TW201411596A - 靜電放電保護電路及其顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種靜電放電保護電路及其顯示裝置。靜電放電保護電路適用於具有一顯示面板的一顯示裝置，且顯示面板配置有訊號線及共同電壓線。靜電放電保護電路包括第一開關單元及第二開關單元。第一開關單元電性耦接訊號線。第二開關單元電性耦接於第一開關單元與共同電壓線之間。在顯示裝置為關閉時，第一開關單元與第二開關單元形成一導通路徑。在顯示裝置為開啟時，第一開關單元用以接收一第一控制信號，第二開關單元用以接收一第二控制信號，而使得第一開關單元與第二開關單元在同一時間至少其一截止。

Description

靜電放電保護電路及其顯示裝置
本發明是有關於一種靜電放電保護電路及使用此靜電放電保護電路的顯示裝置，且特別是有關於一種由多個開關元件構成的靜電放電保護電路及使用此靜電放電保護電路的顯示裝置。
在現在，具有高畫質、空間利用效率加、低消耗功率、無輻射等優越特性之液晶顯示器已逐漸成為市場之主流。一般而言，液晶顯示器配置有一液晶顯示面板(LCD panel)，而液晶顯示面板上係以半導體製程(semiconductor process)形成了許多閘極線、資料線(data line)、薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)…等精細的線路與元件。當上述線路或元件遭受到瞬間高電壓的靜電放電時，液晶顯示面板的線路及元件可能被永久性地毀損，並導致液晶顯示面板無法正常運作。
為防止靜電放電造成液晶顯示面板的內部線路或元件的毀損，一般會在液晶顯示面板上設計靜電放電保護電路。因此，靜電放電保護電路的設計在液晶顯示面板中為一重要的課題。
本發明提供一種靜電放電保護電路及顯示裝置，可在 顯示器開啟時及關閉時皆能提供保護能力。
本發明提出一種靜電放電保護電路，適用於具有一顯示面板的一顯示裝置，且顯示面板配置有一訊號線及一共同電壓線。靜電放電保護電路包括一第一開關單元及一第二開關單元。第一開關單元電性耦接訊號線。第二開關單元電性耦接於第一開關單元與共同電壓線之間。在顯示裝置為關閉時，第一開關單元與第二開關單元形成一導通路徑。在顯示裝置為開啟時，第一開關單元用以接收一第一控制信號，第二開關單元用以接收一第二控制信號，而使得第一開關單元與第二開關單元在同一時間至少其一截止。
在本發明之一實施例中，第一開關單元包括一第一電晶體。第一電晶體的第一端電性耦接訊號線，第一電晶體的第二端電性耦接第二開關單元，第一電晶體的控制端接收第一控制信號。第二開關單元包括一第二電晶體。第二電晶體的第一端電性耦接第一電晶體的第二端，第二電晶體的第二端電性耦接共同電壓線，第二電晶體的控制端接收第二控制信號。
在本發明之一實施例中，第一開關單元更包括一第三電晶體。第三電晶體的第一端電性耦接第一電晶體的第一端，第三電晶體的第二端電性耦接第一電晶體的第二端，第三電晶體的控制端電性耦接第一電晶體的控制端。第二開關單元更包括一第四電晶體。第四電晶體的第一端電性耦接第二電晶體的第一端，第四電晶體的第二端電性耦接 第二電晶體的第二端，第四電晶體的控制端電性耦接第二電晶體的控制端。
在本發明之一實施例中，第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體及第四電晶體分別為一銦鎵鋅氧化物(IGZO)空乏型電晶體。
在本發明之一實施例中，第一開關單元更包括一第五電晶體。第五電晶體的第一端電性耦接第一電晶體的第二端，第五電晶體的第二端電性耦接第二電晶體的第一端，第五電晶體的控制端電性耦接第一電晶體的控制端，其中第二電晶體的第一端透過第五電晶體電性耦接第一電晶體的第二端。第二開關單元更包括一第六電晶體。第六電晶體的第一端電性耦接第二電晶體的第二端，第六電晶體的第二端電性耦接共同電壓線，第六電晶體的控制端電性耦接第二電晶體的控制端，其中第二電晶體的第二端透過第六電晶體電性耦接共同電壓線。
