KR20080082189A - 액정표시장치의 어레이 기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치의 액정패널을 형성하는 어레이기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 어레이기판상에 형성되며, 집적회로와 신호라인을 전기적으로 접속하기 위해 형성되는 굴곡부 및 컨택부를 포함하는 링크라인에서, 굴곡부의 두께를 하프톤 마스크를 사용하여 컨택부보다 작게 형성함으로서 신호라인간의 저항값을 매칭할 수 있다.
이에 따라, 신호지연에 의한 세로선 불량이나, 딤(dim)현상을 개선하여 보다 화질의 품질을 향상하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

액정표시장치의 어레이 기판 및 이의 제조방법{Array substrate for LCD and fabricating method of the same}
도 1은 일반적인 액정표시장치에서 어레이기판의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 집적회로의 출력단의 위치에 따른 게이트 및 데이터 링크라인의 저항을 도시한 일예의 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치 어레이기판의 구조와 신호라인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 어레이기판의 일부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 일 드라이버집적회로의 출력단의 위치에 따른 링크라인의 저항값의 변화를 도시한 일예의 그래프이다.
도 6a 내지 도 6e는 도 4의 VI-VI선을 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111 : 어레이기판 112 : 표시영역
113 : 비표시영역 130 : 게이트 드라이버
130a 내지 130c : 게이트 집적회로 150 : 데이터 드라이버
150a 내지 150d : 데이터 집적회로
ZL : 굴곡부 CL : 컨택부
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치의 액정패널을 형성하는 어레이기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 유전 이방성을 갖는 액정물질에 전계를 형성하여 광 투과율을 조절하고 이로써 화상을 표시하는 수광형 표시장치이다. 이는 일반적으로 게이트라인 및 데이터라인이 교차하여 매트릭스형태로 배치되어 있는 어레이기판과, R, G, B의 삼원색의 컬러필터가 형성되어 있는 칼라필터기판을 소정거리 이격하여 합착하고, 이 사이에 액정을 주입한 액정패널, 및 상기 액정패널에 구동신호를 공급하기 위한 구동드라이버를 구비한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치에서 어레이기판의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 신호라인이 형성되는 어레이기판(11)과, 외부시스템(미도시)으로부터 공급되는 제어신호 및 데이터신호에 대응하여 게이트제어신호 및 데이터제어신호를 생성하고 이를 어레이기판(11)에 공급하는 게이트 및 데이터드라이 버(30, 50)를 포함한다.
어레이기판(11)은 다수의 게이트라인(GL) 및 데이터라인(DL)이 매트릭스 형태로 교차하며, 도시하지는 않았지만 이 교차지점에 스위칭소자인 박막트랜지스터(미도시)를 구비한다.
게이트드라이버(30)는 다수의 출력단을 구비하는 하나이상의 집적회로(30a 내지 30c)를 포함하며, 외부에서 입력되는 제어신호에 대응하여 게이트라인(GL)을 통해 일 수평라인 분씩 순차적으로 게이트 구동신호를 어레이기판(11)에 공급함으로써, 어레이기판(11)상에 박막트랜지스터(미도시)가 한 수평라인분씩 선택되도록 한다.
데이터드라이버(50)는 다수의 출력단을 구비하는 하나이상의 집적회로(50a 내지 50c)를 포함하며, 게이트라인(GL)이 순차적으로 선택될 때마다, 상기 데이터제어신호 및 재배치된 데이터신호에 대응하여, 영상정보를 담고 있는 영상신호를 데이터라인(DL)을 통해 박막트랜지스터(미도시)로 공급한다.
이에 따라, 상기 주사신호에 대응하여 상기 박막트랜지스터(미도시)가 턴-온 되고, 이에 접속되는 화소전극에 상기 영상신호가 공급된다. 이러한 동작에 의하여 상기 화소전극과 공통전극 사이에 형성되는 전계에 의해 액정층의 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하게 된다.
이러한 액정표시장치에서, 상기 게이트 및 데이터드라이버(30, 50)는 어레이기판(11)과 전기적으로 접속하는 방식으로는 고분자 물질로 만들어진 얇은 플렉시블(Flexible) 필름상에 집적회로를 실장하는 TCP(Tape Carrier Package)방식이나, 상기 집적회로를 액정패널상에 직접 실장하는 칩 온 글래스(Chip On Grass)방식 등이 있다.
