KR20130071752A - 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반사판은 광을 반사하는 반사면의 양측에 미리 결정된 길이의 단면 길이를 갖는 2개의 평평한 경사면들; 및 상기 2개의 경사면에 인접하여 미리 결정된 곡률을 가진 면을 포함한다. 이에 따라, 백라이트 유닛에서 그 중심으로 광을 보내기 위해서 반사판을 곡률을 갖도록 형성하여 광을 중심으로 포커싱해야 하는 경우, 옐로우가 보이는 현상의 발생을 최소화시킬 수 있다.

Description

반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{Reflector plate and backlight unit including the plate}

본 발명은 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백라이트 유닛에 포함되어 빛을 균일하게 반사하는 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하는 평판표시장치의 하나로서, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력 및 낮은 구동전압을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.

이와 같은 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널과, 상기 액정표시패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛으로 구성된다.

상기 백라이트 유닛은 광을 발생하는 광원, 상기 광원으로부터 입사된 광의 경로를 변경하여 상기 액정표시패널 방향으로 출사하는 도광판, 상기 도광판에서 출사되는 광의 휘도 특성을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트 및 수납용기를 포함한다. 여기서, 상기 다수의 광학 시트는 광을 확산하는 확산 시트 및 광을 집광하는 프리즘 시트 등으로 이루어진다.

그런데, 백라이트 유닛에 일반적으로 사용되는 도광판은 백라이트 유닛의 제조 비용 및 중량 증가시키는 문제점을 발생시킨다. 이를 극복하기 위해 도광판(Light guide plate; LGP) 없는 　백라이트 유닛의 구조에 대한 요구(Needs)가 있었다. 도 1을 참조하여 도관판이 없는 백라이트 유닛의 구성을 설명한다.

도 1은 종래 백라이트 유닛의 단면을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 백라이트 유닛은 광원(30), 광원(30)이 장착되는 광원 실장부(20), 광학 시트(10) 및 반사판(40)를 포함한다. 광원(30)은 일반적으로 LED 칩으로 구현될 수 있다. 반사판(40)은 광원(30)으로부터 발산된 광을 반사시킨다. 광원(30)으로부터 발산된 광은 반사판(40)에 부딪쳐 반사되며, 그에 따라 광은 광학 시트(10)을 통과한다. 광학 시트(10)는 광원(30)으로부터 발산되는 광의 효율을 증가시키기 위한 시트이며, 예컨대, 확산 시트(diffuser sheet), 프리즘시트(Prism Sheet) 등을 포함할 수 있다. 또한, 광학 시트(120)는 복수개의 시트로 구현될 수도 있다.

이러한 백라이트 유닛에서는 광을 백라이트 유닛의 중심 부분으로 유도하기 위해 반사판(40)의 반사면은 곡률을 가지도록 형성된다. 이러한 반사면의 곡률에 따라, 광원(30)으로부터의 광은 백라이트 유닛의 중심 부분으로 포커싱될 수 있다.

그런데, 광원(30)으로 사용되는 LED 칩은 광의 효율을 증가시키기 위해 일반적으로 형광체로 도포되며, 이는 형광체 층이 된다. 이에 따라, 광원(30)으로부터의 광은 형광체 층을 통해 발산된다. 형광체 층은 대략 LED 칩의 두께와 유사한 두께를 가진다. 이러한 형광체 층에 의해 백라이트 유닛의 중심에는 옐로우의 띠가 보일 수 있다.

백라이트 유닛의 중심 부분에 옐로우 띠가 보이는 형상을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 종래 백라이트 유닛의 반사판의 곡률에 따른 출력 광의 특성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2(a)는 종래 백라이트 유닛의 단면의 일부를 나타낸다. 또한, 도 2(b)는 백라이트 유닛의 정면에서 나타나는 광의 휘도를 나타내고, 도 2(c)는 백라이트 유닛의 정면에서 나타나는 옐로우 분포를 나타낸다.

도 2(a)를 참조하면, 반사판(40)의 반사면은 대략 라운드 형상을 갖는다. 광원(30)으로부터 발산된 광이 반사판(40)에 의해 반사되어 광학 시트(10)을 통과한다. 도 2(a)에는 하나의 광원(30)이 도시되어 있지만, 광원(30)이 대향하는 측에도 광원이 존재한다. 즉, 백라이트 유닛의 우측 및 좌측에 복수개의 광원들이 설치되어 있다.

