JP4765398B2 - 電気泳動表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気泳動表示装置の製造方法、及び電子機器に関するものである。

電気泳動表示装置は、例えばガラスの表面にＩＴＯ膜（錫がドープされた酸化インジウム膜）を形成した２つの透明電極基板間に電気泳動表示用分散液が封止されて構成される。電気泳動表示分散液は一つ又は複数の種類の色の電気泳動粒子と電気泳動分散媒を含む。２つの電極間への電圧の印加によって電気泳動粒子が電気泳動分散媒中を移動してその存在位置が変わることによって情報の表示を行っている。

電気泳動表示装置の電子ペーパーなどの各種電子機器への応用を考えた場合、全体が柔軟性に富んだ可撓性基板に形成された電気泳動表示装置が望ましい。このような可撓性に富む電気泳動表示装置を得るためには、柔軟性に優れた材料、例えば、プラスチック材料などを薄膜基板として電気泳動表示装置を作成する必要がある。
このような電気泳動表示装置の製造方法は、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。

特許文献１には、可撓性を有する基板上に形成された薄膜半導体回路基板に、薄膜半導体回路基板に、電気泳動分散液層を介して透明電極基板をラミネートすることが記載されている。
また、特許文献２には、対向電極に電気泳動分散媒と電気泳動粒子が封入されたマイクロカプセルを塗布した透明電極基板をラミネートする技術が記載されている。

特開２００２−１６９１９０号公報 特開２００４−２７１７４７号公報

しかしながら、薄膜半導体回路基板に透明電極基板をラミネートする際、薄膜半導体回路基板よりも透明電極基板の方の面積が小さいと、透明電極基板の端部が薄膜半導体回路層のデバイス回路（例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路）に触れてしまう可能性があり、半導体素子を損傷したりデバイス回路にクラックが発生したりして信頼性が低下する。これは特に、薄膜半導体回路基板上の、外部接続端子へ接続される配線部において顕著である。

よって、本発明は、透明基板の端部によって、薄膜半導体回路を損傷しない、フレキシブル性に富む電気泳動表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の電気泳動表示装置の製造方法は、可撓性基板上に薄膜半導体回路層を形成して半導体回路基板を得る第１の工程と、一面に透明電極層を形成された透明基板と上記半導体回路基板を、上記透明電極層と上記薄膜半導体回路層が分散媒中に帯電粒子を含む電気泳動表示層を介して対向するように貼り合わせる第２の工程を備え、上記第２の工程で貼り合わせを行う際、上記半導体回路基板の外周部に設けられ外部接続端子へ接続される配線と上記透明基板の周縁部が重なり合う領域には直接力を加えないようにする。

これにより、透明基板の端部によって、薄膜半導体回路層を損傷しない、フレキシブル性に富んだ電気泳動表示装置の製造方法を得ることができる。

上記の第２の工程では、プレス装置で加圧することにより貼り合わせを行い、上記プレス装置は、上記領域に対応する部分が除去されたプレス板を有するようにすれば、容易に上記の製造方法の実現することができる。

また、本発明の電子機器は上述した構成の電気泳動表示装置を表示部として備える。
かかる構成とすることによって、表示部の信頼性を向上させることができる。ここで電子機器は、携帯電話、電子ペーパー、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ、その他各種のものが含まれる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は、電気泳動表示装置１の平面を概略的に示した図である。また、図２は、図１中のＡ−Ａ’方向の断面の拡大図である。両図において対応する部分には同一符号を付している。
各図に示されるように、電気泳動表示装置１は、大別して可撓性の半導体回路基板１０、電気泳動表示層２０及び可撓性の共通電極基板３０によって構成される。

半導体回路基板１０は、電気回路を形成する絶縁性下地基板としての可撓性基板１１上に薄膜半導体回路層１２が形成されている。可撓性基板１１は、例えば、膜厚２００μｍのポリカーボネート基板である。この可撓性基板１１上に、例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型接着剤１１ａを介して半導体回路層１２が積層（貼り合わせ）されている。このような可撓性基板１１上に、薄膜半導体回路層１２を形成する場合には、例えば、特開平１０−１２５９３１号公報、特開平１１−２６７３３号公報、特開２００４−３２７８３６号公報等で紹介されている、耐熱基板（ガラス基板）上で薄膜半導体回路を形成し、該耐熱基板からこの薄膜半導体回路を含む薄膜半導体回路層を剥離して樹脂基板上に全体的にあるいは部分的に転写する薄膜回路の転写手法（以下、「薄膜回路転写法」という。）を使用することができる。

