JP4678016B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
する。
ルの背面側に設けられた照明手段であるバックライトとを備えている。そして、携帯電話
機などの携帯電子機器では、バックライトにおける消費電力を低減するために、バックラ
イトの照明光を透過させて表示を行う透過表示モードと、携帯電話機の筐体外の光である
環境光を反射させて表示を行う反射表示モードとを備える半透過反射型の液晶装置が用い
られている。
このような液晶装置には、バックライトとして例えばLED(Light Emitting Diode:
発光ダイオード)などが用いられているが、このLEDに供給する電流量を調整して照明
光の強度を制御する制御回路が設けられている。また、電子機器の外部の明るさに応じて
液晶パネルによる良好な表示を行うために、環境光の強度を計測する光センサが設けられ
、制御回路がこの光センサの計測結果に基づいてバックライトの強度を調整する液晶装置
が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、光センサの配置箇所としては、光センサによる環境光の検出位置が液晶パネル
の表示領域の近傍であることが望ましいため、液晶パネルの内部に光センサを設けること
が考えられる。
示領域の前面側及び背面側には、それぞれ偏光板が設けられていることに起因する。一般
的に、無偏光な環境光がこれら偏光板のうち前面側の偏光板を通過して液晶パネルに至る
ので、環境光の強度がおよそ半分となる。このため、光センサの受光面における受光量が
偏光板により著しく減衰され、受光面で十分な光量の環境光を受光することができなくな
る。したがって、光センサによる環境光の感度を良好とするために光センサの受光面積を
大きくする必要があるという問題がある。そして、このように受光面積を大きくすること
で、液晶装置の表示領域を狭めると共に、液晶装置の外観意匠性が損なわれてしまう。
光を受光可能な液晶装置及び電子機器を提供することを目的とする。
する周辺遮光膜を具備し、前記周辺遮光膜は、平面視で前記受光面の少なくとも一部と重
なる位置に、前記環境光を透過させる遮光膜透過領域を有することが好ましい。
この発明では、環境光を入射する側の基板に設けた遮光膜に遮光膜透過領域を形成する
ことで、環境光が遮光膜によって減衰されることなく受光面に至る。これより、受光面に
おける環境光の受光強度が小さくなることを抑制する。
表示領域を規定する周辺遮光膜を具備し、前記周辺遮光膜は、平面視で前記受光面の少な
くとも一部と重なる位置に、前記環境光を透過させる遮光膜透過領域を有することが好ま
しい。
この発明では、環境光を入射する側の基板と対向する基板に設けた遮光膜に遮光膜透過
領域を形成することで、環境光が遮光膜によって減衰されることなく受光面に至る。これ
より、受光面における環境光の受光強度が小さくなることを抑制する。
線と信号線の交差に対応して設けられた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに対
応して設けられた画素電極と、前記走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路と、前記
信号線に画像信号を供給する信号線駆動回路と、前記受光素子と、を平面視で矩形の枠形
状に配置し、前記受光素子は、前記矩形の枠形状の一角部に形成されていることが好まし
い。
この発明では、環境光は、矩形の枠形状の一角部に形成されている受光素子の受光面に
至る。
、前記環境光を入射する側の基板と対向する基板は、走査線と信号線の交差に対応して設
けられた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに対応して設けられた画素電極と、
前記信号線に走査信号を供給する走査線駆動回路と、前記信号線に画像信号を供給する信
号線駆動回路とを備えていることが好ましい。
この発明では、受光素子は、薄膜トランジスタや駆動回路等の回路素子が設けられた環
境光を入射する側の基板と対向する基板に設けられるのでなく、環境光を入射する側の基
板に設けられており、偏光板に設けられた透過領域を透過した環境光は、環境光を入射す
る側の基板に設けられた受光素子の受光面に至る。
、前記制御手段が、前記受光手段で受光した前記環境光の強度に基づいて前記照明光の強
度を制御することが好ましい。
この発明では、制御手段が環境光の強度に基づいて照明手段による照明光の強度を制御
