CN106782349A - 一种led背光驱动电路及液晶显示器 - Google Patents

一种led背光驱动电路及液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种LED背光驱动电路，包括：第一LED串；第二LED串；第一电容；第二电容；升压电路，其输入端用于与电源电连接以将电力接入，其输出端分别与第一电容、第二电容、第一LED串、第二LED串电连接；LED控制器，其与升压电路电连接，在第一期间LED控制器用于控制升压电路供电给第一支路并给第一电容充电，且控制升压电路供电给第二支路并给第二电容充电；在第二期间LED控制器用于控制升压电路与第一支路隔断以使所述第一电容给第一支路供电，且所述LED控制器用于控制所述升压电路与第二支路隔断以使所述第二电容给第二支路供电。本发明实施例还公开了一种液晶显示器。采用本发明，具有节省能源、可驱动大量LED灯的优点。

Description

一种LED背光驱动电路及液晶显示器
技术领域
本发明属于液晶显示技术领域，具体地讲，涉及一种LED背光驱动电路及液晶显示器。
背景技术
随着显示技术的不断进步，液晶显示器的背光技术不断得到发展。传统的液晶显示器的背光源采用冷阴极荧光灯(CCFL)。但是由于CCFL背光源存在色彩还原能力较差、发光效率低、放电电压高、低温下放电特性差、加热达到稳定灰度时间长等缺点，当前已经开发出使用LED(Light Emitting Diode，中文名：发光二极管)背光源的背光源技术。
图1是现有的一种用于液晶显示器的LED背光驱动电路。如图1所示，该LED背光驱动电路包括升压电路、LED控制器、电容C1’以及LED串。该升压电路包括电感L’、二极管D1’、第一晶体管Q1’和第一电阻器R1’，其中，电感L’的一端接收电源输入的直流电压Vin，电感L’的另一端连接到二极管D1’的阳极并连接到第一晶体管Q1’的漏极，第一晶体管Q1’的栅极(控制端)由LED控制器提供的第一控制信号驱动，第一晶体管Q1’的源极通过第一电阻器R1’与地电性连接；二极管D1’的阴极电连接LED串的正端，二极管D1’的阴极还通过电容C1’与地电性连接。LED串的负端还连接有第二晶体管Q2’，其中，第二晶体管Q2’的漏极连接到LED串的负端，第二晶体管Q2’的源极通过第二电阻器R2’与地电性连接，第二晶体管Q2’的栅极由LED控制器提供的第二控制信号驱动，通过改变第二控制信号的占空比，可以增大或减小LED串的工作电流，从而控制LED串的亮度。
在使用上述LED背光驱动电路的过程中本发明的发明人发现，随着面板的增大、户外显示的需求或者商业显示的要求，需要的LED灯的数量越来越多，例如LED串包含LED灯的数量超过16个或者以上，各LED灯串联连接，导致电感L1的输出电压Vout需要增大，以方便升压后驱动LED串，例如需要超过90V、100V或者以上，由于升压电路的转换效率与升压呈反比，也即电压升的越高，转换效率就越低，导致升压电路的转换效率会降低，浪费能源。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种LED背光驱动电路及液晶显示器。可用于节省能源。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种LED背光驱动电路，包括：
第一LED串，位于第一支路上，其包括至少两个LED灯；
第二LED串，位于与第一支路相异的第二支路上，其包括至少两个LED灯；
第一电容，与所述第一LED串电连接；
第二电容，与所述第二LED串电连接；
升压电路，其输入端用于与电源电连接以将电力接入，其输出端分别与所述第一电容、所述第二电容、所述第一LED串、所述第二LED串电连接；
LED控制器，其与所述升压电路电连接，在第一期间所述LED控制器用于控制所述升压电路供电给第一支路并给所述第一电容充电，且控制所述升压电路供电给第二支路并给所述第二电容充电；在第二期间所述LED控制器还用于控制所述升压电路与第一支路隔断以使所述第一电容给第一支路供电，且所述LED控制器用于控制所述升压电路与第二支路隔断以使所述第二电容给第二支路供电。
在本发明第一方面一实施例中，所述升压电路包括：电感，其输入端用于电连接所述电源；第一二极管，其阳极电连接所述电感的输出端，其阴极分别电连接所述第一LED串的正端和所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端电性接地；第二二极管，其阳极电连接所述电感的输出端，其阴极分别电连接所述第二LED串的正端和所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端电性接地；第三二极管，其阳极与所述第二LED串的负端电连接，其阴极与所述第一二极管的阳极电连接；第一晶体管，其漏极电连接所述电感的输出端，其源极电性接地，其控制端电连接所述LED控制器。
