KR20080015960A - 양방향 표시 장치 - Google Patents

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윤영남
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Abstract

영상의 품질을 향상시키기 위한 양방향 표시 장치가 개시된다. 양방향 표시장치는 라이트 유닛, 액정 표시 패널, 액정 스위칭 패널 및 반사형 편광 필름을 포함한다. 라이트 유닛은 광을 공급한다. 액정 표시 패널은 라이트 유닛의 하부에 배치되며, 라이트 유닛으로부터 공급된 광을 이용하여 영상을 표시한다. 액정 스위칭 패널은 액정 표시 패널의 하부에 배치되고, 제1 투명전극이 형성된 제1 기판, 제1 투명전극과 마주보는 면에 제2 투명전극이 형성된 제2 기판 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재된 제1 액정층을 포함하며, 제1 액정층의 구동에 따라 투과 모드 및 반사 모드를 결정한다. 반사형 편광 필름은 액정 스위칭 패널의 하부에 배치되고, 투과 모드에서 액정 스위칭 패널을 투과한 광을 투과시키고, 반사 모드에서 액정 스위칭 패널을 투과한 광을 반사시킨다. 이에 따라, 액정 표시 패널로부터 출사된 영상을 양방향으로 표시할 수 있다.
양방향 표시 장치, DUAL DISPLAY, 스위칭 패널, TN 모드, DBEF, 반사 편광

Description

양방향 표시 장치{DUAL DISPLAY APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양방향 표시 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 각 단위 화소에 대응하여 도 1에 도시된 양방향 표시 장치를 절단한 단면도이다.
도 3은 양방향 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 양방향 표시 장치 110 : 라이트 유닛
112 : 광원 114 : 도광판
120 : 액정 표시 패널 122 : 제1 기판
124 : 제2 기판 126 : 제1 액정층
130 : 액정 스위칭 패널 132 : 제3 기판
133 : 제1 투명전극 134 : 제4 기판
135 : 제2 투명전극 136 : 제2 액정층
140 : 반사형 편광필름 152 : 제1 편광판
154: 제2 편광판 156 : 제3 편광판
본 발명은 양방향 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 패널 및 상기 액정 표시 패널로부터 출사된 영상의 투과 및 반사를 조절하는 액정 스위칭 패널을 포함하는 양방향 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 장점을 갖는다. 이와 같은 액정표시장치는 한쪽 방향으로만 영상을 표시하는 것이 일반적이었다. 그러나, 최근에는 한쪽 방향으로만 영상을 표시하는 것에서 탈피하여 양쪽 방향으로 동일한 영상 또는 서로 다른 영상을 표시하는 양방향 액정표시장치가 개발된 바 있다.
양방향 액정표시장치는 두 개의 라이트 유닛과 두 개의 표시 패널로 이루어진 표시 모듈을 이용하여 양방향으로 영상을 표시하는 트윈(twin) 타입과, 하나의 라이트 유닛과 두 개의 표시 패널로 이루어진 표시 모듈을 이용하여 양방향으로 영상을 표시하는 투웨이(two way) 타입 및 하나의 라이트 유닛과 하나의 표시패널로 이루어지고, 상기 하나의 표시 패널은 투과 영역과 반사 영역을 포함하여 양방향으로 영상을 표시하는 반투과 (transflective)타입 등이 있다.
트윈 타입은 각각의 두 개의 라이트 유닛과 두 개의 표시 패널로 이루어지므로 투웨이 타입 및 반투과 타입에 비해 두께가 증가하는 단점이 있다.
반투과 타입은 하나의 표시 패널 내에 투과 영역과 반사 영역을 구현해야 하므로, 각각의 영상에 부여되는 개구율이 감소하여 영상의 품질이 저하되는 단점이 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 영상의 품질을 향상시키기 위한 양방향 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 실시예에 따른 양방향 표시 장치는, 라이트 유닛, 액정 표시 패널, 액정 스위칭 패널 및 반사형 편광필름을 포함한다. 상기 라이트 유닛은 광을 공급한다. 상기 액정 표시 패널은 상기 라이트 유닛의 하부에 배치되며, 상기 라이트 유닛으로부터 공급된 광을 이용하여 영상을 표시한다. 상기 액정 스위칭 패널은 상기 액정 표시 패널의 하부에 배치되고, 제1 투명전극이 형성된 제1 기판, 상기 제1 투명전극과 마주보는 면에 제2 투명전극이 형성된 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 제1 액정층을 포함하며, 상기 제1 액정층의 구동에 따라 투과 모드 및 반사 모드를 결정한다. 상기 반사형 편광 필름은 상기 액정 스위칭 패널의 하부에 배치되고, 투과 모드에서 상기 액정 스위칭 패널을 투과한 광을 투과시키고, 반사 모드에서 상기 액정 스위칭 패널을 투과한 광을 반사시킨다.
