JP5342064B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
これら4原色又は4原色以上の液晶表示装置においては、表示に用いる原色の数を増やすことにより、特に赤色の明度の低下によって、視認性が損なわれることになる。また、白表示の色調を調節するために、高色温度の光源が用いられると、赤表示の明度は更に低下し、これに伴って、視認性は更に損なわれる。上記好ましい形態とすれば、明るい赤を表示することができる結果、視認性を向上させることができ、それによって本発明の構成と相まって、本発明の効果を相乗的に得ることができる。
図1は、実施形態1の液晶表示装置において、Cgdグラデーションを設けなかった場合のRGB3原色それぞれの面内対向分布を示すグラフである。
図1中、一点鎖線は、G(緑)の面内対向分布101を示し、点線は、B(青)の面内対向分布101を示し、破線は、R(赤)の面内対向分布101を示す。位置xは、信号が走査線に入力されるパネル平面上の横軸の位置を0としたときの走査線信号側の位置を示す。
図1に示したように、絵素によってΔVdに差Aがある場合、Cgdグラデーションを設けなかったときは、RGB3原色それぞれの面内対向分布101が異なることになる。これに対してCgdグラデーションを設ける図(図26〜図29、並びに、図31〜図32)については後述する通りである。
図6は、実施例1の1画素あたりのカラーフィルタの平面模式図である。図6に示すように、実施例1においてカラーフィルタは、赤(R)、緑(G)及び青(B)の3色のカラーフィルタが配置されている。実施例1におけるカラーフィルタは、ストライプ配列であり、パネルの縦方向に同色の絵素が形成される。
図12は、実施例2の1画素あたりのカラーフィルタの平面模式図である。図12に示すように、実施例2におけるカラーフィルタは、ストライプ配列であり、パネルの縦方向に同色の絵素が形成される。また、実施例2においてカラーフィルタは、赤(R)、緑(G)及び青(B)の3色が用いられている。色の配置順は特に限定されない。実施例2では、赤(R)のピッチ幅が、緑(G)のピッチ幅よりも青(B)のピッチ幅よりも狭い。緑(G)のピッチ幅と青(B)のピッチ幅とは同じである。
図13は、実施例3の1画素あたりのカラーフィルタの平面模式図である。図13に示すように、実施例3におけるカラーフィルタは、ストライプ配列であり、パネルの縦方向に同色の絵素が形成される。また、実施例3においてカラーフィルタは、赤(R)、緑(G)及び青(B)の3色が用いられている。色の配置順は特に限定されない。実施例3では、赤(R)のピッチ幅が青(B)のピッチ幅よりも狭く、青(B)のピッチ幅が緑(G)のピッチ幅よりも狭い。
図14は、実施例4の1画素あたりのカラーフィルタの平面模式図である。図14に示すように、実施例4におけるカラーフィルタは、ストライプ配列であり、パネルの縦方向に同色の絵素が形成される。また、実施例4においてカラーフィルタは、赤(R)、緑(G)、青(B)、及び、黄(Y)の4色が用いられている。色の配置順は特に限定されない。実施例4では、緑(G)のピッチ幅と黄(Y)のピッチ幅とは同じであり、赤(R)のピッチ幅と青(B)のピッチ幅とは同じである。緑(G)及び黄(Y)のピッチ幅は、赤(R)及び青(B)のピッチ幅よりも狭い。
図15及び図16は、実施例5の1画素あたりのカラーフィルタの平面模式図である。図15に示すように、実施例5におけるカラーフィルタは、ストライプ配列であり、パネルの縦方向に同色の絵素が形成される。また、実施例5においてカラーフィルタは、赤(R)、緑(G)、青(B)、及び、黄(Y)の4色が用いられている。色の配置順は特に限定されない。実施例5では、緑(G)のピッチ幅と黄(Y)のピッチ幅とは同じである。赤(R)のピッチ幅は、緑(G)及び黄(Y)のいずれのピッチ幅よりも大きく、青(B)のピッチ幅もまた、緑(G)及び黄(Y)のいずれのピッチ幅よりも大きい。
