TWI744682B - 高效率發光裝置 - Google Patents

Abstract

一種高效率發光裝置，包括基板、複數個導電條、有機發光層、反射層。該些導電條，位在該基板上。該有機發光層，位在該些導電條上。反射層，位在該有機發光層上，其中該反射層可以是一個不平整的金屬材料層。

Description

高效率發光裝置

本發明係一種OLED結構，特別為一種高效率發光裝置。

現有的OLED元件(如圖1所式)中，多以玻璃基板1作為基板，其上設一ITO層2作為陽極(indium tin oxide，ITO)，再依序設置有機發光層3及陰極金屬層4，而現有OLED元件結構之各層的折射率不同(有機發光層：1.7~1.9，ITO層：1.9~2.1，玻璃基板：1.5)，當發射光穿過不同介質時，即會產生折射或全反射，故發射光中約有80%會因全反射而被侷限在OLED元件內部。

為改善此問題，習知技術會在OLED元件之玻璃基板1外側增設光學薄膜層5，來改善玻璃基板1內全反射光的殘留，以提高發光效率，但上述常見的光學薄膜層5係具有微凸鏡陣列光學薄膜(micro-lens arrary film，MAF)，其缺點除了提高材料成本外，更增加了OLED元件整體的厚度、重量。現有技術中，另有在OLED內部增設金屬層或氧化物層，來達到改善發射光路徑之手段，但缺點亦是增加了OLED元件製程的複雜度與成本，故上述改良方式明顯不符現有技術工藝所追求輕薄、結構簡化的本質。

上述現有技術針對改善發光效率之技術手段，仍有諸多需改 良及突破之處。

本發明係一種高效率發光裝置，其可包括一基板、複數個導電條、一有機發光層、以及一反射層。該些導電條，可位在該基板上，其中，每個導電條的寬度，可以小於約0.1毫米。另一方面，每個導電條，在任一方向的長度，可以不超過約1毫米。此外，該些導電條，可具有一第一電極圖案。

上述有機發光層，可位在該些導電條上。該反射層，可位在該有機發光層上。該反射層，可以是一個不平整的金屬材料層，金屬材料層的材料，可以是鋁、銀、或鎂。此外，為清楚示意，圖2省略有機發光層及反射層之表示。再者，在該有機發光層上，可以沒有金屬氧化物。

在上述基板上，可以形成有複數個凹槽結構，其中每個該些凹槽結構的深度可以小於約30微米，或小於約10微米。另外，反射層可以包括複數個凹面，分別與該些凹槽結構相對應。

