CN1702521A - 照明装置、照明组件以及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供低成本的、无光不均一性等的画质不良、高性能的照明装置，照明组件以及使用它们的高画质的液晶显示装置。在将多个照明组件100集合成平面状而大面积化的照明装置中，照明组件100的外形是长方形，横纵比例约是16∶9或4∶3，对角大小约是一英寸(25毫米)的整数倍，电连接部分111、112主要是面向从光源部件115的最外周往照明组件各边画垂线的部位以外的部分而设置的；面向相对的两边，在上述两边的垂直方向上处于相同位置；或者在将同样的照明组件平面地连接在一起时是设置成相对的。

Description

照明装置、照明组件以及液晶显示装置
技术领域
本发明与实现低成本、显示性能良好的照明装置、照明组件、以及采用了这些的液晶显示装置有关。
背景技术
以下是对以前的照明装置、照明组件以及采用了它们的液晶显示装置的说明。
一直以来，作为显示装置，CRT是主流，但是近几年来有源矩阵型的液晶显示装置(以下称LCD)正在不断地普及。LCD是利用液晶的光的透过性的显示装置，本身不发光，是通过将背面的背光灯的光透过—遮断来显示的。
LCD的背光灯多使用荧光管，但是有报告说这几年，为了提高显示画面的颜色再现性，多将发光二级管(以下称LED元件)当作背光灯使用。比如，下述的非专利文献1。
此文献所述的LED元件类似于点光源，作为平面显示的液晶显示装置的背光灯使用的话，需要集合多个LED元件，使其成为平面光源。
另外，现在的LED元件电力—发光亮度效率比之前一直使用的荧光管低，而且随着温度上升，发光效率会下降，这是它的显著特征。
作为解决这些课题的方法，可以将散热特性良好的大型LED元件成直线状设置成数行，比如下述非专利文献2。
专利文献1：特开2002-351342号公报
专利文献2：特开2003-156728号公报
非专利文献1：SID’02 Digestp.1154
非专利文献2：IDW’03 Digestp.657
另外，为了做出平面光源，将LED元件的背光灯分为多个区域，比如下述专利文献1，在这个平面光源上设置扩散薄板，减少平面光源的边界部分产生的亮度不均匀，比如下述的专利文献2。
但是，上述非专利文献2的例子中，将不用于一般用途的特殊的大型LED元件基片还是作为特殊的散热构造的大型封装使用，这样成本变得很高。
另外，背光灯中设置的光源的单位，是将这些LED元件封装多数搭载成一列的大基板，将其设置在背光灯中的位置，因背光灯的大小不同而不同，所以设计和制造也因背光灯的大小而异，通过大量生产实现低成本化的效果很差。
另一方面，上述专利文献2的例子中，将LED元件的背光灯分为多个区域，区域间的发光亮度均一性只能通过光扩散薄板来确保。
只由光扩散薄板对光均一性的确保，也许对于这个例子所引用的照相机一体型VTR等的LCD来说很充分，但是对于大型的液晶电视及监视器用途的LCD来说还不足，需要进一步的对策。
发明内容
本发明的目的是解决这样的问题和课题。也就是说，本发明的目的在于提供低成本，无光不均一性等的画质不良问题，高性能的照明装置、照明组件及采用它们的高画质的液晶显示装置。
本发明为了达到上述目的，在将多个照明组件集合成平面状而大面积化的照明装置中，各个照明组件电连接部分面向照明组件的边而设置；该电连接部分主要是面向从光源部件的最外周往照明组件的各边画垂线的部位以外的部分而设置的；面向相对的两边，并在上述两边的垂直方向上处于相同位置而设置的；或者在将同样的照明组件平面地连接在一起时设置成相对的。
优选上述设置在照明组件中的光源部件上部，形成了与照明组件的平面平行的平面，上述照明组件的外形是长方形，横纵比例约是16∶9或是4∶3，对角大小约是一英寸(25毫米(一英寸～25.4毫米))的整数倍。
在与本发明有关的照明装置、照明组件及采用它们的液晶显示装置中，作为将多个照明组件集合成平面状而大面积化的背光灯，使照明组件的外形和LCD的外形相似，大小也是显示装置对角大小经常采用的英寸大小的整数倍，因此作为大小不同的LCD的背光灯，我们能通过增减使用的照明组件的数量来应付，所以作为标准品可以进行大量生产，从而实现低成本化。
另外，因为电连接部分不在光源部件和照明组件的边之间，光源部件在照明组件之间也能大致等间隔设置，所以发光的均一性提高了。
