CN104683782A - 3d图像显示设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种立体三维图像显示设备，包括：被限定成多个像素区域的液晶显示面板；被配置成将数据电压提供给像素区域的数据驱动器；设置于液晶显示面板的前表面上以偏振来自液晶显示面板的光的图案化延迟器。所述图案化延迟器包括：第一图案化延迟器，用于在第一方向上将来自液晶显示面板的光圆偏振，并且以比多个像素区域中的一像素区域更高的高度形成；以及第二图案化延迟器，用于在与第一方向相反的第二方向上将来自液晶显示面板的光圆偏振，并且以比所述像素区域更高的高度形成。

Description

3D图像显示设备
本申请要求享有2013年11月26日提交的韩国专利申请10-2013-0144596的优先权，其中如同在这里被全面阐述一样，所述申请在这里作为参考而被全部引入，以便用于所有用途。
技术领域
本申请涉及一种三维(3D)图像显示设备。
背景技术
3D图像显示设备可分成立体3D显示设备和自动立体3D显示设备。
立体3D显示设备使用左眼和右眼视差图像来实现大型的3D视觉效果。此类立体3D显示设备可分成眼镜型立体显示设备以及无眼镜立体3D显示设备。眼镜型立体3D显示设备通过在时分系统中切换偏振方向在液晶显示面板和投影仪中的一个上显示左右视差图像，并且允许每一个用户佩戴偏振眼镜或液晶快门眼镜以将3D图像可视化。无眼镜立体3D显示设备通常包括光学板、视差屏障或其他设备，这些设备安装在液晶显示面板的表面上或前侧，并且用于将左眼和右眼的视差图像的光轴相互分离。
近来，随着3D图像显示设备的商业化和技术发展，在3D图像显示设备中经常会应用与光学薄膜对应且光学调制特性沿着图案改变的图案化延迟器。
图1是显示根据相关技术的3D图像显示设备的配置的示意图。
参考图1，相关技术中的3D图像显示设备包括液晶显示面板1、偏振板3以及图案化延迟器5。
液晶显示面板1包括多个像素，这些像素以配置有行和列的矩阵形状排列。偏振板3附着于液晶显示面板1的前表面。偏振板3用于将背光单元(未显示)施加通过液晶显示面板1的光以固定方向偏振。
图案化延迟器5附着于偏振板3的前表面上。并且，图案化延迟器5包括第一图案化延迟器5a和第二图案化延迟器5b。第一图案化延迟器5a被布置成与液晶显示面板1的奇数行像素相对应，第二图案化延迟器5b被布置成与液晶显示面板1的偶数行像素相对应。此外，第一图案化延迟器在一个方向上将穿过液晶显示面板1的奇数行像素的光圆偏振，第二图案化延迟器5b在相反的方向上将穿过偶数行像素的光圆偏振。经过图案化延迟器5偏振的左圆偏振光和右圆偏振光被传送到用户佩戴的偏振眼镜7。
偏振眼镜7用于将图像分成左眼图像和右眼图像。
偏振眼镜7包括左侧镜片7a和右侧镜片7b。作为示例，左侧镜片7a透射在奇数行像素上显示并被第一图案化延迟器5a圆偏振的图像。依照本示例，右侧镜片7b透射在偶数行像素上显示并被第二图案化延迟器5b圆偏振的图像。
换句话说，在左侧镜片7a和右侧镜片7b上透射不同的图像。如此，用户可以看到3D图像。
图2是显示根据相关技术的液晶显示面板以及图案化延迟器的侧视图。
如图2所示，相关技术的液晶显示面板1被限定成左眼区域L、右眼区域R以及黑矩阵区域B。
左眼区域L可被布置成与第一图案化延迟器5a相对，右眼区域R可被布置与第二图案化延迟器5b相对。第一图案化延迟器5a将经过左眼区域L的光圆偏振，第二图案化延迟器5b将经过右眼区域R的光圆偏振。
黑矩阵区域B不会透射光，并且可以在液晶显示面板1的左眼区域L和右眼区域R之间形成。随着左眼区域L和右眼区域R的面积减小，黑矩阵区域B的面积将会增大。并且，被限定成第一视角θ1和第二视角θ2的总和的3D图像显示设备视角也会增大。
