KR100695305B1 - 액정 표시 장치 및 그 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 장치에 관한 것이다.
본 발명은 다수의 게이트선 및 데이터선과, 상기 게이트선과 데이터선이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자와 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 가지는 다수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치에서, 상기 게이트선으로 게이트 전압을 공급하는 스캔 구동부; 인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 데이터 구동부; 상기 데이터 구동부 및 스캔 구동부를 구동하기 위한 디지털 신호를 생성하는 타이밍 제어부; 상기 공통 전압 레벨과 액정 문턱 전압 사이에 위치되는 제1 계조 전압을 포함하는 다수의 계조 전압을 생성하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 계조 전압 발생부를 포함한다.
이러한 본 발명에 따르면, 별도의 회로를 추가하지 않아도 간단한 구조로서 액정의 응답 속도를 현저하게 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 동화상 구현이 보다 용이해지게 된다.
LCD, 계조전압발생, 반전구동, 액정문턱전압

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 장치{liquid crystal device and driving device thereof}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1의 계조 전압 발생부를 상세하게 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 응답 속도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계조 전압 발생부를 상세하게 나타낸 도이다.
본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display; 이하 'LCD'라 함) 및 그 구동 장치에 관한 것이다.
근래 퍼스널 컴퓨터나 텔레비젼 등의 경량, 박형화에 따라 디스플레이 장치도 경량화, 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관 (cathode ray tube: CRT) 대신 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD)와 같은 플랫 패널형 디스플레이가 개발되고 있다.
LCD는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(electric field)를 인가하고 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다. 이러한 LCD는 휴대가 간편한 플랫 패널형 디스플레이 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor: TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.
일반적으로 LCD는 주사 신호를 전달하는 다수의 게이트선과 이 게이트선에 교차하여 형성되며 화상 데이터를 전달하는 데이터선을 포함하며, 이들 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 게이트선 및 데이터선과 스위칭 소자를 통해 연결되는 행렬 형태의 다수의 화소를 포함한다.
이러한 LCD에서 각 화소에 화상 데이터를 인가하는 방법으로는, 먼저, 게이트선들에 순차적으로 주사 신호인 게이트 온 신호를 인가하여 이 게이트선에 연결된 스위칭 소자를 순차적으로 턴온시키고, 이와 동시에 상기 게이트선에 대응하는 화소 행에 인가할 화상 신호(보다 구체적으로 계조 전압)를 각 데이터선에 공급한다. 그러면, 상기 데이터선에 공급된 화상 신호는 턴온된 스위칭 소자를 통해 각 화소에 인가된다. 이때, 한 프레임 주기 동안 모든 게이트선들에 순차적으로 게이트 온 신호를 인가하여 모든 화소 행에 화상 신호를 인가함으로써, 결국 하나의 프레임의 화상을 표시한다.
이와 같이 LCD의 데이터선으로 인가되는 계조 전압은, 계조(일반적으로 색의 밝고 어두움을 나타낸다)를 발생하기 위해 박막 트랜지스터의 소스 전극에 인가되 는 전압을 의미하며, 컬러 TFT LCD에 있어서 계조는 그래픽 제어기로부터 들어오는 레드(R), 그린(G), 블루(G) 데이터의 비트수에 의해 결정된다. 즉, 예컨대 R 데이터가 6비트로 들어온다고 하면 26= 64의 계조가 만들어져 64계조의 R을 표현할 수 있게 되는 것이다. 64개의 계조를 표현하기 위해서는 64개의 계조 전압이 필요하다. 계조 전압을 발생시키는 방법은 크게 저항열 방식과 전압 증폭을 이용하는 방식이 있으며, 주로 다수의 저항을 직렬로 접속하여 각 저항들 사이의 접점의 전압을 계조 전압으로 이용하는 저항열 방식이 주로 사용되고 있다.
