JP2009301030A - 放電回路及びこれを備えた表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示装置の待機モードや、衝撃、停電により、表示パネルに外部電圧が供給されずに遮断されたとき、負電圧のゲートオフ電圧を接地電圧レベルに高速で放電させることにより、残像の発生を遮断することができる放電回路及びこれを備えた表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の放電回路は、負電圧を受けて動作する駆動回路が備えられた装置の放電回路であって、前記負電圧が入力される第1入力端と、接地電圧が入力される第2入力端との間に接続され、かつ、制御信号に応答して、前記負電圧を前記第2入力端の接地電圧に放電させる放電手段と、前記駆動回路の正常動作モード及び異常動作モードにそれぞれ対応する動作電圧が入力される第3入力端と、前記第1入力端との間に接続され、かつ、前記駆動回路の正常動作モードにおいて、動作状態及び非動作状態を決定する動作信号に応答して、前記制御信号を出力する制御手段と、を備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、表示装置の放電回路に関し、特に、液晶表示装置(LCD)のゲートオフ電圧を高速で放電させる放電回路及びこれを備えた表示装置に関する。
一般的に、液晶表示装置は、液晶を用いて映像を表示する平板表示装置の一つであって、他の平板表示装置に比べて軽薄であり、かつ、低い駆動電圧及び消費電力を有するという長所により、携帯用コンピュータ及びその他の携帯用装置に広く用いられている。
図1は、従来技術に係る液晶表示装置の構成を説明するための構成図である。
図1に示すように、一般的に、液晶表示装置は、タイミング制御回路101と、ゲートドライブ回路102と、ソースドライブ回路103と、階調電圧発生回路104と、液晶パネル105と、ゲートオン/オフ電圧発生回路106とを備える。
タイミング制御回路101は、R(Red)、G(Green)及びB(Blue)の色信号RGB、水平同期信号HSYNC及び垂直同期信号VSYNC、並びにクロック信号CLKをそれぞれ受信して、ゲートドライブ回路102及びソースドライブ回路103の動作を制御する制御信号を生成する。
ゲートドライブ回路102は、タイミング制御回路101から入力される制御信号に応答して動作し、液晶パネル105に備えられた薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)をオン/オフさせるのに必要なゲートオン電圧VGH及びゲートオフ電圧VGLをゲートオン/オフ電圧発生回路106から受けて、液晶パネル105の動作を制御する。
ソースドライブ回路103は、タイミング制御回路101から入力される制御信号に応答して、階調電圧発生回路104から入力された複数の電圧レベルを有する階調電圧を液晶パネル105に伝達する。
液晶パネル105は、複数のゲートラインG0〜Gnと、ゲートラインG0〜Gnと垂直に交差する複数のデータラインD1〜Dmとを備える。さらに、ゲートラインG0〜GnとデータラインD1〜Dmとが交差する地点に構成された画素を備える。ここで、n、mは、自然数である。
画素は、1つの薄膜トランジスタTFT、維持キャパシタCst、及び液晶キャパシタCpで構成される。薄膜トランジスタTFTのゲートは、ゲートラインG0〜Gnに接続され、ソースは、データラインD1〜Dmに接続される。また、薄膜トランジスタTFTのドレインには、液晶キャパシタCpの一端と、維持キャパシタCstの一端とが並列に接続される。液晶キャパシタCpの他端は、共通電極に接続され、維持キャパシタCstの他端は、前段のゲートラインに接続される。
一般的に、薄膜トランジスタTFTは、スイッチング素子として機能する。薄膜トランジスタTFTがターンオン状態のときは、データラインを介して階調電圧発生回路104から伝達された階調電圧により、液晶キャパシタCpが充電される。薄膜トランジスタTFTがターンオフ状態のときは、液晶キャパシタCpに充電された電圧が漏洩することを防止する。ここで、薄膜トランジスタTFTをターンオンさせるのに必要な電圧を「ゲートオン電圧VGH」といい、ターンオフさせるのに必要な電圧を「ゲートオフ電圧VGL」という。
以下、図1に示す液晶表示装置の駆動特性を簡略に説明する。
