CN103713429B - 像素结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种像素结构，包括分离的第一像素电极以及第二像素电极。第一像素电极包括第一主干以及多个第一分支。第一主干位于像素区域的边缘。第一分支由第一主干延伸。第二像素电极包括第二主干以及多个第二分支。第二主干位于像素区域的边缘。第二分支由第二主干延伸，第二分支与第一分支交错配置，第一分支与相邻的第二分支平行。第一主干与第二主干的相邻端形成第一开口，邻近于第一开口处，第一主干的该端具有第一弯折部，第一弯折部位于像素区域的边缘，邻近于第一开口的第二分支的一端实质上被第一弯折部环绕。本发明的像素结构能较佳地控制液晶分子的倒向，适于应用于诸如VA‑IPS型液晶显示面板等共平面切换型液晶显示面板中。
Description
技术领域
本发明是有关于一种像素结构，且特别是有关于一种共平面切换型的像素结构。
背景技术
垂直配向-共平面切换型(VA-IPS)显示面板是采用垂直配向形式的液晶搭配共平面切换型的像素电极，以兼具两者的特性，其中像素电极通常具有多个分支以及位于分支之间的配向狭缝。在VA-IPS显示面板中，未施加电压时，液晶垂直站直，使得光无法穿透。当施加电压时，像素电极分支两旁的电场较强，因此该处的液晶会先倾倒。然而，像素电极分支之间的狭缝处的电场较弱，且该处的液晶受到两侧已倾倒的液晶推挤，故有部分区域的液晶仍维持站直。因此，像素电极的分支之间形成有错向线(disclination line)。
一般来说，当所施加的电压由大电压切换至小电压时，若狭缝中间处存在有站直液晶，则狭缝两侧处的液晶会各别受到液晶弹力拉扯，因而回到正确倒向。然而，若是像素电极分支之间的液晶皆躺平而无站直液晶，则狭缝中间处的躺平液晶会同时受到两侧相反方向弹力拉扯，因而不易回到站直状态。如此一来，会导致错向线异常或消失，造成显示面板有画面迟滞(image retention)的现象。
在目前常用的VA-IPS显示面板中，一个像素结构通常包括两个像素电极，两个交错配置的像素电极会在交接处形成开口。外部电场有可能经由此开口处影响内部液晶的倒向。如此一来，位于像素电极分支之间且原本站直的液晶，可能会受到外部电场干扰而躺平。此外，这些躺平的液晶会沿着错向线影响其他液晶倒向，导致像素电极分支之间的站直液晶依序躺平。也就是说，外部电场可能会导致错向线异常或消失，使得液晶显示面板具有画面迟滞的缺点。
发明内容
本发明提供一种像素结构，以避免外部电场经由像素电极之间的开口影响液晶的倒向。
本发明的像素结构包括第一像素电极以及第二像素电极。第一像素电极包括第一主干以及多个第一分支。第一主干位于一像素区域的边缘。第一分支由第一主干延伸。第二像素电极与第一像素电极分离。第二像素电极包括第二主干以及多个第二分支。第二主干位于像素区域的边缘。第二分支由第二主干延伸，第二分支与第一分支交错配置，第一分支与相邻的第二分支平行。第一主干与第二主干的相邻端形成第一开口，邻近于第一开口处，第一主干的该端具有第一弯折部，第一弯折部位于像素区域的边缘，邻近于第一开口的第二分支的一端实质上被第一弯折部环绕。
在本发明的一实施例中，上述的被第一弯折部环绕的第二分支与第一弯折部之间形成第一间距，邻近于第一开口的第一分支与第一主干之间形成第一锐角，且邻近于第一开口的第一分支与被环绕的第二分支之间形成第二间距，其中第二间距大于第一间距。
在本发明的一实施例中，上述的第一主干与第二主干的另一相邻端形成一第二开口，邻近于第二开口处，第二主干的该另一相邻端具有一第二弯折部，第二弯折部位于像素区域的边缘，邻近于第二开口的第一分支的一端实质上被第二弯折部环绕。
在本发明的一实施例中，上述的被第二弯折部环绕的第一分支与第二弯折部之间形成一第三间距，邻近于第二开口的第二分支与第二主干之间形成一第二锐角，且邻近于第二开口的第二分支与被环绕的第一分支之间形成一第四间距，其中第四间距大于第三间距。
在本发明的一实施例中，上述的被第一弯折部环绕的第二分支的端实质上延伸至像素区域的边缘处。
在本发明的一实施例中，上述的被第一弯折部环绕的第二分支的一端实质上延伸至像素区域的边缘。
