KR20120046641A - 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 백라이트 유닛은, 투명성 회로기판; 상기 회로기판 상에 형성된 다수개의 광원; 상기 광원이 실장된 회로기판 상에 형성된 도광판; 및 상기 광원과 마주하도록 배치되어 상기 광원으로부터 조사되는 광을 반사하는 반사판을 포함하고, 상기 도광판 상에는 상기 광원과 대응되는 영역에 광확산을 위한 렌즈홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치{Backlight unit and Liquid Crystal Display Device having the same}
본원 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하는 평판표시장치의 하나로서, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력을 갖는 장점으로 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널과, 상기 액정표시패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛으로 구성된다.
상기 액정표시장치는 광원이 배치된 형태에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 분류된다. 상기 에지형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 배면에 도광판이 구비되고, 도광판의 측면에서 광원이 배치되어 액정표시패널에 면광원을 공급한다. 상기 직하형 백라이트 유닛은 12인치 이상의 대형 액정표시장치에 적용되는 것으로 액정표시패널 배면에 다수의 광원들을 배치하고, 상기 다수의 광원으로부터 발광된 광은 전방의 액정표시패널로 공급한다.
백라이트 유닛에 있어서 중요한 점은 액정표시패널의 전 영역에 걸쳐 균일한 광을 공급하는 것이다. 백라이트 유닛이 액정표시패널에 균일한 광을 공급하지 못하면, 액정표시패널의 일부 영역이 다른 영역보다 밝은 소위 암부(blackspot)나 액정표시패널의 일부 영역이 다른 영역보다 어두운 소위 명부(hot spot)가 형성되어 액정표시패널의 표시되는 영상이 얼룩져 보이게 되는 문제가 발생한다.
액정표시패널에 균일한 광을 공급하기 위해서, 일반적으로 광을 확산시키는 확산판이 사용되고 있다. 여기서, 백라이트 유닛의 광원과 확산판 사이의 거리가 너무 가까울 경우에도 액정표시패널에 암부와 명부가 형성된다. 이를 방지하기 위해서는, 백라이트 유닛의 광원과 확산판 사이에는 일정한 거리가 확보되어야 한다.
그에 따라 백라이트 유닛이 두꺼워지며 액정표시장치의 전체적인 두께도 두꺼워진다. 최근에는 백라이트 유닛의 두께를 줄여 액정표시장치를 슬림화시킴과 동시에 액정표시패널에 균일한 광을 공급하여 암부 및 명부를 제거하는 노력이 이루어지고 있다.
본 발명은 백라이트 유닛에 사용되는 광원을 반사판과 마주하도록 배치함으로써, 광원(발광다이오드)의 개수를 줄이고 광 조사 영역을 넓힐 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 백라이트 유닛에 사용되는 광원을 반사판과 마주하도록 배치함으로써, 광 경로를 증가시켜 박형으로 제조할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 백라이트 유닛은, 투명성 회로기판; 상기 회로기판 상에 형성된 다수개의 광원; 상기 광원이 실장된 회로기판 상에 형성된 도광판; 및 상기 광원과 마주하도록 배치되어 상기 광원으로부터 조사되는 광을 반사하는 반사판을 포함하고, 상기 도광판 상에는 상기 광원과 대응되는 영역에 광확산을 위한 렌즈홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는, 액정표시패널; 및 상기 액정표시패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 투명성 회로기판; 상기 회로기판 상에 형성된 다수개의 광원; 상기 광원이 실장된 회로기판 상에 형성된 도광판; 및 상기 광원과 마주하도록 배치되어 상기 광원으로부터 조사되는 광을 반사하는 반사판을 포함하고, 상기 도광판 상에는 상기 광원과 대응되는 영역에 광확산을 위한 렌즈홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 백라이트 유닛에 사용되는 광원을 반사판과 마주하도록 배치함으로써, 발광다이오드의 개수를 줄이고 광 조사 영역을 넓힐 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 백라이트 유닛에 사용되는 광원을 반사판과 마주하도록 배치함으로써, 광 경로를 증가시켜 박형으로 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 상기 도 1의 회로기판의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 발광다이오드와 이와 대응되는 반사판을 확대한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 발광다이오드와 이와 대응되는 반사판을 확대한 단면도이다.