図1において、第1行のゲートラインG1にゲートオン電圧VGHが印加された場合、ゲートラインG1に接続されている第1行の薄膜トランジスタTFT1は、全てターンオンされる。このとき、ソースドライブ回路103からデータラインD1〜Dmを介して提供される階調電圧は、薄膜トランジスタTFT1を経由して、液晶キャパシタCp1と維持キャパシタCst1とに印加される。これにより、液晶キャパシタCp1は、階調電圧と共通電極電圧との差に該当する電圧によって充電され、維持キャパシタCst1は、階調電圧と前段のゲートラインG0のゲートオフ電圧VGLとの差に該当する電圧によって充電される。また、ゲートラインG1に接続された次行の維持キャパシタCst2も充電される。
この状態において、外部衝撃や停電などの理由により、外部電源電圧が遮断され、液晶パネルの駆動回路が異常停止した場合、液晶パネル105内の維持キャパシタCstと液晶キャパシタCpとに充電されていた電荷が、完全に放電されるには若干の時間がかかる。その理由は、電源電圧の遮断により、薄膜トランジスタTFTがターンオフされてドレイン端がフローティング状態になり、これにより、維持キャパシタCstと液晶キャパシタCpとに充電されていた電荷は、自然に放電されるからである。これにより、ユーザが電源電圧の供給を遮断しても、緩やかな電荷の放電により、残像が発生する。
電荷の放電は、薄膜トランジスタTFTのゲート電圧−チャネル電流特性により、その時間が長いか若しくは短くなり、現在、液晶パネルの駆動回路では、外部電源電圧の供給が遮断された後、数十ミリ秒(ms)〜数百ミリ秒(ms)の時間にかけて、ゲートオフ電圧VGLのレベルが0V(接地電圧レベル)に低下する。このときから、液晶パネル105内に充電されていた電荷が放電され、黒(normally black)/白(normally white)の画面になる。
このように、外部電源電圧の供給が遮断され、液晶パネル105、すなわち、駆動回路が動作せずにオフになったとき、画面の残像が発生することを防止するためには、ゲートオフ電圧VGLを0Vに速やかに放電させなければならない。これまでに知られているゲートオフ電圧VGLの放電方法としては、図2に示すように、駆動回路の内部または駆動回路の外部のモジュール上に存在する抵抗素子Rを用いて放電させる方法が用いられている。
しかし、図2のように、抵抗素子Rを用いた従来の放電方法では、抵抗素子Rの抵抗値による影響が大きくなる。例えば、抵抗素子Rの抵抗値が高い場合、ゲートオフ電圧VGLの放電速度が遅くなり、残像が発生する。反面、抵抗素子Rの抵抗値が低い場合、ゲートオフ電圧VGLの放電速度を増加させ得るが、正常な状態では、ゲートオフ電圧VGLから接地電圧端に過度なリーク電流が発生し、全体的にゲートオフ電圧VGLを作る昇圧回路に負担を与えてしまう。
そこで、本発明は、従来技術に係る問題を解決するためになされたものであって、その目的は、表示装置の待機モード(standby mode:駆動回路が動作しない非動作状態のモード)や、衝撃、停電により、表示パネルに外部電圧が供給されずに遮断されたとき、負電圧のゲートオフ電圧を接地電圧レベルに高速で放電させることにより、残像の発生を遮断することができる放電回路及びこれを備えた表示装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための一形態に係る本発明は、負電圧を受けて動作する駆動回路が備えられた装置の放電回路であって、前記負電圧が入力される第1入力端と、接地電圧が入力される第2入力端との間に接続され、かつ、制御信号に応答して、前記負電圧を前記第2入力端の接地電圧に放電させる放電手段と、前記駆動回路の正常動作モード及び異常動作モードにそれぞれ対応する動作電圧が入力される第3入力端と、前記第1入力端との間に接続され、かつ、前記駆動回路の正常動作モードにおいて、動作状態及び非動作状態を決定する動作信号に応答して、前記制御信号を出力する制御手段と、を備える放電回路を提供する。
また、上記の目的を達成するための他の形態に係る本発明は、表示パネルと、該表示パネルにゲートオン/オフ電圧を発生するゲートオン/オフ電圧発生回路と、前記表示パネルの動作モードに応じて前記ゲートオフ電圧を放電させる放電回路と、を備え、前記放電回路が、前記ゲートオフ電圧が入力される第1入力端と、接地電圧が入力される第2入力端との間に接続され、かつ、制御信号に応答して、前記ゲートオフ電圧を前記第2入力端の接地電圧に放電させる放電手段と、前記表示パネルの正常動作モード及び異常動作モードにそれぞれ対応する動作電圧が入力される第3入力端と、前記第1入力端との間に接続され、かつ、前記表示パネルの正常動作モードにおいて、動作状態及び非動作状態を決定する動作信号に応答して、前記制御信号を出力する制御手段と、を備える表示装置を提供する。
