CN101999143A - 显示装置和输入装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种显示装置和输入装置。该显示装置包括：相互交叉布置并限定出像素区域的栅线和数据线；布置在像素区域中的像素电极；布置在像素区域中的传感元件；以及开关元件，其用于选择性地将数据线连接到像素电极或者传感元件。根据本发明实施方式的显示装置能够通过数据线传输所有的用于显示图像的信号和从外部输入的信号。因此，根据本发明实施方式的显示装置可以通过简单的结构来显示图像并将包括触摸或类似信号的信号作为输入信号。

Description

显示装置和输入装置
技术领域
本公开内容涉及一种显示装置和输入装置。
背景技术
信息处理技术的发展使得平板显示装置例如液晶显示(LCD)装置、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)装置、和等离子显示面板(PDP)等被广为传播。
此外，适于将信号直接输入平板显示装置屏幕中的触摸屏正被广泛使用。
可将触摸屏设置在平板显示装置上。或者，可在显示装置中包括适于输入由触摸一屏幕所产生的信号的元件。
公开内容
技术问题
本说明书的各实施方式提供适于显示图像并同时从外部输入信号的显示和输入装置。更具体地，本说明书的各实施方式提供适于简化用于输入传感元件所感测的信号的布线结构的显示和输入装置。
技术方案
根据本说明书的实施方式的一种显示装置包括：相互交叉布置并限定出像素区域的栅线和数据线；设置在像素区域上的像素电极；设置在像素区域上的传感元件；和开关元件，其被构造成选择性地将像素电极和传感元件中任何一个与数据线连接起来。
该开关元件包括：第一开关，其被构造成执行像素电极和数据线之间的连接和断开连接中任何一个；以及第二开关，其被构造成执行传感元件和数据线之间的连接和断开连接中任何一个。
根据本说明书的实施方式的显示装置进一步包括与数据线平行设置的开关线。该第一开关包括：被构造成由栅线上的第一开关信号驱动的第一薄膜晶体管；以及被构造成由开关信号线上的第二开关信号驱动的第二薄膜晶体管。
第二开关包括：被构造成由第一开关信号驱动的第三薄膜晶体管；和被构造成由第二开关信号驱动的第四薄膜晶体管。
第一薄膜晶体管可以是第一类型的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)而第二薄膜晶体管可以是第二类型的MOSFET。
第三薄膜晶体管可以是第一类型的MOSFET而第四薄膜晶体管可以是第二类型的MOSFET。
第一和第二开关信号包括：用于导通所有第一和第二薄膜晶体管的第一时间周期；和用于仅导通第一和第二薄膜晶体管之一的第二时间周期。
根据本说明书的实施方式的显示装置可以进一步包括用于将偏置电压施加给传感元件的偏置线。
根据本说明书的另一个实施方式的显示装置包括：多条栅线，其形成以沿着第一方向延伸；多条数据线，其形成以与栅线交叉；像素电极，其布置在由栅线和数据线限定出的像素区域上；布置在像素区域内的传感元件，其每个被构造成感测外部信号并产生电传感信号；和控制单元，其被构造成将用于图像显示的扫描信号通过数据线施加给像素电极并经由数据线接收电传感信号。
根据本说明书的另一个实施方式的显示装置可进一步包括：第一开关，每个第一开关都被构造成由第一和第二开关信号驱动，并执行各自像素电极和各自数据线之间的连接和断开连接中任何一个，其中第一和第二开关信号从控制单元施加；第二开关，每个第二开关都被构造成由第一和第二开关信号驱动，并执行各自传感元件和各自数据线之间的连接和断开连接中任何一个。
该控制单元包括：被构造成产生扫描信号的数据驱动器；
被构造成产生第一开关信号的栅驱动器；以及被构造成产生第二开关信号的开关信号产生器。
根据本说明书的另一个实施方式的显示装置可进一步包括被布置以将第二开关信号传送给第一开关和第二开关的多条开关信号线。
这些开关信号线彼此电性连接。
根据本说明书的实施方式的输入装置包括：相互交叉布置并限定出像素区域的栅线和数据线；设置在像素区域上的像素电极；设置在像素区域上的传感元件，其被构造成将外部信号转换成电传感信号；以及开关元件，其被构造成选择性地将像素电极和传感元件中任何一个与数据线连接起来。
