KR20140123889A - 터치 스크린의 전도층 - Google Patents

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KR20140123889A
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Abstract

금속 와이어로 만들어진 망상체를 포함하는 터치 스크린의 전도층이 개시된다. 전도층은 감지 영역 및 이 감지 영역에 전기적으로 연결되는 배선 영역을 포함하고, 감지 영역은 적어도 하나의 제1감지 패턴 및 적어도 하나의 제2감지 패턴을 포함하며, 제1감지 패턴 및 제2감지 패턴은 인접하고 서로 전기적으로 절연되며, 각 제1감지 패턴의 망상체 셀은 상호 연결되고, 각 제2감지 패턴의 망상체 셀은 상호 연결된다. 배선 영역은 복수의 배선 클러스터를 포함하고, 배선 클러스터는 상호 절연되며, 각 배선 클러스터는 일 열의 망상체 셀을 상호 연결함으로써 형성되고, 각 배선 클러스터의 일단은 제2감지 패턴 중 하나에 전기적으로 연결된다. 금속 망상체 구조를 갖는 전도층은 임프린팅에 의해 제조될 수 있다. 전도층으로 ITO를 사용하는 종래 기술과 비교하면, 임프린팅은 망상체의 한 단계 형성, 단순화된 공정 및 고수율의 이점을 갖는다. 또한, ITO 대신에 금속을 이용하여 재료 비용이 크게 절감되고, 에칭 공정이 사용되지 않기 때문에, 전도성 재료가 낭비되지 않을 것이다.

Description

터치 스크린의 전도층{Conductive layer of touch screen}
본 발명은 터치 스크린에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 터치 스크린의 전도층에 관한 것이다.
터치 스크린은 터치 입력 신호를 수신할 수 있는 유도 장치이다. 터치 스크린은 정보 교환에 새로운 모습을 가져다주고 매우 매력적인 새로운 정보 교환 장치가 되어가고 있다. 터치 스크린 기술의 발달은 세계적인 정보 매체 분야에서 광범위한 주목을 끌어왔고, 광전자 산업에서 떠오르는 첨단 기술 산업이 되었다.
전도층은 터치 스크린의 필수적인 부품이다. 현재, 터치 스크린의 전도층은 주로 진공 도금 및 그래픽 에칭 공정을 통해 절연성 기판 위에 형성되는 산화 인듐 주석(ITO)이다. 그래픽 에칭은 공정 및 설비에 있어서 높은 사양을 요구할 뿐만 아니라, 에칭 중에 많은 ITO 재료를 낭비하고, 중금속을 함유하는 대량의 산업 폐기물을 만들어낸다.
본 발명의 목적은 ITO로 전도층을 제조하는 동안에 발생하는 많은 재료 낭비 문제를 극복하기 위해 터치 스크린의 새로운 전도층을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 터치 스크린의 전도층은 금속 와이어(wire)로 구성된 망상체(mesh)를 포함하고, 망상체는 복수의 망상체 셀(cell)을 포함하며, 망상체 셀은 복수의 변(side) 및 인접하는 두 변에 의해 형성되는 복수의 교점을 포함한다. 전도층은 감지 영역(sensing area) 및 이 감지 영역에 전기적으로 연결되는 배선 영역(wiring area)을 포함하고, 감지 영역은 복수의 제1감지 패턴 및 복수의 제2감지 패턴을 포함하며, 제1감지 패턴 및 제2감지 패턴은 인접하고 서로 전기적으로 절연되며, 각 제1감지 패턴의 망상체 셀은 상호 연결되고, 각 제2감지 패턴의 망상체 셀은 상호 연결된다. 배선 영역은 복수의 배선 클러스터(cluster)를 포함하고, 배선 클러스터는 상호 절연되며, 각 배선 클러스터는 일 열(column)의 망상체 셀을 상호 연결함으로써 형성되고, 각 배선 클러스터의 일단은 제2감지 패턴 중 하나에 전기적으로 연결된다.
일 태양에서, 각 배선 클러스터는 제2감지 패턴과 2개의 공통 교점을 갖는다.
일 태양에서, 배선 클러스터의 일부는 간선(trunk) 부위를 포함하고, 간선 부위의 인접하는 두 망상체 셀은 단지 공통 교점에 의해서만 연결된다.
