JP2008305576A - 照明ユニット及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明の目的は、光学シートを導光板に容易に位置決めし保持することを可能とすることにある。
【解決手段】導光板２１と、導光板２１の主平面上に配置された少なくとも１枚の光学シート２２と、を備えた照明ユニット１５において、光学シート２２は、向かい合う両辺の２２ｂ及び２２ｄのそれぞれに光学シートの一部を折り曲げた折り曲げ部２７を有し、導光板２１は、向かい合う両端面２１ｅ及び２１ｆに折り曲げ部２７がそれぞれ差し込まれる凹部２８を有することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、照明ユニット及びこれを備えた液晶表示装置に係り、特に、照明ユニットにおける導光板と光学シートとを位置決めし、保持するための構造に関する。

光学シートを導光板に位置決めし、保持する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１によれば、導光板の裏面に一体的に形成されたボス（突起）を反射シートの貫通孔に通して金属製裏ケースに設けたボス受け穴に挿入し、反射シートを導光板の裏面に直接配置する構造が開示されている。

近年、液晶表示装置の高輝度化を図るため、光源より発生した光を効率よく導光板に取り込む必要性がある。このため、液晶表示装置の導光板の厚みが増す傾向がある。導光板の厚みが増すと、特に液晶表示パネルが大型の場合、導光板を射出成型によって製造することが困難となる。このため、導光板は、板材からの切り出しによる切削加工によって製造されることが多い。

しかしながら、特許文献１に記載されているような裏面にボスを有する導光板を切削加工により製造することは困難である。このため、切削加工によって製造される導光板への光学シートの位置決めが困難となり、また光学シートを導光板に保持するために、両面テープなどの別部材が必要であるなど保持構造が複雑化するといった問題がある。
特開２００６−２０１２１０号公報

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、光学シートを導光板に容易に位置決めし保持することが可能な照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた液晶表示装置を提供することにある。また、この発明の目的は、光学シートを導光板に位置決めし保持するための構造を簡素化することが可能な照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた液晶表示装置を提供することにある。

この発明の態様による照明ユニットは、
導光板と、
前記導光板の主平面上に配置された少なくとも１枚の光学シートと、を備えた照明ユニットにおいて、
前記光学シートは、向かい合う一対の辺のそれぞれに光学シート一部を折り曲げた折り曲げ部を有し、
前記導光板は、向かい合う一対の端面に前記折り曲げ部がそれぞれ差し込まれる凹部を有することを特徴とする。

この発明の態様による液晶表示装置は、
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを照明する照明ユニットと、を備え、
前記照明ユニットは、
導光板と、
前記導光板の主平面上に配置された少なくとも１枚の光学シートと、を備え、
前記光学シートは、向かい合う一対の辺のそれぞれに光学シートの一部を折り曲げた折り曲げ部を有し、
前記導光板は、向かい合う一対の端面に前記折り曲げ部がそれぞれ差し込まれる凹部を有することを特徴とする。

この発明によれば、光学シートを導光板に容易に位置決めし保持することが可能な照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた液晶表示装置を提供することができる。また、この発明によれば、光学シートを導光板に位置決めし保持するための構造を簡素化することが可能な照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた液晶表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る照明ユニット及びこの照明ユニットを備えた液晶表示装置について図面を参照して説明する。

図１に示すように、液晶表示装置１は、略矩形平板状の透過型の液晶表示パネル２と、この液晶表示パネル２を照明する照明ユニット１５と、を備えている。この液晶表示パネル２は、一対の基板間に液晶層を保持することによって構成されている。すなわち、液晶表示パネル２は、矩形状のアレイ基板３及び対向基板４と、これらの一対の基板間にそれぞれ配向膜を介して封入された光変調層として機能する液晶層５と、を備えている。アレイ基板３と対向基板４とは、シール材を介して貼り合わせられている。この液晶表示パネル２は、画像を表示する略矩形状の有効表示部６を備えている。この有効表示部６は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸによって構成されている。

