光电化学传感器的研究进展
化学物质的光电性质是什么它们如何研究

化学物质的光电性质是什么它们如何研究光电性质是指化学物质在吸收或发射光时所表现出的电学性质。
这些性质对于物质的特征及其在科学和工业应用中的重要性至关重要。
光电性质的研究可以帮助人们更好地了解化学物质在电子行为方面的本质,并且为开发新型材料、制造新型器件提供重要的信息。
一. 光电性质的含义所谓光电性质,就是化学物质在光落在它的表面时,所表现出的物理性质和电学性质,例如:光电效应、光致电荷移动和荧光。
光电效应是指当光照射在物质表面时,能够激发出电子并使其受到影响。
这些电子可以流经外电路并被存储。
光致电荷移动是指化学分子在吸收光子并转移能量时,内部电子的运动和空间结构可能会发生变化。
荧光则是一种产生于物质中电子跃迁的自发辐射,这种辐射能被用于光电传感器的开发。
光电属性的重要性不仅限于物理和化学基础研究,而且对现代的生物学、医学、电子工程、电子学等领域有广泛的应用。
例如,在光电池、太阳能电池、LED灯、显示器和照明设备等领域,光电性质的研究对于有效地利用储存太阳能以及提高节能效率是至关重要的。
二. 光电性质的研究方法1. 光电子光谱学光电子光谱学是研究化学物质光电性质的重要方法之一。
它是通过分析电子从固体表面或分子中逃逸的能量谱图来获取有关物质性质的信息。
通过光电子光谱学,可以分析分子的电子云结构,化学键的性质以及分子中非平衡电子的数量和能级。
2. 荧光光谱学荧光光谱学是研究物质光电性质的另一种方法。
荧光光谱学专门研究物质受到激发后发出的自发辐射。
通过荧光光谱学,可以测量荧光材料中分子激发的能量并确定其电子的激发状态。
荧光光谱学的主要应用包括荧光传感器和材料发光等领域。
3. 光电化学研究光电化学研究指的是通过光学和电化学手段研究化学反应和电子的运动。
通过光电化学研究,可以对光合成、光致电化学反应和电解合成等化学过程进行分析,这对于寻找以及开发新型材料和器件有重要帮助。
三. 光电性质的应用1. 光电池光电池是一种能够将太阳能转换为电能的器件。
在光电化学中运用的催化剂的最新研究进展

在光电化学中运用的催化剂的最新研究进展光电化学作为电化学和光化学的交叉学科,旨在通过光能的转化和利用来实现化学反应的催化。
催化剂在光电化学中起着至关重要的作用,它们能够提高反应速率,降低能量损耗,并且能够选择性地促进特定的反应路径。
随着科学技术的不断发展和研究的深入,催化剂在光电化学领域的研究也取得了重要进展。
最新研究表明,新型催化剂在光电化学领域具有巨大的潜力。
这些催化剂可以分为有机催化剂、无机催化剂和杂化催化剂三大类。
有机催化剂是近年来光电化学研究领域的一个热点。
与传统的过渡金属催化剂相比,有机催化剂具有成本低、合成容易、环境友好等优势。
近年来,研究人员通过合理设计有机催化剂,取得了显著的研究进展。
例如,许多新型有机催化剂在水溶液中表现出优异的光电催化性能,能够有效地催化光解水产生氢气,实现可持续能源的转化和储备。
此外,有机催化剂在光电还原、有机化学合成和光电能量转换等领域也具有广泛的应用前景。
与有机催化剂相比,无机催化剂在光电化学领域也具有独特的优势。
传统的过渡金属催化剂具有多种光电催化反应的优异性能,但由于其成本高、合成复杂等限制,研究人员对无机催化剂的研究越来越感兴趣。
近年来,一系列新型的无机催化剂被设计和合成出来,用于光电化学反应。
例如,金属氧化物、金属硫化物和金属配合物等无机催化剂在可见光下具有优异的吸光和催化活性,能够促进多种光电催化反应的进行。
此外,设计结构特殊的纳米材料作为无机催化剂也显示出了出色的催化性能,这为光电化学领域的进一步发展提供了新的思路和方向。
近年来,杂化催化剂在光电化学中的研究成果备受关注。
杂化催化剂是将有机和无机催化剂进行复合而成的新型催化体系,其综合了有机催化剂和无机催化剂的优点,并具有更好的催化活性和选择性。
近期的研究表明,一些设计合理的杂化催化剂在光电水分解和二氧化碳还原等反应中取得了显著的进展。