如图2所示，第一视角θ1(例如下视角)被限定成液晶显示面板1和图案化延迟器5的垂直线与连接左眼区域L的一端和第一图案化延迟器5a的一端的对角线之间的角度。同样，第二视角θ2(例如上视角)可被限定成上述垂直线与连接左眼区域L的另一端和第一图案化延迟器5a的另一端的另一条对角线之间的另一角度。
然而，包含在液晶显示面板1中的黑矩阵区域B占用了空间，并且减小了像素的孔径比。由此，被透射的光将会减少，并且液晶显示面板1的亮度将会降低。
此外，左眼和右眼区域L和R以及第一和第二图案化延迟器5a和5b形成为每一个都具有很小的节距(pitch)(或很小的垂直高度)。因此，液晶显示面板1与图案化延迟器5的未对准会导致成像问题。如果出现未对准，那么第一视角和第二视角必定互不相同，由此将会导致观看问题。
发明内容
因此，本发明的实施例涉及一种基本消除了因为相关技术中的限制和缺陷所造成的一个或多个问题的3D图像显示设备。
这些实施例涉及提供一种适于增加上下视角的3D图像显示设备。
在后续描述中将会阐述这些实施例的附加特征和优点，并且这些特征和优点部分可以从该描述中被清楚了解，或者也可以通过实践本发明来获悉。这些实施例的优点可通过在书面描述、权利要求及附图中特别指出的结构而实现或获得。
为了实现本公开的这些和其他优点，根据本发明的一般方面，一种3D图像显示设备包括：具有多个像素区域的液晶显示面板；数据驱动器，被配置成向像素区域提供数据电压；图案化延迟器，设置在液晶显示面板的前表面上以偏振来自液晶显示面板的光。所述图案化延迟器包括：第一图案化延迟器，被配置成在第一方向上将来自液晶显示面板的光圆偏振，并且以比多个像素区域中的一像素区域更高的高度形成；以及第二图案化延迟器，在与第一方向相反的第二方向上将来自液晶显示面板的光圆偏振，并且以比所述像素区域更高的高度形成。
对本领域技术人员来说，通过查阅后续的附图及描述，其他的系统、方法、特征和优点都将是或者将会变成显而易见的。所有这些附加的系统、方法、特征和优点全都应该包含在本描述的范围以内，并且应该包含在本公开的范围以内，以及得到后续权利要求的保护。本部分不应被视为是对权利要求的限制。以下将会结合实施例来论述其他的方面和优点。应该理解的是，本公开的以上概括性描述以及后续的详细描述都是例示性和说明性的，其目的是对请求保护的公开进行更进一步的说明。
附图说明
引入并构成了本申请的一部分的附图旨在提供实施例的进一步理解，附图示出了本公开的一个或多个实施例并且连同说明书一起用于说明本公开。在附图中：
图1是显示根据相关技术的3D图像显示设备的配置的示意图；
图2是显示根据相关技术的液晶显示面板和图案化延迟器的侧视图；
图3是显示根据本公开的第一例示实施例的3D图像显示设备的框图；
图4是示出根据本公开的第一例示实施例的3D图像显示设备的框图；
图5是示出施加于根据本公开的第一例示实施例的3D图像显示设备的液晶显示面板的数据的波形图；
图6是示出根据本公开的第二例示实施例的3D图像显示设备的框图；
图7是示出施加于根据本公开的第二例示实施例的3D图像显示设备的液晶显示面板的数据的波形图。
具体实施方式
现在将详细参考附图中举例示出的本公开的实施例。以下引入的这些实施例是作为示例提供的，以便将其发明实质传达给本领域技术人员。由此，这些实施例可以用不同的形式实现，因此不会受限于这里描述的这些实施例。为了方便起见，在附图中可以放大表示设备的尺寸和厚度等。在包括附图在内的本公开中，相同或相似的部件将尽可能用相同的参考数字来标引。
根据一例示实施例的3D图像显示设备包括：被限定成多个像素区域的液晶显示面板；被配置成将数据电压施加于像素区域的数据驱动器；设置在液晶显示面板的前表面上并被配置成偏振来自液晶显示面板的光的图案化延迟器。所述图案化延迟器包括：第一图案化延迟器，被配置成将来自液晶显示面板的光左圆偏振，并且以比像素区域宽度大的宽度形成；以及第二图案化延迟器，被配置成将来自液晶显示面板的光右圆偏振，并且以比像素区域宽度大的宽度形成。
