EP0961259B1 - Ansteuersystem eines Flüssigkristallbildschirms - Google Patents

Ansteuersystem eines Flüssigkristallbildschirms Download PDF

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EP0961259B1
EP0961259B1 EP99106577A EP99106577A EP0961259B1 EP 0961259 B1 EP0961259 B1 EP 0961259B1 EP 99106577 A EP99106577 A EP 99106577A EP 99106577 A EP99106577 A EP 99106577A EP 0961259 B1 EP0961259 B1 EP 0961259B1
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EP
European Patent Office
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signal
divider
input
video
frequency
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EP99106577A
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EP0961259A1 (de
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Norbert Boigues
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Siemens AG
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers

Definitions

  • the present invention relates to a signal generator for a liquid crystal panel having a video signal source connected to an oscillator for receiving therefrom a pixel synchronization signal and a controller for outputting a command signal.
  • It also relates to a liquid crystal display driving apparatus for receiving video signals from the generator via a video signal connection, a video signal processor connected to the video signal connection, and a screen control signal generator for receiving a command signal from the generator via a command signal connection.
  • a synchronization signal generator for producing an image on a screen is from the font US 5,260,812 known. According to this document, a first oscillator provides a clock signal and a second oscillator is provided to insert line synchronization pulses during the frame return interval.
  • a liquid crystal panel drive unit comprising a low-frequency oscillator and a high-frequency oscillator.
  • the low-frequency oscillator image and line synchronization signals are generated.
  • the high-frequency oscillator a signal is generated by means of which a control of a screen data memory takes place.
  • the controller comprises a pulse width modulator and a first frequency divider connected to the oscillator for receiving therefrom the pixel synchronization signal so that the command signal has a lower frequency than the pixel synchronization signal and is synchronized therewith.
  • the pulse width modulator is configured to output a rectangular pulse signal whose pulse width defines the value of a controlled variable.
  • the invention is therefore based on the idea of having the pixel synchronization transmitted by a command signal which, in principle, need not be synchronized.
  • the video signal processor is connected to a local synchronizing signal generator for receiving a pixel synchronizing signal therefrom, and this local pixel synchronizing signal generator comprises a PLL type phase synchronizing loop local oscillator having a second divider and a phase comparator is equipped, in which a comparison input is connected to the input connection of the command signal.
  • the second divider includes a first and a second subsequent divide stage and the output of the first divider stage is connected to the input of a third divider whose output is connected to an input of a mixer whose other input is connected to the command signal input connection and whose output provides a display control signal ,
  • the signal generator 1 comprises a video signal source, referred to as VIDEO-E, which is connected via a video signal connection 15 to the video signal processor, referred to as VIDEO-R, of a liquid crystal display drive device 2 connected to an actual screen called LCD.
  • VIDEO-E video signal source
  • VIDEO-R video signal processor
  • the source VIDEO-E, the processor VIDEO-R and the screen LCDs are known per se and do not form part of the invention; they are therefore not shown in more detail.
  • the source VIDEO-E is connected to an oscillator 4 for receiving therefrom a pixel synchronization signal Fpx having the frequency Fpx.
  • a controller provides a command signal Ftr on a command signal connection 3.
  • This controller comprises a first frequency divider 5 connected to the oscillator 4 for receiving therefrom the pixel synchronization signal to recieve.
  • the command signal Ftr has a lower frequency than the pixel sync signal, but is synchronized with it.
  • This signal Ftr preferably has the line frequency of the video signal.
  • the controller also includes a pulse width modulator 6 controlled by a controllable DC voltage signal PWM for the signal Ftr to be a square pulse signal whose pulse width defines the value of a controlled variable. This size can be, for example, the brightness of the screen.
  • the modulator 6 is known per se; it is, for example, a circuit which generates a sawtooth from the rectangular signal output by the divider 5 and then generates a square-wave signal representing a transition whenever the sawtooth exceeds the voltage threshold "pwm".
  • the liquid crystal display arithmetic device 2 supplies video signals to the screen LCD output from its video signal processor VIDEO-R.
  • This processor VIDEO-R is connected to a local synchronization signal generator 14 for receiving therefrom a pixel synchronization signal Fpx which is identical to the signal Fpx of the signal generator 1.
  • the drive device 2 also includes a screen control signal generator which receives the command signal Ftr from the generator 1.
  • the local pixel synchronization signal generator comprises a local oscillator "vco" with a PLL-type phase-locked loop equipped with a second divider having a first divider stage 10 and a subsequent second divider stage 11 which return the pixel frequency Fpx to the frequency of the signal Ftr.