在本發明之一實施例中，靜電放電保護電路更包括一第三開關單元，電性耦接第二開關單元與共同電壓線，接收第一控制信號，且受控第一控制信號而導通，其中第二開關單元透過第三開關單元電性耦接共同電壓線。
在本發明之一實施例中，訊號線為一閘極線或一資料線。
本發明亦提出一種靜電放電保護電路，適用於具有一顯示面板的一顯示裝置，且顯示面板配置有一訊號線及一共同電壓線。靜電放電保護電路包括一第一常閉型 (normally closed)開關及一第二常閉型開關。第一常閉型開關電性耦接訊號線，用以接收一第一控制信號。第二常閉型開關電性耦接於第一常閉型開關與共同電壓線之間，用以接收一第二控制信號。
在本發明之一實施例中，靜電放電保護電路更包括一第三常閉型開關及一第四常閉型開關。第三常閉型開關電性耦接於第一常閉型開關與第二常閉型開關之間，用以接收第一控制信號。第四常閉型開關電性耦接於第二常閉型開關與共同電壓線之間，用以接收第二控制信號。
在本發明之一實施例中，靜電放電保護電路更包括一第五常閉型開關及一第六常閉型開關。第五常閉型開關電性並聯耦接於第一常閉型開關，用以接收第一控制信號。第六常閉型開關電性並聯耦接於第二常閉型開關與第二常閉型開關之間，用以接收第二控制信號。
在本發明之一實施例中，靜電放電保護電路更包括一第七常閉型開關，電性耦接於第二常閉型開關與共同電壓線之間，用以接收第一控制信號。
在本發明之一實施例中，第一控制信號的致能期間與第二控制信號的致能期間不重疊。
在本發明之一實施例中，第一控制信號的工作週期(duty cycle)與第二控制信號的工作週期分別介於1%至49.9%。
本發明亦提出一種具有上述之靜電放電保護電路的顯示裝置，顯示裝置包含顯示面板及驅動電路。驅動電路， 電性耦接該顯示面板，用以驅動該顯示面板；顯示面板包含多個陣列排列的像素、多條閘極線、多條資料線以及上述之靜電放電保護電路，每一閘極線電性耦接該些像素中對應的像素，每一資料線電性耦接該些像素中對應的像素，靜電放電保護電路，電性耦接該些閘極線其中之一或該些資料線其中之一，共同電壓線，電性耦接該靜電放電保護電路。
基於上述，本發明實施例的靜電放電保護電路，在顯示裝置為關閉時，第一開關單元及第二開關單元形成導通路徑以提供靜電放電保護能力；在顯示裝置為開啟時，第一開關單元及第二開關單元在同一時間至少其一截止，以防止訊號線的電壓準位受影響，但截止的第一開關單元及第二開關單元會等效為一逆偏的二極體，以致於靜電放電的高電壓會使第一開關單元及第二開關單元所等效二極體崩潰而進行放電，藉此提供靜電放電保護能力。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為依據本發明一實施例的顯示裝置的系統示意圖。請參照圖1，在本實施例中，顯示裝置10包括驅動電路11及顯示面板20。驅動電路11用驅動顯示面板20。顯示面板20包括多條閘極線21、多條資料線23、多個陣列排列的像素P、多條共同電壓線25及多個靜電放電保護電 路esd1。顯示面板20還可以更包括多個靜電放電保護電路esd2。其中，每個像素P電性耦接對應的閘極線21、資料線23及共同電壓線25，靜電放電保護電路esd1電性耦接對應的閘極線21及對應的共同電壓線25，以防止閘極線21及像素P被靜電放電現象所破壞，靜電放電保護電路esd2電性耦接對應的資料線23及對應的共同電壓線25，以防止資料線23及像素P被靜電放電現象所破壞。
圖2為依據本發明之一實施例之靜電放電保護電路的電路示意圖。請參照圖1及圖2，圖1所示靜電放電保護電路esd1及esd2可利用本實施例所示靜電放電保護電路200來實現。在本實施例中，靜電放電保護電路200包括第一開關單元210及第二開關單元220，其中第一開關單元210包括電晶體T1(對應第一電晶體)，第二開關單元220包括電晶體T2(對應第二電晶體)。
