CN107909967B - 一种可选择驱动管工作区域的驱动方法及驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可选择驱动管工作区域的驱动方法及驱动电路,采用在有源像素驱动电路中增加开关调节一帧内发光器件发光的时间长短,保证所需的发光亮度不变的前提下,从而实现所需的驱动管的电流工作区域范围在I2‑I4之间,提高了显示器中的发光器件的亮度均一性,优化了显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示方法及驱动电路,尤其是涉及一种可选择驱动管工作区域的驱动方法和一种可选择驱动管工作区域的驱动电路。
背景技术
OLED、LED、QLED、Micro-OLED/LED等主动发光的显示设备是由像素阵列构成,每个像素包含若干个子像素,常见的有RGB***和RGBW***。RGB***中,每个像素包含一个红色子像素、一个绿色子像素、一个蓝色子像素;RGBW***中,每个像素包含一个红色子像素、一个绿色子像素、一个蓝色子像素和一个白色子像素。有效的控制像素单元各子像素的亮度以此实现所需要显示的色彩。
不同于液晶显示器(LCD),自主发光显示器具有薄型化、高亮度、高对比度等优点并逐渐成为主流显示应用。自主发光器件主要是由有源矩阵进行控制,有源矩阵通常制作在半导体基板或玻璃之上。传统有源矩阵有机发光二极管像素驱动电路(2T1C)结构中,发光器件通过驱动晶体管进行恒流驱动。如图1所示,由于在mos管工艺或者TFT工艺存在波动,不同驱动晶体管的特性不一致,使用中会产生一些I_V曲线特性差异,造成驱动电流的不一致,尤其是小电流区域更差(电流区域范围为I1-I2时),从而造成显示的均匀性较差,小电流对应的低灰阶均一性更差,造成整个显示器均一性下降,显示效果降低。在已有的发明中,有补偿阈值电压漂移的像素电路结构,但通常需要很多晶体管搭建电路以及较为复杂的外部信号驱动方式,不利于高PPI显示器的制作。
发明内容
本领域的技术人员应该理解,主动显示器在同一种显示亮度下,为了给人眼带来整体的亮度效果不变,一帧内发光时间越少,所需发光亮度越大,即要求驱动发光电流越大,一帧内发光时间越长,所需发光亮度越小,即要求驱动发光电流越小。
为了解决现有技术中所存在的问题,本发明在此的第一个目的是提供一种可选择驱动管工作区域的驱动方法,该方法采用调节一帧发光的时间长短,来调节所需的发光亮度,从而可以选择所需的驱动管的电流大小(即驱动管的工作区域),实现采用调节时间来选择驱动管工作区间的目的,从而可以用调节时间法剔除驱动管特性不一致的工作区域,剔除驱动管小电流区域。
该方法适用于OLED/LED、QLED、Micro-OLED/LED等自发光显示器件和设备。
为实现本发明的第一个目的,在此所提供的一种可选择驱动管工作区域的驱动方法,其特征在于:采用在有源像素驱动电路中增加开关调节一帧内发光器件发光的时间长短,保证所需的发光亮度不变的前提下,从而实现所需的驱动管的电流工作区域范围在I2-I4之间。
进一步,其中,所述有源像素驱动电路包括基本型像素电路、外部补偿型像素电路或内部补偿型像素电路,所述开关设置在有源像素驱动电路的驱动管的输出端和/或电源端,所述开关设置为P型MOS管、N型MOS管或者传输门,所述驱动管包括P型MOS管或N型MOS管。
进一步,其中,所述开关调节一帧内发光器件发光的时间内采取以每行开关
一种可选的技术方案,其中,所述有源像素驱动电路设置为基本型像素电路,所述开关设置在有源像素驱动电路的驱动管的输出端,所述驱动管采用N型MOS管,所述开关调节一帧内发光器件发光的时间采取以每行开关滚动关闭(即传位保持),所述开关包括第二开关,其一帧内工作的具体步骤如下:
步骤1:T1时间写入数据,一帧内本行开始,Em信号控制第二开关关闭,G信号控制第一开关打开,控制将模拟电压数据写入储能电容;