本発明によれば、液晶パネルの駆動回路が正常に動作している場合は、ゲートオフ電圧(負電圧)が入力される第1入力端と、接地電圧が入力される第2入力端との間の電流経路を遮断することで、第1入力端と第2入力端との間のリーク電流を遮断し、外部電源電圧の供給が遮断され、液晶パネルの駆動回路が停止した場合は、第1入力端と第2入力端との間に電流経路を形成してゲートオフ電圧を第2入力端に速やかに放電させることにより、液晶パネルに現れる残像を除去することができる。
従来技術に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 従来技術に係る放電回路を示す図である。 従来技術に係る放電回路の特性を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る放電回路を適用した装置を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る放電回路の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る放電回路の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る放電回路を適用した液晶表示装置を示す図である。 本発明の実施形態に係る放電回路の動作特性を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る放電回路の動作特性を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る放電回路の動作特性を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る放電回路の特性を説明するための図である。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施できる程度に詳細に説明するため、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。また、実施形態の説明において、「駆動回路」は、表示パネル、例えば、液晶パネルを駆動する駆動ICとして記述されているが、これに制限されず、負電圧を受けて動作する全ての回路を含むものであって、少なくとも1つのトランジスタと、負電圧が充電されるキャパシタとを備えることができる。
図4は、本発明の実施形態に係る放電回路220を説明するためのブロック図である。
図4に示すように、本発明の実施形態に係る放電回路220は、負電圧VGLを受けて動作する駆動回路210が備えられた装置において、負電圧VGLを接地電圧レベルに放電させるのに用いられる。例えば、駆動回路210は、表示パネルの駆動回路であり得る。
より詳細には、図5は、本発明の実施形態に係る放電回路220の構成を示す回路図である。
図5のように、放電回路220は、負電圧VGLが入力される第1入力端と、接地電圧GNDが入力される第2入力端との間に接続され、かつ、制御信号に応答して、負電圧VGLを第2入力端の接地電圧GNDに放電させる放電手段221と、駆動回路210の正常動作モード及び異常動作モードにそれぞれ対応する動作電圧VCIが入力される第3入力端と、負電圧VGLが入力される第1入力端との間に接続され、かつ、駆動回路210の正常動作モードにおいて、動作状態及び非動作状態を決定する動作信号DPOPに応答して、制御信号を出力する制御手段222とを備える。
制御手段222は、ノードNと第3入力端との間に接続され、かつ、動作信号DPOPに応答して、動作電圧VCIをノードNに伝達するプルアップ駆動部P1と、ノードNと第1入力端との間に接続されたプルダウン駆動部RRとを備える。例えば、プルアップ駆動部P1は、p−チャネルを有するトランジスタで構成され、プルダウン駆動部RRは、抵抗素子で構成される。
放電手段221は、p−チャネルを有するトランジスタP2で構成される。トランジスタP2は、ゲートがノードNに接続され、ドレインが第1入力端に接続され、ソースが第2入力端に接続される。トランジスタP2は、ノードNから出力される制御信号に応答して、ゲートオフ電圧の負電圧VGLを第2入力端の接地電圧GNDに速やかに放電させて接地電圧レベルにする。
