TWI431607B - 顯示子像素電路及使用其之平面顯示面板 - Google Patents

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Description

顯示子像素電路及使用其之平面顯示面板
本發明是有關於一種顯示像素電路及使用其之平面顯示面板，且特別是有關於一種降低側視角偏白(color washout)現象的顯示像素電路及使用其之平面顯示面板。
液晶顯示器是一種在目前被廣泛運用的平面顯示器。按照驅動方式來區分，液晶顯示器可大致被區分為扭曲向列(Twisted Nematic，TN)型液晶顯示器、垂直排列(Vertical Alignment，VA)型液晶顯示器，以及平面內切換液晶(In Plane Switching，IPS)型液晶顯示器等三種。
扭曲向列型液晶顯示器是最早被開發出來的一種液晶顯示器，優點在於成本低廉且響應速度快。但是扭曲向列型液晶顯示器的視角狹窄。相對於此，垂直排列型液晶顯示器與平面內切換液晶型液晶顯示器就提供了較廣的視角，所以成為大螢幕顯示裝置的優選驅動方式。
然而，垂直排列型液晶顯示器雖然有著相對較廣的視角，卻同時存在著側視角偏白(color washout)的問題。為了解決這個問題，現有技術將每一個畫素電路分成兩個子畫素，並配合適當的電路設計使兩個子畫素的畫素電壓不同而產生兩個不同的亮度。然而，上述的解決方式只能在某特定灰階附近把亮度有效的抑制在gamma 2.2左右，如圖1所示。很明顯地，這樣的改善效果並不令人滿意。為此，許多技術人員仍致力於側視角偏白改善的相關研究。
本發明的目的之一是在提供一種顯示子像素電路，其可改善側視角偏白現象。
本發明的再一目的是提供一種平面顯示面板，其可提供較佳的側視光學表現。
本發明提出一種顯示子像素電路，其電性耦接至連續設置的第一與第二資料線，並電性耦接至連續設置的第一與第二掃描線。此顯示子像素電路包括第一、第二與第三子電極控制電路。第一子電極控制電路電性耦接至第一資料線及第一掃描線，受第一掃描線之控制以決定是否接收第一資料線所傳遞的資料，且根據所接收的資料而控制第一區塊的透光度。第二子電極控制電路電性耦接至第二資料線及第一掃描線，受第一掃描線之控制以決定是否接收第二資料線所傳遞的資料，且根據所接收的資料而控制第二區塊的透光度。第三子電極控制電路電性耦接至該二資料線、第一掃描線及第二掃描線，其受第一掃描線之控制以決定是否接收第二資料線所傳遞的資料，受第二掃描線之控制以電荷分享方式改變所接收的資料，且根據改變後的資料而控制第三區塊的透光度。其中，第二掃描線被致能的時間晚於第一掃描線被致能的時間。
在本發明的一個實施例中，上述之第一區塊、第二區塊及第三區塊被設置於第一資料線與第二資料線之間。第一區塊與第二區塊被設置於第一掃描線的兩側，而第二區塊與第三區塊則被設置於第一掃描線與第二掃描線之間。
本發明另提出一種平面顯示面板，其使用前述的顯示子像素電路，配合掃描線與資料線進行畫面的顯示。
在一個實施例中，當此平面顯示面板使用於3D顯示時，第一子電極控制電路保持於關閉狀態以使第一區塊大致呈黑色。
在一個實施例中，同樣電性耦接至第一資料線與第二資料線的任兩個顯示像素電路所電性耦接的掃描線互不相同。相反地，在另一個實施例中，同樣電性耦接至第一資料線與第二資料線的相鄰兩個顯示像素電路所電性耦接的掃描線中有一者相同。
