最新刊期
      2016年第37卷第7期

        材料合成及性能

      • 翟永清, 韩英, 张弯, 殷艳杰, 赵鑫, 王莉莉
        2016, 37(7): 765-772. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0765
        摘要：采用微波辐射法合成了一系列的Ca1-xMoO4:xDy3+ (0< x≤ 0.12)和Ca0.98(MoO4)1-1.5y(PO4)y:0.02Dy3+ (0≤ y≤ 0.10)黄绿色荧光粉,分别用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光分光光度计对荧光粉的物相结构、微观形貌、发光特性进行了分析和表征。结果表明:所制得的CaMoO4:Dy3+晶体结构与CaMoO4相似,为四方晶系、白钨矿结构。样品颗粒呈立方形,边长约为5 μm,且是由尺寸约为120~540 nm的类球形小颗粒组成。样品的最大激发峰位于300 nm处。发射光谱由一系列尖峰组成,最强发射峰位于572 nm处,对应于Dy3+的4F9/2→6H13/2跃迁,发光强度随Dy3+浓度的增加先增大后减小,当Dy3+摩尔分数为0.02时发光强度最大,而后随Dy3+浓度的增加,发生了浓度猝灭效应。由Dexter浓度猝灭理论知,Dy3+浓度猝灭主要为电偶极-电偶极相互作用和Dy3+离子间交叉弛豫造成的。在254 nm波长激发下,CaMoO4:Dy3+的色坐标集中在黄绿光区域。此外,PO43-的掺杂有效提高了CaMoO4:Dy3+体系的发光亮度,PO43-的最佳掺杂量为y=0.04,此时样品的发光强度比未掺杂样品提高了约19%。

          
        关键词：CaMoO4:Dy3+;PO43-;微波辐射法;发光   
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        更新时间：2020-08-12

      • 非晶态Si/SiNx超晶格材料的发光与非线性光学特性

        申继伟, 罗为, 杜锦丽
        2016, 37(7): 773-777. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0773
        摘要：采用射频磁控反应溅射技术制备了a-Si/SiNx超晶格材料,并采用热退火技术对材料进行处理。利用吸收光谱和X射线衍射谱对材料进行表征,结果表明Si层呈现非晶态。为研究材料的三阶非线性光学特性,对材料进行Z扫描研究,测量数据表明,材料的非线性吸收为反饱和吸收,材料非线性折射率呈现为负值,该材料的χ(3)的实部为4.57×10-17 C(1.39×10-7 esu),虚部为1.49×10-17 C (4.48×10-8 esu),该极化率数值比体硅材料的χ(3)值大5个数量级。对该材料非线性光学产生的机理进行了研究,认为材料体现出的较强的量子限制效应是非线性极化率增强的主要来源。

          
        关键词：a-Si/SiNx超晶格;非线性光学;Z扫描;量子限制效应   
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        更新时间：2020-08-12

      • 石墨烯应用于GaN基材料的研究进展

        徐昌一
        2016, 37(7): 778-785. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0778
        摘要：石墨烯具有优异的光学、电学、机械等特性,被视为新型材料的突破口;GaN基材料具有直接宽禁带、热稳定性强、高功率等性质,已经成为"继硅之后最重要的半导体材料"。将石墨烯与GaN基宽禁带半导体材料相结合,发挥两种材料体系的优势,将为光电子、微电子器件的发展带来新的契机。关于石墨烯与GaN基材料相结合的研究目前已经有所突破,本文简要概述了近年来石墨烯与GaN基材料接触机理方面和石墨烯应用于GaN基材料器件方面的进展状态。

          
        关键词：石墨烯;GaN材料;石墨烯GaN接触   
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        更新时间：2020-08-12

      • SrSnO3:Sm3+/TiO2复合光阳极的制备及其光电性能

        靳闪闪, 禹益善, 郝洪顺, 田庭燕, 朱唐龙, 秦磊, 高文元, 刘贵山
        2016, 37(7): 786-792. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0786
        摘要：以Sr(NO3)2和NaSnO3为原料,采用水热法成功制备了SrSnO3:Sm3+下转换粉体,并将其与TiO2复合作为光阳极应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和荧光光谱仪(FL)对SrSnO3:Sm3+进行表征,探讨了SrSnO3:Sm3+掺杂量对SrSnO3:Sm3+/TiO2复合光阳极组装DSSC光电性能的影响。结果表明,通过水热法成功制备了棒状、短柱状和颗粒状混合形貌的SrSnO3:Sm3+,SrSnO3:Sm3+通过下转换作用将紫外光转换为587 nm的黄色光,拓宽了光谱响应范围。随着SrSnO3:Sm3+掺杂量的增加,DSSC的短路电流密度增大。当SrSnO3:Sm3+掺杂质量分数为3%时,短路电流密度和光电转换效率分别为10.3 mA/cm2和4.09%,与纯P25相比,分别提高了38%和25%。

