JP5110355B2 - 液晶表示装置のバックライト駆動方法及びその装置並びに液晶表示装置 - Google Patents
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Description
これらの表示装置の中には、液晶表示装置があるが、この液晶表示装置は、その液晶パネル自体は非発光のものであるため、液晶パネルの背面に光源としてバックライトを配設し、画像信号に基づいて液晶パネルの透過率を制御して液晶パネルの表示面に画像を表示する形式のものである。
この不都合を改善する1つの手段として、画像信号によってバックライトの輝度を制御してコントラストを向上させる方法(ダイナミックコントラスト制御)がある(非特許文献1、2)。
そして、これらの制御を行うコントローラにおいて、入力画像信号によって液晶パネルに表示しようとする画像の階調及びバックライトの輝度の変換も行うようにしている。
したがって、この液晶表示装置は、液晶パネルに表示しようとする画素信号によってバックライトの輝度を変更するダイナミックコントラスト制御を行っている。このダイナミックコントラスト制御において、バックライトにR、G、BのLEDを使用しているから、色度域が広がり、画面メモリのメリハリ(色合い)が増す。
また、LEDは温度変化等により、発光強度が変化するため、ダイナミックコントラスト制御時の色合いの変化を避けることが困難である。
この光の漏れ込み分の影響排除という効果は、バックライトを構成するLEDの発光強度が変化した場合にも有効に作用するから、LEDの発光強度に変化があったとしても、コントラスト及び画面のメリハリを高度に保持させるのに有効である。
この実施例の液晶表示装置10は、液晶表示装置のバックライトを複数の発光ブロック(分割領域ともいう)に分割して発光ブロック毎に液晶パネルの対応する表示領域を照明する場合に任意の発光ブロックに隣接する発光ブロックから当該任意の発光ブロックの照明域内への光漏れの影響を排除させる装置に係り、図1に示すように、液晶パネル12の各画素に画素信号を順次印加して行く画素駆動装置14と、画素駆動装置14の一部を含み、液晶パネル12の背面から液晶パネル12を照明するバックライトを制御するバックライト駆動装置16とから構成されている。
その映像信号検出部22が上述した画素駆動装置14の一部であり、これは、入力映像信号からその上述した分割領域(発光ブロック)に対応する信号成分の最大階調を検出して映像信号変換部26に出力すると共にその映像信号をフレームメモリ24に送出する機能部である。フレームメモリ24は、入力される映像信号を記憶する。
バックライト駆動装置16は、上述した映像信号検出部22で検出される階調データを受け取るLED輝度変換部34と、LEDドライバ(1、2)36と、バックライト38[LEDバックライト(LED BL1)381,LEDバックライト(LED BL2)382]と、センサ(R,B,G)1 401,センサ(R,B,G)2 402と、センサ出力検出部42と、光漏れ演算部44と、映像信号−センサ出力比較部46とから構成される。バックライト38の分割数は、静止画が主なモニタや動画を主とするTVなどの目的や画面の大きさに応じて適宜な数に選択される。
LEDドライバ36は、LED輝度変換部34からの輝度データで発光を生じさせる点灯制御信号をLEDバックライト381,382に供給する。センサ(R,B,G)1 401,センサ(R,B,G)2 402は、LEDバックライト381,382のR,G,Bの階調を検出して検出値をセンサ出力検出部42に出力するセンサである。
光漏れ演算部42は、隣接している分割領域(発光ブロック)から該分割領域と隣り合う着目分割領域に対応する表示領域の背面内への光の洩れ込み分(光洩れ分)を考慮した場合の階調演算を行ってその演算結果(光洩れを考慮した平均階調)を映像信号−センサ出力比較部46に出力する処理部である。階調演算は、{(バックライト38の着目分割領域(任意の分割領域)についてのセンサの平均階調)−(当該着目分割領域に隣接する各分割領域の平均階調)×(光漏れ演算部42に記憶されている隣接する分割領域からの光洩れ率α)}なる演算である。光洩れ率は、例えば、予め用意されて光洩れ演算部42の記憶部に出力平均階調(後述する)に基づいて読み出し可能に記憶される。
映像信号−センサ出力比較部46は、LED輝度変換部34からの平均階調と演算結果とを比較し、階調補正データをLED輝度変換部34に出力する処理部である。
この実施例における液晶パネル12への映像信号の供給態様は、従来と同様である。すなわち、入力される映像信号も、また、液晶パネル12を駆動するH−ドライバ30及びV−ドライバ32のタイミング信号も、図示しない供給部から供給される。
バックライトが、図3に示すように、2分割されている場合には、映像信号検出部22は、1〜n/2ラインのR、G、Bの映像信号の最大階調と、(n/2+1)〜nラインの映像信号の最大階調とを検出する。
次いで、映像信号検出部22から最大階調データとフレームメモリ24からの映像信号を受け取る映像信号変換部26が、液晶パネルに線順次駆動方式で印加される映像信号の階調(画素信号)を変更(変換)する。また、映像信号検出部22から最大階調データを受け取るLED輝度変換部34も、映像信号に割り当てられている最大階調(パネル最大階調)と検出される最大階調(映像信号の入力最大階調)に応じたLEDの輝度を変更(変換)する。
例えば、入力映像信号が6ビット(64階調)である、すなわち、液晶パネルの最大階調(パネル最大階調)が64階調とされる場合に、検出される最大階調(入力最大階調)が32階調であるとき、映像信号変換部26は、入力映像信号の32階調を64階調(入力映像信号32階調×パネル最大階調64階調/入力最大階調32階調)に変換し、入力映像信号の10階調を20階調(入力映像信号10階調×パネル最大階調64階調/入力最大階調32階調)に変換する。