这些杂化催化剂通过优化材料结构和界面相互作用,实现了光电化学反应的高效催化。
纳米光电技术的研究现状和应用前景

纳米光电技术的研究现状和应用前景纳米技术作为一个新兴的研究领域,得到了各个领域的高度重视。
而其中的纳米光电技术则成为了近年来的研究热点之一。
纳米光电技术不仅具有纳米技术的优点,同时又结合了电子与光子的重要特性,所以可以广泛应用于生物医学、环境监测、通信技术等领域。
一、纳米光电技术的研究现状1. 光电材料在纳米光电技术应用中使用的材料应该不仅具有特殊的物理和化学性质,同时还要便于制作、处理和控制。
常用的纳米光电材料包括半导体纳米量子点、纳米金、碳纳米管等。
半导体纳米量子点具有较强的发光性能,能够在控制的条件下发出不同颜色的光。
此外,由于其小尺寸,达到纳米级别,具有很强的光稳定性和耐久性,是光电设备和电子产品中的重要材料。
纳米金的光学特性在太阳能转换、生物成像、传感器和探测器等方面具有广泛的应用。
同时,金的化学惰性也保证其长期稳定性和不受疾病诱导的光学性能损害。
碳纳米管具有优良的光学和电学性能,广泛应用于电子、医学成像等领域。
其优异的机械特性使其成为高强度的建筑材料、超导体、动力学器件等的理想原料。
2. 纳米光电器件光电器件是纳米光电技术研究的另一重要领域。
一个完好的光电器件,需要有合适的纳米材料、优良的结构设计和高精度的加工工艺。
在全球范围内,科学家们已成功制备出一些高效的纳米光电器件。
例如,组合了纳米量子点和有机分子的有机光电探测器,已经被广泛地应用在太阳能电池、光学传感器和光学通讯领域;而基于纳米光子学的光波缆,可以大大提高光纤通讯的传输速率,这也将为人们带来更加方便快捷的网络通讯环境。
此外,在生物医学领域,基于纳米技术的生物成像技术,结合了纳米材料和对光的敏感检测器,能够有效地检测人体内不同类型的细胞、组织和器官。
3. 纳米光电技术的应用纳米光电技术目前已被广泛应用于不同领域,例如环境监测、生物医学和通信技术等领域。
在环境监测中,利用纳米材料的优良导电性和敏捷性,可以研究大气污染和水土污染等问题。
《光电式传感器》课件

光电式传感器的Байду номын сангаас类
• 总结词:光电式传感器有多种分类方式,如按工作方式可分为直接转换 型和间接转换型,按输出信号可分为模拟输出和数字输出等。
• 详细描述:根据工作方式的不同,光电式传感器可以分为直接转换型和间接转换型两类。直接转换型传感器利用光电效 应直接将光信号转换为电信号,如光电管、光电倍增管等;而间接转换型传感器则通过其他物理效应将光信号转换为电 信号,如光电池、光电晶体管等。此外,根据输出信号的不同,光电式传感器可以分为模拟输出和数字输出两类。模拟 输出型传感器输出连续变化的电信号,如光电管和光电池;数字输出型传感器则输出离散的电信号,如光电码盘和光电 开关等。
联网领域的应用越来越广泛。未来,需要加强光电式传感器在这些领域
的应用研究,推动相关技术的进步和发展。
03
交叉学科融合发展
光电式传感器涉及到多个学科领域,如物理学、化学、生物学等。未来
,需要加强交叉学科的融合发展,推动光电式传感器在更多领域的应用
和创新。
光电式传感器通常采用光信号传输,不易 受到电磁干扰的影响,具有较好的抗干扰 能力。
光电式传感器的缺点
对环境光敏感
光电式传感器容易受到环境光的影响 ,特别是在室外或者强光环境下,测 量精度会降低。
成本较高
光电式传感器通常需要使用高精度的 光学元件和电子元件,导致其成本较 高。
需要稳定的光源和检测器
光电式传感器需要稳定的光源和检测 器,以保证测量的准确性和稳定性。
《光电式传感器 》PPT课件
目录
• 光电式传感器概述 • 光电式传感器的应用 • 光电式传感器的优缺点 • 光电式传感器的发展趋势 • 光电式传感器的研究现状与展望
01
光学传感器的研究与应用

光学传感器的研究与应用随着现代科技的加速发展,光学传感器作为一种新型的传感器技术,近年来得到了广泛的应用。
它是一种光学检测技术,通过光学原理对物理量进行检测和测量的技术。
