KR20010055654A - drive method for an electroluminescent device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A driving method of an electric field light emitting element is provided to displaying a flat display by controlling a gray scale through a control of voltage. CONSTITUTION: A signal line(10) is separated from a supply line(20) in parallel, and a capacitor line(30) is separated from a scan line(40) in parallel. At this time, the capacitor line(30) and the scan line(40) are perpendicular to the signal line(10) and the supply line(20). A source of a thin film transistor(Q1) for switching is connected to the signal line(10), and a gate of the thin film transistor(Q1) for switching is connected to the scan line(40), and a drain of the thin film transistor(Q1) for switching is connected to the capacitor line(30) through a capacitor(C1). A gate of a thin film transistor(Q2) for driving is connected between the drain of the thin film transistor(Q1) for switching and the capacitor(C1). A drain of the thin film transistor(Q2) for driving is connected to the supply line(20), and a source of the thin film transistor(Q2) for driving is connected to an anode terminal(50) of a light emitting diode. When the thin film transistor(Q1) for switching is turned on, an electric charge capacity charged at the capacitor(C1) is proportional to a potential of voltage applied by the signal line(10). And, when the thin film transistor(Q1) for switching is turned on and a signal of an increasing voltage is inputted to the capacitor line(30) by a frame, a gate voltage of the thin film transistor(Q2) for driving is increased proportional to a voltage applied through the capacitor line(30). When a gate voltage of the thin film transistor(Q2) for driving is over a threshold voltage, the thin film transistor(Q2) for driving is turned on, and a voltage of the supply line(20) is applied to the light emitting diode(D1) through the thin film transistor(Q2) for driving, and the light emitting diode(D1) emits light.

Description

전계 발광 소자의 구동 방법{drive method for an electroluminescent device}Drive method for an electroluminescent device

본 발명은 전계 발광 소자의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광되는 시간을 계조별로 다르게 설정하고, 발광되는 시간을 시그널 라인과 캐패시터 라인으로 인가되는 전압의 조절로 컨트롤하여 다양한 계조 표현이 가능하도록 개선한 전계 발광 소자의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of driving an electroluminescent device, and more specifically, it is possible to express a variety of gray levels by setting the time of light emission differently for each gray level and controlling the time of light emission by adjusting the voltage applied to the signal line and the capacitor line. It relates to a method of driving an electroluminescent device improved to.

일반적인 전계 발광 소자는 고전위차를 유지하는 양측 전극 사이에 전계에 의해서 발광되는 형광 물질이 개재된 것으로써, 높은 휘도와 장시간의 수명를 갖는 특성을 가지며, 동시에 경박단소한 디스플레이 장치를 구현하기 위한 소자로 이용될 수 있다.A general electroluminescent device is a device for realizing a light and simple display device having a characteristic of having a high luminance and a long lifespan by interposing a fluorescent material emitted by an electric field between both electrodes maintaining a high potential difference. Can be used.

상술한 전계 발광 소자는 평판 디스플레이 장치를 구현하기 위한 중요한 부품으로 부각되고 있으며, 전계 발광 소자를 평판 디스플레이 장치로 구현하기 위한 기술의 개발이 진척되고 있고, 그 과정으로서 대한민국 공개특허공보 제 99-67346호에 "매트릭스형 표시소자 및 그 제조 방법"이 개시된 바 있다.The electroluminescent device described above has emerged as an important component for implementing a flat panel display device, and the development of a technology for implementing the electroluminescent device as a flat panel display device is progressing, and as a process thereof, Korean Patent Application Publication No. 99-67346 A matrix-type display device and a method of manufacturing the same have been disclosed in the foregoing.

그러나, 전계 발광 소자는 여러 가지 장점에도 불구하고 계조를 구현함에 있어서 한계성을 가지가 때문에 그 용도가 극히 제한되는 실정이다.However, the electroluminescent device has a limit in realizing grayscale despite various advantages, and thus its use is extremely limited.

