JPH03209213A - 受光型ライトバルブと投射型表示装置 - Google Patents
受光型ライトバルブと投射型表示装置Info
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- JPH03209213A JPH03209213A JP416690A JP416690A JPH03209213A JP H03209213 A JPH03209213 A JP H03209213A JP 416690 A JP416690 A JP 416690A JP 416690 A JP416690 A JP 416690A JP H03209213 A JPH03209213 A JP H03209213A
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- 239000005262 ferroelectric liquid crystals (FLCs) Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 32
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 14
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、受光型ライトバルプと、光源からの光を受光
型ライトバルブに照射し通過した光をスクリーン上に投
影する投射型表示装置に関するものである． 従来の技術 近年、液晶素子を受光型ライトバルブとして用いた投射
型液晶表示装置が多く発表されている。
型ライトバルブに照射し通過した光をスクリーン上に投
影する投射型表示装置に関するものである． 従来の技術 近年、液晶素子を受光型ライトバルブとして用いた投射
型液晶表示装置が多く発表されている。
この方式の表示装置はブラウン管を用いる方式に比べ小
型、軽量化が可能であり、光精細大画面ディスプレイが
比較的容易に実現できる。第６図は投射型表示装置の概
念図である。受光型ライトバルブ６３に照射された光は
投射レンズ６４を経てスクリーン６５上に投影され、こ
のときの受光型ライトバルプ上の明暗のパターンをスク
リーン上に投影する。
型、軽量化が可能であり、光精細大画面ディスプレイが
比較的容易に実現できる。第６図は投射型表示装置の概
念図である。受光型ライトバルブ６３に照射された光は
投射レンズ６４を経てスクリーン６５上に投影され、こ
のときの受光型ライトバルプ上の明暗のパターンをスク
リーン上に投影する。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような構威では、投射画面上の明る
さは、口径蝕の課題やｃｏｓ’ θ則と一般に呼ばれる
ような光学系の影響により、画面中央部から画面周辺部
方向へ輝度が低下する同心円状の輝度むらが生じるとい
った課題がある。
さは、口径蝕の課題やｃｏｓ’ θ則と一般に呼ばれる
ような光学系の影響により、画面中央部から画面周辺部
方向へ輝度が低下する同心円状の輝度むらが生じるとい
った課題がある。
本発明は上記課題に鑑み、均質な明るさを有する投射型
表示装置とそれに用いる受光型ライトバルブを提供する
ものである。
表示装置とそれに用いる受光型ライトバルブを提供する
ものである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために本発明の投射型表示装置は、
光源からの光を受光型ライトバルブに照射し、通過した
光をスクリーン上に投影する構成をとり、前記受光型ラ
イトバルブが複数の画素を持ち、前記画素の面積が、前
記画素の位置に対応する前記スクリーン上の点の明るさ
の逆数に比例することにより、投射画面上の輝度むらを
低減させ均一な画面表示を実現できる。
光源からの光を受光型ライトバルブに照射し、通過した
光をスクリーン上に投影する構成をとり、前記受光型ラ
イトバルブが複数の画素を持ち、前記画素の面積が、前
記画素の位置に対応する前記スクリーン上の点の明るさ
の逆数に比例することにより、投射画面上の輝度むらを
低減させ均一な画面表示を実現できる。
作用
受光型ライトバルブを用いた投射型表示装置の画面上の
点の明るさは、用いる光学系によって決定され、ほぼ同
心円状に輝度むらが生じる。ここで座標原点を投射画面
の最も明るい点にとり、受光型ライトバルブの無い場合
の投射画面上の明るさＢ （ｘ，ｙ）を測定すると、そ
の関数形は、Ｋ の形で近似的に表すことができる。ここでＫ， Ｄは定
数である．複雑な光学系を有する場合であっても基本的
にはこの関数形で十分な近似が得られる． ここで投射画面上の輝度を均一にするために、液晶シャ
ッタの各画素の開口率Ｗ（ｘ，化させるとすると Ｂ （ｘ．ｙ）ｘＷ （ｘ，ｙ）＝一定の関係が必要で
