JP2000036209A - 線状光源およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
線状光源およびそれを用いた液晶表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＥＤなどの点光源を用いて、小型で均一性
の高い線状光源を構成する。 【解決手段】 ピッチｐで配置した点光源群と拡散板と
前記点光源群と拡散板を覆うように、構成されたリフレ
クタからなり、前記点光源群と拡散板の離間距離ＬがＬ
≧０．７ｐを満足するように構成することにより拡散板
へ入射する光の輝度分布のばらつきが±２０％以内に押
さえられる。
の高い線状光源を構成する。 【解決手段】 ピッチｐで配置した点光源群と拡散板と
前記点光源群と拡散板を覆うように、構成されたリフレ
クタからなり、前記点光源群と拡散板の離間距離ＬがＬ
≧０．７ｐを満足するように構成することにより拡散板
へ入射する光の輝度分布のばらつきが±２０％以内に押
さえられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶ディスプレイな
どの照明に用いられる線状光源およびそれを用いた液晶
表示装置に関するものである。
どの照明に用いられる線状光源およびそれを用いた液晶
表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶パネルの照明装置としてバックライ
トがある。例えば、特開平５−１２７１５９号公報に示
されるように、蛍光灯と透明な平板である導光体からな
り、蛍光灯からの線状の光を導光体側面に入射し、導光
体の裏面に設けられたシルク印刷での光拡散を利用し
て、面状の光源とし、液晶パネルに照射するものでる。
トがある。例えば、特開平５−１２７１５９号公報に示
されるように、蛍光灯と透明な平板である導光体からな
り、蛍光灯からの線状の光を導光体側面に入射し、導光
体の裏面に設けられたシルク印刷での光拡散を利用し
て、面状の光源とし、液晶パネルに照射するものでる。
【０００３】近年、携帯型の情報処理装置に用いる液晶
パネルの照明装置として、小型で電池で駆動でき長時間
使用できるために、低消費電力、低電圧駆動の光源が求
められている。上記したバックライトのように、光源に
蛍光灯を用いると、蛍光灯を点灯させるための高電圧発
生回路が必要になる。このため、電気回路でのロス、電
気回路のスペースが必要となり、携帯用には向かない。
パネルの照明装置として、小型で電池で駆動でき長時間
使用できるために、低消費電力、低電圧駆動の光源が求
められている。上記したバックライトのように、光源に
蛍光灯を用いると、蛍光灯を点灯させるための高電圧発
生回路が必要になる。このため、電気回路でのロス、電
気回路のスペースが必要となり、携帯用には向かない。
【０００４】電池駆動ができる光源として発光ダイオー
ド（以下ＬＥＤとする）がある。たとえば、このＬＥＤ
を多数アレー状に配置し、線状光源として導光体の側面
から光を入射させることが行われている。
ド（以下ＬＥＤとする）がある。たとえば、このＬＥＤ
を多数アレー状に配置し、線状光源として導光体の側面
から光を入射させることが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、ＬＥＤを密に配置しないと、ＬＥＤ間の
光強度が低くなり、バックライトでの輝度分布にムラが
生じる。ムラを出さないようにするためにＬＥＤを密に
配置すると、ＬＥＤの使用個数が多くなりコストの低下
が難しくなる。
うな構成では、ＬＥＤを密に配置しないと、ＬＥＤ間の
光強度が低くなり、バックライトでの輝度分布にムラが
生じる。ムラを出さないようにするためにＬＥＤを密に
配置すると、ＬＥＤの使用個数が多くなりコストの低下
が難しくなる。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、均一な線状光
源を提供することを目的とする。
