KR100634827B1 - 액정표시장치의 감마전압 보상 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감마전압을 보상하여 화소의 충전특성을 개선할 수 있는 감마전압 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 액정표시장치의 감마전압 보상 장치는 1수평주기마다 소정의 기간동안 감마전압을 목표전압보다 크게 하기 위한 프리차지전압을 발생하는 프리차지전압 발생수단과, 영상신호의 전압레벨에 따라 서로 다른 레벨을 가지게끔 미리 설정된 기준전압에 프리차지전압 발생수단으로부터의 프리차지전압을 부가하여 감마전압을 발생하는 감마전압 발생수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 목표 감마전압보다 높은 프리차지 전압을 포함하는 감마전압을 공급하여 화소의 충전특성을 향상시킴으로써 수평 및 수직 화소간에 충전전압차가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

액정표시장치의 감마전압 보상 장치 및 방법{Apparatus for Compensating Gamma Voltage of Liquid Crystal Display and Method Thereof}
도 1은 종래의 액정표시장치를 나타내는 블록도.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 감마전압 발생부의 정극성부와 부극성부에 대한 등가회로도.
도 3은 도 1에 도시된 데이터드라이버를 통해 출력되는 감마전압 파형도.
도 4a 및 도 4b는 데이터라인에서의 전압 및 화소 충전전압을 나타내는 파형도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블록도.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 감마전압 발생부의 정극성부와 부극성부에 대한 등가회로도.
도 7은 도 5에 도시된 프리차지전압 발생부에서 출력되는 정극성과 부극성의 프리차지전압 파형도.
도 8은 도 5에 도시된 데이터드라이버를 통해 출력되는 감마전압 파형도.
도 9a 및 도 9b는 데이터라인에서의 전압 및 화소 충전전압을 나타내는 파형도.
도 10은 도 5에 도시된 프리차지전압 발생부에서 출력되는 정극성과 부극성의 프리차지전압 파형도의 다른 실시예.
도 11은 도 5에 도시된 프리차지전압 발생부에서 출력되는 정극성과 부극성의 프리차지전압 파형도의 또 다른 실시예.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
2 : 화상표시부 4 : 게이트드라이버
6 : 데이터드라이버 8 : 감마전압발생부
10, 16 : 정극성부 12, 18 : 부극성부
14 : 프리차지전압 발생부
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 감마전압을 보상하여 화소의 충전특성을 개선할 수 있는 감마전압 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상의 액정표시장치는 영상신호에 따라 액정의 광투과율을 조절하여 화상을 표시한다. 이러한 액정표시장치에서는 화상의 계조가 영상신호의 전압레벨에 따라 선형적으로 변하지 않고 비선형적으로 변하는 감마특성이 나타나게 된다. 이는 액정의 광투과율이 영상신호의 전압레벨에 따라 선형적으로 변하지 않음과 아울러 액정의 광투과율에 따라 화상의 계조가 선형적으로 변하지 않는 것에 기인한다. 이 감마특성으로 인해 화상이 열화되는 것을 방지하기 위하여 감마보정 전압들을 이용하여 영상신호의 전압레벨들간의 간격들을 다르게 변화시킨다. 다시 말하여, 액정표시장치는 영상신호의 전압레벨에 따라 서로 다른 레벨을 가지게끔 미리 설정된 감마전압을 영상신호의 전압레벨에 옵셋전압으로 부가시킴으로써 상기 감마특성을 보정하게 된다.
이를 위하여, 액정표시장치는 도 1에 도시된 바와 같이 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 화상표시부(2)와, 화상표시부(2)의 게이트라인들(GL1 내지 GLm)을 구동하기 위한 게이트드라이버(4)와, 화상표시부(2)의 데이터라인들(DL1 내지 DLn)을 구동하기 위한 데이터드라이버(6)와, 데이터드라이버(6)에 감마전압을 공급하기 위한 감마전압 발생부(8)를 구비한다. 화상표시부(2)는 매트릭스 형태로 배열되어진 액정셀들과, m개의 게이트라인들(GL1 내지 GLm)과 n개의 데이터라인들(DL1 내지 DLn)의 교차부에 각각 형성되어 상기 액정셀에 공급되는 데이터신호를 절환하기 위한 스위칭소자로서 박막트랜지스터를 구비한다. 게이트드라이버(4)는 게이트라인들(GL1 내지 GLm)에 순차적으로 게이트신호를 공급하여 해당 게이트라인에 접속되어진 박막트랜지스터들이 구동되게 한다. 데이터드라이버(6)는 게이트신호에 동기되어 1수평라인분의 화소신호를 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급하게 된다. 이 경우, 감마전압 발생부(8)는 영상신호의 전압레벨에 따라 서로 다른 레벨을 가지게끔 미리 설정된 직류전압을 감마전압으로 데이터드라이버(6)에 공급하게 된다. 이에 따라, 데이터드라이버(6)는 화소신호에 감마전압 발생부(8)로부터의 감마전압을 부가하여 데이터라인들에 공급함으로써 액 정표시장치에서의 감마특성이 보정되게 된다.