薄膜半導体回路層１２には、行方向及び列方向にそれぞれ複数配列された配線群、画素電極群、画素駆動回路、接続端子等が形成されている。画素駆動回路には既述ＴＦＴが使用されている。また、薄膜半導体回路層１２には、駆動画素を選択する行デコーダ５１及び列デコーダ５２（図２参照）が形成されている。

マトリクス状に配列された複数の画素電極（駆動電極）１３ａは画像（２次元情報）を表示する表示領域部１３を形成している。また、薄膜半導体回路層１２の外周部（表示領域部１３の外周）には共通電極基板３０の透明電極層３２と半導体回路基板１０の回路配線との接続用の接続電極１４が形成されている。半導体回路基板１０の膜厚は、例えば、薄膜回路形成の際の基板の物理的強度の点から２５μｍ以上あることが望ましく、基板の可撓性（フレキシビリティ）確保の点からは２００μｍ以下であることが望ましい。

半導体回路基板１０の表示領域部１３上及びその外周領域に多数のマイクロカプセル２１がバインダ２２で固定されて電気泳動表示層２０を形成している。電気泳動表示層２０の形成領域１６が図２中に梨地で示されている。マイクロカプセル２１内には電気泳動分散媒、電気泳動粒子が含まれている。電気泳動粒子は印加電圧に応じて電気泳動分散媒中を移動する性質を有し、一種類（一色）以上の電気泳動粒子が使用される。電気泳動表示層２０の膜厚は、例えば、５０〜７５μｍである。

この電気泳動表示層２０上を共通電極基板３０が覆っている。共通電極基板３０は下面に透明電極層３２が形成された薄膜フィルム（透明な絶縁性合成樹脂基材）３１で構成されている。薄膜フィルム３１は電気泳動表示層２０の封止及び保護の役割を担っている。例えば、共通電極基板３０の下地となる薄膜フィルム３１はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムである。共通電極基板３０の膜厚は、１０〜２００μｍが望ましく、より好ましくは２５〜７５μｍである。

透明電極層３２は、例えば、錫がドープされた酸化インジウム膜（ＩＴＯ膜）である。透明電極層３２の領域は図２中に斜線で示されており、共通電極基板３０と同じ領域になっている。

半導体回路基板１０の外周部には、外部回路との電気的接続を行う接続端子１５が設けられており、接続端子１５へつながる半導体回路基板１０の回路配線１７は、共通電極基板３０の外縁部と交差している。

半導体回路基板１０の回路配線と共通電極基板３０の透明電極層３２とは、電気泳動表示層２０の形成領域１６の外側にて接続されている。具体的には、透明電極層３２と薄膜半導体回路層１２の接続電極（端子）１４とが導電性接続部材２３を介して接続される。

次に、上述した電気泳動表示装置の製造方法について図３及び図４を参照して説明する。両図において、図１と対応する部分には同一符号を付している。

まず、図３（Ａ）に示すように、共通電極基板３０を作製する。共通電極基板３０は、透明な絶縁材料である、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム３１上に透明な導電膜としてＩＴＯ３２をスパッタ法などによって蒸着し、ＩＴＯ膜が形成されたＰＥＴフィルムを得ることができる。

次に、図３（Ｂ）に示すように、共通電極基板３０のＩＴＯ面上にマイクロカプセル２１とバインダ２２の混合液を、例えば、ロールコーターを用いて均一に塗布する。塗布後、８０℃で２０分間乾燥させ、共通電極基板３０上に電気泳動表示層２０を形成して、例えば、膜厚１００μｍの電気泳動表示シートを形成する。

一方、図４（Ａ）に示すように、半導体回路基板１０は上記電気泳動表示シートとは別途の工程によって作製される。一般的に耐熱温度が低い樹脂基板上への薄膜半導体回路の形成においては、低温プロセスの半導体製造技術を使用することが可能であるが、半導体膜の性能が低く、従ってＴＦＴの性能も低い。そこで、実施例では、既述した薄膜回路転写法を使用して半導体回路基板１０を形成する。