源を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の請求項１記載の線状光源は、点光源群と、
前記点光源からの射出光を入射光とする拡散板から構成
され、かつ、隣接する前記点光源の間隔をｐとした時、
前記点光源と前記拡散板との距離ＬがＬ＞０．７ｐを満
足するような構成を有する線状光源である。
めに本発明の請求項１記載の線状光源は、点光源群と、
前記点光源からの射出光を入射光とする拡散板から構成
され、かつ、隣接する前記点光源の間隔をｐとした時、
前記点光源と前記拡散板との距離ＬがＬ＞０．７ｐを満
足するような構成を有する線状光源である。
【０００８】本発明の請求項３記載の線状光源は、放射
分布の中心方向がほぼ同じ複数の点光源からなる点光源
群と、前記点光源からの射出光を入射光とする拡散板と
前記点光源からの光をその内面を反射させて前記拡散板
に導光するリフレクタから構成され、かつ、前記点光源
群を前記中空の筒状のリフレクタの一端に配置し、他端
に前記拡散板を配置するとともに、隣接する前記点光源
の間隔をｐとした時、前記点光源と前記拡散板との実質
的な距離、すなわち、前記リフレクタに反射されて前記
拡散板に入射する光の光路長ＯＬがＯＬ＞０．７ｐを満
足するよう構成を有する線状光源である。
分布の中心方向がほぼ同じ複数の点光源からなる点光源
群と、前記点光源からの射出光を入射光とする拡散板と
前記点光源からの光をその内面を反射させて前記拡散板
に導光するリフレクタから構成され、かつ、前記点光源
群を前記中空の筒状のリフレクタの一端に配置し、他端
に前記拡散板を配置するとともに、隣接する前記点光源
の間隔をｐとした時、前記点光源と前記拡散板との実質
的な距離、すなわち、前記リフレクタに反射されて前記
拡散板に入射する光の光路長ＯＬがＯＬ＞０．７ｐを満
足するよう構成を有する線状光源である。
【０００９】本発明の請求項４記載の線状光源は、前記
リフレクタを中空の筒状となるよう構成した線状光源で
ある。
リフレクタを中空の筒状となるよう構成した線状光源で
ある。
【００１０】本発明の請求項５記載の線状光源は、前記
中空の筒状のリフレクタの断面形状が略Ｌ字型を成すよ
う構成した線状光源である。
中空の筒状のリフレクタの断面形状が略Ｌ字型を成すよ
う構成した線状光源である。
【００１１】本発明の請求項６記載の線状光源は、前記
中空の筒状のリフレクタの断面形状が略コの字型を成す
よう構成した線状光源である。
中空の筒状のリフレクタの断面形状が略コの字型を成す
よう構成した線状光源である。
【００１２】本発明の請求項７記載の線状光源は、前記
中空の筒状のリフレクタの断面形状が前記点光源を配置
した一端の断面が前記拡散板を配置した他端の断面より
小さくなるよう構成した線状光源である。
中空の筒状のリフレクタの断面形状が前記点光源を配置
した一端の断面が前記拡散板を配置した他端の断面より
小さくなるよう構成した線状光源である。
【００１３】また、請求項８記載の液晶表示装置は、請
求項１〜７のいずれかに記載の線状光源を液晶パネルの
照明装置として用いたものである。
求項１〜７のいずれかに記載の線状光源を液晶パネルの
照明装置として用いたものである。
【００１４】本発明の請求項１記載の線状光源は、上記
した構成により、点光源の光指向性を示す放射角分布
と、点光源の配置間隔とから、拡散板と点光源の離間距
離を規定することで、拡散板による光指向性の拡散度を
正確に制御できる。その結果、輝度均一度に優れた線状
光源を得ることができる。
した構成により、点光源の光指向性を示す放射角分布
と、点光源の配置間隔とから、拡散板と点光源の離間距
離を規定することで、拡散板による光指向性の拡散度を
正確に制御できる。その結果、輝度均一度に優れた線状
光源を得ることができる。
【００１５】本発明の請求項２から請求項６記載の線状
光源は、上記した構成により、リフレクタ内部を反射導
光させる。その結果、点光源群と拡散板との実質的な離
間距離である光路長を長くすることができ、より均一度
に優れた線状光源を得ることができる。
光源は、上記した構成により、リフレクタ内部を反射導