以下以實施例對上述之說明作詳細的描述，並對本發明內容的技術方案提供更進一步的解釋。

1‧‧‧玻璃基板

2‧‧‧ITO層

3‧‧‧有機發光層

4‧‧‧陰極金屬層

5‧‧‧光學薄膜層

10b‧‧‧發光裝置

100‧‧‧基板

150a‧‧‧握把

151‧‧‧凹槽結構

152‧‧‧凹槽結構

153‧‧‧凹槽結構

155‧‧‧凹槽結構

160a‧‧‧握把

200‧‧‧第一電極層

200'‧‧‧導電層

201‧‧‧接觸墊

210‧‧‧第一接觸墊

220‧‧‧第二接觸墊

230‧‧‧去定位器

231‧‧‧第一部分

232‧‧‧第二部分

233'‧‧‧導電條

233‧‧‧導電物

233a‧‧‧導電片段

233b‧‧‧導電片段

233c‧‧‧導電片段

233d‧‧‧導電片段

234'‧‧‧短連結

234‧‧‧導電塊

250‧‧‧第一電極圖案

300‧‧‧絕緣層

300a‧‧‧開口

400‧‧‧有機發光層

410p‧‧‧第一平面

410‧‧‧第一斜面

420p‧‧‧第二平面

420‧‧‧第二斜面

451‧‧‧凹面

452‧‧‧凹面

453‧‧‧凹面

500‧‧‧反射層

圖1係現有OLED元件之剖面示意圖。

圖2繪示根據本發明較佳實施例，第一種高效率發光裝置的導電條、短連結 與兩側接觸墊俯視示意圖。

圖3係根據本發明較佳實施例，以及圖2的A-A’剖面線，所繪示第一種高效率發光裝置的剖面示意圖。

圖4繪示根據本發明較佳實施例，第二種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。

圖5繪示根據本發明較佳實施例，第三種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。

圖6繪示根據本發明較佳實施例，第四種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。

圖7繪示根據本發明較佳實施例，第五種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。

圖8繪示根據本發明較佳實施例，第六種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。

圖9繪示根據本發明較佳實施例，第七種高效率發光裝置的長條狀透明導電物、透明導電塊與兩側接觸墊俯視示意圖。

圖10繪示圖9一封閉圈U1的局部放大圖。

圖11繪示根據本發明較佳實施例，一種用於製作高效率發光裝置的乾式蝕刻製程。

圖12繪示根據本發明較佳實施例，一種用於製作高效率發光裝置，利用金屬層作為蝕刻罩幕(mask)的蝕刻製程。

為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「橫向」、「上」、「下」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能做為對本發明的限制。

圖2繪示根據本發明較佳實施例，第一種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。每個導電條233'，可以是一種長條狀透明導電物。

圖3係根據本發明較佳實施例，以及圖2的A-A’剖面線，所繪示第一種高效率發光裝置的剖面示意圖。

請參閱圖2及圖3，本發明的高效率發光裝置，可包括一基板100、複數個導電條233'、一有機發光層400、以及一反射層500。請參閱圖3，反射層500可以是一種第二電極層。有機發光層400，至少可以發射光線L1、L2、L3、L4、L5。為清楚表達起見，圖2顯示有導電條233'，但省略有機發光層400及反射層500之表示。

請參閱圖2及圖3，該些導電條233'，可位在該基板100上。 請參閱圖2，每個導電條233'，可以是長條狀的。長條狀的導電條233'，可以有限制短路點電流的功能，避免嚴重的短路，導致高效率發光裝置有明顯不亮的區域。上述每個導電條233'的寬度，可以小於約0.1毫米。另一方面，每個導電條233'，在任一方向的長度，最好不超過約1毫米。此外，該些導電條233'，可與短連結234'，共同構成一第一電極圖案(pattern)250。

請參閱圖3，該有機發光層400，可位在該些導電條233'上。該反射層500，可位在該有機發光層400上，該反射層500，可以是一個不平整的金屬材料層，該金屬材料層的材料，可以是鋁、銀、或鎂。

繼續參閱圖3，在該有機發光層400上，可以沒有金屬氧化物。在基板100上，可以形成有複數個凹槽結構151、152、153。值得注意的是，所形成的凹槽結構151、152、153，實質上是位於基板100的表面下。請參閱圖2，在剖面線A-A’上的凹槽結構有四個，唯實際上凹槽結構的數量，係可以根據實際需要(例如：增加高效率發光裝置的取光性)來設定。因此圖3之三個凹槽結構151、152、153及圖2之四個凹槽結構151、152、153及154均屬於實施例之示意。

請參閱圖2，每個該些凹槽結構151、152、153及154的深度可以小於約30微米，或小於約10微米。每個凹槽結構151、152、153及154，可以是在基板100上被蝕刻出來的。當在基板100上蝕刻出凹槽結構151、152、153及154的時候，並沒有蝕刻到很深，所以每個凹槽結構可以是一個淺的凹槽結構。

繼續參閱圖3，由於有凹槽結構，例如151、152的存在，在後續形成反射層500的時候，反射層500可以連續有一第一平面410p、一第 一斜面410、一第二平面420p、一第二斜面420，等等。該第一斜面410、該第二斜面420就都具有反射面的性質，亦即具有分別把光線L5、L4導正的功能。

