CN101312027B - 显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示器件。将数据驱动电路分成低电位区域A、中间电位区域B和高电位区域C，使各自的相对耐压相等。从低电位区域A到高电位区域C的电源电压的传送和图像信号的传送均经由中间电位区域B。由此，能够将各区域的耐压抑制得较低。

Description

显示器件 
技术领域
本发明涉及一种作为有源矩阵型显示器件的TFT液晶显示器，尤其涉及以低功耗且低成本来实现图像质量劣化少的显示的显示器件。 
背景技术
目前，作为有源矩阵型显示器件的TFT液晶显示器(以下称为“LCD”)由于具有轻薄、高清晰、低功耗这样的特征而被广泛用作以便携电话为代表的便携信息终端等的显示器件。在LCD中，利用从选通驱动器输出的选通电压来控制安装于在水平、垂直方向排列成矩阵状的各液晶像素上的薄膜晶体管(以下称为“TFT”)的导通/截止，从而将从数据驱动器输出的数据电压施加到液晶上，利用与公共线电位(Vcom)之间的电位差来控制液晶的透射/非透射。 
众所周知，作为液晶的特性在于需要进行如下的交流化驱动：以某一间隔使施加的电压的极性(电位电平)从第一极性(电位比Vcom高的正极)向第二极性(电位比Vcom低的负极)反相(翻转)，或者使之从第二极性向第一极性反相。 
作为便携终端用的LCD中的液晶的交流化，一般进行帧反相驱动和线反相驱动，其中，帧反相驱动是预先使所有液晶像素为相同极性，进而使每一帧所有液晶像素的极性反相，线反相驱动是预先在水平方向使所有液晶像素的极性相同，但在垂直方向上按每N线使液晶像素的极性反相，进而使每一帧所有液晶像素的极性反相。 
进而，便携终端用的LCD一般采用如下的驱动方法，即：通过组合公共反相驱动，来抑制数据线电位的振幅并降低功耗，其中，公共反相驱动不仅使数据线电位的极性反相，还同时使公共线电位反相。在帧反相驱动和线反相驱动中，在LCD上会产生不少拖尾(smear) (水平或垂直方向上产生条纹的现象)或闪烁(画面看起来晃动的现象)，图像质量劣化。 
为了得到使这样的图像质量劣化较少的显示，基于在水平和垂直两个方向上使每个液晶像素极性反相，进而使每一帧所有液晶像素的极性反相的点反相驱动的液晶的交流化是有效的，但进行点反相驱动时，会出现用于驱动LCD的驱动器LSI的高耐压化和功耗增加这样的新问题。尤其在便携电话机中，随着使用便携电话机来重放录得的运动图像或浏览Web站点的用户增多，要求LCD的分辨率变高以能够实现高图像质量并且一次显示更多信息，希望实现低功耗且低成本的点反相驱动。 
作为应对由上述点反相驱动产生的问题中的尤其是关于功耗的对策，在美国公开专利2006/0125986(特开2006-171729)中提出了如下的驱动方法，即：在LCD内部将连接在数据线上的液晶像素配置成使相邻的液晶像素连接在不同的数据线上的交错配置状，并且将驱动器LSI的输出部划分成第一极性用和第二极性用，由此将驱动器LSI内部的数据线电位的振幅抑制成现有的点反相驱动情况下振幅的一半，从而实现低功耗化。 
发明内容
在现有技术中，虽然能够抑制驱动器LSI内部的数据线电位的振幅，但在LCD内部的数据线中，由于施加了第一极性用和第二极性用这两个极性的电压，因此与现有的公共反相驱动相比，对于驱动器输出部需要高耐压化，驱动器LSI的成本升高、电路面积以及功耗的增加将成为问题。这样，当在LCD中为了提高图像质量而采用点反相驱动时，驱动器LSI的高耐压化导致的成本升高以及电路面积的增加将成为问题。 
本发明的目的在于，提供一种能够实现基于低耐压的驱动器LSI的点反相驱动的显示器件。 
