KR20090054213A - 액정 코팅형 편광막을 구비한 편광판 및 그의 제조방법 - Google Patents

액정 코팅형 편광막을 구비한 편광판 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR20090054213A
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Abstract

액정 코팅형 편광판 및 그의 제조방법이 개시된다. 개시된 액정 코팅형 편광판은, 일방향으로 러빙처리된 배향막, 및 상기 배향막 상에 적층되는 것으로 상기 배향막에 의해 일방향으로 배향된 액정 및 상기 액정 사이에 분산되어 상기 액정과 같은 방향으로 배향된 이색염료를 포함하는 편광막을 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 개시된 액정 코팅형 편광판 및 그의 제조방법은 박형화 및 경량화가 가능하고 제조공정을 단순화하여 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

액정 코팅형 편광막을 구비한 편광판 및 그의 제조방법{Polarizing plate having liquid crystal-coated polarizing film and method for preparing the same}
본 발명은 편광판 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박형화 및 경량화가 가능해지고 제조공정을 단순화하여 제조비용이 절감될 수 있는 액정 코팅형 편광판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 패널은 전자계산기, 전자시계, 자동차 네비게이션, 사무자동화기기, 휴대전화, 노트북 컴퓨터 및 정보통신 단말기 등의 표시장치에 널리 사용되고 있다. 이러한 표시장치 중 액정표시장치는 내부에 투명전극과 배향막을 형성시켜 서로 대향되게 배치한 상부패널 및 하부패널 사이에 액정이 주입된 구조로 되어 있다. 현재 사용되고 있는 액정표시장치는 선편광을 이용하고 있으므로, 흡수형 편광막을 구비한 편광판이 패널의 상하에 배치되어 사용되고 있다.
최근 편광판에 요구되는 특성은 광투과율, 편광도, 및 색상과 같은 우수한 광학특성과, 박형화 및 경량화, 그리고 적층된 각 필름에 박리 또는 부유가 발생하지 않는 우수한 내구성을 포함한다. 아울러, 비용이 저렴한 것이 바람직하다.
도 1은 종래기술에 따른 편광판을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 편광판(10)은 흡수형 편광막(11), 보호필름(13), 및 기능층(14)을 구비한다.
흡수형 편광막(11)은 일반적으로 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 이색성 염료를 흡착시키고 이를 일정방향으로 연신함으로써 제조된다. 그러나, 이렇게 제조된 편광막(11)은 투과축 방향에 대한 기계적 강도가 약하고 열이나 수분에 의해 수축하여 편광기능이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 편광막(11)의 양면에 각각 하나씩 한쌍의 보호필름(13)이 적층된다. 이러한 보호필름(13)은 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 등으로 형성된 투명한 필름이다.
기능층(14)은 관찰자측 보호필름(13)의 표면 상에 적층되는 것으로, 하드코팅 기능, 안티글래어 기능, 반사방지 기능, 위상차 보상 기능, 및 오염방지 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖는 단일층이거나, 상기 기능들 중 적어도 하나의 기능을 갖는 층이 둘 이상 적층된 다층 구조를 갖는다.
흡수형 편광막(11)과 보호필름(13) 사이, 및 보호필름(13)과 기능층(14) 사이에는 각각 점착제층(12)이 배치된다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래기술에 따른 편광판은 편광막을 보호하기 위한 보호필름 및 이들 필름 사이에 배치되어 상호간의 부착을 돕는 점착제층으로 인해 전체 편광판의 두께가 증가하여 박형화 및 경량화가 곤란해지고, 제조공정이 복잡해지며, 제조비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 최근 TV나 PC등의 대형화가 진행되어 대면적의 편광판이 필요하게 되었으며, 이에 부합되는 대면적의 편광막을 제조하기 위해서는 연신장치의 대형화가 요구되고, 대면적의 편광막의 균일한 염색을 위해서는 편광막을 염색하기 위한 염색조의 길이를 길게 하거나 편광막의 반송속도를 느리게 하는 등, 생산설비의 대형화 및 생산성 저하 등의 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 박형화 및 경량화가 가능해진 편광판 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 제조공정을 단순화하여 제조비용이 절감될 수 있는 편광판 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은,
일방향으로 러빙처리된 배향막; 및
상기 배향막 상에 적층되는 것으로 상기 배향막에 의해 일방향으로 배향된 액정 및 상기 액정 사이에 분산되어 상기 액정과 같은 방향으로 배향된 이색염료를 포함하는 편광막;을 구비하는 편광판을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면,
상기 액정은 그 사이에 이색성 염료가 분산되어 있는 액정 중합체 형태로 존재한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 편광판이, 상기 편광막의 상기 배향 막과 반대쪽 면에 적층된 기능층을 더 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 편광판이, 상기 러빙처리된 배향막의 상기 편광막과 반대쪽에 있는 면에 배치된 베이스필름을 더 구비한다.