이러한 양방향 표시 장치에 의하면, 상기 제1 액정층의 구동을 이용하여 영상의 투과 및 반사를 조절할 수 있으므로, 액정 표시 패널로부터 출사된 영상을 양방향으로 표시할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한 다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양방향 표시 장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 각 단위 화소에 대응하여 도 1에 도시된 양방향 표시 장치를 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 양방향 표시 장치(100)는 라이트 유닛(110), 액정 표시 패널(120), 액정 스위칭 패널(130), 반사형 편광 필름(140), 제1 편광판(152), 제2 편광판(154) 및 제3 편광판(156)을 포함한다.
상기 라이트 유닛(110)은 액정 표시 패널(120)에 영상을 표시하기 위한 광을 공급한다. 라이트 유닛(110)은 광을 발생하는 광원(112) 및 도광판(114)을 포함한다.
광원(112)은 도광판(114)의 측부에 하나 이상 배치되며, 외부로부터 인가되는 전원에 의해 광을 발생시킨다. 광원(112)은 예를들어, 발광 다이오드(LIGHT EMITTING DIODE)로 이루어진다. 발광 다이오드는 소정의 각도 범위 내로 광을 출사하는 특성을 갖기 때문에, 도광판(114)에 균일한 광을 입사시키기 위하여 복수가 구비되는 것이 바람직하다. 발광 다이오드(112)의 개수는 출사 각도 및 도광판(114)의 크기에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
이와 달리, 광원(112)은 긴 원통 형상의 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescence Lamp : CCFL)로 이루어질 수도 있다.
도광판(113)은 광원(112)으로부터 입사되는 광의 진행 경로를 가이드하여 액정 표시 패널(120) 방향으로 출사한다.
도광판(114)은 광의 손실을 최소화하기 위하여 투명한 재질로 이루어진다. 예를 들어, 도광판(114)은 경도가 우수한 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate : PMMA) 또는 내열 특성이 우수한 폴리 카보네이트(Poly Carbonate : PC) 재질로 형성된다.
액정 표시 패널(120)의 반대측인 도광판(114)의 상면에는 광의 산란 반사를 위한 광 반사 패턴이 형성될 수 있다. 광 반사 패턴은 소정의 높낮이를 갖는 요철들이 규칙적이거나 불규칙적으로 형성되어 이루어진다. 광원(112)으로부터 도광판(114)의 내부로 입사된 광은 광 반사 패턴에 의하여 산란 반사되고, 이중 특정 임계각을 넘는 광은 액정 표시 패널(120) 방향으로 출사된다.
액정 표시 패널(120)은 라이트 유닛(110)으로부터 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시한다. 상기 액정 표시 패널은(120)은 제1 기판(112), 제1 기판(112)과 대향하도록 결합된 제2 기판(114) 및 제1 기판(112)과 제2 기판(114) 사이에 개재된 제1 액정층(116)을 포함한다. 액정 표시 패널(120)은 제2 기판(114)이 라이트 유닛(110)과 인접하도록 배치된다.
제1 기판(112)은 서로 교차하는 신호 배선들(미도시)에 의해 복수의 단위 화소(P)들이 정의되고, 각 단위 화소(P)에는 박막 트랜지스터(TFT) 및 화소 전극(PE) 등의 구동 소자들이 형성된 박막 트랜지스터 기판이다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 접촉하여 각 단위 화소(P)를 구동하기 위한 화소 전압을 인가받는다.
제2 기판(114)은 색을 표현하기 위한 컬러필터층(CF)이 형성된 컬러필터 기 판이다. 또한, 상기 컬러 필터층(CF) 상에는, 상기 제1 기판(112)의 화소 전극(PE)과 전기장을 형성하는 공통 전극(CE)이 형성된다.
액정 표시 패널(120)은 제1 기판(112)에 실장된 제1 구동 칩(118)을 더 포함한다. 제1 구동 칩(118)은 예를 들어, 이방성 도전필름(Anisotropic Conductive Film : ACF)을 통하여 제1 기판(112)과 전기적으로 연결된다.
