KR101174122B1 - 광원 구동 장치 - Google Patents

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KR101174122B1
KR101174122B1 KR1020100107169A KR20100107169A KR101174122B1 KR 101174122 B1 KR101174122 B1 KR 101174122B1 KR 1020100107169 A KR1020100107169 A KR 1020100107169A KR 20100107169 A KR20100107169 A KR 20100107169A KR 101174122 B1 KR101174122 B1 KR 101174122B1
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권경수
고채동
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주식회사 에스앤에이
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Abstract

본 발명은 광원 구동 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 엘이디를 포함하는 광원에 공급될 전류를 공급하는 전원부, 전원부에서 입력되는 전류를 선택적으로 광원에 인가하는 스위치부, 스위치부를 온/오프시키는 구동신호를 스위치부의 입력단에 인가하는 구동부 및 구동부의 오프셋을 보상하기 위하여, 오프셋 제어신호를 생성하여 구동부에 공급하는 제어부를 포함하되, 구동부는 오프셋 제어신호에 상응하여 광원에 인가될 목표전류보다 큰 전류와 작은 전류를 교번하여 출력하도록 하는 구동전압을 스위치부에 공급하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 회로를 제공할 수 있다.

Description

광원 구동 장치{LIGHT SOURCE DRIVING APPARATUS}
본 발명의 광원 구동 장치에 관한 것이다.
광원은 평판형 표시장치의 백라이트로 사용된다. 최근 액정표시장치의 경우 CCFL을 대체하여 LED 백라이트를 사용하는 추세이다.
LED 백라이트는 표시장치의 소비전력을 절감할 수 있고, 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다. 이러한 LED 백라이트는 에지형과 직하형으로 구분되며 적개는 수십개에서 많게는 수백개의 LED를 사용한다.
백라이트는 각 LED 또는 복수의 LED를 구동하는 구동 장치가 사용된다. 구동 장치는 LED에 인가되는 전압과 전류를 제어하여 LED밝기를 제어할 수 있다. 이러한 구동장치는 직렬로 연결된 복수의 LED를 제어하는 형태로 제조될 수 있다. 이때, 직렬로 연결된 복수의 LED가 여러 채널일 경우 각 채널을 구동하는 구동장치를 필요로 한다.
이때, 각 채널별로 복수의 LED의 전기적 특성 차이가 LED 광량의 차이로 나타나 표시장치에서 특성 열화로 인한 표시 불균일 현상이 발생할 수 있다. 특히, 구동장치 제조 시 반도체 웨이퍼 공정에서 발생되는 불균일로 인해 각 채널에 인가되는 전압 또는 전류 불균일이 발생된 표시장치의 표시 불균일 현상을 심화시키는 문제점이 있다.
본 발명은 각 연산증폭기의 오프셋을 보상하여 목료전류에 상응하여 전류가 공급되어 균일하게 발광하는 광원 구동 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 광원에 공급되는 전류를 일정하게 유지시키는 광원 구동 회로에 있어서, 적어도 하나의 엘이디를 포함하는 광원에 공급될 전류를 공급하는 전원부; 전원부에서 입력되는 상기 전류를 선택적으로 상기 광원에 인가하는 스위치부; 상기 스위치부를 온/오프시키는 구동신호를 상기 스위치부의 입력단에 인가하는 구동부; 및 상기 구동부의 오프셋을 보상하기 위하여, 오프셋 제어신호를 생성하여 상기 구동부에 공급하는 제어부를 포함하되, 상기 구동부는 상기 오프셋 제어신호에 상응하여 상기 광원에 인가될 목표전류보다 큰 전류와 작은 전류를 교번하여 출력하도록 하는 구동전압을 상기 스위치부에 공급하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 회로를 제공할 수 있다.