光させる。その結果、点光源群と拡散板との実質的な離
間距離である光路長を長くすることができ、より均一度
に優れた線状光源を得ることができる。
【００１６】本発明の請求項７記載の線状光源によれば
リフレクタの点光源側の断面積を拡散板側の断面積より
も小さくすることで、リフレクタ内部を多重反射する光
が点光源群に戻り吸収されてしまうことが防げ光利用効
率を向上することができる。
リフレクタの点光源側の断面積を拡散板側の断面積より
も小さくすることで、リフレクタ内部を多重反射する光
が点光源群に戻り吸収されてしまうことが防げ光利用効
率を向上することができる。
【００１７】また、本発明の請求項８記載の液晶表示装
置によれば、輝度ムラのない画像表示を行うことができ
る。
置によれば、輝度ムラのない画像表示を行うことができ
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施例の線状
光源について、図１〜図５を参照しながら説明する。
光源について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１９】図１は本実施例における線状光源の構成図
であり、図２はその断面図である。図１において、１は
発光ダイオード（以下ＬＥＤとする）など発光部の小さ
な光源１０を複数配置した点光源群であり、本実施例で
は一定の間隔ｐでほぼ直線状に配置されている。２は透
明板の表面あるいは内部に屈折率の異なるビーズ等の材
料を入れた拡散板である。５は導光板である。
であり、図２はその断面図である。図１において、１は
発光ダイオード（以下ＬＥＤとする）など発光部の小さ
な光源１０を複数配置した点光源群であり、本実施例で
は一定の間隔ｐでほぼ直線状に配置されている。２は透
明板の表面あるいは内部に屈折率の異なるビーズ等の材
料を入れた拡散板である。５は導光板である。
【００２０】光源１０の配置間隔をｐとして、光源１０
と拡散板までの距離をＬとすると、Ｌとｐの関係がＬ＞
０．７ｐを満たす値とする。
と拡散板までの距離をＬとすると、Ｌとｐの関係がＬ＞
０．７ｐを満たす値とする。
【００２１】以上のように構成された線状光源におい
て、均一な照明光が得られることを図２を用いて説明す
る。図２は線状光源のＸＺ断面である。光源１０は一定
の間隔ｐでＸ方向に配列している。図２では光源１０１
と光源１０２で代表させている。
て、均一な照明光が得られることを図２を用いて説明す
る。図２は線状光源のＸＺ断面である。光源１０は一定
の間隔ｐでＸ方向に配列している。図２では光源１０１
と光源１０２で代表させている。
【００２２】これらの光源の放射輝度分布は、Ｚ方向を
基準とし、Ｚ方向からθ傾いた方向の輝度をｆ（θ）で
表わされる。なお、ｆ（０）＝１とする。Ｌは、光源１
０と拡散板２との離間距離である。ｘは点Ｐと光源１０
１からのＸ方向への距離である。
基準とし、Ｚ方向からθ傾いた方向の輝度をｆ（θ）で
表わされる。なお、ｆ（０）＝１とする。Ｌは、光源１
０と拡散板２との離間距離である。ｘは点Ｐと光源１０
１からのＸ方向への距離である。
【００２３】拡散板２において、光源１０からの光量を
均一にするためには、光源１０と拡散板２を十分に離せ
ばよいが光源部分が大型化する。そこで、光源１０と拡
散板２との最小距離を求める。図３〜図５は拡散板２上
の任意の点Ｐにおける光量を求めた結果を示す図であ
り、横軸は点Ｐの位置をｘ／ｐで示し、縦軸は最大強度
で正規化した強度を示している。
均一にするためには、光源１０と拡散板２を十分に離せ
ばよいが光源部分が大型化する。そこで、光源１０と拡
散板２との最小距離を求める。図３〜図５は拡散板２上
の任意の点Ｐにおける光量を求めた結果を示す図であ
り、横軸は点Ｐの位置をｘ／ｐで示し、縦軸は最大強度
で正規化した強度を示している。
【００２４】図３は光源１０の放射角度分布が、ｆ
（θ）＝ｃｏｓθで近似できるような指向性が比較的低
い光源の場合を示している。
（θ）＝ｃｏｓθで近似できるような指向性が比較的低
い光源の場合を示している。
