JP2008015518A - 可変基準駆動信号を備えたディスプレイ装置を駆動する方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 所与のシーンのそれぞれに最大の色階調を提供するため、各ラインのビデオコンテンツに依存してビデオ深さを増大可能な方法及び装置を提案する。
【解決手段】 ディスプレイ装置(16)を駆動する装置であって、デジタル値をディスプレイ装置(16)のラインの各画素又はセルのビデオレベルとして受信する入力手段(11)、少なくとも1つの基準駆動信号を供給する基準信号手段(19)、及び前記デジタル値と前記少なくとも1つの基準駆動信号とに基づき駆動信号を生成する駆動手段(15)、を有する。前記装置は、前記少なくとも1つの基準駆動信号を、ラインの少なくとも一部のデジタル値に依存して調整する調整手段(18)、を更に有する。
【選択図】 図7

Description

本発明は、ディスプレイ装置を駆動する方法に関する。当該方法は、ディスプレイ装置のラインの各画素又はセルのビデオレベルとしてデジタル値を供給する段階、少なくとも1つの基準駆動信号を供給する段階、及び前記デジタル値と前記少なくとも1つの基準駆動信号とに基づき駆動信号を生成する段階、を有する。更に、本発明は、ディスプレイ装置を駆動する個別の装置に関する。
アクティブマトリックスOLED(有機発光ディスプレイ)又はAMOLEDの構造は、良く知られている。図1によると、当該構造は以下を有する。
−セル毎に(1つの画素は赤色セル、緑色セル及び青色セルを有する)、OLED材料と接続されたキャパシターCを備えた複数のTFT T1、T2の連合。TFTの上流で、キャパシターCは、ビデオフレームの一部の間、値を格納するメモリー構成要素として動作する。当該値は、次のビデオフレーム又はビデオフレームの次の部分の間にセル2により表示されるべきビデオ情報を表す。TFTはスイッチとして動作し、セル2の選択、キャパシターC内にデータを格納すること及び前記格納されたデータに対応するビデオ情報をセル2により表示することを可能にする。
−セル2の内容をリフレッシュするため、マトリックス1のセル2を行毎に選択する行又はゲート駆動装置3。
−現在選択されているラインの各セル2に格納されるべきデータを分配する列又はソース駆動装置4。この構成要素は、各セル2のビデオ情報を受信する。及び、
−所要のビデオ及び信号処理段階を適用し、及び所要の制御信号を行及び列駆動装置3、4へ分配するデジタル処理ユニット5。
実際には、OLEDセル2を駆動する2つの方法がある。第1の方法では、デジタル処理ユニット5により送出される各デジタルビデオ情報は、列駆動装置4により、振幅がビデオレベルに正比例する電流へ変換される。当該電流は、マトリックス1の適切なセル2へ供給される。第2の方法では、デジタル処理ユニット5により送出されるデジタルビデオ情報は、列駆動装置4により、振幅がビデオレベルの2乗に比例する電圧へ変換される。当該電流又は電圧は、マトリックス1の適切なセル2へ供給される。
しかしながら、原則的に、OLEDは電流駆動なので、駆動されるシステムに基づく各電圧は、電圧電流コンバーターに基づき、適切なセル発光を達成する。
以上から、行駆動装置3は行毎に選択を適用するだけなので、非常に単純な機能を有すると推定され得る。行駆動装置3は、事実上、シフトレジスタである。列駆動装置4は、実際の能動部品を表し、高レベルのデジタルアナログコンバーターと考えられ得る。
このような構造のAMOLEDによるビデオ情報の表示は、図2に図示される。入力信号はデジタル処理ユニットへ送られる。デジタル処理ユニットは、内部処理の後、送出データと同期した行駆動装置への行選択のタイミング信号を列駆動装置4へ分配する。列駆動装置4へ送信されたデータは、パラレル又はシリアルの何れかである。更に、列駆動装置4は、別個の基準信号装置6により分配された基準信号を処理する。当該構成要素6は、電圧駆動回路の場合に基準電圧のセットを、又は電流駆動回路の場合に基準電流のセットを分配する。最高の基準は白色に、最低の基準は最も小さいグレーレベルに用いられる。次に、列駆動装置4は、マトリックスセル2に、セル2により表示されるべきデータに対応する電圧又は電流振幅を印加する。