アレイ基板３は、有効表示部６において、複数の走査線Ｙ（１、２、３、…、ｍ）、複数の信号線Ｘ（１、２、３、…、ｎ）、表示画素ＰＸ毎に配置されたスイッチング素子７、各スイッチング素子７に接続された画素電極８などを備えている。

各走査線Ｙは、表示画素ＰＸの行方向と平行な方向に沿って延在している。各信号線Ｘは、各走査線Ｙに互いに交差するように、表示画素ＰＸの列方向と平行な方向に沿って延在している。各スイッチング素子７は、走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部を含む領域に配置されている。

このスイッチング素子７は、例えば、アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜などによって形成された半導体層を備えた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などで構成されている。このスイッチング素子７のゲート電極７Ｇは、対応する走査線Ｙに電気的に接続されている（あるいは走査線と一体に形成されている）。スイッチング素子７のソース電極７Ｓは、対応する信号線Ｘに電気的に接続されている（あるいは信号線と一体に形成されている）。スイッチング素子７のドレイン電極７Ｄは、対応する表示画素ＰＸの画素電極８に電気的に接続されている。

対向基板４は、有効表示部６において、複数の表示画素ＰＸに共通の対向電極９などを備えている。画素電極８及び対向電極９は、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。これらのアレイ基板３及び対向基板４は、画素電極８と対向電極９とを対向させた状態で配設され、これらの間にギャップを形成する。液晶層５は、アレイ基板３と対向基板４とのギャップに封止された液晶組成物によって形成されている。

また、液晶表示パネル２において、アレイ基板３の外面及び対向基板４の外面には、それぞれ液晶層５の特性に合わせて偏光方向を設定した一対の偏光板ＰＬ１及びＰＬ２などの光学素子が設けられている。

カラー表示タイプの液晶表示装置では、液晶表示パネル２は、複数種類の表示画素、例えば赤（Ｒ）を表示する赤色画素、緑（Ｇ）を表示する緑色画素、青（Ｂ）を表示する青色画素を有している。すなわち、赤色画素は、赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタを備えている。緑色画素は、緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタを備えている。青色画素は、青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタを備えている。これらのカラーフィルタは、アレイ基板３または対向基板４の主面に配置される。

また、液晶表示装置は、矩形枠状のベゼルカバー１１を備えている。このベゼルカバー１１は、液晶表示パネル２の有効表示部６を露出させる矩形状の窓部１１Ａ、及び、窓部１１Ａを規定する矩形枠状の本体部１１Ｂを備えている。上述したような構成の液晶表示パネル２は、照明ユニット１５とベゼルカバー１１との間に挟持されている。すなわち、照明ユニット１５は、その表面を液晶表示パネル２の背面側（アレイ基板側）に対向させた状態で、液晶表示パネル２とともにベゼルカバー１１と一体化されており、液晶表示パネル２を背面側から照明するものである。

さらに、液晶表示装置は、液晶表示パネル２に駆動信号を供給するドライバ回路１２を備えている。このドライバ回路１２は、例えば細長い矩形平板状に形成され、フレキシブルなプリント配線基板１３を介して液晶表示パネル２における一側縁に電気的に接続されている。このドライバ回路１２は、プリント配線基板１３を湾曲させることにより、照明ユニット１５の裏面側に配置可能となる。

図２に示すように、照明ユニット１５は、光源部２０、導光板２１、光学シート２２、フレーム２３などを備えている。

光源部２０は、光源として冷陰極管２４、及び、この冷陰極管２４を取り囲むとともに冷陰極管２４から放射された放射光を導光板２１に向けて反射するリフレクタ２５を備えている。このリフレクタ２５は、略Ｕ字形状の断面を有しており、冷陰極管２４から放射された放射光を取り出すための開口部２６を有している。