为了解决上述问题，在本发明中，在用于驱动LCD的驱动器LSI内，尤其是在数据驱动器中，将其输出部分成第一极性用和第二极性用，并且将LCD的液晶像素交错配置，从而降低点反相驱动时的数据线电位的振幅。进而，需要利用开关阵列按每一线来切换数据线电位的极性，但此时利用开关阵列使数据线和公共线进行一次短路，在数据线的极性反相之前强制性地使数据线电位转变到Vcom电位，从而谋求减轻对于数据驱动器的输出部的负荷。由此，与以往需要对于第一极性和第二极性之间的电位差的耐压的数据驱动器的输出部相比，本发明的数据驱动器的输出部仅需要对于第一极性电极与Vcom之间的电位差的耐压以及对于第二极性电极与Vcom之间的电位差的耐压，能够进行低电压化。
另一方面，在数据驱动器内部中，将从外部输入的图像信号的电平移位为第一极性或第二极性，使该图像信号通过DA转换电路，从而从数字图像信号生成施加到液晶的模拟电压，但特别是在电平移位器中，并不是从输入图像信号电平一次移位为目标电位电平，而是将数据驱动器内部分成处理第一极性的电位的区域、处理第二极性的电位的区域、以及处理其中间电位的区域这三个区域，经由各区域的电平移位器使电位电平缓慢移位，从而能够进行电平移位器的低耐压化。进而，利用内置于数据驱动器的电源电路，以升压电路生成第一极性用的电源和第二极性用的电源，但此时与输入图像信号同样，经由各区域的升压电路而缓慢进行升压，从而能够实现电源电路的低耐压化。 
本发明的显示器件，其特征在于，包括：数据驱动电路，将根据所输入的数字图像信号而生成的相对于公共线电位为低电位的模拟图像信号和相对于公共线电位为高电位的模拟图像信号从用于输出上述低电位的模拟图像信号的输出端子和用于输出上述高电位的模拟图像信号的输出端子输出到数据线上；第一开关阵列，切换上述数据驱动电路的输出端子与数据线的连接；以及选通驱动电路，生成以1水平线为单位依次选择被交错配置的像素的选通电压并将其输出到选通线上，上述数据驱动电路从相邻的2条数据线向被交错配置的像 素内的1垂直线的像素提供模拟图像信号，上述数据驱动电路分为用于生成低电位的模拟图像信号的第一区域、用于生成高电位的模拟图像信号的第二区域、以及用于生成上述低电位和上述高电位之间的中间电位的第三区域。 
这样，通过在降低数据线电位的振幅的同时进行数据驱动器的输出部和数据驱动器内部的电平移位器、电源电路的低耐压化，来实现驱动器LSI整体的低耐压化。 
以上，根据本发明，能够利用低耐压的驱动器LSI实现点反相驱动，能够进行图像质量劣化少的驱动器LSI的低成本化和低功耗化。本发明能够应用于便携电话机以及便携信息终端等的液晶显示器件。 
附图说明
图1是本发明的显示器件的结构图。 
图2是图1所示的参考电压生成电路112的内部结构图。 
图3是在图2中经过电平移位后的图像信号的电位转变图。 
图4是图1所示的电源电路104的内部结构。 
图5是在图4中经过电平移位后的电源电压的电位转变图。 
图6是图1所示的液晶像素110的极性的变化图。 
图7是图1所示的显示器件的时序图。 
图8是RGB时分驱动显示器件的结构图。 
图9是图8所示的RGB时分驱动显示器件的时序图。 
图10是本发明的显示器件的其他结构图。 
图11是本发明的显示器件的其他结构图。 
图12是图11所示的显示器件的时序图。 
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施例。 
[实施例1] 
图1是本发明的显示器件的结构图。图1所示的显示器件包括数据驱动电路100、选通驱动电路101、以及液晶面板102。 
数据驱动电路100的内部包括：定时控制器103，生成控制该数据驱动电路100和选通驱动电路101的信号，并对所输入的图像信号进行数字信号处理；电源电路(DC-DC转换电路)104，生成用于驱动数据驱动电路100的电压；以及参考电压生成电路112，用于生成数据电压，该数据驱动电路100根据所输入的图像信号来输出用于驱动液晶面板102的数据电压。 
其次，选通驱动电路101的内部包括生成用于驱动该选通驱动电路101的电压Vgh、Vgl的电源电路105，该选通驱动电路101输出用于驱动液晶面板102的选通电压。 
