CN108470550B - 像素电路及显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种像素电路包括：存储电容、第一开关、及第二开关。第一开关电性连接该存储电容的一第一端，用以相应于一栅极信号，提供一数据电压至该存储电容的该第一端。第二开关电性连接于该存储电容的该第一端及该存储电容的一第二端之间，用以接收该存储电容的该第二端的一第一操作电压，并提供该第一操作电压至该存储电容的该第一端。

Description

像素电路及显示装置
技术领域
本发明涉及一种电子电路及电子装置。具体而言，本发明涉及一种像素电路及显示装置。
背景技术
随着电子科技的快速进展，显示装置已被广泛地应用在人们的生活当中，诸如移动电话或电脑等。
一般而言，显示装置可包括多个电极与显示层。显示装置提供不同电压至此些电极，以使此些电极间产生电场，以扭转显示层中的显示元件。藉由控制显示元件的扭转，即可控制显示装置的显示画面。
因此，如何提供电压至此些电极以控制显示元件的扭转，为本领域的重要研究议题。
发明内容
本发明一实施方式涉及一种像素电路。根据本发明一实施例，像素电路包括：存储电容、第一开关、及第二开关。第一开关电性连接该存储电容的一第一端，用以相应于一栅极信号，提供一数据电压至该存储电容的该第一端。第二开关电性连接于该存储电容的该第一端及该存储电容的一第二端之间，用以接收该存储电容的该第二端的一第一操作电压，并提供该第一操作电压至该存储电容的该第一端。
本发明另一实施方式涉及一种像素电路。根据本发明一实施例，像素电路包括：一像素电极、一阵列侧电极、一第一开关、以及一第二开关。该像素电极与该阵列侧电极设置于一显示层的一第一侧。第一开关用以提供一数据电压至该像素电极。第二开关电性连接于该像素电极与该阵列侧电极之间，用以提供该阵列侧电极上的一第一操作电压至该像素电极，以使该显示层中的多个显示元件的轴向大致垂直于该像素电极。
本发明另一实施方式涉及一种显示装置。根据本发明一实施例，显示装置包括：一显示层、一像素电极、一阵列侧电极、一第一开关、以及一第二开关。该像素电极与该阵列侧电极设置于一显示层的该第一侧，且该像素电极与该阵列侧电极间具有一存储电容。第一开关用以提供一数据电压至该像素电极。第二开关电性连接于该像素电极与该阵列侧电极之间，用以提供该阵列侧电极上的一第一操作电压至该像素电极，以使该显示层中的多个显示元件的轴向大致垂直于该像素电极。
藉由应用上述一实施例，可实现一种像素电路。藉由应用此一像素电路于显示装置中，可使显示元件快速偏转，从而降低显示装置的画面反应时间。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所示的显示装置的示意图；
图2为根据本发明一实施例所示的像素电路的示意图；
图3为根据本发明一操作例所示的像素电路的示意图；
图4为根据本发明一操作例所示的显示装置的示意图；
图5为根据本发明一操作例所示的像素电路的示意图；
图6为根据本发明一操作例所示的显示装置的示意图；
图7为根据本发明一操作例所示的像素电路的信号示意图；
图8为根据本发明另一操作例所示的显示装置的示意图；
图9为根据本发明另一操作例所示的显示装置的操作示意图；
图10为根据本发明另一操作例所示的显示装置的信号示意图；
图11为根据本发明一实施例所示的显示装置的信号示意图。
其中，附图标记：
100：显示装置
102：像素阵列
106：像素电路
110：栅极驱动电路
120：源极驱动电路
G(1)-G(N)：栅极信号
D(1)-D(M)：数据电压
T1-T2：开关
Cst：存储电容
A、B：节点
G(n)：栅极信号
D(m)：数据电压
SC(y)：电压
VG(y)：控制信号
VPD：电压
VOP1-VOP3：操作电压
CCM：对向电极
LC：显示元件
PD：像素电极
ACM：阵列侧电极
BLU：背光单元
DR1：方向
EF1、EF2：电场
D1-D4：期间
BS1-BS4：操作区块
LS1-LS4：背光单元
