JP2004347810A - 電気泳動表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気泳動表示装置において帯電泳動粒子が他の画素へ移動することを防止する。
【解決手段】一対の基板１，８が所定間隙を開けた状態に配置され、その間隙は隔壁２にて仕切られている。そして、隔壁２にて仕切られた画素には絶縁性液体４や帯電泳動粒子５が配置されている。ところで、上側の基板８と隔壁上面２ａとは封止層３を介して接着されているが、該封止層３は隔壁の側面２ｂにまで延設されて該側面２ｂにも接着されている。したがって、絶縁性液体４や帯電泳動粒子５は下側の基板１と封止層３とによって確実に封止されることとなり、帯電泳動粒子５が他の画素へ移動することを防止できる。そして、該移動に伴う表示品質の悪化も防止できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧を印加して前記帯電泳動粒子を移動させることに基づき表示を行う電気泳動表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電圧を印加して前記帯電泳動粒子を移動させることに基づき表示を行う電気泳動表示装置は、表示コントラストが大きい等の優れた特徴を有しているため、近年、開発が盛んに行われている。
【０００３】
この電気泳動表示装置は、図５に符号Ｄ_４で例示するように、所定間隙を開けた状態に配置された一対の基板３０ａ，３０ｂを備えており、それらの基板３０ａ，３０ｂの間隙には、画素Ａ，Ｂを仕切るように隔壁２が配置され、各画素Ａ，Ｂには絶縁性液体４や帯電泳動粒子５が充填されている。図中の符号６，７は電極を示し、符号３３は、上側基板３０ａと隔壁上面２ａとを接着するための封止層を示す。
【０００４】
この封止層３３を形成する方法としては種々のものが提案されている。例えば、下側基板３０ｂに隔壁２を形成した後に、該隔壁２にて区画される凹部に絶縁性液体４や帯電泳動粒子５を充填するが、その絶縁性液体４に封止剤を混入させておく方法がある（例えば、特許文献１参照）。この場合、絶縁性液体４に混ざらず比重の小さいものを封止剤として選択しておけば、封止剤による層が絶縁性液体４の上側に分離形成されることとなり、その封止剤を硬化させれば、図５に示す形状の封止層３３を得ることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３４６７２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すような封止層３３の場合、封止層３３と隔壁２との接着性が不十分であるため、繰り返しの曲げ耐久性が必ずしも十分でなかった。そして、隔壁２と封止層３３との間に隙間が生じてしまうと、帯電泳動粒子５が他の画素へ移動して表示品質が悪くなってしまうおそれがあるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、帯電泳動粒子の他の画素への移動を防止する電気泳動表示装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、第１基板と、該第１基板の表面部分を仕切るように配置された隔壁と、該仕切られた部分を封止するように配置された封止層と、該封止された部分に配置された絶縁性液体及び複数の帯電泳動粒子と、該絶縁性液体に近接するように配置された第１電極及び第２電極と、を備え、これらの電極の間に電圧を印加して前記帯電泳動粒子を前記第１電極の側又は第２電極の側に移動させることに基づき表示を行う電気泳動表示装置において、
前記隔壁における前記第１基板とは反対側の面を第１面とし、前記隔壁における前記絶縁性液体に近接する側の面を第２面とした場合に、前記封止層が前記隔壁の第１面及び第２面に接着されている、ことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