在本发明的一实施例中，上述的第一弯折部更延伸至像素区域内。
在本发明的一实施例中，上述的第一弯折部大致呈弧形、V形或ㄇ形。
在本发明的一实施例中，上述的第一弯折部之开口朝向像素区域。
在本发明的一实施例中，上述的第一间距小于8um，第二间距大于10um。
基于上述，在本发明的像素结构中，第一像素电极在开口处具有弯折部，此弯折部环绕第二像素电极的分支。在一实施例中，此弯折部与被环绕的分支之间能形成较强的电场，使得开口处的液晶躺平排列，以阻挡外部电场经由像素电极之间的开口影响液晶的倒向。因此，弯折部的设计能避免外部电场影响液晶的倒向，使得采用此像素结构的显示面板具有较佳的显示品质。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A为本发明的一实施例的像素结构的俯视示意图。
图1B为图1A中区域A与B的放大示意图。
图1C为图1A中区域C与D的放大示意图。
图2A与图2B为本发明的一实施例的像素电极的局部俯视示意图。
图3为本发明的一实施例的主动元件阵列基板的俯视示意图。
图4为本发明的一实施例的液晶显示面板的剖面示意图。
图5A为用以进行模拟的液晶显示面板的像素结构的局部示意图。
图5B至图5D为对应于具有图5A的像素结构的液晶显示面板的亮态光学模拟的结果。
图6A为用以进行模拟的液晶显示面板的像素结构的局部示意图。
图6B至图6D为对应于具有图6A的像素结构的液晶显示面板的亮态光学模拟的结果。
其中，附图标记
100：像素结构
102：像素区域
110：第一像素电极
120：第一主干
120a、120b、130a、150a、150b、160a：端
121：虚拟线
122a、122b、122’、152a、152b：弯折部
124、154：凹口
126、156：延伸部分
130：第一分支
140：第二像素电极
150：第二主干
160：第二分支
170、180：开口
A-D：区域
CH1、CH2：通道层
CL：共用线
D1、D2：汲极
DL：资料线
G1、G2：闸极
M2：电极
P：间距
P1：第一间距
P2：第二间距
P3：第三间距
P4：第四间距
T1：第一主动元件
T2：第二主动元件
S1、S2：源极
SE：遮蔽电极
SL：扫描线
θ1：第一锐角
θ2：第二锐角
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
图1A为本发明的一实施例的像素结构的俯视示意图，以及图1B与图1C分别为图1A中区域A与B以及区域C与D的放大示意图。请参照图1A，像素结构100配置于像素区域102中，包括第一像素电极110以及第二像素电极140。像素结构100更包括第一主动元件T1、第二主动元件T2以及共用线CL。在本实施例中，扫描线SL与资料线DL相交，定义出像素区域102。扫描线SL用以驱动第一主动元件T1以及第二主动元件T2。在本实施例中，扫描线SL与资料线DL定义出像素区域102。
第一像素电极110包括第一主干120以及多个第一分支130。第一主干120位于像素区域102的边缘。在本实施例中，第一主干120例如是延伸于像素区域102的上部分的左缘与上缘，以及下部分的右缘。第二像素电极140与第一像素电极110分离。第二像素电极140包括第二主干150以及多个第二分支160。第二主干150位于像素区域102的边缘。在本实施例中，第二主干150例如是延伸于像素区域102的上部分的右缘，以及下部分的左缘与下缘。第一分支130与第一主干120连接并从第一主干120延伸。第二分支160由第二主干150延伸，第二分支160与第一分支130交错配置，第一分支130与相邻的第二分支160平行。也就是说，任两条相邻的第一分支130之间设置有一条第二分支160，而相似地，任两条相邻的第二分支160之间设置有一条第一分支130。因此，第一像素电极110与第二像素电极140分别由梳状的图案所构成，而形成IPS显示像素的配置方式。
