KR20120139281A - 프리즘 필름 - Google Patents

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홍창표
류득수
신진호
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코오롱인더스트리 주식회사
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Abstract

본 발명은 프리즘 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기재층 및 상기 기재층의 일면에 복수 개의 프리즘 입체구조가 형성된 프리즘층을 포함하는 프리즘 필름에 있어서, 상기 프리즘 입체구조는 상하 방향으로 형성된 상하 웨이브 및 좌우 방향으로 형성된 좌우 웨이브(wave)가 적용되어, 웨트-아웃 방지, 내스크래치성 개선, 모아레 회피 및 은폐력 개선의 효과를 가지는 프리즘 필름에 관한 것이다.

Description

프리즘 필름 {Prism Film}
본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display)에 사용되는 프리즘 필름에 관한 것이다.
산업 사회가 고도의 정보화 시대로 발전함에 따라 다양한 정보를 표시 및 전달하기 위한 매체로서 전자 디스플레이 장치의 중요성은 나날이 증대되고 있다. 종래에 널리 사용되어 오던 CRT(Cathod Ray Tube)는 설치 공간상의 제약이 커서 대형화가 힘들다는 한계 때문에, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계방사 디스플레이(FED) 및 유기 EL과 같은 다양한 평판 디스플레이 장치로 대치되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치 중에서, 특히, 액정 디스플레이 장치(LCD)의 경우, 액정과 반도체 기술이 복합된 기술 집약적 장치로서 얇고, 가벼우며 소비 전력이 낮은 장점으로 인해, 그 구조 및 제조 기술이 연구 개발되어 왔고, 현재 노트북 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터의 모니터, 휴대용 개인 통신 장치(PDA 및 휴대폰) 등 기존에 액정 디스플레이가 널리 사용되었던 영역 뿐만 아니라, 대형화 기술도 점점 그 한계를 뛰어넘고 있어, HD(High Definition) TV급의 대형 TV에까지 응용되고 있는 등 디스플레이의 대명사였던 CRT를 대체 가능한 새로운 디스플레이 장치로 각광받고 있다.
이러한 액정 디스플레이(LCD) 장치는 액정 자체가 발광을 할 수 없기 때문에 장치의 후면에 별도의 광원을 설치하여, 각 화소(pixel)에 설치된 액정을 통해 통과광의 세기를 조절하여 계조(contrast)를 구현한다. 이를 보다 구체적으로 살펴보면, 액정 디스플레이 장치는 액정 물질의 전기적 특성을 이용하여 빛의 투과율을 조절하는 장치로, 장치 뒷면의 광원 램프에서 발광하여 각종 기능성 프리즘 필름 또는 시트를 통과하여 균일도와 방향성이 제어된 빛을 컬러 필터를 통과시켜 적, 청, 녹(R, G, B)의 색상을 구현하도록 하고, 전기적인 방법으로 각 화소의 계조를 제어하여 화상을 구현하는 간접 발광 방식의 디스플레이 장치로서, 광원을 제공하는 발광 장치는 액정 디스플레이 장치의 휘도 및 균일도 등 화질을 결정하는 중요한 부품이다.
상기 발광 장치로는 백라이트 유닛(BLU)이 널리 사용되고 있으며, 일반적인 백라이트유닛은 냉음극형광램프(CCFL: Cold Cathod Fluorescent Lamp) 등의 광원을 사용하여 방출되는 빛을 순차적으로 도광판, 광확산 시트 또는 광확산판과 같은 광확산 부재 및 프리즘 시트를 통과시켜 액정 패널에 도달하게 한다. 여기서, 도광판은 광원으로부터 방출되는 광이 평면 형태인 액정 패널의 전면에 분포되도록 전달하며, 광확산 부재는 화면 전면에 걸쳐 균일한 광세기를 얻을 수 있도록 하며, 프리즘 시트는 광확산 부재를 거친 다양한 방향의 광선을 관측자가 화상을 인식하기에 적합한 시야각 범위 내로 변환되도록 하는 광 경로 제어 기능을 수행한다. 또한, 도광판의 하부에는 액정 패널로 전달되지 못하고 경로를 벗어난 광을 다시 반사하여 이용될 수 있도록 함으로써 광원의 이용 효율을 증가시키기 위한 반사시트가 구비된다.