すなわち、図示しない石英ガラス基板などの耐熱基板上に剥離層を介してポリシリコンの半導体膜を成膜し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、信号配線、画素電極群などのマトリクス表示器用回路を形成した薄膜半導体回路層１２を形成する。この薄膜半導体回路層１２上に図示しない仮転写基板を水溶性接着剤で貼り合わせ、剥離層を光照射などによって破壊して薄膜半導体回路１２を仮転写基板側に転写する。次に、仮転写基板の薄膜半導体回路１２を非溶解性接着剤を介して可撓性の樹脂基板１１に貼り合わせる。可撓性基板１１は、例えば、膜厚２００μｍのポリカーボネート基板である。更に、仮転写基板と薄膜半導体回路基板間の水溶性接着剤を溶解して除去し、仮転写基板を分離する。

このようにして、仮転写基板から可撓性基板１１上に電極配線１３や接続電極１４、接続端子１５等が形成された薄膜半導体回路１２を剥離転写して半導体回路基板１０を形成する。

次に、図４（Ｂ）に示すように、半導体回路基板１０上に設けられている透明電極層３２（図４（Ｃ）参照）との通電用の接続電極１４上に、導電性接続部材２３を配置する。

なお、インクジェット（液滴吐出）法、オフセット印刷法等によって導電性接続部材２３を接続電極１４上に適量配置することとしてもよい。

次に、図４（Ｃ）に示すように、半導体回路基板１０と電気泳動表示シート（２０，３０）とを貼り合わせる。

まず、半導体回路基板１０上の表示領域部１３に電気泳動表示層２０が位置するように、電気泳動表示シートと、半導体回路基板１０とを対向させて位置合せし、後述のプレス装置にて減圧雰囲気下で９０℃、０．８ＭＰａの圧力によってラミネート加工を行い、半導体回路基板１０、電気泳動表示層２０及び共通電極基板３０を貼り合わせて電気泳動表示装置１を作製する。

ラミネート加工の際、半導体回路基板１０の回路配線１７と交差する共通電極基板３０の端部１８に局所的な力が加わると、端部１８が半導体回路基板１０のデバイス回路（回路配線１７）に当たって素子を破壊したりクラックを生じさせたりすることがある。

図５（Ａ）は、本発明によるプレス装置を用いたラミネート加工を説明する平面図、図５（Ｂ）は、同図（Ａ）のＡ−Ａ’方向の断面の拡大図である。また、図６（Ａ）は、比較例によるプレス装置を用いたラミネート加工を説明する平面図、図６（Ｂ）は、同図（Ａ）のＡ−Ａ’方向の断面の拡大図である。

図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、比較例ではプレス装置のプレス用平板１０１は、半導体回路基板１０の回路配線１７と交差する共通電極基板３０の端部１８とオーバーラップしている。この場合、共通電極基板３０と半導体回路基板１０のラミネート時に、端部１８に力が加わり、端部１８が薄膜半導体層１２の領域１９に突き当たる状態が生じ得る。これは薄膜半導体層１２のクラック発生の原因となる。また、可撓性基板の場合にはクラックが成長し易い。特に、領域１９は外部回路との電気的接続を行う接続端子１５へとつながる回路配線１７が配置されている領域であり、回路配線１７が破壊されると、デバイスの信頼性低下の原因となる。

一方、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明のプレス装置を用いた場合は、プレス装置のプレス用平板１０１は、半導体回路基板１０の回路配線１７と交差する共通電極基板３０の端部１８とオーバーラップする部分が除去されている。このため、共通電極基板３０の端部１８に直接力がかからず、端部１８が薄膜半導体層１２の領域１９に突き当たる状態を回避出来、素子の破壊や、クラックの発生を防ぐことができる。

