JP5064421B2 - 有機電界発光表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

有機電界発光表示装置及びその駆動方法 Download PDF

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Description

本発明は有機電界発光表示装置及びその駆動方法に関し、特に駆動トランジスタの閾値電圧を補償できるようにした有機電界発光表示装置及びその駆動方法に関する。
近年、陰極線管(Cathode Ray Tube)の短所である重さと体積を減らすことができる各種平板表示装置が開発されている。平板表示装置としては、液晶表示装置(Liquid Crystal Display Device)、電界放出表示装置(Field Emission Display Device)、プラズマ表示パネル(Plasma Display Panel)及び有機電界発光表示装置(Organic Light Emitting Display Device)などが挙げられる。
平板表示装置のうち、有機電界発光表示装置は電子と正孔の再結合によって光を発生する有機発光ダイオードを用いて映像を表示する。このような有機電界発光表示装置は速い応答速度を有すると同時に低い消費電力で駆動されるという長所がある。
図1は、一般の有機電界発光表示装置の画素を示す回路図である。図1において、画素に含まれるトランジスタはNMOSに設定される。
図1を参照すれば、従来の有機電界発光表示装置の画素4は、有機発光ダイオードOLEDと、データ線Dm及び走査線Snに接続されて有機発光ダイオードOLEDを制御するための画素回路2とを備える。
有機発光ダイオードOLEDのアノード電極は画素回路2に接続され、カソード電極は第2電源ELVSSに接続される。このような有機発光ダイオードOLEDは、画素回路2から供給される電流に対応する輝度の光を生成する。
画素回路2は、走査線Snに走査信号が供給される時にデータ線Dmに供給されるデータ信号に対応して有機発光ダイオードOLEDに供給される電流量を制御する。このために、画素回路2は第1電源ELVDDと有機発光ダイオードOLEDとの間に接続された第2トランジスタM2(即ち、駆動トランジスタ)と、第2トランジスタM2、データ線Dm及び走査線Snの間に接続された第1トランジスタM1と、第2トランジスタM2のゲート電極と第2電極との間に接続されたストレージキャパシタCstとを備える。
第1トランジスタM1のゲート電極は走査線Snに接続され、第1電極はデータ線Dmに接続される。そして、第1トランジスタM1の第2電極はストレージキャパシタCstの一側端子に接続される。ここで、第1電極はソース電極及びドレイン電極のいずれか1つに設定され、第2電極は第1電極と異なる電極に設定される。例えば、第1電極がドレイン電極に設定されると、第2電極はソース電極に設定される。走査線Sn及びデータ線Dmに接続された第1トランジスタM1は走査線Snから走査信号が供給される時にターンオンされてデータ線Dmから供給されるデータ信号をストレージキャパシタCstに供給する。このとき、ストレージキャパシタCstはデータ信号に対応する電圧を充電する。
第2トランジスタM2のゲート電極はストレージキャパシタCstの一側端子に接続され、第1電極は第1電源ELVDDに接続される。そして、第2トランジスタM2の第2電極はストレージキャパシタCstの他側端子及び有機発光ダイオードOLEDのアノード電極に接続される。このような第2トランジスタM2はストレージキャパシタCstに格納された電圧値に対応して第1電源ELVDDから有機発光ダイオードOLEDを経由して第2電源ELVSSに流れる電流量を制御する。
ストレージキャパシタCstの一側端子は第2トランジスタM2のゲート電極に接続され、他側端子は有機発光ダイオードOLEDのアノード電極に接続される。このようなストレージキャパシタCstはデータ信号に対応する電圧を充電する。
このような従来の画素4はストレージキャパシタCstに充電された電圧に対応する電流を有機発光ダイオードOLEDに供給することで、所定輝度の画像を表示する。しかしながら、このような従来の有機電界発光表示装置は第2トランジスタM2の閾値電圧の偏差によって均一な輝度の映像を表示できないという問題点がある。