数据驱动器可以向液晶显示面板提供与左图像数据、右图像数据以及黑数据对应的数据电压。
在左图像数据与右图像数据之间可以插入黑数据。
相比于像素区域，所形成的第一和第二图案化延迟器可以具有两倍的宽度。
相比于像素区域，所形成的第一和第二图案化延迟器可以具有三倍的宽度。
第一与第二图案化延迟器之间的边界可以与接收黑数据的像素区域相对。
左图像数据和右图像数据可以交替施加于奇数行的像素区域，黑数据可以施加于偶数行的像素区域。
第一与第二图案化延迟器之间的边界可以与偶数行上的像素区域相对。
左图像数据和右图像数据中的每一个可以在两个连续的水平同步间隔中施加，黑数据可以在左图像数据与右图像数据之间施加。
黑数据在单个水平同步间隔中施加。
图3是显示根据本公开第一实施例的3D图像显示设备的框图。
参考图3，根据本公开第一例示实施例的3D图像显示设备可以包括：液晶显示面板101、定时控制器110、栅极驱动器120以及数据驱动器130。
液晶显示面板101可以包括多条栅极线GL1～GLn以及在与栅极线GL1～GLn交叉的方向上形成的多条数据线DL1～DLm。此外，通过相互交叉的多条栅极线GL1～GLn和数据线DL1～DLm，可以将液晶显示面板101限定成多个像素区域。液晶显示面板101还可以包括在多个像素区域的每一个像素区域中形成的薄膜晶体管T。薄膜晶体管T可以与栅极线GL1～GLn之一以及数据线DL1～DLm之一电连接。另外，液晶显示面板101还可以包括红色、绿色和蓝色(R，G，B)滤色器(未显示)。
薄膜晶体管T由从栅极线GL1～GLn中的一条栅极线施加的栅极信号导通。导通的薄膜晶体管T将数据线DL1～DLm中的一条数据线上的数据电压传送至相应的像素电极。然后，由像素电极上的数据电压与公共电极(未显示)上的公共电压之间的电压差产生电场。如此，液晶层(未显示)的液晶分子通过电场重新取向，并控制从背光单元(未显示)施加的光的亮度。据此，在液晶显示面板101上可以显示图像。
定时控制器110从外部显示系统施加的水平同步信号Hsync、垂直同步信号Vsync以及时钟信号CLK中获得栅极控制信号GDC和数据控制信号DDC。栅极控制信号GDC可用于控制栅极驱动器120，数据控制信号DDC用于控制数据驱动器130。此外，定时控制器110更改显示系统提供的视频数据RGB，并且将经过更改的视频数据R'G'B'提供给数据驱动器130。稍后将对视频数据RGB的更改进行描述。
作为示例，栅极驱动器120被配置了移位寄存器、电平移位器、输出缓冲器等等。响应于来自定时控制器110的栅极控制信号GDC，移位寄存器按顺序产生扫描脉冲。电平移位器用于将扫描脉冲的摆动宽度放大至适于驱动液晶单元的另一摆动宽度。输出缓冲器用于缓冲电平移位的扫描脉冲，并且输出经过缓冲的扫描脉冲作为栅极信号。栅极驱动器120按顺序将栅极信号施加于栅极线GL1～GLn，并且导通与栅极线GL1～GLn相连的薄膜晶体管T，由此依照液晶单元的单个水平行来按顺序选择液晶单元。如此，数据驱动器130中产生的数据电压被施加给栅极信号所选择的液晶单元的单个水平行。
数据驱动器130对定时控制器110提供的经过更改的视频数据R'G'B'进行采样，锁存经过采样的视频数据R'G'B'，并且将锁存的视频数据R'G'B'转换成模拟数据电压。栅极驱动器120和数据驱动器130中的每一个都可以用至少一个集成电路(IC)芯片实现。
图4是示出了根据本公开的第一例示实施例的3D图像显示设备中的液晶显示面板的框图。图5是施加于根据本公开的第一例示实施例的3D图像显示设备的液晶显示面板的数据的波形图。
参考图4和5，第一例示实施例的液晶显示面板101可被限定成多个像素区域。
所述多个像素区域可以按照具有行和列的矩阵形状排列。所述多个像素区域中的每一个都具有第一垂直高度d1。