또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
(a) 베이스필름 상에 배향막을 형성하는 단계;
(b) 상기 배향막을 일방향으로 러빙처리하는 단계; 및
(c) 상기 배향막 상에 상기 배향막에 의해 일방향으로 배향되는 액정 및 상기 액정 사이에 분산되어 상기 액정과 같은 방향으로 배향되는 이색염료를 포함하는 편광막을 형성하는 단계;를 포함하는 편광판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계의 편광막 형성은, 액정물질, 이색염료, 및 중합개시제를 포함하는 편광막 조성물을 상기 배향막 상에 코팅, 건조 및 경화시켜 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계의 편광막 형성은, 상기 배향막이 형성된 베이스필름 상에 상기 편광막 조성물을 코팅한 상태, 또는 배향막이 상기 편광막 조성물과 접하도록 상기 배향막이 형성된 베이스필름과 쌍을 이루는 배향막이 형성된 다른 베이스필름을 더 배치한 상태에서 건조 및 경화시켜 이루어진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 편광판의 제조방법이, 상기 (c) 단계 이후에 상기 편광막의 상기 배향막과 반대쪽 면에 기능층을 형성하는 단계를 더 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 기능층은 하드코팅 기능, 안티글래어 기능, 반사방지 기능, 위상차 보상 기능, 및 오염방지 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖는 단일층, 또는 상기 기능들 중 적어도 하나의 기능을 갖는 층이 둘 이상 적층된 다층 구조를 가진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 편광판의 제조방법이, 상기 (c) 단계 이후에 상기 배향막으로부터 상기 베이스필름을 분리시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 박형화 및 경량화가 가능해진 편광판 및 그의 제조방법이 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 제조공정을 단순화하여 제조비용이 절감될 수 있는 편광판 및 그의 제조방법이 제공될 수 있다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광판(20)은 베이스필름(21), 배향막(22), 편광막(23), 점착제층(24), 및 기능층(25)을 포함한다.
베이스필름(21)은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나 프탈레이트(PEN, polyethyelene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyleneterephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 트리 아세테이트 셀룰로오스 (TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 물질로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyeleneterephthalate), 트리 아세테이트 셀룰로오스(TAC), 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelene naphthalate)일 수 있다. 베이스필름(21)은 25 내지 200㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 한편 이러한 베이스필름(21)은 후술하는 방법에 의하여 제거될 수도 있다.
배향막(22)은 후술하는 편광막(23)에 포함된 액정을 일정한 방향으로 배향시키기 위한 것으로, 이를 위해 일정한 방향으로 배향처리된다. 상기 배향방법으로는 여러가지 방법이 알려져 있지만, 현재 가장 많이 사용되는 방법은 러빙(rubbing)처리에 의한 배향방법이다. 상기 러빙처리에 의한 배향방법은 베이스필름(21)에 배향막을 형성한 후 러빙포를 이용하여 배향막(21)을 러빙하여 배향막 표면을 일정한 방향으로 배향시키는 방법이다. 이와 같이 함으로써, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 러빙에 의해 배향처리된 배향막표면(22)에서 후술하는 편광막(23)에 포함된 액정분자(23a)가 상호작용하여 액정(23a)에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각과 배향방향)을 제공하고, 이로 인해 배향막(22) 전표면에 걸쳐서 이에 근접 하는 액정분자(23a)를 일정한 방향으로 배향시키게 된다. 이와 같이 액정분자(23a)가 일방향으로 배향됨으로써, 액정(23a) 사이에 분산되어 있는 이색성 염료(23b)도 액정분자(23a)와 같은 방향으로 배향되게 된다.
배향막(22)은 일반적으로 폴리이미드나 폴리아미드 등의 수지에 경화제를 첨가한 배향막 조성물을 용매에 녹여 베이스필름(21) 상에 도포한 후, 건조 및 경화시킴으로써 형성된다. 도포법은 주로 나이프, 콤마, 다이, 마이크로 그라비아, 닙 등의 코팅헤드를 이용하는 코팅방식에 의한다. 배향막(22)은 0.5 내지 20㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
편광막(23)은 배향막(22) 상에 적층되는 것으로 전술한 바와 같이 배향막(22)에 의해 일방향으로 배향된 액정 및 액정 사이에 분산되어 상기 액정과 같은 방향으로 배향된 이색염료를 포함한다. 상기 액정은, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 그 사이에 후술하는 이색성 염료가 분산되어 있는 중합체 형태로 존재한다. 이러한 액정 중합체는 광학적 이방성을 갖는 액정물질에 이색성 염료와, 중합개시제 등의 첨가제를 배합하여 편광막 조성물을 제조한 다음, 이 편광막 조성물을 배향막(22) 상에 코팅하고, 건조 및 경화시킴으로써 형성된다. 따라서, 형성된 편광막(23)은 우수한 기계적 강도를 갖게 되고, 이로 인해 본 실시예에 따른 편광판은 종래기술에서와 같이 편광막 보호필름을 구비하지 않아도 된다. 아울러, 종래기술에서 요구된 편광막과 편광막 보호필름 사이에 배치되는 점착제층도 불필요하게 된다. 또한, 편광막(23)은 0.5 내지 20㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 액정으로는 스메틱(smetic) 액정이 사용되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 광학적 이방성을 갖는 한 다른 임의의 액정이 사용되어도 무방하다. 여기서, 스메틱 액정이란 액정분자들이 층층이 정렬된 액정을 의미한다. 구체적으로, 스메틱 액정에서 액정분자는 서로 평행하게 배열되어 있으며, 막대모양의 액정분자가 층 모양의 구조를 형성하고 있다. 또한, 상기 층의 면에서는 분자의 위치에 규칙성이 없지만 면에 직각인 방향에는 분자 위치에 규칙성을 유지하며, 분자축은 전체로서 한 방향을 향한 질서를 갖는다.
