CN112070002A - 指纹识别方法、指纹识别结构及显示装置 - Google Patents

指纹识别方法、指纹识别结构及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种指纹识别方法，应用于显示装置，显示装置包括盖板、OLED显示基板和光敏传感器，盖板和OLED显示基板之间设置有彩膜层，彩膜层包括位于相邻色阻层之间的遮光区，遮光区上设置有成像小孔，OLED显示基板包括阵列排布的多个发光单元，盖板与成像小孔之间的第一距离小于光敏传感器与成像小孔之间的第二距离，指纹识别方法包括：将多个成像小孔划分为至少两个成像小孔组，每个成像小孔组中的相邻两个成像小孔成像于光敏传感器上的成像区域位于同一平面的不同区域；至少两个成像小孔组按照预设时序依次成像、获得至少两个第一指纹图像；将至少两个第一指纹图像合成获得完整的指纹图像。本发明还涉及一种指纹识别结构和显示装置。

Description

指纹识别方法、指纹识别结构及显示装置
技术领域
本发明涉及显示产品制作技术领域，尤其涉及一种指纹识别方法、指纹识别结构及显示装置。
背景技术
指纹是人体与生俱来独一无二并可与他们相区别的不变特征，它由指端皮肤表面上的脊和谷组成，这些脊和谷的组成细节决定了指纹图案的唯一性。由之发展起来的带有指纹识别功能的显示面板已经被用于个人身份验证上，增加了显示装置的信息安全性。
相关技术中，带有指纹识别功能的有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，简称OLED)显示面板利用图像传感器和OLED显示面板中设计的小孔通过小孔成像原理实现指纹识别。但是小孔成像，随着物距的减小，成像区域会增大，这样经相邻两个小孔成像获得的图像会存在交叠，基于目前对屏幕的轻薄化要求，Cover Film(盖板膜层)在保证保护功能的前提下，厚度需尽可能的薄，这样，物距＜像距，成像为放大的像，为表征全部指纹信息，相邻小孔成像获得的图像重叠过大，部分指纹信息丢失，无法完成指纹识别功能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种指纹识别方法、指纹识别结构及显示装置，解决由于物距小于像距，相邻小孔成像获得的图像重叠过大，部分指纹信息丢失，无法完成指纹识别功能的问题。
为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种指纹识别方法，应用于显示装置，显示装置包括盖板、OLED显示基板和位于OLED显示基板的背光侧的光敏传感器，所述盖板和所述OLED显示基板之间设置有彩膜层，所述彩膜层包括位于相邻色阻层之间的遮光区，所述遮光区上设置有成像小孔，所述成像小孔用于将与所述盖板接触的指纹成像到所述光敏传感器，所述OLED显示基板包括阵列排布的多个发光单元，所述盖板与所述成像小孔之间的第一距离小于所述光敏传感器与所述成像小孔之间的第二距离，所述指纹识别方法包括：
将多个所述成像小孔划分为至少两个成像小孔组，每个所述成像小孔组中的相邻两个成像小孔成像于光敏传感器上的成像区域位于同一平面的不同区域；
至少两个所述成像小孔组按照预设时序依次成像、获得至少两个第一指纹图像；
将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像。
可选的，所述第二距离小于或等于所述第一距离的1.414倍。
可选的，将多个所述成像小孔划分为至少两个成像小孔组，包括：将多个所述成像小孔划分为第一成像小孔组和第二成像小孔组，所述第一成像小孔组包括位于奇数行奇数列的多个成像小孔，以及位于偶数行偶数列的多个成像小孔，所述第二成像小孔组包括位于奇数行偶数列的多个成像小孔，以及位于偶数行奇数列的多个成像小孔。
可选的，至少两个所述成像小孔组按照预设时序依次成像，获得至少两个第一指纹图像；包括：
控制与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元发光，与所述第二成像小孔组对应的多个所述发光单元不发光，经过所述第一成像小孔组中的所述成像小孔形成第一子指纹图像；
控制与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元熄灭，与所述第二成像小孔组对应的多个发光单元发光，经过所述第二成像小孔组中的所述成像小孔形成第二子指纹图像；
将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像，包括：将所述第一子指纹图像和所述第二子指纹图像进行合成处理，获得完整的指纹图像。
可选的，至少两个所述成像小孔组按照预设时序依次成像，获得至少两个第一指纹图像；包括：