상기 제어부는 상기 광원의 온/오프 시간과 상기 광원의 밝기를 제어하는 PWM 제어신호를 생성하는 PWM 제어신호 생성부; 및 상기 오프셋 제어신호를 생성하는 오프셋 제어신호 생성부를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부는 상기 구동신호를 출력하는 연산증폭기; 및 입력신호 또는 피드백 신호(상기 광원으로 입력되는 신호) 중 어느 하나에 상응하여 구동신호를 생성하도록 상기 연산증폭기의 입력단측 및 내부에 형성된 스위치 어레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 스위치 어레이부는 상기 연산증폭기 입력단측에 형성되어 상기 입력신호를 출력하는 제1 스위치 소자와 제2 스위치 소자; 상기 연산증폭기 입력단측에 형성되어 상기 피드백신호를 출력하는 제3 스위치 소자와 제4 스위치 소자; 상기 연산증폭기 내부에 형성되며, 상기 제1 스위치 소자와 상기 제2 스위치 소자에 동기되어 온/오프되는 제5 스위치 소자 및 제6 스위치 소자; 및 상기 연산증폭기 내부에 형성되며, 상기 제3 스위치 소자와 상기 제4 스위치 소자에 동기되어 온/오프되는 제7 스위치 소자 및 제8 스위치 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 스위치 어레이부에 인가되는 스위치 제어신호를 출력하며, 상기 스위치 제어신호는 상기 오프셋 제어신호의 하이구간과 로우구간에 동기되어 하이/로우가 반복될 수 있다.
상기 스위치부는 상기 구동신호를 인가받아 상기 목료전류보다 높은 전류 및 낮은 전류를 교번하여 출력하되, 상기 목표전류보다 높은 전류와 상기 목표전류보다 낮은 전류의 시간 평균값은 상기 목표전류일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 오프셋 제어신호와 스위치어레이부를 이용하여 연산증폭기의 오프셋을 보상하여 광원의 발광이 균일하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동장치를 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 제어부를 도시한 블록도.
도 3은 제어부에서 출력되는 PWM 제어신호와 오프셋 제어신호의 파형도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동 장치의 구동부를 개략적으로 도시한 회로도.
도 5는 스위치 어레이부와 연산증폭기가 연결된 것을 예를 들어 도시한 회로도.
도 6은 목표전류와 광원에 공급되는 전류를 도시한 파형도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 광원 구동 장치 및 그의 구동 방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제어부를 도시한 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동장치는 LED를 구동하는 구동 장치를 예를 들어 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원 구동 장치는 제어부(100), 전원부(400), 구동부(200) 및 스위치부(300)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 전원부(400)는 광원(500)에 전류를 공급할 수 있다. 전원부(400)는 베터리 등의 전력공급소자 일 수 있다. 전원부(400)는 출력되는 전류 또는 전압을 안정시키는 안정회로 등을 포함할 수 있고, 출력되는 전류 또는 전압을 증폭하는 증폭회로 등을 포함할 수 있다.
스위치부(300)는 전원부(400)에서 공급된 전류를 광원(500)에 공급한다. 스위치부(300)는 구동부(200)에서 인가되는 구동신호에 따라 온/오프되어 전원부(400)에서 공급된 전류를 광원(500)에 공급할 수 있다. 스위치부(300)는 3단자 소자인 트랜지스터가 사용될 수 있다. 예를 들면, 스위치부(300)는 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) 등의 트랜지스터가 사용될 수 있다.
스위치부(300)는 구동신호의 크기에 따라 출력 전류량을 제어할 수 있다. 즉, 스위치부(300)는 구동신호의 크기에 상응하여 전원부(400)에서 입력되는 전류의 출력량을 조절할 수 있다.
제어부(100)는 광원(500)의 온/오프 시간을 제어할 수 있으며, 광원(500)으로 공급되는 전류를 제어하는 제어신호를 공급할 수 있다. 또한, 제어부(100)는 구동부(200)의 오프셋을 보상하여 구동부(200)의 출력 전압을 보정하는 제어신호를 공급할 수 있다.