도 6a는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 발광다이오드와 확산판의 구조를 도시한 도면이다.
도 6b는 상기 도 6a에서 측정된 광 조사 영역을 도시한 도면이다.
도 7a는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 발광다이오드와 확산판의 구조를 도시한 도면이다.
도 7b는 상기 도 7a에서 측정된 광 조사 영역을 도시한 도면이다.
도 8은 종래 기술과 본 발명의 백라이트 유닛에서 발광다이오드와 대응되는 영역의 광휘도 특성을 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시장치(100)는 액정표시패널(101), 백라이트 유닛(200)을 포함한다.
상기 액정표시패널(101)은 백라이트 유닛(200)에서 광을 공급받아 영상을 표시한다. 액정표시패널(101)은 박막 트랜지스터 기판, 컬러 필터 기판, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에 주입된 액정을 포함한다. 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판의 일면에는 편광판이 부착될 수 있다. 액정표시패널(101)은 화소 단위를 이루어 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 미 도시된 드라이버 집적회로에서 전달되는 영상 신호 정보에 따라 액정 셀들의 광투과율이 조절되어 영상이 표시될 수 있다.
백라이트 유닛(200)은 액정표시패널(101)로 광을 공급한다. 백라이트 유닛(200)은 하부커버(110), 광원(120), 회로기판(130), 반사판(140), 확산판(150), 광학시트(160)를 포함한다. 상기 광학시트(160)는 프리즘시트 또는 확산시트로 구성된 제 1 광학시트(161)와 제 2 광학시트(162)로 구성될 수 있다. 하지만, 이것은 고정된 것이 아니므로 단일 광학시트 또는 두개 이상의 광학시트들로 구성될 수 있다. 또한, 상기 회로기판(130) 상에는 도광판(170)이 형성되어 있다.
상기 하부커버(110)는 광원(120)이 실장되어 있는 회로기판(130), 확산판(150), 광학시트(160)를 수납하여 고정함으로써, 백라이트 유닛(200)의 외관을 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하부커버(110)의 상면에는 액정표시패널(101)이 조립된다. 광원(120)은 액정표시패널(101)로 공급될 광을 조사한다. 광원(120)은 백색 발광다이오드(white Light Emitting Diode) 또는 적(R), 녹(G) 및 청(B)색 발광다이오드가 일체로 실장되어 백색광을 출사하는 발광다이오드칩으로 형성될 수 있다.
본 발명에서는 광원(120)의 방향이 반사판(140)을 향하도록 광원(120)이 실장된 회로기판(130)을 뒤집어 배치한다. 따라서, 광원(120)의 조사 방향이 종래 기술과 달리 반사판(140)을 향하고 확산판(150)에 도달되는 광경로는 길어진다.
또한, 본 발명에서는 광원(120)이 실장된 회로기판(130) 상에 투명 재질로된 도광판(170)이 형성되어 있다. 상기 도광판(170)에는 광원(120)으로부터 출사되는 광을 보다 넓은 영역으로 조사시키기 위해 렌즈홈(G)이 형성되어 있다. 즉, 상기 회로기판(130) 상에 형성된 광원(120)과 대응되는 도광판(170)에는 오목한 형태의 렌즈홈(G)이 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 반사판(140) 상에는 다수개의 돌기부(141)가 형성되어 있어, 광원(120)으로부터 조사되는 광을 하부커버(110)의 내측 전 영역으로 퍼지도록 한다. 즉, 상기 돌기부(141)는 회로기판(130) 상에 실장되어 있는 광원(120)과 대응되도록 반사판(140) 상에 형성되어 광원(120)으로부터 반사판(140)으로 조사되는 광을 균일하게 확산시키는 역할을 한다.
상기 확산판(150)은 회로기판(130) 상부에 배치되어 회로기판(130)과 도광판(170)을 통과한 광을 확산시킨다. 확산판(150)에서 광이 확산되기 때문에 액정표시패널(101)에 균일한 광이 공급될 수 있다.