이와 같이 방출되는 빛을 효과적으로 액정 패널에 전달하기 위해서는 다양한 기능의 시트를 여러 장 장착하게 되는데, 시트를 복수장 장착함으로 인하여 광간섭 현상이 야기되며, 시트 간의 물리적 접촉으로 인하여 필름이 손상되는 등 생산성 저하 및 단가의 인상과 같은 문제점이 있었다.
이에 최근에는 생산 공정을 보다 간단하게 하기 위하여, 사용되는 광학 시트류의 적용을 줄이기 위한 시도가 이루어지고 있는데, 광확산 부재 위에 프리즘 필름을 접착하여 사용하거나, 광확산 부재 위에 프리즘 패턴을 만들어 사용하는 경우가 있었다. 그러나, 종래 프리즘 필름은 웨트-아웃 발생, 내스크래치성 저하, 모아레 발생 등의 문제가 있었다.
본 발명은 기재층 및 프리즘층을 포함하는 프리즘 필름에 있어서, 프리즘 입체구조의 상하 방향과 좌우 방향으로 각각 형성된 형상인 상하 웨이브(wave) 및 좌우 웨이브(wave)를 동시에 프리즘층에 적용하여, 웨트-아웃(wet-out) 방지, 내스크래치성 개선, 모아레(Moire) 회피 및 은폐력 개선을 구현할 수 있는 프리즘 필름을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 일 구현예로서 기재층; 및 상기 기재층의 일면에 복수 개의 프리즘 입체구조가 형성된 프리즘층을 포함하는 프리즘 필름에 있어서, 상기 프리즘 입체구조는 프리즘 입체구조의 상하 방향으로 형성된 상하 웨이브 형상 및 상기 프리즘 입체구조의 좌우 방향으로 형성된 좌우 웨이브 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘 필름을 제공한다.
상기 구현예에 의한 상하 웨이브의 진폭(△Wh)은 1~10㎛인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 좌우 웨이브의 진폭(△Ww)은 1~10㎛인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 프리즘 입체구조는 그 골(valley) 부분이 샌딩(sanding)된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 프리즘 입체구조는 그 골 부분이 입경이 1~20㎛인 입자에 의해 샌딩된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 기재층의 이면에 입자 코팅층이 형성된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 입자 코팅층은 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트 중 선택되는 아크릴계 중합체 입자; 스티렌, 치환된 스티렌 중합체, 이들의 공중합체 및 삼원 공중합체 중 선택되는 스티렌계 중합체 입자; 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중 선택되는 올레핀계 중합체 입자; 아크릴계와 스티렌계의 공중합체 입자; 아크릴계와 올레핀계의 공중합체 입자; 및 스티렌계와 올레핀계의 공중합체 입자 중 선택되는 유기계 입자; 상기 유기계 입자의 단일중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체 입자를 포함하는 다층 다성분계 입자; 실록산계 중합체 입자; 및 불소계 수지 입자로 구성된 군에서 선택되는 광확산 입자를 포함하는 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 필름을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 프리즘 필름의 상하 웨이브 형상을 나타낸 모식도이다.
도 3는 본 발명에 따른 프리즘 필름의 좌우 웨이브 형상을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 필름의 분해도로서, 기재층의 이면에 입자코팅층이 형성되어 있는 프리즘 필름의 단면도이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
10 : 프리즘 필름
11 : 기재층
12 : 프리즘층
13 : 입자코팅층
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 프리즘 필름에 형성되어 있는 프리즘 입체구조의 형상을 변형하여 웨트-아웃 방지, 내스크래치성 개선, 모아레 회피 및 은폐력 개선을 구현하도록 한 것으로, 기재층; 및 상기 기재층의 일면에 복수 개의 프리즘 입체구조가 형성된 프리즘층을 포함하는 프리즘 필름에 있어서, 상기 프리즘 입체구조는 프리즘 입체구조의 상하 방향으로 형성된 상하 웨이브 형상 및 상기 프리즘 입체구조의 좌우 방향으로 형성된 좌우 웨이브 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘 필름에 관한 것이다 (도 1).