本發明因在一個像素電路中提供三個透光區域，且配合特殊電路設計以調整三個透光區域的透光程度，所以可以改善側視角偏白現象。另外，由於設計為三個透光區域，所以在3D畫面時可藉由關閉主要區塊而降低左右眼資訊的互相干擾的串音現象。兩者結合，本發明可以同時改善2D與3D的側視光學表現。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參照圖2，其為根據本發明一實施例的平面顯示面板的架構方塊圖。在本實施例中，平面顯示面板20包括了多條掃描線G1 、G2 ...G2n-1 與G2n 、多條資料線D1 、D2 、D3 ...D2m-1 與D2m ，以及多個顯示子像素電路P(1,1) 、P(1,2) ...至P(n,m) 。其中，顯示子像素電路P(X,Y) 所指的是第X列第Y行的顯示子像素電路；例如，位於第1列的顯示子像素電路分別被標號為P(1,1) 、P(1,2) ...與P(1,m) ，位於第n列的顯示子像素電路則分別被標示為P(n,1) 、P(n,2) ...與P(n,m) ，位於第1行的顯示子像素電路分別被標示為P(1,1) 、P(2,1) 、P(3,1) ...與P(n,1) ，位於第2行的顯示子像素電路分別被標示為P(1,2) 、P(2,2) 、P(3,2) ...與P(n,2) ，而位於第m行的顯示子像素電路則分別被標示為P(1,m) 、P(2,m) 、P(3,m) ...與P(n,m) 。
如圖2所示，一個顯示子像素電路會電性耦接至連續設置的兩條掃描線以及連續設置的兩條資料線。如顯示子像素電路P(1,1) 即電性耦接至掃描線G1 與G2 以及資料線D1 與D2 ，而顯示子像素電路P(2,1) 則電性耦接至掃描線G3 與G4 以及資料線D1 與D2 。以下將詳細解釋各顯示子像素電路與所電性耦接的掃描線及資料線間的運作關係。
請參照圖3，其為根據本發明一實施例的顯示子像素電路的架構示意圖。如圖所示，顯示子像素電路包括了三個區塊A1 、A2 與A3 、兩個佈線區L1 與L2 、被設置在佈線區中的數個電晶體T1 、T2 、T3 與T4 、電荷分享電容CCS 以及用於電性連接的導電線路300、302、310、312、314、316與318。此顯示子像素電路電性耦接至連續設置的資料線Da 與Da+1 ，並且同時電性耦接至連續設置的掃描線Gb 與Gb+1 。此外，掃描線的掃描順序是在致能了掃描線Gb 之後才會致能掃描線Gb+1 ，也就是掃描線Gb+1 被致能的時間晚於掃描線Gb 被致能的時間。再者，區塊A1 、A2 與A3 設置於資料線Da 與資料線Da+1 之間，區塊A1 與區塊A2 被設置於掃描線Gb 的兩側，且區塊A2 與區塊A3 被設置於掃描線Gb 與掃描線Gb+1 之間。
在本實施例中，定義第一子電極控制電路包括電晶體T1 以及導電線路300與302。其中電晶體T1 透過導電線路300而電性耦接至資料線Da+1 ，並且受掃描線Gb 的控制而決定是否接收資料線Da+1 所傳遞的資料。而由電晶體T1 透過導電線路302導入第一子電極控制電路中的資料則會被儲存在第一子電極控制電路中(一般儲存在設計於區塊A1 之內或邊緣的電容裡，在圖3中未顯示)，並以電位做為此儲存資料的表現。區塊A1 的透明度則受到此被儲存的資料的電位與另一共同電位之間的電位差所影響；或者，從另一個角度來看，由於共同電位在某段時間內會是一個固定值，因此可以將第一子電極控制電路視為是根據所接收的資料來控制區塊A1 的透明度。
類似的，在本實施例中進一步定義第二子電極控制電路包括電晶體T2 以及導電線路310與312。其中電晶體T2 透過導電線路310而電性耦接至資料線Da ，並且受掃描線Gb 的控制而決定是否接收資料線Da 所傳遞的資料。而由電晶體T2 透過導電線路312導入第二子電極控制電路中的資料則會被儲存在第二子電極控制電路中(一般儲存在設計於區塊A2 之內或邊緣的電容裡，在圖3中未顯示)。同樣的，第二子電極控制電路也可視為是根據所接收的資料來控制區塊A2 的透明度。