根据本说明书的实施方式的输入装置可进一步包括控制单元，其被构造成通过数据线将用于图像显示的扫描信号施加给像素电极并经由数据线接收电传感信号。
有益效果
根据本说明书实施方式的这样的显示装置可以使用开关信号不同地驱动第一和第二开关。
这样，当像素电压信号没有经数据线施加给像素电极时，可以将传感信号通过数据线施加给系统。
换句话说，该显示装置允许像素电极和传感元件共用数据线。从而，不必另外形成用于传送传感信号的读取线。
附图说明
图1是根据本说明书的实施方式的显示装置的配置图。
图2是示出开关信号波形的波形图。
最佳实施方式
图1是根据本说明书的实施方式的显示装置的配置图。图2是示出开关信号波形的波形图。
参考图1和图2，显示装置包括栅线“GL1、GL2、……”(在下文中，为GLs)、数据线“DL1、DL2、……”(在下文中，为DLs)、开关信号线“SL1、SL2、……”(在下文中，为SLs)和偏置线“BL1、BL2、……”(在下文中，为BLs)。显示装置进一步包括开关元件、像素电极“PX1、PX2、……”(在下文中，为PXs)、传感元件“SU1、SU2、……”(在下文中，为SUs)和控制单元100。
栅线GLs被布置以在第一方向延伸。这些栅线GLs与控制单元100电性连接。这样的栅线GLs接收来自控制单元100的栅信号并将接收到的栅信号施加给开关元件。
数据线DLs被布置以在第二方向延伸。数据线DLs与栅线GLs交叉布置。这样，由栅线GLs和数据线DLs限定出多个像素区域“P1、P2、……”(在下文中，为Ps)。
这些数据线DLs与控制单元100电性连接。数据线DLs接收来自控制单元100的扫描信号。
开关信号线SLs被布置以在第二方向延伸。开关信号线SLs与数据线DLs平行布置。
与数据线平行布置的开关信号线SLs具有与数据线DLs相同的数量。
或者，这些开关信号线SLs可以布置成每两条数据线布置一条开关信号线。在另一种不同的方式中，这些开关信号线SLs可以布置成每三条数据线布置一条开关信号线。
开关信号线SLs凭借连接线CL与控制单元100电性连接。换句话说，开关信号线SLs彼此电性连接。这样，控制单元100共同施加开关信号SWS给开关信号线SLs。
此外，开关信号线SLs接收来自控制单元100的开关信号SWS。开关信号线SLs将所接收的开关信号SWS施加给开关元件。
偏置线BLs沿着第一方向布置。偏置线BLs与栅线GLs平行布置。
偏置线BLs具有与栅线GLs相同的数量。
或者，偏置线BLs可以布置成每两条栅线布置一条偏置线。在另一种不同的方式中，这些偏置线BLs可以布置成每三条栅线布置一条偏置线。
偏置线BLs与控制单元100电性连接。这样，偏置线BLs接收来自控制单元100的偏置电压并将所接收的偏置电压施加给传感元件SUs。
开关元件分别布置在像素区域Ps内。每个开关元件选择性地将各自的数据线DL与各自的像素电极PX或各自的传感元件SU连接起来。
实际上，开关元件可以将像素电极PXs与数据线DLs连接起来。这种情况下，传感元件SUs凭借开关元件与数据线DLs断开连接。
相反地，开关元件可以将像素电极PXs与数据线DLs断开连接。这时，传感元件SUs凭借开关元件与数据线DLs相连接。
例如，将描述在第一像素P1内单个开关元件SW11和SW21的操作。开关元件SW11和SW21响应于栅线和开关信号线GL1和SL1上的信号而被驱动。当开关元件SW11和SW21将像素电极PX1与数据线DL1连接时，传感元件SU1通过开关元件SW11和SW21与数据线DL1断开连接。相反地，当像素电极PX1通过开关元件SW11和SW21与数据线DL1断开连接时，开关元件将传感元件SU1与数据线DL1连接。
每个开关元件具有第一开关“SW11、SW12、……”(在下文中，为SW1s)和第二开关“SW21、SW22、……”(在下文中，为SW2s)。
第一开关SW1s和第二开关SW2s由来自控制元件100的经由栅线GLs和开关信号线SLs施加的信号驱动。