일 태양에서, 배선 클러스터의 일부는 간선 부위에 연결되는 지선(branch) 부위를 추가로 포함하며, 지선 부위의 인접하는 두 망상체 셀은 공통 변(common side)에 의해 연결되고 2개의 공통 교점을 가지며, 지선 부위의 일단의 망상체 셀은 공통 변에 의해 간선 부위의 일단의 망상체 셀에 연결된다.
일 태양에서, 전도층은 감지 영역 및 배선 영역과 상보적 그래픽(complementary graphic)을 형성하는 배색 라인(color matching line)을 추가로 포함하고, 배색 라인은 감지 영역 및 배선 영역으로부터 전기적으로 절연된다.
일 태양에서, 인접하는 두 배선 클러스터의 간선 부위 사이의 배색 라인은 제1라인과 교차하는 망상체 변(mesh side)을 상실하고, 제1라인은 간선 부위의 연장 방향에 평행한 방향으로 연장되는 직선이다.
일 태양에서, 인접하는 두 배선 클러스터의 간선 부위 사이의 배색 라인은 망상체 변의 중간 부위에서 단절되고, 단절 길이는 2 내지 20 마이크로미터이다.
일 태양에서, 단절 길이는 3 내지 9 마이크로미터이다.
일 태양에서, 단절 길이는 6 마이크로미터이다.
일 태양에서, 간선 부위는 배색 라인에 인접하는 망상체 셀의 교점에서 단절된다.
일 태양에서, 배선 클러스터의 일부에서 인접하는 두 망상체 셀은 공통 변에 의해 연결되고 2개의 공통 교점을 갖는다.
일 태양에서, 금속 망상체의 망상체 셀은 마름모 형상을 갖는다.
일 태양에서, 감지 영역은 좌측 감지 영역 및 우측 감지 영역을 포함하고, 좌측 감지 영역 및 우측 감지 영역은 분리 배치되며, 각 좌측 감지 영역 및 각 우측 감지 영역은 모두 복수의 제1감지 패턴 및 복수의 제2감지 패턴을 포함하고, 배선 영역은 좌측 감지 영역 및 우측 감지 영역 사이에 위치한다.
일 태양에서, 전도층은 축 대칭적이다.
상술한 금속 망상체 구조를 갖는 전도층은 임프린팅(imprinting)에 의해 제조될 수 있다. 전도층으로 ITO를 사용하는 종래 기술과 비교하면, 임프린팅은 망상체의 한 단계 형성, 단순화된 공정 및 고수율의 이점을 갖는다. 또한, ITO 대신에 금속을 이용하여 재료 비용이 크게 절감되고, 에칭 공정이 사용되지 않기 때문에, 전도성 재료가 낭비되지 않을 것이며, 폐기액에서의 중금속 방출이 감소한다.
본 발명에 따른 금속 망상체 구조를 갖는 전도층은 임프린팅 공정에 의해 제조될 수 있다. 전도층으로 ITO를 사용하는 종래 기술과 비교하면, 금속 망상체의 형상이 임프린팅 공정에서 한 단계로 형성될 수 있어서, 단순하고 수율이 높다. 또한, ITO는 금속으로 대체되어 재료 비용을 크게 절감한다. 에칭 공정이 사용되지 않기 때문에, 전도성 재료가 낭비되지 않을 것이며, 이에 따라 폐기액에서의 중금속 방출이 감소한다.
도 1은 터치 스크린의 일 태양의 정면도이다.
도 2a는 감지 영역의 구성도이다.
도 2b는 도 2a의 부분 확대도이다.
도 3a는 배선 영역 및 이 배선 영역과 감지 영역 사이에 위치한 배색 라인의 구성도이다.
도 3b는 대칭 축의 우측에 있는 배색 라인을 제거한 후의 도 3a의 구성도이다.
도 4a는 도 1의 I 영역의 부분 확대도이다.
도 4b는 배색 라인을 제거한 후의 도 4a의 구성도이다.
도 5는 배색 라인을 단절함으로써 형성되는 절연 구조의 일 태양의 구성도이다.