相对于其它传感器技术,光学传感器具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等特点。
本文将从光学传感器的原理、研究进展以及应用领域等方面进行论述。
一、光学传感器的原理光学传感器的工作原理是基于材料在外界刺激下发生物理、化学或生物反应,改变材料和其他物质的光学特性。
它可以将被测量物理量的变化转化为光学信号输出,这种信号可以通过电子器件进行分析和操控。
光学传感器分为广义光学传感器和窄义光学传感器两种类型。
广义光学传感器是指利用波导光纤来传输光信号的传感器,如光纤传感器、微栅传感器等。
窄义光学传感器则是利用光学原理,通过光敏元件转换光信号的电信号来实现测量。
光学传感器的工作原理是光学部分与信号处理部分的相互作用。
光学部分中包括激光器、扩束器、光学滤波器、光纤和探测器。
信号处理部分包括放大器、滤波器和微处理器。
当光学部分对待测物体采集反射光、散射光和荧光等信号时,将其转化成电信号,通过信号处理部分进行处理后输出。
二、光学传感器的研究进展随着现代光电技术的不断发展,光学传感器得到了越来越多的关注。
光学传感器的研究主要涉及光谱分析、表面等离子共振传感、光纤传感器、光电成像及激光偏振传感等多个领域。
其中,便携式光谱仪是目前应用最为广泛的光学传感器之一。
通过光谱分析技术,可以快速检测物质的结构和成分,具有非损伤性和高精度的特点,并且可以广泛应用于化工、环保、医药、食品和电子等领域。
表面等离子共振传感是一种高灵敏度、实时判断、无标记性的生物分子检测技术。
通过被检物质对金属膜上的激光进行反射,通过表面等离子共振现象获得被检物质的信息。
表面等离子共振传感技术广泛应用于生命科学、医学、食品安全等领域。
光纤传感器是指利用光纤作为传感器的感应体,通过光纤的定义,判断被测物理量的变化。
有机光电材料研究进展与发展趋势

Frontier Science8有机光电材料研究进展与发展趋势◆邱勇(清华大学,北京100084)摘要:本文综述了有机光电材料的研究进展,及其在有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳电池、有机传感器和有机存储器等领域的应用;介绍了清华大学在有机发光技术方面取得的进展。
关键词:有机光电材料,有机发光二极管,有机场效应晶体管,有机太阳电池中图分类号:O62; O484 文献标识码:A0 前言有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料,广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。
有机光电材料通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子,分为小分子和聚合物两类。
与无机材料相比,有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。
此外,有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间,可以进行分子设计来获得所需要的性能,能够进行自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。
有机光电材料与器件的发展也带动了有机光电子学的发展。
有机光电子学是跨化学、信息、材料、物理的一门新型的交叉学科。
材料化学在有机电子学的发展中扮演着一个至关重要的角色,而有机电子学未来面临的一系列挑战也都有待材料化学研究者们去攻克。
1 有机发光二极管有机电致发光的研究工作始于20纪60年代[1],但直到1987年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构,才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管(O LE D)[2]。
这一突破性进展使OLED 成为发光器件研究的热点。
