JP3021282B2 - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JP3021282B2
JP3021282B2 JP11799594A JP11799594A JP3021282B2 JP 3021282 B2 JP3021282 B2 JP 3021282B2 JP 11799594 A JP11799594 A JP 11799594A JP 11799594 A JP11799594 A JP 11799594A JP 3021282 B2 JP3021282 B2 JP 3021282B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ装置
に関し、特に液晶表示部に対し光による直接の書き込み
が可能なTFTアクティブマトリックス液晶ディスプレ
イ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a TFT active matrix liquid crystal display device capable of directly writing light on a liquid crystal display portion by light.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、小型携帯機器の表示部として、液
晶表示を使用することが一般的となっており、また入力
装置としては、従来のキーボードの他にマウス、トラッ
クボール、ペン等による入力機器が使用されるようにな
ってきている。ここで、液晶表示部としては、液晶材料
とTFT(薄膜トランジスタ)とを積層したいわゆるT
FTアクティブマトリックスディスプレイがある。これ
は、画素電極とこれに対向する対向電極間に印加される
電圧をスイッチング素子でスイッチングして、両電極間
に介在させた液晶を光学的に変調することにより、この
光学的変調が表示パターンとして視認されるものであ
る。このような、アクティブマトリックス駆動方式は、
高コントラストの表示が可能であり、液晶テレビジョ
ン、ワードプロセッサ、コンピュータの端末表示装置に
使用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, it has become common to use a liquid crystal display as a display unit of a small portable device, and as an input device, a mouse, a trackball, a pen or the like is used in addition to a conventional keyboard. Equipment is being used. Here, a so-called T-layer in which a liquid crystal material and a TFT (thin film transistor) are laminated is used as a liquid crystal display unit.
There is an FT active matrix display. This is because the voltage applied between a pixel electrode and a counter electrode facing the pixel electrode is switched by a switching element to optically modulate a liquid crystal interposed between the two electrodes. Is visually recognized as. Such an active matrix driving method is
It can display high contrast and is used in liquid crystal televisions, word processors, and computer terminal displays.

【0003】そして、このTFTアクティブマトリック
スディスプレイの液晶表示部に対しライトペン等によっ
て直接書き込みを行う方法が提案されている。
A method has been proposed in which writing is performed directly on the liquid crystal display section of the TFT active matrix display using a light pen or the like.

【0004】例えば、特開昭62−44796号公報に
は、液晶ディスプレイに対しライトペン等による光入力
によって直接書き込みを行う構造が示されている。この
例では、液晶表示部に、画素となる液晶及び液晶を駆動
するTFT素子、そして光を受光する光電変換素子が設
けられている。光電変換素子の例としては、ホトダイオ
ード、ホトトランジスタ等が挙げられている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-44796 discloses a structure in which writing is directly performed on a liquid crystal display by light input using a light pen or the like. In this example, a liquid crystal display section is provided with a liquid crystal serving as a pixel, a TFT element for driving the liquid crystal, and a photoelectric conversion element for receiving light. Examples of the photoelectric conversion element include a photodiode, a phototransistor, and the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の特開
昭62−44796号公報の構造では、入力される光を
液晶画面上で直接検知するための構造として、ホトダイ
オード等の光電変換素子及びその駆動用のTFT素子が
必要であるため、構造が複雑となる上、1画素当たりに
光検知用素子の占める面積も大きくなってしまう。この
結果、画面表示の精細度も低下してしまうという問題点
があった。
In the structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-44796, a photoelectric conversion element such as a photodiode or the like is used as a structure for directly detecting input light on a liquid crystal screen. Since a driving TFT element is required, the structure becomes complicated, and the area occupied by the light detecting element per pixel increases. As a result, there is a problem that the definition of the screen display is also reduced.

【0006】そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑
み、液晶画面上での光検知を簡易な構造で実現でき、画
面表示の精細度にも優れたTFTアクティブマトリック
スディスプレイ装置を提供することにある。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a TFT active matrix display device which can realize light detection on a liquid crystal screen with a simple structure and also has excellent screen display definition. It is in.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、液晶と、該液晶を駆動する液晶駆動用
FT素子と、ライトペンからの書き込み光を検知する光
検知用TFT素子とを有する液晶表示部を備え、前記液
晶表示部への光入力に応じて液晶表示を変える液晶ディ
スプレイ装置において、前記液晶駆動用TFT素子の上
部に外部光を遮断する遮光フィルタを配するとともに、
前記光検知用TFT素子の上部に選択的に前記ライトペ
ンの書き込み光の波長のみを通過させる干渉フィルタを
配してなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a liquid crystal and a liquid crystal driving T for driving the liquid crystal.
And FT device, including a liquid crystal display unit and a light sensing TFT element for detecting a writing light from a light pen, in a liquid crystal display device for changing the liquid crystal display in accordance with the optical input to the liquid crystal display unit, the liquid crystal drive For TFT device
A light-blocking filter that blocks external light is placed in the
The light pen is selectively placed above the light detecting TFT element.
An interference filter that passes only the wavelength of the
It is characterized by being arranged .