而且，第一开关SW1s和第二开关SW2s彼此相反地受到驱动。换句话说，第一开关SW1s和第二开关SW2s彼此排他地受到驱动。实际上，当第一开关SW1s接通时，第二开关SW2s关断。相反地，当第二开关SW2s接通时，第一开关SW1s关断。
第一开关SW1s被分别布置在各像素区域Ps内。每个第一开关SW1s选择性地执行各自数据线DL与各自像素电极PXs之间的电性连接。
现在，将详细解释设置在像素区域P1内的第一开关SW11。第一开关SW11选择性地执行数据线DL1与像素电极PX1之间的电性连接。
而且，第一开关SW11连接到数据线DL1与像素电极PX1。
更进一步地，第一开关SW11由第一栅信号GS1和开关信号SWS驱动。更具体地，第一开关SW11由第一栅信号GS1和开关信号SWS接通或关断。因此，数据线DL1通过第一栅信号GS1和开关信号SWS与像素电极PX1电性连接或断开连接。
这样的第一开关SW11包括第一n型金属氧化物半导体场效应晶体管(n-MOSFET)NS11和第二n-MOSFET NS21。
第一n-MOSFET NS11响应于第一栅信号GS1导通或截止。
第二n-MOSFET响应于开关信号SWS导通或截止。
而且，第一n-MOSFET NS11和第二n-MOSFET NS21彼此串联连接。
据此，当第一和第二n-MOSFET NS11和NS21都导通时，数据线DL1电性连接至像素电极PX1。
第二开关SW2s分别布置在各像素区域Ps中。换句话说，第二开关SW2s可以布置成每个像素区域P布置一个第二开关。或者，第二开关SW2s可以布置成每两个像素区域Ps布置一个第二开关。在另一个不同的方式中，第二开关SW2s可以设置成每三个像素区域Ps提供一个第二开关SW2s。
每个第二开关SW2s选择性地执行各自数据线DL与各自传感元件SU之间的电性连接。
现将详细解释设置于第一像素区域P1的第二开关SW21。
第二开关SW21连接至数据线DL1与传感元件SU1。数据线DL1与传感元件SU1之间的电性连接被选择性地执行。
第二开关SW21由第一栅信号GS1和开关信号SWS驱动。更具体地，第二开关SW21由第一栅信号GS1和开关信号SWS接通或关断。因此，数据线DL1通过第一栅信号GS1和开关信号SWS与传感元件SU1电性连接或断开连接。
第二开关SW21包括第三n-MOSFET NS31和p-MOSFET PS1。
第三n-MOSFET NS31响应于第一栅信号GS1导通或截止。
p-MOSFET PS1响应于开关信号SWS导通或截止。该p-MOSFET PS1具有与第一至第三n-MOSFETs NS11至NS31相反的电特性。
例如，如果将正极性电压(+)施加到第一至第三n-MOSFETs NS11至NS31和p-MOSFET PS1上，那么第一至第三n-MOSFETs NS11至NS31导通而p-MOSFET PS1截止。
相反地，当将负极性电压(-)施加到第一至第三n-MOSFETs NS11至NS31和p-MOSFET PS1上时，第一至第三n-MOSFETs NS11至NS31截止而p-MOSFET PS1导通。
正和负极性电压(+)和(-)具有彼此相对的电势。正极性电压(+)具有比负极性电压(-)的电势更高的电势。
第三n-MOSFET NS31和p-MOSFET PS1彼此串联连接。
据此，当p-MOSFET PS1和第三n-MOSFET NS31导通时，传感元件SU1和数据线DL1彼此电性连接。
第二n-MOSFET NS21和p-MOSFET PS1由开关信号SWS驱动。但是，第二n-MOSFET NS21和p-MOSFET PS1相反地受到驱动。
实际上，当第二n-MOSFET NS21由开关信号导通时，p-MOSFET PS1由相同的开关信号截止。
而且，第一n-MOSFET NS11和第三n-MOSFET NS31由第一栅信号GS1驱动。这样，第一n-MOSFET NS11和第三n-MOSFET NS31以彼此相同的方式受到驱动。
换句话说，第一n-MOSFET NS 11和第三n-MOSFET NS31同时导通或截止。