  • a phase comparator 7 a comparison input is connected to the input connection Ftr of the command signal, and the other comparison input is connected to the output connected to the division stage 11.
  • the output is connected in known manner to a frequency control input of the oscillator "vco" via a filter 8 and optionally an amplifier 9.
  • the output of the first divider 10 is also connected to the input of a third divider 12 whose output is connected to the clock input Cp of a D flip-flop whose D input is connected to the command signal input connection 3 and whose output Q provides a display control signal Fpwm.
  • the D flip-flop acts as a mixer; other known types of mixers may also be used, but the use of a D flip-flop makes it possible to obtain a rectangular output signal whose duty cycle reflects that of signal Ftr but at a lower frequency.
  • the operation is as follows. Assuming that the pixel frequency Fpx is 6.07 MHz, the first divider 5 has a division value of 200 so that the pulse frequency of the command signal Ftr is equal to the line frequency of the video signal: 30350 Hz.
  • the division stage divides 10 by two, resulting in the frequency Fpx / 2, namely 3.035 MHz.
  • the divide stage 11 divides by 100, resulting in a frequency of 30350 Hz equal to that of the signal Ftr.
  • the mixer D flip-flop provides a signal whose frequency is the difference between 30350 Hz (Ftr) and this 30049.5 Hz signal. This difference is 300.5 Hz, which corresponds with sufficient accuracy to the frequency of a brightness control signal of the display, which is indicated at 300 Hz.
  • a divide by 99 instead of 101 in divider 12 could also be chosen and gives a similar result.
  • FIG. 2 serves to understand how the duty cycle of the signal Fpwm that of the signal Ftr but with a lower frequency signal.
  • Line A represents the signal Ftr with a 50/50 duty cycle.
  • Line B represents the same signal Ftr with a two thirds / one-third duty cycle.
  • Line C represents the signal output by divider 12 at an adjacent frequency, but slightly lower than that of FIG Signals of lines A and B represent.
  • the D-flipflop When the signal A is brought to the input D of the flip-flop, with each transition of the signal of the line C upwards, the D-flipflop delivers at its output a signal shown on line D, which copies the instantaneous value of the signal A and this value up to the subsequent transition of the signal C is maintained.
  • signal D goes to one for the transition marked 100, then the signal remains at one for the 101 and 102 marked transitions, for 103 marked transition the signal D goes back to zero and then it stays there until that 106 marked transition, where the signal D goes to one. If this is the signal B which is sent to the D input of the flip-flop, the D flip-flop provides at its output a signal shown on line E.
  • signal D goes to one for the transition marked 100, then the signal remains at one for the 101, 102, 103 marked transitions, for 104 marked transition, signal D goes back to zero, and then it stays there up to the transition marked 106 where the signal D goes to one.
  • the signals D and E represent the duty cycle of the signals A and B at a lower frequency.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Signalgenerator für einen Flüssigkristallbildschirm mit einer Videosignalquelle, die mit einem Oszillator verbunden ist, um von diesem ein Pixelsynchronisationssignal zu empfangen, und einer Steuerung zum Abgeben eines Befehlssignals.
  • Sie betrifft auch eine Ansteuerungsvorrichtung für einen Flüssigkristallbildschirm zum Empfangen von Videosignalen von dem Generator über eine Videosignalverbindung, mit einem mit der Videosignalverbindung verbundenen Videosignalprozessor und einem Bildschirm-Regelsignalgenerator zum Empfangen eines Befehlssignals von dem Generator über eine Befehlssignalverbindung.
  • Ein Synchronisationssignalgenerator zur Herstellung eines Bildes auf einem Bildschirm ist aus der Schrift US 5,260,812 bekannt. Nach dieser Schrift liefert ein erster Oszillator ein Taktsignal, und ein zweiter Oszillator ist vorgesehen, um Zeilensynchronisationsimpulse während des Bildrücklaufintervalls einzufügen.
  • Aus der US 5 726 677 ist eine Ansteuereinheit für einen Flüssigkristallbildschirm bekannt, die einen Low-Frequency-Oscillator und einen High-Frequency-Oscillator umfasst. Mittels des Low-Frequency-Oscillators werden Bild- und Zeilensynchronisationssignale erzeugt. Mittels des High-Frequency-Oscillators wird ein Signal erzeugt mittels dessen eine Ansteuerung eines Bildschirmdatenspeichers erfolgt.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die notwendigen Synchronisations- und Befehlssignale zwischen der Signalerzeugungsvorrichtung und dem Flüssigkristallbildschirm mit einem Minimum an Verbindungskabeln zu übertragen.