図17〜図20は、実施例6の1画素あたりのカラーフィルタの平面模式図である。図17〜図20に示すように、実施例6におけるカラーフィルタは、ストライプ配列であり、パネルの縦方向に同色の絵素が形成される。また、実施例6においてカラーフィルタは、赤(R)、緑(G)、青(B)、及び、黄(Y)の4色が用いられている。色の配置順は特に限定されない。実施例6では、赤のピッチ幅は、緑及び黄のいずれのピッチ幅よりも大きく、青のピッチ幅もまた、緑及び黄のいずれのピッチ幅よりも大きい。緑のピッチ幅と黄のピッチ幅との関係、及び、赤のピッチ幅と青のピッチ幅との関係は、いずれが大きい形態も想定される。図17は、ピッチ幅が黄<緑<青<赤の形態であり、図18は、ピッチ幅が緑<黄<青<赤の形態であり、図19は、ピッチ幅が黄<緑<赤<青の形態であり、図20は、ピッチ幅が緑<黄<赤<青の形態である。
図21及び図22は、実施例7の1画素あたりのカラーフィルタの平面模式図である。図21及び図22に示すように、実施例7におけるカラーフィルタは、赤、緑、青及び黄の4色絵素による田の字配列であり、縦方向及び横方向のそれぞれに2つずつ形成された計4つのマスによって一つの絵素が構成される。色の配置順は特に限定されない。各絵素の面積は、実施例4〜6のいずれのパターンも適用することができる。すなわち、実施例7は、ストライプ配列が田の字配列となったこと以外は、同様である。なお、田の字配列であれば、ストライプ配列の場合と異なり、画素が横方向に並ぶ絵素のみならず、縦方向に並ぶ絵素によっても構成される。したがって、図21のように、縦方向のピッチ幅が異なる場合もあれば、図22のように、横方向のピッチ幅が異なる場合も想定される。
実施例5の液晶表示装置においては、異なる絵素ピッチをもつ4色の絵素において、絵素のピッチ幅を「青」>「赤」>「緑=黄」とした場合に、それぞれの絵素間でのa〜eの値を下記表1のように調整することで、絵素間でのαのズレ(max−min)を、3.88%とすることができた。また、ΔVdは、赤の絵素で1.838V、緑及び黄の絵素で1.901V、青の絵素で1.910Vとなっており、ΔVdの最大値と最小値との間の差は、72mVであった。後述する実施例8及び実施例9では、更にCgdグラデーションを設定するとともに絵素間のαの値を調整することになる。なお、グラデーションを設定しない場合は、面内対向分布が生じることになり、表示画像にフリッカや表示劣化が生じるおそれがある。なお、ここでの各絵素のピッチ幅の比は、「赤」:「緑」:「黄」:「青」が1.4:1:1:1.7であった。
上記表1に示した各絵素を有する液晶表示装置において、各絵素に対して等しいΔCgd/Cpixをかけるようにグラデーションを設定した場合の各絵素の情報を、下記表2に示す。なお、Cdgグラデーションを設定するために、走査線の信号進行方向に沿ってゲート電極の長さを変動させ、ゲート電極とドレイン電極との重なり面積を変動させている。この変動するゲート電極26の長さは、gである。また、ゲートバスライン11の一部から延伸されたゲート電極25のゲートバスライン11と平行な方向の長さはfである。1Step当たりの補正量(Cgd補正量)は、1Stepにつきgの大きさを増減させた大きさである。全Step数は、当該補正のうち、gの大きさを増加させる補正を行った段数である。最大補正量は、gの最大値である。1Step当たりのΔVd補正量(mV)は、1Step当たりのgの増減に伴うΔVdの増減量である。最大補正量(mV)は、gが最大値となったときのΔVd補正量であり、ΔVd補正量の最大値である。最適対向ズレ(mV)は、グラデーションを設定する前の面内対向分布の最大値と最小値の差である。最大補正量をかけた位置でのΔVd(V)は、gが最大値となったとき(パネル面内で、gが最大となる位置)のΔVdの値である。
実施例8の液晶表示装置においては、それぞれの絵素間でのgの値を上記表2に示したように調整することで、最大補正量のときのΔVd補正量差を、赤の絵素で154.1mV、緑及び黄の絵素で157.8mV、青の絵素で163.5mVとすることができ、最大補正量のときのΔVd補正量差の絵素間での最大値と最小値との間の差は、9.4mVであった。また、最適対向ズレは324mVであり、最大補正量のときのΔVdを、赤の絵素で1.668V、緑及び黄の絵素で1.735V、青の絵素で1.750Vとすることができ、最大補正量のときのΔVdの最大値と最小値との間の差は、82mVであった。αズレ(αの最大値とαの最小値との差の、αの最小値に対する割合)は、4.19%であった。したがって、上記設計によれば、最適対向電圧の絵素間での調整が充分に行われ、焼きつきの発生が抑制された液晶表示装置を得ることができた。