전계 발광 소자의 계조 구현 방법은 대략 서브 픽셀 방식과 서브 프레임 방식으로 구분될 수 있다. 서브 픽셀 방식은 복수 개의 픽셀을 하나의 디스플레이 단위로 하고, 디스플레이 단위 영역의 계조를 픽셀의 발광되는 수로 결정하는 것이며, 서브 프레임 방식은 정해진 제한된 수의 단위 시간을 미리 설정하여 해당하는 계조를 표현하기 적합한 단위 시간만큼 픽셀을 발광시키는 것이다.The gray scale implementation method of the EL device may be roughly divided into a sub pixel method and a sub frame method. The sub-pixel method is to determine a plurality of pixels as one display unit, and to determine the gray level of the display unit area as the number of emitted pixels. The sub-frame method sets a predetermined limited number of unit times in advance to express the corresponding gray level. The pixel is emitted by a suitable unit time.

그러나, 종래의 서브 픽셀 방식과 서브 프레임 방식은 수십 레벨 이상의 다양한 레벨의 계조를 표현하는데 한계를 가지고 있다.However, the conventional sub pixel method and the sub frame method have limitations in expressing gray scales of various levels of several tens of levels or more.

그러므로, 보다 다양한 계조를 표현하는 방법의 연구가 소망되고 있는 실정이다.Therefore, the study of how to express more diverse gradation is desired.

본 발명의 목적은 전계 표시 소자에 인가되는 신호들을 제어하여 구동용 박막트랜지스터가 턴온되는 시간을 조절하고, 그에 따라서 다이오드가 발광되는 시간을 조절하여 전계 표시 소자로써 원하는 계조를 자유로이 표현함에 있다.An object of the present invention is to freely express a desired gray scale as an electric field display by controlling a signal applied to an electric field display device to adjust a time during which the driving thin film transistor is turned on, and accordingly, a time when a diode is emitted.

본 발명의 다른 목적은 스위칭용 박막 트랜지스터와 구동용 박막트랜지스터및 캐패시터를 구비하는 전계 표시소자의 캐패시터 라인에 한 프레임 단위로 시간이 경과하면 증가하는 전압을 인가하고 시그널 라인으로 인가되는 전압의 레벨을 계조별로 다르게 하여 전계 표시 소자로써 다양한 계조를 표현함에 있다.Another object of the present invention is to apply a voltage that increases with time in units of frames to a capacitor line of an electric field display device including a switching thin film transistor, a driving thin film transistor, and a capacitor, and to increase the level of the voltage applied to the signal line. Different gradations are used to express various gradations as field display elements.

도 1은 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 구동 방법을 실시하기 위한 회로도1 is a circuit diagram for implementing a method of driving an electroluminescent device according to the present invention.

도 2는 도 1의 전계 발광 소자에 인가되는 신호들의 파형도FIG. 2 is a waveform diagram of signals applied to the EL device of FIG. 1. FIG.

도 3은 계조를 표현하기 위하여 구동용 박막트랜지스터의 게이트에 인가되는 신호의 파형도와 그에 따른 다이오드의 턴온/턴오프 상태를 설명하는 파형도FIG. 3 is a waveform diagram illustrating a waveform of a signal applied to a gate of a driving thin film transistor to express gray scales and a turn on / off state of a diode accordingly.