도 6은 배색 라인을 단절함으로써 형성되는 절연 구조의 다른 태양의 구성도이다.
도 7은 제2감지 패턴에 연결되는 도 3b의 배선 클러스터의 구성도이다.
이하 본 발명의 예시적인 태양들이 기술된다. 이하의 설명은 이들 태양에 대한 철저한 이해와 설명이 가능하도록 특정 세부 설명들을 제공한다. 이러한 상세 설명 없이도 본 발명이 실시될 수 있음을 이 분야의 당업자는 이해할 것이다. 즉, 잘 알려진 구조와 기능은 태양의 설명을 불필요하게 흐리는 것을 피하기 위해 상세하게 도시되거나 기술되지 않을 것이다.
상세한 설명 및 청구범위를 통해 문맥상 명확하게 언급되지 않으면, "포함한다", "포함하는" 등의 용어는 배제적이나 철저한 의미에 반대되는 포괄적인 의미로서, 즉 "포함하되, 한정되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 또한, 단수 또는 복수를 이용한 용어는 각각 복수 또는 단수를 포함한다. 또한, "여기에", "위에", "아래에" 등과 같은 용어는 본원에서 사용될 때, 본원의 특정 부분이 아니라 본원의 전체를 언급하는 것이다. 청구범위에서 2개 이상의 요소의 열거와 관련하여 "또는"이라는 용어를 사용할 경우, 이 용어는 열거된 요소 중 어느 것, 열거된 모든 요소, 열거된 요소의 조합을 모두 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1을 참고하면, 터치 스크린의 일 태양은 유리 기판(10), 기판층(20) 및 전도층(100)을 포함한다. 기판층(20)은 유리 기판(10) 위에 형성되고, 전도층(100)은 기판층(20) 위에 형성된다. 전도층(100)은 금속 와이어로 구성된 망상체를 포함하고, 망상체는 복수의 망상체 셀을 포함하며, 각각의 망상체 셀은 복수의 변 및 인접하는 두 변이 연결되는 곳에 형성되는 복수의 교점을 포함한다. 예시된 태양에서, 금속 망상체의 각 망상체 셀은 마름모 형상을 갖는다. 다른 태양에서, 금속 망상체의 각 망상체 셀은 사각형, 삼각형 등과 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 전도층(100)은 감지 영역(110) 및 이 감지 영역(110)에 전기적으로 연결되는 배선 영역(120)을 포함한다.
예시된 태양에서, 색차를 줄이고 더 좋은 디스플레이 효과를 얻기 위해, 전도층(100)은 감지 영역(110) 및 배선 영역(120)과 상보적 그래픽을 형성하는 배색 라인을 추가로 포함한다. 다른 태양에서는 생략될 수 있는 배색 라인은 감지 영역(110) 및 배선 영역(120) 모두로부터 전기적으로 절연된다. 예시된 태양에서, 감지 영역(110), 배선 영역(120) 및 배색 라인의 망상체 셀은 동일한 형상 및 사이클을 갖고, 반면에 다른 태양에서, 형상 및 사이클은 다를 수 있는데, 예를 들어, 배색 라인은 톱니 모양 라인(serrated line) 또는 접선(fold line)일 수 있다.
도 1을 참고하면, 전도층(100)은 축 대칭적이고, 즉 전도층(100)은 그의 수직 이등분선에 대해 축 대칭적이다. 다른 태양에서, 전도층(100)은 축 대칭 이외에 다른 구조를 가질 수 있다. 도 2b를 참고하면, 감지 영역(110)은 적어도 하나의 제1감지 패턴(111) 및 적어도 하나의 제2감지 패턴(113)을 포함하며, 제1감지 패턴(111) 및 제2감지 패턴(113)은 인접하고 서로 전기적으로 절연되며, 각 제1감지패턴(111)의 망상체 셀은 상호 연결되고, 각 제2감지 패턴(113)의 망상체 셀은 상호 연결된다. 도 2a를 참고하면, 예시된 태양에서, 감지 영역(110)은 분리 배치되는 좌측 감지 영역(112) 및 우측 감지 영역(114)을 포함한다. 좌측 감지 영역(112) 및 우측 감지 영역(114)은 예시된 태양의 전도층(100)의 축 대칭 구조로 인해 대칭 축에 대해 대칭적이고, 각 좌측 감지 영역(112) 및 각 우측 감지 영역(114)은 적어도 하나의 제1감지 패턴(111) 및 적어도 하나의 제2감지 패턴(113)을 포함한다.