請參閱圖3，反射層500可以包括複數個凹面451、452、453，分別與基板100上之凹槽結構151、152、153相對應，意即，分別與該些凹槽結構151、152、153實質上共形(substantially conformal)。另一方面，可以觀察得知，有機發光層400的本身，與導電條233'、短連結234'(參圖2)、凹槽結構151、152、153所組成的表面，兩者也是實質上共形的。再者，反射層500的本身，與有機發光層400，兩者也是實質上共形的。

繼續參閱圖3，每個該些凹槽結構151、152、153，在基板100上被蝕刻出來之後，該些導電條233'與短連結234'(參圖2)，可共同構成具有第一電極圖案250，但實務上短連結234'也是可以省略的，意即第一電極圖案250可以只由導電條233'構成。。在不同的蝕刻製程，所得到的第一電極圖案250解析度(精準度)也會不一樣。其中，有濕式蝕刻製程、乾式蝕刻製程、以及利用金屬層的蝕刻製程，三種可以選擇，就看需求而定。

濕式蝕刻製程，例如是利用網印機台塗佈抗蝕刻濕式油墨，其解析度(圖案尺寸精準度)會因為塗佈條件而略有變化，大約是100微米。

乾式蝕刻製程，所採的可以是乾膜型號是杜邦GPM-200抗玻璃蝕刻的玻璃光阻，並利用一般黃光製程的曝光機和顯影機台，圖案尺寸精準度會因為蝕刻時間長短而有變化，時間越長所使用的乾膜必須越厚，乾膜越厚曝光精準度會下降。乾式蝕刻製程的解析度大約是5微米製程。

至於利用金屬層的蝕刻製程，可以是利用濺鍍製程先濺鍍一 層金屬層後(此金屬層通常為鉻)，再塗上一般光阻，然後用去鉻蝕刻液把圖型吃出來，然後再進入玻璃蝕刻，最後再把蝕阻層(鉻層)全部清除。目前此法的解析度大約是1微米。由此可知，較佳的選擇，可以是解析度大約1微米，利用金屬層的蝕刻製程。金屬層也不一定要選擇Cr，能抗住玻璃蝕刻液(在此使用例如DG-200NHF)的基本上都能用。

請參閱圖11，在上述乾式蝕刻製程，可以是先在基板100上形成一導電層200'。接著，在基板上塗上一光阻層PR，該光阻層PR可以是乾式光阻層。然後，用一光罩M與紫外光(UV)去曝光，將該光阻層PR顯影出來。顯影後的該光阻層PR，具有上述第一電極圖案250(參圖2)。

請參閱圖11，接下來，以具有上述第一電極圖案250的該光阻層PR為罩幕，蝕刻該導電層200'，使部分的導電層200'被酸蝕移除。接著，再用蝕刻導電層200'的酸，繼續蝕刻基板100，使基板100上形成複數個凹槽結構151、152、153。然後，去掉光阻層PR，清潔之後，就可以繼續進行其他步驟，例如像是有機發光層的形成步驟S117、反射層的形成步驟S118，以完成圖3的高效率發光裝置的製作。

請參閱圖12，在上述利用金屬層的蝕刻製程，可以是先在基板上形成一導電層200'，然後再於該導電層200'上鍍一層金屬層，例如是鉻層ML。接著，再於鉻層ML上塗上一光阻層PR，然後用一光罩M與紫外光(UV)去曝光，將該光阻層顯影出來。顯影後的該光阻層PR，具有上述第一電極圖案250(參圖2)。

請參閱圖12，接下來，以該光阻層為罩幕PR，先蝕刻該鉻層ML。蝕刻後，鉻層ML就有該第一電極圖案250(圖2)。接著，以該鉻層 ML為罩幕，繼續蝕刻該導電層200'，以形成複數個導電條233'。由於鉻層ML的保護性比較好，這樣做出來的導電條233'的圖形精準度會比較高，可以做的比較精細。

然後，繼續蝕刻該基板100，形成凹槽結構151、152、153。接著，去掉光阻層PR，清潔之後，就可以繼續進行其他步驟，例如像是有機發光層的形成步驟S127、反射層的形成步驟S128，以完成圖3的高效率發光裝置的製作。