상기 이색성 염료(dichroic dye)는 결정된 파장 영역에 대하여, 두개의 편광직교 성분들 중 하나의 광을 흡수하고 다른 하나의 편광 직교 성분을 투과시키는 염료를 의미한다. 즉, 이색성 염료는 광을 선형으로 편광시키는 특성을 갖는다. 이러한 이색성 염료로는 안트라키논(anthraquinone)계, 프탈로시아닌(phthalocyanine)계, 프로피린아조 염료, 비아조 염료, 및 트리아조 염료가 사용될 수 있다. 특히, 이색성 아조(azo) 염료가 적합하다. 적합한 이색성 아조염료의 예는 미국특허 US 제 6,133,973에 개시된 것을 포함한다
상기 중합개시제로는 카르보닐 화합물, 유황 화합물, 아조 화합물 또는 유기과산화물 등의 광중합개시제가 사용되는 것이 바람직하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 편광판(20)은 편광막(23)의 일면, 즉 배향막(22)과 반대쪽 면에 적층된 기능층(25)을 더 구비할 수 있다. 이러한 기능층(25)은 하드코팅 기능, 안티글래어 기능, 반사방지 기능, 위상차 보상 기능, 및 오염방지 기능 중 적 어도 하나의 기능을 갖는 단일층, 또는 상기 기능들 중 적어도 하나의 기능을 갖는 층이 둘 이상 적층된 다층 구조를 가진다. 또한, 이러한 기능층(25)은 점착제층(24)에 의해 편광막(23)에 부착된다. 점착제층(24)의 재질은 특별히 한정되지는 않으나 감압성 점착제(pressure sensitive adhesive: PSA)인 것이 바람직하다. 점착제층(24)은 바람직하게는 0.01 내지 5㎛, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 5㎛의 건조 두께(dry thickness)로 도포된다. 또한 전술한 코팅법에 의하여 기능층을 직접 코팅하는 것도 가능하다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 편광판은 종래의 편광판에 있어서 편광막을 보호하기 위한 보호필름, 예를 들어, 트리아세틸 셀룰로오스 필름과 상기 편광막과 보호필름의 접착을 위해 사용되는 접착제를 구비하지 않음으로써 편광판의 두께를 감소시켜 박형화와 경량화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 자외선 또는 열에 의한 경화로 편광막을 고정시킴으로써 우수한 기계적 강도를 갖는 편광판을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 공정도이다.
이하, 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 편광판의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.
먼저, 배향막(미도시)이 형성된 베이스필름(31a)이 피드롤러(32)에 의해 일방향으로 피드된다.
다음에, 노즐(33)을 통해 액정물질, 중합개시제 및 각종의 첨가제를 포함하 는 편광막 조성물(34)이 베이스필름(31a)의 배향막 위로 분사되어 피드롤러(32)를 거치면서 배향막의 표면에 일차적으로 분산 도포된다.
그 다음에, 상기 편광막 조성물을 한 쌍의 라미네이션롤러(35a, 35b: 35) 사이로 더 통과시킴으로써 배향막 위에 원하는 두께로 코팅하고, 이와 동시에 건조 및 경화하여 액정 중합체 형태의 편광막을 형성한다. 이러한 편광막 형성시, 배향막이 형성된 베이스필름(31a)과 동일한 별개의 베이스필름(31b)을, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 배향막이 편광막 조성물과 접하도록 베이스필름(31a)의 위로 밀착시켜 통과시키는 것도 가능하다. 그후, 상기 베이스필름(31b)을 롤러(36)를 통해 베이스필름(31a)으로부터 분리한다. 이와 같이 함으로써, 편광막 조성물 중의 액정 및 이색성 염료 전부를 균일하게 배향시킬 수 있다. 이러한 조치는, 배향막 위에 도포된 편광막 조성물의 두께가 5㎛ 이상일 경우 배향막으로부터 멀리 떨어진 액정이 배향막의 영향을 받지 않아 적절히 배향되지 않을 수 있기 때문에 취해지는 것이나, 편광막 조성물에 점도 증진제를 첨가하거나 얇게(5㎛ 미만) 코팅하는 경우에는 이와 동일한 효과를 얻을 수도 있으므로 이러한 조치는 생략될 수 있다.
