KR20070122337A - 화면의 표면에 광학 표시가 가능한 액정표시 및 표시방법 - Google Patents

화면의 표면에 광학 표시가 가능한 액정표시 및 표시방법 Download PDF

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KR20070122337A
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정진희
임영남
최상호
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 표시장치에서는 표시소자를 이용하여 프리젠테이션을 실행시 화면에 광을 조사하여 조사된 영역의 좌표를 검출한 후 검출된 좌표에 대응하는 화소에 표시화상을 구현함으로써 화상과 겹치는 포인트나 문자, 도형을 자유롭게 화면상에 표시하게 된다.
표시소자, 프리젠테이션, 레이져포인터, 발광소자, 수광소자

Description

화면의 표면에 광학 표시가 가능한 액정표시 및 표시방법{DISPLAY DEVICE HAVING FUNCTION OF OPTICAL RPESENTATION ON SCREEN AND REPRESENTING METHOD}
도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 표시소자의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 액정패널의 등가회로도.
도 4는 본 발명에 따른 표시소자의 구동을 개념적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 표시소자의 제어부의 구조를 나타내는 블럭도.
도 6은 본 발명에 따른 표시소자의 동작을 나타내는 플로우챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 표시소자 103 : 게이트라인
104 : 데이터라인 110 : 박막트랜지스터
150a,150b : 발광부 155a,155b : 수광부
160 : 제어부 162 : 입력부
164 : 좌표검출부 166 : 게이트드라이버 구동부
168 : 데이터드라이버 구동부
본 발명은 표시소자에 관한 것으로, 특히 광을 조사하여 화면상에 원하는 내용을 표시할 수 있는 표시소자 및 광학표시방법에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
액정표시소자는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액정패널(1)은 제1기판(20)과 제2기판(30) 및 상기 제1기판(20)과 제2기판(30) 사이에 형성된 액정층(40)으로 구성되어 있다. 제1기판(20)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(20)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor;이하, TFT라 한다)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 제2기판(30)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(20) 및 제1기판(30)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(40)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.
상기 제1기판(20) 및 제2기판(30)은 실링재(Sealing Material;45)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(40)이 형성되어 상기 제1기판(20)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.
이러한 액정표시소자는 노트북컴퓨터나 이동전화기와 같은 이동기기 뿐만 아니라 대형화된 TV 등에도 적용되고 있다. 더욱이, 액정표시소자가 대형화됨에 따라 프리젠테이션(presentation)을 위해 사용되던 프로젝터(project)를 대처하고 있는 실정이다. 특히, 액정표시소자는 프로젝터에 비해 화질이 뛰어나고 별도의 공간이 필요없이 곧바로 컴퓨터에 연결하여 사용할 수 있다는 장점이 있기 때문에, 근래 더 많이 사용되고 있는 실정이다.
그러나, 액정표시소자를 이용하여 프리젠테이션을 하는 경우 다음과 같은 문제가 발생한다.
즉, 프리젠테이션시 이해를 돕기 위해 포인터를 이용하여 레이저빔을 화면상에 조사하여 포인트를 표시하거나 자료 등을 화면상에 표시해야만 한다. 기존의 프로젝터에 의한 프리젠테이션시에는 화상을 화이트보드(white board)에 표시하고 레이저빔을 출력하는 포인터를 이용하여 포인트를 화이트보드상에 표시하고 원하는 문자나 도형을 상기 화이트보드상에 프로젝터의 화면과 겹쳐서 표기함으로써 프리젠테이션의 이해를 도울 수 있었다. 그러나, 액정표시소자를 이용하여 프리젠테이션하는 경우에는 레이저포인터의 레이저빔을 액정표시소자의 화면에 조사하면 레이저빔의 일정량은 액정표시소자의 패널 내부로 흡수되고 나머지는 액정패널의 표면 에 형성되는 보호필름에 의해 반사되므로, 화면상에 레이저빔에 의한 포인트를 명확하게 표현할 수가 없었다. 또한, 액정표시소자의 화면 자체에는 원하는 문자나 도형 등을 표기할 수 없으므로, 자유로운 프리젠테이션에 한계가 있었다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 표시소자를 이용하여 프리젠테이션을 실행시 화면에 광을 조사하여 화면상에 표시화상을 구현함으로써 화상과 겹치는 포인트나 문자, 도형을 자유롭게 화면상에 표시할 수 있는 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 표시장치는 화면에 화상을 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자 전면 외곽영역에 설치되어 광을 발광하는 복수의 발광부와, 상기 표시소자 전면 외곽영역에 설치되어 상기 발광부로부터 발광된 광이 수광되는 복수의 수광부로 구성된다.