するので、環境光の明るさによらず適切な表示を行うことができると共に、照明手段の消
費電力を低減することができる。
この発明では、上述した液晶装置を備えており、受光面で十分な光量の環境光が受光可
能なので、液晶装置の表示領域を狭めることがなく、また、外観意匠性が維持される。
。ここで、図1は本実施形態における液晶装置を示す概略斜視図、図2(a)は液晶パネ
ルの平面図、図2(b)は図2(a)のA−A矢視断面図、図3は液晶装置の回路構成を
示す回路図である。
液晶装置10は、半透過反射型のTFT(Thin Film Transistors:薄膜トランジスタ
)アクティブマトリックス方式の液晶装置である。そして、液晶装置10は、図1〜図3
に示すように、液晶パネル11と、液晶パネル11の前面側及び背面側にそれぞれ設けら
れた第1偏光板(光学板)12、第2偏光板13と、液晶パネル11の背面側に設けられ
たバックライト(照明手段)14と、バックライト14に供給する電流を調整して照明光
の強度を制御するバックライト制御回路(制御手段)15とを備えている。
るTFTアレイ基板(第1基板)22及び対向基板(第2基板)23と、これらの対向面
周縁部に設けられて平面視でほぼ矩形状を有して液晶層21を封止するシール材24とを
備えている。そして、液晶パネル11のうち、TFTアレイ基板22と対向基板23とが
重なると共にシール材24の内側に形成された後述する周辺遮光膜(遮光膜)51によっ
て囲まれたシール領域の内側が画像表示領域25となっている。なお、液晶パネル11に
おいては、TFTアレイ基板22が背面側の基板、対向基板23が前面側の基板となって
いる。
TFTアレイ基板22及び対向基板23のそれぞれに形成された配向膜(図示略)の間で
所定の配向状態となっている。ここで、液晶層21としては、正の誘電率異方性を有する
液晶を用いたTN(Twisted Nematic)モードや、負の誘電率異方性を有するVAN(Ver
tical Aligned Nematic)モードが適用可能である。
ックなどの透光性材料によって形成されている。また、TFTアレイ基板22には、一辺
端部において対向基板23より外側に張り出す張出部22Aが形成されている。
線31、信号線32、TFT33及び画素電極34と、受光素子(受光手段)35と、信
号線駆動回路36と、走査線駆動回路37、38とが設けられている。
また、TFTアレイ基板22の張出部22Aには、信号線駆動回路36や走査線駆動回
路37、38、受光素子35のそれぞれの端子部39が設けられており、これらと配線4
0により電気的に接続されている。
ムなどの金属によって形成されている。また、信号線32は、図3に示すように、Y方向
に延在する配線であって、走査線31と互いに交差するように設けられており、走査線3
1と同様に例えばアルミニウムなどの金属によって形成されている。そして、これら走査
線31及び信号線32により、画素領域が形成されている。
この画素領域は、各走査線31と各信号線32とによって囲まれた領域である。また、
画素領域は、平面視において、対向基板23に設けられたカラーフィルタ(図示略)の配
置領域と重なるように形成されている。
32との交点にそれぞれ設けられている。また、TFTアレイ基板22の上面に非晶質ポ
リシリコン膜または非晶質ポリシリコン膜を結晶化させたポリシリコン膜を部分的に形成
し、これに対して部分的な不純物の導入や活性化を行うことで形成されている。
そして、TFT33のゲートにはそれぞれ走査線31が電気的に接続されており、TF
T33のドレインには画素電極34がそれぞれ電気的に接続されている。
また、画素電極34に書き込まれた画像信号のリークを防止するため、画素電極34と
並列に保持容量41が接続されている。
性導電材料によって形成されており、対向基板23に設けられた後述する対向電極54と
それぞれ対向配置されている。そして、画素電極34と、対向基板23に形成されてこの
画素電極34に対向配置された対向電極54との間で液晶層21を挟持する。なお、画素
電極34には、反射層(図示略)が設けられている。
5内の一角部に形成されている。また、受光素子35は、例えば、フォトダイオードやフ
ォトトランジスタなどによって構成されている。
ここで、受光素子35が、例えば、PIN(Positive-Intrinsic-Negative)型のフォ
トダイオードによって構成されているときは、受光素子35を構成する半導体層を真性半