【0008】ここで、前記光検知用のTFT素子は前記
液晶駆動用のTFT素子と同一構造でありかつ同一プロ
セスにて形成されたものとしてもよい。
[0008] Here, the TFT element for the optical detection is the same structure as the TFT element for the liquid crystal drive and the same pro
It may be formed by a process .

【0009】[0009]

【0010】また、一例として、前記ライトペンの書き
込み光の波長を950nmの赤外光とすると共に、前記
干渉フィルタ波長950nmの赤外光のみを通過させ
る特性のものを使用する。
Also, as an example, the writing of the light pen
The wavelength of the incident light is 950 nm infrared light, and the interference filter has a characteristic of passing only the 950 nm infrared light.

【0011】[0011]

【作用】上述のように本発明は、光検知用素子としてT
FT素子を使用しているので、従来のように光検知用と
して光電変換素子とその駆動用のTFT素子の両素子を
設ける必要がなく、開口率を大きくでき表示特性を向上
できる。さらに、光検知のために、表示画面側に特定波
長の光のみを通過させる干渉フィルタを設ける一方、ラ
イトペンによる書き込みの光の波長を上記と同一波長と
することによって不要光の干渉等なく、確実な書き込み
が可能となる。
As described above, the present invention uses a T
Since the FT element is used, there is no need to provide both a photoelectric conversion element for detecting light and a TFT element for driving the element as in the conventional case, and the aperture ratio can be increased and the display characteristics can be improved. In addition, a specific wave is displayed on the display screen side for light detection.
While providing an interference filter that passes only long light,
Set the wavelength of light written by the tip pen to the same wavelength as above.
To ensure reliable writing without unnecessary light interference
Becomes possible.

【0012】また、光検知用のTFT素子を液晶駆動用
のTFT素子と同一構造と、両素子を同一プロセスに
て形成するので、新たな工程の追加等が不要で製造工程
の簡略化を図れる。
Further, the TFT element for the optical detection and TFT elements and the same structure for driving the liquid crystal, because it forms the two elements in the same process, simplifying the additional such a new process is unnecessary manufacturing steps I can do it.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【実施例】本発明による液晶ディスプレイの特徴は、液
晶画面上に入力される光を検知する光検知用素子とし
て、従来考えられたようなホトダイオード、ホトトラン
ジスタといった光電変換素子を使用するのではなく、液
晶駆動用のTFT素子と同構造のTFT素子を用いた点
にある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A liquid crystal display according to the present invention is characterized in that a photoelectric conversion element such as a photodiode or a phototransistor, which has conventionally been considered, is not used as a light detection element for detecting light input on a liquid crystal screen. This is in that a TFT element having the same structure as the TFT element for driving the liquid crystal is used.

【0015】従来、TFT素子を使用する際には、いか
にしてTFT素子への光入射を防止し、漏れ電流を少な
くするか、ということが検討されてきた。(例えば、
「フラットパネル・ディスプレイ’90」 日経BP
社)。これは、TFT素子が主にスイッチング用の駆動
素子として使用されていたためである。これに対して、
本発明は、従来の使用方法とは逆にTFT素子に光入射
があった際の漏れ電流を積極的に用いる点に特徴があ
る。
Conventionally, when a TFT element is used, it has been studied how to prevent light from entering the TFT element and reduce leakage current. (For example,
"Flat Panel Display '90" Nikkei BP
Company). This is because the TFT element was mainly used as a switching drive element. On the contrary,
The present invention is characterized in that a leakage current when light is incident on a TFT element is positively used, contrary to the conventional method of use.

