KR0172874B1 - 액정표시소자의 드라이버 아이씨 구조 - Google Patents

액정표시소자의 드라이버 아이씨 구조 Download PDF

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KR0172874B1 KR1019950019512A KR19950019512A KR0172874B1 KR 0172874 B1 KR0172874 B1 KR 0172874B1 KR 1019950019512 A KR1019950019512 A KR 1019950019512A KR 19950019512 A KR19950019512 A KR 19950019512A KR 0172874 B1 KR0172874 B1 KR 0172874B1
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Abstract

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 게이트,데이타 드라이버의 시프트 레지스터의 구조를 개선하여 영상신호 변환장치 없이 디스플레이 모드에 따른 영상을 효율적으로 드라이버 디스플레이 하는데 적당하도록 한 액정표시소자의 드라이버 IC 구조에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시소자의 드라이버 IC구조는 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어부와, 상기 시스템 제어부의 제어신호에 의해 액정패널의 복수개의 게이트라인과 복수개의 데이타라인에 각각 화소구동 신호를 인가하는 게이트 드라이버, 데이타 드라이버를 구비한 액정 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 드라이버의 입력신호를 레벨 시프트하는 시프트 레지스터가 제1열 시프트 레지스터, 제2열 시프트레지스터 이중으로 구성되고, 상기 데이타 드라이버의 1수평 주사기간 동안의 영상신호의 샘플링 타이밍을 결정하는 시프트 레지스터가 제1열 시프트 레지스터, 제2열 시프트 레지스터 이중으로 이루어진다.

Description

액정표시소자의 드라이버 아이씨(IC) 구조
제1도 (a)내지 (c)는 일반적인 TFT-LCD 패널의 구조 및 특성도.
제2도 (a)는 액티브 매트릭스형 액정표시소자의 모듈구조도.
(b)는 게이트 드라이버의 구성을 나타낸 구조도.
(c)는 제2도 (b)에 따른 동작파형도.
제3도 (a)는 아나로그 데이타 드라이버의 구조도.
(b)는 디지탈 데이타 드라이버의 구조도.
제4도 (a)는 디스플레이 모드에 따른 화소수를 나타낸 테이블.
(b)는 HDTV와 XGA의 신호 포맷을 나타낸 테이블.
제5도는 XGA, HDTV영상신호를 사용하는 AMLCD패널의 구조도.
제6도는 신호형태에 따른 디스플레이 구성을 나타낸 AMLCD패널의 구조도.
제7도 (a)는 본 발명의 시프트 레지스터의 구조도.
(b)(c)는 디스플레이 모드에 따른 시프트 레지스터의 기억내용을 나타낸 파형도.
제8도 (a)(b)(c)는 본 발명의 시프트 레지스터의 출력파형도.
제9도 (a)는 본 발명의 AMLCD 패널의 구조도.
(b)는 제9도 (b)에 따른 시프트 레지스터의 구조도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
70 : 제 1 열 시프트 레지스터 71 : 제 2 열 시프트 레지스터
72 : AND 게이트 73 : 시스템 제어부
74 : 제 1 데이타 드라이버 75 : 제 2 데이타 드라이버
76 : 제 1 게이트 드라이버 77 : 제 2 게이트 드라이버
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 게이트, 데이타 드라이버의 시프트 레지스터의 구조를 개선하여 영상신호 변환장치 없이 디스플레이 모드에 따른 영상을 효율적으로 디스 플레이 하는데 적당하도록 한 액정표시소자의 드라이버 IC구조에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 모드는 수평,수직 화소수에 따라 VGA(640×480), SVGA(800×600), XGA(1244×768), SXGA(1280×1024), HDTV(1820×1024)등이 있다.
HDTV급은 화면비가 16 : 9이고 나머지는 화면비가 4 : 3이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 액정표시소자에 관하여 설명하면 다음과 같다.
제1도 (a) 내지 (c)는 일반적인 TFT-LCD 패널의 구조 및 특성도이다.