도시한 바와 같이, 어레이기판(11)은 상기 정의된 다수의 화소영역을 포함하여 영상을 표시하는 표시영역(12)과, 게이트 및 데이터드라이버(30, 50)가 본딩되는 비표시영역(13)으로 구분된다.
또한, 게이트 및 데이터드라이버(30, 50)는, 각각 비표시영역(13)상의 게이트 및 데이터 링크라인(GLL, DLL)을 통해 표시영역(12)상의 게이트라인 및 데이터라인(GL, DL)과 전기적으로 접속하게 된다.
그런데, 상술한 바와 같이, 게이트 및 데이터드라이버(30, 50)는 다수의 게이트집적회로(30a 내지 30d) 및 데이터집적회로(50a 내지 50d)로 구성되며, 각 집적회로의 출력단간의 간격은 표시영역(12)상의 게이트라인 및 데이터라인(GL, DL)간의 간격보다 좁다. 즉, 도시한 바와 같이 게이트집적회로(30a) 및 데이터집적회로(50a)에 접속되는 게이트 및 데이터 링크라인(GLL, DLL)의 길이는 위치에 따라 달라지게 된다.
이러한 링크라인 길이의 차는 어레이기판(11)이 대화면화 될수록 더욱 커지게 되기 때문에 링크라인 간에 저항차가 발생하게 된다.
이러한 저항차를 개선하기 위해 게이트 및 데이터 링크라인(GLL, DLL)을 굴곡형태로 형성하는 방법이 제시되었다.
보다 상세하게는, 게이트 및 데이터 링크라인(GLL, DLL)은 'ㄹ'자형의 굴곡구조가 반복되며 각 집적회로의 출력단과 연결되는 굴곡부와, 굴곡부와 데이터라인 을 연결하는 컨택부로 구성된다.
이러한 굴곡구조의 링크라인(GLL, DLL)은 상술한 바와 같이, 집적회로의 출력단의 위치에 따라 달라지는 신호라인의 길이를 동일하게 매칭하기 위한 것으로, 집적회로의 출력단 중앙부와 연결되는 굴곡부의 굴곡형태를 보다 많이 형성하고, 상기 출력단 외곽부와 연결되는 굴곡부의 굴곡형태를 보다 적게 형성하거나 형성하지 않아 위치별로 링크라인(GLL, DLL)의 길이를 달리함으로서 저항값을 매칭하는 구조이다.
그러나, 링크라인(GLL, DLL)이 형성되는 비표시영역(13)의 면적에는 제약이 있어 굴곡부(ZL)를 형성하는 데 한계가 있다.
도 2는 일 집적회로의 출력단의 위치에 따른 게이트 및 데이터 링크라인(GLL, DLL)의 저항을 도시한 일예의 그래프로써, 도시한 바와 같이, n개의 출력단을 갖는 집적회로에서, 중앙부분에 위치하는 n/2번째 출력단과 접속하는 링크라인(GLL, DLL)의 경우에는 길이가 짧으므로 저항값이 가장 작고, 외곽으로 갈수록 그 값이 점점 커지게 된다. 이에 따라 n/2번째 출력단의 저항값은 1번째 및 n번째 링크라인의 1/2 정도가 된다.