제1 구동 칩(118)은 외부로부터 인가되는 제어 신호에 반응하여 액정 표시 패널(120)을 구동시킨다.
액정 스위칭 패널(130)은 상기 액정 표시 패널(120)의 하부에 배치되며, 제3 기판(132), 상기 제3 기판(132)에 대향하도록 결합된 제4 기판(134) 및 상기 제3 기판(132)과 제4 기판(134) 사이에 개재된 제2 액정층(136)을 포함한다.
상기 액정 스위칭 패널(130)은 상기 제4 기판(134)이 상기 액정 표시 패널(120)과 인접하게 배치된다.
상기 제3 기판(132)과 상기 제4 기판(134)이 마주보는 면에는 각각 제1 투명전극(133) 및 제2 투명전극(135)이 형성된다. 이때, 상기 액정 스위칭 패널(130)은 복수의 단위 화소들을 구동하여 영상을 표시하는 표시 패널이 아니며, 상기 제3 기판(132) 및 제4 기판(134) 전면에 형성되는 제1 및 제2 투명전극(133,135)에 전압을 인가하여 제2 액정층(136) 전체의 ON/OFF 구동을 스위칭한다.
상기 제2 액정층(136)은 일례로 TN(Twisted Nematic) 모드의 액정 분자로 이루어진다.
상기 액정 스위칭 패널(130)은 상기 제3 기판(132) 또는 제4 기판(134)에 실 장되는 제2 구동 칩(138)을 더 포함할 수 있다. 제2 구동 칩(138)은 예를 들어, 이방성 도전필름(Anisotropic Conductive Film : ACF)을 통하여 제3 기판(132)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2 구동 칩(138)은 외부로부터 인가되는 제어 신호에 반응하여 상기 액정 스위칭 패널(130)을 구동시킨다.
상기 반사형 편광 필름(DUAL BRIGHTNESS ENHANCEMENT FILM, DBEF)(140)은 상기 액정 스위칭 패널(130)의 하부에 배치된다. 상기 반사형 편광 필름(140)은 일례로, 복수의 매질이 적층된 필름으로서, 제1 편광축을 갖도록 형성된다.
상기 반사형 편광 필름(140)은 상기 액정 스위칭 패널(130)을 통과한 광 중 상기 제1 편광축 방향으로 진동하는 광은 투과시키고, 다른 방향으로 진동하는 광은 반사시킨다.
상기 제1 편광판(152)은 상기 반사형 편광 필름(140)의 하부에 배치된다. 상기 제1 편광판(152)은 상기 반사형 편광 필름(140)과 동일한 제1 편광축을 갖도록 형성되며, 상기 반사형 편광 필름(140)을 통과한 광을 한번 더 편광시킨다.
이때, 상기 제1 편광판(152)은 상기 제1 편광축 방향으로 진동하는 광은 투과시키고, 다른 방향으로 진동하는 광은 흡수한다.
상기 제2 편광판(154)은 상기 액정 스위칭 패널(130)과 상기 액정 표시 패널(120) 사이에 배치되며, 상기 제1 편광축과 직교하는 제2 편광축을 갖도록 형성된다. 상기 제2 편광판(154)은 상기 제2 편광축 방향으로 진동하는 광은 투과시키고, 다른 방향으로 진동하는 광은 흡수한다.
한편, 양방향 표시 장치(100)는 상기 제3 편광판(156)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 편광판(156)은 상기 액정 표시 패널(120)과 상기 도광판(114) 사이에 배치되며 상기 제1 편광축을 갖도록 형성된다.
이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 양방향 표시 장치(100)의 구동 방법을 설명하도록 한다.
상기 광원(112)으로부터 출사된 광은 상기 도광판(114)에 의해 상기 액정 표시 패널(120) 방향으로 가이드 된다.
상기 액정 표시 패널(120)에 정의된 복수의 단위 화소(P)들은 상기 라이트 유닛(110)으로부터 제공된 광을 이용하여 영상을 출사한다.
한편, 광은 직진성의 성질을 가지므로, 상기 도광판(114)으로부터 액정 표시 패널(120) 방향으로 가이드된 광은 상기 액정 표시 패널(120)을 통과하여 액정 스위칭 패널(130) 방향으로 직진한다. 따라서, 상기 영상은 주로 액정 스위칭 패널(130) 방향으로 출사된다.