在液晶显示面板101的前表面上设置图案化延迟器105。该图案化延迟器105可以包括第一图案化延迟器105a和第二图案化延迟器105b。
第一图案化延迟器105a可以在一个方向上将从液晶显示面板101输入的光圆偏振，第二图案化延迟器105b可以在相反的方向上将从液晶显示面板101施加的光圆偏振。所述第一图案化延迟器105a和第二图案化延迟器105b可以彼此交替设置。
第一图案化延迟器105a和第二图案化延迟器105b中每一个都可以具有第二垂直高度d2。所述第二垂直高度d2可以是第一垂直高度d1的两倍。换句话说，所形成的第一和第二图案化延迟器105a和105b中的每一个的垂直高度可以高于像素区域的垂直高度。作为示例，与像素区域相比，所形成的第一和第二图案化延迟器105a和105b中的每一个都可以具有两倍的垂直高度。
第一图案化延迟器105a中的每一个可被布置成具有与奇数行像素区域的中心部分相对并与之对齐的中心轴。此外，第一图案化延迟器105a可以相对于与奇数行像素区域的顶部边缘相邻的像素区域下部以及与奇数行像素区域的底部边缘相邻的像素区域上部形成。
同样，第二图案化延迟器105b中的每一个可被布置成具有与另一个奇数行像素区域的中心部分相对并与之对齐的中心轴。并且，第二图案化延迟器105b可以相对于与奇数行像素区域的顶部边缘相邻的像素区域下部以及与奇数行像素区域的底部边缘相邻的像素区域上部形成。
换句话说，第一图案化延迟器105a与第二图案化延迟器105b之间的边界可以与偶数行像素区域的中心部分相对并与之对齐。
作为示例，第二图案化延迟器105b可以与第二行像素区域P2的下部、第三行像素区域P3以及第四行像素区域P4的上部相对地形成。同样，第一图案化延迟器105a可以与第四行像素区域P4的下部、第五行像素区域P5以及第六行像素区域P6的上部相对地形成。
而且，第一图案化延迟器105a的底部边缘与第二图案化延迟器105b的顶部边缘之间的边界可以与第二行像素区域P2的中心部分相对并与之对齐。同样，第二图案化延迟器105b的底部边缘与第一图案化延迟器105a的顶部边缘之间的另一边界可以与第四行像素区域P4的中心部分相对并与之对齐。
为了通过3D图像显示设备显示3D图像，定时控制器110更改显示系统提供的视频数据RGB。并且，定时控制器110将经过更改的视频数据R'G'B'提供给数据驱动器130。
定时控制器110在显示系统施加的视频数据RGB中插入黑数据DB，并且将经过更改且插入了黑数据DB的视频数据R'G'B'提供给数据驱动器130。详细地说，定时控制器110在视频数据RGB的水平行之间插入黑数据DB，并且产生将要施加给数据驱动器130的经过更改的视频数据R'G'B'。
数据驱动器130将经过更改且插入了黑数据DB的视频数据R'G'B'转换成数据电压。所述数据电压从数据驱动器130施加到液晶显示面板101。
虽然本实施例描述的是由定时控制器110将黑数据DB插入视频数据RGB，但是本公开并不局限于此。作为替换，数据驱动器130也可以通过在视频数据RGB的水平行之间插入黑数据DB来更改定时控制器110施加的视频数据。在这种情况下，数据驱动器130同样将经过更改且插入了黑数据DB的视频数据转换成将要施加给液晶显示面板101的数据电压。
左图像数据DL和右图像数据DR可以相互交替的施加给液晶显示面板101的奇数行像素区域。同时，黑数据DB可以施加给液晶显示面板101的偶数行像素区域。换句话说，在液晶显示面板101显示的左图像数据DL与右图像数据DR之间可以显示黑数据DB。
举例来说，如图4中的410所示，左图像数据DL可施加给第一行像素区域P1，黑数据DB可施加给第二行像素区域P2，右图像数据DR可施加给第三行像素区域P3。此外，黑数据DB可施加给第四行像素区域P4，左图像数据DL可施加给第五行像素区域P5。