본 발명에 따른 전계 발광 소자의 구동 방법은 두 개의 박막트랜지스터가 스위칭용과 구동용으로 구분되어 구성되고, 구동용 박막트랜지스터의 게이트 전압이 축전되는 캐패시터와 구동용 박막트랜지스터의 턴온으로 발광하는 다이오드를 구비하며, 이들에 해당 신호를 공급하기 위하여 시그널 라인과 서플라이 라인과 캐패시터 라인 및 스캔 라인이 형성되는 전계 발광 소자에 적용되며, 상기 스캔 라인을 통하여 한 프레임 주기의 펄스를 갖는 신호가 상기 스위칭용 박막트랜지스터의 게이트에 인가되어서 소정 구간 턴온되면, 상기 턴온 구간동안 상기 시그널 라인에서 인가되는 소정 레벨의 제 1 전압에 의하여 상기 캐패시터가 제 1 레벨로 충전되는 제 1 단계, 상기 스위칭용 박막트랜지스터가 턴오프된 후 상기 캐패시터 라인을 통하여 한 프레임의 주기로 소정 시간동안 전압이 증가되는 신호가 상기 캐패시터로 인가되어 축전되는 제 2 단계 및 상기 구동용 박막트랜지스터는 상기 캐패시터의 축전되는 전압이 문턱전압을 초과하면 턴온되어 상기 서플라이 라인을 통하여 인가되는 정전압을 상기 다이오드에 인가하고, 상기 다이오드가 상기 구동용 박막트랜지스터의 턴온 시간동안 발광하는 제 3 단계를 구비하여 이루어진다.A method of driving an electroluminescent device according to the present invention includes two thin film transistors, which are divided into switching and driving, and each of which includes a capacitor having a gate voltage of the driving thin film transistor and a diode which emits light by turning on the driving thin film transistor. And a signal line, a supply line, a capacitor line, and a scan line are formed to supply the corresponding signals, and a signal having a pulse of one frame period through the scan line is applied to the switching thin film transistor. When the capacitor is turned on for a predetermined period, the first step of charging the capacitor to a first level by a first voltage of a predetermined level applied from the signal line during the turn-on period, the thin film transistor for switching is turned off After one frame through the capacitor line The second step in which a signal of increasing voltage for a predetermined time period is applied to the capacitor and is stored, and the driving thin film transistor is turned on when the voltage of the capacitor exceeds the threshold voltage and is applied to the constant voltage applied through the supply line. And applying to the diode, wherein the diode emits light during a turn-on time of the driving thin film transistor.

그리고, 상기 제 1 전압은 표현하고자 하는 계조따라 다른 값으로 인가됨이 바람직하다.The first voltage is preferably applied at a different value according to the gray scale to be expressed.

이하, 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 구동 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a method of driving an electroluminescent device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

전계 발광 소자는 스위칭용 박막트랜지스터, 구동용 박막트랜지스터, 하나의 캐패시터 및 하나의 발광 다이오드가 조합되어서 하나의 픽셀을 이룬다.The EL device forms a pixel by combining a switching thin film transistor, a driving thin film transistor, one capacitor, and one light emitting diode.

도 1을 참조하면, 시그널 라인(10)과 서플라이 라인(20)이 평행하게 이격되어 형성되고, 이와 직교되는 방향으로 캐패시터 라인(30)과 스캔 라인(40)이 서로 평행하게 이격되어 형성된다.Referring to FIG. 1, the signal line 10 and the supply line 20 are formed to be spaced apart in parallel, and the capacitor line 30 and the scan line 40 are formed to be spaced apart from each other in parallel to each other in a direction orthogonal thereto.

시그널 라인(10)에는 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 소스가 연결되고, 스캔 라인(40)에는 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 게이트가 연결된다. 그리고, 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 드레인은 캐패시터 C1을 통하여 캐패시터 라인(30)에 연결된다.The source of the switching thin film transistor Q1 is connected to the signal line 10, and the gate of the switching thin film transistor Q1 is connected to the scan line 40. The drain of the switching thin film transistor Q1 is connected to the capacitor line 30 through the capacitor C1.

그리고, 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 드레인과 캐패시터 C1의 사이에 노드가 형성되어서 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트가 연결된다. 그리고, 구동용 박막트랜지스터 Q2의 드레인에는 서플라이 라인(20)이 연결되며 소스에는 발광 다이오드 D1의 애노드 단자(50)가 연결되고 캐소드(60)는 공통전극(도시되지 않음)에 연결된다.A node is formed between the drain of the switching thin film transistor Q1 and the capacitor C1 to connect the gate of the driving thin film transistor Q2. The supply line 20 is connected to the drain of the driving thin film transistor Q2, the anode terminal 50 of the light emitting diode D1 is connected to the source, and the cathode 60 is connected to the common electrode (not shown).