本実施の形態に係る電気泳動表示装置は、図１に符号Ｄ_１で示すように、第１基板１と、該第１基板１の表面部分を仕切るように配置された隔壁２と、該仕切られた部分を封止するように配置された封止層３と、該封止された部分に配置された絶縁性液体４及び複数の帯電泳動粒子５と、該絶縁性液体４に近接するように配置された第１電極６及び第２電極７と、を備えており、これらの電極６，７の間に電圧を印加して前記帯電泳動粒子５を前記第１電極６の側又は第２電極７の側に移動させることに基づき表示を行うようになっている。
【００１１】
ここで、“第１基板１の表面部分”とは、第１基板１の表面に沿った空間（ある程度の厚みのある空間）を意味するものとする。第１基板１の面上に電極や絶縁層が形成されておらず絶縁性液体４が第１基板１に接触するように配置される構造の場合には“第１基板１の表面部分”は第１基板１に隣接した空間を意味するが、第１基板１の面上に何らかの層（電極や絶縁層等）が配置されている構造の場合には“第１基板１の表面部分”は該層に隣接した空間を意味するものとする。つまり、“第１基板１の表面部分”は 第１基板１に隣接されていることを限定するものではなく、隔壁２は、図２に示すように第１基板１の表面に直接形成されていても、図１に示すように何らかの層（電極や絶縁層等）７の表面に形成されていても良い。
【００１２】
本実施の形態では、前記隔壁２における前記第１基板とは反対側の面（つまり、隔壁２における前記第１基板１に対向する側の面ではなくて、該第１基板１に対向しない側の面をいう。図１の符合２ａ参照）を第１面とし、前記隔壁２における前記絶縁性液体４に近接する側の面（図１の符号２ｂ参照）を第２面とした場合に、前記封止層３が前記隔壁の第１面２ａ及び第２面２ｂに接着されている。
【００１３】
この封止層３は、前記隔壁の第２面２ｂに接着された状態で前記第１基板１の近傍にまで配置すると良い。また、この封止層は、図２に符号１３で示すように、前記隔壁の第２面２ｂ及び前記第１基板１に沿うように配置すると良い。
【００１４】
ところで、封止層３，１３は、前記絶縁性液体４及び前記帯電泳動粒子５を封止するように配置される際には流動性に富む状態（後述するように、製造段階で、絶縁性液体中を隔壁２の第２面２ｂに沿って移動できる程度の流動性を有する状態）であり、その後に硬化状態とされるものでなければならない。以下、硬化前の流動性に富む状態の硬化性樹脂を“封止剤”とし、硬化後のものを“封止層”とする。
【００１５】
そして、本実施の形態では、隔壁２に対しては、絶縁性液体４よりも封止剤の方を濡れ易く（つまり、封止剤を隔壁表面に付着させた場合の濡れ角は９０度より小さく、絶縁性液体４を隔壁表面に付着させた場合の濡れ角は“封止剤の濡れ角”よりも大きくなるように）すると良い。その結果、製造段階では、封止剤は絶縁性液体４を押し退けながら隔壁２に沿って流動することとなる。なお、封止層は、硬化後において隔壁２と堅固に接着されるような材料にする必要がある。
【００１６】
この場合、第１基板１の表面（該第１基板１の表面に何らかの層が形成されている場合にはその層の表面）に対して、絶縁性液体４よりも封止剤の方を濡れ易く（つまり、封止剤を該表面に付着させた場合の濡れ角は９０度より小さく、絶縁性液体４を該表面に付着させた場合の濡れ角は“封止剤の濡れ角”よりも大きくなるように）すると良い。そのようにした場合には、封止剤は図２に例示するように（隔壁２に沿って配置されるだけでなく）第１基板１に沿うようにも配置されることとなり、絶縁性液体４等の封止をより確実に行うことができる。
【００１７】
また、帯電泳動粒子５に対しては、逆に、封止剤よりも絶縁性液体４の方を濡れ易く（つまり、絶縁性液体４を帯電泳動粒子５の表面に付着させた場合の濡れ角は９０度より小さく、封止剤を該表面に付着させた場合の濡れ角は“絶縁性液体の濡れ角”よりも大きくなるように）すると良い。そのようにした場合には、帯電泳動粒子５が封止剤中に閉じ込められることを抑制できる。
【００１８】
さらに、前記封止剤と前記絶縁性液体４とは互いに混ざり合わないような材料を選択すると良い。そのようにした場合には、封止層は隔壁２の第２面２ｂに沿うように配置される。絶縁性液体と混ざらない封止剤としては−Ｏ−、−ＣＨ_２−Ｏ−、−ＯＨのうち少なくとも一つを構成要素に含んでいる化合物を挙げることができる。−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−が繰り返し結合しているポリエチレングリコールユニットを含む化合物でも構わない。