이에 따라, 상기 링크라인(GLL, DLL)간의 저항값이 다르기 때문에 신호의 크기 또한 변하게 되고, 이러한 신호간에 편차가 발생하여 화질이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 각 링크라인의 저항을 균일하게 하여 화질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 어레이기판을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 액정표시장치의 어레이 기판은, 영상을 표시하는 표시영역과, 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역으로 구성되는 기판과; 상기 표시영역상에 나란하게 배치되는 제1 및 제2 신호라인과; 상기 제1 및 제2 신호라인과 각각 연결되는 다수의 박막트랜지스터와; 상기 비표시영역상에 배치되며, 제1 굴곡부와, 제1 컨택부로 구성되는 제1 링크라인과; 상기 비표시영역상에 배치되며, 제2 굴곡부와, 제2 컨택부로 구성되는 제2 링크라인을 포함하고, 상기 제1 및 제2 굴곡부의 두께는 상기 제1 및 제2 컨택부 보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 제1 굴곡부는 집적회로의 중앙부 출력단과 전기적으로 접속하며, 상기 제2 굴곡부는 상기 집적회로의 외곽부 출력단과 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 굴곡부는'ㄹ'자형의 굴곡구조를 포함하며, 상기 제1 굴곡부는 상기 제2 굴곡부보다 많은 상기 굴곡구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
액정표시장치가 15.4 인치일 경우, 상기 제1 및 제2 컨택부는 두께가 250nm 이며, 상기 제1 및 제2 굴곡부는 두께가 125nm 내지 250nm 사이인 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 액정표시장치 어레이기판의 제조방법은, 신호라인과, 박막트랜지스터와, 화소전극와, 링크라인을 포함하는 어레이기판의 제조방법에 있어서, 기판상에 금속층을 형성하는 단계와; 상기 금속층 상부에 제1 포토레지스트패턴 및, 상기 제1 포토레지스트패턴 보다 얇은 제2 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트패턴을 마스크로 상기 금속층을 패터닝하여 상기 컨택부 및 상기 컨택부보다 얇은 상기 굴곡부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2 포토레지스트패턴을 형성하는 단계는, 상기 금속층 상부에 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층 상부에, 투과부와 차단부 및 반투과부로 이루어진 마스크를 배치하는 단계와; 상기 마스크를 통해 상기 포토레지스트층을 노광하는 단계와; 상기 노광된 포토레지스트층을 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반투과부는 상기 제 2 포토레지스트패턴에 대응하는 것을 특징으로 한다.
상기 컨택부 및 상기 굴곡부를 형성하는 단계는, 상기 금속층을 패터닝하여 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트패턴 하부에 제 1 및 제 2 금속패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 2 포토레지스트패턴을 제거하여 상기 제 2 금속패턴을 노출하는 단계와; 상기 노출된 제 2 금속패턴을 부분적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 액정표시장치의 어레이기판 및 이의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치 어레이기판의 구조와 링크라인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 어레이기판(111)은 실제 영상을 표시하는 표시영역(112)과 표시영역(112)을 둘러싸고 있는 비표시영역(113)으로 구분된다.
표시영역(112)에는 제1 방향을 가지는 다수의 게이트라인(GL)과 제2 방향을 가지는 다수의 데이터라인(DL)이 형성되어 있으며, 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL)이 교차하는 지점에는 도시하지는 않았지만 스위칭소자로서 박막트랜지스터(미도시)가 구비된다. 또한, 박막트랜지스터(미도시)는 화소전극(미도시)과 접속된다. 여기서, 상기 박막트랜지스터(미도시)는 게이트 전극이 게이트 라인(GL)과 접속되고, 소스전극이 데이터라인(DL)과 접속되고, 드레인 전극이 화소전극(미도시)과 연결되는 구조이다.
비표시영역(113)중, 일단에는 게이트드라이버(130)가 본딩되며, 다른단에는 데이터드라이버(150)가 본딩된다.
여기서, 게이트드라이버(130)를 구성하는 다수의 게이트집적회로(130a 내지 130c)의 출력단은 표시영역(112)의 게이트라인(GL)과 비표시영역(113)상에 형성되는 게이트 링크배선(GLL)을 통해 서로 전기적으로 접속되며, 데이터드라이버(150)를 구성하는 다수의 데이터집적회로(150a 내지 150d)의 출력단은 표시영역(112)의 데이터라인(DL)과 비표시영역(113)상에 형성되는 데이터 링크배선(DLL)을 통해 서 로 전기적으로 접속된다. 이를 통해 상기 박막트랜지스터(미도시)는 게이트드라이버(130)로부터 주사신호를 인가받고, 데이터드라이버(150)로부터 영상신호를 인가받게 된다. 이러한 게이트 드라이버(130)와 데이터드라이버(150)는 어레이기판(111)에 본딩되는 방식에 따라 테이프 캐리어 패키지(TCP)구조이거나, 칩 온 글래스(COG)구조 일 수 있으며, 특정한 실장 방식에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 게이트 및 데이터링크배선(GLL, DLL)의 각각은 각 접적회로와 접속되는 굴곡부(ZL)와, 신호라인과 접속되는 컨택부(CL)로 구성되며, 상기 굴곡부(ZL)는 'ㄹ'자형의 굴곡이 반복되는 형태이다.