上述の映像信号の階調変換と共に、LED輝度変換部34において輝度変換が行われる。その変換は、検出された最大階調(入力最大階調)が32階調であるときには、映像信号のいずれの階調に対する輝度変換率も、50%(入力最大階調32階調/パネル最大階調64階調)となる仕方で行う。
LED輝度変換部34は、上述した輝度変換を行うほか、バックライトの各分割領域のR、G、BのLEDがmフレームの間のフレーム毎にいずれの階調で発光させたかを記憶し、その平均値(出力平均階調)を算出する。その出力平均値は、光洩れ演算部44及び映像信号−センサ出力比較部46へ転送される。
駆動されて発光するバックライト381,382から出射されるR、G、Bのそれぞれの光は、フレーム毎にセンサ(R、G、B)1 401,センサ(R、G、B)1402によって検出され、検出されたセンサ出力についてのmフレーム間の平均階調がセンサ出力検出部42で算出される。
こうして算出されたmフレーム間のセンサの平均階調は、センサ出力検出部42から光漏れ演算部44へ転送される。
映像信号−センサ出力比較部46は、LED輝度変換部34で算出された着目分割領域の出力平均階調データと光洩れ演算部44で算出された階調演算データとを比較し、その比較結果に応じた階調補正信号(階調補正データ)をLED輝度変換部34へ転送する。
LED輝度変換部34は、階調補正信号に相当する階調分だけ着目分割領域の出力平均階調を補正し、すなわち、LED輝度変換部34の出力平均階調を光洩れ演算部44の平均階調に一致させ、その補正後の点灯駆動信号で着目発光ブロックを駆動する。
そして、LEDバックライト(LED BL2)382についても、各フレーム対応、すなわち、1フレーム目、2フレーム、そして3フレーム対応に、それぞれのR LEDの出力階調が与えられてLEDバックライト382内のR LEDの出力平均階調が40階調として算出されたとする(図4のLED BL2:40階調)。
これと同様に、LEDバックライト2 382についても、LEDバックライト(LED BL2)382内のR LEDが発光されると、3フレーム間のセンサの平均階調がセンサ出力検出部42から各別に出力される。こうして得られるLEDバックライト2 382内のR LEDについての3フレーム間のセンサの平均階調も、センサ出力検出部42から出力されるが、この例では不要なので、具体的な階調値は省略する。
そのLED輝度変換部34は、階調補正データ分だけ補正し、すなわち、すなわち、LED輝度変換部34の出力平均階調を光洩れ演算部44で算出された光洩れを考慮に入れた平均階調に一致させ、この階調補正後の点灯制御信号をLEDドライバ1,2 36へ供給し、図5に示すタイミングでLEDバックライト381内のR LEDをその点灯制御信号対応の輝度で発光させる。
この光の洩れ込み分の影響排除という効果は、バックライトを構成するLEDの発光強度が変化した場合にも有効に作用するから、LEDの発光強度に変化があったとしても、コントラスト及び画面のメリハリを高度に保持させるのに有効である。
この実施例の構成が、実施例1のそれと大きく異なる点は、LEDバックライトの出力平均階調と光洩れを考慮にいれた平均階調との比較をテーブルの検索で行うようにした点である。
すなわち、この実施例の液晶表示装置10Aは、図6に示すように、実施例1における映像信号−センサ出力比較部46をルックアップテーブル46Aで構成したことに特徴部分がある。ルックアップテーブル46Aには、予め測定されたLEDバックライトの出力平均階調と光洩れを考慮にいれた平均階調と階調補正データとの関係が登録されている。
この構成以外のこの実施例の構成は、実施例1と同じであるので、同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その逐一の説明は省略する。
この実施例の動作も、次の点を除いて、実施例1と同様である。相違点は、実施例1で行う階調補正の処理をバックライトの出力平均階調と光洩れを考慮に入れた平均階調との比較演算からルックアップテーブル46Aのテーブル検索形式にした点である。
これを説明すると、LED輝度変換部34で算出された出力平均階調と、光漏れ演算部44で算出された光洩れを考慮に入れた平均階調とがルックアップテーブル46Aに入力される。ルックアップテーブル46Aにおいて、上記2つの平均階調による検索が行われて階調補正データが出力される。
この階調補正データは、LED輝度変換部34へ転送される。LED輝度変換部34で、映像信号から検出され変換されて算出されている平均階調が階調補正データ分だけの補正が行われて、すなわち、光漏れ演算部44の平均階調とLED輝度変換部34の出力平均階調との一致処理が行われてその補正後の出力平均階調に対応する輝度で発光を生じさせる点灯制御信号が、LEDドライバ1,2 36へ供給される。
LEDバックライト38は、LEDドライバ1,2 36によって図5に示すタイミングで点灯制御信号対応の輝度で発光させられ、階調補正される。
例えば、LED輝度変換部34からLEDドライバ1,2 36へのバックライト駆動系を映像信号検出部22で検出される階調に応じた輝度の変換なしにLEDドライバへ点灯制御信号を供給する構成であってもよい。この場合にも、駆動されるバックライトの平均階調を算定し、その階調補正に供する構成するのがよい。
また、光洩れ率を測定すると同様にして、上述した光の洩れ込み分を予め測定して記憶して階調補正に供することも可能である。
