TWI285778B - Multi-domain vertical alignment liquid crystal display panel - Google Patents

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TWI285778B TW093135546A TW93135546A TWI285778B TW I285778 B TWI285778 B TW I285778B TW 093135546 A TW093135546 A TW 093135546A TW 93135546 A TW93135546 A TW 93135546A TW I285778 B TWI285778 B TW I285778B
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Description

1285778 13715twf.doc/c 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種 多域垂直配向（Multi_domain Vertical Alignment，MVA) 液晶顯示面板。 【先前技術】 近來由於綠色環保概念的興起，具有高晝質、空間 利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性之薄膜電晶 體液晶顯示器（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display ’ TFT LCD)已逐漸成為市場之主流。 目前，市場對於液晶顯示器的性能要求是朝向高對 比（High Contrast Ratio)、無灰階反轉（No Gray Scale Inversion)、色偏小（Little Color Shift)、亮度高（High
Luminance)、高色彩豐富度、高色飽和度、快速反應與 廣視角等特性。目前能夠達成廣視角要求的技術，有例如 扭轉向列型液晶（TN)加上廣視角膜（Wide Viewing Film)、共平面切換式（In-plane Switching，IPS)液晶顯 示器、邊際場切換式（Fringe Field Switching)液晶顯示 器與多域垂直配向薄膜電晶體液晶顯示器等方式。在此， 針對習知之多域垂直配向液晶顯示器進行說明。 圖1繪示為習知多域垂直配向液晶顯示面板之剖面 示意圖。請參照圖1，此多域垂直配向液晶顯示面板主要 由彩色濾光基板1〇2、薄膜電晶體陣列基板10〇、液晶層 104與配向凸起物（protrusion) 106所構成。其中配向凸 1285778 13715twf.doc/c 起物106係用來使液晶分子1 〇5呈多方向排列，且此配向 凸起物106可配置於彩色濾光基板102或薄膜電晶體陣列 基板100之上’亦可同時配置於兩者之上。 在習知之多域垂直配向液晶顯示器中，當顯示畫面 為暗態(dark)時’液晶分子105的慢軸（也就是液晶分子 105的長軸方向）係垂直於薄膜電晶體陣列基板1〇〇以及 彩色濾光基板102，如圖1所示。而且在搭配偏光片（未 繪示）的情況下，所顯示的畫面可以獲得極佳的暗態，進 而達到高對比(high contrast)的效果。然而，由於配向凸起 物106附近的液晶分子1〇5會隨著配向凸起物1〇6之表面 形狀而呈現對應的傾倒狀態，導致在配向凸起物1〇6附近 (也就是區域108之處）發生漏光(lighUeakage)的現象， 進而使得顯示晝面的對比下降。 【發明内容】 因此，本發明的目的就是提供一種多域垂直配向液晶 顯示面板，可改善面板在暗態下發生漏光的現象，進而改 善顯示畫面的對比。 :本發明提出一種多域垂直配向液晶顯示面板，主要是 由第一基板、第二基板、液晶層（liquid erystal丨矽沉)以及 多個相位補償配向凸起物所構成。其巾，第二基板係配置 在第一基板的上方，而液晶層則係配置於第一基板與第二 基板之間，且液晶層係由多個液晶分子所組成。