배선 영역(120)은 좌측 감지 영역(112) 및 우측 감지 영역(114) 사이에 위치한다. 도 3a는 배선 영역 및 이 배선 영역(120)과 감지 영역(110) 사이에 위치하는 배색 라인의 구조를 보여준다. 배선 영역(120) 및 인접하는 배색 라인을 구별하기 위해, 도 3b는 대칭 축의 우측에 있는 배색 라인을 제거한 후 대칭 축의 좌측에 있는 배색 라인의 구조를 보여준다.
배선 영역(120)은 복수의 배선 클러스터를 포함하고, 배선 클러스터의 수는 제2감지 패턴(113)의 수와 동일하며, 각 배선 클러스터는 하나의 제2감지 패턴에 대응되게 연결되고, 배선 클러스터는 상호 절연된다. 예시된 태양에서, 각 배선 클러스터는 일 열의 망상체 셀을 상호 연결함으로써 형성된다. 배선 클러스터가 위치하는 영역은 터치 감지 페이드 영역(fade zone)이고, 이러한 단일 열 배선 구조는 터치 감지 페이드 영역을 가능한 많이 줄여서, 터치 스크린의 터치 감도를 개선할 수 있다. 도 7을 참고하면, 각 배선 클러스터는 제2감지 패턴(113)과의 두 공통 교점(1132)을 갖는다.
도 4a는 도 1의 I 영역의 부분 확대도이다. 도 4b는 배색 라인을 제거한 후의 도 4a의 구성도이다. 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 각 배선 클러스터는 지선 부위(122)를 포함하고, 지선 부위(122)에 의해 제2감지 패턴(113)에 연결된다. 각 지선 부위(122)의 인접하는 두 망상체 셀은 공통 변(1222)에 의해 연결되고 2개의 공통 교점을 갖는다. 예시된 태양에서, 배선 클러스터는 지선 부위(122)에 연결되는 간선 부위(124)를 추가로 포함하고, 각 배선 클러스터의 간선 부위(124)는 상호 평행하며, 지선 부위(122)는 간선 부위(124)에 의해 전도층(100)의 가장자리로 유도되고, 이후 전도성 와이어에 의해 PCB 보드에 연결되며, 이에 따라 용량 변화로 유발된 신호를 PCB 보드에 전송한다. 각 간선 부위(124)의 인접하는 두 망상체 셀은 단지 공통 교점에 의해서만 연결된다. 간선 부위(124)의 일단에 있는 망상체 셀은 도 4b에 도시되고 점선 원형 박스로 표시된 공통 변에 의해 지선 부위(122)의 일단에 있는 망상체 셀에 연결된다.
간선 부위(124)는 전도층(100)의 하부 가장자리에 지선 부위를 유도하는데 주로 사용되고, 따라서 전도층(100)의 하부 가장자리에 인접하는 제2감지 패턴(113)은 전도층(100)의 가장자리에 직접 유도될 수 있으며, 즉 간선 부위(124)는 해당 배선 클러스터에 포함되지 않고, 배선 클러스터의 인접하는 두 망상체 셀은 공통 변에 의해 연결되고 2개의 공통 교점을 갖는다.
마름모 형상의 망상체 셀의 두 대각선은 데카르트 좌표계(Cartesian coordinate system)의 X 방향 및 Y 방향을 따라 각각 연장되고, 즉 간선 부위(124)는 Y 방향을 따라 연장된다. 첨부 도면을 참고하면, 배선 영역(120)도 축 대칭적이고, 대칭 축의 좌측에 있는 배선 영역은 좌측 감지 영역(112)에 연결되고, 대칭 축의 우측에 있는 배선 영역은 우측 감지 영역(114)에 연결된다.
전술한 바와 같이, 전도층(100)은 배색 라인을 추가로 포함한다. 터치 스크린의 작동 원리에 따르면, 제2감지 패턴(113) 및 배선 클러스터는 모두 상호 절연되어야 하고, 따라서 여기에서 절연 효과는 배색 라인을 단절시킴으로써 발휘된다.