상기 표시소자는 액정표시소자, 유기발광소자,PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)를 한다.
상기 발광부는 가로방향 및 세로방향으로 배치되고, 수광부는 발광부와 대향하는 위치에 배치되어, 표시소자에 광을 조사함에 따라 발광부로부터 발광된 광과 간섭이 발생하여 입력되는 광의 세기가 설정된 세기와 변함에 따라 수광부로부터 신호를 출력한다.
상기 표시장치는 상기 수광부로부터 출력되는 신호가 입력되어 표시소자에 조사되는 광의 좌표를 출력하여 출력된 좌표의 화상에 표시화상을 구현하는 제어부 를 추가로 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 표시장치의 표시방법은 화면상에 화상을 표시하는 단계와, 상기 화면상에 광을 조사하는 단계와, 발광부로부터 출력되는 광과 상기 화면상에 조사되는 광의 간섭에 의한 광의 세기변화에 따라 광의 조사영역의 좌표를 산출하는 단계와, 산출된 좌표에 대응하는 화소에 신호를 출력하여 표시화상을 표시하는 단계로 구성된다.
액정표시소자를 이용하여 프리젠테이션을 할 때, 레이저포인터에 의한 포인트를 화면상에 명확히 표시하고 문자나 도형 등의 자료를 표기하는 가장 손쉬운 방법은 액정표시소자의 전면에 투명한 화이트보드를 부착하는 것이다. 그러나, 이 경우 프리젠테이션시 펜으로 직접 표기하고 지워야만 하므로 불편하고 원활한 프리젠테이션이 불가능하게 된다. 또한, 화이트보드에 의해 액정표시소자의 화상이 명확하게 보이지 않을 뿐만 아니라 휘도도 저하되며, 화이트보드의 스크래치와 변색으로 인해 오히려 액정표시소자의 화질이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 화이트보드를 직접 액정표시소자에 부착하는 대신, 액정표시소자의 전면에 발광소자 및 수광소자를 설치하여 레이저포이터의 레이저빔의 조사 위치의 좌표를 검출한 후 이 좌표에 따라 액정표시소자의 화소전극에 인가되는 신호의 전압을 조절하여 원래 화상과 다른 계조의 화상을 구현함으로써 포이트를 표시하고 각종 도형이나 문자를 표시하는 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 표시소자를 나타내는 도면이고 도 3은 액정표시소자의 등가회로도이다. 실질적으로 본 발명은 특정한 표시소자에 한정되는 것이 아니라, 일반적인 CRT(Cathod Ray Tube)나 액정표시소자나 PDP(Plazma Display Panel) 등과 같은 평판표시소자에 광범위하게 적용될 수 있다. 그러나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 액정표시소자를 예를 들어 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시소자는 신호가 인가됨에 따라 화면상에 영상이 표시되는 액정패널(101)과, 상기 액정패널(101) 전면의 외곽영역의 세로 방향 및 가로방향을 따라 복수개 설치되는 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)와, 상기 액정패널(101) 전면의 외곽영역에 세로방향 및 가로방향을 따라 복수개 설치되어 상기 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)와 대향하는 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)로부터 발광된 광을 각각 수광하는 복수의 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)로 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 액정패널(101)에는 복수의 게이트라인(103)과 데이터라인(104)에 의해 정의되는 복수의 화소가 형성되며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(110)가 형성되어 상기 게이트라인을 통해 입력되는 주사신호에 의해 박막트래지스터(110)가 동작하여 데이터라인(104)을 통해 입력되는 데이터신호가 화소에 인가되어 화면상에 화상을 표시하게 된다.