控制与所述第二成像小孔组对应的多个所述发光单元发光，与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元不发光，经过所述第二成像小孔组中的所述成像小孔形成第三子指纹图像；
控制与所述第二成像小孔组对应的多个所述发光单元熄灭，与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元发光，经过所述第一成像小孔组中的所述成像小孔形成第四子指纹图像；
将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像，包括：将所述第三子指纹图像和所述第四子指纹图像进行合成处理，获得完整的指纹图像。
可选的，所述第二距离大于或等于所述第一距离的1.414倍，且所述第二距离小于或等于所述第一距离的2倍。
可选的，将多个所述成像小孔划分为至少两个成像小孔组，包括：每个所述成像小孔组中包括至少两个相间隔设置的成像小孔。
可选的，多个所述发光单元与多个所述成像小孔一一对应，每个所述发光单元包括对应的所述成像小孔在所述OLED显示基板上的正投影周边预设范围内的多个像素。
可选的，所述预设范围为包围相应的所述成像小孔的M*N个像素矩阵所排列的范围；其中，M、N均为大于或等于2的整数。
本发明实施例还提供一种指纹识别结构，包括：
基板和设置于所述基板上的多个成像小孔，多个成像小孔划分为至少两个成像小孔组；
OLED显示基板，包括阵列排布的多个发光单元和用于驱动多个所述发光单元发光的驱动单元；
位于所述OLED显示基板的背光侧的光敏传感器；
所述驱动单元用于控制至少两个所述成像小孔组对应的多个发光单元按照预设时序发光，使得至少两个所述成像小孔组按照所述预设时序依次成像于对应的光敏传感器、以获得至少两个第一指纹图像；
与所述光敏传感器连接的图像处理单元，将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像；
其中，所述基板与所述成像小孔之间的第一距离小于所述光敏传感器与所述成像小孔之间的第二距离。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述的指纹识别结构，所述基板复用为盖板，所述盖板和所述OLED显示基板之间设置有彩膜层，所述彩膜层包括位于相邻色阻层之间的遮光区，所述遮光区上设置有所述成像小孔，所述成像小孔用于将与所述盖板接触的指纹成像到所述光敏传感器。
本发明的有益效果是：通过至少两个成像小孔组按照预设时序依次成像，每个成像小孔组中的相邻两个成像小孔成像获得的第一图像不存在重叠的区域，使得光敏传感器能够接受到全部的指纹信息，而获得完整的指纹图像。
附图说明
图1表示显示装置结构示意图；
图2表示小孔成像原理示意图；
图3表示本发明实施例中部分成像小孔分布示意图一；
图4表示本发明实施例中部分成像小孔分布示意图二；
图5表示本发明实施例中指纹识别方法流程示意图一；
图6表示本发明实施例中指纹识别方法流程示意图二；
图7表示本发明实施例中指纹识别方法流程示意图三。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，利用小孔成像的原理进行指纹识别的显示装置的结构包括：盖板1、OLED显示基板和位于OLED显示基板的背光侧的光敏传感器10，所述盖板1和所述OLED显示基板之间设置有彩膜层2，所述彩膜层2包括位于相邻色阻层之间的多个遮光区(黑矩阵)，所述遮光区上设置有成像小孔100，所述成像小孔100用于将与所述盖板1接触的指纹成像到所述光敏传感器10，所述彩膜层2和所述OLED显示基板之间设置有触控层3，所述OLED显示基板包括PI柔性基底7，所述柔性基底7上沿着靠近所述盖板1的方向依次设置有薄膜晶体管阵列层6、以及发光层5，所述发光层5上阵列排布有多个发光单元，每个所述发光单元包括多个像素，相邻像素之间设置有像素定义层(PDL)，所述成像小孔100在所述OLED显示基板上的正投影位于所述像素定义层上，所述OLED显示基板还包括位于所述柔性基底背面的背膜9，以及位于所述背膜9远离所述柔性基底的一侧的光敏传感器10，所述光敏传感器10和所述背膜9之间设置有空气层11，以使得经所述成像小孔100的光线中位于预设角度范围的光线入射至相应的所述光敏传感器10进行成像。