在本发明第一方面一实施例中，所述升压电路还包括第三电容，所述电感的输出端通过所述第三电容连接所述第一二极管的阳极。
在本发明第一方面一实施例中，所述LED背光驱动电路还包括第四电容，其一端与所述第二LED串的负端电连接，其另一端电性接地。
在本发明第一方面一实施例中，在第二期间所述第二电容上的电压大于所述第四电容上的电压。
在本发明第一方面一实施例中，在第一期间所述第一晶体管截止，所述第一二极管和所述第二二极管导通，所述第三二极管截止；在第二期间所述第一晶体管导通，所述第一二极管和所述第二二极管截止，所述第三二极管导通。
在本发明第一方面一实施例中，所述第一晶体管为NMOS管。
在本发明第一方面一实施例中，所述第一期间和第二期间包含在一个周期内。
在本发明第一方面一实施例中，所述第一LED串上的至少两个LED灯串联，所述第二LED串上的至少两个LED灯串联，所述第一LED串和所述第二LED串上的LED灯数量相等。
本发明实施例第二方面提供了一种液晶显示器，包括相对设置的液晶面板和背光模组，由所述背光模组提供显示光源给所述液晶面板，以使所述液晶面板显示图像；所述背光模组采用LED背光源，所述LED背光源采用上述的LED背光驱动电路驱动。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
由于由现有的一路LED串分成第一LED串和第二LED串两路，从而电源经过升压电路输出给第一LED串和第二LED串的电压相对现有技术可以降低，从而升压电路的转换效率可以得到提高，有利于节省能源；而且可以实现大量LED灯的驱动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术LED背光驱动电路的电路图；
图2是本发明第一实施例LED背光驱动电路的电路图；
图3是本发明第一实施例LED背光驱动电路在第一时期的电流流向图；
图4是本发明第一实施例LED背光驱动电路在第二时期的电流流向图；
图5是本发明第二实施例LED背光驱动电路的电路图；
图号说明：
110-第一LED串；120-第二LED串；C1-第一电容；C2-第二电容；140、240-升压电路；L-电感；D1-第一二极管；D2-第二二极管；D3-第三二极管；Q1-第一晶体管；C3-第三电容；150-LED控制器；C4-第四电容；Q2-第二晶体管；C5-第五电容；C6-第六电容。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。
第一实施例
请参照图2，为本发明第一实施例提供的一种LED背光驱动电路，所述LED背光驱动电路包括第一LED串110、第二LED串120、第一电容C1、第二电容C2、升压电路140和LED控制器150。
具体说来，所述第一LED串110位于第一支路上，所述第一LED串110包括至少两个LED灯，例如为2个LED灯、4个LED灯、6个LED灯、8个LED灯、9个LED灯、10个LED灯等数目，在本实施例中所述至少两个LED灯为串联连接，但是，在本发明的其他实施例中，所述至少两个LED灯还可以并联连接。
所述第二LED串120位于与第一支路相异的第二支路上，所述第一支路和第二支路例如为并联连接，所述第二LED串120包括至少两个LED灯，例如为2个LED灯、4个LED灯、6个LED灯、8个LED灯、9个LED灯、10个LED灯等数目，在本实施例中所述至少两个LED灯为串联连接，但是，在本发明的其他实施例中，所述至少两个LED灯还可以并联连接。在本实施例中，所述第一LED串110包括的LED灯数目和第二LED串120包括的LED灯数目相等，当然，在本发明的其他实施例中，所述第一LED串包括的LED灯数目和第二LED串包括的LED灯数目还可以不等。
所述第一电容C1的一端与第一LED串110电连接，所述第一电容C1的另一端电性接地，所述第一电容C1被充电后，第一电容C1可以给第一支路供电，例如，第一电容C1在25微秒(μs)给第一支路供电，从而第一支路上的第一LED串110可以被点亮。
所述第二电容C2的一端与第二LED串120电连接，所述第二电容C2的另一端电性接地，所述第二电容C2被充电后，第二电容C2可以给第二支路供电，例如，第二电容C2在25微秒(μs)给第二支路供电，从而第二支路上的第二LED串120可以被点亮。