  • Dahingehend umfasst die Steuerung einen Impulsbreitenmodulator und einen ersten Frequenzteiler, der mit dem Oszillator verbunden ist, um von diesem das Pixelsynchronisationssignal zu empfangen, so dass das Befehlssignal eine geringere Frequenz als das Pixelsynchronisationssignal aufweist und dabei mit diesem synchronisiert ist. Der Impulsbreitenmodulator ist dazu ausgebildet, ein Rechteckimpulssignal abzugeben, dessen Impulsbreite den Wert einer Regelgröße definiert.
  • Die Erfindung beruht daher auf der Idee, die Pixelsynchronisation durch ein Befehlssignal übertragen zu lassen, das im Prinzip nicht synchronisiert zu sein braucht.
  • In einer Ansteuervorrichtung für einen Flüssigkristallbildschirm nach der Erfindung ist der Videosignalprozessor mit einem lokalen Synchronisationssignalgenerator verbunden, um von diesem ein Pixelsynchronisationssignal zu empfangen, und dieser lokale Pixelsynchronisationssignalgenerator umfasst einen lokalen Oszillator mit einer Phasensynchronisationsschleife der PLL-Art, die mit einem zweiten Teiler und einem Phasenvergleicher ausgestattet ist, bei dem ein Vergleichseingang mit der Eingangsverbindung des Befehlssignals verbunden ist. Der zweite Teiler enthält eine erste und eine zweite nachfolgende Teilungsstufe und der Ausgang der ersten Teilungsstufe ist mit dem Eingang eines dritten Teilers verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Mischers verbunden ist, dessen anderer Eingang mit der Befehlssignaleingangsverbindung verbunden ist und dessen Ausgang ein Bildschirmregelsignal liefert.
  • Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung erscheinen in den abhängigen Ansprüchen 3 und 4.
  • Diese Aspekte der Erfindung und andere ausführlichere Aspekte werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform, die ein nicht begrenzendes Beispiel darstellt, deutlicher erkennbar werden.
    • Figur 1 ist ein Schema eines Signalgenerators und einer Ansteuervorrichtung für einen Flüssigkristallbildschirm.
    • Figur 2 ist ein Wellendiagramm, das die Funktionsweise der Vorrichtung darstellt.
  • In Figur 1 umfasst der Signalgenerator 1 eine als VIDEO-E bezeichnete Videosignalquelle, die über eine Videosignalverbindung 15 mit dem als VIDEO-R bezeichneten Videosignalprozessor einer Ansteuervorrichtung 2 für einen Flüssigkristallbildschirm, die mit einem als LCD bezeichneten, eigentlichen Bildschirm verbunden ist, verbunden ist. Die Quelle VIDEO-E, der Prozessor VIDEO-R und der Bildschirm LCD sind an sich bekannt und bilden keinen Teil der Erfindung; sie sind daher nicht ausführlicher dargestellt. Die Quelle VIDEO-E ist mit einem Oszillator 4 verbunden, um von diesem ein Pixelsynchronisationssignal Fpx mit der Frequenz Fpx zu empfangen.
  • Eine Steuerung liefert ein Befehlssignal Ftr auf einer Befehlssignalverbindung 3. Diese Steuerung umfasst einen ersten Frequenzteiler 5, der mit dem Oszillator 4 verbunden ist, um von diesem das Pixelsynchronisationssignal zu empfangen. So weist das Befehlasignal Ftr eine geringere Frequenz als das Pixelsynchronisationssignal auf, ist aber mit diesem synchronisiert. Dieses Signal Ftr besitzt vorzugsweise die Zeilenfrequenz des Videosignals. Die Steuerung umfaßt auch einen Pulsbreitenmodulator 6, der durch ein regelbares Gleichspannungssignal PWM gesteuert wird, damit das Signal Ftr ein Rechteckimpulssignal ist, dessen Impulsbreite den Wert einer Regelgröße definiert. Diese Größe kann beispielsweise die Helligkeit des Bildschirms sein. Der Modulator 6 ist an sich bekannt; es handelt sich beispielsweise um eine Schaltung, die aus dem vom Teiler 5 abgegebenen Rechtecksignal einen Sägezahn erzeugt und dann ein Rechtecksignal erzeugt, das einen Übergang darstellt, jedesmal wenn der Sägezahn die Spannungsschwelle "pwm" überschreitet.