본 발명은 단절에 의한 절연을 이루기 위한 다양한 방법을 제공한다:
(1) 인접하는 두 배선 클러스터의 지선 부위(124) 사이의 배색 라인 중 하나의 열이 제거된다. 도 4b를 참고하면, 배색 라인은 제1라인(131)과 교차하는 망상체 변을 상실한다. 제1라인(131)은 간선 부위(124)의 연장 방향에 평행한 방향, 즉 Y 축으로 연장되는 가상의 직선이다. 단절은 망상체 셀의 사이클을 변화시키지 않고 원래의 망상체 셀을 기준으로 복수의 변을 상실하는 것과 동등하며, 따라서 디스플레이할 때 명백한 색차가 나타나지 않을 것이다.
(2) 인접하는 두 배선 클러스터의 지선 부위 사이의 배색 라인이 망상체 변의 중간 부위에서 단절된다. 도 5를 참고하면, 노치(notch)(121)가 단절 부위에 형성되고, 단절 길이는 2 내지 20 마이크로미터, 바람직하게는 3 내지 9 마이크로미터이다. 바람직한 태양에서, 단절 길이는 6 마이크로미터이다. 인접하는 두 클러스터의 간선 부위(124) 사이의 간격이 충분히 넓고, 다열 배색 라인이 있다면, 이론적으로는 배색 라인의 모든 망상체 변을 단절시킬 필요가 없다. 예를 들어, 배색 라인 중 단지 하나의 열만이 단절될 수 있고, 즉 제1라인(131)에 의해 교차되는 배색 라인을 단절시킬 수 있다. 제조 중에 단절되도록 원래 설계된 위치가 결함 있는 제조로 인해 연결될 가능성이 있는 경우를 고려하면, 더 많은 배색 라인이 단절될 수 있으며, 예를 들어 절연 효과를 확보하도록, 인접하는 두 배선 클러스터의 간선 부위(124) 사이의 배색 라인의 각 변이 중간 부위에서 단절된다.
(3) 간선 부위(124)가 배색 라인에 인접하는 망상체 셀의 교점에서 단절된다. 도 6을 참고하면, 간선 부위(124)는 망상체 셀의 교점(123)에서 단절된다. 각 간선 부위(124)는 절연을 이루도록 망상체 셀의 교점에서 좌측 인접 배색 라인 또는 우측 인접 배색 라인과 단절될 필요만 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 제조 중에 단절되도록 원래 설계된 위치가 결함 있는 제조로 인해 연결될 가능성이 있는 경우에서도 절연 효과를 확보하기 위해, 좌측 및 우측 인접 교점 양쪽이 모두 단절될 수 있다.
도 4a에 도시된 태양은 상술한 (1) 및 (2) 경우의 조합이며, 즉 간선 부위(124)는 배색 라인에 인접하는 망상체 셀의 교점(123)에서 단절되고, 단절된 교점(123) 사이의 변은 중간 부위에서 단절되어 노치(121)를 형성한다.
상술한 (2) 및 (3) 경우의 노치 및 도 4a 태양의 노치는 색차를 더욱 줄일 수 있는데, 그 이유는 노치의 크기가 변에 비해 무시할 수 있기 때문이다.
상술한 금속 망상체 구조를 갖는 전도층은 임프린팅 공정에 의해 제조될 수 있다. 전도층으로 ITO를 사용하는 종래 기술과 비교하면, 금속 망상체의 형상이 임프린팅 공정에서 한 단계로 형성될 수 있어서, 단순하고 수율이 높다. 또한, ITO는 금속으로 대체되어 재료 비용을 크게 절감한다. 에칭 공정이 사용되지 않기 때문에, 전도성 재료가 낭비되지 않을 것이며, 이에 따라 폐기액에서의 중금속 방출이 감소한다.
실시예의 설명은 특정적이고 상세하지만, 이들 설명은 본 발명의 개시를 한정는데 사용될 수 없음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 달려 있다.