SC(1)-SC(4)：电压
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
关于本文中所使用的『第一』、『第二』、...等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的『电性连接』，可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而『电性连接』还可指二或多个元件相互操作或动作。
关于本文中所使用的『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的『及/或』，系包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描述上额外的引导。
图1为根据本发明实施例所示的显示装置100的示意图。显示装置100可包括栅极驱动电路110、源极驱动电路120、以及像素阵列102。像素阵列102可包括多个以矩阵排列的像素电路106。栅极驱动电路110可依序产生并提供多个栅极信号G(1)、…、G(N)给像素阵列102中的像素电路106，以逐列开启像素电路106的开关(如图2中开关T1)，其中N为自然数。源极驱动电路120可产生多个数据电压D(1)、…、D(M)，并提供此些数据电压D(1)、…、D(M)给开关开启的像素电路106，以使像素电路106根据数据电压D(1)、…、D(M)进行显示操作，其中M为自然数。藉此，显示装置100即可显示影像。
图2为根据本发明实施例所示的像素电路106的示意图。在本实施例中，像素电路106接收栅极信号G(n)、数据电压D(m)、及控制信号VG(y)。栅极信号G(n)为前述栅极信号G(1)、…、G(N)中的一者，且数据电压D(m)为前述数据电压D(1)、…、D(M)中的一者。
在本实施例中，像素电路106包括开关T1-T2、及存储电容Cst。在一实施例中，开关T1-T2可用薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)实现，然而其它种类的开关亦在本案范围之中。在一实施例中，开关T1-T2可用n型晶体管实现，然而本案不以此为限。在不同实施例中，开关T1-T2可依实际需求用p型晶体管实现。在一实施例中，存储电容Cst可用像素电极(如图4中像素电极PD)与阵列侧电极(如图4中阵列侧电极ACM)实现，例如存储电容Cst可为像素电极与阵列侧电极间的平板电容，然而本案不以此为限。
在本实施例中，开关T1的第一端用以接收数据电压D(m)，开关T1的第二端电性连接存储电容Cst的第一端(下称节点A)，且开关T1的控制端用以接收栅极信号G(n)。在一实施例中，开关T1用以根据栅极信号G(n)导通，以提供数据电压D(m)至节点A。
开关T2的第一端用以电性连接节点A，开关T2的第二端电性连接存储电容Cst的第二端(下称节点B)，且开关T2的控制端用以接收控制信号VG(y)。在一实施例中，开关T2用以根据控制信号VG(y)导通，以提供节点B的电压SC(y)至节点A。
在一实施例中，存储电容Cst的第一端(即节点A)电性连接像素电极，且存储电容Cst的第二端(即节点B)电性连接阵列侧电极，故开关T2可用以根据控制信号VG(y)以提供阵列侧电极上的电压SC(y)至像素电极。
在一实施例中，阵列侧电极上的电压SC(y)可具有第一电压电平(如+8V)(以下将具有第一电压电平的电压SC(y)称为第一操作电压VOP1)、第二电压电平(如-8V)(以下将具有第二电压电平的电压SC(y)称为第二操作电压VOP2)、或第三电压电平(如0V)(以下将具有第三电压电平的电压SC(y)称为第三操作电压VOP3)。开关T2可交替地提供第一操作电压VOP1与第二操作电压VOP2至像素电极，以进行极性反转。然而，在不同实施例中，亦可依实际需求省略上述极性反转的操作。
以下将结合图3至图7说明在一操作例中的像素电路106的操作。
