JPS626225A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS626225A
JPS626225A JP60144898A JP14489885A JPS626225A JP S626225 A JPS626225 A JP S626225A JP 60144898 A JP60144898 A JP 60144898A JP 14489885 A JP14489885 A JP 14489885A JP S626225 A JPS626225 A JP S626225A
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JP
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liquid crystal
light
electrode
substrate
layer
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Application number
JP60144898A
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English (en)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Takashi Inushima
犬島 喬
Akira Mase
晃 間瀬
Toshimitsu Konuma
利光 小沼
Mitsunori Sakama
坂間 光範
Toshiji Hamaya
敏次 浜谷
Minoru Miyazaki
稔 宮崎
Kaoru Koyanagi
小柳 かおる
Toshiji Yamaguchi
山口 利治
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS626225A publication Critical patent/JPS626225A/ja
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    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/02Function characteristic reflective

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 この発明は、反射型の表示装置に関するものであって、
スメクチック液晶特に例えば強誘電性液晶(以下FLC
という)を用いた表示パネルを設けることにより、マイ
クロコンピュータ、ワードプロセッサまたはテレビ等の
表示部の薄膜化を図る液晶表示装置に関するものである
「従来の技術」 固体表示パネルは各絵素を独立に制御する方式が大面積
用として有効である。このようなパネルとして、従来は
、二周波液晶例えばツウイスティック・ネマチック液晶
(以下TN液晶という)を用い、横力向400素子また
縦方向200素子とするA4判サイズの単純マトリック
ス構成にマルチプレキシング駆動方式を用いた表示装置
が知られている。
しかし、かかるTN液晶を用いて反射型液晶表示装置を
作らんとする場合、偏向板を2枚一対の基板の外側に互
いに90°回転して配設しなければならない。さらに反
射板はこの偏向板の外側(光入射光に対して最も奥側)
に配設しなければならない。即ち、光の経路を示すと、
入射光は第1の偏向板、対抗ガラス、対抗透光性導電膜
、TN液晶、透光性導電膜、ガラス基板、第2の偏向板
、アルミニューム反射基板、さらにここでの反射光はこ
の逆に第2の偏向板を経て入射光側に反射される。
「発明が解決しようとする問題点」 しかしかかるTN液晶を用いると、 (1)2枚の偏向板を用いるため、反射光量が減少する (2)ガラス基板での光の吸収損失が見られる(3)反
射板のアルミニュームが大気により徐々に酸化され、曇
ってきて反射率の低下を誘発してしまう (4)アクティブ素子を基板側に設けるとこの周辺の有
機樹脂により吸収損失を与えてしまう等の多くの欠点を
有する。
本発明はかかる問題点を解くものである。