请同时参照图1A与图1B，第一主干120与第二主干150的相邻端120a、150a形成第一开口170。此处所谓的相邻端120a、150a实际上位于第一主干120与第二主干150的交接处，因此第一开口170形成于第一像素电极110与第二像素电极140的交接处。邻近于第一开口170处，第一主干120的该端120a具有第一弯折部122a、122b。邻近于第一开口170的第二分支160的一端160a实质上被第一弯折部122a、122b环绕。在本实施例中，第一弯折部122a、122b例如是具有凹口124，凹口124朝向像素区域102以容纳第二分支160的该端160a，换言之，第二分支160的该端160a实质上位于凹口124中。在本实施例中，第一弯折部122a的凹口124例如是藉由弯折第一主干120的末端120a而形成。第一弯折部122b的凹口124例如是使第一主干120的末端120a的线宽由宽变窄而形成。换言之，只要第一弯折部122a、122b能够环绕第二分支160的一端160a，第一弯折部122a、122b可以具有多种构型。再者，第一弯折部122a、122b的凹口124可以大致呈弧形、V形、ㄇ形或其他形状。再者，第一弯折部122a、122b的末端例如是具有延伸部分126，延伸部分126例如是与相邻的第二分支160平行。
在本实施例中，如图1B所示，以沿着第一主干120延伸的虚拟线121来看，第一弯折部122a、122b与第一分支130例如是位于虚拟线121的同一侧。然而，在其他实施例中，如图2A所示，第一弯折部122’与第一分支130也可以位于虚拟线121的不同侧，也就是位于虚拟线121的相对两侧。此外，第二分支160的该端160a例如是实质上延伸通过虚拟线121，也就是由虚拟线121的一侧延伸至另一侧。或者是，如图2B所示，第一弯折部122’也可以同时位于虚拟线121的相对两侧，也就是部分第一弯折部122’位于虚拟线121的一侧以及部分第一弯折部122’位于虚拟线121的另一侧，且第二分支160的该端160a例如是实质上延伸至相当接近虚拟线121处但未通过虚拟线121。
被第一弯折部122a、122b环绕的第二分支160与第一弯折部122a、122b之间形成第一间距P1。邻近于第一开口170的第一分支130与第一主干120之间形成第一锐角θ1，且邻近于第一开口170的此第一分支130与被环绕的第二分支160之间形成第二间距P2，其中第二间距P2大于第一间距P1。在本实施例中，第一锐角θ1例如是30至60度，且例如是45度，但本发明不限于此。第一间距P1例如是小于8微米(um)，且例如是4um。第二间距P2例如是大于10um，且例如是10至30um。在本实施例中，其他第一分支130与相邻的第二分支160之间形成间距P，第二间距P2例如是等于此间距P。在本实施例中，第二间距P2例如是17um。多种电极间距可产生更好的侧视光学表现，本实施例不限制第一分支130与相邻的第二分支160之间距P。
请同时参照图1A与图1C，在本实施例中，第一主干120与第二主干150的另一相邻端120b、150b更形成第二开口180。此处所谓的相邻端120b、150b实际上位于第一主干120与第二主干150的交接处，因此第一开口170形成于第一像素电极110与第二像素电极140的交接处。邻近于第二开口180处，第二主干150的该端150b具有第二弯折部152a、152b，邻近于第二开口180的第一分支130的一端130a实质上被第二弯折部152a、152b环绕。在本实施例中，第二弯折部152a、152b例如是具有凹口154，凹口154朝向像素区域102以容纳第一分支130的该端130a，换言之，第一分支130的该端130a实际上位于凹口154中。在本实施例中，第二弯折部152a、152b的凹口154例如是使第二主干150的末端150b的线宽由宽变窄而形成。再者，第二弯折部152a、152b的末端例如是具有延伸部分156，延伸部分156例如是与相邻的第一分支130平行。然而，第二弯折部152a、152b也可以具有与第一弯折部122a、122b相似的构型或配置方式，于此不赘述。