請參閱圖2，從該導電條233'與兩側接觸墊201俯視示意圖來看，這個第一電極圖案250，就是由該些導電條233'與短連結234'所組成的圖案，但實務上短連結234'也是可以省略的，意即第一電極圖案250可以只由導電條233'構成。。每個該些導電條233'，在發光區內任一方向的長度，最好不超過約1毫米。以其中一條導電條233'為例，請參閱圖3，會被斷開成幾個導電片段233a、233b、233c、233d。

請參閱圖3，導電片段233b、233c兩旁的凹槽結構151、152、153，可以讓在該有機發光層400產生的複數個光線L5、L4被反射導出基板(穿過)。然而，每個導電片段長度不能太長，太長會讓光線L5、L4在反射層500和太長的導電片段之間來回反射好幾次。在裡面來回全反射的過程中，該光線L5、L4的能量可能就一直被部分的吸收，因為每一次的反射都會造成一次能量的損失。這些能量損失，使得最後可以導出的光線效果，相對有限。意即，太長的導電片段，會降低高效率發光裝置的明亮度。

為了讓每個導電片段不要太長，上述第一電極圖案必須使該些凹槽結構151、152、153與該些導電片段233a、233b、233c、233d，在圖3 上看起來，是彼此交錯的。這交錯的情形，請參閱圖2，就好比是有一個很長的導電條233'，它曲曲折折的，要將電流從左側接觸墊201，導通到右側接觸墊201的過程裡，從剖面圖(參圖3)看起來，是斷斷續續，走走停停的。

請參閱圖3，它可能走到一個程度就會斷開來，被一個凹槽結構151從垂直它的方向斷開來，然後再走成長條狀，然後再被凹槽結構152斷開來。如此，使得第一電極圖案250(參圖2)有橫向縱向的長條狀導電條233'交錯。那麼，光線L5、L4在橫向的全反射的過程不會走太遠，就會被導引出來，這樣該高效率發光裝置的取光性才會更高，才會更有效。

值得注意的是，圖3只是由圖2的橫向剖面線A-A’擷取，一種高效率發光裝置的剖面示意圖。如果是沿著一個縱向剖面線，或者沿著一個斜向剖面線，所擷取的剖面示意圖，事實上也都可以看得到實質上類似上述複數個導電片段與複數個凹槽結構彼此交錯的情形，其中的導電片段也都最好不要太長，才能維持高效率發光裝置的明亮度。其中的凹槽結構，也都可以讓在該有機發光層400(參圖3)產生的複數個光線L5、L4被反射導出(穿過)。

請參閱圖2，該些導電條233'可以共同構成第一電極層。另一種例子是，橫向的每個導電條233'上方或下方，可另外設置複數個短連結234'，但實務上短連結234'也是可以省略，意即第一電極圖案250可以只由導電條233'構成。每個導電條233'可以具有至少一個環或至少一個轉折。該些導電條233'，也可以與該些短連結234'，可以共同構成第一電極層。每個短連結234'，可以是一種透明導電塊，電性連接鄰近的導電條233'。當鄰近的導電條233'發生短路，導致其所在區域比較不明亮的時候，該些短連結234' 可以提供電流支援，使該所在區域的亮度獲得有效程度的補充。

請繼續參閱圖2，上述每一個凹槽結構151、152、153，從俯視圖來看，是一個實質上的正方形。這使得橫向的每個導電條233'可以具有至少一個實質上為正方形的四角環。

圖4繪示根據本發明較佳實施例，第二種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。請參閱圖4，每一個凹槽結構151、152、153，從俯視圖來看，是一個實質上的長方形。這使得橫向的每個導電條233'可以具有至少一個實質上為長方形的四角環。此外，該些凹槽結構151、152、153、導電條233'、短連結234'、兩側接觸墊201，如果一起向右旋轉九十度角，就與圖9的情形，實質上看起來是一樣的，只是凹槽結構的數量略有不同而已。