図26は、実施例8の変形例の液晶表示装置において設けたCgdグラデーション102を示すグラフである。図26中、実線は、R(赤)、G(緑)及びB(青)において設けたCgd補正量(Cgdグラデーション)を示す。
図27は、実施例8の変形例の液晶表示装置において、Cgdグラデーションを設けた場合のRGB3原色それぞれの面内対向分布を示すグラフである。図27に示されるように、Cgdグラデーションが面内対向分布103を十分に低減できる程度にかけられた場合、各絵素における面内対向分布103はそれぞれほぼ一定になり、各絵素間のΔVd差はCgdグラデーションを設けなかった場合と略同一とすることができた。図27中、一点鎖線は、G(緑)の面内対向分布103を示し、点線は、B(青)の面内対向分布103を示し、破線は、R(赤)の面内対向分布103を示す。実施例8の変形例においては、図27に示されるように、ΔVdを揃えたとしてもAだけずれていた場合、画素ごとに面内対向分布103が平行移動したようになる。これに対して画素容量の差を考慮してCgd/Cpixが等しくなるようにCgdグラデーションをかけ、かつその量が最適対向ずれを実質的に完全に補償する量であれば、面内対向分布103は一定で、ΔVd差Aをもつようになる。
図28は、実施例8のもう一つの変形例の液晶表示装置において設けたCgdグラデーションを示すグラフである。図28中、実線は、R(赤)、G(緑)及びB(青)において設けたCgd補正量を示す。
図29は、実施例8のもう一つの変形例の液晶表示装置において、Cgdグラデーションを設けた場合のRGB3原色それぞれの面内対向分布を示すグラフである。図29に示されるように、Cgdグラデーションが面内対向分布を十分に低減できる程度にかけられた場合、各絵素における面内対向分布のバラツキは低減したが、残っており、面内対向分布が一定にはなっていない。各絵素間のΔVd差はCgdグラデーションを設けなかった場合と略同一であった。図29中、一点鎖線は、G(緑)の面内対向分布を示し、点線は、B(青)の面内対向分布を示し、破線は、R(赤)の面内対向分布を示す。実施例8のもう一つの変形例においても、図29に示されるように、ΔVdを揃えたとしてもAだけずれていた場合、画素ごとに面内対向分布が平行移動したようになる。例えば、x=0の位置のΔVd差Aと最大補正量の位置のΔVd差Aとは、略同一である。面内対向分布を一定にするという観点からは、上述した実施例8の変形例のように、Cgdグラデーションの量が最適対向ずれを実質的に補償する量であることが好ましい。
上記表1に示した各絵素を有する液晶表示装置において、各絵素に対して面内対向を揃えるようなΔCgd/Cpixとなるようにグラデーションを設定した場合の各絵素の情報を、下記表3に示す。実施例9では、実施例8のようにグラデーションを設定した場合であっても数十mV程度(実施例8では、82mV)の差はでてしまうので、そのΔVdの差も考慮に入れたうえでCgdグラデーションを設定したものである。なお、表3中の各項目名は、上述した表2に示した各項目名と同様である。
実施例9の液晶表示装置においては、それぞれの絵素間でのgの値を上記表3及び図30に示したように調整することで、最大補正量のときのΔVd補正量差を、赤の絵素で154.1mV、緑及び黄の絵素で157.8mV、青の絵素で147.2mVとすることができ、最大補正量のときのΔVd補正量差の絵素間での最大値と最小値との間の差は、23mVであった。また、最大補正量のときのΔVdを、赤の絵素で1.668V、緑及び黄の絵素で1.735V、青の絵素で1.733Vとすることができ、最大補正量のときのΔVdの最大値と最小値との間の差は、67.0mVであった。αズレ(αの最大値とαの最小値との差の、αの最小値に対する割合)は、3.40%であった。したがって、上記設計によれば、最適対向電圧の絵素間での調整の程度を緩めることでαのズレを改善することができ、焼きつきの発生が抑制された液晶表示装置を得ることができた。