특히, 본 발명에서는 광원(120)의 배치방향이 반사판(140)을 향하고 있으므로 상기 광원(120)에서 조사된 광은 반사판(140)에서 반사된 후에, 도광판(170)과 회로기판(130)을 순차적으로 통과하여 확산판(150)에 도달한다. 따라서 광원(120)에서 조사된 광이 반사판(140)에 도달하는 거리만큼 광 경로가 증가한다. 즉, 하부커버(140)의 바닥면과 확산판(150) 사이의 거리를 늘리지 않더라도, 광원(120)에서 조사된 광이 확산판(150)에 도달하는 광경로가 길어진다.
상기 광원(120)에서 출사되는 광은 도광판(170)에 형성된 렌즈홈(G)에 의해 소정의 각도로 퍼지면서 반사판(140)에 반사되기 때문에 광경로가 증가하게 되면 확산판(150)에 도달하는 광 조사 면적은 더욱 넓어진다.
따라서 백라이트 유닛(200)의 두께를 줄이고, 광원(120)의 개수를 종래보다 줄이더라도 하부커버(110) 내측의 전 영역에서 균일한 휘도를 구현할 수 있다. 즉, 종래 암부가 발생되는 영역을 제거할 수 있다.
특히, 본 발명의 반사판(140) 상에는 다수개의 돌기부(141)들이 형성되어 있어, 광원(120)으로부터 조사되는 광이 반사판(140) 영역에서 더욱 확산될 수 있다. 이로 인하여 균일한 휘도 특성을 구현할 수 있다.
도 2는 상기 도 1의 회로기판의 평면도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 투명성 재질로된 회로기판(130) 상에 다수개의 광원(120)들이 실장되어 있고, 이들은 전원라인(131)에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
본 발명에서는 광원(120)들이 실장되는 회로기판(130)을 투명성 재질로 형성하고, 회로기판(130) 상에 형성되는 전원라인(131) 역시 투명성 도전물질로 형성한다. 투명성 도전물질에는 ITO, ITZO 또는 IZO 중 어느 하나의 물질을 사용한다.
또한, 본 발명에서는 다수개의 광원(120)들이 직렬 연결 방식으로 연결되어 있지만, 이는 고정된 것이 아니므로 광원(120)들의 열 또는 행에 따라 병렬 연결하여 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 발광다이오드와 이와 대응되는 반사판을 확대한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광원(120)은 회로기판(130) 상에 실장되어 있고, 광 조사 방향은 반사판(140)과 하부커버(110)의 바닥면을 향하도록 배치되어 있다. 따라서, 상기 회로기판(130) 상에 형성되어 있는 광원(120) 하측에는 도광판(170)이 형성되어 있다.
상기 광원(120)과 대응되는 도광판(170) 상에는 광원(120) 방향으로 오목하게 패터닝된 렌즈홈(G)이 형성되어 있어, 상기 광원(120)에서 조사되는 광을 주위 방향으로 퍼지게 한다. 본 발명에서는 렌즈홈(G)을 광원(120)이 배치된 방향으로 오목하게 형성하였지만, 이것은 고정된 것이 아니다. 따라서, 도광판(170) 외측으로 볼록한 렌즈 형태로 형성할 수 있고, 렌즈홈 또는 볼록 렌즈의 표면 상에 다수개의 확산패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 광원(120)에서 발생되는 광은 상기 도광판(170)에 형성된 렌즈홈(G)에 의해 확산되고, 광원(120)의 중심 영역에서 수직하게 조사되는 광은 반사판(140) 상에 형성된 돌기부(141)에 의해 반사판(140) 표면의 전 영역으로 확산된다.