综上所述，采用低成本且光均一性良好的的照明装置、照明组件的液晶显示装置能实现低成本且无画质不良、高画质的目标。
附图说明
图1是实施例1中的照明装置使用的照明组件的外形图；
图2是实施例1中将照明组件成平面状排列的照明装置的示意图；
图3是实施例1中从照明组件上的光源部件的最外周往各边画垂线的部位的示意图；
图4是实施例1中照明装置的电连接部分的示意图；
图5是实施例1中与光学部件上的照明组件平行的平面部分及其上面贴着的光散射薄板的示意图；
图6是实施例1中效率级别不同的照明组件的设置图；
图7是实施例2中照明装置使用的照明组件从光源部件这一侧看的外形图；
图8是实施例2中将照明组件成平面状排列的照明装置的示意图；
图9是实施例2中的照明装置使用的照明组件从电连接部分及控制部件这一侧看的外形图；
图10是实施例2中的照明装置使用的照明组件从光源部件面背里面的透视图；
图11是实施例3中照明装置背面的示意图；
图12是实施例5中照明组件的电连接部分的示意图；
图13是实施例6中照明组件的电连接部分的示意图；
图14是实施例7中液晶显示装置的示意图；
图15是实施例8中液晶显示装置的剖视图。
具体实施方式
接下来，用图来说明本发明的实施例。
实施例1
图1表示的是本实施例中照明装置所使用的照明组件。
本实施例中，照明组件100，外形是长方形，横纵比例是16∶9，对角大小约是一英寸(25毫米(一英寸～25.4毫米))的4倍。即100毫米(约是4英寸)。而且，如果相邻照明组件间的距离横竖各是一毫米左右的话，对角方向的照明组件间隔约是4英寸，也就是，把照明组件100的对角大小设成比4英寸少1.6毫米，即100毫米，这样对角方向的照明组件间隔就约是4英寸。
如图2所示，将此照明组件100在照明装置的背面基板上横竖方向放上8个×8个的话，就能组成对角32英寸大小的照明装置120。
各个照明组件100之间是通过面向照明组件100的上下边的纵向电连接部分111和面向左右边的横向电连接部分112连接的。
现在，大型的液晶电视，为了最好地适应高清晰度电视的播放，画面的横纵比例很多都是16∶9。另外从CRT的电视时代开始，电视接受器的画面大小很多都是通过英寸大小来区别画面对角大小而定的。
电视接受器的画面大小存在很多变化，但是如果对对应所有的对角大小的LCD的背光灯进行个别设计、制造的话，大量生产的效果差，成本很难降低。
但是，本实施例中的照明装置，能定标地将每个对角大小设成4英寸的整数倍，使用的照明组件，所有的大小都能共用，因此可能实现大量生产和低成本化。
这里应该注意一点，照明组件100上设置的光源部件LED元件115在各个照明组件100里面及照明组件间，如果不等间隔设置的话，照明装置120的光的均一性会变差，采用它的LCD上会变得画质不良。
在上述专利文献2中写着，照明组件间部分光的不均一性可以通过光散射薄板使之均一化。
上述专利文献2中的LCD产品应用的照相机一体型VTR用的LCD，光的均一性要求不高，而且因为是小型的，所以不均一性不很明显，但是大型的液晶电视，光均一性的要求性能高，而且因为是大型的，只夹着光散射薄板，是无法将照明组件间光的不均一性修正到要求性能水平的。
因此，即使在照明组件之间也需要设置与照明组件100内大约相同间隔的光源部件LED元件115。
但是要将LED元件115在照明组件之间等间隔地设置在照明组件100内的时候，照明组件外周和LED元件115的间隔变得很小，设置电连接点就很困难。
图3中，从照明组件100上的光源部件115往各边画垂线的部位，用网挂部分104表示。
本实施例中，在面向图3的网挂部分104以外的部位，设置纵向的电连接点111和横向的电连接点112，这样LED元件115在照明组件内、在照明组件之间都能大致等间隔地设置。这样就能制造出光均一性良好的照明装置。
另外，照明组件100之间的电连接，纵向的电连接部分111和横向的电连接部分112面向相对的两边，设置在边的垂直方向上的相同位置，将同样的照明组件成行列地连接在一起时，是设置成相对的，因此照明组件间的电连接只需花很少的时间。
这时，在照明组件100内，比如，2行4列设置的总共8个LED元件115，各自连续地电连接，连接在上下的纵向的电连接部分111或者左右的横向的电连接部分112。