도 2a 및 도 2b는 감마전압 발생부의 전기적인 등가회로를 나타낸 것이다. 감마전압 발생부는 통상 도 3에 도시된 바와 같이 1 수평주기(1Hs)마다 반전된 극성의 감마전압을 발생시키기 위하여 도 2a에 도시된 바와 같이 정극성(+)의 감마전압들(VH1 내지 VH5)을 발생하는 정극성부(10)와, 도 2b에 도시된 바와 같이 부극성(-)의 감마전압들(VL1 내지 VL5)을 발생하는 부극성부(12)를 구비한다. 정극성부(10)는 외부로부터 인가되는 전원전압(VAA1)을 직렬로 접속된 제1 내지 제6 저항(R1 내지 R6)의 저항비에 따라 분압하여 5개의 노드들 각각에서 제1 내지 제5 정극성 감마보정 전압(VH1 내지 VH5)을 발생한다. 여기서, 제1 정극성 감마전압(VH1)은 블랙레벨에 대응되고, 제3 정극성 감마전압(VH3)은 중간레벨, 그리고 제5 정극성 감마전압(VH5)은 화이트레벨에 대응되는 전압레벨을 가지게 된다. 다시 말하여, 제1 정극성 감마전압(VH1)에서 제5 정극성 감마전압(VH5)으로 갈수록 감소되는 전압레벨을 가지게 된다. 제1 부극성부(12) 또한 정극성부(10)와 상반된 입력단자로 공급되는 전원전압(VAA2)을 제1 내지 제6 저항(R1 내지 R6)의 저항비에 따라 분합하여 5개의 노드들 각각에서 제1 내지 제5 부극성 감마전압(VL1 내지 VL5)를 발생하게 된다. 여기서, 제1 부극성 감마전압(VL1)은 블랙레벨에 대응되고, 제3 부극성 감마전압(VL3)은 중간레벨, 그리고 제5 부극성 감마전압(VL5)은 화이트레벨에 대응되는 전압레벨을 가지게 된다. 다시 말하여, 제1 부극성 감마전압(VL1)에서 제5 부극성 감마전압(VL5)으로 갈수록 증가되는 전압레벨을 가지게 된다.
이와 같은 정극성부(10)와 부극성부(12)를 포함하는 감마전압 발생부(8)에서는 감마전압(Vr)이 도 3에 도시된 바와 같이 1수평주기(1Hs) 마다 상반된 극성으로 발생되어 데이터드라이버(6)를 통해 해당 데이터라인(DL1 내지 DLn)에 출력된다. 그런데, 화상표시부(2)의 데이터라인(DL1 내지 DLn)은 저항성분(R)과 캐패시터 성분(C)을 포함하게 된다. 이 데이터라인들(DL1 내지 DLn)의 저항성분(R)과 캐패시터 성분(C)의 시정수(RC)에 의해 데이터라인(DL1 내지 DLn)에 공급되는 전압신호들은 라인지연 특성을 갖고 있다. 특히, 임의의 데이터라인에서의 수직 위치마다 저항성분(R)과 캐패시터성분(C)이 다름으로 인하여 상기 라인지연 특성도 다르게 나타나고 있다. 이러한 데이터라인에서 수직위치마다 다른 라인지연 특성으로 인하여 같은 레벨의 감마전압이 데이터라인에 인가된 경우에도 수직위치에 따라 공급되는 전압의 라이징타임이 달라지게 된다. 구체적으로, 임의의 데이터라인에서 데이터드라이버(6)에 가까운 위치(예를 들면, 화상표시부의 상부 측)에서는 시정수(RC)가 작음에 따라 도 4b에 도시된 바와 같이 공급되는 감마전압(Vdh)의 라이징타임(RT1)은 상대적으로 짧다. 이와 같이, 감마전압(Vdh)의 라이징타임(RT1)이 짧은 경우 화소에 충전되는 전압(Vcp1)은 보다 빠른 시간내(예를 들면, 1 수평주기내)에 목표전압을 충전하여 유지하게 된다. 반면에, 데이터드라이버(6)에서 먼 위치(예를 들면, 화상표시부의 하부측)에서는 선저항성분(R) 및 캐패시터성분(C)의 증가로 시정수(RC)가 커짐에 따라 도 4a에 도시된 바와 같이 공급되는 감마전압(Vdl)의 라이징타임(RT2)이 상대적으로 길다. 이와 같이, 감마전압(Vdl)의 라이징타임(RT2)이 긴 경우 화소에 전압이 충전되는 시간이 지연되게 됨으로써 그 화소에는 주어진 1 수평주기내에 목표전압을 충전하는 것이 불가능하게 되므로 화소충전전압(Vcp2)은 목표전압보다 작은 전압레벨을 가지게 된다. 이로 인하여, 동일한 화소신호에 대응하여 동일한 레벨의 감마전압이 인가되는 수직방향의 화소간에 전압차가 발생하게 된다. 이 결과, 동일한 휘도레벨을 표시하고자 하는 화소간에 수직 휘도차가 발생하여 화질을 떨어뜨리게 된다.