「問題を解決するための手段」 かかる問題を解決するため、液晶材料としてスメクチッ
クC相(SmC”)を呈する強誘電性液晶を用いた。即
ちセルの間隔を4μmまたはそれ以下とすることにより
双安定状態を得ることができる。
そしてかかる薄いセルに等方性の液晶状態で液晶を混入
し、温度降下させ、SmAを得、さらに双安定なSmシ
になる。するとらせん構造をとくことができる。かかる
SmC”に電圧を印加すると、分子が一方向に並びその
角度は約45度を得ることができる。また逆の電圧を印
加すると、逆に約−45度(45度±5度以内)を得る
ことができる。そしてこの2つの状態は電圧を切っても
ほとんど変化しない不揮発性を有し、かつ互いに約90
度(±10度以内)の角度を有する。このため偏向板は
1枚で光の透過、不透過を成就することができることが
わかった。このため、本発明はセルを構成する一対の基
板(光の入射側を対抗電極、反射側を単に基板という)
とその内側に接続する電極(光の入射側の電極を対抗電
極、内部側を単に電極という)さらにその間に封入され
たFLCを有する。そして偏向板を入射光側に1枚配設
した。
特に本発明はこの可視光領域の光を反射する層を1つの
電極即ち基板上の電極により構成せしめた。
その場合、入射光の経路は偏向板、対抗基板、対抗電極
、FLC、電極、さらにここで反射され、逆の経路をた
どる。
また本発明でも残された問題点の使用温度範囲は、現在
複数の異なったFLCを組合わせて(ブレンドして)0
〜50℃において使用が可能となっている。このため実
用上はそれほど問題とならず、また階調に関してはカラ
ーも8色までとするならば階調が不要であり、マイクロ
コンピュータ等のディスプレイとしては十分実用が可能
であることが判明した。
「作用」 かくすることにより、 (1)偏向板が1枚のため光の損失を少なくできる。
(2)反射光用電極が大気に触れないため、酸化される
ことなく、反射率を高く保つことができる。
(3)部品点数が少ない。
(4) FLCを用いるため視野角が大きく、かつ省エ
ネルギである。
(5)非線型素子の厚さによりその吸収損失、開口率の
減少がまったくない。
さらに、非線型素子(NE)と強誘電性液晶(FLC)
とを直列にして各画素を構成せしめる場合、A4版また
はそれ以上の大面積のマトリックス化にそれぞれの画素
間のクロストークを除去し、初めて成就せしめることが
可能となった。
強誘電性液晶の他方のX配線に対応して赤(Rという)
、緑(Gという)、青(Bという)のフィルタを通すこ
とにより、カラー表示も可能となるという特徴を有する
以下に実施例に従って本発明を説明する。
「実施例1」 第1図はパッシブ型の液晶表示装置に本発明を用いた平
面図(A)及びA−A’の縦断面図(B)を示す。
図面より明らかなごとく、Y方向の線状パターン(2−
1)、(2−2)  ・・・(2−n)よりなる(2)
とX方向の線状パターン(3−1) 、 (3−2) 
 ・・・(3−m)よりなる(3)を有し、その交点が
1つのドツト(9)(例えば2−2.3−1の交点)を
構成する。それぞれの線状パターンは第2の基板(1′
)、第1の基板(1)に設けられている。またそれぞれ
の線状パターンは外部接続端子(11) 、(11’)
(11’)を有し、この領域により周辺回路と連結され
る。
それぞれの電極は周辺部をシール材(4)で封止され内
部にはスメクチック相を有する液晶(7)が充填されて
いる。
さらに第1の基板(1)の内側には反射性電極(2)。
を有し、実用上はアルミニュームの真空蒸着法により作
製した。
他方の第2の基板(1゛)はその上面に偏光板(8)を
有している。第1図はカラー表示の構成を示す。
ここではフィルタ(4)を基板(1゛)の内側に密接し
て設け、各ドツトがR(赤)、G(緑)、B(青)を交
互に繰り返すように配列させている。
このフィルタ(4)の保護用の被膜(5)(ポリイミド
系をここでは使用)をこれらの上面に設け、その表面(
5゛)を平坦にしている。 さらにこの上面(図面では
下面)に密接して透光性電極(3)をX軸方向に線状に
設けている。この電極はCTF (導電膜透光性膜)よ
りなり、具体的にはITO(酸化インジュームスズ)を
スパッタ法により形成して設けた。
