KR20060065131A - 액정 표시 장치의 충전펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 충전펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 충전펌프는 전원부의 DC/DC 변환부로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류한 후 승압하여 게이트 구동부를 구동하기 위한 게이트 하이 전압을 발생하는 제 1 충전펌프와, DC/DC 변환부로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류한 후 승압하여 게이트 구동부를 구동하기 위한 게이트 로우 전압을 발생하는 제 2 충전펌프를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 충전펌프는 일렬의 다이오드 어레이(array)로 이루어져 하나의 칩에 형성된다.

Description

액정 표시 장치의 충전펌프{CHARGE PUMP OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 종래의 액정표시장치를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 전원부를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 전원부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전원부의 충전펌프를 나타내는 도면이다.
도 5는 게이트 하이전압을 생성하는 과정을 나타내는 파형도이다.
도 6은 게이트 로우전압을 생성하는 과정을 나타내는 파형도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 액정 패널 12 : 게이트 드라이버
14 : 데이터 드라이버 16 : 타이밍 컨트롤러
18, 38 : 전원부 22, 52 : PWM IC
24, 54 : PWM부 60 : 충전펌프
30 : 제 1 충전펌프 32 : 제2 충전 펌프
34 : 제 3 충전펌프
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 제조단가와 생산시간을 줄일 수 있고, 인쇄회로기판의 면적을 축소시킬 수 있는 액정표시장치의 충전펌프에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시 장치는 화소 매트릭스를 갖는 액정 패널과, 액정 패널을 구동하기 위한 드라이버를 구비한다.
구체적으로, 액정 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 화소 매트릭스를 갖는 액정 패널(12)과, 액정 패널(12)의 게이트 라인들(GL1 내지 GLm)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(14)와, 액정 패널(12)의 데이터 라인들(DL1 내지 DLn)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(16)와, 게이트 드라이버(14)와 데이터 드라이버(16)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러(16)와, 상기 구성 요소들이 필요로 하는 구동 전압들(VDD, VGH, VGL 등)을 공급하는 전원부(18)를 구비한다.
액정 패널(12)은 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차로 정의되는 영역마다 형성된 화소들로 구성된 화소 매트릭스를 구비한다. 화소들 각각은 화소 신호에 따라 광투과량을 조절하는 액정셀(Clc)과, 액정셀(Clc)을 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TFT)들을 구비한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔 신호, 즉 게이트 하이 전압(VGH)이 공급되는 경우 턴-온되어 데이터 라인(DL)으로부터의 화소 신호를 액정셀(Clc)에 공급한다. 그리고, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터 게이트 로우 전압(VGL)이 공급되는 경우 턴-오프되어 액정셀(Clc)에 충전된 화소 신호가 유지되게 한다.
액정셀(Clc)은 등가적으로 캐패시터로 표현되며, 액정을 사이에 두고 대면하는 공통 전극과 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소 전극으로 구성된다. 그리고, 액정셀(Clc)은 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위하여 스토리지 캐패시터(도시하지 않음)를 더 구비한다. 이러한 액정셀(Clc)은 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 충전되는 화소 신호에 따라 유전 이방성을 가지는 액정의 배열 상태가 가변하여 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현하게 된다.
게이트 드라이버(14)는 타이밍 컨트롤러(16)로부터의 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP)를 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC)에 따라 쉬프트시켜 게이트 라인들(GL1 내지 GLm)에 순차적으로 전원부(18)로부터의 게이트 하이 전압(VGH)을 갖는 스캔 펄스를 공급한다. 그리고, 게이트 드라이버(14)는 게이트 라인들(GL)에 게이트 하이 전압(VGH)의 스캔 펄스가 공급되지 않는 나머지 기간에서는 전원부(18)로부터의 게이트 로우 전압(VGL)을 공급하게 된다. 또한, 게이트 드라이버(14)는 상기 스캔 펄스의 펄스 폭을 타이밍 컨트롤러(16)로부터의 게이트 출력 이네이블(Gate Output Enable; GOE) 신호에 따라 제어하게 된다.