導体または微量濃度の不純物を導入した領域である真性半導体領域(I層)とし、この真
性半導体領域(I層)の一方の側にp型半導体領域(P層)を、他方の側にn型半導体領
域(N層)をそれぞれ形成することで、PIN型のフォトダイオードを形成することがで
きる。このようなPIN型のフォトダイオードについては、その半導体層としてTFT3
3の半導体層と同じ工程で形成したものを用いることにより、このTFT33と同じ製造
工程で形成することができる。
が画像表示領域25内に設けられており、複数の信号線32に対して画像信号を供給する
ように構成されている。ここで、信号線駆動回路36により信号線32に書き込まれる画
像信号は、線順次に供給してもよいし、互いに隣接する複数の信号線32同士に対してグ
ループごとに供給するような構成としてもよい。
走査線駆動回路37、38は、信号線駆動回路36と同様に、平面視において一部がシ
ール材24によって覆われ、他の部分が画像表示領域25内に設けられており、複数の走
査線31に対して所定のタイミングで走査信号をパルス的に線順次で供給するように構成
されている。
これら信号線駆動回路36及び走査線駆動回路37、38は、トランジスタやダイオー
ド、キャパシタなどを組み合わせた電子回路によって構成されており、TFT33や受光
素子35と同様に、TFTアレイ基板22の上面に部分的に形成された非晶質ポリシリコ
ン膜または非晶質ポリシリコン膜を結晶化させたポリシリコン膜に対して、部分的な不純
物の導入や活性化を行うことで形成されている。したがって、TFT33や受光素子35
と同じ製造工程で形成することができる。
isotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Past
e)のような異方性導電材料を介して接続されている。このフレキシブル基板42を介し
て、タイミング発生回路43と走査線駆動回路37、38とが電気的に接続され、電源回
路44と信号線駆動回路36及び走査線駆動回路37、38とが電気的に接続され、受光
素子35とバックライト制御回路15とが電気的に接続される。また、タイミング発生回
路43は、画像処理回路45に接続されている。
ガラスやプラスチックなどの透光性材料によって形成されている。そして、対向基板23
の液晶層21側の下面には、周辺遮光膜51及び表示領域遮光膜52と、カラーフィルタ
膜53と、対向電極54と配向膜(図示略)が順に積層されている。
られており、画像表示領域を規定している。また、周辺遮光膜51のうち、平面視で受光
面35Aと重なる位置及びその近傍の領域に遮光膜切欠部(遮光膜透過領域)51Aが形
成されている。
また、表示領域遮光膜52は、平面視で格子状またはストライプ状を有しており、周辺
遮光膜51の内側の領域である画像表示領域25を覆うように設けられている。
カラーフィルタ膜53は、上述した各画素領域に対応するように平面視でマトリックス
状に配列形成された複数のカラーフィルタによって構成されている。
対向電極54は、画素電極34と同様にITOなどの透光性導電材料によって形成され
た平面膜である。
上下導通端子として機能する上下導通材55が配置されている。この上下導通材55を介
して対向基板23とTFTアレイ基板22との電気的な接続が図られる。
板23とを接着している。このシール材24は、例えば紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂
などからなり、TFTアレイ基板22の所定位置に塗布された後、紫外線照射や加熱など
によって硬化処理されたものである。また、シール材24には、TFTアレイ基板22と
対向基板23との間隔(基板間ギャップ)を所定値とするためにガラスファイバやガラス
ビーズなどのギャップ材が混入されている。
るものであり、第1偏光板12が液晶パネル11の前面側に設けられており、第2偏光板
12が液晶パネル11の背面側に設けられている。そして、第1及び第2偏光板12、1
3は、透過軸が互いにほぼ直交すると共に、上記配向膜のラビング方向とほぼ45度で交
差するように配置されている。
また、第1偏光板12において、平面視で受光素子35の受光面35Aと重なる位置及
びその近傍を含む一角部には、切欠部(透過領域)12Aが形成されている。したがって
、第1偏光板12の前面側から第1偏光板12の切欠部12Aに入射する環境光は、その
振動方向によらず第1偏光板12において減衰されずに受光面35Aに向けて進行する。