Claims (15)

  1. 금속 와이어(wire)로 구성된 망상체(mesh)를 포함하고, 상기 망상체는 복수의 망상체 셀(cell)을 포함하며, 상기 망상체 셀은 복수의 변(side) 및 인접하는 두 변에 의해 형성되는 복수의 교점을 포함하고,
    감지 영역(sensing area) 및 상기 감지 영역에 전기적으로 연결되는 배선 영역(wiring area)을 포함하며,
    상기 감지 영역은 복수의 제1감지 패턴 및 복수의 제2감지 패턴을 포함하고, 제1감지 패턴 및 제2감지 패턴은 인접하고 서로 전기적으로 절연되며, 각 제1감지 패턴의 망상체 셀은 상호 연결되고, 각 제2감지 패턴의 망상체 셀은 상호 연결되며,
    상기 배선 영역은 복수의 배선 클러스터(cluster)를 포함하고, 배선 클러스터는 상호 절연되며, 각 배선 클러스터는 일 열(column)의 망상체 셀을 상호 연결함으로써 형성되고, 각 배선 클러스터의 일단은 제2감지 패턴 중 하나에 전기적으로 연결되는 터치 스크린의 전도층.
  2. 제1항에 있어서,
    각 배선 클러스터는 제2감지 패턴과 2개의 공통 교점을 갖는 터치 스크린의 전도층.
  3. 제1항에 있어서,
    배선 클러스터의 일부는 간선(trunk) 부위를 포함하고, 간선 부위의 인접하는 두 망상체 셀은 단지 공통 교점에 의해서만 연결되는 터치 스크린의 전도층.
  4. 제3항에 있어서,
    배선 클러스터의 일부는 간선 부위에 연결되는 지선(branch) 부위를 추가로 포함하며, 지선 부위의 인접하는 두 망상체 셀은 공통 변(common side)에 의해 연결되고 2개의 공통 교점을 가지며, 지선 부위의 일단의 망상체 셀은 공통 변에 의해 간선 부위의 일단의 망상체 셀에 연결되는 터치 스크린의 전도층.
  5. 제3항에 있어서,
    전도층은 감지 영역 및 배선 영역과 상보적 패턴을 형성하는 배색 라인(color matching line)을 추가로 포함하고, 배색 라인은 감지 영역 및 배선 영역으로부터 전기적으로 절연되는 터치 스크린의 전도층.
  6. 제5항에 있어서,
    인접하는 두 배선 클러스터의 간선 부위 사이의 배색 라인은 제1라인과 교차하는 망상체 변(mesh side)을 상실하고, 제1라인은 간선 부위의 연장 방향에 평행한 방향으로 연장되는 직선인 터치 스크린의 전도층.
  7. 제5항에 있어서,
    인접하는 두 배선 클러스터의 간선 부위 사이의 배색 라인은 망상체 변의 중간 부위에서 단절되는 터치 스크린의 전도층.
  8. 제7항에 있어서,
    단절 길이는 2 내지 20 마이크로미터인 터치 스크린의 전도층.
  9. 제8항에 있어서,
    단절 길이는 3 내지 9 마이크로미터인 터치 스크린의 전도층.
  10. 제9항에 있어서,
    단절 길이는 6 마이크로미터인 터치 스크린의 전도층.
  11. 제5항에 있어서,
    간선 부위는 배색 라인에 인접하는 망상체 셀의 교점에서 단절되는 터치 스크린의 전도층.
  12. 제2항에 있어서,
    배선 클러스터의 일부에서 인접하는 두 망상체 셀은 공통 변에 의해 연결되고 2개의 공통 교점을 갖는 터치 스크린의 전도층.
  13. 제1항에 있어서,
    망상체의 망상체 셀은 마름모 형상을 갖는 터치 스크린의 전도층.
  14. 제1항에 있어서,
    감지 영역은 분리 배치되는 좌측 감지 영역 및 우측 감지 영역을 포함하고, 각 좌측 감지 영역 및 각 우측 감지 영역은 모두 복수의 제1감지 패턴 및 복수의 제2감지 패턴을 포함하며, 배선 영역은 좌측 감지 영역 및 우측 감지 영역 사이에 위치하는 터치 스크린의 전도층.
  15. 제1항에 있어서,
    전도층은 축 대칭적인 터치 스크린의 전도층.
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