도 2(b)에 도시된 그래프의 x축은 백라이트 유닛의 일측으로부터 다른측까지의 거리를 나타내며, y축은 휘도의 세기를 나타낸다. 광의 휘도는 대략 백라이트 유닛의 양측에 위치된 광원(30)에 인접할수록 세며, 중심으로 갈수록 약하다. 도 2(c)에 도시된 그래프의 x축 도 2(b)의 그래프와 동일하며, y축은 옐로우 컬러를 가진 광의 세기를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛의 중심 부분에 옐로우 컬러를 가진 광의 세기가 큰 부분 A가 존재한다.

도 3은 다른 종래 백라이트 유닛의 반사판의 곡률에 출력 광의 특성을 설명하기 위한 도면이다 도 3(a)는 종래 백라이트 유닛의 단면의 일부를 나타낸다. 또한, 도 3(b)는 백라이트 유닛의 정면에서 나타나는 광의 휘도 분포를 나타내고, 도 3(c)는 백라이트 유닛의 정면에서 나타나는 옐로우 분포를 나타낸다.

도 3(a)를 참조하면, 반사판(50)의 반사면은 직선 형상을 갖는다. 이러한 반사판(50)에 의해 반사된 광은 특성은 도 3(b) 및 3(c)와 같다. 이 경우에는 도 3(c)에 나타난 바와 같이, 백라이트 유닛의 중심 부분에 옐로우 띠가 보이는 현상은 없다. 그러나, 도 3(b)의 B에 의해 지시된 바와 같이, 광의 휘도는 대략 백라이트 유닛의 양측에 위치된 광원(30)에 인접할수록 세지만, 도 3(b)의 C에 의해 지시된 바와 같이 중심 부분에서 광의 휘도가 너무 낮다. 그에 따라, 백라이트 유닛의 정면의 중심 부분에 암부(Dark part)가 발생한다.

종래에 백라이트 유닛은 정면 중심 부분에 옐로우가 보이거나 암부가 발생하는 문제점이 있었다. 다시 말해, 에지형 백라이트 유닛의 경우 그 중심으로 광을 보내기 위해서는 반사판을 곡률을 갖도록 형성하여 광을 중심으로 포커싱시켜야 한다. 하지만 일반적인 옐로우 형광체를 사용한 광원을 채용한 경우 나이테(옐로우 띠)가 믹스(Mixing)되지 못하고 분리되어 백라이트 유닛의 중심 부분에 옐로우가 보이는 현상이 발생한다.

이와 같이, 종래에는 반사체의 구조가 곡면 경사구조(도 2a) 또는 직선경사구조(도 3a)에 대한 연구가 진행되고 있으나, 도 2(a)의 경우 휘도의 균일도(uniformity)는 우수하나 중심(center)에 옐로우가 보이는 형상(yellowish)이 발생하며, 도 3(a)의 경우에는 옐로우 발생 문제는 없으나 휘도의 균일도(uniformity)가 저하되는 문제점이 있다.

그에 따라, 일반적으로 휘도와 옐로우(yellowish) 현상은 트레이드-오프(trade-off) 관계로 최적의 반사체 구조가 필요하다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 정면 중심 부분에 옐로우가 보이거나 암부가 발생하는 문제점을 해결한 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 반사판은 광원으로부터의 광을 반사하는 반사판으로서, 상기 반사판의 반사면은 상기 반사판의 양 측면으로부터 미리 결정된 길이의 단면 길이를 갖는 2개의 평평한 경사면들; 및 상기 2개의 경사면에 인접하여 미리 결정된 곡률을 가진 면을 포함한다.

상기 미리 결정된 길이는 15 mm 보다 크고 20 mm보다 작은 범위에서 결정될 수 있다.

상기 경사면은 상기 반사판의 수직 측면에 대하여 이루는 각도로서 16도 내지 65도 사이의 범위에서 결정된 경사도를 가질 수 있다.

상기 미리 결정된 길이는 상기 반사판의 전체 면적, 상기 반사판에 입사하는 광의 세기에 따라 결정될 수 있다.

상기 미리 결정된 길이는 상기 경사면의 상기 반사판의 수직 측면에 대하여 이루는 각도인 경사도에 따라 결정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛은 전술한 구성의 반사판 및 상기 반사판 상에 빛을 발산하는 광원을 포함한다.

상기 광원은 LED 칩 및 LED 칩 상에 형성된 옐로우 형광체 층을 포함할 수 있다.