步骤2:T2时间发光,Em信号控制第二开关S2闭合,G信号控制第一开关S1关闭,储能电容驱动驱动管使发光器件发光;
步骤3:T3时间关闭,Em信号控制第二开关关闭,G信号控制第一开关关闭,发光器件处于关闭状态;
步骤4:循环步骤2-步骤3,每行滚动关闭T3时间(即传位保持)。
又一种可选的技术方案,其中,所述有源像素驱动电路设置为外部补偿型像素电路,所述开关包括第二开关和第三开关,所述第二开关设置在有源像素驱动电路的驱动管的输出端,所述第三开关设置在有源像素驱动电路的驱动管的电源端,所述驱动管采用P型MOS管,所述开关调节一帧内发光器件发光的时间采取以每行开关滚动关闭方式,其一帧内工作的具体步骤如下:
步骤1:T0时间消除阈值电压,G信号控制第一开关、第四开关开启,Em信号控制第二开关、第三开关开启,显示屏幕外部参考电流通过数据信号线给入到驱动管,计算出每个像素驱动管的半导体工艺参数并矫正显示数据电压。
步骤2:T1时间写入数据,G信号控制第一开关、第四开关开启,Em信号控制第二开关和第三开关关闭,将矫正后的显示数据电压,并将数据电压存储在储能电容中直到下一帧显示数据到来;
步骤3:T2时间发光,G信号控制第一开关、第四开关关闭,Em信号控制第二开关和第三开关开启,发光器件处于发光状态;
步骤4:T3时间关闭,G信号控制第一开关和第四开关关闭,Em信号控制第二开关和第三开关关闭,发光控制信号脉冲开启,发光器件处于关闭状态。
本发明在此的第二个目的是提供一种可选择驱动管工作区域的驱动电路,其特征在于,所述驱动电路采用在有源像素驱动电路包括:基本型像素电路、外部补偿型像素电路或内部补偿型像素电路;所述有源像素驱动电路的驱动管的输出端和/或电源端设置开关,所述开关设置为P型MOS管、N型MOS管或者传输门,所述驱动管包括P型MOS管或N型MOS管。
进一步,其中,所述内部补偿型像素电路的驱动类型包括电压驱动型和电流驱动型。
本发明所提供的一种可选择驱动管工作区域的驱动方法及驱动电路,使驱动管的驱动电流工作在一定的区间范围,此电流区间具有较高的均一性,提高了显示器中的发光器件的亮度均一性,优化了显示效果。
附图说明
图1为一种常见的OLED/LED像素电路中EM在一帧画面内始终开启驱动管的I_V曲线;
图2为一种N型基本型像素电路加入EM信号控制开关原理图;
图3为图2所示的驱动电路工作时序图;
图4为图2所示的驱动电路又工作时序图;
图5为图2所示的电路对应的驱动管的I_V曲线;
图6为一种外部P型补偿像素电路加入EM信号控制开关原理图;
图7为图6所示的驱动电路工作时序图;
图8为一种P型内部补偿电流型像素电路加入EM信号控制开关的原理图;
图9为一种P型内部补偿电压型像素电路加入EM信号控制开关的原理图。
具体实施方式
在此结合附图对本发明所要求的保护的技术方案作进一步详细说明。
本领域的技术人员应该理解,主动显示器在同一种显示亮度下,为了给人眼带来整体的亮度效果不变,一帧内发光时间越少,所需发光亮度越大,即要求驱动发光电流越大,一帧内发光时间越长,所需发光亮度越小,即要求驱动发光电流越小。
本申请所要求保护的技术方案包括一种可选择驱动管工作区域的驱动方法和一种可选择驱动管工作区域的驱动电路。下面分别举例说明,在有源像素驱动电路的常见电路中如:基本型像素电路,搭配本发明的实施例,能达到显示均一的效果,提升PPI;外部补偿型像素电路或内部补偿型像素电路搭配本发明的实施例,则可以进一步提高补偿的效果,进一步使得显示更加均匀。本领域的技术人员应该理解,本发明的实施例主要为了更好的理解本发明,但并不限于以下实施例。
其中种可选择驱动管工作区域的驱动电路包括但不限于以下几种结构:
