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QLEDs 효율 및 안정성 향상을 위한 전하 수송 소재 개발 동향

Research Trend in the Development of Charge Transport Materials to Improve the Efficiency and Stability of QLEDs

김예진 ( Yejin Gim ) , 박수진 ( Sujin Park ) , 이동구 ( Donggu Lee ) , 이원호 ( Wonho Lee )
  • : 한국접착및계면학회
  • : 접착 및 계면 23권2호
  • : 연속간행물
  • : 2022년 06월
  • : 17-24(8pages)
접착 및 계면

DOI


목차

1. 서 론
2. 중간층 삽입에 의한 QLED 발광 및 수명 특성 향성
3. HTL 층의 정공 수송 능력 향상
4. 결 론
감사의 글
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양자점은 수 나노미터 크기의 반도체 나노입자로 우수한 발광 특성 및 색순도, 간단한 밴드갭 조절의 장점 때문에 이를 발광원으로 사용한 양자점 디스플레이가 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 하지만 전하 주입 불균형 문제로 인해서 소자의 효율 및 안정성에 큰 문제가 발생하고 이를 해결하기 위한 많은 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 전자 및 정공 수송층에 중간층을 삽입하여 양자점 디스플레이의 발광과 수명 특성을 향상시킨 연구와 정공 수송층의 구조 변화를 통해서 정공 수송 능력을 향상시킨 연구들에 대해서 소개하고자 한다.
Colloidal quantum dots (QDs) have gained attention for applications in quantum dot light emitting diodes (QLEDs) due to their high photoluminescence quantum yield, narrow emission spectra, and tunable bandgap. Nevertheless, non-radiative recombination induced by electron and hole imbalance deteriorates the device efficiency and stability. To overcome the problem, researchers have been trying to enhance hole transport properties of hole transporting layers (HTL) and/or slow down the electron injection in electron transport layer (ETL). Here, we summarize two approaches: i) development of interfacial materials between QD and ETL (or HTL); ii) engineering of HTL by blending or multi-layer approaches.

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  • : 공학분야  > 화학공학
  • : KCI등재
  • :
  • : 계간
  • : 1229-9243
  • : 2233-8217
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 2000-2022
  • : 513


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23권2호(2022년 06월) 수록논문
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1QLEDs 효율 및 안정성 향상을 위한 전하 수송 소재 개발 동향

저자 : 김예진 ( Yejin Gim ) , 박수진 ( Sujin Park ) , 이동구 ( Donggu Lee ) , 이원호 ( Wonho Lee )

발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 17-24 (8 pages)

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양자점은 수 나노미터 크기의 반도체 나노입자로 우수한 발광 특성 및 색순도, 간단한 밴드갭 조절의 장점 때문에 이를 발광원으로 사용한 양자점 디스플레이가 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 하지만 전하 주입 불균형 문제로 인해서 소자의 효율 및 안정성에 큰 문제가 발생하고 이를 해결하기 위한 많은 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 전자 및 정공 수송층에 중간층을 삽입하여 양자점 디스플레이의 발광과 수명 특성을 향상시킨 연구와 정공 수송층의 구조 변화를 통해서 정공 수송 능력을 향상시킨 연구들에 대해서 소개하고자 한다.


Colloidal quantum dots (QDs) have gained attention for applications in quantum dot light emitting diodes (QLEDs) due to their high photoluminescence quantum yield, narrow emission spectra, and tunable bandgap. Nevertheless, non-radiative recombination induced by electron and hole imbalance deteriorates the device efficiency and stability. To overcome the problem, researchers have been trying to enhance hole transport properties of hole transporting layers (HTL) and/or slow down the electron injection in electron transport layer (ETL). Here, we summarize two approaches: i) development of interfacial materials between QD and ETL (or HTL); ii) engineering of HTL by blending or multi-layer approaches.