与传统的发光和显示技术相比较,OLED 具有驱动电压低、体积小、重量轻、材料种类丰富等优点,而且容易实现大面积制备、湿法制备以及柔性器件的制备。
近年来,OLED 技术飞速发展。
2001 年,索尼公司研制成功13英寸全彩OLED 显示器,证明了OLED 可以用于大型平板显示;2002 年,日本三洋公司与美国柯达公司联合推出了采用有源驱动OLED 显示的数码相机,标志着OLED 的产业化又迈出了坚实的一步;2007 年,日本索尼公司推出了11英寸的OLED 彩色电视机,率先实现OLED 在中大尺寸、特别是在电视领域的应用收稿日期:2010-7-2 修订日期:2010-8-25作者简介:邱勇(1964-),男,清华大学教授、博士生导师,清华大学党委常委、副校长,“国家杰出青年科学基金”获得者,长江学者特聘教授,有机光电子与分子工程教育部重点实验室主任,国家“十一五”863“新型平板显示技术”重大项目总体专家组组长。
电化学传感器的应用及发展前景

电化学传感器的应用及发展前景work Information Technology Company.2020YEAR苏州大学研究生考试答卷封面考试科目:仪器分析考试得分:________________ 院别:材料与化学化工学部专业:分析化学学生姓名:饶海英学号: 20114209033授课教师:考试日期: 2012 年 1 月 10 日电化学传感器的应用研究摘要:随着电分析技术的发展,电化学传感技术越来越成为生命科学、临床诊断和药学研究的重要手段之一。
本文主要介绍了电化学发光免疫传感器,电化学DNA传感器、电化学氧传感器、纳米材料电化学传感器的基本概念、原理,以及这些传感器在各领域的应用。
关键词:电化学传感器免疫传感器传感器电化学传感技术的核心是传感器。
传感器能感受(或响应)规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。
传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成,是将一种信息能转换成可测量信号(一般指电学信号)的器件。
传感器可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。
本文以化学传感器尤其是电化学传感器进行研究。
电致化学发光(Electrogenerated chemiluminescence),也称电化学发光(Electrochemiluminescence),简称ECL,是通过电极对含有化学发光物质的体系施加一定的电压或通过一定的电流,电极氧化还原产物之间或电极氧化还原产物与体系其它共存物质之间发生化学反应并生成某种不稳定的中间态物质,该物质分解而产生的化学发光现象。
电致化学发光技术是电化学与化学发光相结合的检测技术,该技术既集成了发光与电化学分析技术的优点,又具有二者结合产生的可控性、选择性、重现性好、灵敏度高、检测限低及动力学响应范围宽等新优势[ 1~3 ]。
电化学传感器可分为以下几个类型。
①吸附型:通过吸附方式将修饰物质结合在电极表面得到的修饰电极为吸附型化学修饰电极。
光电化学制氢技术的研究进展

光电化学制氢技术的研究进展随着全球能源需求的不断增加和传统化石能源严重供给短缺、环境污染等问题的日益严重,人们开始寻找并研究新的清洁能源形式。
其中制氢技术,作为一种清洁高效的能源转化方式,备受关注。
而光电化学制氢技术因其具有高效、环保、可持续等优势,已成为制氢技术领域的热点研究之一。
本文将对光电化学制氢技术的研究进展进行概述。
1. 光电化学制氢技术的基本原理光电化学制氢技术是一种利用太阳能等光源产生电化学反应来制取氢气的技术。
光电化学制氢技术的主要原理是:通过光照射,产生激发态电子,激活电极表面的催化剂,从而促使催化剂与水分子发生反应,并放出氢气。
这个过程可以简单的分为两个步骤:第一步是光照射导致半导体电极表面激发态电子的产生;第二步是激发态电子与催化剂进行反应催化产生氢气。
2. 光电化学制氢技术的发展历程早在1972年,日本学者小林三雄等人就利用光电化学方法首次制氢成功。