この概念を説明するため、電圧で駆動される回路の例は、本願明細書の残りで取り上げられる。この例の駆動装置は、V0乃至V7と称される8個の基準電圧を用いる。またビデオレベルは、以下の表1に説明されるように作られる。
[表1]電圧駆動装置からのグレーレベルの表
表1は、電圧駆動装置から得られた出力電圧(グレースケール電圧レベル)を種々の入力ビデオレベルに対し示す。例えば、表2の基準電圧が用いられる。
[表2]電圧基準の例
次に、表1及び表2に従い、ビデオ入力レベルに依存する、以下の表3のグレースケール電圧レベルが得られる。
[表3]グレーレベル電圧の例
前の段落から分かるように、現在のAMOLEDの概念は、色当たり8ビットの階調を供給可能である。これは、アナログサブフィールドの改善のようなより高度な解決法を用いることにより更に改善され得る。
如何なる場合も、将来、より大きいビデオ深さを有するディスプレイが必要になるだろう。この傾向は、10ビットカラーチャネルに基づく伝送標準の発展で見られる。同時に、PDP製造業者のような種々のディスプレイ製造者は、10ビットより大きい色深さを備えたディスプレイを供給することを請求している。
米国特許出願公開第2002/011979 A1号明細書 欧州特許出願公開第1622119 A号明細書 欧州特許出願公開第1469449 A号明細書 米国特許出願公開第2003/122743 A1号明細書
本発明の目的は、所与のシーンに最大の色階調を提供するため、各ラインのビデオコンテンツに依存してビデオ深さを増大可能な方法及び装置を提供することである。つまり、ラインコンテンツ画像の改善が提供される。
本発明によると、当該目的は、以下の段階を有するディスプレイ装置を駆動する方法により解決される。
−前記ディスプレイ装置のラインの各画素又はセルのビデオレベルとしてデジタル値を供給する段階、
−少なくとも1つの基準駆動信号を供給する段階、及び
−前記デジタル値と前記少なくとも1つの基準駆動信号に基づき駆動信号を生成する段階、及び
−前記ビデオレベル及び前記少なくとも1つの基準駆動信号を、前記ラインの少なくとも一部のデジタル値に依存して調整する段階。
更に、以下を有するディスプレイ装置を駆動する装置が提供される。
−前記ディスプレイ装置のラインの画素又はセル毎にデジタル値を受信する入力手段、
−少なくとも1つの基準駆動信号を供給する基準信号手段、及び
−前記デジタル値と前記少なくとも1つの基準駆動信号とに基づき駆動信号を生成する駆動手段、及び
−前記ビデオレベル及び前記少なくとも1つの基準駆動信号を、前記ラインの少なくとも一部のデジタル値に依存して調整する調整手段。
望ましくは、ディスプレイ装置はAMOLED又はLCDである。特に、これらディスプレイの概念は、上述の方法又は装置により改善され得る。
基準駆動信号は、基準電圧又は基準電流であって良い。これら駆動システムのそれぞれは、本発明から利益を得る。
更なる好適な実施例によると、ラインの少なくとも一部の最大デジタル値が決定される。また、基準駆動信号を調整する時、基準駆動信号は、決定されるべき又は予め決定された最小デジタル値と最大デジタル値との間のデジタル値に割り当てられる。この方法により、グレースケールレベルの全範囲は、1つのラインのビデオ入力に用いられる。
更なる改善は、ラインの少なくとも部分のデジタル値のヒストグラムを決定し、及び当該ヒストグラムに基づき基準駆動信号を調整する時に、得られる。これは、結果として改善された画像のラインに依存した階調を生じる。
本発明の例である実施例は、図面に説明される。
本発明の概念の背景にある主要な考えは、ビデオシーンでは、ビデオの動特性範囲の全体がシーンの大部分で使用されないという事実に基づく。図3及び4は、異なる動特性のフレームの標準的な例を示す。図3は、映画「ゾロ」の暗い画像を示す。画像は、561ラインを有するフォーマット4:3を有する。図3の右側では、各ラインの最大ビデオレベルがプロットされる。
図4は、コロンビア映画の画像を示す。画像は、267ラインを有するフォーマット16:9を有する。図4の右側は、殆ど各ラインが最大ビデオレベルで駆動されていることを示す。
図3及び4は共に、いくつかのシーケンスに対し、ビデオレベルの垂直分布における強力な相違があることを示す。最大の相違は、シーケンス「ゾロ」により説明されたように、ある明るいコンテンツを有する暗いシーンにある。