図31は、実施例9の変形例の液晶表示装置において設けたCgdグラデーションを示すグラフである。図31では、ΔVdが大きい画素(R)には少なめにCgdグラデーションを設定している。図31中、実線は、G(緑)において設けたCgd補正量とB(青)において設けたCgd補正量とをそれぞれ示し、破線は、R(赤)において設けたCgd補正量を示す。
図32は、実施例9の変形例の液晶表示装置において、Cgdグラデーションを設けた場合のRGB3原色それぞれの面内対向分布を示すグラフである。図32中、一点鎖線は、G(緑)の面内対向分布を示し、点線は、B(青)の面内対向分布を示し、破線は、R(赤)の面内対向分布を示す。
図31及び図32に示されるように、実施例9及び実施例9の変形例ではΔVdの差も考慮に入れたうえで最大補正量のときに各絵素でαがより揃うようにCgdグラデーションが設定されている。
このように設定するCgdグラデーションをΔVdが大きい画素(R)に対してはより少なくし、その他のΔVdが小さい画素(G、B)に対してはより多くすると、面内対向分布が同一にはならないものの、面内対向分布のバラツキを低減するとともに、実施例8よりも更にΔVd差を小さくすることができる。例えば、x=0の位置のΔVd差はAのままであるが、最大補正量の位置のΔVd差Bは、Aよりも小さくなっている。
上記表1に示した各絵素を有する液晶表示装置において、グラデーション配置の調整がされていない場合の各絵素の情報を、下記表4に示す。なお、表4中の各項目名は、上述した表2及び表3に示した各項目名と同様である。
比較例1の液晶表示装置においては、それぞれの絵素間でのgの値を上記表4及び図33に示したように調整することで、最大補正量のときのΔVd補正量差を、赤の絵素で112.0mV、緑及び黄の絵素で157.8mV、青の絵素で87.2mVとなり、最大補正量のときのΔVd補正量差の絵素間での最大値と最小値との間の差は、70.6mVであった。また、最大補正量のときのΔVdを、赤の絵素で1.626V、緑及び黄の絵素で1.735V、青の絵素で1.673Vとすることができ、最大補正量のときのΔVdの最大値と最小値との間の差は、109mVであった。αズレ(αの最大値とαの最小値との差の、αの最小値に対する割合)は、6.53%であった。したがって、上記設計による液晶表示装置は、焼きつきの発生が生じるおそれがある。
図34は、比較例1の変形例の液晶表示装置において設けたCgdグラデーションを示すグラフである。図34中、一点鎖線は、G(緑)において設けたCgd補正量を示し、点線は、B(青)において設けたCgd補正量を示し、破線は、R(赤)において設けたCgd補正量を示す。
図35は、比較例1の変形例の液晶表示装置において、Cgdグラデーションを設けた場合のRGB3原色それぞれの面内対向分布を示すグラフである。図35中、一点鎖線は、G(緑)の面内対向分布を示し、点線は、B(青)の面内対向分布を示し、破線は、R(赤)の面内対向分布を示す。
図34及び図35に示されるように、比較例1及びその変形例では設定するCgdグラデーションを画素容量の差を無視して同じ形状(Cgd補正量とステップ数が同じ)とした場合必要とされる補償量に対して多すぎたり(G)、少なすぎたり(R)することがあり、面内対向分布・ΔVdともに本発明の効果を充分に奏することができる範囲内とすることができない。例えば、x=0の位置でのΔVd差Aよりも、最大補正量のときのΔVd差Cがより大きくなっている。
図54は、実施形態2の液晶表示装置の画素電極、TFT及び各種配線の配置構成を示す平面模式図である。図54に示すように、実施形態2においては、一つの絵素に対して二つの画素電極、(以下、それぞれを副画素電極ともいう。)が配置されている。また、複数個の絵素によって一つの画素が構成されており、各絵素を個別に制御することで各画素が制御され、更に液晶表示装置による表示全体が制御される。
Vlc1=Vs−ΔVd
Vlc2=Vs−ΔVd
となる。また、このとき、第一及び第二のCsバスライン13a、13bの電圧Vcs1、Vcs2は
Vcs1=Vcom−Vad
Vcs2=Vcom+Vad