自此,光电化学制氢技术逐渐得到了人们的关注。
1982年,美国加州大学洛杉矶分校首次利用纳米晶电极的光电化学电池成功制氢。
同时,从1995年开始,人们意识到采用光伏功率的光电化学制氢技术更加效率高、成本低。
近年来,随着新型光伏材料的不断应用,光电化学制氢技术的效率得到了进一步提高,并已经具备了实际应用的技术基础。
3. 光电化学制氢技术的研究重点光电化学制氢技术的研究重点主要包括:材料的设计与合成、光电发电机的制备、光伏转换效率提高、反应器的优化等。
其中,光电极材料的研究是影响光电化学制氢效率的重要因素。
近年来,人们通过多种方法进行了光电极材料的设计与优化:例如,利用纳米技术制备光电极,增大电极比表面积,增强催化剂的作用;利用超能电子显微镜研究电催化机理;利用电化学阻抗谱测试光电极性能等。
这些研究为提高光电化学制氢技术的效率提供了科学依据。
4. 光电化学制氢技术存在的问题光电化学制氢技术的发展也面临着一些问题和难点。
首先,目前铂等贵金属催化剂仍然被广泛应用于光电化学制氢技术的电极上,这导致了成本昂贵。
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光电化学传感器的研究进展
摘要:光电化学传感器是电化学传感器的一种改进型,不仅器件简单、操作
方便、响应速度快、成本低、易于微型化,而且具有较低的检出限和较高的敏感度。
鉴于上述优势,越来越多的科研人员将工作重点转向光电化学领域。
综述了
近年来光电化学传感器的研究进展。
关键词:光电化学发光;生物传感;进展
引言:光电化学与生物传感技术是光电化学分析技术与生物传感技术相结合
的一种新型检测方法。
它有很多独特的优点。
因此,光电传感器在分析化学领域
占有重要地位,并将具有优越的分析性能,定量分析各种物质的测量。
本文分析
了光电化学传感器的发展现状、检测原理及发展趋势。
1光电流产生的机理
光电流是由以下两种机制产生的: (1)当在溶液中存在还原剂时,物质从激
发态还原到基态,光照到材料表面,从基态到激发态,即 PEC反应,以此类推,
产生连续的光电流;(2)在电子给体或受体分子的情况下,激发态分子与猝灭剂分
子之间发生电子转移反应,产生的分子氧化或还原态进一步从电极表面获得或失
去电子,产生电流,光活性材料返回基态,周期为连续光电流。
光电流分为阳极光电流和阴极光电流两种形式。
以无机半导体纳米粒子为例,在光条件下,当无机半导体纳米粒子吸收高于其自身带隙能量的能量时,纳米粒
子的子电子由价带跳跃到产生的电子空穴对的传导带而产生,然后受激发的电子
重新组合或转移。
如果来自导带的电子转移到电极表面,当电子给体在溶液中被
价带中的空穴捕获时,电子给体产生绿色阳极光电流,另一方面,如果导带中的
电子转移到溶液中的电子受体,电子从电极转移到带孔上的价电子,阴极光电流
就产生了。
2 PEC生物传感器的原理及分类
该PEC生物传感器主要基于电流/电压信号的变化通过电极来监测相应的生
物特征识别反应。
在光条件下,激发光电活性物质的光电性能,并将被测物体与
连接在光电材料上的识别探头结合起来,改变光电活性物质本身产生的光电电压
或光电流,这种电阻效应在一定范围内,数值的变化与被测物质的浓度之间存在
函数关系,因此可以通过改变待测物质的光电压或光电流来检测目标。
在传感器中,基于特定靶标的光化学和生物传递,将活性材料修饰在传感器电极表面,用
于测试所构建的传感器电极的信号响应和待测物质的灵敏度,具有极其重要的影响。
根据光活性材料的类型不同,可粗略地分为以下几类: 无机光活性材料、有
机光活性材料、复合型光活性材料等。
其中常见的无机光活性材料包括TiO2 ,ZnO, WO3 , Cu2 O, Bi2 S3 , BiOI, CdSe, ZnS, ZnSe, graphene 等。
当光敏材料受到能量大于其能带间隙的光激发时,价带中的基态电子跃迁到导带,形成电子空穴对。
导带中的光生电子转移到电极表面,电解槽中价带中的空穴与