同时参照图3、图4、图7，在期间D1中(如垂直电场阶段)，栅极信号G(n)具有低电压电平(如-6.5V)，控制信号VG(y)具有高电压电平(如10V)，且阵列侧电极ACM上的电压SC(y)为第一操作电压VOP1。
此时，开关T1根据栅极信号G(n)关断，以避免数据电压D(m)提供至节点A(即像素电极PD)。开关T2根据控制信号VG(y)导通，以提供阵列侧电极ACM上的第一操作电压VOP1至节点A，以使像素电极PD上的电压VPD与第一操作电压VOP1相等。
此时，若对向电极CCM上的电压(例如可为接地电压)不同于第一操作电压VOP1，则阵列侧电极ACM与对向电极CCM之间、以及像素电极PD与对向电极CCM之间将具有第一电场EF1。在本操作例中，第一电场EF1的电场方向为从阵列侧电极ACM至对向电极CCM，且第一电场EF1的电场方向大致垂直于阵列侧电极ACM及/或像素电极PD的延伸方向DR1。
在一实施例中，第一电场EF1可使设置于像素电极PD与对向电极CCM间的显示层DSL中的多个显示元件LC(如液晶分子)相对于像素电极PD立起(例如，显示元件LC的轴向与像素电极PD的延伸方向间具有一定夹角)。在一实施例中，第一电场EF1可使显示元件LC的轴向大致相同于第一电场EF1的电场方向，但不以此为限。
同时参照图5、图6、图7，在期间D2中(如数据写入阶段)，栅极信号G(n)具有高电压电平(如10V)，控制信号VG(y)具有低电压电平(如-6.5V)，且阵列侧电极ACM上的电压SC(y)为第三操作电压VOP3。
此时，开关T2根据控制信号VG(y)关断，以避免第三操作电压VOP3提供至节点A(即像素电极PD)。开关T1根据栅极信号G(n)导通，以提供数据电压D(m)至节点A(即像素电极PD)，以使像素电极PD上的电压VPD与数据电压D(m)相等。
此时，由于前述从阵列侧电极ACM至对向电极CCM的第一电场EF1已消失，故显示元件LC的轴向开始由相对于像素电极PD立起状态(如显示元件LC大致垂直于阵列侧电极ACM及/或像素电极PD的延伸方向DR1)恢复为大致水平于阵列侧电极ACM的延伸方向DR1。并且此时，具有数据电压D(m)的像素电极PD与阵列侧电极ACM之间产生的第二电场EF2可使显示元件LC以大致平行于阵列侧电极ACM的延伸方向DR1的方式进行偏转，以调节背光单元BDU发出的光线。
在期间D3中(如电压维持阶段)，栅极信号G(n)具有低电压电平(如-6.5V)，控制信号VG(y)具有低电压电平(如-6.5V)，且阵列侧电极ACM上的电压SC(y)为第三操作电压VOP3。
此时，开关T1根据栅极信号G(n)关断，以避免新的数据电压提供至节点A。开关T2根据控制信号VG(y)关断，以避免第三操作电压VOP3提供至节点A。此时，像素电极PD上的电压VPD维持于期间D2中的数据电压D(m)。
在期间D4中(如垂直电场阶段)，栅极信号G(n)具有低电压电平(如-6.5V)，控制信号VG(y)具有高电压电平(如10V)，且阵列侧电极ACM上的电压SC(y)为第二操作电压VOP2。
在期间D4中，若对向电极CCM上的电压(例如可为接地电压)介于第一操作电压VOP1、第二操作电压VOP2之间，则阵列侧电极ACM与对向电极CCM之间、以及像素电极PD与对向电极CCM之间将具有大致相反于第一电场EFl的第三电场。在一实施例中，第三电场可使显示元件LC(如相对于像素电极PD立起(例如，显示元件LC的轴向与像素电极PD的延伸方向间具有一定夹角)。在一实施例中，第三电场可使显示元件LC的轴向大致相同于第三电场EF3的电场方向，但不以此为限。期间D4中的操作细节大致相同于期间D1中的操作，故相关细节可参照先前段落，在此不赘述。
期间D4后的操作可参照前述关于期间D2、D3的操作，故在此不赘述。
通过上述操作，可先使显示元件LC相对于像素电极PD立起，再使显示元件LC根据数据电压D(m)进行偏转。如此一来，可使显示元件LC快速偏转，从而降低显示装置的画面反应时间。