일반적으로 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 패널은 구동소자로 TFT를 사용하여 액정(Liquid Crystal)에 전압을 인가하여 그 전압에 따른 영상을 디스 플레이 하는 구조로 그 특징으로는 CRT(Cathod Ray Tube)에 비해 부피가 작고 소비전력이 적은 장점등이 있다.
데이타라인(1)과 게이트라인(2)이 직교하는 부분에 TFT(3)가 위치하고 TFT(3)의 게이트는 게이트라인(2)에 접속하고 데이트라인(1)은 TFT(3)의 소오스(Source)에 연결되며 TFT(3)의 나머지 한 단자인 드레인 단자는 ITO(Indium Thin Oxide)로 이루어진 화소전극(4)에 연결된다.
그리고 제1도 (b)에서와 같이, 액정의 특성에서 액정에 전압을 인가하지 않을 때 광 투과도가 100%인 액정의 모드가 표준 화이트모드(Nomally White Mode)인 경우, 액정의 광 투과도는 전압을 인가하지 않을 경우 1.0으로 100%편광된 광을 투과하며 높은 전압을 액정양단에 인가하면 편광된 빛을 액정이 막아 광투과도가 0.0이 된다.
또한 광투과도는 액정양단 인가전압의 절대값으로 나타남을 알 수 있다.
액정의 구동에 있어서, 중요한 또 하나의 특징은 액정을 AC(교류)적으로 구동하여 배향막과 액정의 불순물등의 이온화를 방지하여 액정의 열화나 영상의 디스플레이상의 잔상을 방지할 수 있다.
제1도 (c)는 TFT의 게이트 전압에 대한 드레인 전류의 특성을 나타낸 것이다.
그리고 제2도 (a)는 상기와 같은 특성을 갖는 액정과 TFT를 이용하여 구성한 AMLCD의 모듈구조도이다.
게이트 드라이버(6)는 AMLCD 패널의 게이트라인을 선택하는 것으로 TFT-LCD패널의 게이트라인에 연결되고 데이타 드라이버(5)는 AMLCD 패널에 영상데이타를 공급하는 것으로 TFT-LCD 패널의 데이타라인에 연결된다.
상기와 같은 TFT-LCD 모듈은 TV영상 디스 플레이나 컴퓨터의 모니터 등으로 사용된다.
TFT-LCD 모듈의 구동은 게이트라인이 AMLCD 패널의 한 라인을 선택하면 1수평 주사기간의 영상데이타가 패널에 공급된다.
상기와 같은 게이트 드라이버는 제2도 (b)에서와 같이 게이트라인 1-N까지 순차적으로 한 수평라인마다 게이트라인을 선택하게 된다.
이런 게이트라인의 선택은 시프트 레지스터(Shift Register)에 의해서 동작되며 선택된 시프트 레지스터의 출력은 AMLCD 패널의 게이트전압 VDD와 VEE레벨로 레벨시프트(Level Shift)된다.
레벨 시프트된 신호는 AMLCD 게이트라인을 구동할 수 있는 출력버퍼(Output Buffer)를 통하여 게이트라인에 신호를 공급한다.
상기와 같은 게이트 드라이버는 제2도 (c)에 나타낸 동작파형도에서와 같이 게이트라인 선택이 이루어지게 된다.
TV 영상에서는 비월주사를 하므로 홀수필드와 짝수필드로 영상의 한 프레임(Frame)을 형성한다.
각 필드에 따라 1수직 주사기간 동안의 수평라인수가 차례로 한 라인씩 선택되어 구동됨을 알 수 있다.
게이트 드라이버(6)는 TFT ON VGS 이상인 5V 이상의 전압이 각 수평동기 신호동안에 순차적으로 각 게이트라인을 구동한다.
TFT-LCD 패널의 셀(Cell)이 수평×수직(M×N)인 경우 게이트 드라이버(6)의 출력수가 N이 된다.
데이타 드라이버(5)는 영상신호의 한 수평주사 기간내에 현재 구동되는 영상신호의 그 다음 라인의 영상데이타를 축적하기 위하여 제3도 (a)(b)에서와 같은 구조를 갖게 된다.