最后，液晶面板102的内部包括通过由与数据驱动电路100相连接的数据线106、公共线109以及与选通驱动电路101相连接的选通 线107驱动TFT108来显示图像的显示区域111。另外，液晶面板102除了包括显示区域111之外，还包括可利用从选通驱动器101输出的控制信号SA来切换数据线106极性的开关阵列A、可利用控制信号SB进行切换的开关阵列B、以及可利用控制信号EQ进行切换的开关阵列Q。 
接着，对数据驱动电路100的内部结构和动作加以说明。数据驱动电路100具有如下功能，即：将从定时控制器103输入的数字图像信号转换为施加在液晶像素110上的模拟电压，通过由放大器等构成的输出电路从输入端子输出到液晶面板102的数据线106。 
在本发明中，尤其是为了该数据驱动电路100的低耐压化，而如图2所示，将输出端子分为第一极性用(正极：假定为“VH～Vcom”)的输出端子TA以及第二极性用(负极：假定为“Vcom～VL”)的输出端子TB，进行数据线电位的振幅的降低。 
以下，将VH定为10V，将Vcom定为5V，将VL定为0V，将电源电压定为2.5V。如图2所示，数据驱动电路100分为对第二极性用的电位5V～0V进行处理的区域A、对第一极性用的电位10V～5V进行处理的区域C、以及对其中间电位7.5V～2.5V进行处理的区域B。 
在数据驱动电路100中，首先在区域A利用电平移位器A使从定时控制器103串行输入的图像信号电平移位为5V～0V电平的图像信号200。然后，将对第一极性用和第二极性用进行处理的流程分开，此后，到输出端子为止用不同的***进行的处理。 
首先，在第二极性侧，根据图像信号200内的串行输入的图像信号，利用锁存电路控制信号201，将第二极性输出用的1/2线的图像数据存储到锁存电路202，统一地用DA转换电路203将数字图像信号转换成模拟数据电压，经由输出电路204输出到第二极性用的输出端子TB。此时，控制锁存电路202的信号201也由电平移位器A电平移位为5V～0V。 
另一方面，在第一极性侧，用电平移位器B对图像信号200进行电平移位，使其成为收容于区域B处理的电位中的5V～2.5V的图像 信号205，将其发送到区域B。接着，在区域B中，利用电平移位器C对图像信号205进行电平移位，使其成为7.5V～2.5V的图像信号206，之后，利用电平移位器D对图像信号206进行电平移位，使其成为收容于区域C处理的电位中的7.5V～5V的图像信号207，将其发送到区域C。最后，在区域C中，利用电平移位器E对图像信号207进行电平移位，使其成为第一极性用的电位即10V～5V的图像信号208。然后，根据串行输入的图像信号208，利用锁存电路控制信号209，将第一极性输出用的1/2线的图像数据存储在锁存电路210中，统一地由DA转换电路211将数字图像信号转换成模拟电压，经由输出电路212而输出到第二极性用的输出端子TB。此时，控制锁存电路210的信号209也由电平移位器A、电平移位器B、电平移位器C、电平移位器D、电平移位器E电平移位为在区域C处理的电位10V～5V。 
这样一来，将数据驱动电路分成区域A、区域B和区域C，经由多个电平移位器，将所输入的图像信号电平移位为第一极性的电位，从而能够采用5V的低耐压作为各区域中的相对耐压。图3示出经过电平移位后的图像信号的电位的转变。 
另外，并不只是图像信号，将电源提供给区域A、区域B、区域C的电源电路104通常需要根据电源电压生成第一极性用的10V，因此需要最大为10V～0V的高耐压，但在本实施例中，与图像信号同样，对于电源电路104，也是经过由电荷泵构成的升压电路A、升压电路B、升压电路C这3级来将2.5V缓慢升压至10V，由此谋求去除需要高耐压的部分。 
在图4示出该电源电路104的内部构成，对其动作加以说明。在图4中，首先，在升压电路A中根据所输入的电源电压2.5V和升压电路A用控制信号400而生成5V。接着，在升压电路B中，根据在升压电路A中生成的5V和升压电路B用控制信号401，以2.5V为基准生成7.5V。其中，升压电路B用控制信号401必须是在区域B处理的电位7.5V～2.5V，因此通过电平移位器A和电平移位器B使 其电位进行电平移位。最后，在升压电路C中，根据在升压电路B中生成的7.5V和升压电路C用控制信号402，以5V为基准生成10V。其中，升压电路C用控制信号402必须是在区域C处理的电位10V～5V，因此通过电平移位器A、电平移位器B、电平移位器C、电平移位器D使其电位进行电平移位。 