상기 도광판(170)은 렌즈형상의 금형 틀에 투명성 재질을 주입한 다음, 자외선(UV) 경화 공정을 진행하여 형성할 수 있다. 또한, 도광판(170)은 투명성 재질에 광확산 특성을 갖는 확산제를 혼합한 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 발광다이오드와 이와 대응되는 반사판을 확대한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 백라이트 유닛에서 발생되는 광의 휘도를 균일하게 하기 위해 광원(120)이 실장되는 회로기판(130) 상에 소정의 요철홈들이 형성된 도광판(270)을 형성할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(120)이 형성되어 있는 회로기판(130) 상에 도광판(270)이 형성되어 있고, 도광판(270)의 렌즈홈(G)과 동일한 면을 따라 다수개의 요철 홈들을 형성한다.
따라서, 광원(120)에서 출사되는 광은 렌즈홈(G)을 통해 반사판(140) 영역으로 조사되지만, 렌즈홈(G)으로 진행하지 않은 광들은 도광판(270)이 요철 홈들에서 확산될 수 있도록 하였습니다.
상기와 같은, 도광판(270)은 금형, 압출, 사출 성형 또는 레이저 패턴 방식으로 제조될 수 있다.
도 5에서는 상기 반사판(140)과 마주하는 도광판(170) 표면상에 렌즈홈(G)과 함께 복수개의 확산패턴(175)들을 형성하였다.
이는 광원(120)에서 출사되는 광 중 렌즈홈(G)으로 진행하지 않는 광이 도광판(170)의 확산패턴(175)들에 의해 확산되도록 하기 위함이다. 또한, 광원(120)에서 출사된 광이 반사판(140)에서 반사된 후, 도광판(170)을 통과하면서 확산패턴(175)에 의해 확산되도록 하기 위함이다.
상기와 같은 확산패턴(175)은 소정의 간격으로 형성될 수 있는데, 확산패턴(175)들의 간격은 50~500㎛ 범위로 설계할 수 있다. 하지만, 바람직하게는 100~200㎛로 형성하고, 액정표시장치의 크기와 요구되는 휘도에 따라 다양하게 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 백라이트 유닛에 사용되는 광원을 반사판 방향으로 뒤집어 배치하여 종래보다 더 넓은 광 조사 영역을 확보하여 균일한 휘도 특성을 구현하였다.
아울러, 본 발명에서는 광원을 뒤집어 배치함으로써, 단일 광원에 의해 조사되는 광 조사 영역이 넓어져 종래보다 훨씬 적은 개수의 광원을 배치하고도 높고 균일한 휘도 특성을 얻을 수 있다.
도 6a는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 발광다이오드와 확산판의 구조를 도시한 도면이고, 도 6b는 상기 도 6a에서 측정된 광 조사 영역을 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 종래 기술에서와 같이 반사판(140) 상에 광원(120)을 배치하면, 반사판(140)과 확산판(150)의 거리(Y)를 기준으로 A와 같은 광 조사 영역을 얻을 수 있다. 즉, 광원(120)으로부터 출사되는 광 경로는 반사판(140)과 확산판(150) 사이의 거리와 동일하거나 약간 길어 광 조사 영역이 매우 협소함을 알 수 있다.
특히, 광원으로 사용되는 발광다이오드는 출사되는 광이 대부분 직진하기 때문에 확산판(150)의 전 영역에서 균일한 휘도를 구현하기 위해서는 많은 광원들을 배치해야 한다.
실제 시뮬레이션된 광 조사 영역을 도 7b와 비교해 보면 매우 좁은 조사 영역을 갖는 것을 볼 수 있다.
도 7a는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 발광다이오드와 확산판의 구조를 도시한 도면이고, 도 7b는 상기 도 7a에서 측정된 광 조사 영역을 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 확산판(150)과 반사판(140)의 거리(Y)는 종래 기술과 동일한 상태에서 광원이 상기 확산판(150)과 반사판(140) 사이에 배치되어 있음을 볼 수 있다.
상기 확산판(150)과 반사판(140)의 사이 영역에는 광원(120)이 실장된 회로기판(130)이 배치되어 있고, 상기 회로기판(130) 상에는 도광판(170)이 형성되어 있다.