なお、上述した実施例では各種膜材料の一例を示したが、これに限定されるものではなく、種々の材料を使用可能である。

例えば、可撓性基板１１としては軽量性、可撓性、弾性などに優れた樹脂材料を用いることができる。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れでもよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ-(４-メチルペンテン-1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリル-スチレン共重合体、ブタジエンースチレン共重合体、ポリオ共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロへキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不蝕和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。可撓性基板１１の厚みは１〜５００μｍ程度、より好ましくは、機械的強度と可撓性の点から２５〜２００μｍ程度である。

薄膜半導体回路層１２としては、例えば、図示しないゲート線及びデータ線に接続されたＴＦＴ及びこれに接続された電極を含む画素部と、ゲート線及びデータ線に電圧を与えて画素部を駆動するためのＴＦＴを含むドライバ部とから構成されている。

可撓性基板１１と薄膜半導体回路層１２との間の接着層として用いられる材料は、例えば、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。特に、工程のタクトタイム低減の観点からは光硬化性接着剤を用いることが好ましい。上記の光硬化性材料としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系の光硬化性材料を用いることができる。また、接着層の厚さは、１ｎｍ〜１ｍｍ程度、さらに好ましくは１０ｎｍ〜１０μｍ程度である。

上述したように、本発明の電気泳動表示装置は電気泳動分散媒と分散媒中に封入された電気泳動粒子とを封入したマイクロカプセルとバインダとで均一に塗工されている。

電気泳動分散媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、メチルセルソルブ等のアルコール系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等の各種エステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、カルボン酸塩又はその他の種々の油類等の単独又はこれらの混合物に界面活性剤等を配合したものを用いることができる。

電気泳動粒子は、前述したように、電気泳動分散媒中で電位差による電気泳動を行って所望の電極側に移動する性質を有する粒子（高分子あるいはコロイド）である。例えば、アニリンブラックやカーボンブラック等の黒色顔料、二酸化チタンや亜鉛華、三酸化アンチモン、酸化アルミニウム等の白色顔料、モノアゾやジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料、イソインドリノンや黄鉛、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、チタンイエロー、アンチモン等の黄色顔料、キナクリドンレッドやクロムバーミリオン等の赤色顔料、フタロシアニンブルーやインダスレンブルー、アントラキノン系染料、紺青、群青、コバルトブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑色顔料等である。此等の粒子は単独で使用しても良いし、或いは二種類以上を共に用いても良い。さらにこれらの顔料には必要に応じて電解質や界面活性剤、金属石鹸、樹脂、ゴム、油、ワニス、コンパウンド等の粒子からなる荷電制御剤、或いはチタンカップリング剤等の分散剤、潤滑剤、安定化剤等を添加することができる。

マイクロカプセル２１を構成する材料としては、アラビアゴム・ゼラチン系の化合物やウレタン系の化合物等の柔軟性を有するものを用いるのが好ましい。マイクロカプセル２１は界面重合法や不溶化反応法、相分離法或いは界面沈殿法等の公知のマイクロカプセル化手法を用いて形成できる。またマイクロカプセル２１は、大きさがほぼ均一であることが優れた表示機能を発揮せしめる上で好ましい。大きさがほぼ均一なマイクロカプセル２１は、例えば、濾過又は比重差分級等を用いて得ることができる。マイクロカプセル２１の大きさは通常３０〜６０μｍ程度である。

電気泳動表示層２０は、上述のマイクロカプセル２１をバインダ樹脂２２中に所望の誘電率調節剤とともに混合し、得られた樹脂組成物（エマルジョンあるいは有機溶媒溶液）を基材上にロールコーターを用いる方法やロールラミネータを用いる方法、スクリーン印刷による方法、スプレー法等の公知のコーティング法を用いて形成することができる。

使用できるバインダ樹脂２２としては、マイクロカプセル２１と親和性が良好で電極との密着性に優れ、かつ絶縁性を有するものであれば特に制限はない。

かかるバインダ樹脂２２として、上述した絶縁性合成樹脂基材と同様、下記に例示するものを用いることができる。

例えば、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニルアクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール−塩化ビニル共重合体、プロピレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、セルロース系樹脂等の熱可塑性樹脂。ポリアミド系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリアミノビスマレイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリアリレート、グラフト化ポリフィニレンエーテル、ポリエーテルエテルケトン、ポリエーテルイミド等の高分子。ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン、フッ素ゴム等のフッ素系樹脂。シリコーン樹脂、シリコンゴム等の珪素樹脂。その他のバインダ材として、メタクリル酸−スチレン共重合体、ポリブチレン、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体等を用いることができる。また、バインダ材は、特開平１０−１４９１１８号公報に記載の如く、電気泳動表示液の誘電率と分散剤の誘電率を略同じとするのが好ましい。