每一個相 ，補償配向凸起物均係由非等向性雙折射分子所構成，且 这些相位補償配向凸起物係配置在第—基板或是第二基板 1285778 13715twf.doc/c 至少其中之一上。 依照本發明之實施例所述，鄰近這些相位補償配向凸 起物的液晶分子之慢軸係與對應之相位補償配向凸起物的 非等向性雙折射分子之慢轴方向不同。而且，在一較佳實 施例中，鄰近這些相位補償配向凸起物的液晶分子之慢軸 與對應之相位補償配向凸起物的非等向性雙折射分子之慢 轴係為實質上互相垂直。 本發明還提出另一種多域垂直配向液晶顯示面板，主 要係由第一基板、第二基板、液晶層、多個配向凸起物以 及相位補償膜所構成。其中，第二基板係配置在第一基板 的上方，而液晶層則係配置於第一基板與第二基板之間， 且液sa層係由多個液晶分子所組成。這些配向凸起物係配 置在第一基板或是第二基板至少其中之一上，且每一配向 凸起物上均配置有相位補償膜，而相位補償膜則係由非等 向性雙折射分子所構成。 依照本發明之實施例所述，鄰近配向凸起物的液晶分 子之慢軸係與這些配向凸起物上之相位補償膜的非等向性 雙折射分子之慢軸方向不同。而且在一較佳實施例中，鄰 近這些配向凸起物的液晶分子之慢轴與對應之配向凸起物 上之相位補償膜的非等向性雙折射分子之慢軸係為實質上 互相垂直。 依照本發明之實施例所述，第一基板例如是薄膜電晶 體陣列(thin film transistor array)基板，而第二基板例如是 形色濾、光片（color filter array)基板。此外，在另一實施例 1285778 13715twf.doc/c 中’第一基板例如是積層型彩色濾光片（c〇1〇r mter 〇n array ’ COA)基板，而第二基板例如是由一基材及其上之 共用電極所構成。 依照本發明之實施例所述，這些相位補償配向凸起物 以及相位補償膜的材質例如是高分子材料，且較佳的是液 晶原（mesogen)。在一實施例中，這些相位補償配向凸起 f或是配向凸起物例如是長條狀的凸起物，且其表面例如 疋由第一傾斜表面以及第二傾斜表面所構成，其中第二傾 斜表f係連接於第—傾斜表面，且第-傾斜表面的傾斜方 向與第二傾斜表面的傾斜方向不同。此外，在另一實施例 中，長條狀的凸起物之表面也可以是曲面。 依照本發明之實施例所述，相位補償配向凸起物以及 相=補償_如是由柱狀的非等向性雙折射分子所構成， 些柱狀之料向性雙折射分子的㈣係平行於這些配 向凸起物的延伸方向。 一 舰依5發明之實施例所述’這些配向凸起物例如是半 非等向性雙折射分子所構成。在此實 :二凸起物之表面的部分料向 平行於職之這些凸起_細。对刀于之u軸係 =發_在習知多麵直配向液晶顯示
射性質的非等向性材料薄膜，S 1285778 13715twf.d〇c/c 鄰近配向凸祕的液晶分子進行光學補償，改善 =處=的現象，進而提高多域垂直配向液 板 顯不之晝面的對比。 低, 為讓本發明之上述和其他目的、雜和伽能更明顯 下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 ^ 【實施方式】 本發明主要係利用具有非等向性雙折射性質的材料來 對鄰近配向凸起物之處的液晶分子進行絲補償，以減少 光線通過此處之液晶分子後所產生的相位延遲(phase retardation)，進而改善面板漏光的現象。以下將舉實施例 力X說明本發明，但其並非用以限定本發明，熟習此技藝 者可依據本發明之精神而對下述之實施例做適當的修飾Γ 惟其亦屬於本發明之範圍内。 圖2繪示為本發明一較佳實施例的一種多域垂直配向 液晶顯示面板之單一畫素結構的剖面示意圖，而圖3繪示 為圖2之第一基板220的上視示意圖。請同時參照圖2及 圖3，多域垂直配向液晶顯不面板2〇〇主要是由第二基板 210、第一基板220、液晶層230以及多個相位補償配向 凸起物240 (圖2僅緣示出一個相位補償配向凸起物240) 所構成。其中，第一基板220例如是一薄膜電晶體陣列基 板’其主要是由多條掃猫配線222、多條資料配線224、 多個薄膜電晶體226以及多個晝素電極228所構成。