在另一种不同的方式下，可以是第一开关SW11包括两个彼此具有不同导电性类型(conductivity type)的MOSFET，而第二开关SW21包括两个彼此具有相同导电性类型的MOSFET。
像素电极PXs布置成在每个像素区域Ps中布置一个像素电极。
像素电极PXs分别经由数据线DLs接收扫描信号。扫描信号感生出要在像素电极PXs和公共电极之间形成的电场。通过该电场可显示图像。
传感元件SUs分别布置在像素区域Ps中。更具体地，传感元件SUs布置成在分别设有第二开关SW2s的像素区域Ps的每个像素区域中布置一个传感元件。
传感元件SUs被构造成每个都感测来自外部的触摸或光输入信号。作为传感元件的例子，可以使用光电二极管、和光电薄膜晶体管等中的任何一种。
传感元件SUs与偏置线BLs电性连接。而且，传感元件SUs分别与第二开关SW2s电性连接。
每个传感元件SUs产生与来自外部的输入信号对应的传感信号。更具体地，给任何一个传感元件SUs施加一触摸或光信号，该传感元件SUs使得电流经由各自的数据线DL从各自的偏置线流入系统110中。
控制单元100与栅线GLs、数据线DLs、偏置线BLs和开关信号线SLs电性连接。控制单元100产生栅信号GSs、扫描信号、偏置电压和开关信号SWS。
这样的控制单元100包括系统110、时序控制器120、栅驱动器130、数据驱动器140、偏置信号产生器150和开关信号产生器160。
系统110将RGB数据和第一控制信号施加给时序时序控制器120。第一控制信号包括输入时钟、水平同步信号、垂直同步信号和数据使能信号DE。
时序控制器120基于RGB数据和第一控制信号产生第二至第五控制信号。将第二至第五控制信号分别施加给栅驱动器130、数据驱动器140、偏置电压产生器150和开关信号产生器160。
栅驱动器130从第二控制信号获得栅信号GSs。将栅信号GSs分别施加给栅线GLs。
第二控制信号可包括栅移位时钟GSC、栅输出使能信号GOE和栅起始脉冲GSP。
数据驱动器140从第三控制信号获得扫描信号。将扫描信号分别施加给数据线DLs。
第三控制信号可包括源极采样时钟SSC、源极输出使能信号SOE、源极起始脉冲SSP、极性反转信号POL、数据反转信号和奇/偶数据。
偏置电压产生器150从第四控制信号获得偏置电压。经由偏置线BLs将偏置电压施加给传感元件SUs。此偏置电压可以是保持固定电平的直流电压。
或者，偏置电压可以变成具有以每个固定时间间隔变化的电平的电压信号。
开关信号产生器160从第五控制信号获得控制信号SWS。将开关信号SWS施加给连接线CL和开关信号线SLs。而且，开关信号SWS用于驱动第一开关SW1s和第二开关SW2s。
现将解释根据本说明书的实施方式的将信号输入显示装置的过程。
参考图2，开关信号SWS包括与栅信号GSs脉冲同步的脉冲。
更详细地，开关信号SWS在第一时间周期PD1中具有正极性电压(+)。同时，第一栅信号GS1也具有正极性电压(+)。
在第二时间周期PD2内，开关信号SWS具有负极性电压(-)而第一栅信号GS1保持正极性电压(+)。
开关信号SWS和第二栅信号GS2在第三时间周期PD3内都具有正极性电压(+)。
在第四时间周期内，开关信号SWS具有负极性电压(-)，而第二栅信号GS2保持正极性电压(+)。
第一行ROW1的第二n-MOSFET NS21由开关信号SWS在第一时间周期PD1内导通。另一方面，第一行ROW1的p-MOSFETs PS1在同一时间周期内由开关信号SWS截止。
而且，第一行ROW1的第一n-MOSFETs NS 11和第一行ROW1的第三n-MOSFETs NS31在第一时间周期PD1内由第一栅信号GS1导通。
因此，在第一时间周期PD1内，第一行ROW1的第一开关SW11接通而第一行ROW1的第二开关SW21关断。
这样，第一行ROW1的像素电极PX1在第一时间周期PD1电性连接到各自的数据线DLs。另一方面，第一行ROW1的传感元件SU1在第一时间周期PD1与各自的数据线DLs断开电性连接。