상기 백라이트 유닛은 상기 반사판의 양 측면에 각각 위치하며 상기 광원들이 장착되며 상기 광원들로부터 발생되는 열을 방출하는 방열부를 더 포함할 수 있다.

상기 백라이트 유닛은 상기 반사판 상에 설치되는 광학 시트를 더 포함하고, 상기 반사판과 상기 광학 시트 사이에는 에어갭이 존재할 수 있다.

본 발명에 따르면, 백라이트 유닛에서 그 중심으로 광을 보내기 위해서 반사판을 곡률을 갖도록 형성하여 광을 중심으로 포커싱해야 하는 경우, 옐로우가 보이는 현상의 발생을 최소화시킬 수 있다.

도 1은 종래 백라이트 유닛의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 백라이트 유닛의 반사판의 곡률에 따른 출력 광의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 종래 백라이트 유닛의 반사판의 곡률에 출력 광의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 다양한 길이의 평평한 경사면을 갖는 반사면을 포함하는 반사판들 및 그 특성을 나타낸 도면들이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성도로서, 도광판 없이 백라이트 유닛을 구성한 실시예이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 반사판의 경사도를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시형태들에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 도 1을 참조하여 설명한다.

도 4a 내지 도 4c는 다양한 길이의 평평한 경사면을 갖는 반사면을 포함하는 반사판들 및 그 특성을 나타낸 도면들이다.

도 4a는 제1 길이의 평평한 경사면을 갖는 반사면을 포함하는 반사판 및 그 특성을 나타낸 도면이고, 도 4b는 제2 길이의 평평한 경사면을 갖는 반사면을 포함하는 반사판 및 그 특성을 나타낸 도면이다. 도 4c는 제3 길이의 평평한 경사면을 갖는 반사면을 포함하는 반사판 및 그 특성을 나타낸 도면이다.

도 4a 내지 도 4c에서, 공통적으로 (a)는 백라이트 유닛의 단면을 나타낸다. (b)의 그래프는 반사판에 입사하는 광의 세기를 나타내는데, x축은 백라이트 유닛의 일측으로부터 다른측까지의 거리를 나타내며, y축은 광의 휘도 세기를 나타낸다. 또한, (c)의 그래프는 백라이트 유닛의 정면에서 나타나는 옐로우 분포를 나타내는데, x축은 백라이트 유닛의 일측으로부터 다른측까지의 거리를 나타내며, y축은 옐로우 컬러의 광의 세기를 나타낸다.

도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사판(240)은 반사면 상에 평평한 경사면(242) 및 곡률을 가진 면(244)을 포함한다. 평평한 경사면(242)의 단면 길이를 변화시키면서 백라이트 유닛의 출력 광의 특성이 측정되었다.

도 4a의 반사판은 반사면 상에 10 mm 단면 길이를 갖는 평평한 경사면(242) 및 곡률을 가진 면(244)을 포함한다. 도 4b의 반사판(240)은 반사면 상에 15 mm 단면 길이를 갖는 평평한 경사면(242) 및 곡률을 가진 면(244)을 포함한다. 도 4c의 반사판(240)은 반사면 상에 20 mm 단면 길이를 갖는 평평한 경사면(242) 및 곡률을 가진 면(244)을 포함한다. 여기에서 평평한 경사면(242)은 직선의 단면 형상을 갖는다.

도 4a(b) 내지 도 4c(b)의 그래프에서, x축은 백라이트 유닛의 일 측으로부터 다른 측까지의 거리를 나타내고, y축은 백라이트 유닛의 일 측으로부터 다른 측까지 진행하면서 각 지점에서의 광의 휘도 세기를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 도 4a(b) 내지 도 4c(b)의 그래프에서 광의 휘도 세기는 백라이트 유닛의 일 측 및 다른 측에 위치한 광원에 인접한 부분에서 가장 세고 양 측의 광원으로부터 멀어지는 일 측면과 다른 측면 사이의 중간 부분에서 가장 약하다. 이들 그래프들 중 도 4a(b)에 도시된 그래프에서 가장 균일한 휘도 세기를 나타내며, 도 4c(b)에 도시된 그래프에서 휘도의 균일성이 가장 나쁘게 나타났다.