特別地，本實施例中更進一步定義一個第三子電極控制電路，其包括電晶體T3 與T4 、電荷分享電容CCS 以及導電線路310、314、316與318。電晶體T3 透過導電線路310而電性耦接至資料線Da ，並且受掃描線Gb 的控制而決定是否接收資料線Da 所傳遞的資料。由電晶體T3 透過導電線路314導入第三子電極控制電路中的資料則會被儲存在第三子電極控制電路中(一般儲存在設計於區塊A3 之內或邊緣的電容裡，在圖3中未顯示)。此外，在掃描線Gb 被致能之後才被致能的掃描線Gb+1 控制了電晶體T4 是否開啟，一旦電晶體T4 被開啟，則儲存在第三子電極控制電路中的資料的電位將可能因為與電荷分享電容CCS 間透過導電線路316與318進行電荷分享而產生改變。因此，第三子電極控制電路同樣可視為是根據所儲存的資料來控制區塊A3 的透明度，但此處所謂的『儲存的資料』在不同的時間點分別為剛從資料線Da 所接收並儲存的資料的電位，或者為經過電荷分享之後仍儲存於第三子電極控制電路中的資料的電位。
接下來請參照圖4，其為根據本發明一實施例的顯示子像素電路的電路圖。大致上可將此圖視為圖3之實施例的等效電路圖，但在此圖中繪出了一些在圖3中未表現出來的元件。
在圖4所示的實施例中，第一子電極控制電路包括了電晶體T1 、儲存電容C1 以及液晶電容CLC1 。其中，液晶電容CLC1 是因在正負兩片電極間夾有液晶分子而造成的電容效應的等效表示，而電晶體T1 就電性耦接至其中一片電極(後稱第一子電極)上。電晶體T1 電性耦接於資料線Da+1 與儲存電容C1 之間，且電晶體T1 電性耦接至掃描線Gb 以被掃描線Gb 上的電位控制是否導通。此外，電晶體T1 也電性耦接於資料線Da+1 與液晶電容CLC1 之間，因此一旦電晶體T1 被導通，經由資料線Da+1 所傳輸的資料(也就是資料線Da+1 上的電位)就會被暫存至儲存電容C1 與液晶電容CLC1 之中。
包括電晶體T2 、儲存電容C2 以及液晶電容CLC2 的第二子電極控制電路也與第一子電極控制電路有類似的操作。電晶體T2 電性耦接於資料線Da 與儲存電容C2 之間，且電晶體T2 電性耦接至掃描線Gb 以被掃描線Gb 上的電位控制是否導通。此外，電晶體T2 也電性耦接於資料線Da+1 與液晶電容CLC2 之間；換言之，電晶體T2 的一端電性耦接至液晶電容CLC2 其中一片電極(後稱第二子電極)上。因此一旦電晶體T2 被導通，經由資料線Da 所傳輸的資料就會被暫存至儲存電容C2 與液晶電容CLC2 之中。
在圖4所示的實施例中，第三子電極控制電路包括了電晶體T3 與T4 ，儲存電容C3 、液晶電容CLC3 以及電荷分享電容CCS 。電晶體T3 電性耦接於資料線Da 與儲存電容C3 之間，且電晶體T3 電性耦接至掃描線Gb 以被掃描線Gb 上的電位控制是否導通。此外，電晶體T3 也電性耦接於儲存電容C3與液晶電容CLC3 之間；換言之，電晶體T3 的一端電性耦接至液晶電容CLC3 其中一片電極(後稱第三子電極)上。因此一旦電晶體T3 被導通，經由資料線Da 所傳輸的資料就會被暫存至儲存電容C3 與液晶電容CLC3 之中。電晶體T4 電性耦接於儲存電容C3 與電荷分享電容CCS 之間，且電晶體T4 電性耦接至掃描線Gb+1 以被掃描線Gb+1 上的電位控制是否導通。此外，電晶體T4 也電性耦接於電荷分享電容CCS 與液晶電容CLC3 之間；換言之，電晶體T4 的一端係電性耦接至第三子電極上。一旦電晶體T4 被導通，儲存電容C3 、液晶電容CLC3 與電荷分享電容CCS 就會彼此分享電荷，儲存電容C3 與液晶電容CLC3 的電位就可能因此而改變。
綜上，此實施例在一個顯示子像素電路中提供了最多三種不同電位以產生三種不同的亮度，在2D模式下可以得到比以前更好的側視效果。請參照圖5A，其為採用根據本發明的實施例之後，於2D顯示模式下所測得的45度角側視灰階亮度變化曲線圖。比較圖5A與圖1可知，執行此實施例所得的亮度曲線更接近Gamma 2.2，也就是有更好的改善效果。