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2아크릴 단량체 구조 및 조성에 따른 수계 점착부여제의 합성 및 물성 연구

저자 : 김세진 ( Se-jin Kim ) , 백란지 ( Lan-ji Baek ) , 정부영 ( Boo-young Jeong ) , 허필호 ( Pilho Huh ) , 천정미 ( Jungmi Cheon ) , 천제환 ( Jae-hwan Chun )

발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 25-32 (8 pages)

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최근 환경 규제로 인해 용제형 대신 수계형 점착제의 수요가 커지고 있으며, 물성 저하의 문제점을 보완하기 위해 쓰이는 점착부여제에도 그만큼 기대하는 요구가 커지고 있다. 따라서 본 연구에서는 하드 및 기능성 아크릴 단량체인 CHMA, IBOA, AA의 조성에 따라 수계 아크릴 점착 부여제를 합성하고, 이를 10 phr의 함량으로 점착제에 투입하여 점착부여제의 조성에 따른 물리적 특성을 비교하였다. 초기 점착력은 CHMA가 증가하고 IBOA가 감소함에 따라 감소하였고, AA 함량 증가로 인해 분자간의 결합력이 증가하였기 때문에 AA 함량이 낮을수록 더 좋은 결과를 나타내었다. 점착력은 점착부여제를 첨가함에 따라 고분자 사슬의 유동성을 높여 증가하는 결과를 나타내었으며, AA 함량이 높을수록 수소 결합이 더 많이 이루어짐으로써 더 좋은 결과를 나타내었다. 내열 유지력은 CHMA가 증가할수록 상대적으로 내열 유지력에 큰 영향을 미치는 IBOA의 함량이 감소하였기 때문에 전체적으로 감소하는 결과를 나타내었고, AA 함량이 높은 시리즈가 더 좋은 결과를 나타내었다.


There has been a growing demand for water based-type PSA due to environmental regulations for solvent-type PSA. And accordingly, there is a growing expectation as well for tackifiers used to compensate for the problem of deterioration of physical properties. Therefore, In this study, water-based tackifiers were synthesized by changing the contents of hard and functional acrylic monomers CHMA, IBOA, and AA. And these were added to the pressure-sensitive adhesive at 10 phr and their physical properties were compared. Tackiness slightly decreased as CHMA increased and IBOA decreased. Since the intermolecular bonding force increased due to the increase in AA content, the lower the AA content showed better results. Peel strength increased as the tackifiers were added because the fluidity of the polymer chain increased. And higher AA content showed better results because more hydrogen bonds were formed. The holding power tended to decrease as CHMA increased because the content of IBOA relatively decreased which has a large influence on the holding power. And higher AA content showed better results.

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3바이오폴리올 함량에 따른 친환경 수분산 폴리우레탄의 합성 및 특성

저자 : 장윤희 ( Yoon Hee Chang ) , 정부영 ( Boo-young Jeong ) , 천정미 ( Jungmi Cheon ) , 천제환 ( Jae Hwan Chun ) , 허필호 ( Pilho Huh )

발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 33-38 (6 pages)

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본 연구에서는bio polyol 함량에 따라 bio polyol based 친환경 수분산 폴리우레탄을 합성하고 그 특성을 알아보고자 하였다. Polyester polyol(DT-1040)과 castor oil based polyol(COP)의 비율에 따른 bio polyol based 수분산 폴리우레탄을 성공적으로 합성한 것을 확인할 수 있었다. 합성된 bio polyol based 수분산 폴리우레탄의 Tg는 -70 ℃와 -30 ℃ 부근에서 나타났으며, COP의 함량이 증가할수록 유리전이온도 구간이 넓어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, COP의 함량이 증가할수록 인장강도는 감소하였고, 접착력은 DT-1040:COP=7:3일 때 최고값을 나타내었다.


In this study, we report on the synthesis and properties of eco-friendly waterborne polyurethane (WPU) according to bio-polyol contents. It was successfully synthesized by the different polyester polyol (DT-1040) and castor oil based polyol (COP) ratios. The glass transition temperature (Tg) of the synthesized bio polyol based waterborne polyurethane was around -70 ℃ and -30 ℃, and it was confirmed that the Tg range was widened as the COP content increased. In addition, as the COP content increased, the tensile strength decreased, and optimum adhesive strength showed when DT-1040:COP ratio was 7:3.