所述触控层3和所述发光层5之间设置有保护层(第一保护层4)，所述柔性基底7和所述背膜9之间设置有保护层(第二保护层8)。基于目前对屏幕的轻薄化要求，盖板的材质由玻璃基板改为柔性的膜层结构Cover Film，Cover Film(盖板膜层)在保证保护功能的前提下，厚度需尽可能的薄，Cover Film主要包含OCA(光学胶)及CPI(无色聚酰亚胺基底)，其中OCA(光学胶)厚度为30μm～70μm，CPI厚度为60μm～100μm；TSP(触控层)为FMLOC(Filmmulti-layer on cell Touch)结构，厚度为3μm～7μm；所述触控层和所述发光层之间的TFE(保护层)厚度为6μm～14μm；ARRAY(薄膜晶体管阵列层)厚度为4μm～8μm；PI(柔性基底)厚度为10μm～30μm；所述柔性基底和所述背膜之间设置的PSA(保护层)厚度为10μm～20μm；BF(背膜)厚度为60μm～100μm；Air(空气层)厚度为10μm～30μm；Sensor glass(光敏传感器)厚度为50μm～150μm；COE结构小孔光学指纹识别的光学原理图如附图2所示。Lo为物距，Li为像距，F为每个成像小孔识别的手指区域的尺寸，S为每个成像小孔在光敏传感器上的成像尺寸。从图2中可获得，经相邻两个成像小孔成像的指纹图像具有重叠区域。
盖板厚度变薄，减小了指纹触摸界面到成像小孔之间的距离，也就是减小了物距，物距小于像距，则与传统小孔指纹识别方案中的物像距比例完全不同(传统成像小孔结构欧中，物距大于像距)，成像为放大的像，经相邻成像小孔成像获得的指纹图像重叠过大，部分指纹信息会丢失，则无法完成指纹识别功能。
针对上述技术问题，本实施例提供一种指纹识别方法，应用于显示装置，参考图1，显示装置包括盖板1、OLED显示基板和位于OLED显示基板的背光侧的光敏传感器10，所述盖板1和所述OLED显示基板之间设置有彩膜层2，所述彩膜层2包括遮光区，所述遮光区上设置有多个阵列排布的成像小孔100，所述成像小孔100用于将与所述盖板1接触的指纹成像到所述光敏传感器10，所述OLED显示基板包括阵列排布的多个发光单元，所述盖板1与所述成像小孔100之间的第一距离小于所述光敏传感器10与所述成像小孔100之间的第二距离，参考图5，所述指纹识别方法包括：
将多个所述成像小孔划分为至少两个成像小孔组，每个所述成像小孔组中的相邻两个成像小孔成像于光敏传感器上的成像区域位于同一平面的不同区域；
至少两个所述成像小孔组按照预设时序依次成像、获得至少两个第一指纹图像；
将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像。
本实施例中，多个成像小孔是呈阵列排布的，图3中表示出了2行2列排布的4个成像小孔，图4表示出了2行4列分布的成像小孔，将多个所述成像小孔进行分组，多个所述成像小孔组按照预设时序进行成像，位于同一成像小孔组中的任意相邻两个所述成像小孔的成像区域位于不同的区域，即位于同一成像小孔组中的任意相邻两个所述成像小孔的成像区域不存在重叠的区域，从而避免由于在同时进行成像采集信息时、由于相邻的成像小孔成像获得的指纹图像的重叠区域过大而造成的信息丢失，分时分区多次采集成像后，将经多个所述成像小孔组成像获得的多个第一指纹图像进行整合处理，形成完整的指纹图像。
本实施例中示例性的，所述第二距离小于或等于所述第一距离的1.414倍。此时，呈对角线分布的相邻的两个所述成像小孔成像于光敏传感器上的成像区域是不重叠的，所以可以据此对多个所述成像小孔进行分组。
本实施例中示例性的，将多个所述成像小孔划分为至少两个成像小孔组，包括：将多个所述成像小孔划分为第一成像小孔组和第二成像小孔组，所述第一成像小孔组包括位于奇数行奇数列的多个成像小孔，以及位于偶数行偶数列的多个成像小孔，所述第二成像小孔组包括位于奇数行偶数列的多个成像小孔，以及位于偶数行奇数列的多个成像小孔。
参考图3和图4，所述第一成像小孔组包括第一成像小孔101和第四成像小孔202，所述第二成像小孔组包括第二成像小孔102和第三成像小孔201。
所述OLED显示基板上的发光单元发光，光线经手指指纹反射后、经所述成像小孔后、成像与所述光敏传感器上，根据小孔成像原理，只有对应的发光单元发光，光线才会经过对应的成像小孔进行成像，所以为了实现至少两个所述成像小孔组按照预设时序进行成像，可以将所述OLED显示基板上的发光单元进行分组处理，多个发光单元组与多个成像小孔组一一对应，每个发光单元组中包括与一个成像小孔组中的多个成像小孔一一对应的多个发光单元，这样通过控制多个发光单元组按照所述预设时序进行发光(一次采集信息的过程中，只有一个发光单元组发光，即只有一个成像小孔组进行成像)，相应的成像小孔组成像于光敏传感器，进而获得完整的指纹图像。
所述预设时序可以根据实际需要设定，以下介绍本实施例中的几种预设时序。
本实施例中示例性的，参考图6，至少两个所述成像小孔组按照预设时序依次成像，获得至少两个第一指纹图像；包括：
控制与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元发光(其他发光单元是关闭状态的)，与所述第二成像小孔组对应的多个所述发光单元不发光，经过所述第一成像小孔组中的所述成像小孔形成第一子指纹图像；