在另一方面，當處於3D顯示模式下的時候，第一子電極控制電路可以被關閉而使其不進行顯示；或者，從另一個方面來說，在3D顯示模式下可藉由關閉第一子電極控制電路而使 圖3所示的區塊A1大致上呈現黑色。如此一來，在側視的時候也可以減少漏光的現象。請參照圖5B，其為採用根據本發明的實施例之後，於3D顯示模式下所測得的45度角側視灰階亮度變化曲線圖。同樣的，圖5B所示的亮度曲線也比圖1所示者更接近Gamma 2.2，表示即使在3D顯示模式下，本實施例也可以得到比以前更好的改善效果。
除了垂直排列(Vertical Alignment，VA)型液晶顯示器之外，假若將此實施例進一步運用於多域垂直排列(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)型液晶顯示器上，則在2D顯示模式下可以有12域(4域*3區塊)的側視光學表現，在3D顯示模式下也可以有8域(4域*2區塊)的側視光學表現，同樣可以在2D顯示模式與3D顯示模式中改善側視時的光學表現。
以上所述為本發明的幾個實施例。除了眾所周知的變化，例如電晶體T1 、T2 、T3 與T4 可以改由其他適合的開關元件替代之外，在整體面板的設計上也可以有所改變。請參照圖6，其為根據本發明另一實施例的平面顯示面板的架構方塊圖。本實施例的電路設計大致上與圖2所示者相同，其不同處在於，在圖2所示的平面顯示面板20中，同樣電性耦接至某兩條資料線的顯示子像素電路所電性耦接的掃描線都互不相同；但是在圖6所示的平面顯示面板22中，同樣電性耦接至某兩條資料線的相鄰兩個顯示子像素電路則會電性耦接到一條相同的掃描線。
舉例而言，在圖2與圖6中，相鄰的兩個顯示子像素電路P(1,1) 與P(2,1) 都同樣電性耦接至資料線D1 與D2 ，但在圖2所示的平面顯示面板20中，顯示子像素電路P(1,1) 電性耦接至掃描線G1 與G2 ，而顯示子像素電路P(2,1) 則電性耦接至掃描線G3 與G4 ，很明顯兩個顯示子像素電路P(1,1) 與P(2,1) 所耦接的掃描線彼此完全不相同；而在圖6所示的平面顯示面板22中，除了顯示子像素電路P(1,1) 電性耦接至掃描線G1 ，顯示子像素電路P(2,1) 電性耦接至掃描線G3 之外，顯示子像素電路P(1,1) 與P(2,1) 還共同電性耦接至掃描線G2 。如圖6的方式可以比圖2的電路減少大量的掃描線，更適於實用。
此外，本發明實施例中之第一區塊面積為A1，第二區塊面積為A2以及第三區塊面積為A3，具有以下關係式，可以使2D顯示模式與3D顯示模式下側視光學的亮度曲線趨近於gamma值為2.2，如圖5A與圖5B所示，以產生較佳的顯示品質。
綜上所述，本發明可以同時改善2D顯示模式與3D顯示模式在側視時的光學表現，且改善程度超越先前技術所提供的方式，相當適合實際運用於產品上。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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，因此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。
20、22．．．平面顯示面板
300、302、310、312、314、316、318．．．導電線路
A1 、A2 、A3 ．．．區塊
C1 、C2 、C3 ．．．儲存電容
CCS ．．．電荷分享電容
CLC1 、CLC2 、CLC3 ．．．液晶電容
D1 、D2 、D3 、Da 、Da+1 、Dm 、Dm+1 ．．．資料線
G1 、G2 、G3 、G4 、G5 、G6 、Gb 、Gb+1 、Gn 、Gn+1 、G2n+1 、G2n ．．．掃描線
L1、L2．．．佈線區
P(1,1) 、P(1,2) 、P(1,m) 、P(2,1) 、P(2,2) 、P(2,m) 、P(3,1) 、P(3,2) 、P(3,m) 、P(n,1) 、P(n,2) 、P(n,m) ．．．顯示子像素電路
T1 、T2 、T3 、T4 ．．．電晶體
圖1為習知使用改良側視角偏白技術之後所測得的45度角側視灰階亮度變化曲線圖。