一方、制御手段222は、図6のように構成することもできる。
図6は、本発明の他の実施形態に係る放電回路の構成を示す回路図である。
図6に示すように、制御手段222は、ノードNと第3入力端との間に接続され、かつ、動作信号DPOPに応答して、動作電圧VCIをノードNに伝達するプルアップ駆動部P1と、ノードNと第1入力端との間に接続されたプルダウン駆動部P3とを備える。このとき、プルアップ駆動部P1は、図5と同じように、p−チャネルを有するトランジスタで構成される。しかし、プルダウン駆動部P3は、ダイオード接続されたp−チャネルを有するトランジスタで構成される。すなわち、プルダウン駆動部P3は、ゲートとドレインとが相互接続された状態で第1入力端に接続され、ソースがノードNに接続されてダイオード接続を構成する。これにより、プルダウン駆動部P3は、抵抗素子として機能する。
一方、放電回路220は、比較的高い電圧で動作しなければならないため、図5及び図6において、p−チャネルを有するトランジスタは、両方とも高電圧トランジスタを用いることが好ましい。
図7は、本発明の実施形態に係る放電回路220を備えた表示装置を簡略に示すブロック図である。ここでは、説明の便宜上、液晶表示装置を挙げて説明する。
図7に示すように、本発明に係る液晶表示装置は、タイミング制御回路101と、ゲートドライブ回路102と、ソースドライブ回路103と、階調電圧発生回路104と、液晶パネル105と、ゲートオン/オフ電圧発生回路106と、放電回路220とを備える。
図7に示す液晶表示装置は、図1に示す液晶表示装置と比較してみると、ゲートオン/オフ電圧発生回路106のゲートオフ電圧VGLの出力端に接続された放電回路220を除けば、図1に示す液晶表示装置と同じ構成を有する。したがって、構成要素のうち、図1に示す液晶表示装置の構成要素と同じ構成要素については、図1で使用したものと同じ図面符号を付し、図1に示す構成要素と同じ構成要素については、説明の重複を避けるため、詳細な説明を省略する。
表示装置は、液晶パネル105と、液晶パネル105にゲートオン/オフ電圧を発生するゲートオン/オフ電圧発生回路106と、液晶パネル105の動作モードに応じてゲートオフ電圧VGLを放電させる放電回路220とを備える。図5及び図6のように、放電回路220は、ゲートオフ電圧VGLが入力される第1入力端と、接地電圧が入力される第2入力端との間に接続され、かつ、制御信号に応答して、前記ゲートオフ電圧VGLを前記第2入力端の接地電圧GNDに放電させる放電手段221と、液晶パネル105の正常動作モード及び異常動作モードにそれぞれ対応する動作電圧VCIが入力される第3入力端と、前記第1入力端との間に接続され、かつ、液晶パネル105の正常動作モードにおいて、動作状態及び非動作状態を決定する動作信号DPOPに応答して、前記制御信号を出力する制御手段222とを備える。
以下、図8A〜図8Cを関連付けて、本発明の実施形態に係る放電回路220の動作を説明する。
<正常動作モード>
正常動作モードは、駆動回路、例えば、ゲートドライブ回路102によって制御される液晶パネル105の状態により、動作状態と非動作状態(待機モードを含む)とに分けられる。動作状態は、電源電圧の円滑な供給により駆動回路が正常に動作し、液晶パネル105が動作する状態を意味する。非動作状態は、ユーザが電源スイッチなどを操作して駆動回路を正常に停止させることにより、液晶パネル105が動作しなくなった状態を意味する。
図8Aは、正常動作モードにおいて、液晶パネル105が動作状態のときの放電回路220の動作を示すための回路図である。図8Aのように、液晶パネル105が動作状態のとき、動作信号DPOPは、接地電圧レベルを有する。これにより、トランジスタP1はターンオンされ、これにより、第3入力端を介して電源電圧である動作電圧VCIがノードNに伝達され、トランジスタP2はターンオフされる。したがって、第1入力端と第2入力端との間の電流経路が遮断され、ゲートオフ電圧VGLは、第2入力端に放電されずに自体のレベルを維持する。