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4응력 해소 시간 변화를 통한 광전자소자용 주름구조 주기와 높이의 독립적 제어 연구

저자 : 구봉준 ( Bongjun Gu ) , 김종복 ( Jongbok Kim )

발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 39-43 (5 pages)

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디스플레이, 태양전지와 같이 전기를 빛으로, 또는 빛을 전기로 변환시켜주는 광전자소자는 효율 향상을 위하여 빛의 거동 제어가 매우 중요하다. 즉, OLED의 경우 내부 빛 제어를 통해 더 많은 빛이 외부로 나갈 수 있도록 유도해 줄 때 발광효율을 향상시킬 수 있으며, 외부 빛 제어를 통해 광흡수층에서의 광경로를 증대시킬 경우 태양전지의 에너지 변환효율을 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 광거동 제어가 가능한 구조로서 주름구조에 대한 연구를 진행하였으며 응력 해소 시간을 제어하여 구조의 주기와 높이를 독립적으로 제어하고자 하였다. 주기와 높이의 변화가 광거동에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보기 위하여 일정한 주기에서 높이 변화 및 유사한 높이에서 주기 변화에 따른 자외선/가시광선 분광분석(UV/Vis spectroscopy)을 실시하였으며 구조의 종횡비가 클수록 직진광의 비율이 낮고 분산광의 비율이 높음을 확인하였다. 이를 통해 광경로 변화 및 광경로 증가를 위하여 큰 종횡비의 주름구조가 요구됨을 확인할 수 있었다.


In optoelectronic devices including displays and solar cells that convert electricity into light or light into electricity, it is important to control optical behavior of light to improve device efficiency. Specifically, the control of internal emitting light in the OLEDs can induce more light to go out, improving luminous efficiency. In addition, the control of optical behavior of incident light in solar cells can increase optical path in the light absorption layer, increasing power-conversion efficiency. In this study, we generated wrinkles as a physical structure to control optical behavior of light and independently controlled their wavelength and height by changing stress relaxation time. To explore the effect of wavelength and height on optical behavior, we conducted UV/Vis spectroscopy analysis of wrinkles with various heights at a constant wavelength or various wavelengths at a comparable height, figuring out a wrinkle with high aspect ratio has more dispersive light and less straight light. It indicates that high aspect ratio is required to change the optical behavior and increase the optical path.

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5에폭시 복합수지의 내충격성을 향상을 위한 PPG 기반 우레탄 변성 에폭시 합성 및 특성 분석

저자 : 황치원 ( Chiwon Hwang ) , 전재희 ( Jaehee Jeon ) , 안도원 ( Dowon Ahn ) , 유영창 ( Youngchang Yu ) , 이원주 ( Wonjoo Lee )

발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 44-52 (9 pages)

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에폭시 수지는 높은 유리전이 온도 (Tg; glass transition temperature)와 우수한 물성에도 불구하고 높은 가교밀도로 인해 순간적인 충격에 쉽게 파괴되는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 폴리프로필렌 글리콜 (PPG; poly(propylene glycol)) 구조 기반의 diamine 물질인 Jeffamine D 2000과 프로필렌 카보네이트 (PC; propylene carbonate)의 개환중합으로 폴리올을 성하고 이를 이용하여 우레탄 변성 에폭시를 합성하였다. 합성한 우레탄 변성 에폭시의 특성은 FT-IR, 1H-NMR로 확인하였고 접착제로서 내충격성 향상 정도를 확인하기 위해 시중에서 사용되고 있는 비스페놀계 에폭시인 DGEBA (diglycidyl ether bisphenol A)와 경화제, 경화촉진제와 배합하여 우레탄 변성 에폭시 접착제를 만들고 전단강도, 인장강도, 충격강도 실험을 통해 우레탄 변성 에폭시의 특성을 분석하였다. 그 결과 DGEBA와 우레탄 변성 에폭시의 비율이 8:2 일 때, 접착제 내 수소결합에 의한 최적의 시너지 효과로 향상된 기계적 물성을 달성할 수 있었다.


Epoxy resin has the disadvantage of being easily destroyed by instantaneous impact due to its high crosslinking density despite its high glass transition temperature (Tg) and excellent properties. To compensate for this, in this study, polyol was synthesized by ring opening polymerization of propylene glycol (PPG) diamine, Jeffamine D 2000 and propylene carbonate, and urethane modified epoxy was synthesized using this. The properties of the synthesized urethane modified epoxy were confirmed by FT-IR, H-NMR. To confirm the degree of improvement in impact resistance as an adhesive, a urethane modified epoxy adhesive was prepared by mixing a digylcidyl ether bisphenol A (DGEBA) with curing agent and curing accelerator. Properties test of urethane modified epoxy were shear strength, tensile strength and impact strength. As a result, excellent results were obtained in all test when the ratio of DGEBA : urethane modified epoxy was 8:2.