电子供体氧化,产生阳极电流,当电子从导带转移到电解质溶液或光敏材料的界
面时,将与电解质中的受体发生还原反应,从电极表面到光敏材料的价带的电子
转移随着光生空穴反应发生,产生阴极光电流。
3电流型光电化学传感器的应用
3.1化学物质的检测
电流型光电化学传感器是根据被测物与处于激发态的光电材料之间的电荷转
移而引起的光电流的变化或者根据被测物质本身的光电流的变化的原理而进行分
析测定的,且具有很好的选择性和高度的灵敏性,基于这一优势可以用来
测定化学物质。
磷酸三苯酯( TPhP) 作为有机磷阻燃剂( OPFRs) 的
典型模型,一直被视为健康问题的新兴环境污染物。
通过采用静电纺丝技术合成
分子印迹纳米纤维,并将其与 BiOI 纳米片阵列相结合作为光活性电极,在可
见光的激发下能够快速、高灵敏度的检测磷酸三苯酯。
在优化的实验条件下,
光电化学响应与 TPhP 浓度的对数值成线性比例,范围为 0. 01 ngmL-1 至
500 ngmL-1 。
不仅仅是对于有机污染物有着良好的检测能力,对于环境中痕量
的无机物质也能够高灵敏检测
3.2生物分子的检测
由于某些半导体具有很强的氧化能力,所以 PEC 传感器的选择性并不是很
理想,通过结合生物分子识别元件如酶、核酸、抗原 /抗体等
可以有效的改善这一不足之处。
3.3细胞传感器
细胞是生物体的基本结构和功能单位。
细胞形态和数量的检测往往可以预测
一些疾病。
因此,细胞检测在人类健康和人类健康中发挥着重要作用,对生命的
研究具有重要意义和价值。
细胞感觉所述电极表面修饰剂的主要结构是特异的并
且细胞表面是结合的。
电池在电极上修饰后,由于空间位阻较大,光电信号明显
减弱,从而实现了对细胞的分析和检测。
4 PEC生物传感器的信号放大策略
对于光电生物传感器,传感器性能的稳定性取决于光电响应的大小。
为了获
得最佳的光电信号,需要充分地发挥光电传感器的性能,近年来,越来越多的研
究团队致力于开发新的光电信号放大策略。
根据光电信号的位置,信号可以进行
放大,放大的方法可以分为以下两部分。
4. 1 传感基底信号放大
无机半导体材料已经广泛用于制作传感器基底,但对于某些半导体材料来说,或多或少都存在一些缺陷。
为了克服这些缺陷,研究人员对基片结构材料进行了
多种改进,以提高其光电响应性能。
Tio2作为一种常用的感光材料,广泛应用于
各种传感器的制造,但由于宽带隙激发电子转移需要高能量,而且只能被吸收,
因此有必要对其进行修改和改性。
4.2 免疫端的信号放大
在传感器的构建过程中,除了基准信号的放大外,免疫端放大信号也很重要。
由于光敏材料难以选择,目前的研究小组更倾向于研究免疫方面的信号放大策略,以实现传感器对目标的高灵敏检测。
5PEC传感器的展望
电化学分析和电化学传感器是一个新的发展方向,由于其光学和电化学方法的优点,受到了广泛的关注,成为分析化学方法中一个非常有前途的领域。
光电传感器虽然还处于起步阶段,但也存在一些不足: 一是光电响应和光电电子转移分析的机理还没有很好的定义,与其他分析方法相比还有一定的差距,因此,应致力于光电传感机理的研究;二是提高光电转换效率是构建光电传感器的关键,因此,需要开发一种具有较高光电转换效率的新型光电材料; 三是光电传感器主要应用于科研领域,其制备技术不成熟,大规模生产应用存在一定的局限性; 四是小型化、快速化、灵敏化是当前光电传感器应朝着这一方向努力的方向。
结束语:
光电化学生物传感器是光电化学分析技术与生物传感器技术相结合发展起来的一种新的检测方法,检测原理是根据光电活性物质的光电转换特性来确定分析液的浓度。
在光化学检测中,光作为激发信号,光敏材料被激发,电信号作为检测信号。
激励信号和检测信号的不同形式使背景信号降低,因此,脉冲分析技术具有更高的警戒性。
光化学生物传感器继承了高的光化学分析灵敏度和反应分子之间特殊的生物亲和力,因此在分子和分子的检测中有着广阔的应用前景。
参考文献:
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