他方で、重要な点は、暗いシーンでは、目は画像階調に対し非常に敏感であることに注目することである。従って、暗いシーンに対する画像階調の最適化と同時に明るいシーンを非常に安定に保つことは、全体的な画像品質に好ましい効果を有する。
既に説明されたように、主要な考えは、駆動基準信号(電圧又は電流)をラインで利用可能な最大ビデオレベルに最適化することにより、画像ラインに依存する階調を実行することである。例えば、図3のシーケンス「ゾロ」では、ライン303の最大ビデオレベルは128である。従って、何も実行されなければ、8ビットの利用可能な階調(0乃至255)から、7だけが、当該ラインに用いられる(0乃至128)。しかしながら、本発明によると、0乃至128の間のビデオレベルに8ビット階調が用いられる。そうするために、駆動装置の基準信号は、これら129個のレベルに調整される。電圧で駆動されるシステムの現在の例では、最大電圧レベルは、従って元の電圧及び全ての他の電圧の129/256に調整される。これは図4に示される。
[表4]ライン303の調整された電圧基準の例
より一般的には、Sn=f(Srefn;MAX(Line))の形式の複雑な関数が基準信号に適用され得る。ここでMAX(Line)は所与のラインに用いられる最大ビデオレベルを表し、及びSrefnは基準信号(電圧又は電流の何れか)である。当該関数は、LUT又は組み込み数学関数を用い実施され得る。
表4に示された例では、全ての電圧は、同一の変換Vn=(Vrefn-Vref)×MAX(Line)/255+Vrefを用い変更されている。ここでVrefは閾電圧を表す。これは、電圧で駆動されるシステムに用いられ得る最も単純な変換である。何故ならガンマ関数が、比例L(x,y)∝I(x;y)=k×(V(x;y)-Vth)に従いOLEDの内部で適用されるからである。ここでL(x;y)は(x;y)に位置する画素の照射を表し、及びI(x;y)は当該画素に供給される電流を表す。実際に第1の手法では、ガンマ2.2の代わりにガンマ2を有することができる場合、L(x,y)∝k×(Video(x;y))を有する。この場合、ビデオレベルの動特性が因子pにより変更される場合、同一の因子により電圧を変更すれば十分であることが容易に理解される。2と異なるガンマ、又は如何なる固有ガンマも存在しない電流で駆動されるシステムのような他の全ての場合では、より複雑な変換が電圧調整のために必須である。なぜなら電圧がもはやビデオ値に比例しないからである。
例えば、電流で駆動されるシステムでは、L(x,y)=k×(I-Ith)であるが、理想的にはL(x,y)∝(Video(x;y))2.2であるべきである。従って、2.2のガンマ伝達関数は、ビデオレベルと適用される強度の間で必要である。従って、ビデオレベルが2で分割されると、L(x,y)∝(Video(x;y)/2)2.2=(Video(x;y))2.2/22.2なので、提供される強度は4.59で分割されなければならない。
電圧で駆動されるシステムも同様であり、実際のガンマ2.2が求められる。この場合、ビデオと電圧の間に形式V(x,y)∝Video(x;y)1.1に従い1.1の変換がある。最終的に次式を得る:
L(x,y)∝(V(x;y)-Vth)∝(Video(x;y)1.1=Video(x;y)2.2
この場合、最大ビデオが2で分割されると、電圧は21.1=2.14で分割されなければならない。
このような変換は非常に複雑であり、オンチップで計算することがしばしば困難である。従って、理想的な解決法は、それぞれ最大値のために設けられた255個の入力を有するLUTを用いることである。出力は、調整因子を定めるため、8ビット以上であり得る。理想的には、10ビットが必須である。
電流で駆動されるシステムの例に戻ると、ライン当たりの最大振幅が128である場合、256×10ビットLUTの出力は225である。従って、電圧は225で乗算され、1024で除算され、因子4.59を得る。ここで、単なるシフトレジスタである2除算器が用いられる場合を除き、除算をハードウェアで実行することは非常に困難である。実際に1024で除算することは、10だけシフトすることに対応する。従って、乗算係数は常に2除算器に基づく。このようなLUTのいくつかの更なる例は、以下の表5に与えられる。