あり、これより ｙ）を変 となる、ここでＫ’ 、Ｄは光学系によって決定される
定数である。
点の明るさは、用いる光学系によって決定され、ほぼ同
心円状に輝度むらが生じる。ここで座標原点を投射画面
の最も明るい点にとり、受光型ライトバルブの無い場合
の投射画面上の明るさＢ （ｘ，ｙ）を測定すると、そ
の関数形は、Ｋ の形で近似的に表すことができる。ここでＫ， Ｄは定
数である．複雑な光学系を有する場合であっても基本的
にはこの関数形で十分な近似が得られる． ここで投射画面上の輝度を均一にするために、液晶シャ
ッタの各画素の開口率Ｗ（ｘ，化させるとすると Ｂ （ｘ．ｙ）ｘＷ （ｘ，ｙ）＝一定の関係が必要で
あり、これより ｙ）を変 となる、ここでＫ’ 、Ｄは光学系によって決定される
定数である。
またｘ／Ｄ，ｙ／Ｄが十分小さな場合には、この式は近
似的に と表わすことができる． ここで特に上下基板に互いに直交するストライプ状の電
極を有する単純マトリックス液晶素子の場合で、電界の
印加されない部分が暗状態であるノーマリーホワイト（
ｎｏｒｗａｆｌｙ ｗｈｉｔｅ）の条件では電極以外の
部分は遮光層として働くため、その表示に寄与する電極
の幅Ｈ （ｘ）、Ｈ （ｙ）をそれぞれ Ｈ （ｘ）＝ＩＫ” （１＋ （−） ｔ）Ｄ Ｈ（ｙ）＝，ｒＫ’ （１＋（−）”）Ｄ と定めることにより、互いの電極が直交する点の開口率
Ｗ （ｘ．ｙ）＝Ｈ （ｘ）ＸＨ （ｙ）を制御し、投
射画面上に輝度むらの生じない均一な表示が可能となる
。
似的に と表わすことができる． ここで特に上下基板に互いに直交するストライプ状の電
極を有する単純マトリックス液晶素子の場合で、電界の
印加されない部分が暗状態であるノーマリーホワイト（
ｎｏｒｗａｆｌｙ ｗｈｉｔｅ）の条件では電極以外の
部分は遮光層として働くため、その表示に寄与する電極
の幅Ｈ （ｘ）、Ｈ （ｙ）をそれぞれ Ｈ （ｘ）＝ＩＫ” （１＋ （−） ｔ）Ｄ Ｈ（ｙ）＝，ｒＫ’ （１＋（−）”）Ｄ と定めることにより、互いの電極が直交する点の開口率
Ｗ （ｘ．ｙ）＝Ｈ （ｘ）ＸＨ （ｙ）を制御し、投
射画面上に輝度むらの生じない均一な表示が可能となる
。
実施例
以下本発明の一実施例の受光型ライトバルブ及び投射型
表示装置について図面を参照しながら説明する．本実施
例においては受光型ライトバルブに上下基板間に強誘電
性液晶を扶持した単純マトリックス液晶パネルを用いた
。第３図は本発明の実施例における液晶表示装置の構成
を示すものである。第３図（ａ）は前記液晶表示装置の
投射光学系の構威図、第３図（ロ）は前記液晶表示装置
のキャビネット内の光学系構威図である。ランプ３０２
からの射出光は集光レンズ３０３で集光されてＸ字状に
交差したダイクロイックミラー（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｍ
ｉｒｒｏｒ３０４， ３０５）によって３原色に分光
され、それぞれ赤、緑、青に対応する液晶光スイッチ３
０６に照射される．液晶光スイッチを通過した光はプリ
ズム型グイクロイックミラ−３０７により合威された投
射レンズ３０８、第１ξラー３１０、第２ξラー３１１
、第３ミラー３１２を経て、スクリーン３１３上に投射
される．この光学系におけるスクリーン３１３上の輝度
分布の実測値は液晶パネル３０６を挿入しない場合第５
図のようになる．画素の面積が均一な液晶パネルを挿入
した場合にも第５図と同様の結果が得られた．第５図の
値は画面を２５分割し、その平均的な輝度を規格化して
表わしたものである．また細かな測定値と前記近似式よ
り電極の幅Ｈ（ｘ）、Ｈ （ｙ）は求められた．ここで
座標原点は画面中央であり、ｘ，ｙの範囲は−１から１
までである。
表示装置について図面を参照しながら説明する．本実施
例においては受光型ライトバルブに上下基板間に強誘電
性液晶を扶持した単純マトリックス液晶パネルを用いた
。第３図は本発明の実施例における液晶表示装置の構成
を示すものである。第３図（ａ）は前記液晶表示装置の
投射光学系の構威図、第３図（ロ）は前記液晶表示装置
のキャビネット内の光学系構威図である。ランプ３０２
からの射出光は集光レンズ３０３で集光されてＸ字状に
交差したダイクロイックミラー（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｍ
ｉｒｒｏｒ３０４， ３０５）によって３原色に分光
され、それぞれ赤、緑、青に対応する液晶光スイッチ３
０６に照射される．液晶光スイッチを通過した光はプリ
ズム型グイクロイックミラ−３０７により合威された投
射レンズ３０８、第１ξラー３１０、第２ξラー３１１
、第３ミラー３１２を経て、スクリーン３１３上に投射
される．この光学系におけるスクリーン３１３上の輝度