控制与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元熄灭，与所述第二成像小孔组对应的多个发光单元发光，经过所述第二成像小孔组中的所述成像小孔形成第二子指纹图像；
将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像，包括：将所述第一子指纹图像和所述第二子指纹图像进行合成处理，获得完整的指纹图像。
本实施例示例性的，参考图7，至少两个所述成像小孔组按照预设时序依次成像，获得至少两个第一指纹图像；包括：
控制与所述第二成像小孔组对应的多个所述发光单元发光(其他发光单元是处于关闭状态的)，控制与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元不发光，经过所述第二成像小孔组中的所述成像小孔形成第三子指纹图像；
控制与所述第二成像小孔组对应的多个所述发光单元熄灭，与所述第一成像小孔组中对应的多个所述发光单元发光，经过所述第一成像小孔组中的所述成像小孔形成第四子指纹图像；
将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像，包括：将所述第三子指纹图像和所述第四子指纹图像进行合成处理，获得完整的指纹图像。
本实施例中示例性的，所述第二距离大于或等于所述第一距离的1.414倍，且所述第二距离小于或等于所述第一距离的2倍。
此时沿对角线分布的相邻的两个成像小孔成像获得的指纹图像会产生交叠，而列向或行向间隔分布的相邻两个成像小孔成像与光敏传感器上的成像区域恰不能形成交叠，可以据此对多个所述成像小孔进行分组。
本实施例中示例性的，将多个所述成像小孔划分为至少两个成像小孔组，包括：每个所述成像小孔组中包括至少两个沿列向或行向相间隔设置的成像小孔。
参考图3和图4，本实施例的一些实施方式中，多个成像小孔可以划分为四个成像小孔组，所述第一成像小孔组包括奇数行奇数列的第一成像小孔101，第二成像小孔组包括奇数行偶数列的第二成像小孔102，第三成像小孔组包括偶数行奇数列的第三成像小孔201，第四成像小孔组包括偶数行偶数列的第四成像小孔202，可以将图3中的4个成像小孔视为最小的重复单元，所述第一成像小孔组、所述第二成像小孔组、所述第三成像小孔组和所述第四成像小孔组的成像顺序可以根据实际需要设定。例如，所述第一成像小孔组、所述第二成像小孔组、所述第三成像小孔组和所述第四成像小孔组依次成像，或者所述第四成像小孔组、所述第三成像小孔组、所述第二成像小孔组和所述第一成像小孔组依次成像。
本实施例中示例性的，多个所述发光单元与多个所述成像小孔一一对应，每个所述发光单元包括对应的所述成像小孔在所述OLED显示基板上的正投影周边预设范围内的多个像素。
本实施例中示例性的，所述预设范围为包围相应的所述成像小孔的M*N个像素矩阵所排列的范围；其中，M、N均为大于或等于2的整数。
本发明实施例还提供一种指纹识别结构，包括：
基板和设置于所述基板上的多个成像小孔，多个成像小孔划分为至少两个成像小孔组；
OLED显示基板，包括阵列排布的多个发光单元和用于驱动多个所述发光单元发光的驱动单元；
位于所述OLED显示基板的背光侧的光敏传感器；
所述驱动单元用于控制至少两个所述成像小孔组对应的多个发光单元按照预设时序发光，使得至少两个所述成像小孔组按照所述预设时序依次成像于对应的光敏传感器、以获得至少两个第一指纹图像；
与所述光敏传感器连接的图像处理单元，将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像；
其中，所述基板与所述成像小孔之间的第一距离小于所述光敏传感器与所述成像小孔之间的第二距离。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述的指纹识别结构，所述基板复用为盖板，所述盖板和所述OLED显示基板之间设置有彩膜层，所述彩膜层包括位于相邻色阻层之间的遮光区，所述遮光区上设置有所述成像小孔，所述成像小孔用于将与所述盖板接触的指纹成像到所述光敏传感器。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种指纹识别方法，应用于显示装置，显示装置包括盖板、OLED显示基板和位于OLED显示基板的背光侧的光敏传感器，所述盖板和所述OLED显示基板之间设置有彩膜层，所述彩膜层包括位于相邻色阻层之间的遮光区，所述遮光区上设置有成像小孔，所述成像小孔用于将与所述盖板接触的指纹成像到所述光敏传感器，所述OLED显示基板包括阵列排布的多个发光单元，所述盖板与所述成像小孔之间的第一距离小于所述光敏传感器与所述成像小孔之间的第二距离，其特征在于，所述指纹识别方法包括：