다시 말해, 도 4c(b)에 도시된 그래프에서 백라이트 유닛의 양 측의 광원으로부터 멀어지는 일 측면과 다른 측면 사이의 중간 부분에서 다른 경우에 비하여 가장 낮은 휘도 세기를 나타내었다. 도 4a(c) 내지 도 4c(c)의 그래프에서, x축은 백라이트 유닛의 일측으로부터 다른 측까지의 거리를 나타내고, y축은 백라이트 유닛의 정면에서 나타나는 옐로우의 세기를 나타낸다. 도 4a(c)에 도시된 그래프에서 광의 옐로우의 세기는 백라이트 유닛의 일측에서 다른 측까지 나아가면서 급격히 상승하거나 급격히 하강한다. 이 경우, 옐로우 세기가 그 절대값이 크지 않더라도 옐로우가 사용자에 의해 시인될 수 있다. 도 4b(c)에 도시된 그래프에서는 광의 옐로우의 세기는 백라이트 유닛의 일측으로부터 다른 측까지 지점들 중 대략 중심 부분에서 사용자에 의해 시인될 수 있을 만큼 큰 세기의 옐로우가 나타난다. 이에 따라, 사용자는 옐로우를 시인할 수 있다.

도 4c(c)에 도시된 그래프에서는 광의 옐로우의 세기가 백라이트 유닛의 일측에서 다른 측까지 나아가면서 급격한 상승이나 하강 없이 완만한 곡선을 나타내며, 또한, 옐로우 세기가 도 4b(b)에서와 다르게 사용자에 의해 시인될 수 있을 만큼의 크기를 갖지 않는다. 그에 따라, 백라이트 유닛의 출력광에서 백라이트 유닛의 중심 부분에 옐로우가 가장 적게 나타나는 반사판(242)은 도 4c에 도시된 것이다. 그러나, 전술한 바와 같이, 도 4c에 도시된 백라이트 유닛에서는 휘도의 균일도(uniformity)가 저하된다.

따라서, 옐로우가 보이는 문제점과 휘도의 균일도를 고려하면, 반사판(242)은 15mm 이상 20 mm 미만의 단면 길이를 갖는 평평한 경사면을 갖는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 반사판을 구비한 백라이트 유닛이 도 5에 도시되어 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성도로서, 도광판 없이 백라이트 유닛을 구성한 실시예이다.

도 5을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛은 빛을 발산하는 광원들(240), 및 광원들(240)이 장착되는 방열부(220)를 포함한다. 각 광원들(230)은 각각 LED 칩을 포함할 수 있다. 광원들(230)는 반사판(240)의 양 측면에 위치하는 방열부(220)에 장착된다. 방열부(220)는 광원들(230)로부터의 발생하는 열을 방열하여, 광원들(230)이 과열되지 않도록 한다.

또한, 백라이트 유닛은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판(240)을 포함한다. 반사판(240)은 복수개의 광원(230)으로부터 발산되는 빛을 그 전면으로 균일하게 확산시키도록 구성된다.

도 5에서는 광원들(230)이 도면에 나타나도록 방열부(220)는 그 상부 부분이 제거되어 도시하였지만, 도 4c에 도시된 바와 같이, 방열부(220)는 대략 L 형상을 갖는 것이 바람직하다.

광원들(230)은 반사판(120)의 양 측면에 배치되어 반사판(240)의 측면으로부터 중심을 향하여 빛을 발산한다. 그러면, 광원들(230)로부터 방출된 빛은 반사판(120)에 의해 반사되어 반사판의 전면으로 나아간다. 또한, 각 광원(240)은 LED 칩 및 LED 칩 상에 형성된 옐로우 형광체 층을 포함한다.

반사판(240)은 광을 반사하는 반사면의 양 측에 미리 결정된 길이의 단면 길이를 갖는 2개의 평평한 경사면(242) 및 곡률을 가진 면(244)을 포함한다. 반사판(240)은 방열부(220)에 각각 인접하여 평평한 경사면(242)을 각각 포함한다. 미리 결정된 길이는 바람직하게 15 mm 이상 20 mm 미만의 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 미리 결정된 길이는 15 mm 이상 20 mm 미만에 한정되지 않으며, 다른 조건, 예컨대, 반사판의 전체 면적, 반사판에 입사하는 광의 세기, 경사면(242)의 경사도에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 경사면(242)은 미리 결정된 경사도를 가질 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 경사면의 경사도를 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 반사판의 경사면(242)은 경사도 θ를 갖는다. 경사도는 경사면이 반사판의 수직 측면에 대하여 이루는 각도를 의미한다.