应注意到，上述的电压数值皆仅为例示，本案不以此为限。此外，上述的垂直电场等相关用语，系指第一电场EF1、第三电场EF3须使显示元件LC相对于像素电极PD立起一定角度(如45度以上)，从而可快速进行偏转。第一电场EF1、第三电场EF3可随实际需求进行设计，而不限于垂直于阵列侧电极ACM及/或像素电极PD的延伸方向DR1。
再者，前述第一操作电压VOP1、第二操作电压VOP2、对向电极CCM上的电压、及前述垂直电场阶段(如期间D1、D4)的时间长短，皆可依实际需求进行设计，以使显示元件LC在前述垂直电场阶段中相对于像素电极PD立起一定角度(如45度以上)，此些相关设计并不以上述实施例为限。
再一方面，在不同实施例中，在期间D4中，阵列侧电极ACM亦可能具有前述第一操作电压VOP1，故本案不以上述实施例为限。
以下将结合图8、图9说明在另一操作例中的显示装置100的操作。
在本操作例中，显示装置100的像素电路106可分为四个操作区块BS1-BS4。每一操作区块BS1-BS4可包括多列(如2列)像素电路106。在本操作例中，操作区块BS1-BS4中的像素电路106可分别于不同期间进行前述垂直电场阶段，而后再分别进行前述数据写入阶段及前述电压维持阶段。应注意到，本操作例虽以每一操作区块BS1-BS4包括2列像素电路106为例进行说明，然本案不以此为限。
操作区块BS1中的像素电路106在时间点t1-t2间进行前述垂直电场阶段(标示为「V」)，在时间点t2-t4间进行前述数据写入阶段(标示为「W」)，并在时间点t4-t9间进行前述电压维持(标示为「E」)。其中在时间点t1-t2间，操作区块BS1中的像素电路106的阵列侧电极ACM上的电压SC(1)可具有前述第一电压电平。在时间点t2-t9间，操作区块BS1中的像素电路106的阵列侧电极ACM上的电压SC(1)可具有前述第二电压电平。
操作区块BS2中的像素电路106在时间点t3-t4间进行前述垂直电场阶段，在时间点t4-t6间进行前述数据写入阶段，并在时间点t6-t11间进行前述电压维持。其中在时间点t3-t4间，操作区块BS2中的像素电路106的阵列侧电极ACM上的电压SC(2)可具有前述第一电压电平。在时间点t4-t11间，操作区块BS2中的像素电路106的阵列侧电极ACM上的电压SC(2)可具有前述第二电压电平。
操作区块BS3中的像素电路106在时间点t5-t6间进行前述垂直电场阶段，在时间点t6-t8间进行前述数据写入阶段，并在时间点t8-t12间进行前述电压维持。其中在时间点t5-t6间，操作区块BS3中的像素电路106的阵列侧电极ACM上的电压SC(3)可具有前述第一电压电平。在时间点t6-t12间，操作区块BS3中的像素电路106的阵列侧电极ACM上的电压SC(3)可具有前述第二电压电平。
操作区块BS4中的像素电路106在时间点t7-t8间进行前述垂直电场阶段，在时间点t6-t10间进行前述数据写入阶段，并在时间点t10-ti3间进行前述电压维持。其中在时间点t7-t8间，操作区块BS4中的像素电路106的阵列侧电极ACM上的电压SC(4)可具有前述第一电压电平。在时间点t8-t13间，操作区块BS4中的像素电路106的阵列侧电极ACM上的电压SC(4)可具有前述第二电压电平。
另一方面，在本操作例中，显示装置100更可分时驱动对应不同操作区块BS1-BS4的像素电路106的背光单元(如图4、图6中的背光单元BLU)，从而增进背光单元的发光效率。
具体而言，在操作区块BS1中的像素电路106进行前述垂直电场阶段及数据写入阶段时(即时间点t1-t4间)，显示装置100控制对应操作区块BS1的背光单元LS1不发光(标示为「B-OFF」)，且在操作区块BS1中的像素电路106进行前述电压维持阶段时(即时间点t4-t9间)，显示装置100驱动对应操作区块BS1的背光单元LS1发光(标示为「B-ON」)。
在操作区块BS2中的像素电路106进行前述垂直电场阶段及数据写入阶段时(即时间点t3-t6间)，显示装置100控制对应操作区块BS2的背光单元LS2不发光(标示为「B-OFF」)，且在操作区块BS2中的像素电路106进行前述电压维持阶段时(即时间点t6-t11间)，显示装置100驱动对应操作区块BS2的背光单元LS2发光(标示为「B-ON」)。