【0016】以下、図面を参照して詳細に説明する。図
1及び図2はそれぞれ、本発明の一実施例による液晶デ
ィスプレイ装置の上面図及びその部分拡大図、図3
(a)及び(b)はそれぞれ、図2のA−A’線断面図
及びB−B’線断面図、図4は液晶ディスプレイ装置の
フィルター部上面図、図5はライトペンの光波長特性
図、図6は液晶画素1素子当たりの等価回路図、図7は
液晶ディスプレイ装置のタイミングチャート図、図8は
ライトペンの概略図、図9はライトペンによる入力状態
を示す図である。
The details will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are a top view and a partially enlarged view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, respectively.
(A) and (b) are cross-sectional views taken along line AA 'and BB' of FIG. 2, respectively, FIG. 4 is a top view of a filter portion of a liquid crystal display device, and FIG. 5 is a light wavelength characteristic of a light pen. FIGS. 6 and 7 are equivalent circuit diagrams per liquid crystal pixel element, FIG. 7 is a timing chart of the liquid crystal display device, FIG. 8 is a schematic diagram of a light pen, and FIG. 9 is a diagram showing an input state by the light pen.

【0017】図1及び図2に示すように、本実施例の液
晶ディスプレイ装置は、1画素当たりに液晶を駆動する
ためのTFT素子1及び画面に入力される光を検知する
ための光検知用素子であるTFT素子2とが一対で設け
られている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a liquid crystal display device according to the present embodiment has a TFT element 1 for driving liquid crystal per pixel and a light detecting element for detecting light input to a screen. A TFT element 2 which is an element is provided in a pair.

【0018】図中、3、4、5はそれぞれ、TFT素子
1のソース電極、ゲート電極及びドレイン電極である。
また、TFT素子2のゲートはVOFF電極6に、ソース
はコモン電極7に接続されている。8は画素電極(IT
O)である。また、点線部は後述する各フィルタ部を示
している。
In the figure, 3, 4 and 5 are a source electrode, a gate electrode and a drain electrode of the TFT element 1, respectively.
The gate of the TFT element 2 is connected to the V OFF electrode 6, and the source is connected to the common electrode 7. 8 is a pixel electrode (IT
O). Dotted lines indicate respective filter units described later.

【0019】上記液晶ディスプレイ装置の断面構造は、
図3(a)に示すように、TFT素子1については、ア
レイ基板20上のゲート電極4上に絶縁膜21、アモル
ファスシリコン膜22が積層され、その上にソース電極
3、ドレイン電極5が形成されている。また、図3
(b)に示すように、TFT素子2もTFT素子1と全
く同様の構造を有している。なお、23は第1偏光板、
24は光ガイド、25は蛍光管、26は液晶材料であ
る。
The sectional structure of the liquid crystal display device is as follows:
As shown in FIG. 3A, in the TFT element 1, an insulating film 21 and an amorphous silicon film 22 are laminated on a gate electrode 4 on an array substrate 20, and a source electrode 3 and a drain electrode 5 are formed thereon. Have been. FIG.
As shown in (b), the TFT element 2 has the same structure as the TFT element 1. 23 is a first polarizing plate,
24 is a light guide, 25 is a fluorescent tube, and 26 is a liquid crystal material.

【0020】そして、両TFT素子1、2の上方には対
向基板30が設けられている。対向基板30の外方には
第2偏光板31が、また内方にはフィルタ部32が設け
られている。ここで、上下の第1及び第2の偏光板2
3、31は、偏光角度が互いに90度直行するように配
置されている。光ガイド24は蛍光管25からの光を液
晶に対して均一に照射するためのものである。
An opposing substrate 30 is provided above the TFT elements 1 and 2. A second polarizing plate 31 is provided outside the counter substrate 30, and a filter unit 32 is provided inside. Here, the upper and lower first and second polarizing plates 2
3, 31 are arranged so that the polarization angles are orthogonal to each other by 90 degrees. The light guide 24 is for uniformly irradiating the light from the fluorescent tube 25 to the liquid crystal.

【0021】また、図4にも示すように、上記フィルタ
部32には、液晶駆動素子であるTFT素子1への光入
射を防止するための遮光フィルタであるブラックマトリ
ックス33が、またTFT素子2へ特定の波長の光のみ
を通過させる光学的バンドパスフィルタである干渉フィ
ルタ34及びカラーフィルタ35がそれぞれ設けられて
いる。
As shown in FIG. 4, a black matrix 33 which is a light shielding filter for preventing light from entering the TFT element 1 which is a liquid crystal driving element is provided in the filter section 32. An interference filter 34 and a color filter 35, which are optical bandpass filters that pass only light of a specific wavelength, are provided.

【0022】また、干渉フィルタ34は、例えば図5に
示すような中心波長950nmの赤外光のみを通過させ
る特性を有するフィルタとする。このフィルタを使用す
る場合は、書き込みの光も、当然、後述するように波長
950nmの赤外光を使用する。
The interference filter 34 is a filter having a characteristic of passing only infrared light having a center wavelength of 950 nm as shown in FIG. 5, for example. When this filter is used, the writing light naturally uses infrared light having a wavelength of 950 nm as described later.