である。
Vlc1=Vs−ΔVd+2×Vad×Ccs1/(Clc1+Ccs1)
Vlc2=Vs−ΔVd−2×Vad×Ccs2/(Clc2+Ccs2)
へ変化する。
Vlc1=Vs−ΔVd+2×Vad×Ccs1/(Clc1+Ccs1)
Vlc2=Vs−ΔVd−2×Vad×Ccs2/(Clc2+Ccs2)
から、
Vlc1=Vs−ΔVd
Vlc2=Vs−ΔVd
へ変化する。
Vlc1=Vs−ΔVd
Vlc2=Vs−ΔVd
から、
Vlc1=Vs−ΔVd+2×Vad×Ccs1/(Clc1+Ccs1)
Vlc2=Vs−ΔVd−2×Vad×Ccs2/(Clc2+Ccs2)
へ変化する。
Vlca=Vs−ΔVd+Vad×Ccs1/(Clc1+Ccs1)
Vlcb=Vs−ΔVd−Vad×Ccs2/(Clc2+Ccs2)
となる。
V1=Vlc1−Vcom
V2=Vlc2−Vcom
すなわち、
V1=Vs−ΔVd+Vad×Ccs1/(Clc1+Ccs1)−Vcom
V2=Vs−ΔVd−Vad×Ccs2/(Clc2+Ccs2)−Vcom
となり、互いに異なる値となる。
実施形態3においては、赤、緑及び青の3色、又は、赤、緑、青及び黄の4色の絵素を用いており、これらの絵素の組み合わせが一つの画素を構成している。なお、実施形態3において、絵素の色の種類、数及び配置順は特に限定されない。
実施形態4においては、赤、緑及び青の3色、又は、赤、緑、青及び黄の4色の絵素を用いており、これらの絵素の組み合わせが一つの画素を構成している。なお、実施形態4において、絵素の色の種類、数及び配置順は特に限定されない。
実施形態5においては、赤、緑及び青の3色、又は、赤、緑、青及び黄の4色の絵素を用いており、これらの絵素の組み合わせが一つの画素を構成している。なお、実施形態5において、絵素の色の種類、数及び配置順は特に限定されない。
図66及び図67は、実施形態6における液晶層の断面模式図である。実施形態6においては、赤、緑及び青の3色、又は、赤、緑、青及び黄の4色の絵素を用いており、これらの絵素の組み合わせが一つの画素を構成している。図66は、実施形態6において3色の絵素を用いた形態を示す断面模式図であり、図67は、実施形態6において4色の絵素を用いた形態を示す断面模式図である。
2:アクティブマトリクス基板
3:カラーフィルタ基板
11:ゲートバスライン(走査線)
12:ソースバスライン(信号線)
13:Csバスライン(補助容量配線)
13a:第一のCsバスライン
13b:第二のCsバスライン
14:TFT(薄膜トランジスタ)
14a:第一のTFT
14b:第二のTFT
15:画素電極
15a:第一の副画素電極
15b:第二の副画素電極
21:チャネル領域
22:ソース電極
23:ドレイン電極
23a:ドレイン電極の広がり部
24:コンタクトホール
25:ゲート電極
26:変動するゲート電極
31:カラーフィルタ
31R:カラーフィルタ(赤)
31G:カラーフィルタ(緑)
31B:カラーフィルタ(青)
31Y:カラーフィルタ(黄)
41:画素電極
42:対向電極
101、103、113、121、123:面内対向分布
102、112、122:Cgdグラデーション
131:Step(n)の画素
132:Step(n+1)の画素
133:モザイク領域
Claims (9)
- 一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、かつ複数色の絵素によって一つの画素が構成される液晶表示装置であって、
該一対の基板の一方は、走査線と、信号線と、補助容量配線と、該走査線及び該信号線のそれぞれと接続された薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタと接続された画素電極とを備え、
該一対の基板の他方は、対向電極を備え、
該画素電極は、一つの絵素に対応してそれぞれ配置され、
該走査線と該画素電極とは、ゲートドレイン容量を形成し、
該一つの画素内に配置された複数の画素電極のうち、より大きな画素容量をもつ画素電極が形成するゲートドレイン容量が、より小さな画素容量をもつ画素電極が形成するゲートドレイン容量よりも大きいものであり、