圖5繪示根據本發明較佳實施例，第三種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。請參閱圖5，每一個凹槽結構151、152、153，從俯視圖來看，像是一個實質上的六角形。這使得橫向的每個導電條233'可以具有至少一個實質上的六角環。

圖6繪示根據本發明較佳實施例，第四種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。請參閱圖6，每一個凹槽結構151、152、153，從俯視圖來看，像是一個長橢圓形。這使得橫向的每個導電條233'可以具有至少一個實質上的長橢圓環。

圖7繪示根據本發明較佳實施例，第五種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。請參閱圖7，有的位置在中央的凹槽結構151、152、153，從俯視圖來看，像是一個蛇形。位置在邊緣的凹 槽結構155，從俯視圖來看，像是一個L形。這使得橫向的每個導電條233'可以具有至少一個轉折。

圖8繪示根據本發明較佳實施例，第六種高效率發光裝置的導電條、短連結與兩側接觸墊俯視示意圖。請參閱圖8，從俯視圖來看，每一個凹槽結構151、152、153，是一個實質上的啞鈴形。這使得橫向的每個導電條233'可以具有至少一個轉折。與圖2略有不同的是，橫向的系列凹槽結構151、152、153，是位在兩條導電條233'上，而不是一條導電條上。短連結234'則是位在兩個啞鈴形各自的握把150a、160a之間。

圖9繪示根據本發明較佳實施例，第七種高效率發光裝置的長條狀透明導電物、透明導電塊與兩側接觸墊俯視示意圖。請參閱圖9，每一個凹槽結構，從俯視圖來看，是一個實質上的長方形。在旋轉九十度角之後，該些長條狀透明導電物、(上下)兩側接觸墊與圖4的導電條、接觸墊情形，實質上看起來是一樣的。

如圖9所示，發光裝置10b包括基板100、第一電極層200、絕緣層300、有機發光層、第二電極層、以及導電層。須注意者，為了清楚起見，圖9省略了有機發光層、第二電極層及導電層。

第一電極層200設置於基板100上，並包含第一接觸墊210、第二接觸墊220及去定位器230。具體地，第一接觸墊210及第二接觸墊220沿著第一方向D1延伸。去定位器230設置於第一接觸墊210及第二接觸墊220之間。更具體地，去定位器230包括多個長條狀透明導電物233及多個透明導電塊234。

請參考圖9，在第一接觸墊210及第二接觸墊220之間，每個 長條狀透明導電物233具有至少一封閉圈U1。各封閉圈U1由長條狀透明導電物233的多個導電條所構成的封閉幾何圖形。有的封閉圈U1會連接至少一個透明導電塊234，但實務上透明導電塊234也是可以省略。請參考圖10，圖10繪示圖9一封閉圈U1的局部放大圖。如圖10所示，封閉圈U1由兩個第一導電條U1a及兩個第二導電條U1b所構成。各第一導電條U1a沿著第一方向D1延伸，各第二導電條U1b沿著一第二方向D2延伸。第二方向D2垂直於第一方向D1。

第二導電條U1b具有一長度L1及一寬度W8，且長度L1為寬度W8的約10倍以上，較佳的比率是在約10倍至約100倍。據此，第二導電條U1b具有可防止短路缺陷的電阻值。兩個第一導電條U1a及兩個第二導電條U1b界定出一間隙G3。間隙G3在第一方向D1上具有寬度W9，在第二方向D2上具有長度L1。間隙G3的寬度W9與第二導電條U1b的寬度W8的比為1：2~1：4。

如圖9所示，長條狀透明導電物233從第一接觸墊210延伸至第二接觸墊220，且長條狀透明導電物233通過至少一個透明導電塊234彼此連接，但有時透明導電塊234也是可以省略。

各長條狀透明導電物233具有位於兩相鄰的封閉圈U1之間的一連接部分C1。具體地，連接部分C1在第二方向D2上具有一長度L3，在第一方向D1上具有一第二寬度W10，且長度L3為第二寬度W10的約10倍以上，較佳的比率在約10倍至約100倍。據此，連接部分C1具有可防止短路缺陷的電阻值。