導光板２１は、光源部２０から放出された光を面状に変換して出射する機能を有するものである。この導光板２１は、例えば、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂などの光透過性を有する樹脂材料により形成されている。このような導光板２１は、射出成型によって製造可能であり、また、板材からの切り出しによる切削加工によっても製造可能である。なお、この実施の形態では、均一な厚みをもった平板状の導光板２１を例に説明するが、一端から他端に向かうに従って次第に厚みが薄くなる楔状の導光板２１を適用しても良い。

導光板２１は、第１主平面２１ａと、この第１主平面２１ａに対向した第２主平面２１ｂと、これらの第１主平面２１ａと第２主平面２１ｂとを接続する４つの端面２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆを有している。第１主平面２１ａ及び第２主平面２１ｂは、略矩形状に形成されている。４つの端面２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆは、長方形状に形成されている。これらの４つの端面のうち、光源部２０が配置される側の端面２１ｃが入射面として機能する。また、第２主平面２１ｂは、液晶表示パネル２に向けて光を出射する出射面として機能する。

光学シート２２は、導光板２１の第１主平面２１ａ上に配置された光学シート２２Ａ及び第２主平面２１ｂ上に配置された光学シート２２Ｂを含んでいる。図２に示した例では、第２主平面２１ｂ上に、１枚の光学シート２２Ｂのみが図示されているが、２枚以上の光学シートを積層して配置しても良く、一般的には２〜４枚程度の光学シートが積層されている。

光学シート２２Ｂとしては、拡散シート、レンズシート、複数の機能を兼ね備えた光学シートなどの種々の機能を有する光学シートが適用される。また、光学シート２２Ａとしては、反射シートが適用される。拡散シートは、自身を透過する光を拡散する機能を有している。レンズシートは、自身を透過する光を集光する機能を有している。反射シートは、導光板２１の内部から外部へ漏れ出た光を導光板２１の内部に向けて反射する機能を有している。

これらの光学シート２２は、導光板２１の第１主平面２１ａ及び第２主平面２１ｂと略同等のサイズを有する略矩形状に形成されている。つまり、光学シート２２は、４つの辺を有している。図２に示した例において、導光板２１の第２主平面２１ｂ上に配置された光学シート２２Ｂに注目すると、光学シート２２Ｂは、４つの辺２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを有している。辺２２ａは導光板２１の端面２１ｄの長辺と平行であり、同様に、辺２２ｂは端面２１ｅの長辺と平行であり、辺２２ｃは端面（入射面）２１ｃの長辺と平行であり、辺２２ｄは両端２１ｆの長辺と平行である。

光学シート２２は、向かい合う一対の辺のそれぞれに光学シート２２の一部を折り曲げた折り曲げ部２７を有している。光学シート２２Ｂを例に説明すると、辺２２ｂ及び辺２２ｄは、それぞれ折り曲げ部２７を有している。これらの辺２２ｂ及び辺２２ｄは、光源部２０に対向する辺２２ｃとは別の辺であり、辺２２ｃに隣接した２つの辺に相当する。例えば、辺２２ｂの折り曲げ部２７は、辺２２ｂから光学シート２２Ｂを２箇所切り込み、切り込み間の舌状部（光学シートの一部に相当）を略９０°に折り曲げることによって形成される。これらの切り込みの間隔が折り曲げ部２７の幅Ｗ１に相当する。

なお、ここでは、光学シート２２Ｂを例に説明したが、図２に示したように、光学シート２２Ａについても、同様に、向かい合う両辺にそれぞれ折り曲げ部２７を有していても良い。