여기서, 굴곡부(ZL)는 컨택부(CL)와 동일한 공정에서 형성되는데 이때, 하프톤 마스크(Halftone Mask)를 사용하여 굴곡부(ZL)와 컨택부(CL)가 서로 두께에 차이를 가지도록 형성한다. 즉, 포토레지스트층 노광시 상기 하프톤 마스크의 반투과부를 굴곡부(ZL)의 형태와 대응되도록 하여, 굴곡부(ZL)의 두께가 컨택부(CL)보다 얇은 두께를 가지도록 형성한다.
왜냐하면 도 4에 도시한 바와 같이, 굴곡부(ZL)는 데이터집적회로(150a)의 출력단 중앙부와 접속되는 부분이 상기 출력단 외곽부와 접속되는 부분보다 그 길이가 길기 때문에, 굴곡부(ZL)의 두께를 감소시킬 경우, 그 저항의 증가분에 차이가 발생하기 때문이다.
따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 링크라인의 저항값은 중앙부분에 위치하는 n/2번째 출력단과 접속하는 링크라인(GLL, DLL)의 경우에는 길이가 짧으므로 저항값이 가장 작고, 외곽으로 갈수록 그 값이 점점 커지는 형태(a)에서, 굴곡부(ZL) 의 두께가 작게 형성될수록 길이가 긴 중앙부의 저항 증가분이 길이가 짧은 외곽부의 저항 증가분보다 크게 되며, 하프톤 마스크를 사용하여 굴곡부의 두께를 종래보다 작게 조절할 경우 링크라인의 저항치는 중앙부와 외곽부가 서로 수렴하는 형태(b)가 된다.
즉, n개의 출력단을 갖는 집적회로에서, 중앙부분에 위치하는 n/2번째 출력단과 접속하는 링크라인의 경우 저항값의 증가분이 가장 크며, 외곽으로 갈수록 저항값의 증가분이 점점 작게 되어, 도 5의 b와 같이 저항값이 일직선에 가까워짐을 알 수 있다.
여기서, 굴곡부(ZL)의 두께는 설계자에 의하여 실험치에 따라 최적의 두께로 결정되어야 하며, 일 예로서, 15.4 인치 액정표시장치에서 컨택부(CL)는 250nm 의 두께를 가지며, 이에 따라 굴곡부(ZL)는 이보다 얇은 두께를 가지도록 형성한다.
이때, 굴곡부(ZL)의 두께를 너무 얇게 형성하게 되면 신호저항이 너무 증가하여 오작동할 수 있으므로, 최소두께가 상기 컨택부(CL)의 절반보다 크게 형성하도록 한다. 즉, 굴곡부(ZL)는 125nm에서 250nm 사이의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
도 6a 내지 도 6e는 도 4의 VI-VI선을 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 도전성 금속 그룹 중에서 선택되는 하나 또는 그이상의 금속층(102)을 형성하고, 이의 상부로 포토레지스트층(104)을 형성한다. 또한, 이의 상부로 노광을 위한 마스크(200)를 배치하여 노광공정을 실시한다.
추가적으로, 상기 금속층(102)하부에는 절연막이 더 형성될 수도 있다.
이때, 마스크(200)는 빛을 전부 통과시키는 투과부(M1)와, 빛을 차단하는 차단부(M2)와, 소정량의 빛을 통과시키는 반투과부(M3)로 구성되는 하프톤 마스크가 사용되며, 특히 반투과부(M3)는 슬릿형태이거나 불투명막 형태일 수 있다.
상술한 노광공정을 거치고 마스크(200)를 통해 노광된 포토레지스트층(104)을 현상하고 나면, 도 7b에 도시한 바와 같이 차단부(도 7a의 M2)에 대응하여 제 1포토레지스트패턴(104a)이 형성되고, 반투과부(도 7a의 M3)에 대응하여 제1 포토레지스트패턴(104a)보다 두께가 얇은 제2 포토레지스트패턴(104b)이 형성된다.