【0023】上記構造の液晶ディスプレイの1画素当た
りの回路構成は、図6に示すような等価回路で示すこと
ができる。即ち、TFT素子1のソース電極3はソース
バスラインLC1、LC2・・・、LCj・・・、LCmに接続
され、ドレイン5は各液晶画素40に、またゲート4は
ゲートバスラインX1、X2・・・、Xj・・・、Xmに接続
される。一方、TFT素子2のドレイン5はTFT素子
1のドレイン5に接続されるとともに各液晶画素40に
接続される。TFT素子2のソース電極は、コモン電極
7に接続され、ゲート電極はVOFF電極6に接続され
る。
The circuit configuration per pixel of the liquid crystal display having the above structure can be represented by an equivalent circuit as shown in FIG. That is, the source electrode 3 of the TFT element 1 is connected to the source bus lines LC1, LC2,..., LCj, LCm, the drain 5 to each liquid crystal pixel 40, and the gate 4 to the gate bus lines X1, X2. .., Xj..., Xm. On the other hand, the drain 5 of the TFT element 2 is connected to the drain 5 of the TFT element 1 and to each liquid crystal pixel 40. The source electrode of the TFT element 2 is connected to the common electrode 7, and the gate electrode is connected to the V OFF electrode 6.

【0024】上記回路構成をとる本実施例の動作を図7
を参照して説明する。
The operation of the present embodiment having the above circuit configuration is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0025】まず、各ゲートバスラインの電圧をVX1
X2,・・・,VXj・・・,VXn、また、各ソースバスラインの
電圧をVLC1,VLC2,・・・,VLCj,・・・VLCmとしてい
る。
First, the voltage of each gate bus line is set to V X1 ,
V X2, ···, V Xj ··· , V Xn In addition, the voltage of each source bus line V LC1, V LC2, ···, V LCj, are the ··· V LCm.

【0026】今、J行J列の液晶画素に対しVLCjの電
圧がデータ走査期間中のVXjON期間中に書き込まれ、
Voff期間中はその電圧が保存される。ところで、V
off期間中に光が当たった時は、TFT素子2の感光
性により電荷が放電されるため、次の光検出走査期間の
TFT素子1ON時にこの放電された電荷を充電する電
流が流れる一方、光が当たっていない画素ではこの電荷
の充電がないため、この充電電流の有無によりその画素
に光が当たったかどうかがわかる。光走査期間に画素に
光が当たったことを検出すると以降はその画素を反転表
示する。
Now, the voltage of V LCj is written to the liquid crystal pixels in J rows and J columns during the V Xj ON period during the data scanning period,
The voltage is maintained during the Voff period. By the way, V
When light is applied during the off-period, the charge is discharged due to the photosensitivity of the TFT element 2. Therefore, when the TFT element 1 is turned on in the next light detection scanning period, a current for charging the discharged charge flows while the light is charged. Since no charge is applied to a pixel to which no light is applied, whether or not light is applied to the pixel can be determined based on the presence or absence of the charge current. When it is detected that light has hit the pixel during the light scanning period, the pixel is thereafter displayed in reverse video.

【0027】上記のような液晶ディスプレイに対して、
例えば図8に示すようなライトペン50で、図9に示す
ように画面51上への直接の書き込みを行うことができ
る。図中、52はスイッチ、53は電池、54は中心周
波数950nmの赤外光を出射する赤外LEDである。
For the above liquid crystal display,
For example, a light pen 50 as shown in FIG. 8 can be used to directly write on the screen 51 as shown in FIG. In the figure, 52 is a switch, 53 is a battery, and 54 is an infrared LED that emits infrared light having a center frequency of 950 nm.