또한, 데이터드라이버(6)의 출력핀들의 출력저항이 각각 다름으로 인하여 각 데이터라인(DL1 내지 DLn)에 공급되는 전압신호들은 서로 다른 라인지연 특성을 가지게 된다. 상세히 하면, 데이터드라이버(6)의 특정 출력핀(예를 들면, 128번 출력핀)의 출력저항이 작은 경우 도 4b에 도시된 바와 같이 해당 데이터라인에 공급되는 감마전압(Vdh)의 라이징타임(RT1)은 상대적으로 짧다. 이와 같이, 감마전압(Vdh)의 라이징타임(RT1)이 짧은 경우 화소에 충전되는 전압(Vcp1)은 보다 빠른 시간내(예를 들면, 1 수평주기내)에 목표전압을 충전하여 유지하게 된다. 반면에, 데이터드라이버(6)의 다른 특정 출력핀(예를 들면, 129번 출력핀)의 출력저항이 큰 경우 도 4a에 도시된 바와 같이 해당 데이터라인에 공급되는 감마전압(Vdl)의 라이징타임(RT2)이 상대적으로 길다. 이와 같이, 감마전압(Vdl)의 라이징타임(RT2)이 긴 경우 화소에 전압이 충전되는 시간이 지연되게 됨으로써 그 화소에는 주어진 1 수평주기내에 목표전압을 충전하는 것이 불가능하게 되므로 화소충전전압(Vcp2)은 목표전압 보다 작은 전압레벨을 가지게 된다. 이로 인하여, 동일한 화소신호에 대응하여 동일한 레벨의 감마전압이 인가되는 수평방향의 화소간에 전압차가 발생하게 된다. 이 결과, 동일한 휘도레벨을 표시하고자 하는 화소 간에 수평 휘도차가 발생하여 화질을 떨어뜨리게 된다.
특히, 액정표시장치가 고정세 및 대화면화 되어갈수록 화소수가 증가됨에 따라 화소의 전압 충전기간이 짧아지게 되고, 데이터라인의 부하가 커짐에 따라 화소의 충전특성은 더욱 나빠지게 된다. 이 결과, 화소의 충전특성과 관련된 화질불량이 수반되게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 목표 감마전압보다 높은 프리차지 전압을 포함하는 감마전압을 공급함으로써 수평 및 수직 화소간에 충전전압차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 감마전압 보상 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치의 감마전압 보상 장치는 1수평주기마다 소정의 기간동안 감마전압을 목표전압보다 크게 하기 위한 프리차지전압을 발생하는 프리차지전압 발생수단과, 영상신호의 전압레벨에 따라 서로 다른 레벨을 가지게끔 미리 설정된 기준전압에 프리차지전압 발생수단으로부터의 프리차지전압을 부가하여 감마전압을 발생하는 감마전압 발생수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 감마전압 보상 방법은 1수평주기마다 소정의 기간동안 감마전압을 목표전압보다 크게 하기 위한 프리차지전압을 발생하는 단계 와, 영상신호의 전압레벨에 따라 서로 다른 레벨을 가지게끔 미리 설정된 기준전압에 프리차지전압을 부가하여 감마전압을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 5 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타낸 블록도이다. 도 5의 액정표시장치는 도 1에 도시된 액정표시장치와 대비하여 감마전압 발생부(8)에 프리차지전압을 공급하는 프리차지전압 발생부(14)를 추가로 구비한다. 이하, 도 5에서 도 1과 중복되는 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 프리차지전압 발생부(14)는 교류형태의 프리차지전압신호를 발생하여 감마전압발생부(8)로 공급한다. 감마전압발생부(8)는 프리차지전압 발생부(14)로부터 인가되는 프리차지전압신호와 전원공급부로부터 인가되는 공급전압(VAA)를 입력하여 영상신호의 전압레벨에 따라 다른 전압레벨을 가지는 감마전압을 발생하게 된다. 