実際に、画素4毎に第2トランジスタM2の閾値電圧が異なるように設定される場合、画素4のそれぞれは同一のデータ信号に対応して互いに異なる輝度の光を生成するため、均一な輝度の映像を表示できない。
大韓民国特許公開第2007−0112714号 日本特許公開第2007−140318号 日本特許公開第2008−026467号
従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動トランジスタの閾値電圧を補償できるようにした有機電界発光表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
本発明の一側面に係る有機電界発光表示装置は、走査線に走査信号を順次供給するための走査駆動部と、データ線に前記走査信号が供給される期間のうち、第1期間に初期電源を供給し、前記第1期間を除いた第2期間にデータ信号を供給するためのデータ駆動部と、前記走査線及びデータ線の交差部に位置する画素とを備え、i(iは自然数)番目の水平ラインに位置する前記画素はカソード電極が第2電源と接続される有機発光ダイオードと、第1電源から前記有機発光ダイオードを経由して前記第2電源に流れる電流量を制御する第1トランジスタと、前記データ線及びi番目の走査線に接続され、前記i番目の走査線に前記走査信号が供給される時にターンオンされる第2トランジスタと、前記第1トランジスタのゲート電極と接続される第1ノードと前記第2トランジスタとの間に接続され、前記第2トランジスタがターンオンされる時にターンオフ状態に設定される第3トランジスタと、前記第1ノードと基準電源との間に接続され、前記i番目の走査線に走査信号が供給される時にターンオンされる第4トランジスタと、前記第3トランジスタ及び第2トランジスタの共通ノードである第2ノードと前記有機発光ダイオードのアノード電極との間に接続される第1キャパシタとを備える。
好ましくは、前記データ信号の電圧は前記基準電源の電圧と同一であるか、高い電圧に設定される。前記初期電源の電圧は前記データ信号の電圧よりも高い電圧に設定される。前記第1ノードと前記第2ノードとの間に前記第3トランジスタと並列に接続される第2キャパシタを更に備える。
本発明の他の側面に係る有機電界発光表示装置の駆動方法は、走査信号が供給される期間に前記駆動トランジスタのゲート電極に基準電源を供給する段階と、前記走査信号が供給される期間のうち、第1期間にデータ線を経由して前記第1キャパシタの第2端子に初期電源を供給する段階と、前記走査信号が供給される期間のうち、第1期間を除いた第2期間に前記データ線を経由して前記第1キャパシタの第2端子にデータ信号を供給して前記有機発光ダイオードのアノード電極の電圧を前記基準電源から前記駆動トランジスタの閾値電圧を差し引いた値に設定する段階と、前記駆動トランジスタのゲート電極と前記第1キャパシタの第2端子を電気的に接続させて前記有機発光ダイオードに電流を供給する段階とを含む。
このような本発明の有機電界発光表示装置及びその駆動方法によれば、駆動トランジスタの閾値電圧と関係なく、所望の電流を有機発光ダイオードに供給でき、これにより、均一な輝度の映像を表示できるという効果を奏する。
一般の有機電界発光表示装置の画素を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置を示す図である。 本発明の第1実施形態に係る画素を示す回路図である。 図3に示した画素の駆動方法を示す波形図である。 図3の画素におけるデータ信号の電圧変化に対応する有機発光ダイオードの電流を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る画素を示す回路図である。 図6に示した画素の駆動方法を示す波形図である。 図3に示した画素でトランジスタをPMOSに変換した構造を示す図である。
以下、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる好適な実施形態について図2〜図8を参照して詳細に説明すれば、以下の通りである。
図2は、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置を示す図である。