また、光漏れ率は、バックライト、液晶パネル及びバックライトから液晶パネルへの光導波路の光学的構造関係から理論的に導くようにして取得手段の他の一態様を構成し、そこから導かれた値を上記実施例等で用いてもよい。
LED輝度変換部34、センサ出力検出部42、光漏れ演算部44及び映像信号−出力比較部46は、各種の形式で構成し得る。LED輝度変換部34からの任意の発光ブロックの出力平均階調と、任意の発光ブロックに隣接する発光ブロックの出力平均階調及び光漏れ演算部44での演算に用いられる光漏れ率に基づく光の漏れ込み分乃至は上述の代替測定法によって得られる光の洩れ込み分と、センサ出力検出部42から出力される任意の発光ブロックについての平均階調とに基づいて所期の階調補正分を導出するようにしてもよい。この構成において、例えば、光の洩れ込み分の記憶を上述の出力平均階調で検索可能にし、この光の洩れ込み分を上述したところと同様にして着目発光ブロック(分割領域)の発光の補正に用いるようにすることは、上記記載から容易に為し得る技術的範囲にある。
22 映像信号検出部(検出手段)
26 映像信号変換部(パネル駆動手段)
34 LED輝度変換部(発光制御手段の一部)
36 LEDドライバ(1、2)(発光制御手段の残部)
38 バックライト
381,382 発光ブロック
401 センサ(R,B,G)1(測定手段の一部)
402 センサ(R,B,G)2(測定手段の一部)
42 センサ出力検出部(測定手段の残部)
44 光漏れ演算部(読み出し手段、算定手段の残部)
46 映像信号−センサ出力比較部(補正手段の一部)
46A LUT(補正手段の残部)
Claims (18)
- 液晶パネルに映像信号を表示するに際して、互いに独立して発光できる複数の発光ブロックに分割されているバックライトの前記発光ブロックの各々によって前記液晶パネルの対応する表示領域を照明する液晶表示装置のバックライト駆動方法であって、
前記発光ブロック毎に、当該発光ブロックと隣接する前記発光ブロックを発光させたとき、隣接する前記発光ブロックから当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む光の光漏れ率を記憶手段に記憶し、
前記映像信号から前記発光ブロック毎の点灯制御信号の生成に用いる信号成分を検出し、
検出された前記信号成分の各々に基づいて生成される前記点灯制御信号によって前記バックライトの対応する前記発光ブロックを発光させ、
前記発光ブロック毎に受光される光の強度を測定し、
前記記憶手段から隣接する前記発光ブロックの前記光漏れ率を読み出し、
前記発光ブロック毎に当該発光ブロックと隣接する前記発光ブロックから当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む前記光の漏れ込み分を、隣接している前記発光ブロックについて検出された前記信号成分と読み出された前記光漏れ率とに基づいて算定し、
当該発光ブロックに対応する、検出された前記信号成分、測定された前記光の強度及び算定された前記光の漏れ込み分に基づいて当該発光ブロックの発光を補正すると共に、
前記信号成分は、前記映像信号のフレーム毎に検出される階調のうち、前記各発光ブロックに対応する階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値であることを特徴とする液晶表示装置のバックライト駆動方法。 - 前記信号成分は、前記各発光ブロックに対応する最大階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置のバックライト駆動方法。
- 前記光の強度は、前記点灯制御信号によって前記発光ブロックが発光されたとき前記当該発光ブロックについて測定される前記光の階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置のバックライト駆動方法。
- 前記光の漏れ込み分は、前記点灯制御信号によって隣接している前記発光ブロックが発光されたときに隣接している前記発光ブロックから前記当該発光ブロック対応の前記表示領域背面内へ漏れ込む前記光の階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値に基づいて求められることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置のバックライト駆動方法。
- 前記当該発光ブロックの発光の補正は、前記映像信号のフレーム毎に検出される階調のうちの前記発光ブロックに対応する前記階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値と、前記点灯制御信号によって前記発光ブロックが発光されたとき前記当該発光ブロックについて測定される前記光の階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値と、前記点灯制御信号によって隣接している前記発光ブロックが発光されたときに隣接している前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む前記光の発生に用いられる階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値との一部又は全部に基づいて行われることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置のバックライト駆動方法。
- 前記当該発光ブロックの発光の補正は、前記映像信号のフレーム毎に検出される階調のうちの前記発光ブロックに対応する前記階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値と、式(1)から算出される演算値との比較演算に基づいて行われることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置のバックライト駆動方法。