          
        关键词：SrSnO3:Sm3+;下转换;染料敏化太阳能电池;光电性能   
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        更新时间：2020-08-12

        器件制备及器件物理

      • 金刚石锥阵列的无掩膜刻蚀制备及其形貌演变机制

        孙鹏, 王超, 元光, 李俊杰, 顾长志
        2016, 37(7): 793-797. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0793
        摘要：为获得具有优良场发射性能的金刚石锥阵列,利用偏压热灯丝化学气相沉积系统分别在高质量大颗粒金刚石厚膜与纳米金刚石薄膜上进行了无掩膜刻蚀研究,系统比较了高质量大颗粒金刚石厚膜与纳米金刚石薄膜的刻蚀特性,制备了大面积均匀金刚石锥阵列和高长径比(20:1)金刚石纳米线阵列,探讨了金刚石锥的刻蚀形成机理。

          
        关键词：金刚石锥;偏压热灯丝化学气相沉积;等离子体刻蚀   
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        更新时间：2020-08-12

      • 电子辐照GaN基LED的缺陷光学性能研究

        牛萍娟, 吴英蕾, 于莉媛, 朱文睿, 刘超, 杨洁
        2016, 37(7): 798-803. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0798
        摘要：采用基于第一性原理计算的平面波超软赝势方法,计算电子辐照后由简单缺陷引起的GaN外延材料的光学性能变化。首先计算出本征GaN晶体的性质作为研究缺陷性质变化的参照,着重分析了VN、VGa、GaN、MgGa、MgGa-ON、MgGa-VN、VGa-ON等缺陷对光吸收谱的影响。由于InGaN多量子阱是主要的LED发光来源,还对不同In摩尔分数掺杂下的GaN进行了光学性质研究。结果表明:VN、GaN和In掺杂等缺陷使GaN主吸收峰出现红移且吸收系数均降低;而VGa、MgGa、MgGa-ON、VGa-ON均使GaN的主吸收峰出现蓝移,只是MgGa缺陷使主吸收峰峰值增加,其余缺陷均使主峰吸收系数降低;MgGa-VN仅仅减小了主峰峰值,并未改变光子吸收波长。研究结果表明,电子辐照后的缺陷会使材料性能发生变化。

          
        关键词：第一性原理计算;电子辐照;GaN;缺陷;光学性能   
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        更新时间：2020-08-12

      • 功率高压LED模组在不同应力下的老化实验

        雷珺, 郭伟玲, 李松宇, 谭祖雄
        2016, 37(7): 804-808. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0804
        摘要：对LED进行应力加速老化实验及分析可以对器件可靠性做出最快、最有效的评估。本文将相同的6 V高压功率白光LED分为两组,一组施加180 mA电流应力和85℃温度应力进行高温老化实验,另一组施加180 mA电流应力、85℃高温和85%相对湿度进行高温高湿老化实验。在老化过程中,测试了LED光电参数随老化时间的变化规律。实验结果表明:高温大电流应力下的样品的光退化幅度为0.9%~3.4%,高温高湿大电流应力下的样品的光退化幅度为25.4%~27.8%,高温高湿下样品的老化程度远高于高温老化下样品的老化程度,湿度对LED可靠性有显著的影响。退化的原因包括荧光粉的退化和器件内部欧姆接触退化等。

          
        关键词：白光LED;老化;光通量;光衰   
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        更新时间：2020-08-12

      • 1310 nm垂直腔面发射激光器芯片制备技术的研究进展

        刘丽杰, 吴远大, 王玥, 安俊明, 胡雄伟, 王佐
        2016, 37(7): 809-815. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0809
        摘要：垂直腔面发射激光器(VCSELs)在光纤通讯领域有着广泛的应用前景,国际上对VCSELs需求逐年增加,而国内目前VCSELs的产业化尚属空白。本文从两方面着手综述1310 nm VCSELs制备方法。将可以制备出1310 nm VCSELs的4种材料,从理论、制备、量产时需要考虑的因素等方面进行较为全面的汇总分析;同时对两种主流的制备方法从工艺步骤分析其在产业化方面的优势与不足。