所述升压电路140的输入端与电源电连接，也即电源的输出电压Vin供给升压电路140的输入端，所述电源例如为其他供电电路输出的直流电源，也可以是电源管理器输出的直流电源等，所述电源的输出电压例如为12V、24V(伏特)等，所述升压电路140用于将电源输出的电压升高，例如由24V升高到36V、48V、60V、72V等；所述升压电路140的输出端分别与第一电容C1、第二电容C2、第一LED串110、第二LED串120电连接。具体说来，所述升压电路140的输出端例如有两个，所述升压电路140的第一输出端分别与第一LED串110和第一电容C1电连接，从而，电源输入的电力经由升压电路140升压后可以从其第一输出端分别供给第一LED串110和第一电容C1，从而可以点亮第一LED串110上的LED灯和给第一电容C1充电，所述升压电路140的第二输出端分别与第二LED串120和第二电容C2电连接，从而，电源输入的电力经由升压电路140升压后可以从其第二输出端分别供给第二LED串120和第二电容C2，从而可以点亮第二LED串120上的LED灯和给第二电容C2充电。
所述LED控制器150与升压电路140电连接，在第一期间LED控制器150用于控制升压电路140供电给第一支路并给第一电容C1充电，且控制升压电路140供电给第二支路并给第二电容C2充电；在第二期间LED控制器150还用于控制升压电路140以使第一电容C1给第一支路供电和以使第二电容C2给第二支路供电，具体为在第二期间所述LED控制器用于控制升压电路140与第一支路隔断以使第一电容C1给第一支路供电，此时电源不供电给第一支路，在第二期间所述LED控制器用于控制升压电路140与第二支路隔断以使第二电容C2给第二支路供电，此时电源不供电给第二支路。从而实现在第一期间和第二期间都可以将第一LED串110和第二LED串120上的LED灯点亮，第一期间与第二期间相异，第一期间和第二期间交替进行，例如以时间为X轴，首先为第一期间，接着第二期间，接着第一期间，接着第二期间……，这样交替下去。
从而，在本实施例中，由于由现有的一路LED串分成第一LED串110和第二LED串120两路，从而电源经过升压电路140输出给第一LED串110和第二LED串120的电压相对现有技术可以降低，从而升压电路140的转换效率可以得到提高，有利于节省能源；而且可以实现大量LED灯的驱动。
在本实施例中，所述升压电路140包括电感L、第一二极管D1、第一晶体管Q1、第二二极管D2和第三二极管D3。具体说来，所述电感L的输入端用于电连接所述电源，也即电源的输出电压Vin供电给电感L的输入端，所述第一二极管D1的阳极直接电连接所述电感L的输出端，所述第一二极管D1的阴极分别电连接所述第一LED串110的正端和第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端电性接地。所述第二二极管D2的阳极电连接所述电感L的输出端，所述第二二极管D2的阴极分别电连接所述第二LED串120的正端和第二电容C2的一端，所述第二电容C2的另一端电性接地；所述第三二极管D3的阳极与第二LED串120的负端电连接，所述第三二极管D3的阴极与第一二极管D1的阳极电连接，也即在本实施例中所述第三二极管D3的阴极与电感L的输出端也电连接；所述第一晶体管Q1的漏极电连接所述电感L的输出端，所述第一晶体管Q1的源极电性接地，在本实施例中是间接电性接地的，所述第一晶体管Q1的源极通过一个电阻电性接地，所述第一晶体管Q1的控制端(栅极)电连接所述LED控制器150。在本发明的其他实施例中，所述第一晶体管的源极还可以直接电性接地。
从而，LED控制器150通过控制第一晶体管Q1的导通和截止来控制升压电路140，具体说来，在第一期间LED控制器150控制第一晶体管Q1截止，此时第一二极管D1导通，电源输入的电力经升压电路140升压后经第一输出端供电给第一支路并同时给第一电容C1充电，请见图3中的电流流向路线CH1，也即电流流过的路线为:Vin->电感L->第一二极管D1->第一LED串110->第二晶体管Q2(后面描述)->电阻(后面描述)->地(后面描述)，和Vin->电感L->第一二极管D1->第一电容C1->地；同时，第二二极管D2导通，第三二极管D3截止，电源输入的电力经升压电路140升压后经第二输出端供电给第二支路并同时给第二电容C2充电，请见图3中的电流流向路线CH2，也即电流流过的路线为：Vin->电感L->第二二极管D2->第二LED串120->第四电容C4(后面描述)->地，和Vin->电感L->第二二极管D2->第二电容C2->地；在第二期间LED控制器150控制第一晶体管Q1导通，此时电源输出的电力给电感L储能，第一二极管D1截止，第一电容C1释放电能以供电给第一LED串110，请见图4中的电流流向路线CH3，也即电流流过的路线为：第一电容C1->第一LED串110->第二晶体管Q2(后面描述)->电阻(后面描述)->地(后面描述)；同时，第二二极管D2截止，第三二极管D3导通，第二电容C2释放电能以供电给第二LED串120，请见图4中的电流流向路线CH4，也即电流流过的路线为：第二电容C2->第二LED串120->第三二极管D3->第一晶体管Q1->电阻(后面描述)->地(后面还有一条线路：第四电容C4>第三二极管D3->第一晶体管Q1->电阻(后面描述)->地)。从而，由于电源经过升压电路140输出的电压可以降低，也即电感L输出端的输出电压可以得到降低，从而第一晶体管Q1和第一二极管D1承受的应力可以得到降低，从而不会影响第一晶体管Q1和第一二极管D1的寿命，更加不会导致第一晶体管Q1和第一二极管D1损坏。