구체적으로, 감마전압발생부(8)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 정극성과 부극성의 감마전압을 각각 발생하는 정극성부(16)와 부극성부(18)를 구성으로 한다. 정극성부(16)는 입력단자를 통해 프리차지전압 발생부(14)로부터의 정극성 프리차지전압신호(+Vpre)를 입력한다. 이 경우, 정극성부(16)에 공급되는 프리차지전압신호(+Vpre)는 도 7에 도시된 바와 같이 1 수평주기내에서 임의의 프리차지기간(Δt) 동안에만 정극성(+)의 프리차지전압(ΔV) 상태를 유지하는 구형파 형태를 가지게 된다. 여기서, 프리차지 구간(Δt)과 프리차지전압(ΔV)은 액정표시장치의 특성에 따라 가변이 가능하게 된다. 이러한 프리차지전압신호(+Vpre)를 정극성부(16)는 직렬로 접속된 제1 내지 제6 저항(R1 내지 R6)들에 의해 분압하여 제1 내지 제5 정극성 감마전압들(VH1 내지 VH5)을 5개의 노드 각각을 통해 데이터드라이버(6)로 출력한다. 부극성부(18)는 입력단자를 통해 프리차지전압 발생부(14)로부터의 부극성 프리차지전압(-Vpre)을 입력한다. 이 경우, 부극성부(18)에 공급되는 프리차지전압신호(-Vpre)는 도 7에 도시된 바와 같이 1 수평주기내에서 임의의 프리차지기간(Δt) 동안에만 부극성(-)의 프리차지전압(ΔV) 상태를 유지하는 구형파 형태를 가지게 된다. 여기서, 프리차지 구간(Δt)과 프리차지전압(ΔV)은 액정표시장치의 특성에 따라 가변이 가능하게 된다. 이러한 프리차지전압신호(-Vpre)를 부극성부(18)는 직렬로 접속된 제1 내지 제6 저항(R1 내지 R6)들에 의해 분압하여 제1 내지 제5 부극성 감마전압들(VL1 내지 VL5)을 5개의 노드 각각을 통해 데이터드라이버(6)로 출력한다.
이에 따라, 데이터드라이버(6)를 통해 출력되는 감마전압(Vr)은 도 8에 도시된 바와 같이 2 스텝의 전압레벨을 가지는 구형파형이 1수평주기(1Hs)마다 반전된 형태를 가지게 된다. 다시 말하여, 데이터라인에 공급되는 감마전압(Vr)은 도 8에서와 같이 프리차지기간(Δt)에서 목표전압보다 높은 전압레벨을 가지고 그 다음에 목표전압을 가지는 2스텝의 구형파 형태를 가지게 된다. 이렇게 목표전압 보다 높은 프리차지전압이 먼저 공급되고 그 다음에 목표전압이 공급됨에 따라 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 임의의 데이터라인에서 수직위치에 따라 데이터라인들마다 지연특성이 다름에도 불구하고 화소에 충전되는 전압은 목표전압에 동일하게 접근할 수 있게 된다.
상세히 하면, 임의의 데이터라인에서 데이터드라이버(6)에 가까운 위치(예를 들면, 화상표시부의 상측부)에서는 시정수(RC)가 작음에 따라 도 9b에 도시된 바와 같이 감마전압(Vdh)의 라이징타임(RT1)은 상대적으로 짧다. 이와 같이, 감마전압(Vdh)의 라이징타임(RT1)이 짧은 경우 화소에 충전되는 전압은 목표전압 보다 높은 프리차지전압에 의해 빠른 시간내(예를 들면, 1수평주기내)에 목표전압을 충전하여 유지하게 된다. 반면에, 데이터드라이버(6)에 먼 위치(예를 들면, 화상표시부의 하부측)에서는 선저항성분(R) 및 캐패시터(C)의 증가로 시정수(RC)가 커짐에 따라 도 9a에 도시된 바와 같이 감마전압(Vdl)의 라이징타임(RT2)이 상대적으로 길다. 이와 같이, 감마전압(Vdl)의 라이징타임(RT2)이 긴 경우에도 화소에 충전되는 전압은 목표전압 보다 높은 프리차지전압에 의해 1 수평주기내에 목표전압을 충전하여 유지할 수 있게 된다. 이 결과, 동일한 전압레벨의 전압이 인가되는 수직방향의 화소들은 데이터라인의 수직위치에 따라 나타나는 다른 라인지연 특성에 관계없이 동일한 목표전압을 충전하게 되므로 종래와 같은 수직방향의 휘도차가 발생하지 않게 된다.