因此，数据线DLs上的扫描信号被施加到第一行ROW1的像素电极PX1上。扫描信号使得图像能够显示在第一行ROW1的像素区域P1上。
在第二时间周期PD2内，第一行ROW1的第二n-MOSFETs NS21由开关信号SWS截止。另一方面，在同一时间周期内，第一行ROW1的p-MOSFETsPS1由开关信号SWS导通。
而且，第一行ROW1中的所有第一n-MOSFETs NS 11和第三n-MOSFETsNS31都在第二时间周期PD2内由第一栅信号GS1保持导通状态。
换句话说，在第二时间周期PD2内，第一行ROW1中的第一开关SW11关断，而第一行ROW1中的第二开关SW21接通。
这样，第一行ROW1中的像素电极PX1在第二时间周期PD2内与各自的数据线DLs断开电性连接。第一行ROW1中的传感元件SU1在同一时间周期内与各自的数据线DLs连接。
因此，在第一行ROW1的传感元件SU1中产生的传感信号可以在第二时间周期PD2内通过各自的数据线DLs施加给系统110。
第二行ROW2中的像素电极PX2在第三时间周期PD3内与各自的数据线DLs电性连接。同时，第二行ROW2中的传感元件SU2在同一时间周期与各自的数据线DLs断开电性连接。
这样，扫描信号在第三时间周期PD3内通过各条数据线DLs被施加给第二行ROW2的各个数据电极PX2。扫描信号使得图像显示在第二行ROW2的像素区域P2上。
在第四时间周期PD4中，第二行ROW2的像素电极PX2与各自的数据线DLs断开电性连接。另一方面，传感元件SU2在同一时间周期与各自的数据线DLs电性连接。
因此，在第二行ROW2的传感元件SU2中产生的传感信号可以通过各自的数据线DLs施加给系统110。
以这种方式，图像显示于在奇数时间周期PD1、和PD3等(在下文中，为PDos)按顺序地被逐行驱动的像素区域Ps上。而且，传感信号可以在偶数时间周期PD2、和PD4等(在下文中，为PDes)被逐行顺序地施加给系统110。为了解释方便，“ROW1、ROW2、……”和“COL1、COL2、……”将被分别称作“ROWs”和“COLs”。
系统110分析输入传感信号的数据线DLs中任何一条数据线和时间周期PDs中任何一个时间周期。而且，系统110可以基于分析结果计算显示装置的触摸位置。
实际上，偶数时间周期PDes与显示装置的各行ROWs分别相对地建立。这样，如果传感信号在第二时间周期PD2内输入，那么该传感信号指示诸如触摸或其它的外部信号通过显示装置的第一行ROW1输入进来。
而且，数据线DLs分别对应于显示装置的各列COLs。这样，当传感信号从第一数据线DL1施加给系统110时，传感信号指示诸如触摸或其它的外部信号通过显示装置的第一列COL1输入进来。
因此，系统110通过分析输入传感信号的数据线和时间周期来检测显示屏的屏幕上的行和列坐标。
根据本说明书实施方式的这样的显示装置共用数据线DLs不光用以显示图像也用以输入传感信号。
这样，不必另外形成用于传送传感信号的读取线。因此，根据本说明书实施方式的显示装置可以被简单地构造。
进一步，根据本说明书实施方式的显示装置仅包括一条用于连接控制单元100和开关信号线SLs的连接线CL。
尽管已经参考多个示例性实施方式描述了各实施方式，但是本公开内容并不局限于此。换句话说，本公开内容作为例子呈示。而且，应当理解的是，本领域技术人员可以设计出众多其他修改方案和实施方式，它们也会落入本公开内容的原理范围和精神内。更特别地，可以对属于本公开内容、附图以及所附权利要求书的范围内的主题组合安排的各组成部分和/或布置作出多种变型和修改。因此，对各组成部分和/或布置、可替换的用途作出的变型和修改须被认为包括在所附的权利要求书中。
工业实用性
根据本说明书实施方式的显示装置可以广泛地应用到显示领域和信息处理设备。

Claims (15)

1.一种显示装置，包括：
栅线和数据线，所述栅线和所述数据线相互交叉布置并限定出像素区域；
像素电极，所述像素电极设置在所述像素区域上；
传感元件，所述传感元件设置在所述像素区域上；和
开关元件，所述开关元件被构造成选择性地将所述像素电极和所述传感元件中任何一个与所述数据线相连接。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中所述开关元件包括：