제어부(100)는 광원(500)의 온/오프 시간을 제어하기 위하여 PWM 제어신호를 생성하여 구동부(200)에 공급할 수 있다. 제어부(100)는 구동부(200)의 오프셋을 보정하기 위하여 오프셋 제어신호를 생성하여 공급할 수 있다. 제어부(100)는 구동부(200)에 포함된 복수의 스위치 소자들을 제어하는 스위치 제어신호를 생성하여 공급할 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 PWM 제어신호를 생성하는 PWM 제어신호 생성부(110) 및 오프셋 제어신호를 생성하는 오프셋 제어신호 생성부(120)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 오프셋 제어신호 생성부(120)는 D-플립플롭 등의 소자를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들면, 오프셋 제어신호 생성부(120)가 D-플립플롭으로 구현될 경우 D-플립플롭의 신호 입력단으로는 출력단에서 출력된 오프셋 제어신호가 피드백되어 입력되고, 클럭 입력단으로 PWM 제어신호가 입력될 수 있다. 이에 따라, 오프셋 제어신호 생성부(120)는 PWM 제어신호에 동기하여 오프셋 제어신호를 출력할 수 있다.
제어부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, PWM 제어신호와 오프셋 제어신호를 출력한다. 오프셋 제어신호는 PWM 제어신호의 한 주기 동안 양(+)의 극성의 신호를 출력하고, 다음 주기 동안 음(-)의 극성을 출력한다.
구동부(200)는 스위치부(300)를 온/오프 시키는 구동신호를 출력한다. 구동부(200)는 제어부(100)에서 입력되는 제어신호들을 인가 받아 스위치부(300)에 구동신호를 공급한다.
구동부(200)는 제어신호들과 입력신호(V_in) 및 피드백 신호(Vf)를 입력받아 구동신호(Vout)를 스위치부(300)에 출력한다. 구동부(200)는 피드백 신호와 입력신호 각각에 상응하는 구동신호를 생성할 수 있다.
구동부(200)는 스위치부(300)의 동작 영역에 해당하는 구동신호를 출력한다. 즉, 구동신호(Vout)는 스위치부(300)의 동작 영역의 상한 및 하한 사이의 값 중 선택될 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동 장치는 제어부(100)에서 구동부(200)의 오프셋을 보상하여 광원으로 공급되는 목표 전류량이 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동 장치에 관해 더 자세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동 장치의 구동부를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 구동부(200)는 스위치 어레이부(210) 및 연산증폭기(220)를 포함할 수 있다.
스위치 어레이부(210)는 입력신호와 피드백 신호 중 어느 하나의 신호가 연산증폭기(220)의 입력단들로 선택적으로 입력되도록 스위칭된다. 이를 위하여, 스위치 어레이부(210)는 연산증폭기(220)의 양(+)의 입력과 음(-)의 입력에 각각 연결된 복수의 스위치 소자들을 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5 도시된 바와 같이, 스위치 어레이부(210)는 연산증폭기(220)의 양(+)의 입력단과 음(-)의 입력단으로 입력신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(211, 212)과 피드백 신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(213, 214)을 구비한다.
상기 입력신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(211, 212)과 피드백 신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(213, 214)은 교번하여 온/오프된다. 입력신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(211, 212)이 온되면 피드백 신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(213, 214)은 오프되고, 입력신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(211, 212)이 오프되면 피드백 신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(213, 214)은 온된다. 이때, 입력신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(213, 214)이 온될 경우에는 입력신호가 연산증폭기(220)로 입력되며, 피드백 신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(211, 212)이 온될 경우에는 피드백 신호가 연산증폭기(220)로 입력된다. 이와 반대로, 피드백 신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(211, 212)이 온될 경우에는 피드백 신호가 연산증폭기(220)로 입력될 수 있으며, 피드백 신호가 인가되도록 하는 스위치 소자들(213, 214)이 온될 경우에는 입력신호가 연산증폭기(220)로 입력될 수 있다.
도 5는 스위치 어레이부와 연산증폭기가 연결된 것을 예를 들어 도시한 회로도이고, 도 6은 목표전류와 광원에 공급되는 전류를 도시한 파형도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스위치 어레이부(210)는 연산증폭기(220) 외부에 구성된 스위치소자들(211 내지 214)과, 연산증폭기(220) 내부에 형성된 스위치 소자들(215 내지 218)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 연산증폭기(220)의 외부에 위치한 스위치 소자들은 제1 스위치 소자(211)와 제2 스위치 소자(212)가 입력신호에 연결되고, 제3 스위치 소자(213)와 제4 스위치 소자(214)는 피드백 신호 입력단에 연결된다. 이때, 제1 스위치 소자(211)와 제3 스위치 소자(213)는 연산증폭기(220)의 양(+)의 입력단에 연결되고, 제2 스위치 소자(212)와 제4 스위치 소자(214)는 음(-)의 입력단에 연결된다.