請參 照圖3，掃瞄配線222與資料配線224在基板221上所圍 1285778 13715twf.doc/c 成的區域即為畫素區域227，而薄膜電晶體226係配置在 畫素區域227，並藉由其所對應之掃瞄配線222以及資料 配線224所傳送之訊號來驅動。晝素電極228亦是配置在 畫素區域227内，並與對應之薄膜電晶體226電性連接。 請再參照圖2，第二基板210係配置在第一基板220 上方，且第二基板210例如是一彩色濾、光片基板，其主要 是由基材216、多個彩色濾光膜212 (圖2僅繪示出單一 彩色濾光膜212)以及覆蓋住彩色濾光膜212的共用電極 214所構成，且每一彩色濾光膜212均對應至第一基板22〇 之一晝素電極228。液晶層230則係配置在第一基板22〇 與第二基板210之間’且液晶層230係由多個液晶分子232 所構成。 值得注意的是，在本發明之另一實施例中，第一基板 22〇還可以是積層型彩色滤光片（color filter on array，COA) 基板，也就是由彩色濾光薄膜212以及薄膜電晶體陣列所 構成的基板。第二基板210則例如是由基材216及其上之 共用電極214所構成，如圖4所示。換言之，本發明之多 域垂直配向液晶顯示面板並不限定其彩色濾光薄膜212的 配置位置。 相位補償配向凸起物240中例如是由多個非等向性雙 折射分子242所構成，且這些非等向性雙折射分子242之 材質例如是高分子材料，其較佳的是液晶原(mes〇gen)。 在本實施例中，相位補償配向凸起物24〇例如是配置在第 二基板210上。 11 1285778 13715twf.doc/c
承上所述，相位補償配向凸起物240可以以例如是長 條狀之形狀配置於第二基板21GJl。而且，長條狀的相位 補償配向凸起物240之表面可以是一曲面，也可以是由二 =斜表面所構成。也就是說，相位補償配向凸起物可以^ 橫截面為三角形的凸起物（如圖5所示），也可以是横截 面為曲面之半圓形(semicircle)或半橢圓形(semi_d 凸起物。 J
以橫截面為三角形的相位補償配向凸起物240為例， 請參照圖5，相位補償配向凸起物24〇之表面係由第—傾 斜表面244與第二傾斜表面246所構成。其中，第二傾斜 表面246係連接於第—傾斜表面244,且第二傾斜表面撕 ^斜方向^同於第—傾斜表面244的傾斜方向。特別的 疋’相位補償配向凸起物24〇中之非等向性雙折射分子Μ〕 例，是柱狀，且此非等向性雙折射分子M2的慢轴 =疋平仃於長條狀之相位補償配向凸起物 向，如圖5所示。 狎万
的征地來說’請參關2，相位補償配向凸起物240 ^伸方向例如是平行於χ轴方向， =42之慢軸亦例如是平行於X軸方向，== 凸起=240的液晶分子232之慢轴的方向_如是 與對應之非等向性雙折射分子轴）係 佳的是兩者相互垂直。因此，在暗態 12 1285778 13715twf.doc/c 補償配向凸起物240的液晶分子232往某一方向傾倒，因 而使光線通過此處相位延遲，相位補償配向凸起物24〇中 的非等向性雙折射分子242可以部分補償（抵銷）此相位 延遲，進而改善多域垂直配向液晶顯示面板2〇〇在暗態下 所產生的漏光現象，以便於提高顯示畫面的對比。 值得注意的是，本發明並不限定相位補償配向凸起物 的形狀，其還可以是其他形狀的凸起物，以下將以半球狀 的相位補償配向凸起物為例做說明。 圖6繪示為本發明之另一實施例中的多域垂直配向液 晶顯示面板的剖面示意圖。請參照圖6，多域垂直配向液 晶顯示面板300的結構大致上係與前述實施例之多域垂直 配向液晶顯示面板200的結構相同，此處將以不同之相位 補償配向凸起物為另一實施例，因此以下將針對相位補償 配向凸起物作詳細的說明，而其他元件之說明可參照圖2 之§兒明’以下將不再贅述。 在本實施例中，相位補償配向凸起物34〇例如是半球 狀(semi_spherical)的凸起物，相位補償配向凸起物中 的非等向性雙折射分子342的形狀則例如是盤狀。