【００１９】
ところで、封止層３，１３に沿うように第２基板８を配置しても良いが、このような第２基板８を配置する場合には、封止剤が第２基板８に濡れ易いように材料選択する必要がある。或いは、酸素プラズマ等によるアッシング処理などを施すようにしても良い。
【００２０】
なお、封止層３，１３を絶縁性に富む材料にすると良い。図１の第２電極７や図２の第１電極６及び第２電極１７は、絶縁性液体４と接触しておらず、絶縁性液体４との間には封止層３，１３が配置されているが、封止層３，１３に絶縁材料を用いた場合にはこれらの電極６，７，１７から帯電泳動粒子５への電荷注入を防止でき、電荷注入に伴う表示品質の悪化を防止できる。また、電荷注入防止のために、封止層の他に絶縁層を形成しなくても良く、その分、製造工程が簡略化され、製造コストの低減等を図ることができる。
【００２１】
上述した封止層３，１３は、観察者側に配置する場合には透明でなければならない。
【００２２】
本発明に係る表示装置は、帯電泳動粒子５の分布状態を表示状態に反映させるようになっている。図１のＡ画素では、帯電泳動粒子５は第２電極７の近傍の狭い領域に集積されているため、観察者側（図示上側）からは帯電泳動粒子５は視認されにくく、主として第１電極６が視認されることとなる。この第１電極６が白色なら画素Ａは白色を表示することとなる。これに対して、図１のＢ画素では、帯電泳動粒子５は第１電極６に沿った広い領域に分散されているため、観察者側からは帯電泳動粒子５が視認されることとなる。この帯電泳動粒子５が黒色なら画素Ｂは黒色を表示することとなる。このように、前記帯電泳動粒子５を前記第１電極６の側又は第２電極７の側に移動させることに基づき各画素の表示色を制御し、電気泳動表示装置全体で種々の情報を表示するように構成されている。なお、その表示状態を変化させるためには、第１電極６及び第２電極７への電気信号印加により、帯電泳動粒子５の分布状態を変化させればよい。
【００２３】
また、電気泳動表示装置によって白黒表示をするだけでなく、各画素にカラーフィルターを配置する等してカラー表示を行うようにしても良い。
【００２４】
次に、本発明に係る電気泳動表示装置の製造方法について説明する。
【００２５】
本発明に係る電気泳動表示装置の製造方法は、
・ 第１基板１の表面部分を仕切るように隔壁２を配置する工程（図３（ａ） 参照）と、
・ 該隔壁２にて仕切られた凹部に絶縁性液体４及び複数の帯電泳動粒子５を充填する工程（図３（ａ） 参照）と、
・ これらの絶縁性液体４や帯電泳動粒子５を封止するように、流動性に富む状態の封止剤Ｃを配置する工程（図３（ｃ） 参照）と、
・ 該封止剤Ｃを前記隔壁２に沿って流動させた後（図３（ｄ） 参照）、該封止剤Ｃを硬化させて前記封止層（図１の符号３参照）を形成する工程と、
・ 前記絶縁性液体４に近接するように第１電極６及び第２電極７を配置する工程と、
を備えている。但し、第１電極６及び第２電極７を配置する工程は、封止剤による封止を行う前に実施しても、封止を行った後に実施しても良い。
【００２６】
図３（ｃ） では、封止剤Ｃによる封止は、該封止剤Ｃを第２基板８に塗布した状態で行ったが、第２基板８を使用しなくても良い。例えば、封止剤Ｃによる封止を行うときだけ封止剤Ｃを型基板に塗布しておき、封止剤Ｃを硬化した後はその型基板を封止層から剥離しても良い。
【００２７】
封止剤の硬化方法に関する制限はない。例えば、紫外線重合を用いる場合、前記−Ｏ−、−ＣＨ_２−Ｏ−、−ＯＨ等の構造を含むアクリレート化合物あるいはメタクリレート化合物を利用することができる。２−ヒドロキシエチルメタクリレート、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルジアクリレート（例えば、新中村化学工業製のＥＡ−５５２０）、ポリエチレングリコールモノメタクリレート（例えば、日本油脂製のブレンマーＰＥシリーズ）等を利用することができる。封止剤は重合性モノマーや重合性オリゴマーであっても構わない。これらモノマーやオリゴマーが単官能性であっても多官能性であっても構わない。更に、モノマーとオリゴマーとの混合物あるいは単官能性化合物と多官能性化合物の混合物であっても構わない。