【００２５】図４は光源１０の放射角度分布が、ｆ
（θ）＝ｃｏｓ2θで近似できるような光源の場合を示
している。
（θ）＝ｃｏｓ2θで近似できるような光源の場合を示
している。
【００２６】図５は光源１０の放射角度分布が、ｆ
（θ）＝ｃｏｓ3θで近似できるような指向性がかなり
高い光源の場合を示している。
（θ）＝ｃｏｓ3θで近似できるような指向性がかなり
高い光源の場合を示している。
【００２７】これらの図３〜図５の中でＬ／ｐを０．２
〜１．２まで変化させて光量分布を求めた結果を示して
いる。これらの図から、拡散板２への入射の状態で輝度
分布が約２０％以内のばらつきに収まるためにはＬ≧
０．７ｐの条件を満足する必要があることがわかる。こ
の結果、拡散板２透過後の輝度分布は、ほぼ均一なもの
が得られる。
〜１．２まで変化させて光量分布を求めた結果を示して
いる。これらの図から、拡散板２への入射の状態で輝度
分布が約２０％以内のばらつきに収まるためにはＬ≧
０．７ｐの条件を満足する必要があることがわかる。こ
の結果、拡散板２透過後の輝度分布は、ほぼ均一なもの
が得られる。
【００２８】以上のように、光源の発光点のピッチをｐ
としたときに光源と拡散板との距離を少なくともＬを
０．７ｐ以上離して配置することにより、ほぼ均一な線
状の光源を得ることができる。従って、ＬＥＤなどの低
電圧で駆動できる光源を用いることができるので携帯用
情報機器などにおいて、小型化、低消費電力化が可能と
なる。
としたときに光源と拡散板との距離を少なくともＬを
０．７ｐ以上離して配置することにより、ほぼ均一な線
状の光源を得ることができる。従って、ＬＥＤなどの低
電圧で駆動できる光源を用いることができるので携帯用
情報機器などにおいて、小型化、低消費電力化が可能と
なる。
【００２９】さらに、プリズムシートを拡散板の上に配
置することにより、指向性の高い光を得ることができ、
輝度アップ、低消費電力化が可能となる。
置することにより、指向性の高い光を得ることができ、
輝度アップ、低消費電力化が可能となる。
【００３０】次に、本発明の第２の実施例について図６
を用いて説明する。４は、光源１、拡散板２を覆うよう
に配置され、内面に銀やアルミなどを蒸着して反射率が
高くなるようにしたリフレクタである。このようにリフ
レクタ４を用いることで、点光源群１からの出射光はリ
フレクタ４内部を多重反射し拡散板２に入射するので、
実質的な離間距離Ｌ（光路長に相当）が長くなる。従っ
て、輝度分布の均一性をさらに高めることができる。
を用いて説明する。４は、光源１、拡散板２を覆うよう
に配置され、内面に銀やアルミなどを蒸着して反射率が
高くなるようにしたリフレクタである。このようにリフ
レクタ４を用いることで、点光源群１からの出射光はリ
フレクタ４内部を多重反射し拡散板２に入射するので、
実質的な離間距離Ｌ（光路長に相当）が長くなる。従っ
て、輝度分布の均一性をさらに高めることができる。
【００３１】また、本発明の第３の実施例について図７
を用いて説明する。１３は、光源１、拡散板２を覆うよ
うに配置され、内面に銀やアルミなどを蒸着して反射率
が高くなるようにしたリフレクタであり略Ｌ字型の構造
となっいてる。このようにリフレクタ１３を用いること
で、点光源群１からの出射光はリフレクタ１３内部を多
重反射し拡散板２に入射するので、実質的な離間距離Ｌ
（光路長に相当）が長くなる。従って、輝度分布の均一
性をさらに高めることができる。そのうえ、Ｚ方向の寸
法ａを小さくできる。
を用いて説明する。１３は、光源１、拡散板２を覆うよ
うに配置され、内面に銀やアルミなどを蒸着して反射率
が高くなるようにしたリフレクタであり略Ｌ字型の構造
となっいてる。このようにリフレクタ１３を用いること
で、点光源群１からの出射光はリフレクタ１３内部を多
重反射し拡散板２に入射するので、実質的な離間距離Ｌ
（光路長に相当）が長くなる。従って、輝度分布の均一
性をさらに高めることができる。そのうえ、Ｚ方向の寸
法ａを小さくできる。
【００３２】さらに、本発明の第４の実施例について図
８を用いて説明する。１４は、光源１、拡散板２を覆う