図2を参照すれば、本発明の実施形態に係る有機電界発光表示装置は、走査線S1〜Sn+1及びデータ線D1〜Dmと接続されるように位置する画素140と、走査線S1〜Sn+1を駆動するための走査駆動部110と、データ線D1〜Dmを駆動するためのデータ駆動部120と、走査駆動部110及びデータ駆動部120を制御するためのタイミング制御部150とを備える。
走査駆動部110は、タイミング制御部150から走査駆動制御信号SCSの供給を受ける。走査駆動制御信号SCSの供給を受けた走査駆動部110は走査信号を生成し、生成された走査信号を走査線S1〜Sn+1に順次供給する。
データ駆動部120は、タイミング制御部150からデータ駆動制御信号DCSの供給を受ける。データ駆動制御信号DCSの供給を受けたデータ駆動部120は、データ線D1〜Dmに走査信号が供給される期間のうち、第1期間に初期電源を供給し、第1期間を除いた残りの第2期間にデータ信号を供給する。ここで、初期電源の電圧はデータ信号の電圧よりも高い電圧に設定される。
タイミング制御部150は、外部から供給される同期信号に対応してデータ駆動制御信号DCS及び走査駆動制御信号SCSを生成する。タイミング制御部150で生成されたデータ駆動制御信号DCSはデータ駆動部120に供給され、走査駆動制御信号SCSは走査駆動部110に供給される。そして、タイミング制御部150は外部から供給されるデータDataをデータ駆動部120に供給する。
画素部130は外部から第1電源ELVDD、第2電源ELVSS及び基準電源Vrefの供給を受けてそれぞれの画素140に供給する。第1電源ELVDD、第2電源ELVSS及び基準電源Vrefの供給を受けた画素140のそれぞれはデータ信号に対応する光を生成する。
ここで、第1電源ELVDDの電圧は第2電源ELVSSの電圧よりも高い電圧値に設定されて有機発光ダイオードに所定の電流を供給する。基準電源Vrefの電圧はデータ信号の電圧と同一であるか、低い電圧に設定される。
一方、i(iは自然数)番目の水平ラインに位置する画素140は、i番目の走査線及びi+1番目の走査線と接続される。このような画素140は、NMOS型の多数のトランジスタを含み、駆動トランジスタの閾値電圧が補償される電流を有機発光ダイオードに供給する。
図3は、本発明の第1実施形態に係る画素を示す図である。図3では説明の便宜上、n番目の水平ラインに位置し、第mのデータ線Dmと接続された画素140を示す。
図3を参照すれば、本発明の第1実施形態に係る画素140は、有機発光ダイオードOLEDと、データ線Dm及び走査線Sn、Sn+1に接続されて有機発光ダイオードOLEDを制御するための画素回路142とを備える。
有機発光ダイオードOLEDのアノード電極は画素回路142に接続され、カソード電極は第2電源ELVSSに接続される。このような有機発光ダイオードOLEDは、画素回路142から供給される電流に対応して所定輝度の光を生成する。
画素回路142は第nの走査線Snに走査信号が供給される時にデータ線Dmに供給されるデータ信号及び第1トランジスタM1の閾値電圧に対応する電圧を充電し、第n+1の走査線Sn+1に走査信号が供給される時に充電された電圧に対応する電流を有機発光ダイオードOLEDに供給する。このために、画素回路142は第1乃至第4トランジスタM1〜M4、第1キャパシタC1及び第2キャパシタC2を備える。
第1トランジスタM1のゲート電極は第1ノードN1に接続され、第1電極は第1電源ELVDDに接続される。そして、第1トランジスタM1の第2電極は、有機発光ダイオードOLEDのアノード電極(即ち、第3ノードN3)に接続される。
第2トランジスタM2のゲート電極は第nの走査線Snに接続され、第1電極はデータ線Dmに接続される。そして、第2トランジスタM2の第2電極は第2ノードN2に接続される。このような第2トランジスタM2は走査線Snに走査信号が供給される時にターンオンされてデータ線Dmと第2ノードN2を電気的に接続させる。
第3トランジスタM3のゲート電極は、第n+1の走査線Sn+1に接続され、第1電極は第2ノードN2に接続される。そして、第3トランジスタM3の第2電極は第1ノードN1(即ち、第1トランジスタM1のゲート電極)に接続される。このような第3トランジスタM3は、第n+1の走査線Sn+1に走査信号が供給される時にターンオンされて第1ノードN1と第2ノードN2を電気的に接続させる。このような第3トランジスタM3は、第2トランジスタM2がターンオンされる時にターンオフ状態に設定される。