상술한 바와 같이 구성된 전계 발광 소자는 스위칭용 박막트랜지스터 Q1이 순간적으로 턴온되면 캐패시터 C1는 축전되고, 이때 축전되는 전하량은 시그널 라인(10)으로부터 인가되는 전압의 전위에 비례한다.In the electroluminescent device configured as described above, when the switching thin film transistor Q1 is turned on momentarily, the capacitor C1 is stored, and the amount of charge stored is proportional to the potential of the voltage applied from the signal line 10.

그리고, 스위칭용 박막 트랜지스터 Q1이 턴오프된 상태에서 캐패시터라인(30)에 한 프레임 주기로 전압이 증가하는 신호가 입력되면, 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트 전위는 캐패시터 C1에 축전된 전위를 기준으로 인가되는 전압의 레벨이 캐패시터 라인(30)을 통하여 인가되는 전압을 따라서 상승한다.When the switching thin film transistor Q1 is turned off, when a signal of increasing voltage is input to the capacitor line 30 by one frame period, the gate potential of the driving thin film transistor Q2 is applied based on the potential stored in the capacitor C1. The level of the voltage to be raised increases along with the voltage applied through the capacitor line 30.

그리고, 구동용 박막 트랜지스터 Q2는 게이트 전위가 문턱 전압을 넘으면 턴온된다. 그러면 서플라이 라인(20)에 인가되던 전압이 구동용 박막 트랜지스터 Q2를 통하여 발광 다이오드 D1에 인가되고, 발광 다이오드 D1는 인가되는 전압에 의하여 발광된다.The driving thin film transistor Q2 is turned on when the gate potential exceeds the threshold voltage. Then, the voltage applied to the supply line 20 is applied to the light emitting diode D1 through the driving thin film transistor Q2, and the light emitting diode D1 emits light by the applied voltage.

상술한 동작을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.The above operation will be described in detail with reference to FIG.

스캔 라인 신호는 한 프레임 주기로 하이 레벨의 구간을 갖는다. 이러한 스캔 라인 신호가 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 게이트에 인가되면, 스위칭용 박막 트랜지스터 Q1는 스캔 라인 신호가 하이 레벨이 되는 시간 동안 턴온된다. 이때 캐패시터 라인(30)에 인가되는 전압은 로우 상태이므로 상술한 바와 같이 캐패시터 C1은 시그널 라인(10)을 통하여 인가되는 전압에 의하여 축전된다.The scan line signal has a high level section in one frame period. When the scan line signal is applied to the gate of the switching thin film transistor Q1, the switching thin film transistor Q1 is turned on for a time when the scan line signal becomes a high level. In this case, since the voltage applied to the capacitor line 30 is in a low state, as described above, the capacitor C1 is stored by the voltage applied through the signal line 10.

그리고, 스위칭용 박막트랜지스터 Q1이 턴오프되면 캐패시터 라인(30)에 한 프레임이 종료되는 시점까지 서서히 전압이 증가하는 신호가 인가된다.When the switching thin film transistor Q1 is turned off, a signal is gradually applied to the capacitor line 30 until a frame is terminated.

캐패시터 C1에 축전되는 전압은 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트 전위에 영향을 미치고, 스위칭용 박막트랜지스터 Q1의 턴온 구간동안 충전된 전압이 초기에 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트에 인가되며, 캐패시터 라인(30)으로부터 인가되는 신호는 캐패시터 C1에 초기 충전된 전압에 부가된다. 그러므로, 구동용 박막트랜지스터 Q2의 베이스의 게이트 전압은 서서히 증가하고, 어느 시점에서 문턱전압 레벨을 초과한다.The voltage stored in the capacitor C1 affects the gate potential of the driving thin film transistor Q2, and the voltage charged during the turn-on period of the switching thin film transistor Q1 is initially applied to the gate of the driving thin film transistor Q2, and the capacitor line 30 The signal applied from) is added to the voltage initially charged in capacitor C1. Therefore, the gate voltage of the base of the driving thin film transistor Q2 gradually increases, and at some point exceeds the threshold voltage level.