第一開關單元210的電晶體T1的汲極(對應第一端)電性耦接訊號線SL1，第一開關單元210的電晶體T1的閘極(對應控制端)接收第一控制信號BC1，其中訊號線SL1可以是閘極線21或資料線23。第二開關單元220的電晶體T2的汲極(對應第一端)電性耦接第一開關單元210的電晶體T1的源極(對應第二端)，第二開關單元220的電晶體T2的閘極(對應控制端)接收第二開控制信號BC2，第二開關單元220的電晶體T2的源極(對應第二端)電性耦接共同電壓線25以接收共同電壓Vcom，其中此共同電壓線25例如為具有大面積電極的線路。並且，共同電 壓線25可以是顯示面板20的主動陣列基板(未繪示)的共同電壓線或是顯示面板20的彩色濾光基板(未繪示)的共同電壓線，但本發明實施例不以此為限。
在本實施例中，第一控制信號BC1及第二開控制信號BC2例如由驅動電路11所提供，並且電晶體T1及T2例如為一銦鎵鋅氧化物(IGZO)空乏型電晶體，其中第一控制信號BC1的致能期間與第二控制信號BC2的致能期間不重疊。
依據上述，在顯示裝置10為關閉時，第一開關單元210的電晶體T1與第二開關單元220的電晶體T2會呈現關閉狀態，但空乏型電晶體的高漏電流特性會使電晶體T1及T2仍有電流流過，因此第一開關單元210的電晶體T1與第二開關單元220的電晶體T2會形成一導通路徑，藉此可提供靜電放電防護的功能。
另一方面，在顯示裝置10為開啟時，驅動電路11會開始提供第一控制信號BC1及第二開控制信號BC2，使得第一開關210的電晶體T1與第二該關220的電晶體T2在同一時間至少其一為關閉狀態，亦即第一開關210與第二該關220在同一時間至少其一為截止，以防止信號線SL1的電壓準位受共同電壓Vcom的影響。其中，第一控制信號BC1及第二開控制信號BC2的低電壓準位會遠低於共同電壓Vcom，以降低電晶體T1及T2的漏電流。舉例而言，第一控制信號BC1及第二開控制信號BC2的低電壓準位可以根據第一開關210的電晶體T1與第二該關220 的電晶體T2的電流及電壓工作曲線決定之，通常而言，第一控制信號BC1及第二開控制信號BC2的低電壓準位可以低於共同電壓Vcom約3伏特。
然而，電晶體T1及T2為關閉狀態時，可等效為一逆偏的二極體，而靜電放電的高電壓及高電流會致使電晶體T1及T2的等效二極體形同崩潰，因此靜電放電的電荷可從形同崩潰的電晶體T1及T2進行放電，藉此可提供靜電放電防護的功能。並且，第一控制信號BC1的致能期間與第二控制信號BC2的致能期間不重疊，因此電晶體T1及T2會交替為關閉狀態，因此可防止電晶體T1及T2長期處於關閉狀態導致漏電流增加。
在本實施例中，第一控制信號BC1的工作週期(duty cycle)與第二控制信號BC1的工作週期會大致相同，並且第一控制信號BC1的工作週期與第二控制信號BC1的工作週期可分別介於1%至49.9%，此可依據電路設計不同而變，且本發明實施例不以此為限。
在本實施例中，電晶體T1及T2可分別為一常閉型(normally closed)開關(分別稱為常閉型開關T1及T2)，其中常閉型開關T1(對應第一常閉型開關)電性耦接訊號線SL1，用以接收第一控制信號BC1，常閉型開關T2(對應第二常閉型開關)電性耦接於常閉型開關T1與傳送共同電壓Vcom的共同電壓線25之間，用以接收第二控制信號BC2。通常而言，常閉型開關指的是開關通常為導通狀態，換言之，常閉型開關指的是未外加控制訊號時，開關 是導通的狀態。
圖3為依據本發明之一實施例之靜電放電保護電路的電路示意圖。請參照圖1、圖2及圖3，圖1所示靜電放電保護電路esd1及esd2可利用本實施例所示靜電放電保護電路300來實現。在本實施例中，相對於第一開關單元210及第二開關單元220，靜電放電保護電路300的第一開關單元310更包括電晶體T3(對應第三電晶體)，靜電放電保護電路300的第二開關單元320更包括電晶體T4(對應第四電晶體)。電晶體T3及T4例如為一銦鎵鋅氧化物(IGZO)空乏型電晶體。