図8Bは、正常動作モードにおいて、液晶パネル105が非動作状態のときの放電回路220の動作を示すための回路図である。図8Bのように、液晶パネル105が非動作状態のとき、動作信号DPOPは、電源電圧レベルを有する。これにより、トランジスタP1はターンオフされ、ノードNには、プルダウン駆動部RRによりゲートオフ電圧VGLがかかる。これにより、トランジスタP2はターンオンされる。したがって、第1入力端と第2入力端との間に電流経路が形成され、ゲートオフ電圧VGLは、第2入力端の接地電圧GNDに放電される。
<異常動作モード>
異常動作モードは、駆動回路210または駆動回路であるゲートドライブ回路102によって制御される液晶パネル105が、正常動作モードにおいて、外部衝撃や停電などの理由のように、異常な形で外部電源電圧が遮断され、駆動回路が停止した場合を意味する。
図8Cは、異常動作モードにおいて、液晶パネル105が動作状態のときの放電回路220の動作を示すための回路図である。図8Cのように、液晶パネル105が動作状態のとき、動作信号DPOPは、接地電圧レベルを有する。このとき、外部電源電圧の遮断により、第3入力端には、電源電圧の代わりに接地電圧が供給される。これにより、トランジスタP1は、ターンオン状態に維持された後、電源電圧の遮断により、接地電圧が供給された時点でターンオフされる。これにより、ノードNには、プルダウン駆動部RRによりゲートオフ電圧VGLがかかり、トランジスタP2はターンオンされる。したがって、第1入力端と第2入力端との間に電流経路が形成され、ゲートオフ電圧VGLは、第2入力端の接地電圧GNDに放電される。
図8A〜図8Cのように、本発明の実施形態に係る放電回路は、正常動作モードにおいて、液晶パネル105が非動作状態のとき、また、正常動作モードから異常動作モードに移行したとき、トランジスタP2を介してゲートオフ電圧VGLを第2入力端の接地電圧GNDに速やかに放電させる。
図3は、図2のように、抵抗素子のみを用いて放電回路を構成した、従来技術を適用した駆動回路で測定した図であり、図9は、本発明の実施形態に係る放電回路を適用した駆動回路で測定した図である。各図において、「VCL」は、共通電極電圧を表す。
図3のように、従来技術では、異常動作モード、すなわち、モジュールが異常停止(外部電源電圧の遮断により、駆動回路が停止)した場合、ゲートオフ電圧VGLが徐々に放電されていることを確認することができる。反面、図9のように、本発明では、従来技術に比べてゲートオフ電圧VGLが速やかに放電されていることを確認することができる。
上述のように、本発明では、放電回路を図5及び図6のように構成することにより、液晶パネルの駆動回路が正常に動作している場合は、ゲートオフ電圧VGLから第2入力端(接地電圧端)に流れるリーク電流を遮断し、外部電源電圧である動作電圧VCIの供給が遮断され、駆動回路が停止した場合は、液晶パネルのゲートオフ電圧VGLを第2入力端に速やかに放電させることにより、液晶パネルに現れる残像を除去することができる。
以上で説明したように、本発明の技術的思想は、好ましい実施形態により具体的に記述されたが、これは、説明のためのものであって、それを制限するためのものではないことに留意しなければならない。また、本発明の実施形態において、表示パネルの駆動回路として、液晶パネルを制御する駆動回路を挙げて記述したが、これは、説明の便宜のためであって、負電圧を受けて動作した後、動作上、負電圧を速やかに放電しなければならない半導体回路(装置)に全て適用可能である。また、この技術分野における通常の専門家であれば、本発明の技術的思想の範囲内で多様な実施形態が可能であることを理解することができる。
101 タイミング制御回路
102 ゲートドライブ回路
103 ソースドライブ回路
104 階調電圧発生回路
105 液晶パネル
106 ゲートオン/オフ電圧発生回路
200 負電圧発生回路
210 駆動回路
220 放電回路
221 放電手段
222 制御手段

Claims (18)

  1. 負電圧を受けて動作する駆動回路が備えられた装置の放電回路であって、
    前記負電圧が入力される第1入力端と、接地電圧が入力される第2入力端との間に接続され、かつ、制御信号に応答して、前記負電圧を前記第2入力端の接地電圧に放電させる放電手段と、
    前記駆動回路の正常動作モード及び異常動作モードにそれぞれ対応する動作電圧が入力される第3入力端と、前記第1入力端との間に接続され、かつ、前記駆動回路の正常動作モードにおいて、動作状態及び非動作状態を決定する動作信号に応答して、前記制御信号を出力する制御手段と、
    を備えることを特徴とする放電回路。
  2. 前記制御手段は、