共通電極基板３０は、前述したように、薄膜フィルム３１上に透明電極層３２が形成されたものである。薄膜フィルム３１としては絶縁性の透明基材であれば、上述した可撓性基板１１の種々の材料を用いることができる。薄膜フィルム３１の厚みは可撓性基板１１の厚みよりも薄い方がよい。より好ましくは可撓性基板１１の厚みの半分以下程度である。

用いられる透明電極層３２としては、例えば、上述したＩＴＯ膜の他に、フッ素がドープされた酸化スズ膜（ＦＴＯ膜）、アンチモンがドープされた酸化亜鉛膜、インジウムがドープされた酸化亜鉛膜、アルミニウムがドープされた酸化亜鉛膜等を例示することができる。薄膜フィルム３１上に透明電極を形成する方法には特に制限はないが、例えば、スパッタ法、電子ビーム法、イオンプレーティング法、真空蒸着法又は化学的気相成長法（ＣＶＤ法）等により形成することができる。

（電子機器）
本発明の電気泳動表示装置は各種の電子機器の表示部に適用可能である。図７は、電気泳動表示装置を表示部に使用した電子機器の例を示している。

同図は携帯電話への適用例であり、携帯電話５３０は、アンテナ部５３１、音声出力部５３２、音声入力部５３３、操作部５３４、及び本発明の電気泳動表示装置１００を備えている。このように本発明の電気泳動表示装置１００を携帯電話５３０の表示部として利用可能である。

上記例に限らず本発明の電気泳動表示装置は、画像表示や文字表示を行う種々の電子機器に適用可能である。例えば、電子ペーパー、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活用することができる。

図１は本発明の電気泳動表示装置の平面図である。 図２は図１のＡ−Ａ’方向の断面の拡大図である。 図３（Ａ）、（Ｂ）は本発明の電気泳動表示装置の製造方法を説明する図である。 図４（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の電気泳動表示装置の製造方法を説明する図である。 図５（Ａ）は、本発明によるプレス装置を用いたラミネート加工を説明する平面図、図５（Ｂ）は、同図（Ａ）のＡ−Ａ’方向の断面の拡大図である。 図６（Ａ）は、比較例によるプレス装置を用いたラミネート加工を説明する平面図、図６（Ｂ）は、同図（Ａ）のＡ−Ａ’方向の断面の拡大図である。 図７は本発明の電子機器の例を説明する説明図である。

符号の説明

１ 電気泳動表示装置、１０ 半導体回路基板、１１ 可撓性基板、１１ａ 接着剤層、１２ 薄膜半導体回路層、１３ 表示領域部、１３ａ 駆動（画素）電極配線、１４ 接続電極、１５ 接続端子、１６ 電気泳動表示層形成領域、１７ 回路配線、１８ 端部、１９ 領域、２０ 電気泳動表示層、２１ マイクロカプセル、２２ バインダ、２３ 導電性接続部材、３０ 共通電極基板（透明基板）、３１ 薄膜フィルム、３２ 透明電極層、５１ 行デコーダ、５２ 列デコーダ、１０１ プレス用平板、５３０ 携帯電話

Claims (1)

1. 可撓性基板上に薄膜半導体回路層を形成して半導体回路基板を得る第１の工程と、
   一面に透明電極層を形成された透明基板と前記半導体回路基板を、前記透明電極層と前記薄膜半導体回路層が分散媒中に帯電粒子を含む電気泳動表示層を介して対向するように貼り合わせる第２の工程を備え、
   前記第２の工程の貼り合わせは、前記半導体回路基板の外周部に設けられ外部接続端子へ接続される配線と前記透明基板の周縁部が重なり合う領域に対応する部分が除去されたプレス板を有するプレス装置で加圧することにより行われる、ことを特徴とする電気泳動表示装置の製造方法。

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