          
        关键词：垂直腔面发射激光器;1310 nm;产业化   
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        更新时间：2020-08-12

      • 利用陷光结构增加硅薄膜太阳能电池的吸收效率

        沈宏君, 李婷, 卢辉东, 黄仙健, 李新兰
        2016, 37(7): 816-822. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0816
        摘要：提出了一种含有光锥光子晶体防反射层和四棱锥光栅背反射层的a-Si薄膜太阳能电池结构,吸收层厚1 μm,总厚度为1.45 μm。根据光子晶体及亚波长光栅的衍射特性,利用严格耦合波方法对器件参数进行了优化。计算结果表明:当光锥结构倾角θ=72°、晶格常数T1=1200 nm、介质底半径r=100 nm时,防反射层的透射率较高,在300~600 nm波长范围内,该薄膜太阳能电池的吸收效率比不含防反射层电池提高了11.54%;当四棱锥光栅结构周期L=1.2 μm、占空比f=0.38、槽深h5=560 nm时,背反射层的反射效果较好,在600~850 nm波长范围内,电池的吸收效率提高了3.75%。所设计的薄膜电池结构在波长为300~750 nm、入射角为0°~75°范围内的吸收效率均在80%以上,平均吸收效率达92%,满足太阳电池对宽频谱、广角度的光俘获的要求。

          
        关键词：薄膜太阳能电池;光子晶体;亚波长光栅;严格耦合波;衍射效率   
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        更新时间：2020-08-12

      • 聚合物/碳量子点复合EL器件及光谱移动机理

        刘泽明, 徐建萍, 李霖霖, 张旭光, 董晓菲, 任鹏飞, 李岚
        2016, 37(7): 823-828. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0823
        摘要：制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/polyvinylcarbazole (PVK)/carbon quantum dots(CDs)/LiF/Al的电致发光器件。器件的发光光谱显示:在电压从7 V增大到13 V的过程中,光谱峰值从380 nm移动到520 nm,色坐标由(0.20,0.20)移动到(0.29,0.35)。经与PL光谱对比认为,EL光谱包含了PVK与碳量子点的双重贡献,随着电压的增大,碳量子点的发射逐渐增强,PVK发光先增强后减弱。结合器件能级结构讨论了器件的发光机制,认为低电场下的PVK兼具发光层和电子阻挡层的功能,EL光谱为PVK层和碳量子点的发光叠加;随着电场强度的增大,碳量子点和PVK界面区的空间电荷阻止了电子向PVK的传输,光谱转变为由碳量子点和激基复合物的共同贡献。

          
        关键词：碳量子点;电致发光;载流子传输   
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        更新时间：2020-08-12

      • 中高温GaN插入层厚度对蓝光LED光电性能的影响

        刘青明, 卢太平, 朱亚丹, 韩丹, 董海亮, 尚林, 赵广洲, 赵晨, 周小润, 翟光美, 贾志刚, 梁建, 马淑芳, 薛晋波, 李学敏, 许并社
        2016, 37(7): 829-835. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0829
        摘要：利用金属有机气相化学沉积(MOCVD)技术在蓝宝石图形衬底上生长GaN基蓝光LED,并系统研究了不同中高温GaN插入层厚度对其光电性能的影响。利用芯片测试仪和原子力显微镜(AFM)表征了GaN基蓝光LED外延片的光电性能以及表面形貌。当中高温GaN插入层厚度从60 nm增加至100 nm时,V形坑尺寸从70~110 nm增加至110~150 nm。当注入电流为20 mA时, LED芯片的光功率从21.9 mW增加至24.1 mW;当注入电流为120 mA时, LED芯片的光功率从72.4 mW增加至82.4 mW。对V形坑尺寸调控LED光电性能的相关物理机制进行了分析,结果表明:增大V形坑尺寸有利于增加空穴注入面积和注入效率,进而提高LED器件的光功率。

          
        关键词：氮化镓;LED;V形坑;空穴注入效率   
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        更新时间：2020-08-12

      • 基于谐振腔效应的近紫外垂直结构LED光萃取效率优化

        胡晓龙, 齐赵毅, 黄华茂, 王洪
        2016, 37(7): 836-844. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0836
        摘要：利用有限时域差分法研究近紫外垂直结构LED的光萃取效率的影响因素。结果显示,LED的光萃取效率随p-GaN层厚度的变化呈周期性振荡变化,在极大值点处的光萃取效率是极小值点处的4.8倍。进一步地,对上述振荡极大值点和极小值点的n-GaN层厚度和表面光子晶体结构进行优化,优化的光萃取效率分别达到35.3%和24.7%,比优化前各提高了37.9%和280%。因此,合理的外延层和光子晶体结构可有效提高近紫外垂直结构LED的光萃取效率,这对实验制备高效近紫外垂直结构LED芯片具有一定的指导作用。