被第二弯折部152a、152b环绕的第一分支130与第二弯折部152a、152b之间形成第三间距P3。邻近于第二开口180的第二分支160与第二主干150之间形成第二锐角θ2，且此邻近于第二开口180的第二分支160与被环绕的第一分支130之间形成第四间距P4，其中第四间距P4大于第三间距P3。在本实施例中，第二锐角θ2例如是30至60度，且例如是45度，但本实施例不限于此。第三间距P3例如是小于8um，第四间距P4例如是大于10um。再者，在本实施例中，其他第一分支130与相邻的第二分支160之间形成一间距P，第四间距P4例如是等于此间距P。也就是说，在一实施例，除了弯折部122a、122b、152a、152b环绕的分支130、160与弯折部122a、122b、152a、152b之间具有较小间距P1、P3以外，其余第一分支130与相邻的第二分支160之间可以具有相同间距。但本实施例不限制第一分支与130与相邻的第二分支160的间距，为追求更好的侧视光学表现，亦可用多种间距组合，即间距可为线性或非线性变化。
特别说明的是，在本实施例中，是以像素结构100包括两个像素电极110、140以及将弯折部122a、122b、152a、152b设计在两个像素电极110、140的交接处所形成的开口170、180附近，但本实施例不限于此。换言之，在其他实施例中，像素结构也可以具有更多个像素电极，且在这些像素电极的至少一个交接处设置弯折部。再者，虽然在本实施例中是以在各个开口170、180处设置弯折部122a、122b、152a、152b为例，但根据实际需求，也可以仅在一个开口处设置弯折部，换言之，在至少一个开口处设置弯折部。此外，在本实施例中是以第一像素电极110与第二像素电极140皆具有弯折部122a、122b、152a、152b为例，但根据实际需求，但也可以仅第一像素电极或第二像素电极具有弯折部，换言之，多个像素电极中至少一者具有弯折部。
在本实施例中，第一像素电极110电性连接于第一主动元件T1，而第二像素电极140电性连接于第二主动元件T2。详细地说，第一主动元件T1与第二主动元件T2电性连接资料线DL。第一主动元件T1包括第一闸极G1、第一通道层CH1、第一源极S1以及第一汲极D1，其中第一闸极G1与扫描线SL电性连接，以及第一源极S1与资料线DL电性连接。在本实施例中，第一像素电极110与第一汲极D1电性连接。第二主动元件T2包括第二闸极G2、第二通道层CH2、第二源极S2以及第二汲极D2，其中第二闸极G2与扫描线SL电性连接，以及第二源极S2与资料线DL电性连接。在本实施例中，第二像素电极140与第二汲极D2电性连接。共用线CL平行于扫描线SL。
在本实施例中，第一像素电极110与第二像素电极140的材质可为透明导电材料或是不透明的导电材料。所述透明导电材料包括金属氧化物，例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、其他合适的氧化物或上述至少两者的堆叠层。所述不透明导电材料包括金属。
图3为本发明的一实施例的主动元件阵列基板的俯视示意图。请参照图3，主动元件阵列基板200包括基板210以及配置于基板上的多条扫描线SL、多条资料线DL以及多个像素结构100。扫描线SL及资料线DL与所对应的像素结构100电性连接。像素结构100例如是阵列排列于基板210上。由于主动元件阵列基板200包括如前一实施例中所述的像素结构100，因此，主动元件阵列基板200为垂直配向-共平面切换型主动元件阵列基板。
图4为本发明的一实施例的液晶显示面板的剖面示意图。请参照图4，液晶显示面板300包括图3所示的主动元件阵列基板200、对向基板310以及液晶层320。主动元件阵列基板200包括多个像素结构100。液晶层250配置于主动元件阵列基板210以及对向基板230之间。液晶层250例如是垂直配向型液晶层。因此，液晶显示面板200例如是垂直配向-共平面切换型(VA-IPS)显示面板。