另外，2行4列的LED元件115在列单位上是连接在上下的纵向电连接部分111，或者，行单位上是连接在左右的横向的电连接部分112，因此不是以照明组件100为单位来照明的，而可以通过各个LED元件115的行单位或者列单位对应显示信号，细致地照明。
综上所述，在本实施例中，与上述非专利文献2中的大型汇总型的照明装置相比，因为采用了照明组件集合型，所以成本上升得很少，照明组件的大量生产带来的低成本化效果要好很多。
另外，本实施例中，作为电连接部分，采用了能平行***和垂直***的插接件，只要将照明组件100在照明装置120的背面基板上设置成行列状相邻的话，就能电连接在一起，因此，照明组件间的电连接完全不花时间。
图4表示的是本实施例中作为电连接点的112，能平行***和垂直***的插接件。
本实施例中的照明组件100所搭载的光源部件LED元件115所使用的LED元件基片，不是特殊大小的零件(大)，是现行常用的工业水平大小的普通零件。因为电力—发光亮度效率及其温度特性也是一般规格，所以效率比荧光灯差，随着温度上升，越来越差。
因此，本实施例中，作为照明组件100的基板，采用了铝制金属板，而且，还贴上了极薄的布线图形，还直接组装了LED元件基片，所以散热特性非常好，抑制了电力—发光亮度效率的下降。
另外，如图5所示，在本实施例中，背光灯的构成上，为了进一步提高电力—发光亮度效率，在LED元件115上面，设置了与照明组件100的基板平面平行的平面116，在此平面116上，贴着具有与各个LED元件115对应的多个照明透过孔105的反射率非常高的光散射薄板107。另外，将此照明组件100内的LED元件115设置成2行3列，一共6个。
这样，如以后要说明的图15所示，从照明装置120发射出来，经液晶面板反射回来的光和照明装置120里的散射光等不让照明组件100的基板与LED元件115之间的空隙将其吸收，而可以再次射向液晶面板，这样就能提高电力—发光亮度效率。
另外，在本实施例中，使用的照明组件100的平均电力—发光亮度效率从根本上可以分为三个等级。
这是因为LED元件基片的制造偏差使得电力—发光亮度效率存在分布，LED元件基片本身按效率分等级，效率好的照明组件是使用了效率好的级别的LED元件基片做出来的。
LED元件基片生产数量的效率分布以中间值最大，效率高和低的都会减少。中等程度(普通)效率的LED元件基片能大量生产，高效率的LED元件基片是少量的。
作为用于LCD的背光灯，优选用高效率的LED元件基片，但是只使用高效率的LED元件基片的话，LED元件基片的成本会提高。
所以，将使用高效率的LED元件基片的照明组件及使用中等程度效率的LED元件基片的照明组件混合使用的话，就能带来低成本化。
如图6所示，本实施例中，效率级别1(最好)的照明组件101设置在照明装置120里的中央，效率级别3(普通)的照明组件103设置在照明装置120里的周边，效率级别2(良)的照明组件102设置在二者之间。
这是考虑到以下两点而设置的：照明装置120在温度会变得比较高的中央附近，随着温度上升，LED元件的发光效率降低，以及作为显示装置的画质性能，中心和周边的亮度比例即周边亮度比是要求性能所允许的，(中央是100％的话，允许周边的亮度至80％)。
像这样，将效率级别不同的照明组件分别设置在适当的部位，一方面保持了要求质量，一方面可以实现低成本化。
另外，上述照明组件的电力—发光亮度效率可以通过测定各自对照明组件的投入电力及正面亮度来导出。
各个照明组件的效率级别的等级(平均值)有时候没有特别明确的界限，但本实施例中是将靠近照明装置120的中心的照明组件设置成平均发光效率高。
如上所述，本实施例中，照明组件的外形是长方形，横纵比例是16∶9，对角大小约是100毫米，电连接部分是面向各边，设置在相对的两边上与相邻的照明组件相对的位置上，所以对于背光灯大小的变化能定标地应付，由于大量生产性高，可以实现低成本。
另外，因为上述电连接部分，不是在光源部件LED元件和边之间，光源部件在照明组件内和照明组件之间能大致等间隔地设置，所以能使光的均一性变得良好。
另外，因为在光源部件上设置了与照明组件平面平行的平面，并贴了高反射率的光散射薄板，所以能提高电力—发光亮度效率，根据LED元件电力—发光亮度效率的等级来区分制造的照明组件中，把效率好的照明组件设置在中央，这样一方面能满足要求性能，另一方面能实现低成本化。