[表5]基準信号調整のためのLUTの例
以上と並行して、ビデオレベルは増強された階調の利益に従い変更されなければならない。その場合、Lout=Lin×255/MAX(Line)が適用される。ここでまた、変換は、MAX(Line)の256個の可能な値に対応する256個の入力及び10ビット以上の係数に対応する出力を備えたLUTを介し実施されるのが良い。
前の段落では、基準信号範囲をラインの最大可能ビデオレベルに調整することに基づく簡単な解決法が示された。より高度な概念は、より多くの使用ビデオレベルの間の階調の最適化をもたらす。このような画像ラインに依存する階調の増強された概念は、各ラインで実行されるヒストグラム分析に基づく。シーケンス「ゾロ」及びライン303の例は、電圧調整の先の手法を備えたこのようなヒストグラム分析から取られるべきである。
図5は、ヒストグラム分析で、シーケンス「ゾロ」(図3)のライン303のビデオレベルの再区分を示す。縦の線は、表4と関連して示された第1の実施例から新たに調整された電圧を表す。基準電圧は、表1の例に従い表される。またビデオレベルは式Vn=(Vrefn-Vref)×MAX(Line)/255+Vrefに従い調整される。
全ての例で、単純にガンマ2が用いられるべきである。この場合、ビデオレベルと電圧との間の新たな対応は、表6に示される。
[表6]電圧駆動装置からの調整されたグレーレベルの表
図5から分かるように、ビデオレベルの最高値は、レベル15(V5)とレベル95(V2)との間に位置するが、これは最も優れた階調が得られる位置ではない。しかしながら、最も優れた階調は、基準電圧が互いに近い場合に得られる。この例は、第1の実施例に従い計算された電圧を有するこの駆動装置で得られた階調が、この特定のライン構造に最適化されないことを示す。
従って、更なる実施例によると、ビデオ変換及び電圧レベルの適応が提供され、ビデオレベルの最高値が分配される最も優れた階調を調整する。この概念を実施するため、駆動装置の動作を表す第1の表が必要である。第1の表は、各電圧により表されるレベル数を意味する。これは、表1の例に対し表7に示される。選択された駆動装置の全電圧基準の表は、例として付録1に与えられる。
[表7]電圧基準ビデオ表示の例
画像のヒストグラムは、ビデオレベル毎に、当該レベルが用いられる回数を表すことが一般に知られている。このようなヒストグラム表は、所与のラインに対し計算され、HISTO[n]として記述される。ここでnは、入力画像(少なくとも8ビット以上)に用いられる可能なビデオレベルを表す。説明を簡単にするため、8ビット(256個の離散レベル)に限定された入力信号が取られる。
主要な考えは、電圧毎のビデオレベル限界の計算に基づく。このような限界は、各電圧内で符号化されるべき画素の理想的な数を表す。理想的には、これはライン当たりの画素数の百分率に基づく。例えば、ライン当たり720画素(720×3セル)を備えたディスプレイでは、電圧V5が用いられ、少なくとも720×3×16/255=135セルを符号化する。この仮定に基づき、以下の表8が得られる。
[表8]電圧基準限界の例
この表の限界は、LIMIT[0]=0,LIMIT[1]=127,...,LIMIT[7]=271を有する配列LIMIT[k]に格納される。
ライン毎に、以下の例である計算が実行される。
LevelCount=0
Range=1
For(l=0;l<255;l++)
{
LevelCount=LevelCount+HISTO[l]
If(LevelCount>LIMIT[Range])
{
LevelCount=0
LEVEL_SELECT[Range]=l
Range++
}
}
この計算から、ビデオレベルLEVEL_SELECT[k]の表は、結果として電圧k−1とkの間の変化におけるビデオレベルを表す。ライン303の結果は、付録2に基づく以下の表9に与えられる。
[表9]ライン303の分析結果
表9は以下を示す。
レベル0乃至17はRange1で用いられる→電圧V6→LEVEL_SELECT[1]=18
レベル18乃至21はRange2で用いられる→電圧V5→LEVEL_SELECT[2]=22