第一种结构:基本型的像素电路搭配本专利,在不采用补偿像素的情况下,可以达到显示均一性,由于没有复杂的补偿电路,可以提升PPI。基本型像素电路按照驱动管的类型分为P型MOS管和N型MOS管,其操作原理相同,在此无需熬述,仅以N型MOS管为例子说明。N型驱动管的基本型像素电路加入EM信号控制开关的驱动电路,其电路原理图如图2所示:
该电路结构包括第一开关S1、储能电容C1、第二开关S2、驱动管M1,其中第一开关S1的一端作为有效数据(gamma转换后的模拟电压信号Vdt)输入端,另一端分别与储能电容C1及驱动管M1的一端相交于A点;储能电容C1的另一端连接电路参考电压Vref,驱动管M1的电源端接工作电压Vdd,驱动管M1的另一端作为整个驱动电路的输出端通过第二开关S2连接具体的发光器件(发光二极管)。在驱动管M1的输出端位置2设置第二开关S2用于连通或关闭驱动管M1的输出端和发光器件,也可以单独或同时在驱动管M1的电源端位置1设置第三开关S3(未示出),来调节发光时间,G信号连接第一开关S1的栅极并控制第一开关S1的闭合和开启,Em信号连接第二开关S2的栅极并控制第二开关S2的闭合和开启。本实施例以单独在驱动管M1的输出端位置2设置第二开关S2为例进行说明。所述S1,S2,S3开关可以是P型MOS管、N型MOS管或者传输门。
如图3所示,采取以每行第二开关S2(Toff)滚动关闭(即传位保持),控制一帧(1Frame)时间内关闭T3时间,关闭采用的第一开关S1和S2可以是P型MOS、N型MOS、或者传输门。本实施例中第二开关S2为P型MOS管为例,所以在电路控制中是高电平关低电平开,如是第二开关S2是N型MOS管,对应的在电路控制中是低电平关高电平开。各个Em信号为调节发光时间所用的控制信号,各个G信号为每行写入数据的控制信号。T1时间写入数据,T2时间发光,T3时间关闭。
如图3所示,具体每行详细步骤如下:
步骤1:T1时间写入数据,一帧内本行开始,Em信号由低电平变为高电平控制第二开关S2关闭,G信号由高电平变为低电平,控制第一开关S1打开,控制将每行模拟电压Vdt数据写入储能电容C1;
步骤2:T2时间发光,Em信号由高电平变为低电平控制第二开关S2导通,G信号由低电平变为高电平,控制第一开关S1关闭,储能电容C1驱动驱动管M1使发光器件发光;
步骤3:T3时间关闭,Em信号由低电平变为高电平控制第二开关S2关闭,G信号处于高电平,控制第一开关S1关闭;
步骤4:循环步骤2-步骤3,每行滚动关闭T3时间(即传位保持)。
发光控制信号脉冲Epulse开启(即T3时间),发光器件处于关闭状态;调整发光控制信号脉冲Epulse的开启个数,可以控制发光器件在一帧时间内实际开启时间,调节驱动管M1的电流驱动范围,使驱动电流处于均一性较高的区域I2~I4,提高屏幕的整体显示均一性。
如图4所示,采取以每行开关Toff(本实施例中为第二开关S2)同时关闭,控制一帧时间内同时关闭发光控制信号脉冲Epulse的时间,关闭的开关可以采用P型MOS、N型MOS、或者传输门。第二开关S2为P型MOS管为例,所以在电路控制中是高电平关低电平开,如是第二开关S2是N型MOS管,对应的在电路控制中是低电平关高电平开。各个Em信号为调节发光时间所用的控制信号,各个G信号为每行写入数据的控制信号。当然T3时间段也可以分成若干时间段散布分插在一帧内。
如图2-5所示,各个Em信号为调节发光时间所用的控制信号,各个G信号为每行写入数据的控制信号。T1时间写入数据,T2时间发光,T3时间关闭。调节发光时间后,使得驱动管M1在驱动管M1的I_V曲线中的工作区间从原来的电流区域范围包含I1~I3,调整到电流区域范围为I2~I4,剔除了电流区域范围I1~I2的不均匀区域。从而显示所用的电流区域范围为I2~I4,提高显示均一性。