電晶體T3的汲極(對應第一端)電性耦接電晶體T1的汲極，電晶體T3的源極(對應第二端)電性耦接電晶體T1的源極，電晶體T3的閘極(對應控制端)電性耦接電晶體T1的閘極以接收第一控制信號BC1。
電晶體T4的汲極(對應第一端)電性耦接電晶體T2的汲極，電晶體T4的源極(對應第二端)電性耦接電晶體T2的源極，電晶體T4的閘極(對應控制端)電性耦接電晶體T2的閘極以接收第二控制信號BC2。
在本實施例中，電晶體T1~T4可分別視為一常閉型(normally closed)開關(分別稱為常閉型開關T1~T4)，其中常閉型開關T1及T2的電性耦接方式參照圖2實施例所述。常閉型開關T3(對應第五常閉型開關)電性並聯耦接於常閉型開關T1，用以接收第一控制信號BC1，常閉型開關T4(對應第六常閉型開關)電性並聯耦接於常閉型開關 T2，用以接收第二控制信號BC2。
圖4為依據本發明之一實施例之靜電放電保護電路的電路示意圖。請參照圖1、圖2及圖4，圖1所示靜電放電保護電路esd1及esd2可利用本實施例所示靜電放電保護電路400來實現。在本實施例中，相對於第一開關單元210及第二開關單元220，靜電放電保護電路400的第一開關單元410更包括電晶體T5(對應第五電晶體)，靜電放電保護電路400的第二開關單元420更包括電晶體T6(對應第六電晶體)。其中，電晶體T5及T6例如為一銦鎵鋅氧化物(IGZO)空乏型電晶體。
電晶體T5的汲極(對應第一端)電性耦接電晶體T1的源極，電晶體T5的源極(對應第二端)電性耦接電晶體T2的汲極，電晶體T5的閘極(對應控制端)電性耦接電晶體T1的閘極以接收第一控制信號BC1。其中，電晶體T2的汲極透過電晶體T5電性耦接電晶體T1的源極。
電晶體T6的汲極(對應第一端)電性耦接電晶體T2的源極，電晶體T6的源極(對應第二端)電性耦接共同電壓線25以接收共同電壓Vcom，電晶體T6的閘極(對應控制端)電性耦接電晶體T2的閘極以接收第二控制信號BC2。其中，第二電晶體T2的源極透過電晶體T6電性耦接共同電壓線25。
在本實施例中，電晶體T1、T2、T5及T4可分別為一常閉型(normally closed)開關(分別稱為常閉型開關T1、T2、T5及T6)。其中，常閉型開關T1電性耦接訊號線 SL1，用以接收第一控制信號BC1，常閉型開關T5(對應第三常閉型開關)電性耦接於常閉型開關T1與常閉型開關T2之間，用以接收第一控制信號BC1，常閉型開關T2電性耦接於常閉型開關T5與常閉型開關T6(對應第四常閉型開關)之間，用以接收第二控制信號BC2，常閉型開關T6電性耦接於常閉型開關T2與傳送共同電壓Vcom的共同電壓線25之間，用以接收第二控制信號BC2。
圖5為依據本發明之一實施例之靜電放電保護電路的電路示意圖。請參照圖1、圖2及圖5，圖1所示靜電放電保護電路esd1及esd2可利用本實施例所示靜電放電保護電路500來實現。在本實施例中，靜電放電保護電路500包括第一開關單元510、第二開關單元520及第三開關單元530，其中第一開關單元510及第二開關單元520相似於第一開關單元210及第二開關單元220，且第三開關單元530包括電晶體T7。其中，電晶體T7例如為一銦鎵鋅氧化物(IGZO)空乏型電晶體。第三開關單元530的電晶體T7的汲極電性耦接第二開關單元520的電晶體T2的源極，第三開關單元530的電晶體T7的源極電性耦接共同電壓線25以接收共同電壓Vcom，第三開關單元530的電晶體T7的閘極電性耦接電晶體的閘極以接收第一控制信號BC。其中，第二開關單元520的電晶體T1的源極透過第三開關單元530的電晶體T7電性耦接共同電壓線25，並且第三開關單元530的電晶體T7受控第一控制信號BC而導通。