상기 제3도 (a)(b)에서의 시프트 레지스터는 한 수평주사 기간 동안의 영상신호를 각 셀(Cell)의 위치에 맞는 샘플링 타이밍을 결정하는 것으로, 제3도 (a)는 TV 신호와 같이 아나로그 형태의 신호가 입력되는 데이타 드라이버로 샘플 앤드 홀더(Sample and Holder)의 용량 C1, C2를 이용하여 현재 수평라인 바로 이전의 수평주사 기간 내에 샘플링된 영상신호를 출력하면서 현재의 수평라인 중에 입력되는 영상 신호를 샘플링하는 구조이다.
즉, C1으로 현재의 수평주사기간 영상신호를 샘플하면서 C2로 홀딩된 이전 수평주사 기간의 영상신호를 AMLCD에 공급한다.
다음 영상필드에서는 C2로 영상신호를 샘플링하면서 C1으로 AMLCD패널에 영상신호를 공급한다.
제3도 (b)는 D비트의 디지탈 영상데이타를 구동하는 디지탈 신호데이타 드라이버로 제3도 (a)의 시프트 레지스터와 동일하게 샘플링 타이밍을 조정하고 현재 축적되는 영상데이타는 스토리지 데이타 래치(Storage Data Latch)에 저장되고 현재의 수평주사 기간 시작전에 스토리지 데이타 래치에 저장된 데이타가 디스플레이 데이타 래치로 이동된 디지탈 영상데이타를 아나로그 신호로 변환하기 위해서 DAC(Digital to Analog Converter)를 거쳐 M라인의 데이타를 M라인의 데이타라인에 공급한다.
스토리지 데이타 래치는 입력되는 디지탈 데이타를 샘플링하는 데이타 래치이며 디스플레이 데이타 래치는 전 수평주사 기간동안 샘플링된 신호를 현재 수평주사 라인동안 판넬에 공급하는 영상데이타를 보관중인 래치이다.
일반적으로 사용되는 O/A용 TFT-LCD패널의 구조는 영상 디스플레이 모드에 따라 디스플레이 모드에 따른 화소수를 나타낸 테이블인 제4도 (a)에서와 같이, 수평, 수직픽셀의 화소가 필요하다.
즉, HDTV에서는 사용되는 화면의 가로대 세로비가 16 : 9 화면비(Aspect Ratio)를 그 밖의 영상신호를 디스플레이 할 경우에는 화면비가 4 : 3임을 알 수가 있다.
그리고 영상 디스플레이 모드에 따라 수직, 수평화소의 갯수가 차이가 난다.
상기와 같이 영상 디스플레이 모드가 따른 영상신호를 동일한 AMLCD 패널에 디스플레이 하기 위해서는 신호변환부(7)를 이용하여 영상신호를 패널에 맞게 변환하여야 한다.
제5도는 XGA, HDTV 영상신호를 사용하는 AMLCD 패널의 구조이다.
즉, 1024(수직)×1820(수평)의 화소를 갖는 AMLCD 패널로서 제어부(8)의 제어에 의해 신변변호부(7)를 통하여 HDTV 신호가 입력되면 그에 맞는 동기제어 신호들이 공급되면 HDTV 신호가 AMLCD에 디스플레이 되게 된다.
즉, 게이트 드라이버(6)가 1024개의 게이트라인을 구동하고, 데이타 드라이버(5)가 1820×3개의 데이타라인을 구동하게 된다.
제5도에서와 같이, HDTV급 패널에 제4도 (b)에서와 같이, 신호형태가 다른 XGA급 신호가 입력되면 XGA신호를 HDTV 형태의 신호로 변환하여야 화면비가 4 : 3이 되는 영상을 디스플레이 할 수 있게 된다.
즉, 제6도의 시스템 제어부(62)에 의해 XGA급으로 입력되는 영상을 HDTV 영상형태로 변환하면 신호형태에 따른 디스플레이 구성을 나타낸 AMLCD패널의 구조도인 제 6 도에서와 같이, A,C부분에 블랙(Black)형태의 신호가 XGA 영상신호에 추가되고 또한 영상신호의 공급데이타 라인은 D,F 부분에 블랙(Black)형태의 신호가 추가되어야 한다.