【００２８】
以下、各構成部品について補足する。
【００２９】
図１に示す電気泳動表示装置では、第１電極６及び第２電極７は同じ側（第１基板１に沿った側）に配置されている（すなわち、水平移動型である）が、これに限られるものではなく、図２に符号６，１７で示すように異なる側に配置しても良い（すなわち、上下移動型としても良い）。これらの電極には、パターニング可能な導電性材料ならどのようなものを用いてもよい。例えば、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の金属あるいはカーボンや銀ペースト、あるいは有機導電膜などが使用できる。電気泳動表示装置を反射型とする場合、後方側基板（観察者側に配置されない方の基板）に沿って配置する方の電極（例えば、図１及び図２に符号６で示す第１電極）には光反射層を兼用させても良い。その場合の電極は、銀やアルミニウム等の光反射率の高い材料にて形成すると良い。このような電極を用いて白色表示を行うには、光が乱反射するように電極表面に凹凸を形成したり、電極表面に光散乱層を形成したりすると良い。一方、図１に示す第２電極７は、隔壁２と第１基板１との間に配置されているが、隔壁２の内部に配置しても、隔壁２と第２基板８との間に配置しても、隔壁２の側面（第２面２ｂ）に配置しても良い。
【００３０】
図１に示す隔壁２は、画素Ａ，Ｂを１つずつ仕切るように配置されているが、これに限られるものではなく、
・ 例えば、図４に示すように、１つの画素（符号ＡやＢ参照）をさらに複数に仕切るように配置されていても、
・ 或いは、複数の画素を仕切るように配置されていても（つまり、隣接する隔壁の間に複数の画素が含まれていても）
良い。この隔壁により、帯電泳動粒子の移動を防止できる。隔壁材料には、基板と同一の材料を用いても良く、アクリルなどの感光性樹脂を用いても良い。隔壁形成にはどのような方法を用いてもよい。例えば、感光性樹脂層を塗布した後露光及びウエット現像を行う方法、又は別に作製した障壁を接着する方法、印刷法によって形成する方法等を用いることができる。
【００３１】
帯電泳動粒子５への電荷注入を防止する等の目的で、必要に応じて第１電極または第２電極上に表面絶縁層を形成しても良い。
【００３２】
各画素に含まれる電極数は第１電極と第２電極が一対以上あれば特に限定しない。また、第１電極と第２電極の形状についても特に限定しない。
【００３３】
第１基板１や第２基板８には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）やポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等のプラスチックフィルムの他、ガラスや石英等を使用することができる。電気泳動表示装置を反射型とした場合、観察者側に配置する方の基板や部材には透明な材料を使用する必要あるが、他方の基板や部材にはポリイミド（ＰＩ）などの着色されているものを用いても良い。
【００３４】
絶縁性液体４は、イソパラフィン、シリコーンオイル及びキシレン、トルエン等の非極性溶媒であって透明なものを使用すると良い。
【００３５】
また、帯電泳動粒子５しては、着色されていて絶縁性液体中で正極性又は負極性の良好な帯電特性を示す材料を用いると良い。例えば、各種の無機顔料や有機顔料やカーボンブラック、或いは、それらを含有させた樹脂を使用すると良い。粒子の粒径は通常０．０１μｍ〜５０μｍ程度のものを使用できるが、好ましくは、０．１から１０μｍ程度のものを用いる。
【００３６】
なお、上述した絶縁性液体４や帯電泳動粒子５には、帯電泳動粒子の帯電を制御し安定化させるための荷電制御剤を添加しておくと良い。かかる荷電制御剤としては、モノアゾ染料の金属錯塩やサリチル酸や有機四級アンモニウム塩やニグロシン系化合物などを用いると良い。