圖2為根據本發明一實施例的平面顯示面板的架構方塊圖。
圖3為根據本發明一實施例的顯示子像素電路的架構示意圖。
圖4為根據本發明一實施例的顯示子像素電路的電路圖。
圖5A為採用根據本發明的實施例之後，於2D顯示模式下所測得的45度角側視灰階亮度變化曲線圖。
圖5B為採用根據本發明的實施例之後，於3D顯示模式下所測得的45度角側視灰階亮度變化曲線圖。
圖6為根據本發明另一實施例的平面顯示面板的架構方塊圖。
C1 、C2 、C3 ．．．儲存電容
CCS ．．．電荷分享電容
CLC1 、CLC2 、CLC3 ．．．液晶電容
Da 、Da+1 ．．．資料線
Gb 、Gb+1 ．．．掃描線
T1 、T2 、T3 、T4 ．．．電晶體

Claims (10)

  1. 一種顯示子像素電路，電性耦接至連續設置的一第一資料線與一第二資料線，並電性耦接至連續設置的一第一掃描線與一第二掃描線，該顯示子像素電路包括：一第一子電極控制電路，電性耦接至該第一資料線及該第一掃描線，該第一子電極控制電路用以接收該第一資料線所傳遞的資料，且該第一子電極控制電路根據所接收的資料而控制一第一區塊的透光度；一第二子電極控制電路，電性耦接至該第二資料線及該第一掃描線，該第二子電極控制電路用以接收該第二資料線所傳遞的資料，且該第二子電極控制電路根據所接收的資料而控制一第二區塊的透光度；以及一第三子電極控制電路，電性耦接至該第二資料線、該第一掃描線及該第二掃描線，該第三子電極控制電路用以接收該第二資料線所傳遞的資料，該第二掃描線控制該第三子電極控制電路以電荷分享方式改變所接收的資料，且該第三子電極控制根據改變後的資料而控制一第三區塊的透光度；其中，該第二掃描線被致能的時間晚於該第一掃描線被致能的時間；其中該第一區塊、該第二區塊及該第三區塊被設置於該第一資料線與該第二資料線之間，該第一區塊與該第二區塊被設置於該第一掃描線的兩側，且該第二區塊與該第三區塊被設置於該第一掃描線與該第二掃描線之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示子像素電路，其中 該第一區塊的面積不大於第一區塊、第二區塊以及第三區塊的總面積的30%，且第二區塊的面積不大於第三區塊的面積。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示子像素電路，其中：該第一子電極控制電路包括：一第一開關元件；一第一子電極，電性耦接至該第一開關元件；以及一第一儲存電容，電性耦接至該第一開關元件與該第一子電極，其中，該第一開關元件電性耦接於該第一資料線與該第一儲存電容之間，且該第一開關元件電性耦接至該第一掃描線，用以接收該第一資料線所傳遞的資料而暫存至該第一儲存電容；該第二子電極控制電路包括：一第二開關元件；一第二子電極，電性耦接至該第二開關元件；以及一第二儲存電容，電性耦接至該第二開關元件與該第二子電極，其中，該第二開關元件電性耦接於該第二資料線與該第二儲存電容之間，且該第二開關元件電性耦接至該第一掃描線，用以接收該第二資料線所傳遞的資料而暫存至該第二儲存電容；該第三子電極控制電路包括：一第三開關元件；一第四開關元件；一第三子電極，電性耦接至該第三開關元件與該第四 開關元件；一第三儲存電容，電性耦接至該第三開關元件與該第三子電極；以及一電荷分享電容，電性耦接至該第四開關元件，其中，該第三開關元件電性耦接於該第二資料線與該第三儲存電容之間，且該第三開關元件電性耦接至該第一掃描線，用以接收該第二資料線所傳遞的資料而暫存至該第三儲存電容，其中，該第四開關元件電性耦接於該第三儲存電容與該電荷分享電容之間，且該第四開關元件電性耦接至該第二掃描線，並使該第三儲存電容與該電荷分享電容相互分享電荷。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示像素電路，其中當使用於3D顯示時，該第一子電極控制電路保持於關閉狀態。