  • Die Aristeuervorrichtung 2 für einen Flüssigkristallbildschirm liefert Videosignale an den Bildschirm LCD, die von ihrem Videosignalprozessor VIDEO-R abgegeben wurden. Dieser Prozessor VIDEO-R ist mit einem lokalen Synchronisationssignalgenerator 14 verbunden, um von diesem ein Pixelsynchronisationssignal Fpx zu empfangen, das mit dem Signal Fpx des Signalgenerators 1 identisch ist. Die Ansteuervorrichtung 2 umfaßt auch einen Bildschirm-Regelsignalgenerator, der das Befehlssignal Ftr vom Generator 1 empfängt.
  • Der lokale Pixelsynchronisationssignalgenerator umfaßt einen lokalen Oszillator "vco" mit einer Phasensynchronisationsschleife der PLL-Art, die mit einem zweiten Teiler mit einer ersten Teilungsatufe 10 und einer nachfolgenden zweiten Teilungsstufe 11 ausgestattet ist, die die Pixelfrequenz Fpx zur Frequenz des Signals Ftr zurückführen. Bei einem Phasenvergleicher 7 ist ein Vergleichseingang mit der Eingangsverbindung Ftr des Befehlssignals verbunden, und der andere Vergleichseingang ist mit dem Ausgang der Teilungsstufe 11 verbunden. Der Ausgang ist auf bekannte Weise mit einem Frequenzregeleingang des Oszillators "vco" über ein Filter 8 und gegebenenfalls einen Verstärker 9 verbunden.
  • Der Ausgang der ersten Teilungsatufe 10 ist auch mit dem Eingang eines dritten Teilers 12 verbunden, dessen Ausgang mit dem Takteingang Cp eines D-Flipflops verbunden ist, dessen D-Eingang mit der Befehlssignaleingangsverbindung 3 verbunden ist und dessen Ausgang Q ein Bildschirmregelsignal Fpwm liefert.
  • Der D-Flipflop wirkt als Mischer; andere bekannte Arten von Mischer können ebenfalls benutzt werden, aber die Verwendung eines D-Flipflops ermöglicht es, ein rechteckiges Ausgangssignal zu erhalten, dessen Tastverhältnis das des Signals Ftr wiedergibt, aber mit niedrigerer Frequenz.
  • Die Funktionsweise ist folgende: angenommen, die Pixelfrequenz Fpx beträgt 6,07 MHz, der erste Teiler 5 hat einen Teilungswert von 200, so daß die Impulsfrequenz des Befehlssignals Ftr gleich der Zeilenfrequenz des Videosignals ist: 30350 Hz. In der Ansteuervorrichtung 2 teilt die Teilungsstufe 10 durch zwei, wodurch sich die Frequenz Fpx/2, nämlich 3,035 MHz ergibt. Die Teilungsstufe 11 teilt durch 100, wodurch sich eine Frequenz von 30350 Hz gleich der des Signals Ftr ergibt. Der Teiler 12 teilt durch 101, was eine Frequenz von 3035000/101 = 30049,5 Hz ergibt. Der als Mischer wirkende D-Flipflop liefert ein Signal, dessen Frequenz die Differenz zwischen 30350 Hz (Ftr) und dieses Signals mit 30049,5 Hz ist. Diese Differenz beträgt 300,5 Hz, was mit ausreichender Genauigkeit der Frequenz eines Helligkeitsregelsignals der Anzeige entspricht, die mit 300 Hz angegeben ist. Eine Teilung durch 99 anstelle von 101 im Teiler 12 könnte ebenfalls gewählt werden und ergibt ein ähnliches Ergebnis.
  • Die Figur 2 dient dem Verständnis, wie das Tastverhältnis des Signals Fpwm das des Signals Ftr wiedergibt, aber mit einem Signal mit einer niedrigeren Frequenz. Zeile A stellt das Signal Ftr mit einem Tastverhältnis 50/50 dar. Zeile B stellt dasselbe Signal Ftr mit einem Tastverhältnis zwei Drittel/ein Drittel dar. Zeile C stellt das vom Teiler 12 abgegebene Signal mit einer benachbarten Frequenz, aber etwas niedriger als die des Signals der Zeilen A und B dar.