这样，就可以提供低成本、无画质不良，高画质的液晶显示装置用的照明装置、照明组件以及采用了它们的液晶显示装置。
另外，本实施例中，照明组件间的电连接部分设置在纵向和横向上，但是可以根据电连接构成，只设置在纵向和横向中的任意一个。
实施例2
本实施例，除去以下内容，与实施例1是相同的。
实施例1中的照明组件100，照明组件上的元件只有光源部件115，只安装在照明组件的一个侧面，但是本实施例中的照明组件100，在表面组装了光源部件LED元件115，另外在背面组装了光源控制部件及电连接部分。
图7是表示从表面看本实施例中的照明装置使用的照明组件100时的图。光源部件LED元件115组装在表面，但是因为纵向的电连接部分111及横向的电连接部分112组装在背面，所以从照明组件间的空隙只能看见一点点。这时，电连接部分111、112的设置位置与实施例1中的图3不同，不受限制。
如图8所示，此照明组件100，在照明装置120的背面格子框121中，横竖排列8个×8个，这样就能组成对角32英寸大小的照明装置120。
下面，图9是表示将照明组件100设置在照明装置120中时，从背面看的图。纵向的电连接部分111、横向的电连接部分112以及光源控制部件113设置在照明组件100背面上面的不与背面格子框121接触的部分。
另外，图10表示照明组件100从表面到里面的透视图。在图9、10中，左右的横向的电连接部分112被供给了行选择信号，以行单位来选择照明组件100。以行单位选择的照明组件100的各列中，从上下的纵向电连接部分111向光源控制部件113供给控制信号。光源控制部件113，根据此控制信号控制各个LED元件115。
在本实施例中，照明组件100单位中，设置有光源控制部件113，因此，此光源控制部件113在照明组件100单位中同时控制着所有的LED元件115以外，又分别控制各个LED元件115，或者，能汇总(比如，以行单位或列单位来汇总)控制，能进行与显示信号对应的细致的照明控制。
将电连接部分和光源控制部件这样设置，在照明组件100的表面的光源部件LED元件115在照明组件内及照明组件之间可以大致等间隔地设置，所以作为照明装置，光均一性良好。
综上所述，本实施例中，与实施例1相比，即使在照明组件100中附加光源控制部件，通过将电连接部分和光源控制部件设置在不与背面的背面格子框接触的地方，这样照明组件表面的光源部件在照明组件内和照明组件之间能等间隔地设置，因此能使光的均一性变得良好。
这样，就可以提供低成本、无画质不良的高画质的、液晶显示装置用的照明装置，照明组件以及采用它们的液晶显示装置。
实施例3
本实施例，除去以下的内容，与实施例1是相同的。
在本实施例中，与实施例1不同，效率不同的照明组件不按部位区分使用，将低成本的效率级别3(普通)的照明组件用于所有的部位。这时，因为照明装置120的中央附近与其他部位相比，比较容易变成高温，所以有时候中央附近的照明组件与周边的照明组件相比温度升高会引起效率降低，因此平均亮度会下降。
如图11所示，本实施例中，为了改善中央的亮度下降，与照明装置120的背面基板的照明组件100的设置面相反的一侧的中央设置了散热器122。这样，抑制了中央附近的热的上升，防止因效率降低引起的亮度下降。
综上所述，本实施例中，与实施例1相比，因为没使用效率级别高的照明组件，成本低，而且因为在背面基板的背面的中央设置了散热器，抑制了中央的亮度下降，这样可能提供低成本的、无画质不良、高画质的液晶显示装置用的照明装置。
实施例4
本实施例，除去以下的内容，与实施例1是相同的。
本实施例中的照明组件100的外形与实施例1相同，是长方形，但横纵比例不是16∶9，是4∶3。因为对角大小和实施例1相同，约是100毫米，照明组件间的距离约是1毫米，这样，对角方向的照明组件间隔约是4英寸。
实施例1中已经说明了，现在，大型的液晶电视为了最好地适应高清晰度电视的播放，画面的横纵比例很多都是16∶9。
但是，现行的4∶3的画面比例的地面波模拟广播一直到2011年为止，4∶3的电视接受器还相当多，而且电脑用的液晶监视器中4∶3的占大多数，因此4∶3的画面比例的LCD也非常多。
本实施例中，照明组件100的外形也是4∶3，所以与实施例1一样能对应背光灯大小定性地应付，大量生产效果就可能带来低成本化。