구동용 박막 트랜지스터 Q2가 문턱전압 레벨을 초과하는 시점이 턴온되는 시점이며, 문턱전압 레벨을 초과하는 시점은 초기 시그널 라인(10)을 통하여 인가되는 전압과 캐패시터 C1에 충전되는 축전량에 영향을 받는다.The time point at which the driving thin film transistor Q2 exceeds the threshold voltage level is turned on, and the time point at which the driving thin film transistor Q2 exceeds the threshold voltage level is affected by the voltage applied through the initial signal line 10 and the amount of charge stored in the capacitor C1. .

구동용 박막트랜지스터 Q2는 게이트 전압이 문턱전압을 초과하면 턴온되고, 그에 따라서 서플라이 라인(20)에 인가되는 정전압이 다이오드 D1에 인가되며, 다이오드 D1는 구동용 박막트랜지스터 Q2가 턴온된 시간동안 발광된다.The driving thin film transistor Q2 is turned on when the gate voltage exceeds the threshold voltage, and accordingly, a constant voltage applied to the supply line 20 is applied to the diode D1, and the diode D1 emits light during the time when the driving thin film transistor Q2 is turned on. .

한 프레임에 해당하는 시간에 도달하면 캐패시터 라인신호는 로우 레벨로 떨어지고, 그 후 스캔 라인 신호가 턴온되면 상술한 동작이 반복된다.When the time corresponding to one frame is reached, the capacitor line signal drops to a low level, and when the scan line signal is turned on, the above operation is repeated.

여기에서 다이오드 D1의 발광 시간은 계조를 결정하며, 발광 시간이 길수록 밝기가 밝은 계조값을 가지고 발광 시간이 짧을수록 밝기가 어두운 계조값을 갖는다.Here, the light emission time of the diode D1 determines the gray level, and the longer the light emission time, the brighter the gray value, and the shorter the light emission time, the darker the brightness value.

다이오드 D1의 발광시간에 따라 결정되는 계조는 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트 전압인 캐패시터 C1의 축전량에 따라 결정된다. 캐패시터 C1의 축전량은 시그널 라인(10)에 인가되는 전압 레벨에 결정된다.The gradation determined by the light emission time of the diode D1 is determined by the capacitance of the capacitor C1, which is the gate voltage of the driving thin film transistor Q2. The capacitance of the capacitor C1 is determined by the voltage level applied to the signal line 10.

계조의 조절은 시그널 라인(10)으로 인가되는 전압의 레벨에 따라서 구동용 박막트랜지스터 Q2의 게이트 전압이 도 3의 S1, S2, S3와 같이 인가될 수 있으며, 이들 S1, S2, S3는 각각 문턱전압 레벨을 초과하는 시점이 다르며, 그에 따라서 구동용 박막트랜지스터 Q2의 턴온시간은 T1, T2, T3과 같이 다양하게 정해질 수 있다.In the gray scale adjustment, the gate voltage of the driving thin film transistor Q2 may be applied as S1, S2, and S3 of FIG. 3 according to the level of the voltage applied to the signal line 10, and these S1, S2, and S3 are respectively thresholded. The time point of exceeding the voltage level is different, and accordingly, the turn-on time of the driving thin film transistor Q2 may be variously determined as T1, T2, and T3.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 캐패시터 라인(30)에 한 프레임 주기의 서서히 전압이 증가하는 신호를 인가하고 초기 스위칭용 트랜지스터 Q1이 턴온되는 시간동안 캐패시터 C1을 충전하는 전압의 레벨을 달리함으로써 다양한 계조가 표현될 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the voltage level is applied to the capacitor line 30 to gradually increase the voltage of one frame period and charge the capacitor C1 during the time that the initial switching transistor Q1 is turned on. By varying, various gradations can be expressed.

여기에서, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue)에 해당하여 서플라이 라인(20)으로 공급되는 정전압의 레벨은 조금씩 달라질수 있으며, 이는 각 컬러 별 특성에 기인한 것이다.Here, the level of the constant voltage supplied to the supply line 20 corresponding to red, green, and blue may vary slightly, which is due to the characteristics of each color.