这样一来，与图像信号的电平移位同样地，在电源电路104中，经由多个升压电路，从2.5V生成10V，从而各区域中的电源电路104的相对耐压变成低耐压的5V。该电源电压的转变示于图5。 
如上所述，将数据驱动器100分成区域A、区域B、区域C，各区域对图像信号和电源电压进行电平移位，使得变成5V的相对耐压，从而能够进行数据驱动电路100整体的低耐压化。 
接着，说明由数据驱动电路100所驱动的液晶面板102的动作。如图1所示，开关阵列A和开关阵列B是用于连接数据驱动电路100的第一极性用输出端子TA、第二极性用输出端子TB与数据线106的开关，按每一帧切换接通/断开使得不成为同时接通，从而能够以图6(1)的帧A(开关阵列A接通，开关阵列B断开的状态)和图6(2)的帧B(开关阵列A断开，开关阵列B接通的状态)使液晶像素的极性发生反相。 
此时的时序图示于图7。着眼于图7的数据线D1，在帧A中，开关阵列A接通，与第一极性用的输出端子TA1连接，第一极性的电位的图像信号被输出到数据线D1。另外，在帧B中，开关阵列B接通，与第二极性用的输出端子TB 1连接，第二极性的电位的图像信号被输出到数据线D1。 
另一方面，着眼于与数据线D1成对的数据线D2，在帧A中，开关阵列A接通，与第二极性用的输出端子TB1连接，第二极性的电位的图像信号被输出到数据线D2。另外，在帧B中，开关阵列B接通，与第一极性用的输出端子TA1连接，第一极性的电位的图像信号被输出到数据线D2。这样使成对的相邻的数据线的极性反相，能够实现点反相驱动。 
当切换开关阵列A和开关阵列B的接通/断开而使数据线106的极性反相时，利用第一极性用的输出端子TA、第二极性用的输出端子TB与数据线106中所残留的电荷，产生最大为10V～0V的电位差。因此，当使数据线106的极性反相时，将开关阵列A和开关阵列B一起断开，成为将数据线106和数据驱动电路100切离的状态，利用控制信号EQ使开关阵列Q接通，连接用于提供与在选通驱动电路101中生成的Vcom电压的电位相同的5V的复位电压线113和数据线106，从而能够强制性地使数据线106的电位转变为5V，在第一极性用的输出端子TA中抑制成最大为10V～5V的电位差，在第二极性用的输出端子TB中抑制成最大为5V～0V的5V电位差，在数据驱动电路100的输出端子TA和TB中也能进行低耐压化。选通驱动电路101具有电位差比10V～0V大的Vgh～Vgl之间的耐压，因此即使连接复位电压线113和数据线106也不会对选通驱动电路101的耐压产生影响。 
另外，在图1所示的液晶面板102中，液晶像素110的配置为交错配置，因此，例如液晶像素110作为从左开始为RGB的子像素，开关阵列A取为接通时，从数据驱动电路100的输出端子TA1开始的第一线中，对液晶像素1输出R用的数据电压，但在第二线需要输出液晶像素7的G用的数据电压。这样一来，在数据驱动电路100中，根据开关阵列的接通/断开状态、输出目标的线而需要串行输入的图像信号的排列替换等，这样的处理由定时控制器103进行。 
在如上说明的液晶面板102中，数据驱动电路100的各输出端子是控制1条数据线106的结构，但也可以是能够进行1个输出端子控制多条数据线106的图8所示那样的RGB时分驱动的液晶面板102的结构。在RGB时分驱动中，利用开关阵列A、开关阵列B、以及可由从选通驱动电路101输出的时分控制用的控制信号SC、控制信号SD、控制信号SE进行切换的开关阵列C，数据驱动电路100的各输出端子将数据电压施加在6条数据线106上。虽然追加了用于时分的开关阵列C，但开关阵列Q的动作与图7相同。此时的时序图示于 图9。这样，即便是RGB时分的液晶面板102，也能够进行数据驱动电路100的低耐压化。 