综上所述，本实施例中，因为照明组件的外形横纵比例设成4∶3，，所以即使画面比例是4∶3的LCD用的照明装置，大量生产效果能带来低成本化，因此可以提供低成本、无画质不良、高画质的液晶显示装置用的照明装置。
实施例5
本实施例，除去以下的内容，与实施例1相同。
如图12所示，本实施例中，照明组件100内的电连接部分不是插接件，是针状端子，在照明装置120的背面基板放上照明组件100后，照明组件间的针状端子之间，用连接用的跨接部件114连接。
本实施例中，将电连接部分从插接件简化成针状端子，这样，可以实现更低成本化。
照明组件间的电连接需要连接用的跨接部件，组装也花费时间，但是从整体考虑的话，比实施例1更可能实现稍微的低成本化。
综上所述，本实施例中，因为将照明组件电连接部分设成针状端子，更可能实现低成本化，所以，可能提供低成本、无画质不良、高画质的液晶显示装置用的照明装置及照明组件。
实施例6
本实施例，除去以下的内容，与实施例1相同。
如图13所示，本实施例中，照明组件100内的电连接部分不是插接件，是能锡焊的布线图形，在照明装置120的背面基板放上照明组件100后，照明组件间的布线图形之间通过连接用的针状部件117锡焊在一起。
本实施例中，将电连接部分从插接件简化成布线图形，这样可能实现更低成本化。
照明组件间的电连接需要连接用的针状部件，锡焊的组装也需要成本，但是从整体考虑的话比实施例1更可能实现稍微的低成本化。
综上所述，本实施例中，将照明组件的电连接部分简化成布线图形，更可能实现低成本化，因此可能提供低成本、无画质不良、高画质的液晶显示装置用的照明装置及照明组件。
实施例7
图14表示本实施例中的液晶显示装置。
本实施例中，作为液晶面板123的背光灯，因为使用了实施例1中的低成本且光的均一性好的照明装置120，所以可能提供低成本、无画质不良、高画质的液晶显示装置。
实施例8
图15是表示集合本实施例中的照明组件100作为背光灯使用时的液晶显示装置的剖视图。
在背面格子框121上，与平面排列的照明组件100平行相距2厘米左右处，设有光散射板124，其上设有光学薄膜125。而且还在其上面设置液晶面板123。
从照明组件100内的各个LED元件115发射的光，先碰到上面的光散射板124，在其内部发生散射，一部分的光不变地射向液晶面板123，其他的光，朝照明组件100的方向返回。
返回的光，在照明组件100单位中被LED元件115上贴着的光散射薄板107散射反射后，朝光散射板124的方向射去。另外，有一部分射向液晶面板123，但是还有一部分光返回。
通过这样反复，从LED元件115发射的光因为等间隔的LED元件115的设置特性，进一步被均一化，所以，各个照明组件100的边界的发光不均匀变得更少，象只有LED元件发光部分的正上面发亮的这样的不均匀也减少了。

Claims (28)

1.一种照明装置，将多个照明组件集合成平面状而大面积化，其特征在于：在各个照明组件中，与相邻的多个照明组件相互连接的多个电连接部分是面向各个照明组件的边而设置的。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的电连接部分主要是面向从照明组件中各个光源部件的最外周往照明组件的各边画垂线的部位以外的部分而设置的。
3.如权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的电连接部分面向相对的两边，并在上述两边的垂直方向上处于相同位置。
4.如权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的电连接部分在将同样的照明组件平面地连接在一起时，是设置成相对的。
5.一种照明装置，将多个照明组件集合成平面状而大面积化，其特征在于：各个照明组件中，设置有与相邻的多个照明组件相互连接的多个电连接部分以及控制照明组件的光源控制部件，电连接部分和光源控制部件设置在不与支持各照明组件的支持体接触的部分。
6.如权利要求5所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的电连接部分是面向照明组件的边设置的。
7.如权利要求5或6所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的电连接部分面向相对的两边，并在上述两边的垂直方向上处于相同位置。