【００３７】
また、絶縁性液体４には、帯電泳動粒子５同士の凝集を防ぎ分散状態を維持するための分散剤を添加しておいてもよい。かかる分散剤としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム等の燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、その他無機塩、無機酸化物、あるいは有機高分子材料などを用いることができる。
【００３８】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００３９】
本実施の形態によれば、封止層３が隔壁２の第１面２ａだけでなく第２面２ｂにも接着されているので、接着面積が大きくなって接着性が良好となり、繰り返しの曲げ耐久性が向上される。したがって、帯電泳動粒子５の他の画素や領域への移動を抑制でき、表示品質の悪化を防止できる。このような効果は、
・ 隔壁２に対して、絶縁性液体４よりも封止剤Ｃの方が濡れ易いように材料を選択し、
・ 該封止剤Ｃを前記隔壁第２面２ｂに沿って流動させた後に硬化させる、
ことにより得ることができる。
【００４０】
また、図２に示すように、封止層１７を、隔壁第１面２ａ、隔壁第２面２ｂ及び第１基板１に沿うように配置した場合には、絶縁性液体４等の封止をより確実に行うことができる。
【００４１】
さらに、帯電泳動粒子５に対して、前記封止剤Ｃよりも前記絶縁性液体４の方が濡れ易くなるように設定した場合には、帯電泳動粒子５が封止剤中に閉じ込められることを抑制できる。
【００４２】
また、前記封止層３，１３，２３を絶縁性に富む材料にした場合には、該封止層３，１３，２３にて覆われた電極６，７，１７から帯電泳動粒子５への電荷注入を防止でき、電荷注入に伴う表示品質の悪化を防止できる。そして、電荷注入防止のために、封止層の他に絶縁層を形成しなくても良く、その分、製造工程が簡略化され、製造コストの低減等を図ることができる。
【００４３】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【００４４】
（実施例１）
本実施例では図１に示す構造の電気泳動表示装置を作製し駆動を行った。表示装置の画素数は２００×２００画素とし、一つの画素の大きさは１００μｍ×１００μｍとした。各画素の周囲は隔壁２によって囲むようにし、隔壁２の幅を５μｍとし、高さを１８μｍとした。第１電極６は、隔壁２に囲まれた画素の中央部に位置し、横幅５μｍ、高さ１μｍとした。第２電極７は、画素と画素との間（隔壁２と第１基板１との間）に配置した。
【００４５】
次に、本実施例に係る電気泳動表示装置の製造方法について説明する。
【００４６】
第１基板１に、厚さ０．２ｍｍのポリエチレンテレフタレート板を用い、その表面にはアルミニウムを成膜し、フォトリソグラフィー及びウェットエッチングによりパターニングして、光散乱層を兼用した第１電極６とした（図３（ａ） 参照）。この第１電極６の表面には、酸化チタンを含有するアクリル樹脂層を形成した（不図示）。さらに、チタンを成膜し、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりパターニングして第２電極７とした。形成した第２電極７上に暗黒色の樹脂膜（不図示）を成膜した。
【００４７】
その樹脂膜の表面に隔壁２を形成した（図３（ａ） 参照）。隔壁２は光感光性エポキシ樹脂を塗布した後、露光及びウェット現像を行うことにより形成し、２０μｍの高さとした。そして、隔壁２にて区画される凹部には、絶縁性液体４及び帯電泳動粒子５を充填した。絶縁性液体４にはイソパラフィン（商品名：アイソパー、エクソン社製）を用い、帯電泳動粒子５には粒径１〜２μｍ程度のカーボンブラックを含有したポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体樹脂を使用した。イソパラフィンには、荷電制御剤としてコハク酸イミド（商品名：ＯＬＯＡ１２００、シェブロン社製）を含有させた。
【００４８】