照明光を導く導光板と、リフレクタとによって構成されている。
バックライト制御回路15は、受光素子35及びバックライト14と電気的に接続され
ており、受光素子35の受光面35Aで受光した環境光の強度に基づき、バックライト1
4による照明光の強度を制御する。
される照明光の強度との関係を示す図である。
バックライト制御回路15は、図4に示すように、環境光の強度が高くなるにしたがっ
てバックライト14による照明光の強度が漸次高くなるようにバックライト14の光源に
供給する電流量を増大させる。そして、バックライト制御回路15は、環境光の強度が閾
値T1となったときに照明光の強度が最大値となるように光源に電流を供給する。さらに
、バックライト制御回路15は、閾値T1よりも強度の高い閾値T2となったときに光源
への電流の供給を停止してバックライト14による照明を停止する。
すなわち、液晶装置10は、環境光の強度が閾値T2以下である場合にバックライト1
4から照明光を照射して液晶パネル11を透過させて表示を行う透過表示モードとなる。
そして、液晶装置10は、環境光の強度がバックライト14から照射される照明光の強度
の最大値である閾値T2よりも大きい場合に、反射させた環境光を液晶パネル11内の上
記反射層で反射させて照明光として使用することで表示を行う反射表示モードとなる。
用される。図5は携帯電話機を示す斜視図である。
この携帯電話機60は、本体部61と、この本体部61の下端部にヒンジ機構を介して
連結された蓋部62とを備えており、蓋部62が本体部61に対して開閉自在となってい
る。そして、本体部61には、上述した液晶装置10からなる表示部63と、複数の操作
キーが配列された操作部64と受話口65とアンテナ66とが設けられている。また、蓋
部62には、送話口67が設けられている。
に基づくバックライト14の照明光の強度の制御方法について説明する。
環境光が表示部63から液晶装置10に入射すると、受光素子35がこの環境光を受光
する。ここで、第1偏光板12には平面視において受光素子35の受光面35Aと重なる
位置に切欠部12Aが形成されているので、環境光がその振動方向によらず第1偏光板1
2において著しく減衰されずに受光面35Aに向けて進行する。また、受光面35Aがシ
ール材24によって覆われておらず、周辺遮光膜51にも遮光膜切欠部51A、52Aが
それぞれ形成されているので、環境光が周辺遮光膜51において減衰されずに受光面35
Aに向けて進行する。
そして、受光素子35は、受光した環境光を光電変換により電気信号に変換し、この電
気信号をバックライト制御回路15に出力する。
ックライト14の照明光の強度を算出し、バックライト14に供給する電流を制御する。
例えば、環境光の強度が図4に示す閾値T1より小さい場合には、環境光の強度に応じて
漸次照明光の強度が増大するように制御し、環境光の強度が閾値T1となったときに照明
光の強度を最大値として透過表示モードとする。また、環境光の強度が図4に示す閾値T
1以上で閾値T2より小さい場合には、照明光の強度が最大値となるように制御して透過
表示モードとする。そして、環境光の強度が閾値T2よりも大きい場合には、環境光の強
度が十分に大きいので、バックライト14への電流の供給を停止して反射表示モードとす
る。
以上のようにして、環境光の強度に応じてバックライト14へ供給する電流量を調整し
て透過表示モードと反射表示モードとを使い分ける。
辺遮光膜51とにそれぞれ切欠部12A及び遮光膜切欠部51Aが形成されていると共に
、受光面35Aがシール材24によって覆われていないので、環境光が受光面35Aに向
けて進行する際に著しく減衰されることがなく、受光面35Aにおいて十分な光量の環境
光を受光できる。このため、受光素子35の感度を十分に確保して受光面35Aの受光面
積を増大させる必要がないので、液晶装置10の表示領域を狭めることがなく、また外観
意匠性を維持できる。
説明する実施形態は、その基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第
1の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図6及び図7においては、
図1及び図2と同一構成要素に同一符号を付し、この説明を省略する。
第2の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、第1の実施形態の液晶装置10では