계조 전압은 LCD의 반전 구동을 위하여 액정의 포지티브(positive) 충전을 위한 포지티브 계조 전압과, 액정의 네가티브(negative) 충전을 위한 네가티브 계조 전압으로 나뉘어질 수 있다. 종래에는 64계조 표현을 위하여 포지티브 충전을 위한 외부 인가 전압(V0∼V4)과, 네가티브 충전을 위한 외부 인가 전압(V9∼V5)의 외부 전압을 내부의 분할 저항을 이용하여 분할하여, 액정의 포지티브 충전을 위한 V0+∼V63+의 64개의 포지티브 계조 전압과, 액정의 네가티브 충전을 위한 V0-∼V63-의 64개의 네가티브 계조 전압을 생성하였다.
그러나, 이러한 구조로 이루어지는 종래의 계조 전압 발생부로는 액정 표시 장치의 동화상 구현을 위한 응답 속도를 개선하는데 한계가 있다.
구체적으로, 종래의 소스 구동부의 구조가 인가되는 63 계조 기준 전압(V63+, V63-){노멀리 화이트 모드(Normally white mode) TN(twisted Nematics) LCD에서 63 계조 전압은 화이트 상태를 나타내고, 노멀리 블랙 모드(nomarly black mode)에서 63 계조 전압은 블랙 상태를 나타낸다}과 이를 기준으로 하여 소스 구동부 내부에서 발생시키는 62 계조 전압(V62+, V62-)이 전기적으로 연결되기 때문이다. 즉, 소정의 감마 곡선을 확보하기 위해서는 63 계조 전압(V63+, V63-)을 액정 문턱 전압(여기서 액정 문턱 전압은 액정이 반응하기 시작하는 전압을 나타낸다) 근처에 위치시킬 수 밖에 없기 때문에, 응답 속도의 개선에 한계가 있다.
그러므로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 표시 장치의 응답 속도를 보다 향상시키기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제는 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 액정 표시 장치는, 다수의 게이트선 및 데이터선과, 상기 게이트선과 데이터선이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자와 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 가지는 다수의 화소를 포함하는 액정 패널; 상기 게이트선으로 게이트 전압을 공급하는 스캔 구동부; 인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 데이터 구동부; 상기 데이터 구동부 및 스캔 구동부를 구동하기 위한 디지털 신호를 생성하는 타이밍 제어부; 및 상기 공통 전압 레벨과 액정 문턱 전압 사이에 위치되는 제1 계조 전압을 포함하는 다수의 계조 전압을 생성하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 계조 전압 발생부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는, 다수의 게이트선 및 데이터선과, 상기 게이트선과 데이터선이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자와 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 가지는 다수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치로서, 상기 게이트선으로 게이트 전압을 공급하는 스캔 구동부; 인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 데이터 구동부; 상기 데이터 구동부 및 스캔 구동부를 구동하기 위한 디지털 신호를 생성하는 타이밍 제어부; 및 상기 공통 전압 레벨과 액정 문턱 전압 사이에 위치되는 제1 계조 전압을 포함하는 다수의 계조 전압을 생성하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 계조 전압 발생부를 포함한다.
여기서, 상기 계조 전압 발생부는 외부로부터 인가되는 액정의 포지티브 충전용 제1 전압과, 외부에서 인가되는 액정의 네가티브 충전용 제2 전압 사이를 분할하여, 제1 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 액정의 포지티브 충전용 제1 계조 전압 및 제2 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 액정의 네가티브 충전용 제1 계조 전압을 생성한다.
이와는 달리, 상기 계조 전압 발생부는 외부로부터 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 액정의 포지티브 충전용 제1 계조 전압 및 액정의 네가티브 충전용 제1 계조 전압을 제공받아 상기 데이터 구동부로 공급할 수도 있다.
이러한 제1 계조 전압은 화이트 레벨 전압 또는 블랙 레벨 전압이 될 수 있 다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1에 본 발명의 실시예를 나타내는 액정 표시 장치의 구조가 도시되어 있다.