レベル22乃至31はRange3で用いられる→電圧V4→LEVEL_SELECT[3]=32
レベル32乃至40はRange4で用いられる→電圧V3→LEVEL_SELECT[4]=41
レベル41乃至51はRange5で用いられる→電圧V2→LEVEL_SELECT[5]=52
レベル52乃至60はRange6で用いられる→電圧V1→LEVEL_SELECT[6]=61
レベル61乃至128はRange7で用いられる→電圧V0→LEVEL_SELECT[7]=128
LEVEL_SELECT[0]=0である。
結果は図6に示される。図6は、ビデオレベル再区分に従う電圧再区分の可能な最適化を示す。ここでこの最適化に用いられたアルゴリズムの例は、同様の成果を有する他の計算が可能なので、例として見なされるべきである。実際に、上述の例で、V1乃至V0のギャップをもう少し減少させることが良い場合がある。これは、より複雑なシステムにより達成され得る。
所与のラインに対する最適電圧再区分が定められると直ぐに、正しい、改善された画像を表示するために2種類の調整が実行されるべきである。
−最初に、電圧自体の適応である。この計算は先の実施例で行われた計算と同様である。その場合、次式が適用される。
Vn=(Vrefn−Vrefrn-1)×((LEVEL_SELECT[n]-LEVEL_SELECT[n-1])/LIMIT[n])+Vn-1
n≧1である。
−次に、ビデオレベルを変更し、新たな電圧分配に合わせる。この場合、Range nに位置するレベルでは、照射値は次の通りである。
Lout=(Lin-LEVEL_SELECT[n-1])×(LIMIT[n]/(LEVEL_SELECT[n]-LEVE+_SELECT[n-1]))+TRANS[n-1]
表では、変化はLIMIT[k]値の累積であり、従って
である。従って、TRANS[0]=0,TRANS[1]=16,TRANS[1]=32,TRANS[2]=64,TRANS[3]=128,TRANS[4]=192,TRANS[5]=224及びTRANS[6]=256を得る。
先の計算の結果は、以下の表10及び11に与えられる。
[表10]ライン303の計算された新たな電圧
[表11]ライン303の計算された新たなビデオレベル
既に説明されたように、複雑な計算は、大抵の場合LUTにより置き換えられる。ビデオレベル調整の状況では次のように記述される。
Lout=(Lin-LEVEL_SELECT[n-1])×(LIMIT[n]/(LEVEL_SELECT[n]-LEVEL_SELECT[n-1]))+TRANS[n-1]
8ビットLUTは、入力として値LEVEL_SELECT[n]-LEVEL_SELECT[n-1]を取り、及び特定の因子(10ビットより多い解像度が必須)を分配し除算を実行する。残りは、如何なる問題も有さずリアルタイムに行われ得る乗算及び加算のみである。
既に述べたように、例は、説明を簡単にするため電圧で駆動されるシステムにおける単純なガンマ2に関連する。異なるガンマ又は異なる電流で駆動されるシステムでは、従って計算は適応LUTを用いることにより調整されなければならない。
図7は、本発明の解決法の実施を図示する。入力信号11は、ライン分析ブロック12へ送られる。ライン分析ブロック12は、入力ライン毎に、ライン毎の最高ビデオレベルのような所要のパラメーター抽出又はヒストグラム分析をも実行する。当該ブロック12は、ラインの全処理を遅延させるラインメモリーを必要とする。実際に、ライン分析の結果は、ラインの終了時にのみ得られる。しかし当該ラインに行われるべき変更は、ライン全体に対し実行されなければならない。
分析及びラインの遅延の後、ビデオレベルはビデオ調整ブロック13で調整される。ここで、新たなビデオレベルLoutは、元のビデオレベルLinに基づき生成される。新たなビデオレベルを備えたビデオ信号は、標準OLED処理ユニット14へ入力される。列駆動データは当該ユニット14から出力され、そしてAMOLEDディスプレイ16の列駆動装置15へ送信される。更に、標準OLED処理ユニット14は、AMOLEDディスプレイ16の行駆動装置17を制御する行駆動データを生成する。