在上述的实施例中，是针对第一像素电极110的第一主干120与第二像素电极140的第二主干150交接处附近的开口170、180区域进行设计，使得被弯折部122a、122b、152a、152b环绕的分支130、160与弯折部122a、122b、152a、152b之间具有较小间距P1、P3，而邻近于开口170、180的分支130、160与被环绕的分支130、160之间具有较大间距P2、P4。如此一来，分支130、160与被环绕的端130a、160a之间会因为较大间距P1、P3而形成弱电场，因此对应于较大间距P1、P3处的液晶可站直，以阻挡外部电场干扰。此外，在开口170、180处，弯折部122a、122b、152a、152b与被环绕的端130a、160a之间会因较小间距P1、P3而形成强电场，使得对应于较小间距P1、P3处的液晶躺平排列，这些躺平排列液晶形成挡墙以隔绝外部电场经由开口170、180影响液晶的倒向。也就是说，藉由在开口处设计弯折部，以及控制弯折部与被围绕分支之间以及被围绕分支与相邻分支之间的间距尺寸，能有效地防止外部电场影响液晶的倒向。因此，上述的像素结构能较佳地控制液晶分子的倒向，适于应用于诸如VA-IPS型液晶显示面板等共平面切换型液晶显示面板中。如此一来，能避免液晶显示面板具有画面迟滞的缺点，使得采用此像素结构的液晶显示面板能具有较佳的显示品质。
接下来对具有上述像素结构的液晶显示面板进行模拟，来验证上述实施例的优点。图5A为用以进行模拟的液晶显示面板的像素结构的局部示意图，图5A所示的区域位于两像素电极110、140所形成的开口170附近，除遮蔽电极SE与电极M2以外的各构件可以参照前文对应于图1B的说明，于此不赘述。电极M2为与第一主动元件T1的汲极D1连接的电极，电极M2举例是与第一主动元件T1的汲极D1同时图案化所形成，遮蔽电极SE并未显示于图1A中，设计者可视需求形成或不形成遮蔽电极SE，遮蔽电极SE举例是与共用线CL同时图案化形成且位在电极M2以及资料线DL之间。在图5A所示的像素结构中，遮蔽电极SE是用以模拟可能影响液晶导向的外部电极，再者，由于用以进行模拟的液晶显示面板具有non-COA结构，因此更绘示出位于像素电极110下方的电极M2。图5B至图5D为对应于具有图5A的像素结构的液晶显示面板的亮态光学模拟的结果，其中施加于图5B至图5D的像素结构的电压分别为13.25V、14.5V以及16V。为了说明方便，将被第一弯折部122a环绕的第二分支160与第一弯折部122a之间的区域称为小间距区，以及具有第一锐角θ1的区域称为锐角区。其中，小间距区具有相对较强电场，以及锐角区具有相对较弱电场，有关于强电场与弱电场的形成可以参照前文所述，于此不赘述。
首先，如图5B所示，当所施加的电压为13.25V时，较小间距区域有由站直液晶所形成的错向线。接着，如图5C所示，当所施加的电压增加至14.5V时，较小间距区域内的液晶开始全部躺平，此时锐角区的弱电场使得液晶持续站直，因此锐角区依然保有阻挡效果。然后，如图5D所示，当所施加的电压增加至16V时，虽然锐角区中的站直液晶范围缩小，但由于此时开口处(即较小间距区域)的液晶早已全部躺平排列，因此外部电场的扰动无法对开口处躺平液晶造成形变。换言之，像素电极中弯折部与间距的设计能有效地防止外部电场影响液晶的倒向。
图6A为用以进行模拟的液晶显示面板的像素结构的局部示意图，其与图5A的主要不同处在于此液晶显示面板具有COA结构，因此不包括位于像素电极下方的电极M2。图6B至图6D为对应于具有图6A的像素结构的液晶显示面板的亮态光学模拟的结果，其中施加于图6B至图6D之像素结构的电压分别为11V、11.5V以及14.5V。首先，如图6B所示，当所施加的电压为11V时，较小间距区域有由站直液晶所形成的错向线。接着，如图6C所示，当所施加的电压增加至11.5V时，较小间距区域内的液晶开始全部躺平，此时锐角区的弱电场足以使得液晶持续站直，因此锐角区依然保有阻挡效果。然后，如图6D所示，当所施加的电压增加至14.5V时，虽然锐角区中的站直液晶范围缩小，但由于此时开口处(即较小间距区域)的液晶早已全部躺平排列，因此外部电场的扰动无法对开口处躺平液晶造成形变。换言之，弯折部与间距的设计能有效地防止外部电场影响液晶的倒向。由以上的实验例可知，弯折部与间距的设计确实能有效地防止外部电场影响液晶的倒向。