第4トランジスタM4のゲート電極は第nの走査線Snに接続され、第1電極は基準電源Vrefに接続される。そして、第4トランジスタM4の第2電極は第1ノードN1に接続される。このような第4トランジスタM4は第nの走査線Snに走査信号が供給される時にターンオンされて基準電源Vrefの電圧を第1ノードN1に供給する。
第1キャパシタC1及び第2キャパシタC2は第1ノードN1と第3ノードN3との間に直列に接続される。そして、第1キャパシタC1及び2キャパシタC2の共通ノードは第2トランジスタM2及び第3トランジスタM3の共通ノード(即ち、第2ノードN2)に接続される。ここで、第2キャパシタC2及び第3トランジスタM3は第1ノードN1と第2ノードN2との間に並列に接続される。
図4は、図3の画素を駆動するための波形図を示す図である。
図3及び図4を結びつけて動作過程を詳細に説明すれば、まず第nの走査線Snに走査信号が供給され、走査信号が供給される期間のうち、第1期間にデータ線Dmに初期電源Vintが供給される。
走査線Snに走査信号が供給されれば、第2トランジスタM2及び第4トランジスタM4がターンオンされる。第2トランジスタM2がターンオンされれば、データ線Dmからの初期電源Vintが第2ノードN2に供給される。第4トランジスタM4がターンオンされれば、基準電源Vrefの電圧が第1ノードN1に供給される。ここで、基準電源Vrefの電圧は第1トランジスタM1がターンオフされ得る低い電圧に設定される。
その後、第2期間にデータ線Dmにデータ信号が供給され、これにより、第2ノードN2はデータ信号の電圧に下降する。第2ノードN2の電圧が下降すれば、第1キャパシタC1のカップリング現象によって第3ノードN3の電圧も下降する。このとき、第1トランジスタM1がターンオンされ、第3ノードN3の電圧は基準電源Vrefの電圧から第1トランジスタM1の閾値電圧を差し引いた電圧まで上昇する。このために、初期電源Vrefの電圧はデータ信号が供給される時に第3ノードN3の電圧が基準電源Vrefの電圧よりも低い電圧に下降し得るように設定される。
このとき、第2キャパシタC2にはVdata−Vrefの電圧が充電され、第1キャパシタC1にはVdata−Vref+Vthの電圧が充電される。ここで、Vdataはデータ信号の電圧を意味する。
その後、第nの走査線Snに走査信号の供給が中断されて第2トランジスタM2及び第4トランジスタM4がターンオフされる。そして、第n+1の走査線Sn+1に走査信号が供給されて第1ノードN1及び第2ノードN2が電気的に接続される。この場合、第1キャパシタC1の両端の電圧は0に設定され、第1トランジスタM1のゲート電極及びソース電極の間の電圧は第1キャパシタC1に充電された電圧に設定される。即ち、第1トランジスタM1の電圧は、式1のように設定される。
[式1]
Vgs(M1)=Vdata−Vref+Vth(M1)
第1トランジスタM1のVgsの電圧によって有機発光ダイオードOLEDに流れる電流量は、式2のように設定される。
[式2]
Ioled=β(Vgs(M1)−Vth(M1))=β{(Vdata−Vref+Vth(M1))−Vth(M1)}=β(Vdata−Vref)
式2を参照すれば、有機発光ダイオードOLEDに流れる電流はデータ信号の電圧Vdataと基準電源Vrefの差電圧によって決定される。ここで、基準電源Vrefは固定された電圧であるため、有機発光ダイオードOLEDに流れる電流はデータ信号によって決定される。
一方、第1電源ELVDD、基準電源Vref及びデータ信号の電圧Vdataの電圧範囲は式3のように設定される。
[式3]
ELVDD>Vdata≧Vref
基準電源Vrefの電圧は有機発光ダイオードOLEDに電流が流れないように低い電圧を有する固定電圧であり、Vdataはデータ信号の電圧で表現しようとする階調に対応して電圧が変化する。ここで、データ信号の電圧Vdataと基準電源Vrefの電圧によって階調が実現されるので、データ信号の電圧Vdataは基準電源Vrefの電圧と同一であるか、高い電圧に設定される。
図5は、データ信号の電圧に対応して有機発光ダイオードに流れる電流を示す図である。
図5を参照すれば、有機発光ダイオードOLEDに流れる電流はデータ信号の電圧Vdata変化に対応して変化する。即ち、本発明ではデータ信号の電圧変化に対応して有機発光ダイオードOLEDに流れる電流量が変化し、これにより、所望の階調を表現できる。