Lc=Lo−L2s×α ……(1)
但し、式(1)のLcは光漏れを考慮に入れた階調の演算値、Loは、前記点灯制御信号によって前記発光ブロックが発光されたとき前記当該発光ブロックについて測定される前記光の階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値、L2sは前記点灯制御信号によって隣接している前記発光ブロックが発光されたときに隣接している前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む前記光の発生に用いられる階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値、αは隣接する前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む光の光漏れ率である。 - 前記当該発光ブロックの発光の補正は、前記映像信号のフレーム毎に検出される階調のうちの前記発光ブロックに対応する前記階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値と、式(2)から算出される演算値と、前記平均値と前記演算値とから決定される階調補正データとの対応表を前記平均値及び前記演算値で検索して出力される前記階調補正データとに基づいて行うことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置のバックライト駆動方法。
Lc=Lo−L2s×α ……(2)
但し、式(2)のLcは光漏れを考慮に入れた階調の演算値、Loは、前記点灯制御信号によって前記発光ブロックが発光されたとき前記当該発光ブロックについて測定される前記光の階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値、L2sは前記点灯制御信号によって隣接している前記発光ブロックが発光されたときに隣接している前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む前記光の発生に用いられる階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値、αは隣接する前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む光の光漏れ率である。 - 前記点灯制御信号は、前記発光ブロックに対応する前記階調を所定の輝度変換した値に基づいて生成されることを特徴とする請求項1乃至7のうちのいずれか一に記載の液晶表示装置のバックライト駆動方法。
- 映像信号を表示する液晶パネルと、互いに独立して発光できる複数の発光ブロックに分割され、前記発光ブロックの各々によって前記液晶パネルの対応する表示領域を照明するバックライトとを有する液晶表示装置のバックライト駆動装置であって、
前記発光ブロック毎に、当該発光ブロックと隣接する前記発光ブロックを発光させたとき、隣接する前記発光ブロックから当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む光の光漏れ率を読み出し可能に記憶する記憶手段と、
前記映像信号から前記発光ブロック毎の点灯制御信号の生成に用いる信号成分を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された前記信号成分の各々に基づいて生成される前記点灯制御信号によって前記バックライトの対応する前記発光ブロックを発光させる発光制御手段と、
前記発光ブロック毎に受光される光の強度を測定する測定手段と、
前記記憶手段から隣接する前記発光ブロックの前記光漏れ率を読み出す読み出し手段と、
前記発光ブロック毎に当該発光ブロックと隣接する前記発光ブロックから当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む前記光の漏れ込み分を、隣接している前記発光ブロックについての前記検出手段によって検出された前記信号成分と前記読み出し手段によって読み出された前記光漏れ率とに基づいて算定する算定手段と、
前記当該発光ブロックに対応する、前記検出手段によって検出された前記信号成分、前記測定手段によって測定された前記光の強度及び前記算定手段によって算定された前記光の漏れ込み分に基づいて前記当該発光ブロックの発光を補正する補正手段とを備えてなると共に、
前記信号成分は、前記映像信号のフレーム毎に検出される階調のうち、前記各発光ブロックに対応する階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値であることを特徴とする液晶表示装置のバックライト駆動装置。 - 前記信号成分は、前記各発光ブロックに対応する最大階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値であることを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
- 前記測定手段は、前記点灯制御信号によって前記発光ブロックが発光されたときに前記当該発光ブロックについて測定される前記光の階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値を出力する手段であることを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