第二种结构:外部补偿型的像素电路,按照驱动管M1的类型分为P型MOS管和N型MOS管,其原理相同,所以在此无需熬述,仅以P型MOS管为例进行说明。如图6所示,外部补偿型的像素电路搭配本专利,在驱动管M1的输出端位置2设置第二开关S2或驱动管M1的电源端位置1设置第三开关S3,或者同时设置第二开关S2和第三开关S3来调节发光时间。图6仅是以在驱动管M1的输出端位置2和驱动管M1的电源端位置1同时设置第二开关S2和第三开关S3为例进行说明。图6中第一开关S1,第二开关S2,第三开关S3和第四开关S4可以是P型MOS、N型MOS或者传输门,除去M1之外,全部是开关,只是分为Gn开关和EM开关而已。
该电路结构包括第一开关S1,第二开关S2,第三开关S3和第四开关S4、储能电容C1以及驱动管M1,其中第一开关S1的一端作为数据信号输入端,另一端分别与储能电容C1及驱动管M1的一端连接相交于A点;储能电容C1的另一端和驱动管M1的电源端接工作电压Vdd,驱动管M1的另一端作为整个驱动电路的输出端通过第二开关S2连接具体的发光器件(发光二极管)。在驱动管M1的输出端位置2和驱动管M1的电源端位置1同时设置第二开关S2和第三开关S3来调节发光时间。第四开关S4一端连接在驱动管M1的输出端和第二开关S2一端相交于B点,第四开关S4另一端连接外部数据信号线Dn。G信号连接第一开关S1和第四开关S4的栅极并控制第一开关S1和第四开关S4的闭合和开启;Em信号连接第二开关S2和第三开关S3的栅极,并控制第二开关S2和第三开关S3的闭合和开启。
针对外部补偿型的像素电路需要外部IC控制配合使用:先要抽取驱动管M1的电流Iref来计算M1的阈值电压Vth,再将驱动数据电压Vdt’=Vdt+Vth写入储能电容C1中,这样消除M1的阈值电压Vth,使得显示更加均匀。这样其时序和图3图4的时序图稍微不一样,如图7特别说明。
虽然外部补偿型的像素电路消除了驱动管的阈值电压Vth,但是所计算得来的阈值电压Vth总是和驱动管的实际阈值电压Vth有差异,这样使得并不能完全补偿消除掉不均。再加上mos管的特性在电流较高区域,变化相对幅度要小于电流较低区域。所以外部补偿型的像素电路搭配本专利,选择T3时间来调节驱动管的工作区间,可以使得驱动管M1电流区域范围工作在I2~I4区域,避开电流区域范围I1~I2区域,使得显示更加均匀。
时序如图7所示,具体每行详细步骤如下:
步骤1:T0时间消除阈值电压Vth,G信号由高电平变为低电平控制第一开关S1、第四开关S4开启,Em信号处于低电平控制第二开关S2、第三开关S3开启,显示屏幕外部参考电流通过数据信号线Dn给入到驱动管M1,计算出每个像素驱动管M1的半导体工艺参数并矫正显示数据电压。
步骤2:T1时间写入数据,G信号处于低电平控制第一开关S1、第四开关S4开启,Em信号由低电平变为高电平控制第二开关S2和第三开关S3关闭,外部补偿单元通过数据信号线Dn输入给像素驱动管M1经过矫正后的显示数据电压Vdt,并将数据电压Vdt存储在储能电容C1中直到下一帧显示数据到来;
步骤3:T2时间发光,G信号低电平变为高电平控制第一开关S1、第四开关S4关闭,Em信号由高电平变为低电平控制第二开关S2和第三开关S3开启,发光器件处于发光状态;步骤4:T3时间关闭,G信号维持高电平控制第一开关S1和第四开关S4关闭,Em信号由低电平变为高电平控制第二开关S2和第三开关S3关闭,发光控制信号脉冲Epulse开启(T3时间段),发光器件处于关闭状态;调整发光控制信号脉冲Epulse的开启个数,可以控制发光器件在一帧时间内实际开启时间,调节驱动管M1的电流驱动范围,使驱动电流处于均一性较高的区域I2~I4,提高屏幕的整体显示均一性。
第三种结构:内部补偿型的像素电路按照驱动管M1的类型分为P型MOS管和N型MOS管,其原理相同,所以在此无需熬述,仅以P型MOS管为例进行说明。按照输入驱动数据类型分为电压驱动和电流驱动,图8是电流驱动,图9是电压驱动。