액정표시소자에 있어, 영상신호를 변환하지 않고 디스플레이 할 경우에는 영상신호의 샘플주파수가 차이가 나게 되고, 영상의 라인수가 달라 디스플레이가 불가능하게 된다.
그러나 상기와 같은 종래의 액정표시소자에 있어서의 블랙형태의 신호추가는 외부의 영상신호 변환기가 추가되어야 했었다.
그리고 영상신호 변환기에 의해 신호가 변환(XGA→HDTV)되어 디스플레이 되어도 수평주사 기간과 샘플링 시간등이 짧아져서 디스플레이 되는 영상의 화질이 저하되는 문제점이 있었다
본 발명은 상기와 같은 종래의 액정표시소자의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 액정표시소자의 드라이버 IC의 시프트 레지스터의 구조를 개선하여 영상신호의 변화없이 디스플레이 모드에 다른 영상을 효율적으로 디스플레이 할 수 있는 액정표시소자의 드라이버 IC구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자의 드라이버 IC구조는 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어부와, 상기 시스템 제어부의 제어신호에 의해 액정패널의 복수개의 게이트라인 신호를 인가하는 게이트 드라이버와 복수개의 데이타 라인에 화소구동, 데이타 드라이버를 구비한 액정표시 장치에 있어서, 상기 게이트 드라이버의 입력신호를 레벨 시프트하는 시프트 레지스터가 제1열 시프트 레지스터, 제2열 시프트 레지스터 이중으로 구성되고, 상기 데이타 드라이버의 1수평 주사기간 동안의 영상신호의 샘플링 타이밍을 결정하는 시프트 레지스터가 제1열 시프트레지스터, 제2열 시프트 레지스터 이중으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 액정표시소자의 드라이버 IC구조에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제7도 (a)는 본 발명의 시프트 레지스터의 구조도이고, (b)(c)는 디스플레이 모드에 따른 시프트 레지스터의 기억내용을 나타낸 파형도이다.
16 : 9(HDTV급)의 화면비를 갖는 액정패널에 4 : 3(XGA급 )의 화면비를 갖는 영상을 디스플레이 하는 것으로 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어부와, 상기 시스템 제어부의 제어에 의해 액정패널의 구동에 필요한 게이트라인을 선택하는 게이트 드라이버와, 영상데이타를 각 데이타라인에 공급하는 데이타 드라이버로 구성되는데 상기 게이트 드라이버, 데이타 드라이버의 시프트 레지스터가 제7도 (a)에서와 같이, 제1열 시프트 레지스터(70), 제2열 시프트 레지스터(71)의 이중으로 구성된다.
그리고 상기의 제1,2열 시프트 레지스터(70)(71)에는 각각의 스타트펄스(SP1)(SP2)가 입력되고, 시프트 레지스터의 출력을 선택하는 시스템 제어부의 제어신호(QC)가 상기 제1,2열 시프트 레지스터(70)(71)의 출력신호를 논리 연산하는 AND게이트(72)의 출력단에 스위칭 신호로 입력된다.
그리고 디스플레이 영상모드에 따른 게이트 드라이버의 제1열의 시프트 레지스터 기억내용을 나타낸 파형도인 제7도 (b)와 디스플레이 영상모드에 따른 데이타 드라이버의 제1열의 시프트 레지스터 기억내용을 나타낸 파형도인 제7도 (c)에서와 같이, 입력되는 모드신호가 HIGH이면(A모드 : 16 : 9 디스플레이) 제1열의 시프트 레지스터(70)의 입력스타트펄스(SP1)는 계속 HIGH가 입력되고 모드신호가 LOW이면(B모드 : 4 : 3 디스플레이) 제1열의 시프트 레지스터(70)의 입력스타트펄스(SP1)는 게이트라인(A,B,C)에 따라 LOW가 되고 수직동기가 처음 시작되는 시점의 1필드 영상기간 동안 제7도 (b)의 ②에서와 같이 데이타를 가지게 된다.