본원에서 사용된 용어 '상하 웨이브(wave)'는 프리즘 필름의 프리즘층에 형성된 프리즘 입체구조에서 프리즘 입체구조의 상하 방향으로 형성된 웨이브 형상을 의미한다. 예를 들어, 도 2에 나타난 바와 같이, 하나의 프리즘 입체구조에서 길이 방향으로 프리즘이 웨이브 형상을 나타내는 것일 수 있다.
본원에서 사용된 용어 '좌우 웨이브(wave)'는 프리즘 필름의 프리즘층에 형성된 프리즘 입체구조에서 프리즘 입체구조의 좌우방향으로 형성된 웨이브 형상을 의미하며, 도 3에 나타난 바와 같이, 좌우 방향으로 웨이브 형상이 형성되어 있는 것을 의미한다.
상기 상하 웨이브의 진폭(△Wh)은 웨트-아웃 방지 및 내스크래치성 개선의 효과를 고려하여 1~10㎛ 일 수 있다.
상하 웨이브의 진폭(△Wh)이 1㎛ 미만이면 웨이브 효과를 가질 수 없으므로 웨트-아웃 방지 및 내스크래치성 개선 효과를 기대할 수 없고, 10㎛ 초과이면 필름상에 웨이브 문양이 나타나는 문제점이 있다.
또한 상기 좌우 웨이브의 진폭(△Ww)은 모아레 회피 및 은폐력 개선 효과를 고려하여 1~10㎛일 수 있다.
프리즘 입체구조의 좌우 방향으로 형성된 웨이브 형상의 최대값과 최소값의 차를 의미한다.
좌우 웨이브의 진폭(△Ww)이 1㎛ 미만이면 웨이브 효과를 가질 수 없을 뿐만 아니라, 좌우웨이브의 프리즘패턴 불균일화로 인한 모아레 개선 효과를 볼 수 없고, 10㎛ 초과이면 필름상에 웨이브 문양이 나타나는 문제점이 있다.
본 발명의 프리즘 입체구조에 있어서, 그 골(valley) 부분은 샌딩 처리된 것일 수 있으며, 골 부분의 샌딩 처리로 인하여 추가적인 은폐력 개선 및 내스크래치 개선 효과를 기대할 수 있다.
샌딩 처리는 그 입경이 1~20㎛인 입자를 이용할 수 있으며, 입자의 입경이 1㎛인 경우 은폐력 개선 및 내스크래치 개선 효과가 미미하고, 입자의 입경이 20㎛를 초과하면 프리즘 입자의 골 부분에 샌딩되는 면적이 커져 프리즘 입체구조에 의한 집광 효과가 저하되는 문제점이 있다.
여기서, 샌딩 처리는 입자를 분무하는 방식으로 수행될 수 있으며, 입자는 예를 들어, 글라스 비드일 수 있다.
본 발명의 프리즘 필름은 또한 도 4에 나타난 바와 같이, 기재층(11)의 일면에 전술한 바와 같은 프리즘층(12)이 형성되고, 그 이면에는 입자 코팅층(13)이 형성된 것일 수 있으며, 입자 코팅층의 형성으로 인하여 프리즘 필름(10)의 추가적인 은폐력 개선 효과를 기대할 수 있다.
입자 코팅층은 바인더 수지 및 광확산 입자를 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 폴리비닐계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 스티렌계 수지, 알키드계 수지, 아미노계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지 등의 열경화형 또는 자외선 경화형 수지 등을 단독으로 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
상기 광확산 입자는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트 중 선택되는 아크릴계 중합체 입자; 스티렌, 치환된 스티렌 중합체, 이들의 공중합체 및 삼원 공중합체 중 선택되는 스티렌계 중합체 입자; 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중 선택되는 올레핀계 중합체 입자; 아크릴계와 스티렌계의 공중합체 입자; 아크릴계와 올레핀계의 공중합체 입자; 및 스티렌계와 올레핀계의 공중합체 입자 중 선택되는 유기계 입자; 상기 유기계 입자의 단일중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체 입자를 포함하는 다층 다성분계 입자; 실록산계 중합체 입자; 및 불소계 수지 입자로 구성된 군에서 선택되는 입자일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 프리즘 필름에 있어서, 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리스틸렌 필름 또는 폴리에폭시 필름일 수 있으며, 프리즘층을 구성하는 수지로는 경화성 수지로서 광투과성 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 자외선 경화성 수지 혹은 열경화성 수지를 포함하는 고분자 수지이면 제한되지 않고 사용 가능하고, 이 때 기재층과의 굴절율을 고려하여 사용하는 고분자 수지 종류를 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 프리즘 필름은 프리즘 모양의 절삭공구를 이용하여 프리즘층에 상하웨이브 및 좌우웨이브 형상을 가지는 프리즘 입체구조를 형성함으로써 제조할 수 있다. 구체적으로는, 진동자에 끼운 절삭공구를 이용하여 롤을 인각하되, 절삭공구를 전후 및 좌우 방향으로 진동시켜 프리즘 필름에 형성하고자 하는 상하웨이브 및 좌우웨이브 형상의 역상을 가지는 롤을 인각할 수 있다. 이때, 상하웨이브 및 좌우웨이브의 진폭은 진동의 정도에 의해 조절할 수 있다.