如图8所示,内部补偿电流型的像素搭配本专利,在驱动管M1的输出端位置2设置第二开关S2或驱动管M1的电源端位置1设置第三开关S3,或者同时在位置2和位置1设置第二开关S2和第三开关S3来调节发光时间。图8仅是以在驱动管M1的输出端位置2加入第二开关S2为例示意。图8中第一开关S1,第二开关S2,第四开关S4可以是P型MOS管、N型MOS管或者传输门,除去驱动管M1之外,全部是作为开关使用,只是分为Gn开关和EM开关而已。其时序图可按照图3或者图4。
如图8所示,该电路结构包括第一开关S1,第二开关S2、第四开关S4和储能电容C1以及驱动管M1,其中第一开关S1的一端作为数据电流Idt的输入端,另一端分别与储能电容C1及驱动管M1的一端连接相交于A点;储能电容C1的另一端和驱动管M1的电源端接工作电压Vdd,驱动管M1的另一端作为整个驱动电路的输出端通过第二开关S2连接具体的发光器件(如OLED发光二极管),在驱动管M1的输出端位置2上设置第二开关S2来调节发光时间;第四开关S4一端连接在驱动管M1的输出端和第二开关S2一端相交于B点,第四开关S4另一端连接数据电流Idt;G信号连接第一开关S1和第四开关S4的栅极,并控制第一开关S1和第四开关S4的闭合和开启,EM信号连接第二开关S2的栅极,并控制第二开关S2的闭合和开启。
原始的电流型补偿电路存在的问题,在T1时间段G信号闭合第一开关S1、第四开关S4写入数据电流Idt,这样A点被记入一个电压值Vg,数据电流Idt不同,电压值Vg也不同。当T1时间段结束,G信号断开第一开关S1和第四开关S4,电压值Vg在后面的一帧发光时间段维持发光。由于发光器件需要的电流包含I1~I2小级别的电流区域(比如50pA~1nA),即驱动管需要输出I1~I2给发光器件,那么在T1时间段写电流时候,小电流在T1时间段内没法克服列线的寄生电容C2,那么就无法正确写入电压值Vg,造成显示错误。
原始的电流补偿电路搭配本专利,把驱动管的电流工作范围调节到I2~I4区间,由于电流I2已经比较大,足以克服列线的寄生电容C2.就可以使用电流补偿型的像素电路了。
内部补偿电压型的像素搭配本专利如图9所示,在驱动管M1的输出端位置2设置第二开关S2或驱动管M1的电源端位置1设置第三开关S3,或者同时设置第二开关S2和第三开关S3来调节发光时间。图9仅是以在1位置同时加入第三开关S3为例示意。
图9中第一开关S1,第三开关S3,第四开关S4,第五开关S5可以是P型MOS管、N型MOS管或者传输门,除去驱动管M1之外,全部是开关,只是分为G信号控制开关和EM信号控制开关而已。其时序图可按照图3。
如图9所示,该电路结构包括第一开关S1,第三开关S3,第四开关S4,第五开关S5,储能电容C1和寄生电容C2以及驱动管M1,其中第一开关S1的一端作为有效数据(gamma转换后的模拟电压Vdt)输入端,另一端分别与储能电容C1和第五开关S5的一端连接相交于A点;储能电容C1的另一端和驱动管M1的电源端连接第三开关S3的一端,第三开关S3的另一端接工作电压Vdd;第四开关S4的一端连接电压数据Vf,另一端连接第五开关S5的另一端以及驱动管M1的一端连接相交于B点;驱动管M1的另一端作为整个驱动电路的输出端连接具体的发光器件(发光二极管),在驱动管M1的电源端位置1设置第三开关S3来调节发光时间。G信号连接第一开关S1和第四开关S4的栅极,并控制第一开关S1和第四开关S4的闭合和开启,EM信号连接第三开关S3的栅极,并控制第三开关S3的闭合和开启。
原始的电压型补偿电路存在的问题,在T1时间段G信号控制闭合S1写入A点模拟电压的电压数据Vdt,B点电压值为Vf,S点电压值为Vf+Vth,在T2时间段,形成发光灰阶电压Vdt-Vref,消除掉驱动管M1的阈值电压Vth的不均。由于发光器件需要的电流区域范围包含I1~I2小级别的电流区域(比如50pA~1nA),即驱动管M1的电流区域范围需要输出I1~I2给发光器件,在小电流区域管子的不均差别较大,补偿效果没有在较大电流区间好。