상기와 같은 데이타는 모드신호가 입력되고 디스플레이 동작이 계속되는 동안에는 변환하지 않게 된다.
16 : 9의 영상모드에서는 AND 게이트(72)에 의해 1,2 시프트 레지스터(70)(71)의 출력이 Oi가 된다.
즉, 16 : 9의 영상모드에서는 일반적인 순차주사와 같은 형태가 되게 된다.(왜냐하면, 액정패널이 16 : 9의 화면비로 구성되었기 때문이다.).
출력신호(Oi)는 제8도 (a)에서와 같이 수직동기 신호에 동기되어 게이트라인을 1~N까지 순차 구동하기 위하여 O1~ON의 신호가 출력되게 된다.
그리고 영상모드가 16 : 9보다 적은 주사선을 갖는 4 : 3의 영상모드에서는 AND 게이트(72)와 시스템 제어부의 스타트펄스(SP2)의 제어에 의해 제8도 (b)와 같은 시프트 레지스터 출력을 얻을 수 있게 된다.
즉, 4 : 3의 영상모드에서는 수직동기 신호에 의해 첫 번째 신호 Oc는 제6도에서의 A,C영역을 선택하는 것이므로 데이타 드라이버(60)로 부터 공급되는 흑색레벨의 영상신호가 액정패널에 공급되게 된다.
상기와 같은 동작은 제1열의 시프트 레지스터(70)의 동작에 의해 결정되고 시스템 제어부의 제어에 의해와 동기시켜 SP1을 블랭킹이전에 공급하면 OX~OY의 신호가 출력되게 된다.
그리고 데이타 드라이버도 동일하게 제1,2열 시프트 레지스터로 구성되고 시프트 레지스터의 크기만 1~M으로 16 : 9 영상모드의 1수평주기의 도트수에 비례하여 구성되게 된다.
제7도 (c)의 ①(16 : 9)과 같이 제9도의 DEF전 영역에 영상을 디스플레이 하는 경우에는 전체가 모두 HIGH가 되도록 SP1과 CK1을 제어하게 된다.
그리고 E영역에만 영상을 디스플레이 하는 4 : 3영상모드의 경우에는 제8도 (c)에서와 같이 OW~OZ에서만 HIGH가 되게 제어한다.
즉, 게이트 드라이버, 데이타 드라이버의 제1,2열 시프트 레지스터에는 각각의 스타트펄스(SP1)(SP2)가 입력되어 샘플링 타이밍을 결정하는 신호와, 영상신호 포맷의 변화(16 : 9→4 : 3)에 따른 액정패널의 주변부(D,F)의 마스크 신호로 나뉘어져 출력되어, 영상신호 포맷의 변환에 따른 신호변환부에 의한 영상신호의 변환없이도 화질의 저하없이 영상을 디스플레이 할 수 있게 된다.
그리고 본 발명의 AMLCD 패널의 구조도인 제9도 (a)와 제9도 (a)에 따른 시프트 레지스터의 구조도인 제9도 (b)에서와 같이, 액정표시소자를 구성함에 있어서, 데이타 드라이버가 홀수데이타 라인에 구동신호를 인가하는 제1 데이타 드라이버(74), 짝수번째 데이타라인에 구동신호를 인가하는 제2 데이타 드라이버(75)로 분리되어 액정패널의 상측과 하측방향에 구성되고, 게이트 드라이버가 홀수번째 게이트라인에 구동신호를 인가하는 제1게이트 드라이버(76), 짝수번째 게이트라인에 구동신호를 인가하는 제2 게이트 드라이버로 분리되어 액정패널의 좌측과 우측방향에 구성된다.
이때, 게이트,데이타 드라이버의 제1,2열의 시프트 레지스터(70)(71)는 서로 반대 방향으로 시프트 동작을 하게 된다.
상기와 같이 구성된 액정표시소자는 시스템 제어부(73)의 제어 의해 제1 데이타 드라이버(74)일 경우, 제1열 시프트 레지스터(70)를 영상모드에 따른 마스크 레지스터로 동작시키고, 제 2 열 시프트 레지스터(71)를 순차적으로 스타트펄스(SP1)를 시프트 하는 것으로 사용하게 된다.