ライン分析ブロック12の分析データは、電圧調整ブロック18へ更に供給される。電圧調整ブロック18は、基準信号ユニット19により供給されている基準電圧を調整する。この基準信号ユニット19は、基準電圧Vrefnを列駆動装置15へ分配する。基準電圧を調整するため、電圧調整ブロック18は、行駆動装置17と同期する。特定の基準電圧を設定する制御データは、電圧調整ブロック18から基準信号ユニット19へ送られる。電圧の適応は、ビデオレベルの適応と同様に、LUT及び計算に基づき行われる。
電流で駆動されるシステムでは、基準信号は電流を用い実行され、及びブロック18は電流調整を管理する。
本発明はAMOLED画面に限定されず、LCDディスプレイ又は基準信号手段を用いる他のディスプレイにも適用され得る。
付録1 全ての駆動装置の電圧の表
付録2 シーケンス「ゾロ」からのライン303のヒストグラム
従来技術によるAMOLED電子機器の回路図である。 従来技術による可能なOLEDディスプレイ構造である。 映画「ゾロ」のシーケンス及び対応するライン分析図である。 コロンビア映画のシーケンス及び対応するライン分析図である。 シーケンス「ゾロ」からのライン303のヒストグラムである。 最適基準電圧を有するライン303のヒストグラムである。 本発明のハードウェアの実施例のブロック図である。
符号の説明
11 入力信号
12 ライン分析ブロック
13 ビデオ調整ブロック
14 標準OLED処理ユニット
15 列駆動装置
16 AMOLEDディスプレイ
17 行駆動装置
18 電圧調整ブロック
19 基準信号ユニット

Claims (10)

  1. ディスプレイ装置の駆動方法であって、
    −前記ディスプレイ装置のラインの各画素又はセルのビデオレベルとしてデジタル値を供給する段階、
    −少なくとも1つの基準駆動信号を供給する段階、及び
    −前記デジタル値と前記少なくとも1つの基準駆動信号に基づく駆動信号を生成する段階、を有し、
    −前記ビデオレベル及び前記少なくとも1つの基準駆動信号を、前記ラインの少なくとも一部のデジタル値に依存して調整する段階、を特徴とする方法。
  2. 前記ディスプレイ装置はAMOLED又はLCDである、請求項1記載の方法。
  3. 前記基準駆動信号は基準電圧又は基準電流である、請求項1又は2記載の方法。
  4. 前記ラインの少なくとも一部の最大デジタル値が決定され、及び前記少なくとも1つの基準駆動信号を調整する時、前記少なくとも1つの基準駆動信号は、決定されるべき又は予め決定された最小デジタル値と前記最大デジタル値との間のデジタル値に割り当てられる、前記請求項の1項記載の方法。
  5. 前記ラインの少なくとも一部のデジタル値のヒストグラムは決定され、及び前記少なくとも1つの基準駆動信号は前記ヒストグラムに基づき調整される、請求項1乃至3の1項記載の方法。
  6. ディスプレイ装置の駆動装置であって、
    −前記ディスプレイ装置のラインの画素又はセル毎にデジタル値を受信する入力手段、
    −少なくとも1つの基準駆動信号を供給する基準信号手段、及び
    −前記デジタル値と前記少なくとも1つの基準駆動信号に基づき駆動信号を生成する駆動手段、を有し、
    −前記ビデオレベル及び前記少なくとも1つの基準駆動信号を、前記ラインの少なくとも一部のデジタル値に依存して調整する調整手段、を特徴とする装置。
  7. 前記ディスプレイ装置はAMOLED又はLCDである、請求項6記載の装置。
  8. 前記基準信号手段は基準電圧又は基準電流を基準駆動信号として供給する、請求項6又は7記載の装置。
  9. 前記ラインの少なくとも一部の最大デジタル値を決定し及び前記最大デジタル値を前記調整手段へ供給する分析手段を更に有し、従って前記調整手段は、前記少なくとも1つの基準駆動信号を決定されるべき又は予め決定された最小デジタル値と前記最大デジタル値との間のデジタル値に割り当て可能である、請求項6乃至8の1項記載の装置。
  10. 前記ラインの少なくとも一部のデジタル値のヒストグラムを決定し及び前記調整手段を制御する分析手段を更に有し、従って前記少なくとも1つの基準駆動信号は前記ヒストグラムに基づき調整される、請求項6乃至8の1項記載の装置。
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