在操作区块BS3中的像素电路106进行前述垂直电场阶段及数据写入阶段时(即时间点t5-t8间)，显示装置100控制对应操作区块BS3的背光单元LS3不发光(标示为「B-OFF」)，且在操作区块BS3中的像素电路106进行前述电压维持阶段时(即时间点t8-t12间)，显示装置100驱动对应操作区块BS3的背光单元LS3发光(标示为「B-ON」)。
在操作区块BS4中的像素电路106进行前述垂直电场阶段及前述数据写入阶段时(即时间点t7-t10间)，显示装置100控制对应操作区块BS4的背光单元LS4不发光(标示为「B-OFF」)，且在操作区块BS4中的像素电路106进行前述电压维持阶段时(即时间点t10-t13间)，显示装置100驱动对应操作区块BS4的背光单元LS4发光(标示为「B-ON」)。
藉由上述操作，背光单元LS1-LS4可各别对应于操作区块BS1-BS4的电压维持阶段进行发光，以提高显示装置100的发光效率。
进一步参照图10，在前述操作例中，在进行操作区块BS1的前述垂直电场阶段时，显示装置100可同时提供第一操作电压VOP1至操作区块BS1中的每一像素电路106，以使对应于操作区块BS1的显示元件LC同时立起。并且，在进行操作区块BS1的前述数据写入阶段时，显示装置100可逐列提供栅极信号G(1)、G(2)至操作区块BS1的像素电路106，以使操作区块BS1的显示元件LC逐列偏转。
类似地，在进行操作区块BS2的前述垂直电场阶段时，显示装置100可同时提供第一操作电压VOP1至操作区块BS2中的每一像素电路106，以使对应于操作区块BS2的显示元件LC同时立起。并且，在进行操作区块BS1的前述数据写入阶段时，显示装置100可逐列提供栅极信号G(3)、G(4)至操作区块BS2的像素电路106，以使操作区块BS2的显示元件LC逐列偏转。
另外，参照图11，在一些实施例中，每一操作区块BS1-BS4亦可仅包括一列像素电路106。在此些实施例中，显示装置100可逐列提供第一操作电压VOP1至像素电路106以使像素电路106逐列进行前述垂直电场阶段。并且，显示装置100可逐列提供栅极信号G(1)-G(4)至像素电路106，以使显示元件LC逐列偏转。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种像素电路，其特征在于，包括：
一存储电容；
一第一开关，电性连接该存储电容的一第一端，用以相应于一栅极信号，提供一数据电压至该存储电容的该第一端；以及
一第二开关，电性连接于该存储电容的该第一端及该存储电容的一第二端之间，用以接收该存储电容的该第二端的一第一操作电压，并提供该第一操作电压至该存储电容的该第一端；
其中该第二开关更用以接收该存储电容的该第二端的一第二操作电压，并提供该第二操作电压至该存储电容的该第一端，其中该第二操作电压与该第一操作电压的电压电平不同；
于一第四阶段中，一对向电极上的电压介于该第一操作电压和该第二操作电压之间。
2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中该存储电容设置于一像素电极与一阵列侧电极之间。
3.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，其中在该第二开关提供该第一操作电压至该存储电容的该第一端的情况下，设置于一像素电极与该对向电极间的多个显示元件根据该像素电极与该对向电极间的一电场，相对于该像素电极立起。
4.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中在该数据电压提供至该存储电容的该第一端的情况下，该第一操作电压不提供至该存储电容的该第二端，且在该第一操作电压提供至该存储电容的该第二端的情况下，该数据电压不提供至该存储电容的该第一端。