分布の実測値は液晶パネル３０６を挿入しない場合第５
図のようになる．画素の面積が均一な液晶パネルを挿入
した場合にも第５図と同様の結果が得られた．第５図の
値は画面を２５分割し、その平均的な輝度を規格化して
表わしたものである．また細かな測定値と前記近似式よ
り電極の幅Ｈ（ｘ）、Ｈ （ｙ）は求められた．ここで
座標原点は画面中央であり、ｘ，ｙの範囲は−１から１
までである。
第１図及び第２図は上式に従って作威した本発明の実施
例における液晶表示素子の構戒を示すものである。第１
図（ａ）、第２図は本発明の液晶パネルの構成を概念的
に示したものであり、第１図（ａ）は平面図、第１図（
ｂ） （Ｃ）はそれぞれ第１図（ａ）の１１， １２に
対応する周辺部拡大平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ
）の１ｌに対応する中央部拡大平面図、第２図（ａ）は
断面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の６に対応する拡
大断面図である。上下基板ＩＬ １２にそれぞれストラ
イプ状の透明電極１３、ｌ４を形成し、電極上に配向膜
２３を形成し、２μｍのスペーサ−２１を挟んだ後、電
極１３、１４が直交するように上下基板１１ １２を組
み合わせ、この基板間に強誘電性液晶２２を封入し配向
させた．液晶材料はエステル系の強誘電性液晶を用い、
配向膜２３はＳｉＯを基板法線から８２度傾いた方向か
ら蒸着し形成した。電極ｌ３、１４のピッチは３０μｍ
で一定とし、電極ｌ３、ｌ４の形状は短形で、その短辺
の長さは前記関係式で決定され中央部で約１７μｍ、周
辺部では約２５μｍとなる、周辺部ほど電極幅の広い電
極構成とした．第１図（ｂ）と第１図（ｄ）の比較によ
り、画素すなわち上下透明電極交差する領域の面積は、
画面中央部１９と周辺部１８では明瞭に異なる。この液
晶パネルを２枚の直交する偏光版２５、２４の間に設置
し、電極に所定のパルスを印加することで、液晶パネル
に表示パターンを形成する．また画素以外の領域は、周
期的に各フィールドごとに±２５ボルト、１ミリ秒の比
較的大きなリセットパルスを隣あう２つの電極に印加す
ることで、その電極間の間隙部の液晶も駆動させ、電極
間隙部をすべて暗状態とすることで、遮光層となるブラ
ックマトリックスを形成した（例えば特願平１−２４２
２号参照）。
例における液晶表示素子の構戒を示すものである。第１
図（ａ）、第２図は本発明の液晶パネルの構成を概念的
に示したものであり、第１図（ａ）は平面図、第１図（
ｂ） （Ｃ）はそれぞれ第１図（ａ）の１１， １２に
対応する周辺部拡大平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ
）の１ｌに対応する中央部拡大平面図、第２図（ａ）は
断面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の６に対応する拡
大断面図である。上下基板ＩＬ １２にそれぞれストラ
イプ状の透明電極１３、ｌ４を形成し、電極上に配向膜
２３を形成し、２μｍのスペーサ−２１を挟んだ後、電
極１３、１４が直交するように上下基板１１ １２を組
み合わせ、この基板間に強誘電性液晶２２を封入し配向
させた．液晶材料はエステル系の強誘電性液晶を用い、
配向膜２３はＳｉＯを基板法線から８２度傾いた方向か
ら蒸着し形成した。電極ｌ３、１４のピッチは３０μｍ
で一定とし、電極ｌ３、ｌ４の形状は短形で、その短辺
の長さは前記関係式で決定され中央部で約１７μｍ、周
辺部では約２５μｍとなる、周辺部ほど電極幅の広い電
極構成とした．第１図（ｂ）と第１図（ｄ）の比較によ
り、画素すなわち上下透明電極交差する領域の面積は、
画面中央部１９と周辺部１８では明瞭に異なる。この液
晶パネルを２枚の直交する偏光版２５、２４の間に設置
し、電極に所定のパルスを印加することで、液晶パネル
に表示パターンを形成する．また画素以外の領域は、周
期的に各フィールドごとに±２５ボルト、１ミリ秒の比
較的大きなリセットパルスを隣あう２つの電極に印加す
ることで、その電極間の間隙部の液晶も駆動させ、電極
間隙部をすべて暗状態とすることで、遮光層となるブラ
ックマトリックスを形成した（例えば特願平１−２４２
２号参照）。
本発明の液晶素子を用いることで、輝度分布は第４図に
示す値となり、従来の画素の大きさがすべて同じである
液晶素子を用いた場合の第５図と比較し、輝度むらが極
めて低減された．次に第２の実施例について述べる。第
１の実施例と同じ光学系（第３図）を用い、液晶パネル
に電極ｌ３、１４の幅が一定とし、幅を変えたブラック
マトリックスとなるよう遮光層２５を形或したちのを用
いた．ブラックマトリックス間の距離は第１の実施例と
同様に ｔ となるようにすると第１の実施例と同様の結果が得られ