在本实施例中，所述第一晶体管Q1为NMOS管，当然，在本发明的其他实施例中，所述第一晶体管还可以为与NMOS管等同的开关元器件。
在本实施例中，所述第一期间和第二期间形成一个周期，也即第一期间和第二期间的和等于一个周期的时间，具体说来，所述第一期间和第二期间构成了第一晶体管Q1的周期，例如，第一晶体管Q1导通一次和截止一次的时间为一个周期，所述第一期间和第二期间的和为所述第一晶体管Q1的一个周期，这个周期例如为50微秒，所述第一晶体管Q1进行周期性动作。但在本发明的其他实施例中，所述第一期间和第二期间还可以小于一个周期，也即一个周期还可以包括第三期间等，也即在本发明中，所述第一期间和第二期间包含在一个周期内。
在本实施例中，所述LED背光驱动电路还包括第四电容C4，所述第四电容C4的一端与第二LED串120的负端电连接，也即与第三二极管D3的阳极电连接，所述第四电容C4的另一端电性接地。从而，在第一期间，电源输入的电力经升压电路140升压后由第二输出端供电给第二LED串120后给第四电容C4充电；在第二期间，第四电容C4释放电能并经由第三二极管D3输出，也即电流线路为第四电容C4>第三二极管D3->第一晶体管Q1->电阻(后面描述)->地。在本实施例中，在第二期间第二电容上的电压大于所述第四电容C4上的电压，从而第二电容C2释放电能驱动第二LED串120中的LED灯被点亮，而且第二电容C2充电快速。
在本实施例中，为了较好的控制控制第一串LED的亮度，所述LED背光驱动电路还包括第二晶体管Q2，所述第二晶体管Q2也为NMOS管或者类似的晶体管，所述第二晶体管Q2的漏极与第一LED串110的负端电连接，所述第二晶体管Q2的源极电性接地，在本实施例中是间接电性接地，所述第二晶体管Q2的源极经过一个电阻后再电性接地。在本发明的其他实施例中，所述第二晶体管的源极还可以直接电性接地。所述第二晶体管Q2的控制端(栅极)与LED控制器150电连接，LED控制器150控制第二晶体管Q2的打开或关闭，从而可以增大或减小第一LED串110的工作电流，从而控制第一LED串110整体的亮度。
另外，在本实施例中，所述LED背光驱动电路还包括第五电容C5和第六电容C6，所述第五电容C5和第六电容C6的一端分别与电源电连接，所述第五电容C5和第六电容C6的另一端电性接地，所述第五电容C5和第六电容C6用于滤波作用。
本实施例还提供了一种液晶显示器，所述液晶显示器包括相对设置的液晶面板和背光模组，所述背光模组提供显示光源给所述液晶面板，以使所述液晶面板显示图像，所述背光模组采用LED背光源，所述LED背光源采用上述的LED背光驱动电路驱动。
在本实施例中，由于第一LED串110和第二LED串120是分别驱动，从而两者的平均亮度可能不一样，例如第一LED串110的平均亮度亮些，第二LED串120的平均亮度暗些，或者相反，从而造成液晶显示器档次较低，以下列举第二实施例来进行描述。
第二实施例
图5为本发明第二实施例提供的LED背光驱动电路，图5的电路与图2的电路相似，因此相同的元件符号代表相同的元件，本实施例与第一实施例的主要不同点为升压电路240增加了一个第三电容C3。
请参见图5，在本实施例中，所述第一二极管D1的阳极间接电连接所述电感L的输出端，具体为在第一二极管D1和电感L之间增加一个第三电容C3。具体说来，所述电感L的输出端通过所述第三电容C3连接所述第一二极管Q1的阳极，也即：所述第三电容C3的一端与电感L的输出端电连接，也即第三电容C3的该端也与第二二极管D2的阳极和第一晶体管Q1的漏极电连接，所述第三电容C3的另一端与第一二极管D1的阳极电连接，也即所述第三电容C3的该端与第三二极管D3的阴极电连接。从而，在第一期间，电源经由电感L给第三电容C3充电，此时电流的流向为：Vin->电感L->第三电容C3->第一二极管D1->第一LED串110->第二晶体管Q2->电阻->地，和Vin->电感L->第三电容C3->第一二极管D1->第一电容C1->地；在第二期间，第三电容C3放电，此时电流的流向为：第二电容C2->第二LED串120->第三二极管D3->第三电容C3->第一晶体管Q1->电阻->地，和第四电容C4>第三二极管D3->第三电容C3->第一晶体管Q1->电阻->地。