原始的电流补偿电路搭配本专利,把驱动管M1的电流工作范围调节到I2~I4区间,由于处于大电流区域,驱动管M1的自身均匀性较好,补偿效果更佳。可以进一步提升显示效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的修改或等同替换,只要不脱离本发明的技术方案的精神和范围,均涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (1)
1.一种可选择驱动管工作区域的驱动电路,其特征在于,该驱动电路为以下结构之一:
1)包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、储能电容C1以及驱动管M1,所述第一开关S1的一端作为数据信号输入端,另一端分别与所述储能电容C1及所述驱动管M1的一端连接相交于A点;所述储能电容C1的另一端和所述驱动管M1的电源端接工作电压Vdd,所述驱动管M1的另一端作为整个驱动电路的输出端通过所述第二开关S2连接具体的发光器件;在所述驱动管M1的输出端位置2和所述驱动管M1的电源端位置1同时设置所述第二开关S2和所述第三开关S3来调节发光时间;所述第四开关S4一端连接在所述驱动管M1的输出端和所述第二开关S2一端相交于B点,所述第四开关S4另一端连接外部数据信号线Dn,G信号连接所述第一开关S1和所述第四开关S4的栅极并控制所述第一开关S1和所述第四开关S4的闭合和开启;Em信号连接所述第二开关S2和所述第三开关S3的栅极,并控制所述第二开关S2和所述第三开关S3的闭合和开启;所述第二开关S2和所述第三开关S3用于调节一帧内发光器件发光的时间;
2)包括第一开关S1,第二开关S2、第四开关S4、储能电容C1以及驱动管M1,所述第一开关S1的一端作为数据电流Idt的输入端,另一端分别与所述储能电容C1及所述驱动管M1的一端连接相交于A点;所述储能电容C1的另一端和所述驱动管M1的电源端接工作电压Vdd,所述驱动管M1的另一端作为整个驱动电路的输出端通过通过所述第二开关S2连接具体的发光器件,在驱动管M1的输出端位置2上设置所述第二开关S2来调节发光时间;所述第四开关S4一端连接在驱动管M1的输出端和所述第二开关S2一端相交于B点,所述第四开关S4另一端连接数据电流Idt;G信号连接所述第一开关S1和所述第四开关S4的栅极,并控制所述第一开关S1和所述第四开关S4的闭合和开启,EM信号连接所述第二开关S2的栅极,并控制所述第二开关S2的闭合和开启;
3)包括第一开关S1,第三开关S3,第四开关S4,第五开关S5,储能电容C1以及驱动管M1,所述第一开关S1的一端作为有效数据输入端,另一端分别与所述储能电容C1和所述第五开关S5的一端连接相交于A点;所述储能电容C1的另一端和所述驱动管M1的电源端连接所述第三开关S3的一端,所述第三开关S3的另一端接工作电压Vdd;所述第四开关S4的一端连接电压数据Vf,另一端连接所述第五开关S5的另一端以及所述驱动管M1的一端连接相交于B点;所述驱动管M1的另一端作为整个驱动电路的输出端连接具体的发光器件;在所述驱动管M1的电源端位置1设置所述第三开关S3来调节发光时间,G信号连接所述第一开关S1和所述第四开关S4的栅极,并控制所述第一开关S1和所述第四开关S4的闭合和开启,EM信号连接所述第三开关S3的栅极,并控制所述第三开关S3的闭合和开启;
所述第二开关S2、所述第三开关S3为P型MOS管、N型MOS管或者传输门;所述驱动管M1为P型MOS管或N型MOS管;
通过所述第二开关S2、所述第三开关S3调节一帧内发光器件发光的时间长短,保证所需的发光亮度不变的前提下,从而实现所需的驱动管的电流工作区域范围在I2-I4之间。
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