受光素子35の受光面35Aが液晶パネル11の画像表示領域25内に形成されているが
、第2の実施形態における液晶装置70では液晶パネル71の張出部22Aに光学素子7
2の受光面72Aが形成されている点である。
したがって、第1偏光板73は対向基板23の全体を覆うように設けられており、周辺
遮光膜(図示略)も画像表示領域の全体を覆うように設けられている。
そして、張出部22Aに受光面72Aが形成されているので、携帯電話機の筐体におい
て液晶パネル71を平面視したときに受光面72Aと重なる位置及びその近傍を含む領域
に環境光を透過可能とするために貫通孔が形成されており、透光性材料が充填されている
。
1偏光板73によって環境光が著しく減衰されることなく、受光面72Aにおける受光量
を確保することができる。
囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、液晶パネルの平面視において受光面の全体が偏光板と重な
らないように形成されているが、受光面の少なくとも一部が偏光板と重ならないように形
成されていればよい。また、受光面の全体がシール材によって覆われないように形成され
ているが、受光面の少なくとも一部がシール材によって覆われないように形成されていれ
ばよい。
また、受光素子がTFTアレイ基板上に形成されているが、受光面において環境光を受
光可能であれば対向基板上に形成してもよい。ここで、対向基板上に形成された受光素子
は、上下導通部を介してTFT基板上の端子部と電気的に接続される。このとき、平面視
において受光面とシール材とが重なっていてもよい。
また、受光素子で受光した環境光の強度に基づいて照明光の強度を制御しているが、環
境光の強度に基づいて液晶パネルで表示する画像を補正する構成としてもよい。
また、上記第1の実施形態では、第1偏光板に切欠部を形成することによって環境光が
透過する透過領域を形成しているが、切欠部に限らず、貫通孔など他の形状によって透過
領域を形成してもよい。また、各遮光膜にそれぞれ遮光膜切欠部を形成しているが、各遮
光膜による環境光の減衰量が小さければ遮光膜切欠部を形成しなくてもよい。
ックス型の構造としてもよい。このとき、TFTアレイ基板に対応する一方の基板上には
平面視で短冊状の透明電極がストライプ状に配列形成され、対向基板に対応する他方の基
板上には一方の基板上に形成された透明電極と交差するように、平面視で短冊状の透明電
極がストライプ状に配列形成された構造となる。
また、カラーフィルタを対向基板の液晶層側の上面に形成しているが、カラーフィルタ
をTFTアレイ基板上に形成してもよい。
晶装置としてもよい。
また、信号線駆動回路及び走査線駆動回路が平面視において一部がシール材によって覆
われているが、シール材の領域内に設けたり、シール材の領域外に設けたりすることで、
シール材によって覆われない構成としてもよい。
また、周辺遮光膜が対向基板上に形成されているが、周辺遮光膜の一部または全部がT
FTアレイ基板側に内蔵遮光膜として設けた構成としてもよい。
ト基板を介して信号線駆動回路や走査線駆動回路、受光素子などに接続されているが、こ
れらの一部または全てを信号線駆動回路や走査線駆動回路と同様に、TFTアレイ基板上
に形成してもよい。
また、TFTアレイ基板の上面には、これらの信号線駆動回路や走査線駆動回路などに
加えて、画像信号上の画像信号をサンプリングして信号線に供給するサンプリング回路や
複数の信号線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行してそれぞれ供給す
るプリチャージ回路、製造途中や出荷時における携帯電話機の品質や欠陥などを検査する
ための検査回路などを設けることが可能である。
また、TFTアレイ基板の上面に信号線駆動回路や走査線駆動回路が形成されているが
、例えばこれら信号線駆動回路や走査線駆動回路の機能を有する駆動用LSIが実装され
たCOF(Chip On Film)基板をTFTアレイ基板上の走査線及び信号線と異方性導電材
料を介して電気的、機械的に接続する構成としてもよい。
板として、可視光領域における波長に対してほぼ1/4波長の位相差を有するλ/4板を
使用することで、一対の偏光板と共に円偏光板を構成することができる。また、λ/2板
及びλ/4板を組み合わせることで、広帯域円偏光板を構成することができる。
さらに、一対の偏光板のいずれか一方または双方の内側に、必要に応じて光学補償フィ
ルムを設けてもよい。光学補償フィルムを用いることで、液晶装置を正面視した場合と斜