본 발명에서는 확산판(150)과 반사판(140)의 거리(Y)가 종래와 동일하지만, 광원(120)에서 발생된 광이 진행하는 경로는 종래 보다 훨씬 긴 것을 볼 수 있다.
본 발명에서는 회로기판(130) 상에 형성된 광원(120)이 반사판(140)과 마주하고 있고, 광원(120)에서 출사되는 광은 도광판의 렌즈홈을 통해 확산된 후, 반사판(140)에서 반사되어 확산판(150) 영역으로 진행하므로 광 조사 영역(B)이 종래보다 넓다.
따라서, 종래 기술에서보다 적은 수의 광원으로 확산판(150)의 전 영역에 광을 조사할 수 있을 뿐만 아니라, 확산판(150)과 반사판(140)의 이격 거리를 좁힐 수 있어 얇은 백라이트 유닛 또는 액정표시장치를 구현할 수 있다.
도 8은 종래 기술과 본 발명의 백라이트 유닛에서 발광다이오드와 대응되는 영역의 광휘도 특성을 비교한 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 단일 광원에서 출사되는 휘도를 보면, 종래 기술에서는 중심 영역에서만 높은 휘도를 갖고 인접한 영역에서는 급격하게 휘도가 떨어지는 것을 볼 수 있다.
반면, 본 발명과 같이 확산판과 반사판 사이에 광원을 배치하면 보다 넓은 영역에서 균일한 휘도를 갖는 것을 볼 수 있다.
따라서, 본 발명에서와 같이 광원을 반사판 방향으로 배치하고, 광원이 실장된 회로기판 상에 광 확산을 위한 도광판을 배치하면, 보다 적은 광원으로도 넓은 영역에서 균일한 휘도 특성을 구현할 수 있다.
100: 액정표시장치 101: 액정표시패널
110: 하부커버 140: 반사판
141: 돌기부 130: 회로기판
120: 광원 170: 도광판
150: 확산판

Claims (13)

  1. 투명성 회로기판;
    상기 회로기판 상에 형성된 다수개의 광원;
    상기 광원이 실장된 회로기판 상에 형성된 도광판; 및
    상기 광원과 마주하도록 배치되어 상기 광원으로부터 조사되는 광을 반사하는 반사판을 포함하고,
    상기 도광판 상에는 상기 광원과 대응되는 영역에 광확산을 위한 렌즈홈이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈홈은 상기 반사판과 마주하는 도광판의 표면에 형성되며, 상기 회로기판 상에 형성된 광원 방향으로 오목한 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도광판은 상기 렌즈홈이 형성된 표면에 복수개의 요철홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도광판은 상기 렌즈홈이 형성된 표면에 복수개의 확산패턴들이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사판 상에는 상기 광원과 대응되는 영역에 일체로 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광원이 형성된 회로기판의 배면 상부에 배치된 확산판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제1항에 있어서, 상기 회로기판 상에는 광원들에 전원을 공급하기 위해 투명성 도전물질로 형성된 전원라인이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 액정표시패널; 및
    상기 액정표시패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    투명성 회로기판;
    상기 회로기판 상에 형성된 다수개의 광원;
    상기 광원이 실장된 회로기판 상에 형성된 도광판; 및
    상기 광원과 마주하도록 배치되어 상기 광원으로부터 조사되는 광을 반사하는 반사판을 포함하고,
    상기 도광판 상에는 상기 광원과 대응되는 영역에 광확산을 위한 렌즈홈이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 렌즈홈은 상기 반사판과 마주하는 도광판의 표면에 형성되며, 상기 회로기판 상에 형성된 광원 방향으로 오목한 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 도광판은 상기 렌즈홈이 형성된 표면에 복수개의 요철홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 도광판은 상기 렌즈홈이 형성된 표면에 복수개의 확산패턴들이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 반사판 상에는 상기 광원과 대응되는 영역에 일체로 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 회로기판 상에는 광원들에 전원을 공급하기 위해 투명성 도전물질로 형성된 전원라인이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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CN112631026A (zh) * 2020-12-31 2021-04-09 联晶智能电子有限公司 一种背光透镜及模组

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