導光板２１は、向かい合う一対の端面に光学シート２２の折り曲げ部２７が差し込まれる凹部２８を有している。この向かい合う両端面とは、入射面２１ｃに隣接する２つの端面２１ｅ及び２１ｆに相当する。これらの凹部２８は、各端面２１ｅ及び２１ｆから窪んだ形状であり、各端面２１ｅ及び２１ｆから奥行きＤだけ後退した後端面２８Ａを有している。この後端面２８Ａは、光学シート２２が重ね合わせられる主平面に対して略直交する。このような凹部２８は、導光板２１の各端面の長辺に光学シート２２の各辺を重ね合わせたときに、折り曲げ部２７に対応する位置に形成されている。この凹部２８は、折り曲げ部２７の幅Ｗ１と同等以上の幅Ｗ２を有している。

このため、光学シート２２の折り曲げ部２７が導光板２１の凹部２８に差し込まれることにより、折り曲げ部２７が後端面２８Ａに接し、光学シート２２を導光板２１に対して位置決めすることが可能となる。しかも、光学シート２２の向かい合う２辺の折り曲げ部がそれぞれ導光板２１の凹部２８に差し込まれることにより、辺２２ａ及び２２ｃに沿った方向への光学シート２２の移動を規制することが可能となる。

図２に示した例では、凹部２８は、導光板２１の厚みと同等の高さＨを有しており、また、導光板２１の第１主平面２１ａ及び第２主平面２１ｂにおいて、幅Ｗ２と、奥行きＤとを有する四角形状をなすように形成されている。なお、ここでの四角形状とは、図２に示したような長方形状に限らず、台形状や平行四辺形状などであってもよい。

フレーム２３は、少なくとも導光板２１を保持している。このフレーム２３は、導光板２１の凹部２８のそれぞれに対応した形状の凸部２９を有している。この凸部２９は、導光板２１の凹部２８における幅Ｗ２と同等以下の幅Ｗ３を有しており、凹部２８に嵌め込まれる。このとき、導光板２１の凹部２８とフレーム２３の凸部２９との間には、光学シート２２の厚みと同等以上の幅のスリット状のスペースが形成される。光学シート２２の折り曲げ部２７は、このようにして形成されたスペースに差し込まれる。このように、光学シート２２は、その折り曲げ部２７が導光板２１の凹部２８とフレーム２３の凸部２９との間に差し込まれることにより、両者の間に挟持される。これにより、光学シート２２は、導光板２１及びフレーム２３とともに保持される。

この実施の形態では、導光板２１において、凹部２８は、各端面２１ｅ及び２１ｆの中央部に形成されている。このとき、当然のことながら光学シート２２においては、折り曲げ部２７は、各辺２２ｂ及び２２ｄの中央部に形成されている。ここで、中央部とは、導光板２１の端面または光学シート２２の辺の厳密な中心部分に限らず、端面または辺の両端を含まず、一端から他端までの間であればどこでも良い。つまり、導光板２１について凹部２８が後端面２８Ａと２つの対向する側面２８Ｂ及び２８Ｃとで囲まれた形状を形成可能な位置が本実施形態の中央部に相当する。

これにより、後端面２８Ａに接するように差し込まれた折り曲げ部２７は、凹部２８の２つの側面２８Ｂ及び２８Ｃの間で挟持される。このため、光学シート２２を導光板２１に対して位置決めしつつ、辺２２ｂ及び２２ｄに沿った方向への光学シート２２の移動を規制することが可能となる。

なお、図２に示した例では、導光板２１は、各端面２１ｅ及び２１ｆの中央部に１つの凹部２８を備えているが、中央部に複数の凹部２８を備えていてもよい。

次に、この実施形態の変形例について図３及び図４を参照して説明する。なお、図１及び図２に示した構成と同一の構成については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

光学シート２２は、向かい合う一対の辺のそれぞれに光学シート２２の一部を折り曲げた折り曲げ部２７を有している。導光板２１の第２主平面２１ｂ上に配置された光学シート２２Ｂを例に説明すると、向かい合う辺２２ｂ及び辺２２ｄは、それぞれ折り曲げ部２７を有している。特に、この変形例では、光学シート２２は、辺２２ｂ及び２２ｄのそれぞれの両端部に折り曲げ部２７を有している。