연산증폭기(220)의 내부에 형성된 스위치 소자들(215 내지 218)은 제1 스위치 소자(211), 제2 스위치 소자(212)와 동기 되어 온/오프되는 제5 스위치 소자(215) 및 제6 스위치 소자(216)와 제3 스위치 소자(213) 및 제4 스위치 소자(214)와 동기되어 온/오프되는 제7 스위치 소자(217)와 제8 스위치 소자(218)를 포함할 수 있다.
제1 스위치 소자(211)는 연산증폭기(220)의 제1 트랜지스터(M1)의 입력단과 연결되고, 제2 스위치 소자(212)는 제2 트랜지스터(M2)의 입력단과 연결된다. 제3 스위치 소자(213)는 연산증폭기(220)의 제2 트랜지스터(M2)의 입력단과 연결되고, 제4 스위치 소자(214)는 제1 트랜지스터(M1)의 입력단과 연결된다. 제5 스위치 소자(215)는 연산증폭기(220)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 배치되고, 제6 스위치 소자(216)는 제3 노드(N3)와 제4 노드(N4) 사이에 배치된다. 제7 스위치 소자(217)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 배치되며, 제8 스위치 소자(218)는 제2 노드(N2)와 제4 노드(N4) 사이에 배치된다.
제1 스위치 소자(211), 제2 스위치 소자(212), 제5 스위치 소자(215) 및 제6 스위치 소자(216)는 동시에 온/오프 된다. 제3 스위치 소자(213), 제4 스위치 소자(214), 제7 스위치 소자(217) 및 제8 스위치 소자(218)는 동시에 온/오프 된다.
여기서, 제1 스위치 소자(211) 내지 제8 스위치 소자(218)는 제어부(100)에서 입력되는 스위치 제어신호에 따라 동작된다.
예를 들면, 스위치 제어신호는 오프셋 신호에 동기될 수 있다. 스위치 제어신호는 오프셋 신호가 하이 이면, 하이를 출력하고, 로우이면 로우를 출력할 수 있다.
스위치 제어신호는 하이/로우가 교번되며, 스위치 제어신호가 하이일 경우에 제1 스위치 소자(211), 제2 스위치 소자(212), 제5 스위치 소자(215) 및 제6 스위치 소자(216)를 온 시키고 나머지 스위치 소자들(213, 214, 217, 218)은 오프시킨다. 그리고, 스위치 제어신호가 로우이면 제3 스위치 소자(213), 제4 스위치 소자(214), 제7 스위치 소자(217) 및 제8 스위치 소자(218)를 온시키고 나머지 스위치 소자들(211, 212, 215, 216)을 오프시킨다.