  • Wenn das Signal A zum Eingang D des Flipflops gebracht wird, liefert der D-Flipflop mit jedem Übergang des Signals der Zeile C nach oben an seinem Ausgang ein auf Zeile D dargestelltes Signal, das den momentanen Wert des Signals A kopiert und diesen Wert bis zu dem nachfolgenden Übergang des Signals C aufrechterhält. So geht das Signal D für den mit 100 markierten Übergang auf eins, dann bleibt das Signal auf eins für die mit 101 und 102 markierten Übergänge, für den mit 103 markierten Übergang geht das Signal D auf null zurück und dann bleibt es dort bis zu dem mit 106 markierten Übergang, wo das Signal D auf eins geht. Wenn dies das Signal B ist, das zum D-Eingang des Flipflops gesandt wird, liefert der D-Flipflop an seinem Ausgang ein auf Zeile E dargestelltes Signal. So geht das Signal D für den mit 100 markierten Übergang auf eins, dann bleibt das Signal auf eins für die mit 101, 102, 103 markierten Übergänge, für den mit 104 markierten Übergang geht das Signal D wieder auf null, und dann bleibt es dort bis zu dem mit 106 markierten Übergang, wo das Signal D auf eins geht. Die Signale D und E geben das Tastverhältnis der Signale A bzw. B mit einer niedrigeren Frequenz wieder.

Claims (4)

  1. Signalgenerator (1) für einen Flüssigkristallbildschirm (LCD) mit einer Videosignalquelle (VIDEO-E), die mit einem Oszillator (4) verbunden ist, um von diesem ein Pixelsynchronisationssignal (Fpx) zu empfangen, und einer Steuerung zur Abgabe eines Befehlssignals (Ftr), wobei die Steuerung einen Impulsbreitenmodulator (6) und einen ersten Frequenzteiler (5) umfasst, wobei der Frequenzteiler (5) mit dem Oszillator (4) verbunden ist, um von diesem das Pixelsynchronisationssignal (Fpx) zu empfangen, so dass das Befehlssignal (Ftr) eine geringere Frequenz als das Pixelsynchronisationssignal (Fpx) aufweist, aber mit diesem synchronisiert ist, und der Impulsbreitenmodulator (6) dazu ausgebildet ist, ein Rechteckimpulssignal (Ftr) abzugeben, dessen Impulsbreite den Wert einer Regelgröße definiert.
  2. Generator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teiler (5) einen Teilungswert aufweist, so dass die Impulsfrequenz des Befehlssignals (Ftr) gleich der Zeilenfrequenz des Videosignals ist.
  3. Ansteuervorrichtung (2) für einen Flüssigkristallbildschirm (LCD) zum Empfangen von Videosignalen von einem Generator (1) nach Anspruch 1 über eine Videosignalverbindung (15), mit einem mit der Videosignalverbindung (15) verbundenen Signalprozessor (VIDEO-R) und einem Bildschirm-Regelsignalgenerator zum Empfangen des Befehlssignals (Ftr) von dem Generator (1) über eine Befehlssignalverbindung (3), wobei der Videosignalprozessor (VIDEO-R) mit einem lokalen Pixelsynchronisationssignalgenerator (14) verbunden ist, um von diesem ein Pixelsynchronisationssignal (Fpx) zu empfangen, und dass dieser lokale Pixelsynchronisationssignalgenerator (14) einen lokalen Pixelfrequenzoszillator (VCO) mit einer Phasensynchronisationsschleife der PLL-Art umfasst, die mit einem zweiten Teiler (10, 11) und einem Phasenvergleicher (7) ausgestattet ist, bei dem der eine Vergleichseingang mit der Befehlssignaleingangsverbindung (3) verbunden ist und bei dem der andere Vergleichseingang mit dem Ausgang des zweiten Teilers (10, 11) verbunden ist, wobei der zweite Teiler (10, 11) eine Frequenz gleich der Befehlssignalfrequenz (Ftr) erzeugt und eine erste (10) und eine zweite (11) nachfolgende Teilungsstufe enthält und der Ausgang der ersten Teilungsstufe (10) mit dem Eingang eines dritten Teilers (12) verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Eingang (Cp) eines Mischers (13) verbunden ist, dessen anderer Eingang (D) mit der Befehlssignaleingangsverbindung (3) verbunden ist und dessen Ausgang (Q) ein Bildschirmregelsignal (Fwpm) liefert.
  4. Ansteuervorrichtung (2) für einen Flüssigkristallbildschirm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (13) ein D-Flipflop ist, dessen Takteingang (Cp) mit dem Ausgang des dritten Teilers (12) verbunden ist, dessen Eingang (D) mit der Befehlssignaleingangsverbindung (3) verbunden ist und dessen Ausgang (Q) das Bildschirmregelsignal (Fpwm) liefert.
EP99106577A 1998-05-29 1999-03-31 Ansteuersystem eines Flüssigkristallbildschirms Expired - Lifetime EP0961259B1 (de)

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