視した場合とにおける液晶層の位相差を補償することができ、光漏れを減少させてコント
ラストを増加させることができる。ここで、光学補償フィルムとして、屈折率異方性が負
のディスコティック液晶分子などをハイブリッド配向させてなる負の一軸性媒体を使用す
ることが可能である。また、屈折率異方性が正のネマティック液晶分子などをハイブリッ
ド配向させてなる正の一軸性媒体を使用することも可能である。さらに、負の一軸性媒体
と正の一軸性媒体とを組み合わせて使用することも可能である。その他、各方向の屈折率
がnx>ny>nzとなる二軸性媒体や、負のC−Plateなどを使用してもよい。
ず、本発明の液晶装置を用いた表示部が設けられていれば、電子ブックやプロジェクタ、
パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファイン
ダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ
、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、POS端末
、PDA(Personal Digital Assistant:携帯情報端末機)、タッチパネルを備える機器
などのような他の電子機器であってもよい。
、12A…切欠部(透過領域)、14…バックライト(照明手段)、15…バックライト
制御回路(制御手段)、21…液晶層、22…TFTアレイ基板(第1基板)、23…対
向基板(第2基板)、24…シール材、35,72…受光素子(受光手段)、35A,7
2A…受光面、51…周辺遮光膜(遮光膜)、51A…遮光膜切欠部(遮光膜透過領域)
、60…携帯電話機(電子機器)。
Claims (7)
- 液晶層を挟持する一対の基板と、環境光を入射する側の基板に設けられた偏光板と、前記入射した環境光を受光する受光面を備えた受光素子と、を具備してなる液晶装置において、
前記偏光板は、前記入射した環境光を偏光せずに透過する切欠部または貫通孔を備え、
前記受光面の少なくとも一部が、前記切欠部または貫通孔を透過した環境光を受光する位置に設けられていることを特徴とする液晶装置。 - 請求項1に記載の液晶装置において、
前記環境光を入射する側の基板は、画像表示領域を規定する周辺遮光膜を具備し、
前記周辺遮光膜は、平面視で前記受光面の少なくとも一部と重なる位置に、前記環境光を透過させる遮光膜透過領域を有することを特徴とする液晶装置。 - 請求項1に記載の液晶装置において、
前記環境光を入射する側の基板と対向する基板は、画像表示領域を規定する周辺遮光膜を具備し、
前記周辺遮光膜は、平面視で前記受光面の少なくとも一部と重なる位置に、前記環境光を透過させる遮光膜透過領域を有することを特徴とする液晶装置。 - 請求項1に記載の液晶装置において、
前記環境光を入射する側の基板と対向する基板は、走査線と信号線の交差に対応して設けられた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに対応して設けられた画素電極と、
前記走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路と、前記信号線に画像信号を供給する信号線駆動回路と、前記受光素子と、を平面視で矩形の枠形状に配置し、
前記受光素子は、前記矩形の枠形状の一角部に形成されていることを特徴とする液晶装
置。 - 請求項1に記載の液晶装置において、
前記環境光を入射する側の基板は、前記受光素子を備え、
前記環境光を入射する側の基板と対向する基板は、走査線と信号線の交差に対応して設けられた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに対応して設けられた画素電極と、
前記信号線に走査信号を供給する走査線駆動回路と、前記信号線に画像信号を供給する信号線駆動回路とを備えていることを特徴とする液晶装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の液晶装置において、
照明光を照明する照明手段を更に備えており、
前記受光素子が受光した前記環境光の強度に基づいて前記照明光の強度を制御することを特徴とする液晶装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
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