  5. 一種平面顯示面板，包括：多條掃描線；多條資料線；多個顯示子像素電路，至少一個該些顯示子像素電路電性耦接至該些資料線中連續設置的一第一資料線與一第二資料線，並電性耦接至該些掃描線中連續設置的一第一掃描線與一第二掃描線，且該至少一個顯示子像素電路包括：一第一子電極控制電路，電性耦接至該第一資料線及該第一掃描線，該第一子電極控制電路用以接收該第一資料線所傳遞的資料，且該第一子電極控制電路根據所接收的資料而控制一第一區塊的透光度； 一第二子電極控制電路，電性耦接至該第二資料線及該第一掃描線，該第二子電極控制電路用以接收該第二資料線所傳遞的資料，且該第二子電極控制電路根據所接收的資料而控制一第二區塊的透光度；以及一第三子電極控制電路，電性耦接至該第二資料線、該第一掃描線及該第二掃描線，該第三子電極控制電路用以接收該第二資料線所傳遞的資料，該第二掃描線控制該第三子電極控制電路以電荷分享方式改變所接收的資料，且該第三子電極控制電路根據改變後的資料而控制一第三區塊的透光度；其中，該第二掃描線被致能的時間晚於該第一掃描線被致能的時間；其中當使用於3D顯示時，該第一子電極控制電路保持於關閉狀態。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的平面顯示面板，其中該第一區塊、該第二區塊及該第三區塊被設置於該第一資料線與該第二資料線之間，該第一區塊與該第二區塊被設置於該第一掃描線的兩側，且該第二區塊與該第三區塊被設置於該第一掃描線與該第二掃描線之間。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的平面顯示面板，其中該第一區塊的面積不大於第一區塊、第二區塊以及第三區塊的總面積的30%，且第二區塊的面積不大於第三區塊的面積。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的平面顯示面板，其中：該第一子電極控制電路包括： 一第一開關元件；一第一子電極，電性耦接至該第一開關元件；以及一第一儲存電容，電性耦接至該第一開關元件與該第一子電極，其中，該第一開關元件電性耦接於該第一資料線與該第一儲存電容之間，且該第一開關元件電性耦接至該第一掃描線，用以接收該第一資料線所傳遞的資料而暫存至該第一儲存電容；該第二子電極控制電路包括：一第二開關元件；一第二子電極，電性耦接至該第二開關元件；以及一第二儲存電容，電性耦接至該第二開關元件與該第二子電極，其中，該第二開關元件電性耦接於該第二資料線與該第二儲存電容之間，且該第二開關元件電性耦接至該第一掃描線，用以接收該第二資料線所傳遞的資料而暫存至該第二儲存電容；該第三子電極控制電路包括：一第三開關元件；一第四開關元件；一第三子電極，電性耦接至該第三開關元件與該第四開關元件；一第三儲存電容，電性耦接至該第三開關元件與該第三子電極；以及一電荷分享電容，電性耦接至該第四開關元件，其中，該第三開關元件電性耦接於該第二資料線與該 第三儲存電容之間，且該第三開關元件電性耦接至該第一掃描線，用以接收該第二資料線所傳遞的資料而暫存至該第三儲存電容，其中，該第四開關元件電性耦接於該第三儲存電容與該電荷分享電容之間，且該第四開關元件電性耦接至該第二掃描線，使該第三儲存電容與該電荷分享電容相互分享電荷。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的平面顯示面板，其中同樣電性耦接至該第一資料線與該第二資料線的任兩個該些顯示子像素電路所電性耦接的該些掃描線互不相同。
  10. 如申請專利範圍第5項所述的平面顯示面板，其中同樣電性耦接至該第一資料線與該第二資料線的相鄰兩個該些顯示子像素電路所電性耦接的該些掃描線中有一者相同。
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