請參照 圖7 ’在此值付注思的疋，盤狀的非等向性雙折射分子342 之光轴方向的折射率係為ne ( Extra〇rdinary代加⑷化 index )，而垂直光軸方向之折射率則為〜（〇rdina^ refractive index)，並且具有ne<no的相對關係。換言之， 盤狀非等向性雙折射分子342的慢軸係與其光軸^互垂 直。 13 1285778 13715twf.doc/c 請再參照圖6，位於相位補償配向凸起物獨之 的非等向性雙折射分子342之慢軸例如是平行於對應相位 補償之配向凸起物340的表面。因此，在暗態操作下，光 線穿透相位補償配向凸起物34〇阶近之液晶分子攻產生 的相位延遲部分會由非等向性雙折射分子342所抵銷。換 言之，由非等向性魏射分子342所構成的相位補償配向 . 凸起物340可有效地改善暗態中此處所產生的漏光現象， 進而提高顯示畫面的對比。 另外，熟習此技藝者應該知道，上述二實施例中的相 ❿ 位補償配向凸起物均可配置在第二基板21〇上（如圖2及 圖6所示）或是配置在第一基板220上（也就是配置在晝 素電極228上，如圖8及圖9所示），甚至是同時配置在 第二基板210以及第一基板22〇上（如圖1〇及圖u所示）。 而且，，若同時在第二基板21〇以及第一基板22〇上配置 相位補侦配向凸起物，則配置在第二基板21〇上的相位補 償配向凸起物之形狀與配置在第一基板22〇上的相位補償 配向凸起物之形狀可以相同也可以不同。本發明並不限定 修 相位補償配向凸起物的形狀及配置位置，但無論相位補償 配向凸起物係配置在第一基板220或第二基板210上，通 常相位補償配向凸起物會對應於晝素區域内。因此，熟習 此技藝者可依照實際製程而在上述之情況中選擇較適當的 位置來配置相位補償配向凸起物。 更特別的是，在本發明之另一實施例中，還可以在習 知夕域垂直配向液晶顯示面板中的配向凸起物上配置一層 14 1285778 13715twf.doc/c 相位補償膜，以達到與上述實施例相同的功效。以下將舉 實施例加以說明。 圖12繪示為本發明之再一實施例中的多域垂直配向 液晶顯示面板的剖面示意圖。必須注意的是，圖12所繪 示之多域垂直配向液晶顯示面板400與圖2所繪示之多域 垂直配向液晶顯示面板200的差異處主要在於配向凸起 物，因此以下將不再對多域垂直配向液晶顯示面板400上 的其他元件做詳細的說明。 請參照圖12,多域垂直配向液晶顯示面板400主要 是由第二基板210、第一基板220、液晶層230、配向凸 起物440以及相位補償膜441所構成。其中，第二基板210 係位於第一基板220的上方，液晶層230係配置於第一基 板220與第二基板210之間，而且液晶層230係由液晶分 子232所構成。值得注意的是，配向凸起物440可以是配 置在第二基板210或是第一基板220上，甚至是同時配置 於第二基板210與第一基板220上，圖12僅以配置在第 一基板210上的配向凸起物440為例做說明。 相位補彳員膜441係配置在配向凸起物440上，其材質 例如疋鬲刀子材料’且較佳的是液晶原（mes〇gen)。相位 補償膜441中具有多個非等向性雙折射分子424，在本實 施例中，配向凸起物440例如是長條狀的配向凸起物，並 且具有第-傾斜表面444以及第二傾斜表面446 ,而相位 補償膜441即是沿著配向凸起物44()的第一傾斜表面相 以及第二傾斜表面446配置。如同上述實施例所述， 15 1285778 13715twf.doc/c 施例之配向凸起物440也可以β I 物。此外，構成相位補償膜441的非等有：^長條狀凸起 例如是如圖_示之柱狀非===分子424 ，施雙折射分子 ^然’如圖13所示’在另一眚:^ +丄 二還:以配置在半球狀的配向凸起二^ ，中’相位補償膜541 +的非等向性雙折射分子⑷例如 =如圖7靖示之盤狀非等向性雙折射分子，也就是說非 專向性雙折射分子542的慢㈣平行於對應之配向凸起物 540的表面544，以便於補償鄰近配向凸起物s4〇之光線 的相位延遲。