첨부한 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는, LCD 패널(1), 스캔 구동부(2), 데이터 구동부(3), Von Voff Vcom 발생부(4), 타이밍 제어부(5) 및 계조 전압 발생부(6)를 포함하며, LCD 패널(1)에 데이터 구동부(3) 및 게이트 구동부(2)로부터의 신호가 인가된다. 여기서는 노멀리 화이트 모드 액정 표시 장치를 예로 들어서 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않고 노멀리 블랙 모드 액정 표시 장치 등에 동일하게 적용될 수 있다.
데이터 구동부(3)는 소스 구동부라고도 불리우며, LCD 패널(1)내의 각 화소에 전달되는 전압값을 한 라인씩 내려주는 역할을 한다. 좀더 자세히 말하면, 데이터 구동부(3)는 후술하는 타이밍 제어부(5)로부터 넘어오는 디지털 데이터를 데이터 구동부내의 시프트 레지스터내에 저장하였다가 데이터를 LCD 패널(1)에 내릴 것을 명령하는 신호(LOAD 신호)가 오면 각각의 데이터에 해당하는 전압을 선택하여 LCD 패널(1)내로 이 전압을 전달하는 역할을 한다.
스캔 구동부(2)는 게이트 구동부라고도 불리우며, 데이터 구동부(3)로부터의 데이터가 화소에 전달될 수 있도록 길을 열어주는 역할을 한다. LCD 패널(1)의 각 화소는 스위치 역할을 하는 TFT에 의해 온이나 오프로 되는 데, 이 TFT의 온, 오프는 게이트에 일정 전압(Von, Voff)이 인가됨으로써 행해진다.
이와 같이 게이트를 온으로 하는 Von 전압과 게이트 신호를 오프로 하는 Voff 전압은 Von Voff Vcom 발생부(4)에서 생성된다. Von Voff Vcom 발생부(4)는 상기 Von, Voff 전압 뿐만 아니라 TFT내의 데이터 전압차의 기준이 되는 Vcom 전압도 생성한다.
타이밍 제어부(5)는 데이터 구동부(3) 및 스캔 구동부(2)를 구동시키기 위한 디지털 신호 등을 생성하며, 구체적으로 상기 구동부(2, 3)로 들어가는 신호의 생성, 데이터의 타이밍 조절, 클록 조절 등의 역할을 한다.
그리고, 계조 전압 발생부(6)는 데이터 구동부(3)로 들어가는 계조 전압을 생성한다. 도 2에 본 발명의 실시예에 따른 계조 전압 발생부의 구조가 상세하게 도시되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 계조 전압 발생부(6)는 포지티브 계조 전압을 발생시키는 다수의 제1 저항열(61)과, 제1 저항열(61)과 직렬로 연결되어 있으며 네가티브 계조 전압을 발생시키는 다수의 제2 저항열(62)로 이루어진다.
제1 저항열(61)은 액정의 포지티브 충전을 위한 다수의 계조 전압을 생성하기 위하여, 외부로부터 인가되는 제1 내지 제5 외부 전압(V0∼V4) 사이 및, 제5 외부 전압(V4)과 공통 전압 레벨 사이에 다수의 저항이 직렬로 연결된 것이다.
구체적으로, 제1 외부 전압(V0)과 제2 외부 전압(V1) 사이에 다수의 저항(R1∼R15)이 직렬로 연결되어 있으며, 제1 외부 전압과 각 저항 사이의 접점이 V0+∼V15+ 계조 전압이 된다. 또한 제2 외부 전압(V1)과 제3 외부 전압(V2) 사이에 다수의 저항(R16∼R31)이 직렬로 연결되어 있으며, 제2 외부 전압(V2)과 각 저항 사이의 접점이 V16+∼V32+ 계조 전압이 된다. 그리고, 제3 외부 전압(V2)과 제4 외부 전압(V3) 사이에 다수의 저항(R32∼R47)이 직렬로 연결되어 있으며, 제3 외부 전압(V2)과 각 저항 사이의 접점이 V33+∼V47+ 계조 전압이 된다. 또한, 제4 외부 전압(V3)과 제5 외부 전압(V4) 사이에 다수의 저항(R48∼R61)이 직렬로 연결되어 있으며, 제4 외부 전압(V3)과 각 저항 사이의 접점이 V48+∼V61+ 계조 전압이 된다. 그리고, 제5 외부 전압(V4)과 공통 전압 레벨 사이에 2개의 저항(R62, R63)이 직렬로 연결되어 있으며, 제5 외부 전압(V4)과 두 개의 저항 사이의 접점이 각각 V62+와 V63+ 계조 전압이 된다.