(이하, 상기 액정 스위칭 패널 방향으로 출사된 영상은 '광'으로 표기하도록 한다.)
상기 액정 스위칭 패널(130) 방향으로 출사된 광 중, 상기 제2 편광축을 따라 진동하는 광은 상기 제2 편광판(154)을 통과하여 상기 액정 스위칭 패널(130)에 입사된다.
상기 액정 스위칭 패널(130)의 제2 액정층(136)은 일례로, TN(Twisted Nematic) 모드의 액정 분자로 형성된다.
TN 모드의 액정 분자는 액정 스위칭 패널(130)의 OFF 구동 시, 제2 투명전 극(135)으로부터 제1 투명전극(133)을 향하여 액정의 분자 길이 축이 연속적으로 90도 트위스트된 배열 상태를 이룬다.
예를 들어, 상기 액정 스위칭 패널(130)에 전압이 인가되지 않았을 때 상기 액정층이 광을 투과시키는 노말리 화이트(Nomally White) 모드일 경우, 상기 제4 기판(134)에 인접한 액정 분자는 상기 제2 편광축과 평행하는 분자 길이 축을 갖도록 배열된다. 또한, 상기 제3 기판(132)에 인접한 액정 분자는 상기 제1 편광축과 평행하는 분자 길이 축을 갖도록 배열된다.
상기 제2 편광판(154)을 통과한 광은 상기 90도 트위스트된 액정 분자를 통해 상기 제2 편광축에 수직한 편광 상태로 변환된다. 따라서, 상기 제1 편광축을 갖는 반사형 편광 필름(140)을 통과할 수 있다.
상기 반사형 편광 필름(140)과 상기 제1 편광판(152)은 동일한 제1 편광축을 가지므로, 상기 반사형 편광필름(140)을 통과한 광의 대부분은 상기 제1 편광판(152)도 통과한다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 표시 장치(100)는 상기 액정 스위칭 패널(130)의 OFF 구동 시, 상기 반사형 편광 필름(140) 및 상기 제1 편광판(152)을 투과하는 광에 의해 영상을 표시한다.
한편, 상기 액정 스위칭 패널(130)은 상기 제1 투명전극(133) 및 제2 투명전극(135)에 인가하는 전압에 따라 액정 분자들의 배열을 조절할 수 있으므로, 상기 영상의 시야각을 조절할 수도 있다.
상기 액정 스위칭 패널(130)의 ON 구동 시, 상기 제1 투명전극(133)과 제2 투명전극(135) 간에 전기장이 인가되면 유전 효과에 의해 상기 제2 액정층(136)의 액정 분자들은 기판(132,134)에 수직하게 배열한다.
이에 따라, 제2 편광판(154)을 통과한 광이 액정 분자들의 배열에 전혀 영향을 받지 않으므로, 상기 제2 액정층(136)에 입사된 광은 상기 제1 편광축을 갖는 반사형 편광 필름(140)을 투과하지 못한다.
뿐 만 아니라, 상기 제2 액정층(136)에 입사된 광은 상기 반사형 편광 필름(140)에 의해 상기 액정 표시 패널(120) 방향으로 반사된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 표시 장치(100)는 상기 액정 스위칭 패널(130)의 ON 구동 시, 상기 반사형 편광 필름(140)에 의해 반사되는 광에 의해 상기 라이트 유닛(110) 방향으로 영상을 표시한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 양방향 표시 장치(100)는, 액정 스위칭 패널(130)의 OFF 구동 시에는 투과 모드의 액정 표시 장치를 구현하고, 액정 스위칭 패널(130)의 ON 구동 시에는 반사 모드의 액정 표시 장치를 구현함으로써 양방향으로 영상을 표시한다.
액정 표시 패널 내에 제1 영상을 제공하는 투과 영역 및 제2 영상을 제공하는 반사 영역이 모두 정의된 반투과형 양방향 표시 장치와 달리, 본 발명의 양방향 표시 장치(100)는 액정 표시 패널(120) 전체 영역을 투과 영역으로 이용하므로 투과 특성의 손실이 없다.