次に、封止剤Ｃとしてのポリエチレングリコールメタクリレート（日本油脂製、製品名：ＰＥ２００）を第２基板８に塗布した（図３（ｂ） 参照）。第２基板８には厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレートを用いた。そして、封止剤Ｃが隔壁上面（第１面）２ａに接するように第２基板８を０．３ＭＰａの圧力で押し付けた（同図（ｃ）参照）。これにより、封止剤Ｃは隔壁側面（第２面）２ｂに沿って流動し（同図（ｄ）参照）、第１基板１にまで到達した。
【００４９】
この状態のものに、室温下で強度０．３ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を２分間照射し、硬化処理を行った。これに不図示の電圧印加回路を接続して表示装置とした。
【００５０】
駆動方法について説明する。第１電極６に印加する電圧をＶｄ１、第２電極７に印加する電圧をＶｄ２とする。駆動電圧としてＶｄ１＝＋５０Ｖ、Ｖｄ２＝０Ｖ、もしくはＶｄ１＝−５０Ｖ、Ｖｄ２＝０Ｖ、電圧印加時間として１００ｍｓｅｃの条件で駆動したところ、帯電泳動粒子６は移動元の電極上に残ることなく移動先の電極上に移動して、良好なコントラストが得られた。
【００５１】
表示装置を繰り返し湾曲させた後、前述と同様の駆動を行ったが、帯電泳動粒子５の他の画素への移動は確認されず、封止層３は帯電泳動粒子５を確実に封止していることが分かった。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、前記封止層と前記隔壁との接着面積が大きくなって接着性が良好となり、繰り返しの曲げ耐久性が向上される。したがって、帯電泳動粒子の他の画素や領域への移動を抑制でき、表示品質の悪化を防止できる。
【００５３】
また、前記封止層が、前記隔壁の第２面及び前記第１基板に沿うように配置された場合には、絶縁性液体等の封止をより確実に行うことができる。
【００５４】
さらに、前記帯電泳動粒子に対して、前記封止剤よりも前記絶縁性液体の方が濡れ易くなるように設定した場合には、帯電泳動粒子が封止剤中に閉じ込められることを抑制できる。
【００５５】
また、前記封止層を絶縁性に富む材料にした場合には、該封止層にて覆われた電極から帯電泳動粒子への電荷注入を防止でき、電荷注入に伴う表示品質の悪化を防止できる。そして、電荷注入防止のために、封止層の他に絶縁層を形成しなくても良く、その分、製造工程が簡略化され、製造コストの低減等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の一例を示す断面図。
【図２】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の他の例を示す断面図。
【図３】本発明に係る電気泳動表示装置の製造方法の一例を示す断面図。
【図４】本発明に係る電気泳動表示装置の構造の他の例を示す断面図。
【図５】従来の電気泳動表示装置の構造の一例を示す断面図。
【符号の説明】
１ 第１基板
２ 隔壁
２ａ 隔壁上面（第１面）
２ｂ 隔壁側面（第２面）
３ 封止層
４ 絶縁性液体
５ 帯電泳動粒子
８ 第２基板
１３ 封止層
２３ 封止層
Ｃ 封止剤
Ｄ_１ 電気泳動表示装置
Ｄ_２ 電気泳動表示装置
Ｄ_３ 電気泳動表示装置

Claims (1)

1. 第１基板と、該第１基板の表面部分を仕切るように配置された隔壁と、該仕切られた部分を封止するように配置された封止層と、該封止された部分に配置された絶縁性液体及び複数の帯電泳動粒子と、該絶縁性液体に近接するように配置された第１電極及び第２電極と、を備え、これらの電極の間に電圧を印加して前記帯電泳動粒子を前記第１電極の側又は第２電極の側に移動させることに基づき表示を行う電気泳動表示装置において、
   前記隔壁における前記第１基板とは反対側の面を第１面とし、前記隔壁における前記絶縁性液体に近接する側の面を第２面とした場合に、前記封止層が前記隔壁の第１面及び第２面に接着されている、
   ことを特徴とする電気泳動表示装置。

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