제2 저항열(62)은 액정의 네가티브 충전을 위한 다수의 계조 전압을 생성하기 위하여, 외부로부터 인가되는 공통 전압 레벨과 제6 외부 전압(V5) 사이 및, 제6 내지 제10 외부 전압(V5∼V9) 사이 사이에 다수의 저항이 직렬로 연결된 것으로, 제1 저항열(61)과 동일한 구성으로 이루어진다.
구체적으로, 제10 외부 전압(V9)과 제9 외부 전압(V8) 사이에 다수의 저항(R'1∼R'15)이 직렬로 연결되어 있으며, 제10 외부 전압(V9)과 각 저항 사이의 접점이 V0-∼V15- 계조 전압이 된다. 또한 제9 외부 전압(V8)과 제8 외부 전압(V7) 사이에 다수의 저항(R'16∼R31')이 직렬로 연결되어 있으며, 각 저항 사이의 접점이 V16-∼VV32- 계조 전압이 된다. 그리고, 제8 외부 전압(V7)과 제7 외부 전압 사이(V6)에 다수의 저항(R'32∼R'47)이 직렬로 연결되어 있으며, 제8 외부 전압(V7)과 각 저항 사이의 접점이 V33-∼V47- 계조 전압이 된다. 또한, 제7 외부 전압(V6) 과 제6 전압(V5) 사이에 다수의 저항(R'48∼R'61)이 직렬로 연결되어 있으며, 제7 외부 전압(V6)과 각 저항 사이의 접점이 V48+∼V61+ 계조 전압이 된다. 그리고, 제6 외부 전압(V5)과 공통 전압 레벨 사이에 하나의 저항(R'62)이 연결되어 있으며, 제6 외부 전압(V6)과 저항(R'62) 사이의 접점이 각각 V62+와 V63+ 계조 전압이 된다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 액정 문턱 전압이 되는 제5 외부 전압(V4)과, 제6 외부 전압(V5)을 각각 V62+와 V62- 전압이 되도록 하고, 제5 외부 전압(V4)과 제6 외부 전압(V5)을 내부적으로 분할하여 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 V63+와 V63- 전압(화이트 레벨 전압)이 발생되도록 한다.
이에 따라, 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 화이트 전압 레벨인 V63+, V63- 전압 즉, 액정 문턱 전압보다 낮은 값을 가지는 액정의 포지티브 충전용 V63+과, 액정 문턱 전압보다 높은 값을 가지는 액정의 네가티브 충전용 V63-이 각각 데이터 구동부(3)로 인가되며, 그 결과 다음과 같은 액정 응답 속도 개선 효과를 얻을 수 있게 되었다.
｜V63-Vcom｜ 0.95V(≒Vth) 0.78V 0.63V 0.4V
R/T 35.25 28.76 25.17 23.68
향상폭 기준값 18% 29% 33%
위의 표 1에서 V63은 63 계조 전압(V63+, V63-)을 나타내고, Vcom은 공통 전압을 나타내며, Vth는 액정 문턱 전압을 나타낸다. 그리고, R/T(response/time)는 응답 속도를 나타낸다. 이러한 표 1의 특성이 도 3에 그래프로 도시되어 있다.
첨부한 도 3 및 위의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, V63 계조 전압이 액정 문턱 전압과 거의 동일한 경우에는 액정의 응답 속도가 기준값을 유지하였지만, 화이트 전압 레벨이 되는 V63의 전압의 절대값이 감소될수록 액정의 응답 속도가 향상됨을 알 수 있다.
따라서 본 발명에서는 종래와 동일하게 외부 전압이 인가되는 상태에서 V63 계조 전압을 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에서 위치되도록 하여 데이터 구동부로 공급함으로써, 액정의 응답 속도 향상을 구현하였다.