在本實施例中，電晶體T1、T2及T7可分別為一常閉型(normally closed)開關(分別稱為常閉型開關T1、T2及T7)，其中常閉型開關T1及T2的電性耦接方式參照圖2實施例所述。常閉型開關T7(對應第五常閉型開關)電性耦接於常閉型開關T2與傳送共同電壓Vcom的共同電壓線25之間，用以接收第一控制信號BC1。此外，分別在圖2、圖3、圖4以及圖5中的電晶體T1、電晶體T2、電晶體T3、電晶體T4、電晶體T5、電晶體T6及電晶體T7可以例如為空乏型電晶體、銦鎵鋅氧化物空乏型電晶體、N型空乏型電晶體、薄膜空乏型電晶體或空乏型場效電晶體。
綜上所述，本發明實施例的靜電放電保護電路，在顯示裝置為關閉時，第一開關單元及第二開關單元(即串聯的常閉型開關)形成導通路徑以提供靜電放電保護能力；在顯示裝置為開啟時，第一開關單元及第二開關單元在同一時間至少其一截止，以防止訊號線的電壓準位受影響，但截止的第一開關單元及第二開關單元(即串聯的常閉型開關)會等效為一逆偏的二極體，以致於靜電放電的高電壓會使第一開關單元及第二開關單元所等效二極體崩潰而進行放電，藉此提供靜電放電保護能力。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧顯示裝置
11‧‧‧驅動電路
20‧‧‧顯示面板
21‧‧‧閘極線
23‧‧‧資料線
25‧‧‧共同電壓線
210、310、410、510‧‧‧第一開關單元
220、320、420、520‧‧‧第二開關單元
530‧‧‧第三開關單元
BC1‧‧‧第一控制信號
BC2‧‧‧第二控制信號
esd1、esd2、200、300、400、500‧‧‧靜電放電保護電路
P‧‧‧像素
T1~T7‧‧‧電晶體
圖1為依據本發明一實施例的顯示裝置的系統示意圖。
圖2為依據本發明之一實施例之靜電放電保護電路的電路示意圖。
圖3為依據本發明之一實施例之靜電放電保護電路的電路示意圖。
圖4為依據本發明之一實施例之靜電放電保護電路的電路示意圖。
圖5為依據本發明之一實施例之靜電放電保護電路的電路示意圖。
200‧‧‧靜電放電保護電路
210‧‧‧第一開關單元
220‧‧‧第二開關單元
BC1‧‧‧第一控制信號
BC2‧‧‧第二控制信號
T1、T2‧‧‧電晶體

Claims (14)

  1. 一種靜電放電保護電路，適用於具有一顯示面板的一顯示裝置，且該顯示面板配置有一訊號線及一共同電壓線，該靜電放電保護電路包括：一第一開關單元，電性耦接該訊號線；以及一第二開關單元，電性耦接於該第一開關單元與該共同電壓線之間，其中，在該顯示裝置為關閉時，該第一開關單元與該第二開關單元形成一導通路徑，在該顯示裝置為開啟時，該第一開關單元用以接收一第一控制信號，該第二開關單元用以接收一第二控制信號，而使得該第一開關單元與該第二開關單元在同一時間至少其一截止。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之靜電放電保護電路，其中該第一開關單元包括：一第一電晶體，該第一電晶體的第一端電性耦接該訊號線，該第一電晶體的第二端電性耦接該第二開關單元，該第一電晶體的控制端接收該第一控制信號；該第二開關單元包括：一第二電晶體，該第二電晶體的第一端電性耦接該第一電晶體的第二端，該第二電晶體的第二端電性耦接該共同電壓線，該第二電晶體的控制端接收該第二控制信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之靜電放電保護電路，其中該第一開關單元更包括：一第三電晶體，該第三電晶體的第一端電性耦接 該第一電晶體的第一端，該第三電晶體的第二端電性耦接該第一電晶體的第二端，該第三電晶體的控制端電性耦接該第一電晶體的控制端；以及該第二開關單元更包括：一第四電晶體，該第四電晶體的第一端電性耦接該第二電晶體的第一端，該第四電晶體的第二端電性耦接該第二電晶體的第二端，該第四電晶體的控制端電性耦接該第二電晶體的控制端。