、この場合も輝度むらの大幅低減が実現できた． 発明の効果 本発明の受光型ライトバルブ及び投射型表示装置は、前
記受光型ライトバルブの各画素の開口率を、光学系によ
って定められる投射画面上の明るさに従って制御するこ
とにより、投射画面上の輝度むらを押え、均一な輝度分
布を得ることができる．
示す値となり、従来の画素の大きさがすべて同じである
液晶素子を用いた場合の第５図と比較し、輝度むらが極
めて低減された．次に第２の実施例について述べる。第
１の実施例と同じ光学系（第３図）を用い、液晶パネル
に電極ｌ３、１４の幅が一定とし、幅を変えたブラック
マトリックスとなるよう遮光層２５を形或したちのを用
いた．ブラックマトリックス間の距離は第１の実施例と
同様に ｔ となるようにすると第１の実施例と同様の結果が得られ
、この場合も輝度むらの大幅低減が実現できた． 発明の効果 本発明の受光型ライトバルブ及び投射型表示装置は、前
記受光型ライトバルブの各画素の開口率を、光学系によ
って定められる投射画面上の明るさに従って制御するこ
とにより、投射画面上の輝度むらを押え、均一な輝度分
布を得ることができる．
第１図（ａ）は本発明の一実施例の液晶素子の平面図、
第１図（ｂ） （Ｃ） （ｄ）は第１図（ａ）の拡大図
、第２図（ａ）Φ）は本発明の一実施例の液晶素子の断
面図と拡大断面図、第３図（ａ）は本発明の一実施例の
投射型液晶表示装置の投射光学系の構戒図、第３図〜）
は本発明の一実施例の投射型液晶表示装置のキャビネッ
ト内の構成図、第４図は本発明の投射型液晶表示装置の
投射画面上の輝度分布図、第５図は従来方式の投射型表
示装置の投射画面上の輝度分布図、第６図は投射型表示
装置の概念図である。 １１・・・・・・上基板、１２・・・・・・下基板、１
３・・・・・・列電極群、１４・・・・・・行電極群、
ｌ５・・・・・・電極ピッチ、１６・・・・・・周辺部
電極幅、１７・・・・・・中央部電極幅、１８・・・・
・・周辺部表示画素、工９・・・・・・中央部表示画素
、２ｌ・・・・・・スベーサ、２２・・・・・・強誘電
性液晶層、２３・・・・・・配向膜、３０２・・・・・
・ランプ、３０３・・・・・・集光レンズ、３０４，
３０５，３０７・・・・・・グイクロイック旦ラー
３０６・・・・・・液晶パネル、３０８・・・・・・投
射レンズ、３１０， ３１１， ３１３・・・・・
・ミラー、３１３・・・・・・スクリーン、６工・・・
・・・ランプ、６２・・・・・・集光レンズ、６３・・
・・・・受光型ライトバルブ、６４・・・・・・投射レ
ンズ、６５・・・・・・スクリーン。
第１図（ｂ） （Ｃ） （ｄ）は第１図（ａ）の拡大図
、第２図（ａ）Φ）は本発明の一実施例の液晶素子の断
面図と拡大断面図、第３図（ａ）は本発明の一実施例の
投射型液晶表示装置の投射光学系の構戒図、第３図〜）
は本発明の一実施例の投射型液晶表示装置のキャビネッ
ト内の構成図、第４図は本発明の投射型液晶表示装置の
投射画面上の輝度分布図、第５図は従来方式の投射型表
示装置の投射画面上の輝度分布図、第６図は投射型表示
装置の概念図である。 １１・・・・・・上基板、１２・・・・・・下基板、１
３・・・・・・列電極群、１４・・・・・・行電極群、
ｌ５・・・・・・電極ピッチ、１６・・・・・・周辺部
電極幅、１７・・・・・・中央部電極幅、１８・・・・
・・周辺部表示画素、工９・・・・・・中央部表示画素
、２ｌ・・・・・・スベーサ、２２・・・・・・強誘電
性液晶層、２３・・・・・・配向膜、３０２・・・・・
・ランプ、３０３・・・・・・集光レンズ、３０４，
３０５，３０７・・・・・・グイクロイック旦ラー
３０６・・・・・・液晶パネル、３０８・・・・・・投
射レンズ、３１０， ３１１， ３１３・・・・・
・ミラー、３１３・・・・・・スクリーン、６工・・・
・・・ランプ、６２・・・・・・集光レンズ、６３・・
・・・・受光型ライトバルブ、６４・・・・・・投射レ
ンズ、６５・・・・・・スクリーン。
Claims (9)
- （１）光源からの光を受光型ライトバルブに照射し、通
過した光をスクリーン上に投影する表示装置に用いる前
記受光型ライトバルブが複数の画素を持ち、前記画素の
面積が、前記画素の位置に対応する前記スクリーン上の
点の明るさの逆数に比例することを特徴とした受光型ラ
イトバルブ。 - （２）受光型ライトバルブが対向面に電極を有する一対
の基板間に液晶を挟持し、マトリックス状の画素を形成
する液晶マトリックス表示パネルである請求項（１）記
載の受光型ライトバルブ。 - （３）液晶材料として強誘電性液晶を用いる請求項（２
）記載の受光型ライトバルブ。 - （４）マトリックス状に形成される前記電極に短形のス
トライプ状の電極を用いる単純マトリックス液晶表示素
子を用い、前記電極の幅が前記表示装置のスクリーン上