この一対の電極(2) 、(3)の内側表面には非対称
配向層を形成した。
非対称配向層の一方の非ラビング層(ラビング処理を行
わない層)として1.1.1. )リメチルシラザン(
1,1,1,trimethylsilazane)を
1χにメタノール(Methonol)溶解して1分子
塗布法により塗布乾燥させて形成した。
他方のラビング層はCTF上に同様の1.1.1. ト
リメチルシラザンを塗布乾燥せしめ、さらにこの上面に
b−ナイロン(b−Nylone)を1χに60χm−
クレゾール(m−cresol)と40χメタノール(
methanol)の希釈溶液にて希釈してスピン法に
より塗布して形成した。
このb−ナイロンではな(PAN(ポリアクリルニトリ
ル)、PVA(ポリビニールアルコール)を約0.1 
μの厚さにスピン法により設け、公知のラビング処理を
した。ラビング処理の一例として、ナイロンをラビング
装置に900 PPMで回転させ、その表面を2m/分
の速度で基板を移動させて形成した。即ち一方の電極(
2)上には非ラビング処理膜を形成してラビング処理を
行わない配向膜とし、他方の電極(3)には前記した有
機化合物の膜を形成しラビング処理を行った。この非ラ
ビング層をCTF (3)の内側表面としてもよい。さ
らにこの配向処理層間にはFLC例えばS8(オクチル
・オキシ・ベンジリデン・アミノ・メチル・ブチル・ベ
ンゾエイト)を充填した。これ以外でもBOBAMBC
等のFLCまたは複数のブレンドを施したFLCを充填
し得る。この画素のしきい値特性例を第2図に示す。図
面でも±5v加えることにより、曲線(13) 、 (
13’)を得、透過、非透過をさせ得、十分反転させる
とともにメモリ効果を示すヒステリシスを得ることが判
明した。第2図において縦軸は透過率である。
第1図において、可視光領域の光を反射するには入射光
(10)が偏光板(8)より第2の透光性基板(1”)
、フィルタ(4)、保護膜(5)、透光性導電膜(6)
非対称配向処理層(図示せず)、スメクチック液晶(7
)1反射性電極(2)となり、またここで逆の光路をへ
て反射光(10’)として放出される。
この場合、フィルタ(4)、保護膜(5)に何等かの媒
体の色が存在する場合、また全体を一定の色調にせんと
するならば、反射性電極(2)の上面は光の干渉膜とし
てCTFを300〜1500人の厚さの範囲で可変して
形成してもよい。
図面より明らかなごとく、スメクチック相を有する液晶
特にSmC”層を用いるならば液晶がメモリ作用を有し
、またそのチルト角を約45°とすることにより偏光板
を1枚用いるのみで光の「ON」rOFF Jの制御が
可能であるということである。
またその結果、反射板を従来より公知のTN液晶で第1
の基板の外側に設ける必要がない。そして1つの電極を
反射性電極−とすればよい。
「効果」 さらに重要なことは、この液晶は4μ以下の厚さく一般
には1〜2μ)しか有さない。そのため入射光(10)
と反射光(10’)は同一フィルタを2回透過すること
である。そのため従来より公知のTN液晶で用いた如く
、裏面基板の外側(図面で対応させるならば第1の基板
の下側)に反射板を配した場合は入射光がフィルタを通
り、例えば赤であり、反射光が隣の緑のフィルタを通り
得る。するとその光は赤でも緑でもない他の色となり、
それらの混合により白色の色調となってしまう。
しかし本発明においてはフィルタ(4)と反射性電極(
2)との距離が10μ以下であるため、かかる隣のドツ
トの色が混合しないという大きな特色を有する。
本発明の第1図はセグメントは6×6であるが、それは
実験で用いた100 X100のマトリックスの一部を
示したものである。しかしごのドツト数は640 X4
00(カラーの場合は1920 X 400) 、 7
20 X 400その他の構成を有しえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のパッシブ型の液晶表示パネルの平面図
および縦断面図を示す。 第2図は本発明に用いた強誘電性液晶の動作を示す。 g1口 11頁の続き )発 明 者  坂 間   光 範 東京都世田谷区
北烏田ネルギー研究所内 か発 明 者  浜 谷   敏 次 東京都世田谷区