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之靜電放電保護電路，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第三電晶體及該第四電晶體分別為一銦鎵鋅氧化物(IGZO)空乏型電晶體。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之靜電放電保護電路，其中該第一開關單元更包括：一第五電晶體，該第五電晶體的第一端電性耦接該第一電晶體的第二端，該第五電晶體的第二端電性耦接該第二電晶體的第一端，該第五電晶體的控制端電性耦接該第一電晶體的控制端，其中該第二電晶體的第一端透過該第五電晶體電性耦接該第一電晶體的第二端；以及該第二開關單元更包括：一第六電晶體，該第六電晶體的第一端電性耦接該第二電晶體的第二端，該第六電晶體的第二端電性耦接該共同電壓線，該第六電晶體的控制端電性耦接 該第二電晶體的控制端，其中該第二電晶體的第二端透過該第六電晶體電性耦接該共同電壓線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之靜電放電保護電路，更包括：一第三開關單元，電性耦接該第二開關單元與該共同電壓線，接收該第一控制信號，且受控該第一控制信號而導通，其中該第二開關單元透過該第三開關單元電性耦接該共同電壓線。
  7. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之靜電放電保護電路，其中該訊號線為一閘極線或一資料線。
  8. 一種靜電放電保護電路，適用於具有一顯示面板的一顯示裝置，且該顯示面板配置有一訊號線及一共同電壓線，該靜電放電保護電路包括：一第一常閉型(normally closed)開關，電性耦接該訊號線，用以接收一第一控制信號；以及一第二常閉型開關，電性耦接於該第一常閉型開關與該共同電壓線之間，用以接收一第二控制信號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之靜電放電保護電路，更包括：一第三常閉型開關，電性耦接於該第一常閉型開關與該第二常閉型開關之間，用以接收該第一控制信號；以及一第四常閉型開關，電性耦接於該第二常閉型開關與該共同電壓線之間，用以接收該第二控制信號。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之靜電放電保護電 路，更包括：一第五常閉型開關，電性並聯耦接於該第一常閉型開關，用以接收該第一控制信號；以及一第六常閉型開關，電性並聯耦接於該第二常閉型開關與該第二常閉型開關之間，用以接收該第二控制信號。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之靜電放電保護電路，更包括：一第七常閉型開關，電性耦接於該第二常閉型開關與該共同電壓線之間，用以接收該第一控制信號。
  12. 如申請專利範圍第1或8項所述之靜電放電保護電路，其中該第一控制信號的致能期間與該第二控制信號的致能期間不重疊。
  13. 如申請專利範圍第1或8項所述之靜電放電保護電路，其中該第一控制信號的工作週期(duty cycle)與該第二控制信號的工作週期分別介於1%至49.9%。
  14. 一種具有如申請專利範圍第1或8項所述之靜電放電保護電路的顯示裝置，包含：一顯示面板，包含：多個陣列排列的像素；多條閘極線，每一閘極線電性耦接該些像素中對應的像素；多條資料線，每一資料線電性耦接該些像素中對應的像素；一如申請專利範圍第1或8項所述之靜電放 電保護電路，電性耦接該些閘極線其中之一或該些資料線其中之一；以及一共同電壓線，電性耦接該靜電放電保護電路；以及一驅動電路，電性耦接該顯示面板，用以驅動該顯示面板。
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