同樣地’表面上配置有相位補償膜541的配 向凸起，540也可以係配置在第一基板22〇上，或是同時 配置在第-基板220與第二基板21〇上。熟習此技藝者應 該可以瞭解以上所述之各種結構，此處將不再另行繪製圖 式做說明。 綜上所述’本發明係在習知多域垂直配向液晶顯示面 板中的配向凸起物上配置具有非等向性雙折射分子的相位 補償膜’或是直接以此非等向性雙折射分子構成配向凸起 物，並且使此非等向性雙折射分子的慢軸與鄰近此處之液 晶分子的慢軸方向不同，以便於對此處的液晶分子進行光 學補償，改善此處之漏光現象，進而提高多域垂直配向液 晶顯示面板所顯示之晝面的對比。 1285778 13715twf.doc/c 雖;”:本么明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限，本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視_之申請專繼_界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1繪不為習知多域垂直配向液晶顯示面板之剖面結 、 構示意圖。 圖2繪示為本發明一較佳實施例的一種多域垂直配向 液晶顯示面板之單一晝素結構的剖面示意圖。 ⑩ 圖3繪示為圖2之第一基板220的上視示意圖。 圖4繪示為本發明另一較佳實施例的一種多域垂直配 向液晶顯示面板之單一晝素結構的剖面示意圖。 圖5繪示為圖3之配向凸起物240的立體透視示意 圖。 圖6繪示為本發明之另一實施例中的多域垂直配向液 晶顯不面板的剖面示意圖。 圖7繪示為圖6之配向凸起物340之非等向性雙折射 鲁 分子342的立體示意圖。 圖8至圖13分別繪示為本發明之其他實施例中的多 域垂直配向液晶顯示面板的剖面示意圖。 . 【主要元件符號說明】 100、220:第一基板 102、210 :第二基板 104、230 :液晶層 17 1285778 13715twf.doc/c 105、 232 :液晶分子 106、 440、540 :配向凸起物 108 ··區域 200、300、400 :多域垂直配向液晶顯不面板 212:彩色濾光膜 214:共用電極 216、221 :基板 222 :掃瞄配線 224 :資料配線 226 :薄膜電晶體 227:晝素區域 228:晝素電極 240、340 :相位補償配向凸起物 242、342、424、542 :非等向性雙折射分子 244:第一傾斜表面 246:第二傾斜表面 344 :表面 541 :相位補償膜 544 :表面

Claims (1)

  1. 96-6-21 月曰修(更)正本i 十、申請專利範圍： I一種多域垂直配向液晶顯示面板，包括： 一第一基板； 第一基板，位於該第一基板上方； 一液晶層，配置於該第一基板與該第二基板之間，該 液晶層包括複數個液晶分子；以及 Λ 複數個相位補償配向凸起物，配置於該 第二基板至少其中之一上； 、孩 其中每一該些相位補償配向凸起物包括複數個非等 性雙折射分子。 —2.如中請專利範㈣丨項所述之多域垂直配向液晶顯 不面板，其中該些相位補償配向凸起物之該些非等向性雙 折射分子的-慢軸係與鄰近該些相位 ς 些液晶分子的一慢軸方向不同。 趣物之该 _ 3.如中請專利範圍第2項所述之多域垂直配向液晶顯 ^面板’其巾該鍊位補償配向凸起物之該些非等向性雔 ，射分子的該慢㈣垂直於鄰近該些相位補償配向凸起ς 之該些液晶分子的該慢軸。 _ 4.如申請專利範圍第w所述之多域垂直配向液晶顯 :面板，其中該些相位補償配向凸触之材質包括一高分 于材料。 _ 5.如ψ料鄉圍第4項所述之乡賴直配向液晶顯 不面板，其中該高分子材料包括液晶原。 6.如申請專利範圍第i項所述之多域垂直配向液晶顯 1285778 13715twfl.doc/006 96-6-21 示面板’其巾該些相位補償配向凸起物的形狀包括 7.如申請專職圍第6項所述之多魅直配向液晶 不面板’其中該些相位補償配向凸起物之表面包括二 傾斜表面以及連接於該第—傾斜表面之一第二傾斜表面 且該第二傾斜表蚊傾斜方向與鄕—傾斜表面之傾斜方 向不同。 