경사면(242)의 경사도 θ는 61도 내지 65도 사이의 범위 내에서 결정되는 바람직하다. 이 경우, 백라이트 유닛에서 옐로우가 적게 보이고, 휘도의 균일도가 양호하다.

또한, 평평한 경사면(242)은 직선의 단면 형상을 갖는다. 그리고, 반사판(240)은 2개의 평평한 경사면(242)에 인접하여 곡률을 가진 면(244)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 곡률을 가진 면(244)이 반사판(240)의 중심으로 갈수록 위에서 아래로 하강하는 곡선을 가지지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 2개의 평평한 경사면(242)에 인접한 면(244)은 휘도의 불균일성을 보완하도록 반사판의 양측 사이의 중심 부분으로 갈수록 아래서 위로 상승하는 곡선을 가질 수 있다. 그에 따라, 빛은 반사판의 중심 부분에서 반사판의 상부에 위치한 적어도 하나의 광학 시트에 인접한 위치에서 반사된다. 이러한 구성에 의해 전술한 바와 같이 평평한 경사면의 길이를 길게 함으로써 나타나는 광의 휘도 불균일성을 보완할 수 있다. 그러므로, 본 발명에서는 반사판의 곡률 값을 반사판의 부분별로 결정한다.

이와 같이 구성된 반사판(240)를 포함한 백라이트 유닛의 출력광은 백라이트 유닛의 중심 부분에서 옐로우가 거의 나타나지 않는다.

또한, 반사판(240)의 상부에는 빛을 균일하게 확산시키기 위한 확산 시트(350) 배치되며, 그 상부에는 프리즘 시트(360)가 놓이며, 프리즘 시트(360)의 상부에는 보호 시트(370)가 배치되며, 별도의 도광판은 포함되지 않는다.

이 경우, 반사판(240)과 그 상부에 배치되는 광학 시트들(350, 360, 370) 사이에는 에어 갭(air gap)이 존재한다. 이러한 에어 갭은 광원들(230)로부터의 광이 반사판(240)에 의해 가이드될 수 있는 공간을 제공한다.

이에 따라, 백라이트 유닛에서 그 중심으로 광을 보내기 위해서 반사판을 곡률을 갖도록 형성하여 광을 중심으로 포커싱해야 하는 경우, 옐로우가 보이는 현상의 발생을 최소화시킬 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

220: 방열부
230: 광원
240: 반사판
350: 확산 시트
360: 프리즘 시트
370: 보호 시트

Claims (9)

1. 광원으로부터의 광을 반사하는 반사판으로서, 상기 반사판의 반사면은
   상기 반사판의 양 측면으로부터 미리 결정된 길이의 단면 길이를 갖는 2개의 평평한 경사면들; 및
   상기 2개의 경사면에 인접하여 미리 결정된 곡률을 가진 면을 포함하는 반사판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 미리 결정된 길이는 15 mm 보다 크고 20 mm보다 작은 범위에서 결정되는 반사판.
3. 제1항에 있어서,
   상기 경사면은 상기 반사판의 수직 측면에 대하여 이루는 각도로서 16도 내지 65도 사이의 범위에서 결정된 경사도를 갖는 반사판.
4. 제1항에 있어서,
   상기 미리 결정된 길이는 상기 반사판의 전체 면적, 상기 반사판에 입사하는 광의 세기에 따라 결정되는 반사판.
5. 제1항에 있어서,
   상기 미리 결정된 길이는 상기 경사면의 상기 반사판의 수직 측면에 대하여 이루는 각도인 경사도에 따라 결정되는 반사판.
6. 제1항 내지 제5항 중에서 어느 한 항의 반사판; 및
   상기 반사판 상에 빛을 발산하는 광원;을 포함하는 백라이트 유닛.
7. 제6항에 있어서,
   상기 광원은 LED 칩 및 LED 칩 상에 형성된 옐로우 형광체 층을 포함하는 백라이트 유닛.
8. 제6항에 있어서,
   상기 반사판의 양 측면에 각각 위치하며 상기 광원들이 장착되며 상기 광원들로부터 발생되는 열을 방출하는 방열부를 더 포함하는 백라이트 유닛.
9. 제6항에 있어서,
   상기 반사판 상에 설치되는 광학 시트를 더 포함하며,
   상기 반사판과 상기 광학 시트 사이에는 에어갭이 존재하는 백라이트 유닛.
   

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