这样，黑数据DB插入包含左图像数据和右图像数据的视频数据。如此，3D图像显示设备的视角可变大。详细的说，由于在左图像数据DL与右图像数据DR之间插入了黑数据DB，因此可以减小由于左右图像之间的干扰而在3D图像中产生的串扰。由此，可以增加3D图像显示设备的视角。
串扰可能会极大影响3D图像显示设备显示的3D图像的质量。然而，本公开的3D图像显示设备可以减小串扰。因此，本公开的3D图像显示设备可以增强3D图像的质量。
此外，第一实施例的3D图像显示设备可以通过插入黑数据DB来显示3D图像，而不用在像素区域中形成黑矩阵。在显示2D图像时，3D图像显示设备可以在未插入黑数据DB的情况下被驱动。由此，像素的孔径比可被增至最大，并且可以提升显示亮度。
图6是显示根据本公开的第二例示实施例的3D图像显示设备的框图。图7是施加于根据本公开的第二例示实施例的3D图像显示设备的液晶显示面板的数据的波形图。
除了第一和第二图案化延迟器的尺寸互不相同以及视频数据经过更改之外，第二实施例的3D图像显示设备与第一实施例的3D图像显示设备具有相似配置。与第一实施例的组件具有相同功能和形状的第二实施例的组件将会用相同的参考数字和名称标引。此外，将省略在效果上与第一实施例重复的第二实施例的描述。
参考图6和7，第二实施例的液晶显示面板101可被限定成多个像素区域。
在液晶显示面板101的前表面上设置图案化延迟器105。图案化延迟器105可以包括第一图案化延迟器105a和第二图案化延迟器105b。
第一图案化延迟器105a和第二图案化延迟器105b的每一个都具有第三垂直高度d3。所述第三垂直高度d3可以是第一垂直高度d1的三倍。换句话说，第一和第二图案化延迟器105a和105b的每一个都可以按照三倍于像素区域的垂直高度形成。
可以在液晶显示面板101的两个连续行的像素区域中施加左图像数据DL，可以在液晶显示面板101的另外两个连续行的像素区域中施加右图像数据DR。此外，可以在左图像数据DL与右图像数据DR之间插入黑数据DB。详细地说，黑数据DB可施加给接收左图像数据DL的像素区域两行与接收右图像数据DR的像素区域另外两行之间的像素区域单行。
换句话说，左图像数据DL和右图像数据DR的每一个在两个连续的水平同步间隔中被施加给液晶显示面板101。同时，黑数据DB可以在左图像数据DL供应间隔与右图像数据DR供应间隔之间的单个水平同步间隔中被施加给液晶显示面板101。
事实上，可以在液晶显示面板101的第(3i-2)和第(3i-1)行施加左图像数据DL。可以在液晶显示面板101的第(3j-2)和第(3j-1)行施加右图像数据DR。可以在液晶显示面板101的第(3k)行施加黑数据DB。“i”是小于“n”的奇数，“j”是小于“n”的偶数，“k”是小于“n”的自然数。
作为示例，如图6中的101所示，可以在第一行和第二行P1和P2的像素区域施加左图像数据DL，可以在第三行P3的像素区域施加黑数据DB。此外，可以在第四和第五行P4和P5的像素区域施加右图像数据DR，可以在第六行P6的像素区域施加黑数据DB。
第一图案化延迟器105a的中心轴可以与施加了左图像数据DL的两个连续像素区域行之间的边界相对并与之对齐。此外，第一图案化延迟器105a可以相对于与接收左图像数据DL的连续两行的上部像素区域的顶部边缘相邻的像素区域下部以及与接收左图像数据DL的连续两行的下部像素区域的底部边缘相邻的像素区域上部形成。
同样，第二图案化延迟器105b的中心轴可以与施加了右图像数据DR的两个连续像素区域行之间的边界相对并与之对齐。此外，第二图案化延迟器105b可以相对于与接收右图像数据DR的连续两行的上部像素区域的顶部边缘相邻的像素区域下部以及与接收右图像数据DR的连续两行的下部像素区域的底部边缘相邻的像素区域上部形成。
同时，第一和第二图案化延迟器105a和105b之间的边界可以与施加了黑数据DB的单个像素区域行相对并与之对齐。