如上所述，利用本实施例，能够利用低耐压的驱动器LSI实现图像质量劣化少的点反相驱动。 
[实施例2] 
图10是本实施例的显示器件的结构图。在实施例1中，为了进行数据驱动电路100的第一极性用的输出端子TA和第二极性用的输出端子TB的低耐压化，而在数据线106的极性反相时，将数据线106连接在用于提供与在选通驱动器101中生成的Vcom电压相等的5V的复位电压线113上。 
如本实施例那样，也可以将其连接在用于提供在数据驱动电路100中生成的Vcom(＝5V)的公共线109上。其中，当直接连接数据线106和公共线109时，在数据驱动电路100的公共线109的5V输出部，产生数据线106的最大为10V～0V的电位差，需要高耐压化。因此，在公共线109上设置开关1000，用开关阵列Q连接数据线106和公共线109时，利用使选通驱动电路101中生成的控制信号EQ反相的信号，将该开关1000断开，由此切离数据线106和数据驱动电路100的公共线109的5V输出部，实现数据驱动电路100的低耐压化。 
此时，在连接数据线106和公共线109的部分设置电容器1001，从而需要在断开开关1000之后也能够维持Vcom电位。另外，与实施例1同样，在均衡中一并断开开关阵列A和开关阵列B，切离数据线106和数据驱动电路100。 
这样，利用本实施例，能够利用低耐压的驱动器LSI实现图像质量劣化少的点反相驱动。 
[实施例3] 
图11是本实施例的显示器件的结构图。在实施例1、2中，对数据线106提供与Vcom电压相同电位的5V，但如本实施例那样，也可以为提供在选通驱动器101生成的第一极性侧的最大电位即10V和 第二极性侧的最小电位即0V(＝GND)。 
本实施例与实施例1、2相比，还具有用于选择数据线106的连接目标的开关阵列F和开关阵列G，分别用从选通驱动电路101输出的开关阵列控制信号SF和控制信号SG对其进行控制。 
在图11中，当数据线106的电位从第一极性向第二极性反相时，连接用于提供选通驱动电路101中生成的0V的复位电压线1101和数据线106，当从第二极性向第一极性反相时，连接用于提供选通驱动电路101生成的10V的复位电压线1100和数据线106，由此能够将在第一极性用的输出端子TA产生的电位差抑制在最大为10V～5，将在第二极性用的输出端子TB产生的电位差抑制在最大为5V～0V。 
此时的时序图示于图12。着眼于图12的数据线D1，在帧A中，开关阵列A接通，与第一极性用的输出端子TA1连接，第一极性的电位的数据电压输出到数据线D1。接着，在帧B中，开关阵列B接通，与第二极性用的输出端子TB1连接，第二极性的电位的数据电压输出到数据线D1。并且，当极性反相时，接通开关阵列G，连接数据线D1和用于提供0V的复位电压线1101，从而能够将在第二极性用的输出端子TB产生的电位差抑制在5V～0V。 
另一方面，着眼于与数据线D1成对的数据线D2，在帧A中，开关阵列A接通，与第二极性用的输出端子TB 1连接，第二极性的电位的图像信号被输出到数据线D2。另外，在帧B中，开关阵列B接通，与第一极性用的输出端子TA1连接，第一极性的电位的图像信号被输出到数据线D2。并且，当极性反相时，接通开关阵列G，连接数据线D2和用于提供10V的复位电压线1100，从而能够将在第一极性用的输出端子TA产生的电位差抑制在10V～5V电平。 
这样一来，当从帧A切换到帧B时，接通开关阵列G，当从帧B切换到帧A时，接通开关阵列F。在本实施例中，举出了复位电压为10V和0V的例子进行了说明，但10V也可以是第一极性的范围内的任意电位，0V也可以是第二极性的范围内的任意电位。 
如上所述，利用本实施例，即便是对数据线106提供10V或0V 的复位电压时，也能够与提供5V的复位电压时相同地，利用低耐压的驱动器LSI实现图像质量劣化少的点反相驱动。 

Claims (9)

1.一种显示器件，其特征在于，
包括：