導光板２１は、向かい合う一対の端面に光学シート２２の折り曲げ部２７が差し込まれる凹部２８を有している。特に、この変形例では、端面２１ｅ及び２１ｆのそれぞれの長辺の両端部に凹部２８を有している。当然のことながら、これらの凹部２８の位置は、導光板２１に光学シート２２を重ね合わせたときに、光学シート２２の折り曲げ部２７と対応する位置である。

導光板２１の端面の端部に凹部２８があるときは、凹部２８が後端面２８Ａと１つの側面２８Ｂとで形成されるため、側面２８Ｂと対向する側は開口されている。よって、このように導光板２１の端面における一端部のみに凹部２８を有するときは、光学シート２２の移動を規制することができない。このため、導光板２１の端面における一端部に凹部２８を有するときは、同一端面に他の少なくとも１つの凹部２８を有する（つまり、同一端面に少なくとも２つの凹部２８を有する）ことにより、光学シート２２を導光板２１に対して位置決めしつつ、光学シート２２の移動を規制することが可能となる。この場合、導光板２１において、同一端面の両端部に凹部２８が形成されていても良いし、１つの凹部２８が端面の一端部に形成され他の凹部２８が端面の中央部に形成されていても良い。

上述したような構成の実施の形態によれば、導光板２１の一主平面上に配置される光学シート２２の折り曲げ部２７が導光板２１の凹部２８に配置されるので、光学シート２２を導光板２１に容易に位置決めすることが可能となるとともに、光学シート２２の移動を規制し、光学シート２２の保持が可能となる。また、導光板２１に形成した凹部２８と光学シート２２に形成した折り曲げ部２７とで位置決め及び移動の規制が可能であるため両面テープなどの別部材を必要としない。そのため、光学シート２２を導光板２１に位置決めし保持するための構造の簡素化が可能となる。

上述した実施の形態では、１枚の光学シート２２が導光板２１の第２主平面２１ｂ上に配置された照明ユニット１５について説明した。ここでは、複数の光学シート２２が導光板２１の第２主平面２１ｂ上に積層されている照明ユニット１５について説明する。

図５に示した例では、導光板２１の第２主平面２１ｂ上に２枚の光学シート２２１及び２２２が配置されている場合を図示している。ここでは、特に、第２主平面２１ｂ上に積層された全ての光学シート２２１及び２２２が対応する辺上の同一位置に折り曲げ部２７を有している。そして、全ての光学シート２２１及び２２２の各辺の折り曲げ部２７が導光板２１の各端面における１つの凹部２８に差し込まれている。これにより、全ての光学シート２２１及び２２２の導光板２１に対する位置決めが可能となり、しかも、全ての光学シート２２１及び２２２の移動を規制することが可能となる。

なお、全ての光学シート２２１及び２２２が折り曲げ部２７を有する場合、折り曲げ部２７の位置をずらし、導光板２１の各端面に全ての折り曲げ部２７に対応した複数の凹部２８を形成しても良い。このようにしても、同様の効果が得られる。

また、図６に示した例では、導光板２１の第２主平面２１ｂ上に２枚の光学シート２２１及び２２２が配置されている場合を図示している。ここでは、特に、第２主平面２１ｂ上に積層された最上位光学シート２２２のみが折り曲げ部２７を有していている。導光板２１と最上位光学シート２２２との間に配置される光学シート２２１は、導光板２１の凹部２８に重なる切欠部２２１Ａを有している。つまり、切欠部２２１Ａを有している光学シート２２１上に折り曲げ部２７を有した光学シート２２２が積層されている。そして、最上位光学シート２２２の折り曲げ部２７が導光板２１の凹部２８に差し込まれている。これにより、全ての光学シート２２１及び２２２の導光板２１に対する位置決めが可能となり、しかも、全ての光学シート２２１及び２２２の移動を規制することが可能となる。