상기 인각된 롤을 이용하여 기재층의 일면에 수지층을 코팅 및 경화하여, 상하웨이브 및 좌우웨이브 형상을 가지는 프리즘 입체구조를 포함하는 프리즘층을 형성함으로써 프리즘 필름을 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 프리즘 필름은 프리즘층에 형성된 프리즘 입체구조의 상하 웨이브 및 좌우 웨이브 형상에 의해서 웨트-아웃 방지, 내스크래치성 개선, 모아레 회피 및 은폐력 개선 효과를 나타낼 수 있으며, 추가적으로 프리즘 입체구조 골 부분의 샌딩처리 및 입자 코팅층으로 인하여 은폐성을 더욱 개선시킬 수 있다.
이하 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 설명하겠는바, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지 않고 기술적 사상이 허용되는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지 자에 의하여 다양하게 변경되어 실시될 수 있음은 물론이다.
실시예 1 내지 5
프리즘 모양의 절삭공구를 진동자에 끼워 주파수를 무작위로 하여 전후 및 좌우 방향으로 진동을 부여하였다. 상기 절삭공구를 인각하고자 하는 롤에 위치시킨 다음, 롤은 일정한 속도로 자전시키고, 진동자에 끼운 절삭공구를 사용하여 롤을 인각하였다. 이때, 무작위로 진동되는 절삭공구를 전후 방향으로 인각시킴으로써 프리즘 입체구조의 상하 웨이브 형상의 역상을 형성하고, 좌우 방향으로 인각시킴으로써 프리즘 입체구조의 좌우 웨이브 형상의 역상을 형성하였다.
인각된 롤을 이용하여 기재층인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름상에 메타크릴레이트 수지를 코팅한 다음, 자외선을 120Watt의 세기로 3초간 조사하여 메타크릴레이트 수지를 경화시켜, 표 1에 나타난 바와 같은 형상을 나타내도록 상하 웨이브 및 좌우 웨이브를 가지는 프리즘 입체구조를 포함하는 프리즘 필름을 제조하였다.
실시예 6
프리즘층의 프리즘 입체구조의 골 부분에 샌딩처리를 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 프리즘 필름을 제조하였다. 이때, 입경이 10㎛인 글라스 비드를 분무하여 프리즘 입체구조의 골 부분을 샌딩처리하였다.
실시예 7
기재층의 이면에 입자 코팅층을 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 프리즘 필름을 제조하였다. 이때, 입자 코팅층은 입경이 5㎛인 폴리메틸메타크릴레이트 입자를 우레탄 아크릴레이트 바인더 100 중량부 대비 15 중량부로 도포하여 형성하였다.
비교예 1
프리즘층의 프리즘 입체구조가 좌우웨이브 형상을 포함하지 않는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 프리즘 필름을 제조하였다.
비교예 2
프리즘층의 프리즘 입체구조가 상하웨이브 형상을 포함하지 않는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 프리즘 필름을 제조하였다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 프리즘 필름에 대하여 아래와 같이 웨트-아웃, 모아레 및 내스크래치성을 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(1) 웨트-아웃 현상
실시예 및 비교예에서 제조된 프리즘 필름을 유리판 2장 사이에 배치하고, 유리판 압력을 가하여 필름에서 발생되는 과도한 밀착에 의한 웨트-아웃 현상을 관찰하여, 웨트-아웃 현상의 발생 정도에 따라 하기와 같이 상대 평가하였다.