8.如权利要求5或6所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的电连接部分在将同样的照明组件平面地连接在一起时设置成相对的。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件中的光源部件是LED元件，设置在中央部的照明组件所使用的LED元件比设置在周边部的照明组件所使用的LED元件的电力-亮度变换效率高。
10.如权利要求1至8中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件中的光源部件是LED元件，在中央部的背面侧装有高效率的散热器。
11.如权利要求1至10中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件中的光源部件的上部是与照明组件的平面平行的平面。
12.如权利要求1至11中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的外形是长方形。
13.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件外形的横纵比例约是16∶9。
14.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件外形的横纵比例约是4∶3。
15.如权利要求12至14中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件外形的对角大小大约是一英寸的整数倍。
16.一种液晶显示装置，其特征在于：将权利要求1至15中任意一项所述的照明装置当作背光灯使用。
17.一种照明装置，具备与相邻的多个照明组件相互连接的多个电连接部分，其特征在于：电连接部分是面向照明组件的边设置的，用电连接部分将多个照明组件相互连接，当作照明装置使用。
18.如权利要求17所述的照明装置，其特征在于：电连接部分主要是面向从光源部件的最外周往照明组件各边画垂线的部位以外的部分而设置的。
19.如权利要求17所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的电连接部分和控制照明组件的光源控制部件设置在不与支持各个照明组件的支持体接触的部分。
20.如权利要求17至19中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的电连接部分面向相对的两边，并在上述两边的垂直方向上处于相同位置。
21.如权利要求17至19中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的电连接部分在将同样的照明组件平面地连接在一起时，是设置成相对的。
22.如权利要求17至21中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件中的光源部件是LED元件，各个照明组件按照LED元件的电力—亮度变换效率的等级不同而区分制作，将多个集合在一起来作为照明装置使用时，在各个周边部与中央部的部位设置等级不同的照明组件。
23.如权利要求17至22中任意一项所述的照明装置，其特征在与：各个照明组件中的光源部件的上部是与照明组件的平面平行的平面。
24.如权利要求17至23中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件的外形是长方形。
25.如权利要求24所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件外形的横纵比例约是16∶9。
26.如权利要求24所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件外形的横纵比例约是4∶3。
27.如权利要求24至26中任意一项所述的照明装置，其特征在于：各个照明组件外形的对角大小约是一英寸的整数倍。
28.一种液晶显示装置，其特征在于：将多个17至27中任意一项所述的照明组件集合在一起，当作背光灯使用。
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