第一开关，所述第一开关被构造成执行所述像素电极和所述数据线之间的连接和断开连接中的任何一个；和
第二开关，所述第二开关被构造成执行所述传感元件和所述数据线之间的连接和断开连接中的任何一个。
3.如权利要求2所述的显示装置，进一步包括与所述数据线平行设置的开关线，其中所述第一开关包括：
第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管被构造成由所述栅线上的第一开关信号驱动；和
第二薄膜晶体管，所述第二薄膜晶体管被构造成由开关信号线上的第二开关信号驱动。
4.如权利要求3所述的显示装置，其中所述第二开关包括：
第三薄膜晶体管，所述第三薄膜晶体管被构造成由第一开关信号驱动；和
第四薄膜晶体管，所述第四薄膜晶体管被构造成由第二开关信号驱动。
5.如权利要求3所述的显示装置，其中所述第一薄膜晶体管是第一类型的MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)而所述第二薄膜晶体管是第二类型的MOSFET。
6.如权利要求4所述的显示装置，其中所述第三薄膜晶体管是第一类型的MOSFET而所述第四薄膜晶体管是第二类型的MOSFET。
7.如权利要求3所述的显示装置，其中所述第一开关信号和所述第二开关信号包括：
第一时间周期，所述第一时间周期用于导通所有的所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管；以及
第二时间周期，所述第二时间周期用于仅导通所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管之一。
8.如权利要求1所述的显示装置，进一步包括用于给所述传感元件施加偏置电压的偏置线。
9.一种显示装置，包括：
多条栅线，所述栅线被形成为沿着第一方向延伸；
多条数据线，所述数据线被形成为与所述栅线交叉；
像素电极，所述像素电极被布置在由所述栅线和所述数据线限定出的像素区域上；
传感元件，所述传感元件被布置在所述像素区域内，且所述传感元件每个都被构造成感测外部信号并产生电传感信号；以及
控制单元，所述控制单元被构造成将用于图像显示的扫描信号通过所述数据线施加给所述像素电极并经由所述数据线接收所述电传感信号。
10.如权利要求9所述的显示装置，进一步包括：
第一开关，所述第一开关每个都被构造成由第一开关信号和第二开关信号驱动，并执行各自像素电极和各自数据线之间的连接和断开连接中的任何一个，其中所述第一开关信号和所述第二开关信号由所述控制单元施加；和
第二开关，所述第二开关每个都被构造成由所述第一开关信号和所述第二开关信号驱动，并执行各自传感元件和各自数据线之间的连接和断开连接中的任何一个。
11.如权利要求10所述的显示装置，其中所述控制单元包括：
数据驱动器，所述数据驱动器被构造成产生所述扫描信号；
栅驱动器，所述栅驱动器被构造成产生所述第一开关信号；以及
开关信号产生器，所述开关信号产生器被构造成产生所述第二开关信号。
12.如权利要求10所述的显示装置，进一步包括多条开关信号线，所述开关信号线被布置以给所述第一开关和所述第二开关传送所述第二开关信号。
13.如权利要求12所述的显示装置，其中所述开关信号线彼此电性连接。
14.一种输入装置，包括：
栅线和数据线，所述栅线和数据线被布置成相互交叉并限定出像素区域；
像素电极，所述像素电极被设置在所述像素区域上；
传感元件，所述传感元件被设置在所述像素区域上，并被构造成将外部信号转换成电传感信号；以及
开关元件，所述开关元件被构造成选择性地将所述像素电极和所述传感元件中任何一个与所述数据线连接起来。
15.如权利要求14所述的输入装置，进一步包括控制单元，所述控制单元被构造成将用于图像显示的扫描信号通过所述数据线施加给所述像素电极并通过所述数据线接收所述电传感信号。
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