위에 기술된 실시예와 같이 저항 분할을 이용하여 V63 계조 전압(V63+, V62-)을 생성시키는 방법과는 달리, 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 전압을 가지는 별도의 외부 전압을 V63 계조 전압으로 이용할 수도 있다.
도 4에 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치 중 계조 전압 발생부의 회로가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 계조 전압 발생부도 위의 실시예와 같이, 제1 저항열(61)과 제2 저항열(62)을 이용하여 외부로부터 인가되는 전압(V0∼V9)을 각각 분할시켜 포지티브 계조 전압(V0+∼V62+)과, 네가티브 계조 전압(V0-∼V62-)을 발생시킨다.
그러나, 위의 실시예와는 달리, 외부 전압(V4, V5)을 저항 분할시켜 V63 계조 전압을 생성하지 않고, 별도의 외부 전압(VA, VB)을 각각 V63+, V63- 전압으로 이용한다. 여기서, 외부 전압(VA, VB)은 각각 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 레벨을 가지며, 화이트 레벨 계조 전압으로 이용되고, 요구되는 액정의 응답 속도에 따라 그 값이 결정될 수 있다.
한편, 위에 기술된 실시예는 노멀리 화이트 모드의 액정 표시 장치에서 화이트 레벨 계조 전압이 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되도록 하는 것에 대하여 기술하였지만, 노멀리 블랙 모드의 액정 표시 장치에서 블랙 레벨 계조 전압이 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되도록 하는 것도 가능하다. 당업자라면 위에 기술된 실시예를 토대로 하여 노멀리 블랙 모드의 액정 표시 장치에서 블랙 레벨 전압이 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되도록 용이하게 실시할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되는 것은 아니면 그 외의 다양한 변형이나 변경이 가능하다.
위에 기술된 본 발명에 의하면, 별도의 회로를 추가하지 않아도 간단한 구조로서 액정의 응답 속도를 현저하게 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 동화상 구현이 보다 향상된다.

Claims (6)

  1. 다수의 게이트선 및 데이터선과, 상기 게이트선과 데이터선이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자와 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 가지는 다수의 화소를 포함하는 액정 패널;
    상기 게이트선으로 게이트 전압을 공급하는 스캔 구동부;
    인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 데이터 구동부;
    상기 데이터 구동부 및 스캔 구동부를 구동하기 위한 디지털 신호를 생성하는 타이밍 제어부; 및
    상기 공통 전압 레벨과 액정 문턱 전압 사이에 위치되는 제1 계조 전압을 포함하는 다수의 계조 전압을 생성하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 계조 전압 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 계조 전압은 화이트 레벨 전압인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 계조 전압은 블랙 레벨 전압인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장 치.
  4. 다수의 게이트선 및 데이터선과, 상기 게이트선과 데이터선이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자와 공통 전압이 인가되는 공통 전극을 가지는 다수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치에서,
    상기 게이트선으로 게이트 전압을 공급하는 스캔 구동부;
    인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 데이터 구동부;
    상기 데이터 구동부 및 스캔 구동부를 구동하기 위한 디지털 신호를 생성하는 타이밍 제어부; 및
    상기 공통 전압 레벨과 액정 문턱 전압 사이에 위치되는 제1 계조 전압을 포함하는 다수의 계조 전압을 생성하여 상기 데이터 구동부로 공급하는 계조 전압 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 계조 전압 발생부는
    외부로부터 인가되는 액정의 포지티브 충전용 제1 전압과, 외부에서 인가되는 액정의 네가티브 충전용 제2 전압 사이를 분할하여, 제1 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 액정의 포지티브 충전용 제1 계조 전압 및 제2 액정 문 턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 액정의 네가티브 충전용 제1 계조 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 계조 전압 발생부는 외부로부터 액정 문턱 전압과 공통 전압 레벨 사이에 위치되는 액정의 포지티브 충전용 제1 계조 전압 및 액정의 네가티브 충전용 제1 계조 전압을 제공받아 상기 데이터 구동부로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
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