综上所述，在本发明的像素结构中，第一像素电极在开口处具有弯折部，此弯折部环绕第二像素电极的分支。在一实施例中，藉由将弯折部与被围绕分支之间的间距设计成小于被围绕分支与相邻分支之间的间距，使得邻近开口处相对于锐角区具有相对较强电场。如此一来，开口处的液晶会因相对较强电场而躺平排列，因而形成挡墙，以阻挡外部电场经由像素电极之间的开口影响锐角处的液晶倒向。因此，即使存在于锐角区的躺平液晶会因电压的增加而数目减少，但由于开口处具有躺平排列的液晶，因此能避免外部电场经由开口影响锐角区的液晶倒向。也就是说，本实施例的像素结构能较佳地控制液晶分子的倒向，适于应用于诸如VA-IPS型液晶显示面板等共平面切换型液晶显示面板中。如此一来，能避免液晶显示面板具有画面迟滞的缺点，使得采用此像素结构的液晶显示面板能具有较佳的显示品质。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (11)
1.一种像素结构，其特征在于，包括：
一第一像素电极，包括一第一主干以及多个第一分支，该第一主干位于一像素区域的边缘；该多个第一分支由该第一主干延伸；以及
一第二像素电极，与该第一像素电极分离，包括一第二主干以及多个第二分支，该第二主干位于该像素区域的边缘；该多个第二分支由该第二主干延伸，该些第二分支与该些第一分支交错配置，该第一分支与相邻的该第二分支平行，其中该第一主干与该第二主干的相邻端形成一第一开口，邻近于该第一开口处，该第一主干的该端具有一第一弯折部，该第一弯折部位于该像素区域的边缘，邻近于该第一开口的该第二分支的一端实质上被该第一弯折部环绕；
其中，被该第一弯折部环绕的该第二分支与该第一弯折部之间形成一第一间距，且邻近于该第一开口的该第一分支与被环绕的该第二分支之间形成一第二间距，该第二间距大于该第一间距。
2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，邻近于该第一开口的该第一分支与该第一主干之间形成一第一锐角。
3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一间距小于8um，该第二间距大于10um。
4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一主干与该第二主干的另一相邻端形成一第二开口，邻近于该第二开口处，该第二主干的该另一端具有一第二弯折部，该第二弯折部位于该像素区域的边缘，邻近于该第二开口的该第一分支的一端实质上被该第二弯折部环绕。
5.如权利要求4所述的像素结构，其特征在于，被该第二弯折部环绕的该第一分支与该第二弯折部之间形成一第三间距，邻近于该第二开口的该第二分支与该第二主干之间形成一第二锐角，且邻近于该第二开口的该第二分支与被环绕的该第一分支之间形成一第四间距，其中该第四间距大于该第三间距。
6.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，被该第一弯折部环绕的该第二分支的该端实质上延伸至该像素区域的边缘处。
7.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，以沿着该第一主干延伸的一虚拟线来看，该第一弯折部与该些第一分支位于该虚拟线的同一侧。
8.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，以沿着该第一主干延伸的一虚拟线来看，被该第一弯折部环绕的该第二分支的该端实质上由该虚拟线的一侧延伸至另一侧。
9.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，以沿着该第一主干延伸的一虚拟线来看，该第一弯折部由该虚拟线的一侧延伸至另一侧。
10.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一弯折部具有朝向该像素区域的一凹口。
11.如权利要求10所述的像素结构，其特征在于，该凹口呈弧形、V形或ㄇ形。
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