          
        关键词：发光二极管;光萃取效率;近紫外;光子晶体;谐振腔效应   
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        更新时间：2020-08-12

      • 双包层太赫兹光子晶体光纤的传输特性

        胡守重, 侯尚林, 刘延君, 王道斌, 雷景丽
        2016, 37(7): 845-851. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0845
        摘要：为了在太赫兹波段实现远距离宽频带传输,设计了一种具有低吸收损耗的环烯烃共聚物(COC)作为基底材料双包层太赫兹光子晶体光纤。利用全矢量有限元法及模式选择理论,数值模拟了该光纤的单模传输范围、限制损耗、色散以及有效模场面积等特性。结果表明:优化结构参数可使在1~10 THz范围内基模限制损耗小于0.1 dB/m,二阶模限制损耗大于1 dB/m。因此可以获得1~10 THz的宽频带单模传输并且在1.5~10 THz内群速度色散可以控制在±0.1 ps/(THz·cm)。

          
        关键词：太赫兹波;光子晶体光纤;单模传输;损耗;色散   
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        更新时间：2020-08-12

        发光学应用及交叉前沿

      • 基于白光LED可见光通信的音频传输系统

        李志全, 谢锐杰, 王聪, 刘同磊, 李文超, 顾而丹, 牛力勇
        2016, 37(7): 852-858. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0852
        摘要：介绍了一套可见光音频传输系统,该系统包含发射和接收两个模块。在发射模块端,用手机播放音乐,通过双音频线插头来输入音频信号;在接收模块端,利用C12702-11 APD模块把接收到的光信号转换成电信号,经过相关放大滤波等处理,使音响就可以播放出清晰的音乐。采用透镜聚光和平面镜反光可实现5 m以上的通信距离。

          
        关键词：VLC;音频传输;白光LED;C12702-11 APD模块   
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        更新时间：2020-08-12

      • 有尘环境多组分气体成分检测系统的设计

        曾怡帅, 杨友良, 马翠红
        2016, 37(7): 859-865. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0859
        摘要：通过LabVIEW软件设计一个基于TDLAS谐波检测含尘气体浓度的虚拟系统,模拟测量在常温常压并含有已知粉尘颗粒的环境中SO2、NO2和NO 3种气体的浓度,且使气体成分测量的结果不受粉尘因素的干扰。设计中使用2516.2,2911.66,3752.44 cm-1的3种中红外激光分别对SO2、NO2和NO气体进行检测,根据锁相放大原理设计虚拟多通道锁相放大器分析检测到的二次谐波信号,根据谐波信号对各气体的浓度进行定标测量,最后进行数据校正来排除粉尘颗粒的干扰,使气体的定标测量得到一个稳定的结果。

          
        关键词：系统模拟;激光理论;红外光谱;吸收光谱;含尘多组分气体检测   
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        更新时间：2020-08-12

      • 不同光谱法用于药物与蛋白相互作用的比较研究

        刘保生, 李彤彤, 张秋菊, 崔萌萌, 段韶彤
        2016, 37(7): 866-872. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0866
        摘要：在模拟人体生理环境下,利用荧光猝灭法(FQS)、同步荧光法(SYS)、共振光散射法(RLS)及紫外吸收光谱法(UV)分别研究了298 K下牛血清白蛋白与硫酸粘杆菌素、硫酸头孢匹罗、头孢匹胺钠3种药物间的相互作用机理。结果表明:对于相同的体系,利用4种方法计算得到的结合常数在同一数量级,猝灭方式均为生成新物质的静态猝灭,药物与蛋白作用时均以1:1的比例结合,Hill系数近似。但对4种方法所得实验数据的综合比较表明,FQS、SYS更适合用于研究蛋白与药物的反应机理。

          
        关键词：牛血清白蛋白;荧光猝灭法;同步荧光法;共振光散射法;紫外吸收光谱法   
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        更新时间：2020-08-12