从而，根据图5，所述第一LED串110在第一期间和第二期间流过的平均电流值等于第一二极管D1在第一期间和第二期间流过的平均电流值，也即第一LED串110在在一个周期流过的平均电流值等于第一二极管D1在一个周期流过的平均电流值，也即IavLED1＝IavD1；第二LED串120在第一期间和第二期间流过的平均电流值等于第三二极管D3在第一期间和第二期间流过的平均电流值，也即第二LED串120在在一个周期流过的平均电流值等于第三二极管D3在一个周期流过的平均电流值，也即ILED2＝IavD3；而在第一期间和第二期间，或者在一个周期，第三电容C3充放电平衡，从而IavD1＝IavD3，从而ILED1＝IavD1＝IavD3＝ILED2，从而第一LED串110和第二LED串120在一个周期的平均亮度是一致的，从而使液晶显示器各处的亮度比较均衡，提高了液晶显示器的显示质量，提高了液晶显示器的档次。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
通过上述实施例的描述，本发明具有以下优点：
由于由现有的一路LED串分成第一LED串和第二LED串两路，从而电源经过升压电路输出给第一LED串和第二LED串的电压相对现有技术可以降低，从而升压电路的转换效率可以得到提高，有利于节省能源；而且可以实现大量LED灯的驱动。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种LED背光驱动电路，其特征在于，包括：
第一LED串，位于第一支路上，其包括至少两个LED灯；
第二LED串，位于与第一支路相异的第二支路上，其包括至少两个LED灯；
第一电容，与所述第一LED串电连接；
第二电容，与所述第二LED串电连接；
升压电路，其输入端用于与电源电连接以将电力接入，其输出端分别与所述第一电容、所述第二电容、所述第一LED串、所述第二LED串电连接；
LED控制器，其与所述升压电路电连接，在第一期间所述LED控制器用于控制所述升压电路供电给第一支路并给所述第一电容充电，且控制所述升压电路供电给第二支路并给所述第二电容充电；在第二期间所述LED控制器用于控制所述升压电路与第一支路隔断以使所述第一电容给第一支路供电，且所述LED控制器用于控制所述升压电路与第二支路隔断以使所述第二电容给第二支路供电。
2.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述升压电路包括：
电感，其输入端用于电连接所述电源；
第一二极管，其阳极电连接所述电感的输出端，其阴极分别电连接所述第一LED串的正端和所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端电性接地；
第二二极管，其阳极电连接所述电感的输出端，其阴极分别电连接所述第二LED串的正端和所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端电性接地；
第三二极管，其阳极与所述第二LED串的负端电连接，其阴极与所述第一二极管的阳极电连接；
第一晶体管，其漏极电连接所述电感的输出端，其源极电性接地，其控制端电连接所述LED控制器。
3.如权利要求2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述升压电路还包括第三电容，所述电感的输出端通过所述第三电容连接所述第一二极管的阳极。
4.如权利要求2或3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，还包括第四电容，其一端与所述第二LED串的负端电连接，其另一端电性接地。
5.如权利要求4所述的LED背光驱动电路，其特征在于，在第二期间所述第二电容上的电压大于所述第四电容上的电压。
6.如权利要求2或3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，在第一期间所述第一晶体管截止，所述第一二极管和所述第二二极管导通，所述第三二极管截止；在第二期间所述第一晶体管导通，所述第一二极管和所述第二二极管截止，所述第三二极管导通。
7.如权利要求2或3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管为NMOS管。
8.如权利要求1-3任意一项所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述第一期间和第二期间包含在一个周期内。
9.如权利要求1-3任意一项所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述第一LED串上的至少两个LED灯串联，所述第二LED串上的至少两个LED灯串联，所述第一LED串和所述第二LED串上的LED灯数量相等。
10.一种液晶显示器，其特征在于，包括相对设置的液晶面板和背光模组，由所述背光模组提供显示光源给所述液晶面板，以使所述液晶面板显示图像；所述背光模组采用LED背光源，所述LED背光源采用如权利要求1-9任意一项所述的LED背光驱动电路驱动。
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