北烏田ネルギー研究所内 か発 明 者  宮  崎     稔 東京都世田谷
区北烏1ネルギー研究所内 り発 明 者  小柳  かお る  東京都世田谷区
北烏山ネルギー研究所内 )発 明 者  山 口   利 治 東京都世田谷区
北烏山ネルギー研究所内 7丁目21番21号 株式会社半導体エフ丁目21番2
1号 株式会社半導体エフ丁目21番21号 株式会社
半導体エフ丁目21番21号 株式会社半導体エフ丁目
21番21号 株式会社半導体工手続補正書印釦 昭和60年8月6日 1、事件の表示 昭和60年特許願第144898号 2、発明の名称 液晶表示装置 3、補正をする者 事件との関係    特許出願人 住所 東京都世田谷区北鳥山7丁目21番21号明細書
全文 5、補正の内容 別紙の通り 明    細    書 1、発明の名称 示装置 L −1”r mT ++HjKの範囲1、電極を互い
に有する一対の基板を電極を有する面を内側にして対向
させた液晶セルと、前記基板間にある染料が添加された
スメクチック液晶と、1枚の偏向板と、少なくとも可視
光領域の光を反射する層より構成されることを特徴とす
る液晶表示装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記添加さ料とし
てアントラキノン系、アゾ系等 比(CR) = 8以上である二色性染料より    
゛とを特徴とする液晶表示装置。 求の範囲第1項において、前記スメク チック液晶としては、強88 itt性を有するスメク
チックC相を呈するものであり、チルト角は約45°を
有することを特徴とする液晶表示1主ラフ 細な説明 「発明の利用分野」 この発明は、反射型の表示装置に関するものであって、
染料が添加されたスメクチック液晶特に例えばゲスト・
ホスト型の強誘電性液晶(以下FLCという)を用いた
表示パネルを設けることにより、マイクロコンピュータ
、ワードプロセッサまたはテレビ等の表示部の薄膜化を
図る液晶表示装置に関するものである。 「従来の技術」 固体表示パネルは各絵素を独立に制御する方式が大面積
用として有効である。このようなパネルとして、従来は
、二周波液晶例えばツウイスティック・ネマチック液晶
(以下TN液晶という)を用い、横方向400素子また
縦方向200素子とする44判サイズの単純マトリック
ス構成にマルチプレキシング駆動方式を用いた表示装置
が知られている。 しかし、かかるTN液晶を用いて反射型液晶表示装置を
作らんとする場合、偏向板を2枚一対の基板の外側に互
いに90°回転して配設しなければならない。さらに反
射板はこの偏向板の外側(光入射光に対して最も奥側)
に配設しなければならない。即ち、光の経路を示すと、
入射光は第1の偏向板、対抗ガラス、対抗透光性導電膜
、TN液晶、透光性導電膜、ガラス基板、第2の偏向板
、アルミニューム反射基板、さらにここでの反射光はこ
の逆に第2の偏向板を経て入射光側に反射される。 [発明が解決しようとする問題点」 しかしかかるTN液晶を°用いると、 (1)2枚の偏向板を用いるため、反射光量が減少する (2)ガラス基板での光の吸収損失が見られる(3)反
射板のアルミニュームが大気により徐々に酸化され、曇
ってきて反射率の低下を誘発してしまう (4)アクティブ素子を基板側に設けるとこの周辺の有
機樹脂により吸収損失を与えてしまう等の多くの欠点を
有する。 本発明はかかる問題点を解くものである。 「問題を解決するための手段」 かかる問題を解決するため、液晶材料としてカイラス(
キラルともいう)スメクチックC相(SmC”)を呈す
る強誘電性液晶を用い、同時にアゾ系、アントラキノン
系等の液晶に溶融し得る染料をも用いたものである。即
ち、非対称配向処理等の配向処理を一対の電極の面に施
し、それらを張り合わせてセルの間隔を4μmまたはそ
れ以下とした。 そしてかかる薄いセルにSmC”となる温度範囲に保持
することによりらせん構造を保持せしめ、双安定なSm
C”を作ることができる。かかるSmC”の多極子が一
方向に揃った状態でこのFLCに電圧を印加すると、分
子が一方向に並びその角度は約45度を得ることができ
る。また逆の電圧を印加すると、逆に約−45度(45
度±5度以内)を得ることができる。そしてこの2つの
状態は電圧を切ってもほとんど変化しない不揮発性を有