将多个所述成像小孔划分为至少两个成像小孔组，每个所述成像小孔组中的相邻两个成像小孔成像于光敏传感器上的成像区域位于同一平面的不同区域；
至少两个所述成像小孔组按照预设时序依次成像、获得至少两个第一指纹图像；
将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像。
2.根据权利要求1所述的指纹识别方法，其特征在于，所述第二距离小于或等于所述第一距离的1.414倍。
3.根据权利要求2所述的指纹识别方法，其特征在于，将多个所述成像小孔划分为至少两个成像小孔组，包括：将多个所述成像小孔划分为第一成像小孔组和第二成像小孔组，所述第一成像小孔组包括位于奇数行奇数列的多个成像小孔，以及位于偶数行偶数列的多个成像小孔，所述第二成像小孔组包括位于奇数行偶数列的多个成像小孔，以及位于偶数行奇数列的多个成像小孔。
4.根据权利要求3所述的指纹识别方法，其特征在于，至少两个所述成像小孔组按照预设时序依次成像，获得至少两个第一指纹图像；包括：
控制与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元发光，与所述第二成像小孔组对应的发光单元不发光，经过所述第一成像小孔组中的所述成像小孔形成第一子指纹图像；
控制与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元熄灭与所述第二成像小孔组对应的多个发光单元发光，经过所述第二成像小孔组中的所述成像小孔形成第二子指纹图像；
将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像，包括：将所述第一子指纹图像和所述第二子指纹图像进行合成处理，获得完整的指纹图像。
5.根据权利要求3所述的指纹识别方法，其特征在于，至少两个所述成像小孔组按照预设时序依次成像，获得至少两个第一指纹图像；包括：
控制与所述第二成像小孔组对应的多个所述发光单元发光，与所述第一成像小孔组对应的多个所述发光单元不发光经过所述第二成像小孔组中的所述成像小孔形成第三子指纹图像；
控制与所述第二成像小孔组对应的多个所述发光单元熄灭，与所述第一成像小孔组中的成像小孔对应的多个所述发光单元发光，经过所述第一成像小孔组中的所述成像小孔形成第四子指纹图像；
将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像，包括：将所述第三子指纹图像和所述第四子指纹图像进行合成处理，获得完整的指纹图像。
6.根据权利要求1所述的指纹识别方法，其特征在于，所述第二距离大于或等于所述第一距离的1.414倍，且所述第二距离小于或等于所述第一距离的2倍。
7.根据权利要求6所述的指纹识别方法，其特征在于，将多个所述成像小孔划分为至少两个成像小孔组，包括：每个所述成像小孔组中包括至少两个相间隔设置的成像小孔。
8.根据权利要求1所述的指纹识别方法，其特征在于，多个所述发光单元与多个所述成像小孔一一对应，每个所述成像小孔在所述OLED显示基板上的正投影位于所述OLED显示基板的第一区域，每个所述发光单元包括位于对应的所述第一区域周边预设范围内的多个像素。
9.根据权利要求8所述的指纹识别方法，其特征在于，所述预设范围为包围相应的所述成像小孔的M*N个像素矩阵所排列的范围；其中，M、N均为大于或等于2的整数。
10.一种指纹识别结构，其特征在于，包括：
基板和设置于所述基板上的多个成像小孔，多个成像小孔划分为至少两个成像小孔组；
OLED显示基板，包括阵列排布的多个发光单元和用于驱动多个所述发光单元发光的驱动单元；
位于所述OLED显示基板的背光侧的光敏传感器；
所述驱动单元用于控制至少两个所述成像小孔组对应的多个发光单元按照预设时序发光，使得至少两个所述成像小孔组按照所述预设时序依次成像于对应的光敏传感器、以获得至少两个第一指纹图像；
与所述光敏传感器连接的图像处理单元，将至少两个所述第一指纹图像合成获得完整的指纹图像；
其中，所述基板与所述成像小孔之间的第一距离小于所述光敏传感器与所述成像小孔之间的第二距离。
11.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求10所述的指纹识别结构，所述基板复用为盖板，所述盖板和所述OLED显示基板之间设置有彩膜层，所述彩膜层包括位于相邻色阻层之间的遮光区，所述遮光区上设置有所述成像小孔，所述成像小孔用于将与所述盖板接触的指纹成像到所述光敏传感器。
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