5.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，其中在一第一阶段中，该第一开关关断且该第二开关导通，以使该存储电容的该第二端的该第一操作电压通过该第二开关提供至该存储电容的该第一端。
6.如权利要求5所述的像素电路，其特征在于，其中在一第二阶段中，该第一开关导通且该第二开关关断，以使该数据电压通过该第一开关提供至该存储电容的该第一端。
7.一种像素电路，其特征在于，包括：
一像素电极；
一阵列侧电极，其中该像素电极与该阵列侧电极设置于一显示层的一第一侧；
一第一开关，用以提供一数据电压至该像素电极；以及
一第二开关，电性连接于该像素电极与该阵列侧电极之间，用以提供该阵列侧电极上的一第一操作电压至该像素电极，以使该显示层中的多个显示元件的轴向大致垂直于该像素电极；
其中该第二开关更用以接收该阵列侧电极的一第二操作电压，并提供该第二操作电压至该像素电极，其中该第二操作电压与该第一操作电压的电压电平不同；
于一第四阶段中，一对向电极上的电压介于该第一操作电压和该第二操作电压之间。
8.如权利要求7所述的像素电路，其特征在于，其中在该第二开关提供该第一操作电压至该像素电极的情况下，该像素电极与该对向电极间的一电场使该显示层中的多个显示元件的轴向大致相同于该电场的一电场方向，其中该对向电极设置于该显示层的一第二侧。
9.如权利要求7所述的像素电路，其特征在于，其中在该数据电压提供至该像素电极的情况下，该第一操作电压不提供至该阵列侧电极，且在该第一操作电压提供至该阵列侧电极的情况下，该数据电压不提供至该像素电极。
10.如权利要求7所述的像素电路，其特征在于，其中该第一操作电压与该第二操作电压交互提供至该阵列侧电极。
11.如权利要求7所述的像素电路，其特征在于，其中在一第一阶段中，该第一开关关断且该第二开关导通，以使该阵列侧电极的该第一操作电压通过该第二开关提供至该像素电极。
12.如权利要求11所述的像素电路，其特征在于，其中在一第二阶段中，该第一开关导通且该第二开关关断，以使该数据电压通过该第一开关提供至该像素电极。
13.一种显示装置，其特征在于，包括：
一显示层；
一像素电极；
一阵列侧电极，其中该像素电极与该阵列侧电极设置于一显示层的一第一侧，且该像素电极与该阵列侧电极间具有一存储电容；
一对向电极，设置于该显示层的一第二侧；一第一开关，用以提供一数据电压至该像素电极；以及
一第二开关，电性连接于该像素电极与该阵列侧电极之间，用以提供该阵列侧电极上的一第一操作电压至该像素电极，以使该显示层中的多个显示元件的轴向大致垂直于该像素电极；
其中该第二开关更用以接收该阵列侧电极的一第二操作电压，并提供该第二操作电压至该像素电极，其中该第二操作电压与该第一操作电压的电压电平不同，且该第一操作电压与该第二操作电压交互提供至该阵列侧电极；
于一第四阶段中，一对向电极上的电压介于该第一操作电压和该第二操作电压之间。
14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，更包括：
其中在该第二开关提供该第一操作电压至该像素电极的情况下，该像素电极与该对向电极间的一电场使该些显示元件的轴向大致相同于该电场的一电场方向。
15.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，其中在该数据电压提供至该像素电极的情况下，该第一操作电压不提供至该阵列侧电极，且在该第一操作电压提供至该阵列侧电极的情况下，该数据电压不提供至该像素电极。
16.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，其中在一第一阶段中，该第一开关关断且该第二开关导通，以使该阵列侧电极的该第一操作电压通过该第二开关提供至该像素电极。
17.如权利要求16所述的显示装置，其特征在于，其中在一第二阶段中，该第一开关导通且该第二开关关断，以使该数据电压通过该第一开关提供至该像素电极。
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