し、かつ互いに約90度(±10度以内)の角度を有す
る。このため偏向板は1枚で光の透過、不透過を成就す
ることができることがわかった。このため、本発明はセ
ルを構成する一対の基板(光の入射側を対抗電極、反射
側を単に基板という)とその内側に接続する電極(光の
入射側の電極を対抗電極、内部側を単に電極という)さ
らにその間に封入されたFLCを有する。そして偏向板
を入射光側に1枚配設した。 特に本発明はこの可視光領域の光を反射する層を1つの
電極即ち基板上の電極により構成せしめた。 その場合、入射光の経路は偏向板、対抗基板、対抗電極
、FLC、電極、さらにここで反射され、逆の経路をた
どる。 また本発明でも残された問題点の使用温度範囲は、現在
複数の異なったFLCを組合わせて(ブレンドして)0
〜50℃において使用が可能となっている。このため実
用上はそれほど問題とならず、また階調に関してはカラ
ーも8色までとするならば階調が不要であり、マイクロ
コンビュ、−夕等のディスプレイとしては十分実用が可
能であることが判明した。 「作用」 かくすることにより、 (1)偏向板が1枚のため光の損失を少なくできる。 (2)反射光用電極が大気に触れないため、酸化される
ことなく、反射率を高く保つことができる。 (3)部品点数が少ない。 (4) FLCを用いるため視野角が大きく、かつ省エ
ネルギである。 (5)非線型素子の厚さによりその吸収損失、開口率の
減少がまったくない。 さらに、非線型素子(NE)と強誘電性液晶(FCC)
とを直列にして各画素を構成せしめる場合、A4版また
はそれ以上の大面積のマトリックス化にそれぞれの画素
間のクロストークを除去し、初めて成就せしめることが
可能となった。 強誘電性液晶の他方のX配線に対応して赤(Rという)
、緑(Gという)、青(Bという)のフィルタを通すこ
とにより、カラー表示も可能となるという特徴を有する
。 以下に実施例に従って本発明を説明する。 「実施例1」 第1図はパッシブ型の液晶表示装置に本発明を用いた平
面図(^)及びA−A′の縦断面図(B)を示す。 図面より明らかなごとく、Y方向の線状パターン(2−
1)、(2−2)  ・・・(2−n)よりなる(2)
とX方向の線状パターン(3−1) 、 (3−2) 
 ・・・(3−m)よりなる(3)を有し、その交点が
1つのドツト(9)(例えば2m2.3−1の交点)を
構成する。それぞれの線状パターンは第2の基板(1゛
)、第1の基板(1)に設けられている。またそれぞれ
の線状パターンは外部接続端子(11)、(11”)を
有し、この領域により周辺回路と連結される。 それぞれの電極は周辺部をシール材(4)で封止され内
部にはスメクチック相を有する液晶(7)が充填されて
いる。 さらに第1の基板(1)の内側には反射性電極(2)を
有し、実用上はアルミニュームの真空蒸着法により作製
した。 他方の第2の基板(1゛)はその上面に偏光板(8)を
有している。第1図はカラー表示の構成を示す。 ここではフィルタ(4)を基板(1“)の内側に密接し
て設け、各ドツトがR(赤)、G(緑)、B(青)を交
互に繰り返すように配列させている。 このフィルタ(4)の保護用の被膜(5)(ポリイミド
系をここでは使用)をこれらの上面に設け、その表面(
5′)を平坦にしている。 さらにこの上面(図面では
下面)に密接して透光性電極(3)をX軸方向に線状に
設けている。この電極はCTF (導電膜透光性膜)よ
りなり、具体的にはITO(酸化インジュームスズ)を
スパッタ法により形成して設けた。 この一対の電極(2) 、 (3)の内側表面には非対
称配向層を形成した。 非対称配向層の一方の非ラビングN(ラビング処理を行
わない層)として1.1.1. トリメチルシラザン(
1,1,1,trimethylsilazane)を
1χにメタノール(Methonol)溶解して1分子
塗布法により塗布乾燥させて形成した。 他方のラビング層はCTF上に同様の1.1.1. )
リメチルシラザンを塗布乾燥せしめ、さらにこの上面に
b−ナイロン(b−Ny 1one)を1χに60χm
−クレゾール(m−cresol)と40χメタノール
(methanol)の希釈溶液にて希釈してスピン法
により塗布して形成した。 このb−ナイロンではな(PAN(ポリアクリルニトリ
