이빙되어 제거될 수 있다.
마지막으로, 상기 개별 스크라이빙된 패널(180)들은 포장 등의 후공정을 통해 출하될 수 있다.(S90)
상기와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 제 2 기판의 더미부에 보호제를 도포함으로써, 기판 식각 공정에서 더미부가 식각되어 제 2 기판의 더미부가 후속 공정(2번의 스크라이빙 공정)들에서 패널들이 파손되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
따라서, 종래 제 2 기판의 더미부를 1차 스크라이빙하고, 스틱 단위로 2차 스크라이빙하고, 개별 패널로 3차 스크라이빙하던 3번의 스크라이빙 공정을 2번으로 줄일 수 있어, 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 개시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실험 : 보호제의 종류에 따른 패널의 파손 여부 측정
<실시예>
1.26mm의 두께를 가지며, 사이즈가 365×460mm을 갖는 하부 기판 상에 제 1 전극으로 ITO를 130nm의 두께로 형성하였고, 제 1 전극 상에 호스트로 DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl)에 도펀트로 페릴렌(Perylene)을 2wt%의 농도를 혼합하여 청색 발광층을 25nm의 두께로 형성하고, 이어, 제 2 전극으로 Al막을 두께 150nm로 형성하여 발광 다이오드를 제조하였다.
다음, 1.26mm의 두께를 가지며 사이즈가 370×470mm인 상부 기판에 실런트를 도포한 후 하부 기판과 합착하여 UV 경화시켰다. 그리고, 상부 기판의 더미부에 보호제로 시아노아크릴레이트를 주성분으로 하는 Loctite 순간접착제를 390㎛의 두께로 도포 후 30초 동안 자연경화시켰다. 그 후, 기판들을 불산 식각액에 20분 동안 침지하여 식각하였다.
<비교예1>
보호제로 UV 경화제인 3bond UV 경화제를 사용하여 UV 경화한 것을 제외하고 전술한 실시예와 동일한 조건하에 제조하였다.
<비교예2>
보호제로 에폭시를 주성분으로 하는 Aixa 순간접착제를 사용한 것을 제외하고 전술한 실시예와 동일한 조건하에 제조하였다.
상기 실시예와 비교예1, 2에 따라 제조된 유기전계발광소자의 패널들을 스틱 단위로 스크라이빙 한 후, 패널의 파손 여부를 관찰하여 하기 표 1에 나타내었다.
보호제 종류 식각후 더미부의 두께(㎛) 파손 여부
실시예 시아노아크릴레이트 380.5 파손 안됨
비교예1 UV 경화제 199.3 파손
비교예2 에폭시 150.3 파손
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예와 비교예1, 2에 따른 기판들의 식각 후 더미부의 남은 두께를 살펴보면, 실시예는 거의 두께가 변화가 없는 반면, 비교예1 및 2는 두께가 절반 이하로 감소된 것을 알 수 있다.
따라서, 기판의 식각액에 강한 보호제 즉, 아크릴계 수지를 사용한 실시예의 경우, 추후 스크라이빙 공정 시 더미부의 두께가 두꺼워 패널이 파손되지 않은 것을 알 수 있다. 반면, 기판의 식각액에 약한 보호제를 사용한 비교예들의 경우, 보호제가 기판의 더미부를 보호하지 못하고 기판이 식각되어 두께가 얇아짐으로써, 추후 스크라이빙 공정에서 패널이 파손되는 것을 알 수 있다.
상기와 같은 실험을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 기판의 더미부에 용이하게 도포할 수 있는 보호제를 사용함으로써, 제 조 공정 상 발생할 수 있는 패널의 파손을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 종래 3번의 스크라이빙 공정을 2번으로 줄일 수 있어, 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 나타낸 공정별 도면.

Claims (10)

  1. 제 1 기판 상에 복수의 유기발광 다이오드를 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판을 제 2 기판과 합착하는 단계;
    상기 제 1 기판의 최외곽보다 밖으로 더 돌출된 부분인 상기 제 2 기판의 더미부에 보호제를 도포하되, 상기 보호제는 상기 제 1 기판과 이격되도록 도포하는 단계;
    상기 보호제는 시아노아크릴레이트이며 상기 보호제를 도포하는 단계 이후에 1초 내지 1분 동안 자연경화시키는 단계; 및
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 식각하여 두께를 저감시키는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보호제는 0.1 내지 3mm의 두께로 도포하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 식각하는 단계는,
    합착된 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 불산(HF) 용액에 침지시켜 식각하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 식각하는 단계는 1분 내지 30분 동안 수행하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 식각하여 두께를 저감시키는 단계 이후에,
    합착된 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 복수의 유기전계발광소자를 포함하는 스틱 단위로 스크라이빙 하는 단계;
    상기 스틱 단위의 복수의 유기전계발광소자의 점등 검사를 수행하는 단계; 및
    상기 스틱 단위의 복수의 유기전계발광소자를 각각의 개별 유기전계발광소자로 스크라이빙하는 단계를 더 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
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