    ノードと前記第3入力端との間に接続され、かつ、前記動作信号に応答して、前記動作電圧を前記ノードに伝達するプルアップ駆動部と、
    前記ノードと前記第1入力端との間に接続されたプルダウン駆動部と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の放電回路。
  3. 前記プルアップ駆動部は、p−チャネルを有するトランジスタで構成されることを特徴とする請求項2に記載の放電回路。
  4. 前記プルダウン駆動部は、抵抗素子で構成されることを特徴とする請求項2または3に記載の放電回路。
  5. 前記プルダウン駆動部は、ダイオード接続されたp−チャネルを有するトランジスタで構成されることを特徴とする請求項2または3に記載の放電回路。
  6. 前記放電手段は、p−チャネルを有するトランジスタで構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の放電回路。
  7. 前記動作電圧は、前記駆動回路の正常動作モード時に電源電圧レベルを有し、前記駆動回路の異常動作モード時に接地電圧レベルを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の放電回路。
  8. 前記動作信号は、前記駆動回路が動作状態のときに接地電圧レベルを有し、非動作状態のときに電源電圧レベルを有することを特徴とする請求項7に記載の放電回路。
  9. 表示パネルと、
    該表示パネルにゲートオン/オフ電圧を発生するゲートオン/オフ電圧発生回路と、
    前記表示パネルの動作モードに応じて前記ゲートオフ電圧を放電させる放電回路と、
    を備え、
    前記放電回路は、
    前記ゲートオフ電圧が入力される第1入力端と、接地電圧が入力される第2入力端との間に接続され、かつ、制御信号に応答して、前記ゲートオフ電圧を前記第2入力端の接地電圧に放電させる放電手段と、
    前記表示パネルの正常動作モード及び異常動作モードにそれぞれ対応する動作電圧が入力される第3入力端と、前記第1入力端との間に接続され、かつ、前記表示パネルの正常動作モードにおいて、動作状態及び非動作状態を決定する動作信号に応答して、前記制御信号を出力する制御手段と、
    を備えることを特徴とする表示装置。
  10. 前記制御手段は、
    ノードと前記第3入力端との間に接続され、かつ、前記動作信号に応答して、前記動作電圧を前記ノードに伝達するプルアップ駆動部と、
    前記ノードと前記第1入力端との間に接続されたプルダウン駆動部と、
    を備えることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
  11. 前記プルアップ駆動部は、p−チャネルを有するトランジスタで構成されることを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
  12. 前記プルダウン駆動部は、抵抗素子で構成されることを特徴とする請求項10または11に記載の表示装置。
  13. 前記プルダウン駆動部は、ダイオード接続されたp−チャネルを有するトランジスタで構成されることを特徴とする請求項10または11に記載の表示装置。
  14. 前記放電手段は、p−チャネルを有するトランジスタで構成されることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の表示装置。
  15. 前記動作電圧は、前記表示パネルの正常動作モード時に電源電圧レベルを有し、前記表示パネルの異常動作モード時に接地電圧レベルを有することを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の表示装置。
  16. 前記動作信号は、前記駆動回路が動作状態のときに接地電圧レベルを有し、非動作状態のときに電源電圧レベルを有することを特徴とする請求項15に記載の表示装置。
  17. 前記ゲートオフ電圧は、負電圧であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の表示装置。
  18. 前記表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の表示装置。
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