이에 따라, 연산증폭기(220)의 출력신호는 제1 스위치 소자(211) 내지 제8 스위치 소자(218)의 온오프에 따라 제어된다. 특히, 연산증폭기(220)의 출력신호는 제1 스위치 소자(211), 제2 스위치 소자(212), 제5 스위치 소자(215) 및 제6 스위치 소자(216)가 턴온되면, 목표전류의 출력을 위한 출력신호의 전압보다 높은 전압을 출력한다. 또한, 연산증폭기(220)의 출력신호는 제3 스위치 소자(213), 제4 스위치 소자(214), 제7 스위치 소자(217) 및 제8 스위치 소자가 턴온되면, 목표전류의 출력을 위한 출력신호의 전압보다 낮은 전압을 출력한다. 이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 오프셋 제어신호가 하이(High)일 경우에는 목표전류보다 높은 전류가 출력되고, 오프셋 제어신호가 로우(Low)일 경우에는 목표전류보다 낮은 전류가 출력된다. 이에 따라, 광원은 시간 평균적으로 목표전류에 상응하여 발광한다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 광원 구동 장치는 복수의 광원을 구동하는 각각의 구동부에 동일한 PWM_제어신호가 인가되어도 각 광원에서 서로 다른 밝기로 구동되는 현상을 오프셋 제어신호를 이용하여 보상함으로써 복수의 광원을 균일한 밝기로 제어할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 제어부
110: PWM제어신호 생성부
120: 오프셋 제어신호 생성부
200: 구동부
210: 스위치 어레이부
211 내지 218: 제1 내지 제8 스위치 소자
220: 연산증폭기
300: 스위치부
400: 전원부
500: 광원

Claims (6)

  1. 광원에 공급되는 전류를 일정하게 유지시키는 광원 구동 회로에 있어서,
    적어도 하나의 엘이디를 포함하는 광원에 공급될 전류를 공급하는 전원부;
    전원부에서 입력되는 상기 전류를 선택적으로 상기 광원에 인가하는 스위치부;
    상기 스위치부를 온/오프시키는 구동신호를 상기 스위치부의 입력단에 인가하는 구동부; 및
    상기 구동부의 오프셋을 보상하기 위하여, 오프셋 제어신호를 생성하여 상기 구동부에 공급하는 제어부를 포함하되,
    상기 구동부는
    상기 구동신호를 출력하는 연산증폭기; 및
    입력신호 또는 피드백 신호(상기 광원으로 입력되는 신호) 중 어느 하나에 상응하여 구동신호를 생성하도록 상기 연산증폭기의 입력단측 및 내부에 형성된 스위치 어레이부를 포함하고,
    상기 스위치 어레이부는
    상기 연산증폭기 입력단측에 형성되어 상기 입력신호를 출력하는 제1 스위치 소자와 제2 스위치 소자;
    상기 연산증폭기 입력단측에 형성되어 상기 피드백신호를 출력하는 제3 스위치 소자와 제4 스위치 소자;
    상기 연산증폭기 내부에 형성되며, 상기 제1 스위치 소자와 상기 제2 스위치 소자에 동기되어 온/오프되는 제5 스위치 소자 및 제6 스위치 소자; 및
    상기 연산증폭기 내부에 형성되며, 상기 제3 스위치 소자와 상기 제4 스위치 소자에 동기되어 온/오프되는 제7 스위치 소자 및 제8 스위치 소자를 포함하며,
    상기 구동부는 상기 오프셋 제어신호에 상응하여 상기 광원에 인가될 목표전류보다 큰 전류와 작은 전류를 교번하여 출력하도록 하는 구동전압을 상기 스위치부에 공급하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 광원의 온/오프 시간과 상기 광원의 밝기를 제어하는 PWM 제어신호를 생성하는 PWM 제어신호 생성부; 및
    상기 오프셋 제어신호를 생성하는 오프셋 제어신호 생성부를 더 포함하는 광원 구동 회로.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 스위치 어레이부에 인가되는 스위치 제어신호를 출력하며,
    상기 스위치 제어신호는 상기 오프셋 제어신호의 하이구간과 로우구간에 동기되어 하이/로우가 반복되는 것을 특징으로 하는 광원 구동 회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치부는
    상기 구동신호를 인가받아 상기 목표전류보다 높은 전류 및 낮은 전류를 교번하여 출력하되, 상기 목표전류보다 높은 전류와 상기 목표전류보다 낮은 전류의 시간 평균값은 상기 목표전류인 것을 특징으로 하는 광원 구동 회로.
KR1020100107169A 2010-10-29 2010-10-29 광원 구동 장치 KR101174122B1 (ko)

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JP2004172130A (ja) * 2002-11-20 2004-06-17 Visteon Global Technologies Inc Ｐｗｍ−駆動ランプのための高精密輝度制御
JP2008096861A (ja) 2006-10-16 2008-04-24 Sharp Corp アクティブマトリクス型表示装置
JP2008276039A (ja) * 2007-05-02 2008-11-13 Texas Instr Japan Ltd バックライト装置

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