数据驱动电路，将根据所输入的数字图像信号而生成的相对于公共线电位为低电位的模拟图像信号和相对于公共线电位为高电位的模拟图像信号从用于输出上述低电位的模拟图像信号的输出端子和用于输出上述高电位的模拟图像信号的输出端子输出到数据线上；
第一开关阵列，切换上述数据驱动电路的输出端子与数据线的连接；以及
选通驱动电路，生成以1水平线为单位依次选择被交错配置的像素的选通电压并将其输出到选通线上，
上述数据驱动电路从相邻的2条数据线向被交错配置的像素内的1垂直线的像素提供模拟图像信号，
上述数据驱动电路分为用于生成上述低电位的模拟图像信号的第一区域、用于生成上述高电位的模拟图像信号的第二区域、以及用于生成上述低电位和上述高电位之间的中间电位的第三区域。
2.根据权利要求1所述的显示器件，其特征在于：
上述第一区域、第二区域和第三区域的相对耐压相同。
3.根据权利要求1所述的显示器件，其特征在于，
上述第一区域包括：
第一升压电路，对从外部提供的电源电压进行升压；
第一电平移位器，将图像信号转换成上述第一升压电路输出的电压电平；
第二电平移位器，将来自上述第一电平移位器的图像信号转换成第一升压电路输出的电压和从外部提供的电源电压之间的电压电平；以及
第一DA转换电路，使用上述第一升压电路输出的电压，根据上述第一电平移位器输出的图像信号生成低电位的模拟图像信号，
上述第三区域包括：
第二升压电路，根据上述第一升压电路输出的电压和上述第二电平移位器输出的信号进行升压；
第三电平移位器，将上述第二电平移位器输出的信号转换为上述第二升压电路输出的电压和从外部提供的电源电压之间的电压电平；以及
第四电平移位器，将上述第三电平移位器输出的信号转换为上述第二升压电路输出的电压和上述第一升压电路输出的电压之间的电压电平，
上述第二区域包括：
第三升压电路，根据上述第四电平移位器输出的信号和上述第二升压电路输出的电压进行升压；
第五电平移位器，将上述第四电平移位器输出的信号转换为上述第三升压电路输出的电压和上述第一升压电路输出的电位之间的电压电平；以及
第二DA转换电路，使用上述第三升压电路输出的电压，根据上述第五电位移位器输出的图像信号生成高电位的模拟图像信号。
4.根据权利要求3所述的显示器件，其特征在于：
包括第二开关阵列，该第二开关阵列用于向数据线提供复位电压，该复位电压用于对保持在上述数据线上的模拟图像信号进行复位。
5.根据权利要求4所述的显示器件，其特征在于：
当使与上述数据线保持的模拟图像信号的极性相反的极性的模拟图像信号重新保持在数据线上时，在将相反极性的模拟图像信号从上述第一开关阵列施加到数据线上之前，经由上述第二开关阵列提供复位电压。
6.根据权利要求4所述的显示器件，其特征在于：
上述复位电压与上述第一升压电路输出的电压相等。
7.根据权利要求4或5所述的显示器件，其特征在于：
上述复位电压具有2个电位，其中，
第一复位电位是上述第一DA转换电路输出的电压范围内的任意电位，
第二复位电位是上述第二DA转换电路输出的电压范围内的任意电位，
当保持在上述数据线上的电位从上述低电位的模拟图像信号变更为上述高电位的模拟信号时，上述第二开关阵列使上述数据线与上述第二复位电位连接；
当保持在上述数据线上的电位从上述高电位的模拟图像信号变更为上述低电位的模拟信号时，上述第二开关阵列使上述数据线与上述第一复位电位连接。
8.根据权利要求4所述的显示器件，其特征在于：
上述复位电压是从上述选通驱动电路输出的。
9.根据权利要求4所述的显示器件，其特征在于，
包括：
第一开关，用于对上述第一升压电路的输出端子与保持上述第一升压电路的输出电压的电容的连接进行控制；以及
第二开关阵列，用于将在上述电容中保持的电压作为复位电压提供给数据线，
在从第一开关阵列向数据线施加上述相反极性的模拟图像信号之前，当经由上述第二开关阵列提供复位电压时，在使上述第一开关成为断开状态之后，使上述第二开关阵列成为接通状态，
当不提供上述复位电压时，使上述第二开关阵列成为断开状态，并使上述第一开关成为接通状态。
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