8.如申請專利範圍第6項所述之多域垂直配向液晶續 不面板，其中該些相位補償配向凸起物之表面係為曲面''。、 9·如申請專利範圍第6項所述之多域垂直配向液晶續 不面板’其巾㈣料向性雙折射分子的雜包括柱狀，、 且該些柱狀的轉向性雙折射分子之該慢軸解行於該些 長條狀之相位補償配向凸起物的延伸方向。 一 10. 如申請專利範圍第i項所述之多域垂直配向液晶 顯不面板，其巾該相蝴償配向凸起物的形狀包括半球狀。 11. 如中請專利範圍第1G項所述之多域垂直配向液晶 顯不面板，其巾該財等向性雙卿分子的雜包括盤狀。 12. 如申請專利範圍第n項所述之多域垂直配向液晶 顯示面板，其中位於該些相位補償配向凸起物之表面的部 刀該些非等向性雙折射分子之該慢軸係平行於對應之該些 相位補償配向凸起物的表面。 一 13. 如申請專利範圍第i項所述之多域垂直配向液晶 顯示面板，其中該第—基板為—薄膜電晶鮮列基板，而 該第二基板為一彩色濾光片基板。 14. 如申請專利範圍第！項所述之多域垂直配向液晶 20 1285778 96-6-21 13715twfl.doc/006 顯示面板，其中該第一基板為一積層型彩色濾光片（c〇1〇r filter on army，COA)基板，而該第二基板包括一基材以及 一共用電極。 15· — 種多域垂直配向液晶顯示面板，包括： 一第一基板； 一第二基板，位於該第一基板上方； 一液晶層，配置於該第一基板與該第二基板之間，該 液晶層包括複數個液晶分子； 複數個配向凸起物，配置於該第一基板與該第二基板 至少其中之一上；以及 一相位補偵膜，覆盍住該些配向凸起物之表面，且該 相位補償膜包括複數個非等向性雙折射分子。 16.如申請專職圍第15項所述之多域垂直配向液晶 顯不面板’其中該些相位補償膜之該些非等向性雙折射分 子的-慢軸係與鄰近該射目位補伽之該些液晶分子的一 慢軸方向不同。 Π.如申請專魏圍第16項所述之多域垂直配向液晶 ^面板，其中該些相位補償膜之該些非等向性雙折射分 =的該慢㈣垂直於鄰近該些相位補償狀該些液晶分子 的該慢軸。 晶 中利把圍$ 15項所述之多域垂直配向液曰 1 如面板，其中該相位補伽之㈣包括—高分子材料。 晶 t Z ^專利範圍第18項所述之多域垂直配向液 .、、、員不面板，其巾該高分子㈣包括液晶原。 21 1285778
    2L如甲請專利範圍第2〇項所述之多域垂直配向液晶 20 顯示面 顯不面板，其中該些配向凸起物之表面包括—第一傾斜表 面以及連接於該第-傾斜表面之—第二傾斜表面，且該第 -傾斜表面之傾斜方向與該第_傾斜表面之傾斜方向不 同0 22.如中請專利範_ 2G項所述之多域垂直配向液晶 .、'、頁不面板，其中該些配向凸起物之表面係為曲面。 _ 23.如中μ專利範圍第2G項所述之多域垂直配向液晶 顯不面板，其巾該些非等向性雙折射分子的形狀包括柱 狀，且該些柱狀的非等向性雙折射分子之該慢軸係平行於 该些長條狀之配向凸起物的延伸方向。 24·如申請專利範圍第15項所述之多域垂直配向液晶 顯示面板，其中該些配向凸起物之形狀包括半球狀。 25·如申請專利範圍第24項所述之多域垂直配向液晶 顯示面板，其中該些非等向性雙折射分子的形狀包括盤狀。 26·如申請專利範圍第25項所述之多域垂直配向液晶 ^頁示面板，其中鄰近該些配向凸起物之表面的部分該些非 等向性雙折射分子之該光學慢軸係平行於對應之該些配向 凸起物的表面。 27·如申請專利範圍第15項所述之多域垂直配向液晶 顯不面板，其中該第一基板為一薄膜電晶體陣列基板，而 該第二基板為一彩色濾光片基板。 22 1285778 13 715twfl .doc/006 96-6-21 28·如申請專利範圍第15項所述之多域垂直配向液晶 顯示面板，其中該第一基板為一積層型彩色濾光片（color filter on array，COA)基板，而該第二基板包括一基材以及 一共用電極。 23
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