또한, 데이터드라이버(6)의 특정 출력핀(예를 들면, 128번 출력핀)의 출력저항이 작은 경우 도 9b에 도시된 바와 같이 해당 데이터라인에 공급되는 감마전압(Vdh)의 라이징타임(RT1)은 상대적으로 짧다. 이와 같이, 감마전압(Vdh) 의 라이징타임(RT1)이 짧은 경우 화소에 충전되는 전압(Vcp1)은 보다 빠른 시간내(예를 들면, 1 수평주기내)에 목표전압을 충전하여 유지하게 된다. 반면에, 데이터드라이버(6)의 다른 특정 출력핀(예를 들면, 129번 출력핀)의 출력저항이 큰 경우 도 9a에 도시된 바와 같이 해당 데이터라인에 공급되는 감마전압(Vdl)의 라이징타임(RT2)이 상대적으로 길다. 이와 같이, 감마전압(Vdl)의 라이징타임(RT2)이 긴 경우에도 화소에 충전되는 전압은 목표전압 보다 높은 프리차지전압에 의해 1 수평주기내에 목표전압을 충전하여 유지할 수 있게 된다. 이 결과, 동일한 전압레벨의 전압이 인가되는 수평방향의 화소들은 다른 라인지연 특성에 관계없이 동일한 목표전압을 충전하게 되므로 종래와 같은 수평방향의 휘도차가 발생하지 않게 된다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 도 5에 도시된 프리차지전압 발생부(14)에서 발생되는 프리차지전압신호들(+Vpre, -Vpre)로 적용가능한 다른 실시예들이 도시되어 있다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 삼각파 또는 사인파 형태의 프리차지전압(ΔV)이 감마전압에 부가되는 경우에도 감마전압은 프리차지기간(Δt) 동안 목표전압 보다 높은 전압이 먼저 공급되게 되므로 데이터라인의 수직위치에 따라 나타나는 다른 라인지연 특성에 관계없이 동일한 목표전압을 충전할 수 있게 된다.
한편, 상기 도 7 및 도 10과 도 11에 도시된 구형파, 삼각파, 사인파 형태의 프리차지전압신호(+Vpre, -Vpre)를 모든 전압레벨의 감마전압에 적용하지 않고 중간계조 전압레벨에 해당하는 감마전압에만 적용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 감마전압 보상 장치 및 방법에 의하면 목표 감마전압보다 높은 프리차지 전압을 포함하는 감마전압을 공급하여 화소의 충전특성을 향상시킴으로써 수평 및 수직 화소간에 충전전압차가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, 종래와 같이 동일한 휘도레벨을 표시하고자 하는 화소간에 수평 및 수직 휘도차가 발생하지 않으므로 화질의 품위를 높일 수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 액정표시장치의 감마전압 보상 장치 및 방법에 의하면 액정표시장치가 고정세 및 대화면화 되어갈수록 화소수가 증가됨에 따라 화소의 전압 충전기간이 짧아지고 데이터라인의 부하가 커지는 경우에도 화소의 충전특성이 좋음에 따라 양호한 화질을 얻을 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (4)

1수평주기마다 소정의 기간동안 감마전압을 목표전압보다 크게 하기 위한 프리차지전압을 발생하는 프리차지전압 발생수단과,
영상신호의 전압레벨에 따라 서로 다른 레벨을 가지게끔 미리 설정된 기준전압에 상기 프리차지전압 발생수단으로부터의 프리차지전압을 부가하여 감마전압을 발생하는 감마전압 발생수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 감마전압 보상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 프리차지전압 발생수단은
구형파, 삼각파, 사인파 중 어느 한 형태의 프리차지전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 감마전압 보상 장치.
1수평주기마다 소정의 기간동안 감마전압을 목표전압보다 크게 하기 위한 프리차지전압을 발생하는 단계와,
영상신호의 전압레벨에 따라 서로 다른 레벨을 가지게끔 미리 설정된 기준전압에 상기 프리차지전압을 부가하여 감마전압을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 감마전압 보상 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 프리차지전압을 발생하는 단계는
상기 소정의 기간동안 구형파, 삼각파, 사인파 중 어느 한 형태의 프리차지전압을 발생하는 단계인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 감마전압 보상 방법.
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