ように配置され、内面に銀やアルミなどを蒸着して反射
率が高くなるようにしたリフレクタであり略コの字型の
構造となっいてる。このようにリフレクタ１４を用いる
ことで、点光源群１からの出射光はリフレクタ１４内部
を多重反射し拡散板２に入射するので、実質的な離間距
離Ｌ（光路長に相当）が長くなる。従って、輝度分布の
均一性をさらに高めることができる。そのうえ、Ｚ方向
の寸法ａをさらに小さくできる。
８を用いて説明する。１４は、光源１、拡散板２を覆う
ように配置され、内面に銀やアルミなどを蒸着して反射
率が高くなるようにしたリフレクタであり略コの字型の
構造となっいてる。このようにリフレクタ１４を用いる
ことで、点光源群１からの出射光はリフレクタ１４内部
を多重反射し拡散板２に入射するので、実質的な離間距
離Ｌ（光路長に相当）が長くなる。従って、輝度分布の
均一性をさらに高めることができる。そのうえ、Ｚ方向
の寸法ａをさらに小さくできる。
【００３３】本発明の第５の実施例について図９を用い
て説明する。図９ａは、リフレクタ１２の断面形状が点
光源群１を配置した一端の断面が拡散板２を配置した他
端の断面より小さくなるよう構成した本発明の第５の実
施例である線状光源の構成を示す図である。一方、図９
（ｂ）は本発明の第５の実施例の線状光源とは逆にリフ
レクタ１２の断面形状が点光源群１を配置した一端の断
面が拡散板２を配置した他端の断面より大きくなるよう
構成した場合の構成図である。
て説明する。図９ａは、リフレクタ１２の断面形状が点
光源群１を配置した一端の断面が拡散板２を配置した他
端の断面より小さくなるよう構成した本発明の第５の実
施例である線状光源の構成を示す図である。一方、図９
（ｂ）は本発明の第５の実施例の線状光源とは逆にリフ
レクタ１２の断面形状が点光源群１を配置した一端の断
面が拡散板２を配置した他端の断面より大きくなるよう
構成した場合の構成図である。
【００３４】両者の比較から点光源群１側を小さくする
ことにより、リフレクタ１２内部を多重反射する光は拡
散板２側に進むので、図９（ｂ）の場合のように光が光
源に戻り吸収されてしまうことが防げ光効率を向上する
ことができる。
ことにより、リフレクタ１２内部を多重反射する光は拡
散板２側に進むので、図９（ｂ）の場合のように光が光
源に戻り吸収されてしまうことが防げ光効率を向上する
ことができる。
【００３５】同様に、図７、図８においても、リフレク
タの形状を点光源群１側を小さくすることにより、光源
への戻り光を防ぎ、光効率を向上することができる。
タの形状を点光源群１側を小さくすることにより、光源
への戻り光を防ぎ、光効率を向上することができる。
【００３６】なお、上記の実施例では、反射板の内面を
鏡面としたが、拡散反射面でもよい。
鏡面としたが、拡散反射面でもよい。
【００３７】また、上記の実施例では、光源１０は等間
隔ｐで配置したが、これに限定されるものではない。た
とえば、中央部の間隔を狭く、両端の間隔を広くするな
どしてもよい。
隔ｐで配置したが、これに限定されるものではない。た
とえば、中央部の間隔を狭く、両端の間隔を広くするな
どしてもよい。
【００３８】なお、光源１０をＬＥＤとしたが、半導体
レーザ、白熱灯としてもよい。なお、拡散板２は、表面
あるいは、内部に拡散性をもつものでもよい。
レーザ、白熱灯としてもよい。なお、拡散板２は、表面
あるいは、内部に拡散性をもつものでもよい。
【００３９】上記説明は、点状光源を均一な線状光源と
することについて述べたが、本発明を用いて液晶パネル
のバックライトあるいはフロントライトの光源として用
いることにより輝度ムラのない画像表示を行うことがで
き、さらに光源部の小型・軽量化が可能となる。
することについて述べたが、本発明を用いて液晶パネル
のバックライトあるいはフロントライトの光源として用
いることにより輝度ムラのない画像表示を行うことがで
き、さらに光源部の小型・軽量化が可能となる。
【００４０】さらに、図７、図８の形状とすることによ
り、点光源と拡散板までを一直線に配置できない場合で
も、均一な線状光源を得ることができる。