도 2에 도시된 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)는 액정패널(101)의 가로방향과 세로방향으로 각각 게이트라인(103) 및 데이터라인(104)의 갯수만큼 형성된다. 또한, 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b) 역시 상기 제1발광부(150a) 및 제2 발광부(150b)과 대향하도록 게이트라인(103) 및 데이터라인(104)의 갯수만큼 형성된다.
상기 복수의 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)에서 발광된 광은 액정패널(101)을 가로질러 대향하는 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)로 입사된다. 이때, 상기 복수의 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)에서 발광된 광은 동일한 세기이기 때문에, 상기 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)에 검출되는 검출값도 항상 동일하게 된다.
이와 같이 구성된 액정표시소자를 이용하여 프리젠테이션 등을 할 때, 액정패널(101)에는 프리젠테이션용 화상이 구현된다. 이러한 화상이 표시된 액정패널(101)상에 포인트를 표시하기 위해 레이저포인터를 이용하여 레이저빔을 조사하면, 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)에서 발광되어 조사된 영역을 투과하는 광과 레이저포인터에서 조사된 레이저빔이 간섭을 일으켜 해당 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)에 대응하는 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)에 수광되는 광의 세기가 변하게 된다.
이러한 동작을 도 4를 참조하여 좀더 자세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, (n,m)좌표의 화소에 레이저빔이 조사되면, 상기 (n,m)좌표에 대응하여 설치된 n번째 제1발광부(150a) 및 m번째 제2발광부(150b)에서 발광된 광이 상기 레이저빔과 간섭을 일으켜 그 세기가 변하게 된다. 따라서, n번째 제1수광부(155a) 및 m번째 제2수광부(155b)에는 변화된 세기의 광이 수광된다. 상기 복수의 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)는 설정된 세기의 광이 입력 되는 경우 신호가 출력되지 않고 설정된 세기와 다른 광이 입력되는 경우 신호를 출력하여 제어부로 입력된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(160)는 액정패널(101)의 전면에 설치된 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)에서 출력된 신호가 입력되는 입력부(162)와, 상기 입력부(162)에 입력된 신호를 기초로 레이저포인터의 레이저빔이 조사된 영역의 좌표(n,m)를 검출하는 좌표검출부(164)와, 게이트드라이버를 구동하여 상기 검출된 좌표에 대응하는 화소(즉, (n,m)좌표의 화소)에 대응하는 n번째 게이트라인에 주사신호를 인가하여 해당 화소의 박막트랜지스터를 동작시키는 게이트드라이버 구동부(166))와, 데이터드라이버를 구동하여 상기 검출된 좌표에 대응하는 화소(즉, (n,m)좌표의 화소)에 대응하는 m번째 데이터라인에 표시신호를 인가하여 해당 화소의 박막트랜지스터를 통해 화소에 인가하는 데이터드라이버 구동부(168)로 구성된다.
상기 제어부(160)는 액정패널(101)의 전면에 형성된 모든 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)와 연결되어 신호가 입력된다. 하지만, 상기 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)에 수광되는 광이 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)에서 발광하는 세기 그대로 입력되는 경우에는 신호를 출력하지 않고 신호의 변화가 발생할 때에만 신호를 출력하므로, 신호를 출력하는 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)를 검출하므로써 좌표를 검출하는 것이다.
상기와 같이 액정패널(101) 전면에 발광소자와 수광소자가 형성된 액정표시소자를 이용하여 프리젠테이션하는 동작을 도 6의 플로우챠트를 참조하여 설명하 면, 다음과 같다.