- 前記算定手段は、前記点灯制御信号によって隣接している前記発光ブロックが発光されたときに隣接している前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む前記光の発生に用いられる階調についての所定数の前記フレーム間平均した平均値に基づいて前記光の漏れ込み分を算出する手段であることを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
- 前記補正手段は、前記映像信号のフレーム毎に検出される階調のうちの前記発光ブロックに対応する前記階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値を出力する検出手段と、前記点灯制御信号によって前記発光ブロックが発光されたとき前記当該発光ブロックについて測定される前記光の階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値を出力する測定手段と、前記点灯制御信号によって隣接している前記発光ブロックが発光されたときに隣接している前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む前記光の発生に用いられる階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値に基づいて前記光の漏れ込み分を算出する算定手段との一部又は全部を用いて構成されることを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
- 前記補正手段は、前記映像信号のフレーム毎に検出される階調のうちの前記発光ブロックに対応する前記階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値を出力する検出手段と、隣接している前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む光の光漏れ率を記憶する記憶手段を含み、式(3)の演算を行う第1の演算手段と、検出手段の前記平均値と前記第1の演算手段から算出される演算値との比較演算を行う第2の演算手段とで構成されることを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
Lc=Lo−L2s×α ……(3)
但し、式(3)のLcは光漏れを考慮に入れた階調の演算値、Loは、前記点灯制御信号によって前記発光ブロックが発光されたとき前記当該発光ブロックについて測定される前記光の階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値、L2sは前記点灯制御信号によって隣接している前記発光ブロックが発光されたときに隣接している前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む前記光の発生に用いられる階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値、αは隣接する前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む光の光漏れ率である。 - 前記補正手段は、前記映像信号のフレーム毎に検出される階調のうちの前記発光ブロックに対応する前記階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値と、式(4)から算出される演算値と、前記平均値と前記演算値とから決定される階調補正データとの対応表と、前記平均値及び前記演算値に基づいて前記対応表を検索する検索手段とで構成されることを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
Lc=Lo−L2s×α ……(4)
但し、式(4)のLcは光漏れを考慮に入れた階調の演算値、Loは、前記点灯制御信号によって前記発光ブロックが発光されたとき前記当該発光ブロックについて測定される前記光の階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値、L2sは前記点灯制御信号によって隣接している前記発光ブロックが発光されたときに隣接している前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む前記光の発生に用いられる階調について、所定数の前記フレーム間平均した平均値、αは隣接する前記発光ブロックから前記当該発光ブロックに対応する前記表示領域の背面内へ漏れ込む光の光漏れ率である。 - 前記点灯制御信号は、前記発光ブロックに対応する前記階調を所定の輝度変換した値に基づいて生成されることを特徴とする請求項9乃至15のうちのいずれか一に記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
- 液晶パネルと、該液晶パネルを照明するバックライトと、該バックライトの発光を制御するバックライト駆動装置とを有する液晶表示装置であって、
前記バックライト駆動装置は、請求項9乃至16のいずれか一に記載のバックライト駆動装置で構成されることを特徴とする液晶表示装置。 - 液晶パネルと、
該液晶パネルを照明するバックライトと、
映像信号の階調に基づいて階調変換された前記映像信号を前記液晶パネルに印加するパネル駆動手段と、
前記バックライトの発光を制御する装置であって請求項9乃至16のいずれか一に記載のバックライト駆動装置とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
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