り、点光源と拡散板までを一直線に配置できない場合で
も、均一な線状光源を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明は、点光源群から拡
散板まで距離Ｌを点光源の配置ピッチｐに対してＬ＞
０．７ｐの条件を満足してし構成することで均一な線状
照明を得ることができる。
散板まで距離Ｌを点光源の配置ピッチｐに対してＬ＞
０．７ｐの条件を満足してし構成することで均一な線状
照明を得ることができる。
【００４２】また、この点状光源を液晶パネルのバック
ライトあるいはフロントライトの光源として用いること
により、輝度ムラのない画像表示を行うことができると
ともに、光源部の小型、軽量化が図れる。
ライトあるいはフロントライトの光源として用いること
により、輝度ムラのない画像表示を行うことができると
ともに、光源部の小型、軽量化が図れる。
【図１】本発明の第１の実施例の線状光源の構成図
【図２】本発明の第１の実施例の線状光源の断面図
【図３】拡散板へ入射する光の輝度分布を示す図
【図４】拡散板へ入射する光の輝度分布を示す図
【図５】拡散板へ入射する光の輝度分布を示す図
【図６】本発明の第２の実施例の線状光源の構成図
【図７】本発明の第３の実施例の線状光源の構成図
【図８】本発明の第４の実施例の線状光源の構成図
【図９】本発明の第５の実施例の線状光源の構成図
１ 点光源群 ２ 拡散板 ４ リフレクタ ５ 導光板 １０ 点光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西井 完治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 渡部 宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA14Z FA31Z FA41Z FA45Z FD01 FD03 LA11 LA18
Claims (8)
- 【請求項１】 点光源群と、前記点光源群からの射出光
を入射光とする拡散板とから構成され、かつ、隣接する
前記点光源の間隔をｐとした時、前記点光源と前記拡散
板との距離ＬがＬ≧０．７ｐを満足するよう構成したこ
とを特徴とした線状光源。 - 【請求項２】 点光源群は同一直線状に配列されている
ことを特徴とする請求項１記載の線状光源。 - 【請求項３】 点光源群と、前記点光源からの射出光を
入射光とする拡散板と、前記点光源からの光をその内面
を反射させて前記拡散板に導光するリフレクタから構成
され、かつ、前記点光源群を前記中空の筒状のリフレク
タの一端に配置し、他端に前記拡散板を配置するととも
に、隣接する前記点光源の間隔をｐとした時、前記点光
源と前記拡散板との実質的な距離、すなわち、前記リフ
レクタに反射されて前記拡散板に入射する光の光路長Ｏ
ＬがＯＬ≧０．７ｐを満足するよう構成したことを特徴
とした線状光源。 - 【請求項４】 リフレクタが中空の筒状であることを特
徴とする請求項３記載の線状光源。 - 【請求項５】 中空の筒状のリフレクタの断面形状が略
Ｌ字型を成すことを特徴とする請求項４記載の線状光
源。 - 【請求項６】 中空の筒状のリフレクタの断面形状が略
コの字型を成すことを特徴とする請求項４記載の線状光
源。 - 【請求項７】 リフレクタの断面形状が前記点光源を配
置した一端の断面が前記拡散板を配置した他端の断面よ
り小さいことを特徴とする請求項３記載の線状光源。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の線状光
源を液晶パネルの照明装置に用いた液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10202996A JP2000036209A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 線状光源およびそれを用いた液晶表示装置 |
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