우선, 작업자(즉, 프리젠테이션 실행자)가 원하는 자료 등을 액정패널(101)의 화면상에 띄우고 프리젠테이션을 실행하는 경우, 강조하거나 부가적인 설명이 필요한 경우 자료의 특정 영역에 레이저포인터를 이용하여 레이저빔을 조사한다(S101). 레이저빔이 조사됨에 따라 해당 영역을 투과하여 액정패널(101)의 가로방향과 세로방향을 따라 투과되는 광이 상기 레이저빔과 간섭을 일으켜 그 세기가 변하게 되며, 이 세기의 변화를 상기 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)에서 검출하여 신호를 출력한다(S102). 이때, 제1발광부(150a) 및 제2발광부(150b)에서 발광하는 광의 주파수와 위상 및 레이저포인터에서 조사되는 레이저빔의 주파수와 위상을 조절하여 두광 사이의 간섭(보강간섭 또는 상쇄간섭)을 조절하여 간섭된 광의 세기를 조절하고 이에 대응하는 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)의 문턱전압을 조절함으로써 신호를 출력할 수 있게 된다.
상기 레이저빔이 조사된 영역에 대응하는 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)에서 출력된 신호는 제어부(160)의 입력부(162)로 입력된 후 좌표검출부(164)에서 레이저빔이 조사된 영역의 좌표를 검출한다(S103). 이때, 좌표의 검출은 대응하는 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)에서 출력되는 고유의 신호에 의해 해당 제1수광부(155a) 및 제2수광부(155b)를 인지함으로써 이루어진다.
상기와 같이, 좌표가 검출되면 해당 좌표에 대응하는 화소에 표시용 신호를 인가한다. 즉, 게이트드라이버를 구동하여 주사신호를 출력하여 해당 좌표의 화소에 형성된 박막트랜지스터를 동작시키고 데이터드라이버를 구동하여 표시신호를 출 력하여 해당 좌표의 화소에 인가한다. 이때, 표시신호의 전압(Vp)는 데이터신호(Vd)와는 다르게 설정되어 액정패널(101)에 구현되는 화상과는 다른 색상이나 밝기의 포인트가 표시된다. 이때, 포인트는 통상적인 적색도 가능하고 녹색이나 파란색과 같이 사람들의 이목을 집중할 수 있는 강력한 색상이라면 어떠한 색상도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 액정패널(101)의 전면에 발광소자와 수광소자를 설치하여 수광소자에 수광되는 광의 세기에 의해 좌표를 검출한 후 화소에 신호를 입력하여 포이트를 표시한다.
그러나, 이러한 본 발명이 액정패널에만 한정되는 것은 아니다. 액정패널이 이외의 다른 표시소자, 예를 들어 CRT나 PDP, 유기발광소자, FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등과 같은 각종 표시소자에 적용될 수 있을 것이다.
한편, 액정표시소자와 같은 표시소자의 화소는 매우 작은 크기이므로, 레이저포인터의 레이저빔은 하나의 화소에만 조사되는 것이 아니라 복수의 화소에 조사된다. 따라서, 레이저빔의 조사에 의해 단순히 하나의 화소에 대응하는 수광소자에서만 신호가 출력되는 것이 아니라 조사된 영역 전체의 화소에 대응하는 복수의 수광소자에서 신호가 출력되고 이 영역에 포인트가 표시될 것이다.