다음으로, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 형성된 제1 및 제2 포토레지스트패턴(104a, 104b)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 금속층(102)을 선택적으로 제거하게 되면, 기판(100)상에 제1 및 제2 금속패턴(102a, 102b)이 형성되게 된다.
이어서, 애슁과 같은 공정을 진행하여, 도 7d 도시된 바와 같이, 제2 포토레지스트패턴(104b)을 제거하고 굴곡부(102b)의 표면을 노출한다. 이때, 제1 포토레지스트패턴(104a)도 일부 제거되어 두께가 얇아진다.
이후, 도 7e에 도시한 바와 같이, 노출된 제2 금속패턴(도 7d의 102b)을 부분적으로 제거하고, 제1 금속패턴 상부(102a)의 제1 포토레지스트패턴(104a)을 제거하여 컨택부(CL)와 굴곡부(ZL)를 완성한다. 이때, 굴곡부(ZL)는 컨택부(CL)보다 얇은 두께를 가지게 된다.
이와 같이, 동일 공정으로 두께가 다른 굴곡부(ZL)와 컨택부(CL)를 형성하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 어레이기판 및 이의 제조방법은, 집적회로와 신호라인을 전기적으로 접속하기 위해 형성되는 굴곡부 및 컨택부을 포함하는 링크라인에서, 굴곡부의 두께를 하프톤 마스크를 사용하여 컨택부보다 작게 형성함으로서 신호라인간의 저항값을 효과적으로 매칭할 수 있다.
이에 따라, 신호지연에 의한 세로선 불량이나, 딤(dim)현상을 개선하여 보다 화질의 품질을 향상하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 영상을 표시하는 표시영역과, 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역으로 구성되는 기판과;
    상기 표시영역상에 나란하게 배치되는 제1 및 제2 신호라인과;
    상기 제1 및 제2 신호라인과 각각 연결되는 다수의 박막트랜지스터와;
    상기 비표시영역상에 배치되며, 제1 굴곡부와, 제1 컨택부로 구성되는 제1 링크라인과;
    상기 비표시영역상에 배치되며, 제2 굴곡부와, 제2 컨택부로 구성되는 제2 링크라인을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 굴곡부의 두께는 상기 제1 및 제2 컨택부 보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 굴곡부는 집적회로의 중앙부 출력단과 전기적으로 접속하며, 상기 제2 굴곡부는 상기 집적회로의 외곽부 출력단과 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 굴곡부는'ㄹ'자형의 굴곡구조를 포함하며, 상기 제1 굴곡부는 상기 제2 굴곡부보다 많은 상기 굴곡구조를 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    액정표시장치가 15.4 인치일 경우, 상기 제1 및 제2 컨택부는 두께가 250nm 이며, 상기 제1 및 제2 굴곡부는 두께가 125nm 내지 250nm 사이인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이기판.
  5. 신호라인과, 박막트랜지스터와, 화소전극와, 링크라인을 포함하는 어레이기판의 제조방법에 있어서,
    기판상에 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 금속층 상부에 제1 포토레지스트패턴 및, 상기 제1 포토레지스트패턴 보다 얇은 제2 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 포토레지스트패턴을 마스크로 상기 금속층을 패터닝하여 상기 컨택부 및 상기 컨택부보다 얇은 상기 굴곡부를 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 어레이기판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 포토레지스트패턴을 형성하는 단계는,
    상기 금속층 상부에 포토레지스트층을 형성하는 단계와;
    상기 포토레지스트층 상부에, 투과부와 차단부 및 반투과부로 이루어진 마스크를 배치하는 단계와;
    상기 마스크를 통해 상기 포토레지스트층을 노광하는 단계와;
    상기 노광된 포토레지스트층을 현상하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 어레이기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반투과부는 상기 제 2 포토레지스트패턴에 대응하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 어레이기판의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨택부 및 상기 굴곡부를 형성하는 단계는,
    상기 금속층을 패터닝하여 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트패턴 하부에 제 1 및 제 2 금속패턴을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 포토레지스트패턴을 제거하여 상기 제 2 금속패턴을 노출하는 단계와;
    상기 노출된 제 2 금속패턴을 부분적으로 제거하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 어레이기판의 제조방법.
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