데이터 드라이버(16)는 타이밍 컨트롤러(16)로부터의 소스 스타트 펄스 (Source Start Pulse; SSP)를 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock; SSC)에 따라 쉬프트시켜 샘플링 신호를 발생한다. 그리고, 데이터 드라이버(16)는 상기 SSC에 따라 입력되는 화소 데이터(RGB)를 상기 샘플링 신호에 따라 래치한 후 소스 출력 이네이블(Source Output Enable; SOE) 신호에 응답하여 라인단위로 공급한다. 이어서, 데이터 드라이버(16)는 라인단위로 공급되는 화소 데이터(RGB)를 감마 전압부(도시하지 않음)로부터의 감마 전압을 아날로그 화소 신호로 변환하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다. 여기서, 데이터 드라이버(16)는 상기 화소 데이터를 화소 신호로 변환할 때 타이밍 컨트롤러(16)로부터의 극성 제어(POL) 신호에 응답하여 그 화소 신호의 극성을 결정하게 된다. 그리고, 데이터 드라이버(16)는 상기 소스 출력 이네이블(SOE) 신호에 응답하여 상기 화소 신호가 데이터 라인들(DL)에 공급되는 기간을 결정한다.
타이밍 컨트롤러(16)는 게이트 드라이버(14)를 제어하는 GSP, GSC, GOE 신호 등을 발생하고, 데이터 드라이버(16)를 제어하는 SSP, SSC, SOE, POL 신호 등을 발생한다. 이 경우, 타이밍 컨트롤러(16)는 외부로부터 입력되는 유효 데이터 구간을 알리는 데이터 이네이블(Data Enable; DE) 신호, 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync), 화소 데이터(RGB)의 전송 타이밍을 결정하는 도트 클럭(Dot Clock; DCLK)을 이용하여 상기 GSP, GSC, GOE, SSP, SSC, SOE, POL 등과 같은 제어신호들을 생성하게 된다.
전원부(18)는 입력 구동 전압(VCC)을 이용하여 베이스 구동 전압(VDD), 게이트 하이전압(VGH), 게이트 로우전압(VGL) 등을 발생한다. 그리고, 전원부(18)는 베이스 구동전압(VDD)을 타이밍 컨트롤러(16), 데이터 드라이버(14), 게이트 드라이버(12)에 공급하고, 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL)을 게이트 드라이버(18)로 공급한다. 또한, 전원부(18)는 액정 패널(10)의 액정셀 구동시 기준이 되는 공통 전압(도시하지 않음)을 발생하여 공통 전극에 공급한다.
도 2는 액정 표시 장치의 전원부(18)를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 전원부(18)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; 이하, PWM이라 함)를 이용한 직류-직류(DC-DC) 변환기(22)와, 입력 구동 전압(VCC)을 충전하기 위한 인덕터(L)와, 직류-직류(DC-DC) 변환기(22)의 출력 전압을 정류하여 베이스 구동 전압(VDD)을 발생하는 다이오드(D)와, 직류-직류(DC-DC) 변환기(22)의 출력 전압을 정류한 후 승압하여 게이트 하이 전압(VGH)을 발생하는 제 1 및 제 2충전 펌프(30,32)와, 게이트 로우 전압(VGL)을 발생하는 제 3 충전 펌프(34)를 구비한다.
직류-직류(DC-DC) 변환기(22)는, 입력 구동 전압(VCC)을 펄스 폭 변조하여 출력하는 PWM부(24)와, PWM부(24)의 펄스 폭 변조 신호의 출력을 스위칭하는 출력 스위치(28)를 구비한다.
PWM부(24)는 인덕터(L)를 경유하여, 직접 입력되는 입력 구동 전압(VCC) 을 펄스 폭 변조함으로써 펄스 폭 변조 신호를 출력하게 된다.
다이오드(D)는 PWM IC(22)로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류하여 베이스 구동 전압(VDD)을 발생하게 된다.
제 1 및 제 2 충전 펌프(30,32)는 DC/DC 변환부(22)로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류한 후 승압하여 게이트 하이 전압(VGH)을 발생한다.
제 3 충전 펌프(34)는 DC/DC 변환부(22)로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류한 후 승압하여 게이트 로우 전압(VGL)을 발생한다.