該画素電極の走査線との重なり面積は、単色の絵素に対応して配置される画素電極毎に、走査線の信号の進行方向に従って始めは増加し、かつその増加率が減少するように形成されたものであり、
該増加率は、画素容量の異なる画素電極毎に異なる
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記一つの画素内に配置された複数の画素電極のうち、より大きな画素容量をもつ画素電極は、該一つの画素内に配置された複数の画素電極のうち、より大きなチャネル幅を有する薄膜トランジスタと接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記一つの画素内に配置された複数の画素電極のうち、より大きな画素容量をもつ画素電極は、該一つの画素内に配置された複数の画素電極のうち、より画素電極の走査線との重なり面積が大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
- 前記より大きな画素容量をもつ画素電極の面積は、前記より小さな画素容量をもつ画素電極の面積と異なっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記より大きな画素容量をもつ画素電極と重なっている液晶層の厚みは、前記より小さな画素容量をもつ画素電極と重なっている液晶層の厚みと異なっていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記信号線と前記画素電極とは、ソースドレイン容量を形成し、
前記補助容量配線と前記画素電極とは、補助容量を形成し、
前記画素電極と前記対向電極とは、液晶容量を形成し、
該ゲートドレイン容量、該ソースドレイン容量、該補助容量、及び、該液晶容量の総和に対する、該ゲートドレイン容量の比は、前記複数色の絵素間で異なっており、
前記複数色の絵素に対してそれぞれ得られるゲートドレイン容量の比のうち、最も大きなゲートドレイン容量の比と、最も小さなゲートドレイン容量の比との差は、最も小さなゲートドレイン容量の比に対して10%以下である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記信号線と前記画素電極とは、ソースドレイン容量を形成し、
前記補助容量配線と前記画素電極とは、補助容量を形成し、
前記画素電極と前記対向電極とは、液晶容量を形成し、
前記一つの絵素内における、前記ゲートドレイン容量、前記ソースドレイン容量、前記補助容量、及び、前記液晶容量の総和の最大値に対する、前記ゲートドレイン容量、前記ソースドレイン容量、前記補助容量、及び、前記液晶容量の総和の最小値で算出される応答係数の値は、前記複数色の絵素間で異なっており、
該複数色の絵素に対してそれぞれ得られる応答係数のうち、最も大きな応答係数と、最も小さな応答係数との差は、最も小さな応答係数に対して5%以下である
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記画素電極は、一つの絵素内で複数に分割されたものであり、
前記薄膜トランジスタは、該画素電極のそれぞれと接続され、
前記補助容量配線は、該画素電極のそれぞれと重畳し、かつ電圧の極性が一定時間ごとに反転する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記信号線と前記画素電極とは、ソースドレイン容量を形成し、
前記補助容量配線と前記画素電極とは、補助容量を形成し、
前記画素電極と前記対向電極とは、液晶容量を形成し、
前記ゲートドレイン容量、前記ソースドレイン容量、前記補助容量、及び、前記液晶容量の総和に対する、前記補助容量の比は、前記複数色の絵素間で異なっており、
該複数色の絵素に対してそれぞれ得られる補助容量の比のうち、最も大きな補助容量の比と、最も小さな補助容量の比との差は、最も小さな補助容量の比に対して1.0%以下である
ことを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
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