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6유기반도체와 절연체 계면제어를 통한 유기전하변조 트랜지스터의 전기적 특성 향상 연구

저자 : 박은영 ( Eunyoung Park ) , 오승택 ( Seungtaek Oh ) , 이화성 ( Hwa Sung Lee )

발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 53-58 (6 pages)

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본 연구는 AlOx유전체 표면에 유기 자립조립 단분자막 (self-assembled monolayer, SAM) 중간층을 도입함으로써 유전체의 표면특성을 제어하고, 최종적으로 유기전하변조트랜지스터 (Organic charge modulated field-effect transistor, OCMFET)의 전기적 특성을 향상시킨 결과를 제시하였다. 유기중간층을 적용함으로써, OCMFET의 컨트롤 게이트(CG, Control gate)와 플로팅 게이트 (FG, Floating gate) 사이 커패시터 플레이트로 작용하는 산화알루미늄 게이트 유전체의 표면 에너지를 제어하였으며, FET의 가장 중요한 성능변수인 전계효과 이동도(field-effect transistor, μFET)를 향상시켰다. 사용된 SAMs은 네가지의 PA (Octadecylphosphonic acid, Butylphosphonic acid, (3-Bromopropyl)phosphonic acid, (3-Aminopropyl) phosphonic acid)를 사용하여 형성하였으며, 각각 0.73, 0.41, 0.34, 0.15 cm2V-1s-1의 μOCMFET를 나타내었다. 이 연구를 통해 유기 SAM 중간층의 알킬 체인(Alkyl chain)의 길이 및 말단기의 특성이 소자의 전기적 성능을 제어하는데 중요한 요인임을 확인하였으며, 이 결과를 통해 향후 최적의 센서 플랫폼으로서의 OCMFET 소자성능 최적화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.


Here, the surface characteristics of the dielectric were controlled by introducing the self-assembled monolayers (SAMs) as the intermediate layers on the surface of the AlOx dielectric, and the electrical performances of the organic charge modulated transistor (OCMFET) were significantly improved. The organic intermediate layer was applied to control the surface energy of the AlOx gate dielectric acting as a capacitor plate between the control gate (CG) and the floating gate (FG). By applying the intermediate layers on the gate dielectric surface, and the field-effect mobility (μOCMFET) of the OCMFET devices could be efficiently controlled. We used the four kinds of SAM materials, octadecylphosphonic acid (ODPA), butylphosphonic acid (BPA), (3-bromopropyl)phosphonic acid (BPPA), and (3-aminopropyl)phosphonic acid (APPA), and each μ OCMFET was measured at 0.73, 0.41, 0.34, and 0.15 cm2V-1s-1, respectively. The results could be suggested that the characteristics of each organic SAM intermediate layer, such as the length of the alkyl chain and the type of functionalized end-group, can control the electrical performances of OCMFET devices and be supported to find the optimized fabrication conditions, as an efficient sensing platform device.

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발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 17-24 (8 pages)

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양자점은 수 나노미터 크기의 반도체 나노입자로 우수한 발광 특성 및 색순도, 간단한 밴드갭 조절의 장점 때문에 이를 발광원으로 사용한 양자점 디스플레이가 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 하지만 전하 주입 불균형 문제로 인해서 소자의 효율 및 안정성에 큰 문제가 발생하고 이를 해결하기 위한 많은 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 전자 및 정공 수송층에 중간층을 삽입하여 양자점 디스플레이의 발광과 수명 특성을 향상시킨 연구와 정공 수송층의 구조 변화를 통해서 정공 수송 능력을 향상시킨 연구들에 대해서 소개하고자 한다.