이와 같이, 게이트 하이 전압(VGH) 및 게이트 로우 전압(VGL)을 생성하기 위한 제 1 내지 제 3 충전펌프(30,32)는 회로기판(Printed Circuit Board; 이하 PCB)상에서 각각이 3Pin 짜리 부품을 사용하여 제조된다. 따라서 PCB 필요 면적이 증가하게 되고 3개의 부품의 사용으로 제조 단가가 상승하게 된다.
또한 SMT(Surface Mount Technology)를 이용하여 부품을 PCB 표면에 장착하는 과정에서 작업시간도 증가하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 제조 비용을 줄일 수 있으며, PCB상에서의 필요면적을 축소시키고 제조시 작업시간을 줄일 수 있는 충전펌프회로를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치의 충전펌프는 전원부의 DC/DC 변환부로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류한 후 승압하여 게이트 구동부를 구동하기 위한 게이트 하이 전압을 발생하는 제 1 충전펌프와, DC/DC 변환부로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류한 후 승압하여 게이트 구동부를 구동하기 위한 게이트 로우 전압을 발생하는 제 2 충전펌프를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 충전펌프는 일렬의 다이오드 어레이(array)로 이루어져 하나의 칩에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 충전펌프는 제 1 베이스 구동전압원에 애노드가 접속된 제 1 다이오드와, 상기 제 1 다이오드와 차례대로 직렬로 연결된 제 2 내지 제 4 다이오드와, 상기 제 1 및 제 2 다이오드 사이의 제 1 노드에서 분기되어 접속된 제 1 캐패시터와, 상기 제 1 캐패시터의 충전과 방전타이밍을 조절하기 위한 제 1 스위치 소자와, 상기 제 2 및 제 3 다이오드 사이의 제 2 노드에서 분기되어 연결된 제 2 베이스 구동전압원과, 상기 제 2 노드와 상기 베이스 구동전압원 사이에 접속된 제 2 캐패시터와, 상기 제 3 및 제 4 다이오드 사이의 제 3 노드에서 분기되어 접속된 제 3 캐패시터와, 상기 제 3 캐피시터의 충전과 방전 타이밍을 조절하기 위한 제 2 스위치 소자와, 상기 제 4 다이오드의 캐소드에 연결된 제 4 캐패시터를 구비하고 상기 제 4 캐패시터에서 게이트 하이 전압을 생성하며; 상기 제 2 충전펌프는 제 5 및 제 6 다이오드와, 상기 제 5 및 제 6 다이오드 사이의 제 5 노드에서 분기되어 연결된 베이스 구동전압원과, 상기 제 5 노드와 상기 베이스 구동전압 사이에서 직렬로 연결된 제 5 캐패시터 및 제 3 스위치 소자와, 상기 제 6 다이오드의 캐소드와 연결된 기저전압원과, 상기 제 6 다이오드의 캐소드와 기저전압원 사이에 연결된 캐패시터와, 상기 제 5 다이오드의 애노드에서 게이트 로우전압을 생성한다.
상기 제 1 내지 제 6 다이오드는 직렬로 연결된다.
상기 제 1 내지 제 3 스위치 소자는 동작 타이밍이 같다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 전원부(48)는 입력 구동 전압(VCC)을 이용하여 베이스 구동 전압(VDD), 게이트 하이전압(VGH), 게이트 로우전압(VGL) 등을 발생한다. 그리고, 전원부(58)는 베이스 구동전압(VDD)을 도시하지 않은 타이밍 컨트롤러, 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버에 공급하고, 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL)을 게이트 드라이버로 공급한다. 또한, 전원부(48)는 액정 패널(10)의 액정셀 구동시 기준이 되는 공통 전압(도시하지 않음)을 발생하여 공통 전극에 공급한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 전원부(38)를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 전원부(48)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; 이하, PWM이라 함)를 이용한 직류-직류(DC-DC) 변환기(22)와, 입력 구동 전압(VCC)을 충전하기 위한 인덕터(L)와, 직류-직류(DC-DC) 변환기(22)의 출력 전압을 정류하여 베이스 구동 전압(VDD)을 발생하는 다이오드(D)와, 직류-직류(DC-DC) 변환기(22)의 출력 전압을 정류한 후 승압하여 게이트 하이 전압(VGH) 및 게이트 로우 전압(VGL)을 발생하는 충전 펌프(60)를 구비한다.