なお、図５及び図６では、折り曲げ部２７及び凹部２８がそれぞれ辺及び端面の中央部に形成された例を示しているが、それぞれ辺及び端面の両端部に形成された例であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

例えば、上述した実施の形態においては、照明ユニット１５としてバックライトユニットの例を説明したが、この例に限らず、照明ユニット１５としては、反射型液晶表示パネルと組み合わせ可能なフロントライトユニットであってもよい。

上述した実施の形態においては、照明ユニット１５の光源として冷陰極管２４の例を説明したが、この例に限らず、光源としては発光ダイオード（ＬＥＤ）などであってもよい。

また、上述した実施の形態においては、光源が導光板２１の１つの端面に対向するように配置された例を説明したが、この例に限らず、凹部２８がない端面、すなわち図２に示した例では端面２１ｃ及び２１ｄの双方に対向するように光源をいくつ配置してもよい。

また、上述した実施の形態において説明した透過型の液晶表示パネルとは、有効表示部６の少なくとも一部に照明ユニット１５からの照明光を選択的に透過する透過表示機能を有しているものであれば如何なる構成であっても良く、各表示画素が反射部及び透過部を有するような半透過型液晶表示パネルも含まれる。

図１は、この発明の実施形態に係る液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置に搭載される照明ユニットの構造を概略的に示す分解斜視図である。 図３は、変形例に係る液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。 図４は、図３に示した液晶表示装置に搭載される照明ユニットの構造を概略的に示す分解斜視図である。 図５は、図１または図３に示した液晶表示装置に搭載される照明ユニットにおいて、導光板の一主平面上に複数の光学シートを積層したときの構造を概略的に示す分解斜視図である。 図６は、図１または図３に示した液晶表示装置に搭載される照明ユニットにおいて、導光板の一主平面上に複数の光学シートを積層したときの他の構造を概略的に示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
１５ 照明ユニット
２０ 光源部
２１ 導光板
２２ 光学シート
２３ フレーム
２４ 光源（冷陰極管）
２５ リフレクタ
２６ 開口部
２７ 折り曲げ部
２８ 凹部
２９ 凸部

Claims (7)

1. 導光板と、
   前記導光板の主平面上に配置された少なくとも１枚の光学シートと、を備えた照明ユニットにおいて、
   前記光学シートは、向かい合う一対の辺のそれぞれに光学シートの一部を折り曲げた折り曲げ部を有し、
   前記導光板は、向かい合う一対の端面に前記折り曲げ部がそれぞれ差し込まれる凹部を有することを特徴とする照明ユニット。
2. さらに、前記導光板を保持するフレームを備え、
   前記フレームは、前記導光板の前記凹部にそれぞれ対応した形状の凸部を有し、
   前記光学シートの折り曲げ部は、前記導光板の前記凹部と前記フレームの前記凸部との間に挟持されたことを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記凹部は、前記端面の中央部に形成され、
   前記折り曲げ部は、前記辺の中央部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
4. 前記凹部は、前記端面の両端部に形成され、
   前記折り曲げ部は、前記辺の両端部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
5. 複数の前記光学シートが前記導光板上に積層され、
   前記光学シートのすべてが前記折り曲げ部を有することを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
6. 複数の前記光学シートが前記導光板上に積層され、
   最上位光学シートが前記折り曲げ部を有し、
   前記導光板と前記最上位光学シートとの間に配置される前記光学シートは、前記導光板の前記凹部に重なる切欠部を有することを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
7. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルを照明する照明ユニットと、を備え、
   前記照明ユニットは、
   導光板と、
   前記導光板の主平面上に配置された少なくとも１枚の光学シートと、を備え、
   前記光学シートは、向かい合う一対の辺のそれぞれに光学シートの一部を折り曲げた折り曲げ部を有し、
   前記導光板は、向かい合う一対の端面に前記折り曲げ部がそれぞれ差し込まれる凹部を有することを特徴とする液晶表示装置。

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