絕緣層300覆蓋第一電極層200的一部分，並具有一開口300a 暴露出去定位器230。具體地，絕緣層300覆蓋去定位器230靠近第一接觸墊210的一第一部分231及靠近第二接觸墊220的一第二部分232。去定位器230的第一部分231在第二方向D2上具有一寬度W3，而去定位器230的第二部分232在第二方向D2上具有一寬度W4。如圖9所示，開口300a在第二方向D2上的第一寬度W2，與第一部分231的寬度W3及第二部分232的寬度W4之和，等於去定位器230的寬度W7(即第一寬度W2+寬度W3+寬度W4=寬度W7)。在一些實施例中，第一寬度W3及第二寬度W4小於間隙G3在第二方向D2上的長度L1。

如圖9所示，絕緣層300的開口300a，在第一方向D1上具有一第一長度L2。在一些實施例中，第一長度L2大於開口300a在第二方向D2上的第一寬度W2。

有機發光層填充於開口300a中，並覆蓋去定位器230的暴露部分。第二電極層設置于有機發光層上。導電層設置於第一電極層200的第一接觸墊210及第二接觸墊220上。

請參閱圖2、圖4~圖9，白色的地方，就是凹槽結構151、152、153，也就是基板100被蝕刻出來的凹槽結構151、152、153。有了這些凹槽結構151、152、153，後續製作在上方的反射層可以形成一些反射面(第一斜面410、第二斜面420)，可用於將光線L5、L4(參圖3)導引出來。

本發明之高效率發光裝置，可以說是對基板蝕刻出多個凹槽結構，藉此破壞發光裝置內全反射的現象，將全反射光導出發光裝置外部以提高整體發光度。本發明相較於傳統以貼上微凸陣列光學膜層或增設TiO₂層提高發光度手段而言，明顯減少了結構及製程上的複雜程度，亦降 低了發光裝置整體的厚度及重量，並進一步減少生產成本。本發明更配合具有一第一電極圖案的第一電極層，其精神及目的之一在於，無論任一方向上皆適當的設置彎折或不連續，以減低所有發射光在發光裝置內任一方向所行走路徑的長度，且進一步增加光線被本發明反射層反射並調整路徑之機會，以達到最大的整體發光度。此外，發光區域在任一方向上的彎折及不連續，亦能夠達到平均光源以及短路點電流限制之功效，也進一步避免了發光裝置因部分短路而完全不發光之情況。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

100:基板

151:凹槽結構

152:凹槽結構

153:凹槽結構

233':導電條

233a:導電片段

233b:導電片段

233c:導電片段

233d:導電片段

400:有機發光層

410p:第一平面

410:第一斜面

420p:第二平面

420:第二斜面

451:凹面

452:凹面

453:凹面

500:反射層

Claims (9)

1. 一種高效率發光裝置，包括：一基板，其中在該基板上形成有複數個凹槽結構；複數個導電條，在該基板上；一有機發光層，在該些導電條上；以及一反射層，在該有機發光層上，其中該反射層是一個不平整的金屬材料層。
2. 如請求項1所述之高效率發光裝置，其中該金屬材料層的材料是鋁、銀、或鎂。
3. 如請求項2所述之高效率發光裝置，其中該反射層包括複數個凹面，分別與該基板上之凹槽結構相對應。
4. 如請求項2所述之高效率發光裝置，其中該每個凹槽結構的深度小於約30微米。
5. 如請求項2所述之高效率發光裝置，其中該每個凹槽結構的深度小於約10微米。
6. 如請求項1所述之高效率發光裝置，其中該每個導電條的寬度小於約0.1毫米。
7. 如請求項1所述之高效率發光裝置，其中該每個導電條具有至少一個環或一個轉折。
8. 如請求項7所述之高效率發光裝置，其中該環為六角環、四角環、或長橢圓環。
9. 如請求項2所述之高效率發光裝置，其中每個凹槽結構是位於該基板的表面下。

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