ル) 、 PVA (ポリビニールアルコール)を約0
.1 μの厚さにスピン法により設け、公知のラビング
処理をした。ラビング処理の一例として、ナイロンをラ
ビング装置に900 PPMで回転させ、その表面を2
+m/分の速度で基板を移動させて形成した。即ち一方
の電極(2)上には非ラビング処理膜を形成してラビン
グ処理を行わない配向膜とし、他方の電極(3)には前
記した有機化合物の膜を形成しラビング処理を行った。 この非うビング相をCTF (3)の内側表面としても
よい。さらにこの配向処理層間にはアントラキノン系二
色性色素を3重量%添加した強誘電性液晶のFLCまた
は複数のブレンドを施したFLCを充填し得る。かくし
てゲスト・ホスト型強誘電性液晶を有せしめた。この画
素のしきい値特性例を第2図に示す。図面でも±5v加
えることにより、曲線(13) 、 (13’)を得、
透過、非透過をさせ得、十分反転させるとともにメモリ
効果を示すヒステリシスを得ることが判明した。第2図
において縦軸は透過率である。 第1図において、可視光領域の光を反射するには入射光
(10)が偏光板(8)より第2の透光性基板(1’L
 フィルタ(4)、保護膜(5)、透光性導電膜(6)
。 非対称配向処理層(図示せず)、スメクチック液晶(7
)9反射性電極(2)となり、またここで逆の光路をへ
て反射光(10’)として放出される。 この場合、フィルタ(4)、保護膜(5)に何等かの媒
体の色が存在する場合、また全体を一定の色調にせんと
するならば、反射性電極(2)の上面は光の干渉膜とし
てCTFを300〜1500人の厚さの範囲で可変して
形成してもよい。 図面より明らかなごとく、スメクチック相を有する液晶
特にSmC”層を用いるならば液晶がメモリ作用を有し
、またそのチルト角を約45″とすることにより偏光板
を1枚用いるのみで光の「ON」rOFF Jの制御が
可能であるということである。 またその結果、反射板を従来より公知のTN液晶で第1
の基板の外側に設ける必要がない。そして1つの電極を
反射性電極とすればよい。 「効果」 さらに重要なことは、この液晶は4μ以下の厚さく一般
には1〜2μ)しか有さない。そのため入射光(lO)
と反射光(10”)は同一フィルタを2回透過すること
である。そのため従来より公知のTN液晶で用いた如く
、裏面基板の外側(図面で対応させるならば第1の基板
の下側)に反射板を配した場合は入射光がフィルタを通
り、例えば赤であり、反射光が隣の緑のフィルタを通り
得る。するとその光は赤でも緑でもない他の色となり、
それらの混合により白色の色調となってしまう。 しかし本発明においてはフィルタ(4)と反射性電極(
2)との距離が10μ以下であるため、かかる隣のドツ
トの色が混合しないという大きな特色を有する。 本発明の第1図はセグメントは6×6であるが、それは
実験で用いた100 X100のマトリックスの一部を
示したものである。しかしこのドツト数は640 X4
00(カラーの場合は1920 x 400) 、 7
20 x 400その他の構成を有しえる。 4、図面の簡単な説明 第1図は本発明のパッシブ型の液晶表示パネルの平面図
および縦断面図を示す。 第2図は本発明に用いた強誘電性液晶の動作を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電極を互いに有する一対の基板を電極を有する面を
    内側にして対向させた液晶セルと、前記基板間にあるス
    メクチック液晶と、1枚の偏向板と、少なくとも可視光
    領域の光を反射する層より構成されることを特徴とする
    液晶表示装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記可視光領域の
    光を反射する層は前記電極の一方を兼ねていることを特
    徴とする液晶表示装置。 3、特許請求の範囲第1項において、前記スメクチック
    液晶としては、強誘電性を有するスメクチックC相を呈
    するものであり、チルト角は約45°を有することを特
    徴とする液晶表示装置。
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