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4응력 해소 시간 변화를 통한 광전자소자용 주름구조 주기와 높이의 독립적 제어 연구

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발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 39-43 (5 pages)

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디스플레이, 태양전지와 같이 전기를 빛으로, 또는 빛을 전기로 변환시켜주는 광전자소자는 효율 향상을 위하여 빛의 거동 제어가 매우 중요하다. 즉, OLED의 경우 내부 빛 제어를 통해 더 많은 빛이 외부로 나갈 수 있도록 유도해 줄 때 발광효율을 향상시킬 수 있으며, 외부 빛 제어를 통해 광흡수층에서의 광경로를 증대시킬 경우 태양전지의 에너지 변환효율을 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 광거동 제어가 가능한 구조로서 주름구조에 대한 연구를 진행하였으며 응력 해소 시간을 제어하여 구조의 주기와 높이를 독립적으로 제어하고자 하였다. 주기와 높이의 변화가 광거동에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보기 위하여 일정한 주기에서 높이 변화 및 유사한 높이에서 주기 변화에 따른 자외선/가시광선 분광분석(UV/Vis spectroscopy)을 실시하였으며 구조의 종횡비가 클수록 직진광의 비율이 낮고 분산광의 비율이 높음을 확인하였다. 이를 통해 광경로 변화 및 광경로 증가를 위하여 큰 종횡비의 주름구조가 요구됨을 확인할 수 있었다.

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발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 44-52 (9 pages)

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에폭시 수지는 높은 유리전이 온도 (Tg; glass transition temperature)와 우수한 물성에도 불구하고 높은 가교밀도로 인해 순간적인 충격에 쉽게 파괴되는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 폴리프로필렌 글리콜 (PPG; poly(propylene glycol)) 구조 기반의 diamine 물질인 Jeffamine D 2000과 프로필렌 카보네이트 (PC; propylene carbonate)의 개환중합으로 폴리올을 성하고 이를 이용하여 우레탄 변성 에폭시를 합성하였다. 합성한 우레탄 변성 에폭시의 특성은 FT-IR, 1H-NMR로 확인하였고 접착제로서 내충격성 향상 정도를 확인하기 위해 시중에서 사용되고 있는 비스페놀계 에폭시인 DGEBA (diglycidyl ether bisphenol A)와 경화제, 경화촉진제와 배합하여 우레탄 변성 에폭시 접착제를 만들고 전단강도, 인장강도, 충격강도 실험을 통해 우레탄 변성 에폭시의 특성을 분석하였다. 그 결과 DGEBA와 우레탄 변성 에폭시의 비율이 8:2 일 때, 접착제 내 수소결합에 의한 최적의 시너지 효과로 향상된 기계적 물성을 달성할 수 있었다.

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6유기반도체와 절연체 계면제어를 통한 유기전하변조 트랜지스터의 전기적 특성 향상 연구

저자 : 박은영 ( Eunyoung Park ) , 오승택 ( Seungtaek Oh ) , 이화성 ( Hwa Sung Lee )

발행기관 : 한국접착및계면학회 간행물 : 접착 및 계면 23권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 53-58 (6 pages)

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본 연구는 AlOx유전체 표면에 유기 자립조립 단분자막 (self-assembled monolayer, SAM) 중간층을 도입함으로써 유전체의 표면특성을 제어하고, 최종적으로 유기전하변조트랜지스터 (Organic charge modulated field-effect transistor, OCMFET)의 전기적 특성을 향상시킨 결과를 제시하였다. 유기중간층을 적용함으로써, OCMFET의 컨트롤 게이트(CG, Control gate)와 플로팅 게이트 (FG, Floating gate) 사이 커패시터 플레이트로 작용하는 산화알루미늄 게이트 유전체의 표면 에너지를 제어하였으며, FET의 가장 중요한 성능변수인 전계효과 이동도(field-effect transistor, μFET)를 향상시켰다. 사용된 SAMs은 네가지의 PA (Octadecylphosphonic acid, Butylphosphonic acid, (3-Bromopropyl)phosphonic acid, (3-Aminopropyl) phosphonic acid)를 사용하여 형성하였으며, 각각 0.73, 0.41, 0.34, 0.15 cm2V-1s-1의 μOCMFET를 나타내었다. 이 연구를 통해 유기 SAM 중간층의 알킬 체인(Alkyl chain)의 길이 및 말단기의 특성이 소자의 전기적 성능을 제어하는데 중요한 요인임을 확인하였으며, 이 결과를 통해 향후 최적의 센서 플랫폼으로서의 OCMFET 소자성능 최적화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

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