【0028】以上説明したように本実施例によれば、液
晶駆動用のTFT素子と同一構造のTFT素子を光検知
用素子として使用しているので、従来のように光検知用
の別構造の素子とその駆動用TFT素子の両素子を設け
る必要がなく、単にフィルタ部の構造を変えるだけでよ
く、画素構造の簡易化を図れる。従って、1画素当たり
の開口率を大きくでき、表示特性を向上できる。しか
も、本実施例の光検知用素子は液晶駆動用と同一構造の
TFT素子なので、同一プロセスにおいて両素子を形成
でき、光検知用の別素子を設ける場合に比較して、製造
工程を非常に簡略化できる。
As described above, according to the present embodiment, a TFT element having the same structure as the TFT element for driving the liquid crystal is used as the light detecting element. There is no need to provide both the element and the TFT element for driving the element, and it is sufficient to simply change the structure of the filter unit, and the pixel structure can be simplified. Therefore, the aperture ratio per pixel can be increased, and the display characteristics can be improved. Moreover, since the light detecting element of this embodiment is a TFT element having the same structure as that of the liquid crystal driving element, both elements can be formed in the same process, and the manufacturing process is very complicated as compared with the case where another element for light detection is provided. Can be simplified.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ラ
イトペン等により液晶画面上に直接書き込みが可能なT
FTアクティブマトリックスディスプレイ装置におい
て、液晶画面上での光検知を極めて簡易な構造で実現で
き、かつ画面表示の精細度も向上できる。しかも、製造
工程を簡略化でき、コストダウンも図れる。
As described above, according to the present invention, a T which can be directly written on a liquid crystal screen by a light pen or the like is used.
In an FT active matrix display device, light detection on a liquid crystal screen can be realized with a very simple structure, and the definition of screen display can be improved. In addition, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例による液晶ディスプレイ装置
の上面図である。
FIG. 1 is a top view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.

【図3】(a)及び(b)はそれぞれ、図2のA−A’
線断面図及びB−B’線断面図である。
FIGS. 3A and 3B are AA ′ of FIG. 2 respectively.
It is the line sectional view and the BB 'line sectional view.

【図4】本発明の一実施例による液晶ディスプレイ装置
のフィルタ部の上面図である。
FIG. 4 is a top view of a filter unit of the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例によるライトペンの光波長特
性図である。
FIG. 5 is a light wavelength characteristic diagram of a light pen according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例による液晶画素1素子当たり
の等価回路図である。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram per liquid crystal pixel element according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例による液晶ディスプレイ装置
のタイミングチャートである。
FIG. 7 is a timing chart of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例によるライトペンの概略図で
ある。
FIG. 8 is a schematic view of a light pen according to an embodiment of the present invention.

【図9】図8のライトペンによる画面入力状態を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing a screen input state using the light pen of FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 TFT素子(液晶駆動用) 2 TFT素子(光検知用) 26 液晶材料 32 フィルタ部 33 遮光フィルタ 34 干渉フィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 TFT element (for liquid crystal drive) 2 TFT element (for light detection) 26 Liquid crystal material 32 Filter part 33 Light shielding filter 34 Interference filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−249622(JP,A) 特開 昭62−75419(JP,A) 実開 平3−34129(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368 G02F 1/133 530 G02F 1/1335 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-249622 (JP, A) JP-A-62-75419 (JP, A) JP-A-3-34129 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1368 G02F 1/133 530 G02F 1/1335

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 液晶と、該液晶を駆動する液晶駆動用
FT素子と、ライトペンからの書き込み光を検知する光
検知用TFT素子とを有する液晶表示部を備え、前記液
晶表示部への光入力に応じて液晶表示を変える液晶ディ
スプレイ装置において、前記液晶駆動用TFT素子の上部に外部光を遮断する遮
光フィルタを配するとともに、前記光検知用TFT素子
の上部に選択的に前記ライトペンの書き込み光の波長の
みを通過させる干渉フィルタを配してなる ことを特徴と
する液晶ディスプレイ装置。
1. A liquid crystal and a liquid crystal driving T for driving the liquid crystal.
And FT device, including a liquid crystal display unit and a light sensing TFT element for detecting a writing light from a light pen, in a liquid crystal display device for changing the liquid crystal display in accordance with the optical input to the liquid crystal display unit, the liquid crystal drive On top of the TFT device for external light
An optical filter, and the light-detecting TFT element
At the top of the wavelength of the writing light of the light pen selectively
A liquid crystal display device comprising an interference filter that passes only light .
【請求項2】 請求項1に記載の液晶ディスプレイ装置
において、前記光検知用TFT素子は前記液晶駆動用T
FT素子と同一構造でありかつ同一プロセスにて形成さ
れたことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light detecting TFT element is a liquid crystal driving TFT.
It has the same structure as the FT element and is formed by the same process.
A liquid crystal display device characterized in that it.
【請求項3】 請求項1または2に記載の液晶ディスプ
レイ装置において、前記ライトペンの書き込み光の波長
は950nmの赤外光であると共に、前記干渉フィルタ
は波長950nmの赤外光のみを通過させる特性を有す
ことを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a wavelength of the writing light of the light pen.
Is infrared light of 950 nm, and the interference filter
Has the property of transmitting only infrared light with a wavelength of 950 nm
A liquid crystal display device, characterized in that that.
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