例如，第二图案化延迟器105b可以与第三行像素区域P3的下部、第四行像素区域P4、第五行像素区域P5以及第六行像素区域P6的上部相对地形成。第一图案化延迟器105a可以与第六行像素区域P6的下部、第七行像素区域P7、第八行像素区域P8以及第九行像素区域P9的上部相对地形成。
这样，第二实施例的3D图像显示设备不但能在两个连续的水平同步间隔中施加左图像数据和右图像数据中的每一个，而且第一和第二图案化延迟器105a和105b还可以以很大的节距(或很大的垂直高度)形成。如此，用于显示左右图像的像素区域可以具有增大的节距(或增大的垂直高度)。由此，即使液晶显示面板101与图案化延迟器105之间未对准，也可以避免或者最小化上下视角之间的差别。
此外，左图像数据DL和右图像数据DR的每一个都是在两个连续的水平间隔中施加，并且黑数据DB是在单个水平同步间隔中施加。由此，像素的孔径比可被增至最大，并且可以提升图像显示设备的亮度。
如上所述，本公开允许在包含左图像数据DL和右图像数据DR的视频数据中插入黑数据DB。如此，3D图像显示设备的视角可增大。详细地说，由于在左图像数据DL与右图像数据DR之间插入了黑数据DB，因此可以减小由于左右图像之间的干扰而在3D图像中产生的串扰。由此，可以增加3D图像显示设备的视角。
串扰会极大地影响3D图像显示设备显示的3D图像的质量。然而，本公开的3D图像显示设备可以减小串扰。如此，本公开的3D图像显示设备可以增强3D图像的质量。
此外，实施例中的3D图像显示设备可以通过插入黑数据DB来显示3D图像，而不在像素区域中形成黑矩阵。在显示2D图像时，3D图像显示设备可以在未插入黑数据DB的情况下被驱动。由此，像素的孔径比可被增至最大，并且可以提升设备的亮度。
虽然在这里参考如上所述的实施例来对本公开进行说明，然而本领域普通技术人员应该理解，本公开并不局限于这些实施例，相反，在不脱离本公开的实质的情况下，本公开的各种变更或修改都是可行的。因此，本公开的范围应该仅仅由所附权利要求及其等价物确定，而不局限于本公开的描述。

Claims (10)

1.一种三维图像显示设备，包括：
具有多个像素区域的液晶显示面板；
数据驱动器，被配置成向像素区域提供数据电压；
图案化延迟器，设置在液晶显示面板的前表面上以偏振来自液晶显示面板的光，
其中所述图案化延迟器包括：第一图案化延迟器，被配置成在第一方向上将来自液晶显示面板的光圆偏振，并且以比多个像素区域的一像素区域更高的高度形成；以及第二图案化延迟器，在与第一方向相反的第二方向上将来自液晶显示面板的光圆偏振，并且以比所述像素区域更高的高度形成。
2.如权利要求1所述的三维图像显示设备，其中所述数据驱动器向液晶显示面板提供与左图像数据、右图像数据以及黑数据相对应的数据电压。
3.如权利要求2所述的三维图像显示设备，其中所述黑数据插入所述左图像数据与右图像数据之间。
4.如权利要求1所述的三维图像显示设备，其中所述第一和第二图案化延迟器形成为具有大约两倍于所述像素区域的高度。
5.如权利要求1所述的三维图像显示设备，其中所述第一和第二图案化延迟器形成为具有大约三倍于所述像素区域的高度。
6.如权利要求2所述的三维图像显示设备，其中所述第一和第二图案化延迟器之间的边界与接收所述黑数据的像素区域对齐。
7.如权利要求2所述的三维图像显示设备，其中所述左图像数据和右图像数据被交替提供给奇数行的像素区域，所述黑数据被提供给偶数行的像素区域。
8.如权利要求7所述的三维图像显示设备，其中所述第一和第二图案化延迟器之间的边界与偶数行的像素区域对齐。
9.如权利要求2所述的三维图像显示设备，其中
所述左图像数据和右图像数据中的每一个都在两个连续的水平同步间隔中提供，所述黑数据在所述左图像数据与右图像数据之间提供。
10.如权利要求9所述的三维图像显示设备，其中所述黑数据在单个水平同步间隔中提供。
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