웨트-아웃 : 발생 ← ◎ - ○ - △ - × → 미발생
(2) 모아레
실시예 및 비교예에서 제조된 프리즘 필름을 두 장씩 적층하여 백라이트 유닛 위에 얹고 상위 프리즘 필름 상에 규칙적이고 주기성을 갖는 직선 또는 물결무늬의 띠나 패턴이 보이면 모아레가 발생한다고 보고, 모아레의 발생 정도에 따라 하기와 같이 상대 평가하였다.
모아레 : 발생 ← ◎ - ○ - △ - × → 미발생
(3) 내스크래치성
실시예 및 비교예에서 제조된 프리즘 필름의 프리즘층의 입체구조에 IMOTO社의 Big Heart 테스트 장치에 의한 기본 무게를 사용하여 최소한의 압력을 가하였을 때, 프리즘층의 스크래치 발생 여부를 측정하였으며, 그 결과에 대한 손상의 정도를 육안 판단하였으며, 기준은 다음과 같다.
내스크래치성 나쁨 ← × < △ < ○ < ◎ → 내스크래치성 우수
프리즘 피치
(㎛)		 상하 웨이브 진폭(△Wh , ㎛) 좌우 웨이브 진폭(△Ww , ㎛)
실시예 1 35 4 4
실시예 2 35 6 4
실시예 3 35 4 6
실시예 4 35 6 6
실시예 5 35 8 6
실시예 6 35 4 6
실시예 7 35 4 6
비교예 1 35 6 0
비교예 2 35 0 6
웨트-아웃 모아레 내스크래치성
실시예 1 × ○ △
실시예 2 × ○ ○
실시예 3 × × △
실시예 4 × × ○
실시예 5 × × ○
실시예 6 × × ◎
실시예 7 × × ◎
비교예 1 × ○ ○
비교예 2 ◎ × ×
물성평가결과, 표 2에 나타난 바와 같이, 프리즘 필름의 프리즘층에 상하웨이브만 있는 경우는 웨트-아웃 현상은 발생하지 않으나, 모아레가 발생하고(비교예 1), 좌우웨이브만 있는 경우는 모아레는 발생하지 않으나, 웨트-아웃 현상의 발생 정도가 높고 내스크래치성 또한 좋지 못한 것을 알 수 있다(비교예 2).

Claims (7)

  1. 기재층; 및
    상기 기재층의 일면에 복수 개의 프리즘 입체구조가 형성된 프리즘층을 포함하는 프리즘 필름에 있어서,
    상기 프리즘 입체구조는 프리즘 입체구조의 상하 방향으로 형성된 상하 웨이브 형상 및
    상기 프리즘 입체구조의 좌우 방향으로 형성된 좌우 웨이브 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상하 웨이브의 진폭(△Wh)은 1~10㎛인 것을 특징으로 하는 프리즘 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 좌우 웨이브의 진폭(△Ww)은 1~10㎛인 것을 특징으로 하는 프리즘 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 입체구조는 그 골(valley) 부분이 샌딩(sanding)된 것을 특징으로 하는 프리즘 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프리즘 입체구조는 그 골 부분이 입경 1~20㎛인 입자에 의해 샌딩된 것을 특징으로 하는 프리즘 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기재층의 이면에 입자 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 프리즘 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입자 코팅층은
    메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말부틸메틸메타크릴레이트, 히드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴아미드, 메티롤아크릴아미드, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트 중 선택되는 아크릴계 중합체 입자; 스티렌, 치환된 스티렌 중합체, 이들의 공중합체 및 삼원 공중합체 중 선택되는 스티렌계 중합체 입자; 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중 선택되는 올레핀계 중합체 입자; 아크릴계와 스티렌계의 공중합체 입자; 아크릴계와 올레핀계의 공중합체 입자; 및 스티렌계와 올레핀계의 공중합체 입자 중 선택되는 유기계 입자;
    상기 유기계 입자의 단일중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체 입자를 포함하는 다층 다성분계 입자;
    실록산계 중합체 입자; 및
    불소계 수지 입자로 구성된 군에서 선택되는 광확산 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘 필름.
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