KR20070117042A - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
이 표시 장치는, 스위칭 소자를 포함하는 복수의 화소, 상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결되어 있으며, 차례대로 출력 신호를 생성하는 복수의 스테이지를 포함하는 시프트 레지스터, 복수의 클록 신호를 전달하는 복수의 클록 신호선, 게이트 오프 전압을 전달하는 게이트 오프 전압선, 주사 시작 신호를 전달하는 주사 시작 신호선, 그리고 상기 클록 신호선, 게이트 오프 전압선 및 상기 주사 시작 신호선과 상기 스테이지를 연결하는 복수의 단자선을 포함하고, 상기 주사 시작 신호선은 상기 클록 신호선 및 상기 게이트 오프 전압선에 비하여 상기 스테이지의 바깥쪽에 위치한다.
이와 같이, 주사 시작 신호선을 스테이지와 가장 멀리 떨어지게 배치하여 교차를 최소화함으로써 소비 전력을 상당히 줄일 수 있다.
표시장치, 신호선, 단자선, 주사시작신호, 교차, 클록신호

Description

표시 장치 {DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트 구동부의 블록도이다.
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 무겁고 큰 음극선관(cathode ray tube, CRT)을 대신하여 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display, OLED), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)와 같은 평판 표시 장치가 활발히 개발 중이다.
PDP는 기체 방전에 의하여 발생하는 플라스마를 이용하여 문자나 영상을 표시하는 장치이며, 유기 EL 표시 장치는 특정 유기물 또는 고분자들의 전계 발광을 이용하여 문자 또는 영상을 표시한다. 액정 표시 장치는 두 표시판의 사이에 들어 있는 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하 는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.
이러한 평판 표시 장치 중에서 예를 들어 액정 표시 장치와 유기 EL 표시 장치는 스위칭 소자를 포함하는 화소와 표시 신호선이 구비된 표시판, 그리고 표시 신호선 중 게이트선에 게이트 신호를 내보내어 화소의 스위칭 소자를 턴온/오프시키는 게이트 구동부, 즉 시프트 레지스터를 포함한다.
시프트 레지스터는 서로 연결되어 있는 복수의 스테이지를 포함하며, 각 스테이지는 복수의 트랜지스터를 포함한다.
각 스테이지는 입력부, 출력부, 방전부 등을 포함하고, 전단 및 후단 스테이지의 출력에 기초하고 복수의 클록 신호 중 어느 하나에 동기하여 출력을 내보낸다.
이러한 스테이지에는 주사 시작 신호, 게이트 오프 전압, 클록 신호 등이 입력되며 이들 신호는 스테이지의 한쪽 편에 세로 방향으로 서로 평행하게 뻗어있는 복수의 신호선으로부터 공급된다. 그런데, 이 신호선으로부터 각 스테이지에 신호를 공급하기 위해서는 신호선과 스테이지를 연결하는 단자선이 필요하며, 스테이지에 가장 가깝게 배치된 신호선을 제외한 나머지 신호선과 스테이지를 연결하는 단자선은 다른 신호선과 교차할 수밖에 없다. 특히, 스테이지와 가장 가까이 위치하는 신호선의 경우 다른 신호선에 연결된 단자선과 교차하는 횟수가 많게 된다. 이는 기생 용량을 증가시키고 결국 소비 전력을 증가시키는 요인이 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래 기술의 문제점을 해결 할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는, 스위칭 소자를 포함하는 복수의 화소, 상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결되어 있으며, 차례대로 출력 신호를 생성하는 복수의 스테이지를 포함하는 시프트 레지스터, 복수의 클록 신호를 전달하는 복수의 클록 신호선, 게이트 오프 전압을 전달하는 게이트 오프 전압선, 주사 시작 신호를 전달하는 주사 시작 신호선, 그리고 상기 클록 신호선, 게이트 오프 전압선 및 상기 주사 시작 신호선과 상기 스테이지를 연결하는 복수의 단자선을 포함하고, 상기 주사 시작 신호선은 상기 클록 신호선 및 상기 게이트 오프 전압선에 비하여 상기 스테이지의 바깥쪽에 위치한다.
이때, 상기 주사 시작 신호는 상기 스테이지 중 첫 번째 및 마지막 스테이지에 입력될 수 있다.
또한, 상기 각 스테이지는, 상기 주사 시작 신호선에 연결되는 제1 단자선, 상기 복수의 클록 신호 중 하나를 전달하는 신호선에 연결되는 제2 단자선, 상기 복수의 클록 신호 중 나머지 하나를 전달하는 신호선에 연결되는 제3단자선, 그리고 상기 게이트 오프 전압선에 연결되는 제4 단자선을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 시프트 레지스터는 상기 표시 장치에 집적되어 있을 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명하며, 액정 표시 장치를 한 예로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, , n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, , m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에 는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행[묶음]의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행[묶음]의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
그러면 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 게이트 구동부에 대하여 도 3 을 참조하여 좀더 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트 구동부의 블록도이다.
아래에서는 각 신호와 이 신호를 전달하는 신호선에 대하여 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
도 3을 참고하면, 게이트 구동부(400)는 일렬로 배열되어 있으며 게이트선(G1-Gn)에 각각 연결되어 있는 복수의 스테이지(410)를 포함하는 시프트 레지스터로서, 게이트 오프 전압(Voff), 복수의 클록 신호(CLK1, CLK2) 및 주사 시작 신호(STV)가 입력된다.
이러한 신호를 전달하기 위한 신호선들은 액정 표시판 조립체(300) 위에 주 로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 주사 시작 신호선(STV), 클록 신호선(CLK1, CLK2) 및 게이트 오프 전압선(Voff)의 순서로 왼쪽부터 차례대로 배치되어 시프트 레지스터(400)에 가까워진다. 또한, 이들 신호선(STV, CLK1, CLK2, Voff)과 각 스테이지(410)를 연결하는 단자선(TL1, TL2, TL3, TL4)이 가로 방향으로 뻗어 있다.
각 스테이지(410)는 세트 단자(S), 게이트 전압 단자(GV), 한 쌍의 클록 단자(CK1, CK2), 리세트 단자(R), 그리고 게이트 출력 단자(OUT1) 및 캐리 출력 단자(OUT2)를 가지고 있다.
각 스테이지, 예를 들면 j 번째 스테이지[ST(j)]의 세트 단자(S)에는 전단 스테이지[ST(j-1)]의 캐리 출력, 즉 전단 캐리 출력[Cout(j-1)]이, 리세트 단자(R)에는 후단 스테이지[ST(j+1)]의 게이트 출력, 즉 후단 게이트 출력[Gout(j+1)]이 입력되고, 클록 단자(CK1, CK2)에는 클록 신호(CLK1, CLK2)가 입력되며, 게이트 전압 단자(GV)에는 게이트 오프 전압(Voff)이 입력된다. 게이트 출력 단자(OUT1)는 게이트 출력[Gout(j)]을 내보내고 캐리 출력 단자(OUT2)는 캐리 출력[Cout(j)]을 내보낸다.
단, 시프트 레지스터(400)의 첫 번째 스테이지(ST1)의 세트 단자(S)와 마지막 스테이지[ST(n)]의 리세트 단자(R)에는 전단 캐리 출력 대신 주사 시작 신호(STV)가 입력된다. 첫 번째 스테이지(ST1)에 입력되는 주사 시작 신호(STV)는 시프트 레지스터(400)의 동작을 개시시키고, 마지막 스테이지[ST(n)]에 입력되는 주사 시작 신호(STV)는 시프트 레지스터(400)의 동작을 종료시킨다.
이와 같이, 주사 시작 신호선(STV)이 스테이지(410)와 가장 멀리 떨어져 위 치함으로써 교차로 인한 소비 전력을 최소화할 수 있다.
즉, 종래에는 주사 시작 신호선(STV)이 스테이지(410)와 가장 가까이 위치하여 모든 스테이지[ST1-ST(n)]에서 단자선(TL2, TL3, TL4)과 중첩할 수 밖에 없었다. 이로 인해, 소비 전력이 상당히 많이 소모되었으며, 특히 소비 전력이 중요한 관건이 되는 휴대형 표시 장치, 예를 들어 노트북 컴퓨터에 사용되는 표시 장치의 경우에는 더욱 그러하다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따르면, 주사 시작 신호선(STV)을 가장 자리에 배치하여 신호선(CLK1, CLK2, Voff)과의 교차를 최소화한다. 이는 첫 번째 및 마지막 스테이지[ST1, ST(n)]를 제외하고는 단자선(TL1)이 다른 신호선(CLK1, CLK2, Voff)과 교차하지 않으므로, 종래에 비하여 교차로 인한 소비 전력을 상당히 줄일 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이, 주사 시작 신호선(STV)을 스테이지(410)와 가장 멀리 떨어지게 배치하여 교차를 최소화함으로써 소비 전력을 상당히 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (4)