따라서, 본 발명에 의하면 전계 발광 소자를 이용하여 다양한 계조를 시그널 라인을 통하여 인가되는 전압으로 조절하여 구현할 수 있으므로, 전계 발광 소자를 이용한 평판 디스플레이 장치로 고화질의 화면을 디스플레이 가능한 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, since various grays can be adjusted to voltages applied through signal lines using the EL device, a high-definition screen can be displayed by the flat panel display device using the EL device.

Claims (4)

두 개의 박막트랜지스터가 스위칭용과 구동용으로 구분되어 구성되고, 구동용 박막트랜지스터의 게이트 전압이 축전되는 캐패시터와 구동용 박막트랜지스터의 턴온으로 발광하는 다이오드를 구비하며, 이들에 해당 신호를 공급하기 위하여 시그널 라인과 서플라이 라인과 캐패시터 라인 및 스캔 라인이 형성되는 전계 발광 소자의 구동 방법에 있어서,Two thin film transistors are configured for switching and driving. The thin film transistor includes a capacitor for storing the gate voltage of the driving thin film transistor and a diode that emits light by turning on the driving thin film transistor. In the method of driving an electroluminescent device in which lines, supply lines, capacitor lines and scan lines are formed, 상기 스캔 라인을 통하여 한 프레임 주기의 펄스를 갖는 신호가 상기 스위칭용 박막트랜지스터의 게이트에 인가되어서 소정 구간 턴온되면, 상기 턴온 구간동안 상기 시그널 라인에서 인가되는 소정 레벨의 제 1 전압에 의하여 상기 캐패시터가 제 1 레벨로 충전되는 제 1 단계;When a signal having a pulse of one frame period is applied to the gate of the switching thin film transistor through the scan line and turned on for a predetermined period, the capacitor is turned on by a first voltage having a predetermined level applied from the signal line during the turn-on period. A first step of charging to a first level; 상기 스위칭용 박막트랜지스터가 턴오프된 후 상기 캐패시터 라인을 통하여 한 프레임의 주기로 소정 시간동안 전압이 증가되는 신호가 상기 캐패시터로 인가되어 축전되는 제 2 단계; 및A second step in which a signal, the voltage of which is increased for a predetermined time, is applied to the capacitor after the switching thin film transistor is turned off for a period of one frame through the capacitor line; And 상기 구동용 박막트랜지스터는 상기 캐패시터의 축전되는 전압이 문턱전압을 초과하면 턴온되어 상기 서플라이 라인을 통하여 인가되는 정전압을 상기 다이오드에 인가하고, 상기 다이오드가 상기 구동용 박막트랜지스터의 턴온 시간동안 발광하는 제 3 단계를 구비함을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 구동 방법.The driving thin film transistor is turned on when the voltage of the capacitor exceeds the threshold voltage, and applies a constant voltage applied through the supply line to the diode, and the diode emits light during the turn-on time of the driving thin film transistor. 3. A method of driving an electroluminescent device comprising three steps. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 상기 제 1 전압은 표현하고자 하는계조따라 다른 값으로 인가됨을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 구동 방법.The method of claim 1, wherein in the first step, the first voltage is applied at a different value according to the gradation to be expressed. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 상기 캐패시터 라인은 상기 스위칭용 박막트랜지스터가 턴온되는 구간 동안 로우 레벨의 정전압을 유지함을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 구동 방법.The method of claim 1, wherein in the first step, the capacitor line maintains a constant voltage at a low level during a period in which the switching thin film transistor is turned on. 제 1 항에 있어서, 상기 서플라이 라인으로 인가되는 정전압은 매트릭스 형상의 디스플레이 기판의 화소로 전계 발광 소자가 구성될 때 컬러 별로 다르게 인가됨을 특징으로 하는 전계 발광 소자의 구동 방법.The method of claim 1, wherein the constant voltage applied to the supply line is applied differently for each color when the EL device is configured as a pixel of a display substrate having a matrix shape.
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