図6は、本発明の第2実施形態に係る画素を示す図である。図6を説明するにあたり、図3と同じ機能をする構成については同じ図面符号を付し、詳細な説明は省略する。
図6を参照すれば、本発明の第2実施形態に係る画素140'は、発光制御線Enに接続される。ここで、発光制御線は走査線S1〜Snと平行に位置し、水平ライン毎に形成される。即ち、E1〜Enの発光制御線が走査線S1〜Snと平行に配置される。そして、i(iは自然数)番目の発光制御線Eiに供給される発光制御信号はi番目の走査線Siに供給される走査信号と重なるように供給される。
一方、走査線S1〜Snに順次供給される走査信号はトランジスタがターンオンされ得る電圧(例えば、ハイ極性)に設定され、発光制御線E1〜Enに供給される発光制御信号はトランジスタがターンオフされ得る電圧(例えば、ロー極性)に設定される。
画素回路142'に含まれている第3トランジスタM3'のゲート電極は発光制御線Enに接続され、第1電極は第2ノードN2に接続される。そして、第3トランジスタM3の第2電極は第1ノードN1に接続される。
第1キャパシタC1'は、第3トランジスタM3の第1電極(即ち、第2ノードN2)と第3ノードN3との間に接続される。
このような本発明の第2実施形態に係る画素140'を図3に示す画素140と比較してみると、第3トランジスタM3'、第1キャパシタC1'の電気的接続が異なるように設定される。そして、図3に示す画素140と比較して第2キャパシタC2が除去される。
図7は、図6に示した画素の駆動方法を示す波形図である。
図6及び図7を結びつけて動作過程を詳細に説明すれば、まず第nの走査線Snに走査信号が供給され、走査信号が供給される期間のうち、第1期間にデータ線Dmに初期電源Vintが供給される。そして、第nの走査線Snに走査信号が供給される期間に第nの発光制御線Enに発光制御信号が供給される。
第nの発光制御線Enに発光制御信号が供給されれば、第3トランジスタM3'がターンオフされる。走査線Snに走査信号が供給されれば、第2トランジスタM2及び第4トランジスタM4がターンオンされる。第2トランジスタM2がターンオンされれば、データ線Dmからの初期電源Vintが第2ノードN2に供給される。第4トランジスタM4がターンオンされれば、基準電源Vrefの電圧が第1ノードN1に供給される。
その後、第2期間にデータ線Dmにデータ信号が供給され、これにより、第2ノードN2はデータ信号の電圧Vdataに下降する。第2ノードN2の電圧が下降すれば、第1キャパシタC1'のカップリング現象によって第3ノードN3の電圧も下降する。このとき、第1トランジスタM1がターンオンされ、第3ノードN3の電圧は基準電源Vrefの電圧から第1トランジスタM1の閾値電圧を差し引いた電圧まで上昇する。このとき、第1キャパシタC1'には式1のような電圧が充電される。
その後、第nの走査線Snに走査信号の供給が中断されて第2トランジスタM2及び第4トランジスタM4がターンオフされる。そして、第nの発光制御線Enに発光制御信号の供給が中断されて第3トランジスタM3'がターンオンされる。第3トランジスタM3'がターンオンされれば、第2ノードN2と第1ノードN1が電気的に接続される。これにより、第1トランジスタM1は第1キャパシタC1'に格納された電圧に対応する電流を有機発光ダイオードOLEDに供給する。実際に、有機発光ダイオードOLEDには式2のような電流が供給される。即ち、本発明の第2実施形態に係る画素140'では第1トランジスタM1の閾値電圧と関係なく、所望の電流を有機発光ダイオードOLEDに供給できる。
一方、図3及び図6ではトランジスタがNMOSで形成されるものと示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図3に示す画素は図8のようにPMOS型で形成されることができる。この場合、図4に示す波形の極性が反転されて供給されるだけで、動作過程は同一に設定される。
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
110 走査駆動部
120 データ駆動部
140,140' 画素
142,142' 画素回路
150 タイミング制御部

Claims (11)

  1. 走査線に走査信号を順次供給するための走査駆動部と、
    データ線に前記走査信号が供給される期間のうち、第1期間に初期電源を供給し、前記第1期間を除いた第2期間にデータ信号を供給するためのデータ駆動部と、