の明るさに対応して変化することを特徴とした請求項（
２）または（３）記載の受光型ライトバルブ。 - （５）スクリーン上で、最も明るい点を座標原点とし、
Ｘ軸、Ｙ軸をそれぞれ水平、垂直に取るとき、水平方向
に長辺を持つ前記短形ストライプ電極の場合は前記電極
のＹ座標をＬとおき、垂直方向に長辺を持つ前記短形ス
トライプ電極の場合は前記電極のＸ座標をＬとおくとす
ると、個々の前記電極の幅Ｈが Ｈ（Ｌ）＝Ｋ（１＋Ｌ＾２／２） で表わされることを特徴とした請求項（４）記載の受光
型ライトバルブ。 - （６）電界未印加時において、表示が暗状態であること
を特徴とした請求項（２）〜（５）のいずれかに記載の
受光型ライトバルブ。 - （７）マトリックス状の画素を形成する液晶マトリック
スパネルにおいて、前記画素の面積が前記表示装置のス
クリーン上の明るさの逆数に対応するように、遮光層を
形成することを特徴とした請求項（２）または（３）記
載の受光型ライトバルブ。 - （８）液晶材料に強誘電性液晶を用い、隣接する２つの
前記ストライプ電極間の間隙部を、前記２つの電極に所
定のパルス電圧を印加することにより前記間隙部の安定
状態を暗状態に切り替え、前記間隙部を遮光層として形
成することを特徴とした請求項（７）記載の受光型ライ
トバルブ。 - （９）光源からの光を受光型ライトバルブに照射し通過
した光をスクリーン上に投影する構成からなる表示装置
において、請求項（１）〜（８）いずれかに記載の受光
型ライトバルブを用いた投射型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004166A JP2892733B2 (ja) | 1990-01-11 | 1990-01-11 | 投射型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004166A JP2892733B2 (ja) | 1990-01-11 | 1990-01-11 | 投射型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03209213A true JPH03209213A (ja) | 1991-09-12 |
| JP2892733B2 JP2892733B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=11577158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004166A Expired - Fee Related JP2892733B2 (ja) | 1990-01-11 | 1990-01-11 | 投射型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2892733B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0786815A1 (en) * | 1996-01-26 | 1997-07-30 | Hewlett-Packard Company | Photosensor array with compensation for optical aberrations and illumination nonuniformity |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54148496A (en) * | 1978-05-15 | 1979-11-20 | Seiko Epson Corp | Color liquid crystal display unit |
| JPS63244021A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Canon Inc | 駆動装置 |
| JPS63243988A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | 松下電器産業株式会社 | 表示デバイス及びそれを用いたプロジェクションテレビ |
| JPS63293523A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-30 | Seiko Epson Corp | 液晶光シャッタ−装置 |
-
1990
- 1990-01-11 JP JP2004166A patent/JP2892733B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2892733B2 (ja) | 1999-05-17 |
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