직류-직류(DC-DC) 변환기(22)는, 입력 구동 전압(VCC)을 펄스 폭 변조하여 출력하는 PWM부(54)와, PWM부(54)의 펄스 폭 변조 신호의 출력을 스위칭하는 출력 스위치(58)를 구비한다.
PWM부(54)는 인덕터(L)를 경유하여, 직접 입력되는 입력 구동 전압(VCC) 을 펄스 폭 변조함으로써 펄스 폭 변조 신호를 출력하게 된다.
다이오드(D)는 PWM IC(52)로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류하여 베이스 구동 전압(VDD)을 발생하게 된다.
충전 펌프(60)는 DC/DC 변환부(52)로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류한 후 승압하여 게이트 하이 전압(VGH) 및 게이트 로우 전압(VGL)을 발생한다.
도 4은 본 발명에 따른 충전펌프(60)를 나타내는 회로도이다.
도 4을 참조하면, 본 발명에 따른 충전펌프는 게이트 하이 신호(VGH)를 생성부와 게이트 로우 신호(VGL)생성부가 하나의 다이오드 어레이로 되어 있다.
도 5는 스위치 신호에 따라 게이트 하이 신호(VGH)가 생성되는 과정에서 각 노드에 걸리는 전압값을 나타내는 타이밍도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 스위치신호는 스위치소자가 턴-온 될 경우 VDD의 전압값을 가지게 되고 스위치소자가 턴-오프 될 경우 기저전압(GND)을 가지게 된다.
t0 기간에서, 스위치소자는 턴-오프되면, 제 1 노드(n1)에는 제 1 다이오드(D1) 통해 인가된 VDD의 전압값이 형성되고, 따라서 제 2 노드(n2) 역시 VDD의 전압값이 형성된다.
t1 기간에서, 스위치소자가 턴-온되면, 제 1 노드(n1)에는 제 1 캐패시터 (C1)에 충전된 VDD의 전압값과 제 1 다이오드(D1)를 통해 인가되는 VDD의 전압값이 합해져서 2VDD의 전압값이 형성된다. 이 때, 제 2 노드(N2)에서도 2VDD의 전압값이 형성되고, 이 전압은 스위치가 턴-오프 된 상태에서는 제 2 캐패시터(C2)에 충전된다. 즉, 제 2 노드(n2)에서는 한 번 스위치소자가 턴-온 된 이후로는 계속 2VDD의 값을 유지하게 된다.
이러한 동작으로 VDD 전압은 제 1 및 제 2 다이오드를 경유하는 동안 두배의 전압값으로 펌핑된다.
제 2 스위치는 제 1 스위치와 같은 타이밍으로 동작한다.
즉 t0 기간에서, 제 2 스위치소자가 턴-오프되면, 제 3 노드(n3)에는 제 3 다이오드(D3)를 통해 인가된 2VDD의 전압값이 형성되고, 따라서 제 4 노드(n4) 역시 2VDD의 전압값이 형성된다.
t1 기간에서, 스위치소자가 턴-온되면, 제 3 노드(n3)에는 제 3 캐패시터(C3)에 충전된 2VDD의 전압값과 제 3 다이오드(D3)를 통해 인가되는 2VDD의 전압값이 합해져서 4VDD의 전압값이 형성된다. 이 때, 제 4 노드(n4)에서도 4VDD의 전압값이 형성되고, 이 전압은 스위치가 턴-오프 된 상태에서는 제 4 캐패시터(C4)에 충전된다. 즉, 제 4 노드에서는 한 번 스위치소자가 턴-온 된 이후로는 계속 4VDD의 값이 유지된다.
이러한 동작으로 최초 VDD의 전압값은 게이트 하이 생성부)를 거치는 과정에서 4VDD의 전압값으로 펌핑된다.
도 6는 스위치 신호에 따라 게이트 로우 신호(VGL)가 생성되는 과정에서 각 노드에 걸리는 전압값을 나타내는 타이밍도이다.
도 4 및 도 6를 참조하면, 스위치신호는 스위치소자가 턴-온 될 경우 VDD의 전압값을 가지게 되고 스위치소자가 턴-오프 될 경우 기저전압(GND)을 가지게 된다.