    前記走査線及びデータ線の交差部に位置する画素と、
    を備え、
    i(iは自然数)番目の水平ラインに位置する前記画素は、
    カソード電極が第2電源と接続される有機発光ダイオードと、
    第1電源から前記有機発光ダイオードを経由して前記第2電源に流れる電流量を制御する第1トランジスタと、
    前記データ線及びi番目の走査線に接続され、前記i番目の走査線に前記走査信号が供給される時にターンオンされる第2トランジスタと、
    前記第1トランジスタのゲート電極と接続される第1ノードと前記第2トランジスタとの間に接続され、前記第2トランジスタがターンオンされる時にターンオフ状態に設定される第3トランジスタと、
    前記第1ノードと基準電源との間に接続され、前記i番目の走査線に走査信号が供給される時にターンオンされる第4トランジスタと、
    前記第3トランジスタ及び第2トランジスタの共通ノードである第2ノードと前記有機発光ダイオードのアノード電極とに直接接続される第1キャパシタと、
    前記第1ノードと前記第2ノードに接続される第2キャパシタと、
    を備えることを特徴とする有機電界発光表示装置。
  2. 前記データ信号の電圧は前記基準電源の電圧と同一であるか、高い電圧に設定されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光表示装置。
  3. 前記初期電源の電圧は前記データ信号の電圧よりも高い電圧に設定されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光表示装置。
  4. 前記第1ノードと前記第2ノードとの間に前記第3トランジスタと並列に接続される第2キャパシタを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光表示装置。
  5. 前記第3トランジスタは、i+1番目の走査線に走査信号が供給される時にターンオンされることを特徴とする請求項4に記載の有機電界発光表示装置。
  6. 前記走査駆動部は、前記走査線と平行に位置する発光制御線に発光制御信号を順次供給することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光表示装置。
  7. i番目の発光制御線に供給される発光制御信号は前記i番目の走査線に供給される走査信号と重なり、トランジスタがターンオフされ得る電圧に設定されることを特徴とする請求項6に記載の有機電界発光表示装置。
  8. 前記第3トランジスタのゲート電極は、前記i番目の発光制御線と接続されることを特徴とする請求項7に記載の有機電界発光表示装置。
  9. 有機発光ダイオードのアノード電極に電流を供給するための駆動トランジスタと、第1端子が前記有機発光ダイオードのアノード電極に接続される第1キャパシタと、前記駆動トランジスタのゲート電極と前記第1キャパシタの他方の端子との間に並列に接続される第2キャパシタと、
    を備える有機電界発光表示装置の駆動方法において、
    走査信号が供給される期間に前記駆動トランジスタのゲート電極に基準電源を供給する段階と、
    前記走査信号が供給される期間のうち、第1期間にデータ線を経由して前記第1キャパシタの第2端子に初期電源を供給する段階と、
    前記走査信号が供給される期間のうち、第1期間を除いた第2期間に前記データ線を経由して前記第1キャパシタの第2端子にデータ信号を供給して前記有機発光ダイオードのアノード電極の電圧を前記基準電源から前記駆動トランジスタの閾値電圧を差し引いた値に設定する段階と、
    前記駆動トランジスタのゲート電極と前記第1キャパシタの第2端子を電気的に接続させて前記有機発光ダイオードに電流を供給する段階と、
    を含むことを特徴とする有機電界発光表示装置の駆動方法。
  10. 前記データ信号の電圧は前記基準電源の電圧と同一であるか、高い電圧に設定されることを特徴とする請求項9に記載の有機電界発光表示装置の駆動方法。
  11. 前記初期電源の電圧は前記データ信号の電圧よりも高い電圧に設定されることを特徴とする請求項9に記載の有機電界発光表示装置の駆動方法。
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