또한, 본 발명에서의 발광소자 및 수광소자는 화소의 갯수, 다시 말해서 게이트라인 및 데이터라인의 갯수에 동일한 수로 형성될 필요는 없을 것이다. 상술한 바와 같이, 레이저빔의 조사는 하나의 화소에만 조사되는 것이 아니라 복수의 화소 에도 조사될 수 있기 때문에, 상기 레이저빔의 스폿(spot)의 지름에 간격보다 작게만 발광소자 및 수광소자를 배치된다면, 조사되는 레이저빔을 검출하여 해당하는 좌표에 포인트를 표시할 수 있을 것이다. 다시 말해서, 복수의 게이트라인과 데이터라이을 하나의 군으로 묶에 이 군에 하나의 수광소자 및 발광소자를 배치함으로써 원하는 포이트를 표시할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명이 프리젠테이션중의 포인트를 표시하는데에만 사용되는 것이 아니라, 각종 자료를 액정표시소자의 화면상에 표시하거나 문자나 도형을 표시할 경우에도 사용할 수 있을 것이다. 즉, 액정표시소자의 화면에 화상이 표시중인 상태에서 추가적인 설명이나 강조 등이 필요할 때 필요한 자료나 문자에 대응하는 형상으로 레이저빔과 같은 광을 조사함에 따라 원하는 자료나 문자를 표시할 수도 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 표시소자의 전면에 발광소자 및 수광소자를 설치하여 레이저빔이 조사되는 영역의 좌표를 검출한 후 이 좌표의 화소에 신호를 출력함으로써 포인트를 표시하므로, 표시소자를 이용하여 프리젠테이션 등을 하는 경우 화면상에 포인트를 표시하거나 원하는 문자 또는 도형을 자유롭게 표시할 수 있게 된다.

Claims (15)

  1. 화면에 화상을 표시하는 표시소자;
    상기 표시소자 전면 외곽영역에 설치되어 광을 발광하는 복수의 발광부; 및
    상기 표시소자 전면 외곽영역에 설치되어 상기 발광부로부터 발광된 광이 수광되는 복수의 수광부로 구성된 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표시소자는 액정표시소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 액정표시소자는,
    복수의 게이트라인 및 데이터라인에 의해 정의되는 복수 및 상기 화소에 형성된 박막트랜지스터를 포함하는 박막트랜지스터 기판;
    컬러필터가 형성된 컬러필터기판; 및
    상기 박막트랜지스터기판 및 컬러필터기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 발광부 및 수광부는 상기 게이트라인 및 데이터라인에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 제3항에 있어서, 발광부 및 수광부는 각각 복수의 게이트라인 및 데이터라인에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 표시소자는 유기발광소자,PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 발광부는 가로방향 및 세로방향으로 배치되고, 수광부는 발광부와 대향하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수광부는 표시소자에 광을 조사함에 따라 발광부로부터 발광된 광과 간섭이 발생하여 입력되는 광의 세기가 설정된 세기와 변함에 따라 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 표시소자에 조사되는 광은 레이저빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 수광부로부터 출력되는 신호가 입력되어 표시소자에 조사되는 광의 좌표를 출력하여 출력된 좌표의 화상에 표시화상을 구현하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수광부로부터 출력된 신호가 입력되는 입력부;
    상기 입력부를 통해 입력된 신호를 기초로 표시소자에 조사된 광의 좌표를 검출하는 좌표검출부; 및
    상기 검출된 좌표의 화소에 표시신호를 출력하여 화면상에 조사된 광과 대응하는 화상을 표시하는 드라이버 구동부로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 화면상에 화상을 표시하는 단계;
    상기 화면상에 광을 조사하는 단계;
    발광부로부터 출력되는 광과 상기 화면상에 조사되는 광의 간섭에 의한 광의 세기변화에 따라 광의 조사영역의 좌표를 산출하는 단계; 및
    산출된 좌표에 대응하는 화소에 신호를 출력하여 표시화상을 표시하는 단계로 구성된 표시방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 좌표를 산출하는 단계는 신호가 입력되는 수광부의 위치를 인지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 표시소자에 조사되는 광은 레이저빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 표시화상은 포인트, 문자, 도형을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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KR101369775B1 (ko) * 2009-08-19 2014-03-06 한국전자통신연구원 사용자 응시점 빔 주사 장치 및 동작 방법

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