또한, 액정 표시 패널(120) 전체 영역을 다시 반사 영역으로 이용할 수 있으므로 투과 및 반사에 동일한 개구율을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 양방향 표시 장치(100)는 두 개의 패널(120,130) 및 하나의 라이트 유닛(110)을 이용하므로, 두 개의 패널 및 두 개의 라이트 유닛을 이용하는 트윈 타입 보다 경량 박형화할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예에서는 액정 스위칭 패널(130)의 OFF 구동시 광이 투과되는 노말리 화이트 모드(Normally White)를 예로 들어 본 발명을 설명하였으나, 액정 스위칭 패널은 노말리 블랙 모드(Normally Black)로 형성될 수도 있다.
상기 액정 스위칭 패널(130)이 노말리 블랙 모드로 형성될 경우, 양방향 표시 장치(100)는 액정 스위칭 패널(130)의 OFF 구동 시 반사 모드의 액정 표시 장치를 구현하고, ON 구동 시 투과 모드의 액정 표시 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 액정층(136)을 TN 모드를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 반사형 편광 필름의 편광축을 이용하여 광의 투광 및 반사를 조절할 수 있는 여타의 액정 모드를 적용할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 액정 표시 패널 내에 제1 영상을 제공하는 투과 영역 및 제2 영상을 제공하는 반사 영역이 모두 정의된 반투과형 양방향 표시 장치와 달리, 본 발명의 양방향 표시 장치는 액정 표시 패널 전체를 투과 영역으로 이용하므로 투과 특성의 손실이 없다.
또한, 액정 표시 패널 전체를 다시 반사 영역으로 이용할 수 있으므로 투과 영상 및 반사 영상에 동일한 개구율을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 양방향 표시 장치는 두 개의 패널 및 하나의 라이트 유닛을 이용하므로, 두 개의 패널 및 두 개의 라이트 유닛을 이용하는 트윈 타입 보다 경량 박형화할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.

Claims (9)

  1. 광을 공급하는 라이트 유닛;
    상기 라이트 유닛의 하부에 배치되며, 상기 라이트 유닛으로부터 공급된 광을 이용하여 영상을 표시하는 투과형의 액정 표시 패널;
    상기 액정 표시 패널의 하부에 배치되고, 제1 투명전극이 형성된 제1 기판, 상기 제1 투명전극과 마주보는 면에 제2 투명전극이 형성된 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 제1 액정층을 포함하며, 상기 제1 액정층의 구동에 따라 투과 모드 및 반사 모드를 결정하는 액정 스위칭 패널; 및
    상기 액정 스위칭 패널의 하부에 배치되고, 상기 투과 모드에서 상기 액정 스위칭 패널을 투과한 광을 투과시키고, 상기 반사 모드에서 상기 액정 스위칭 패널을 투과한 광을 반사시키는 반사형 편광 필름을 포함하는 양방향 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 액정층은 TN(Twisted Nematic) 모드인 것을 특징으로 하는 양방향 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 반사형 편광 필름의 하부에 배치되며 상기 반사형 편광 필름의 편광축과 동일한 제1 편광축을 갖는 제1 편광판; 및
    상기 액정 표시 패널과 상기 액정 스위칭 패널 사이에 배치되며 상기 제1 편광축에 직교하는 제2 편광축을 갖는 제2 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 액정 표시 패널과 상기 라이트 유닛 사이에 배치되는 제3 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 액정 스위칭 패널은 노말리 화이트 모드(Normally White Mode)인 것을 특징으로 하는 양방향 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 액정 스위칭 패널의 OFF 구동 시, 상기 양방향 표시 장치는 상기 반사형 편광 필름을 투과하는 광에 의해 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 양방향 표시 장치.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 액정 스위칭 패널의 ON 구동 시, 상기 양방향 표시 장치는 상기 반사형 편광 필름에서 반사되는 광에 의해 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 양방향 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 라이트 유닛은
    상기 액정 표시 패널 상에 배치된 도광판; 및
    상기 도광판의 일측부에 배치되며, 광을 발생하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 액정 표시 패널은
    서로 교차하는 신호 배선들에 의해 정의된 복수의 단위 화소들을 포함하는 제3 기판;
    상기 라이트 유닛에 인접하게 배치되고, 상기 제3 기판과 마주보는 면에는 상기 단위 화소에 대응하는 컬러 필터가 형성된 제4 기판; 및
    상기 제3 기판과 상기 제4 기판 사이에 개재된 제2 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112859462A (zh) * 2021-01-25 2021-05-28 西安中科微星光电科技有限公司 一种透反射一体式液晶光阀

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