T0 기간에서, 제 3 스위치소자(S3)가 턴-오프 된 상태에서는 제 5 및 제 6 노드(n5,n6) 모두가 기저전압(GND)상태이다.
T1 기간동안, 스위치소자가 턴-온 된 경우 제 5 캐패시터(C5)에 축적되는 전압은 기저전압(GND)과의 전위차에 의해 제 5 다이오드(D5)를 통하여 기저전압원(GND)과 접속되는 제 6 캐패시터(C6)에 충전되면서 제 5 노드(n5)는 기저전압값이 된다.
T2 기간동안, 제 3 스위치소자(S3)가 턴-오프되어 기저전압(GND)이 인가되면 제 6 캐패시터(C6)에 충전되어 있는 전압에 의해 제 5 노드(n5)와 제 6 노드(n6)에는 전압차가 발생하여 제 5 노드(n5)는 -VDD가 되고, 제 5 다이오드(D5)에 의해 제 5 노드(n5)와 제 6 노드(n6)의 역전류는 차단된다. 한편, 제 6 다이오드(D6)는 턴-온 되어 VGL에는 -VDD의 전압값이 생성된다.
본 발명에 따른 전원부의 충전펌프(60)는 다이오드 어레이(Array)를 도면에서와 같이 함으로써 하나의 칩으로 구현될 수 있다. 따라서 IC칩을 적게 사용할 수 있어서 제조단가를 줄일 수 있으며, IC칩이 PCB상에서 차지하는 면적을 적게 할 수 있어 PCB의 면적을 줄일 수 있다.
그리고, SMT(Surface Mount Technology)를 이용하여 부품을 PCB 표면에 장착 하는 과정에서 IC칩이 하나 사용되므로 작업시간도 단축할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 충전펌프는 제조단가를 줄일 수 있으며, PCB의 면적도 줄일 수 있다. 또한 작업시간도 줄일 수 있어 생산성의 증가도 이룰 수 있다.
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 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 전원부의 DC/DC 변환부로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류한 후 승압하여 게이트 구동부를 구동하기 위한 게이트 하이 전압을 발생하는 제 1 충전펌프와;
    DC/DC 변환부로부터의 펄스 폭 변조 신호를 정류한 후 승압하여 게이트 구동부를 구동하기 위한 게이트 로우 전압을 발생하는 제 2 충전펌프를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 충전펌프는 일렬의 다이오드 어레이(array)로 이루어져 하나의 칩에 집적화 한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 충전펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 충전펌프는
    제 1 베이스 구동전압원에 애노드가 접속된 제 1 다이오드와;
    상기 제 1 다이오드와 차례대로 직렬로 접속된 제 2 내지 제 4 다이오드와;
    상기 제 1 및 제 2 다이오드 사이의 제 1 노드에 접속된 제 1 캐패시터와;
    상기 제 1 캐패시터의 충전과 방전타이밍을 조절하기 위한 제 1 스위치 소자와;
    상기 제 2 및 제 3 다이오드 사이의 제 2 노드에 접속된 제 2 베이스 구동전압원과;
    상기 제 2 노드와 상기 베이스 구동전압원 사이에 접속된 제 2 캐패시터와;
    상기 제 3 및 제 4 다이오드 사이의 제 3 노드에 접속된 제 3 캐패시터와;
    상기 제 3 캐피시터의 충전과 방전 타이밍을 조절하기 위한 제 2 스위치 소자와;
    상기 제 4 다이오드의 캐소드에 접속되고 게이트 하이 전압을 생성하는 제 4 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 충전펌프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 충전펌프는
    제 5 및 제 6 다이오드와;
    상기 제 5 및 제 6 다이오드 사이의 제 5 노드에 접속된 베이스 구동전압원과;
    상기 제 5 노드와 상기 베이스 구동전압 사이에서 직렬로 접속된 제 5 캐패시터 및 제 3 스위치 소자와;
    상기 제 6 다이오드의 캐소드와 접속된 기저전압원과;
    상기 제 6 다이오드의 캐소드와 기저전압원 사이에 접속된 캐패시터를 구비하며, 상기 제 5 다이오드의 애노드에서 게이트 로우전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 충전펌프.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 6 다이오드는 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 충전펌프.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 스위치 소자는 동작 타이밍이 같은 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 충전펌프.
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