      • 席夫碱稀土配合物与DNA的作用方式

        李小芳, 冯小强, 杨声, 朱元成
        2016, 37(7): 873-880. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0873
        摘要：以糠醛和对氨基苯磺酸反应合成席夫碱配体,与稀土离子配位制得相应的稀土配合物,并运用光谱法研究配合物与DNA之间的作用机制,为新型抗癌药物的设计开发提供依据。采用元素分析、红外和紫外光谱对配合物性质进行表征测试,确定其化学组成为REL(OH),RE为La3+、Nd3+、Eu3+,L为去质子形式的希夫碱配体。此外,运用光谱法和循环伏安法研究了REL(OH)配合物与鲱鱼精DNA之间的作用方式。配合物在加入DNA后,特征吸收峰强度发生明显的减色效应,但峰位红移不明显。配合物能够猝灭中性红-DNA体系的荧光。Fe(CN)63-/4-的氧化还原峰电流在配合物加入后减小,式量电位有正移趋势,表明配合物、Fe(CN)63-/4-与DNA的作用存在竞争。研究结果表明:这3种席夫碱稀土配合物与鲱鱼精DNA的作用均属于嵌插,且含有不同稀土离子的配合物与DNA的作用强弱不同,作用大小次序为Eu配合物> La配合物> Nd配合物>席夫碱,这可能与DNA和配合物中的稀土离子所发生的作用有关。

          
        关键词：席夫碱;稀土;DNA;循环伏安法;光谱法   
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        更新时间：2020-08-12

      • 基于氧化石墨烯荧光适体传感器的多巴胺检测

        姜利英, 周鹏磊, 肖小楠, 张培, 刘帅, 闫艳霞, 陈青华, 姜素霞
        2016, 37(7): 881-886. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0881
        摘要：以修饰有荧光基团(FAM)的多巴胺核酸适体作为识别元件,氧化石墨烯为猝灭剂,构建了光学适体传感器用于检测多巴胺。通过π-π堆积作用力,氧化石墨烯以共振方式把核酸适体上FAM能量转移到其表面,荧光信号消失;加入多巴胺后荧光恢复,荧光强度恢复的大小与多巴胺浓度呈正相关关系。实验优化结果表明,在反应时间5 min和10 μg/mL氧化石墨烯条件下,氧化石墨烯可以达到对FAM的最高猝灭效率;25 min孵育后,多巴胺恢复荧光强度达到稳定;传感器线性检测范围为1~500 μmol/L,检测限达到1 μmol/L。所制备传感器具有检测范围宽、检测速度快、特异性强以及检测成本低等优点。

          
        关键词：氧化石墨烯;荧光;适体传感器;多巴胺   
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        更新时间：2020-08-12

      • 损耗型单负材料双层异质结构的反常场局域

        董丽娟, 石泰侠, 邓富胜, 刘丽想, 石云龙, 刘艳红
        2016, 37(7): 887-891. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0887
        摘要：通过计算损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化,对单负材料双层异质结构基于损耗的光学性质调控进行了研究。首先,对损耗型单负材料单层结构的透射行为进行了计算,给出了单层结构随损耗系数增大的非单调透射的变化图像。接着,计算了损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化曲线,并分析了不同频率下透射与损耗系数之间的关系。研究结果表明,在远离隧穿频率处,随损耗系数的逐渐增大,异质结的透射呈现出先减小后增大的变化。计算的电磁场强度分布图像表明,双层异质结中透射与损耗系数之间为非单调关系,起源于损耗型单负材料界面处的反常场局域效应,即随着损耗系数的增大,场局域先减弱后增强。

          
        关键词：单负材料;光学性质;异质结构   
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        更新时间：2020-08-12

      • 不同调光方式LED照射下的人体非视觉效应

        周晓明, 罗达, 张惠平
        2016, 37(7): 892-898. DOI: 10.3788/fgxb20163707.0892
        摘要：分别采用模拟调光和PWM调光方式实现LED光调节。采用生理参数法,以在校大学生为研究对象,选择3种色温(3000,5600,6500 K)LED光源,在3种照度(300,500,800 lx)水平下,对8名(5男,3女)受测者在实验前后的脉搏和瞳孔进行测量。选择同样3种色温LED光源,分别采用两种调光方式添加蓝光(464 nm,20 lx)实现300 lx的照明环境,对12名(8男,4女)受测者在实验前后的脉搏和瞳孔进行测量。结果表明:两种调光方式实现的LED光环境对人体脉搏变化率和瞳孔收缩率的影响均没有显著性差异;在测试照明环境中添加蓝光,可引起人体脉搏变化率和瞳孔收缩率增大,峰值处分别增加约6%和9%。

          
        关键词：非视觉效应;LED;PWM调光;生理参数;色温   
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        更新时间：2020-08-12
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