그 다음에, 배향막 및 편광막이 순차로 형성된 베이스필름(31a)은 롤러(37)로 통과하고, 이 과정에서 기능성 물질(38)이 베이스필름(31a)의 편광막 위에 코팅되어 기능층을 형성한다.
또한, 도 5에는 도시되어 있지 않지만, 상기 베이스필름(31a)은 필요할 경우 추가 공정에 의해 편광막으로부터 분리될 수도 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 편광판의 제조방법은 편광막 보호 필름의 제조과정을 생략하는 등 제조공정을 단순화하여 제조비용을 절감하고, 기존의 유리기판 사이에서만 제조 가능하던 액정 코팅형 편광판을 롤투롤(roll to roll) 코팅법을 이용하여 생산함으로써 연속생산이 불가능한 종래기술의 한계를 극복하여 대량생산을 가능하게 한다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 편광판을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판을 도시한 단면도이다.
도 3은 배향막의 러빙공정과 러빙각도에 따른 액정의 배향을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 이색성 염료가 분산되어 있는 액정이 자외선 경화되어 액정 중합체를 형성하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 편광판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 20: 편광판 11, 23: 편광막
12, 24: 점착제층 13: 보호필름
14, 25: 기능층 22: 배향막
32, 35, 36, 37: 롤러 33: 노즐

Claims (13)

  1. 일방향으로 러빙처리된 배향막; 및
    상기 배향막 상에 적층되는 것으로 상기 배향막에 의해 일방향으로 배향된 액정 및 상기 액정 사이에 분산되어 상기 액정과 같은 방향으로 배향된 이색염료를 포함하는 편광막;을 구비하는 편광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정은 그 사이에 이색성 염료가 분산되어 있는 액정 중합체 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 편광막의 상기 배향막과 반대쪽 면에 적층된 기능층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기능층은 하드코팅 기능, 안티글래어 기능, 반사방지 기능, 위상차 보상 기능, 및 오염방지 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖는 단일층, 또는 상기 기능들 중 적어도 하나의 기능을 갖는 층이 둘 이상 적층된 다층 구조를 가진 것을 특징으로 하는 편광판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액정은 스메틱 액정인 것을 특징으로 하는 편광판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 러빙처리된 배향막의 상기 편광막과 반대쪽에 있는 면에 배치된 베이스필름을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판.
  7. (a) 베이스필름 상에 배향막을 형성하는 단계;
    (b) 상기 배향막을 일방향으로 러빙처리하는 단계; 및
    (c) 상기 배향막 상에 상기 배향막에 의해 일방향으로 배향되는 액정 및 상기 액정 사이에 분산되어 상기 액정과 같은 방향으로 배향되는 이색염료를 포함하는 편광막을 형성하는 단계;를 포함하는 편광판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 단계의 편광막 형성은, 액정물질, 이색염료, 및 중합개시제를 포함하는 편광막 조성물을 상기 배향막 상에 코팅, 건조 및 경화시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (c) 단계의 편광막 형성은, 상기 배향막이 형성된 베이스필름 상에 상기 편광막 조성물을 코팅한 상태, 또는 배향막이 상기 편광막 조성물과 접하도록 상기 배향막이 형성된 베이스필름과 쌍을 이루는 배향막이 형성된 다른 베이스필름을 더 배치한 상태에서 건조 및 경화시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에 상기 편광막의 상기 배향막과 반대쪽 면에 기능층을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기능층은 하드코팅 기능, 안티글래어 기능, 반사방지 기능, 위상차 보상 기능, 및 오염방지 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖는 단일층, 또는 상기 기능들 중 적어도 하나의 기능을 갖는 층이 둘 이상 적층된 다층 구조를 가진 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후에, 상기 배향막으로부터 상기 베이스필름을 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 액정은 스메틱 액정인 것을 특징으로 하는 편광판의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160027376A (ko) * 2014-08-29 2016-03-10 엘지디스플레이 주식회사 폴더블 표시 장치
US9996205B2 (en) 2012-04-24 2018-06-12 Samsung Display Co., Ltd. Flexible touch screen panel
WO2018212622A1 (ko) * 2017-05-19 2018-11-22 동우 화인켐 주식회사 플렉서블 윈도우 적층체, 이를 포함하는 표시 장치

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