  1. 스위칭 소자를 포함하는 복수의 화소,
    상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결되어 있으며, 차례대로 출력 신호를 생성하는 복수의 스테이지를 포함하는 시프트 레지스터,
    복수의 클록 신호를 전달하는 복수의 클록 신호선,
    게이트 오프 전압을 전달하는 게이트 오프 전압선,
    주사 시작 신호를 전달하는 주사 시작 신호선, 그리고
    상기 클록 신호선, 게이트 오프 전압선 및 상기 주사 시작 신호선과 상기 스테이지를 연결하는 복수의 단자선
    을 포함하고,
    상기 주사 시작 신호선은 상기 클록 신호선 및 상기 게이트 오프 전압선에 비하여 상기 스테이지의 바깥쪽에 위치하는
    표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 주사 시작 신호는 상기 스테이지 중 첫 번째 및 마지막 스테이지에 입력되는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 각 스테이지는
    상기 주사 시작 신호선에 연결되는 제1 단자선,
    상기 복수의 클록 신호 중 하나를 전달하는 신호선에 연결되는 제2 단자선,
    상기 복수의 클록 신호 중 나머지 하나를 전달하는 신호선에 연결되는 제3 단자선, 그리고
    상기 게이트 오프 전압선에 연결되는 제4 단자선
    을 더 포함하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 시프트 레지스터는 상기 표시 장치에 집적되어 있는 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9070304B2 (en) 2012-03-28 2015-06-30 Korea Institute Of Geoscience And Mineral Resources Debris-flow simulation apparatus having variable flume

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