그리고 시스템 제어부(73)가 CA를 선택하여 Opi가 제1열 시프트 레지스터(70)의 출력으로 선택되면 제7도 (c)와 제8도 (c)와 같이 영상이 디스플레이 되게 된다.
또한 제2 데이타 드라이버(75)일 경우는 제2열 시프트 레지스터(71)를 영상모드에 따른 마스크 레지스터로 동작시키고 제1열 레지스터(70)를 순차적으로 스타트펄스(SP2)를 시프트 하는 것으로 사용하게 된다.
그리고 시스템 제어부(73)가 CA를 선택하여 Opi가 제2열 시프트 레지스터(71)의 출력으로 선택되면 제7도 (c)와 제8도 (c)와 같이 액정패널의 화소의 위치에 맞게 샘플링하는 시간을 설정하여 영상 디스플레이가 가능하게 된다.
그리고 게이트 드라이버도 데이타 드라이버와 동일하게 사용하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시소자의 드라이버 IC 구조는 상위 액정패널에 하위 영상신호를 디스플레이 할 경우에 영상신호 변환장치의 추가없이 디스플레이가 가능하여, 시스템을 단순화하고, 영상포맷(16 : 9~4 : 3)의 변화에도 화질의 저하없이 효율적으로 영상을 디스플레이 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 시스템 전체를 제어하는 시스템 제어부와 상기 시스템 제어부의 제어신호에 의해 액정패널의 복수개의 게이트라인과 복수개의 데이트라인에 각각 화소구동 신호를 인가하는 게이트 드라이버, 데이타 드라이버를 구비한 액정표시 장치에 있어서, 상기 게이트 드라이버가 디스플레이 모드에 따라 HIGH또는 LOW레벨의 신호가 입력되는 제1 스타트 펄스(SP1)에 의해 샘플링 타이밍을 결정하여 게이트 구동신호를 출력하는 제1열 시프트 레지스터와, 제2 스타트 펄스(SP2)에 의해 디스플레이 모드에 따른 마스크 신호를 출력하는 제2열 시프트 레지스터와, 상기 제1, 2열 시프트 레지스터 각각의 출력 신호를 AND 연산 또는 제1열 시프트 레지스터의 출력 신호를 반전하여 디스플레이 모드에 따라 선택적으로 출력하는 논리 연산 출력부를 포함하여 구성되고; 상기 데이타 드라이버가 디스플레이 모드에 따라 HIGH또는 LOW레벨의 신호가 입력되는 제1 스타트 펄스(SP1)에 의해 샘플링 타이밍을 결정하여 데이타 구동신호를 출력하는 제1열 시프트 레지스터와, 제 2 스타트 펄스(SP2)에 의해 디스플레이 모드에 따른 마스크 신호를 출력하는 제2열 시프트 레지스터와, 상기 제1, 2열 시프트 레지스터 각각의 출력 신호를 AND 연산 또는 제1열 시프트 레지스터의 출력 신호를 반전하여 디스플레이 모드에 따라 선택적으로 출력하는 논리 연산 출력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 드라이버 IC 구조.
  2. 제1항에 있어서 데이타 드라이버가 홀수번째 데이타라인에 구동신호를 인가하는 제1 데이타 드라이버, 짝수번째 데이타라인에 구동신호를 인가하는 제2 데이타 드라이버로 분리되어 액정패널의 상측과 하측방향에 구성되고, 게이트 드라이버가 홀수번째 게이트라인에 구동신호를 인가하는 제1 게이트 드라이버, 짝수번째 게이트라인에 구동신호를 인가하는 제2 게이트 드라이버로 분리되어 액정패널의 좌측과 우측방향에 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 드라이버 IC 구조.
  3. 제2항에 있어서 게이트 드라이버, 데이타 드라이버의 제1, 2열의 시프트 레지스터는 서로 반대 방향으로 시프트 동작을 하는 것을 특징으로 하는 액정표시 소자의 드라이버 IC 구조.
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