(57)【要約】【課題】反射表示時および透過表示時の双方において、明るく、良好なコントラスト比が得られ、反射表示時と透過表示時の視認性のバランスも良く、特に、上下方向の広角視野化を図ることのできる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示パネル１の視認側に配置された配向膜の配向軸を基準とした際に視認側から観察して反時計回りの、第１偏光板２の偏光軸の軸角をθ１、第１位相差板２の延伸軸の軸角をθ２、第２位相差板３の延伸軸の軸角をθ３とし、前記第１位相差板２の位相差値をΔｎＦ１・ｄＦ１、前記第２位相差板３の位相差値をΔｎＦ２・ｄＦ２とする場合の、前記θ１は１２０〜１５０°、前記θ２は１００〜１３０°、前記θ３は７５〜１０５°、前記ΔｎＦ１・ｄＦ１は５２０〜６００ｎｍ、前記ΔｎＦ２・ｄＦ２は１３０〜１５０ｎｍとし、前記各位相差板２，３の延伸軸方向の屈折率をｎｘ、延伸軸と直交する方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとした場合の、前記第１位相差板２は（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝０．３〜０．７、前記第２位相差板３は（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）≒１とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視認側から、第１偏光板、第１位相差板、第２位相差板、液晶表示パネル、および円偏光光源を順に配置させてなり、前記液晶表示パネルは、配向膜がそれぞれ配設された２枚の透明基板間に、２３０°〜２５０°のツイスト角で、位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）を８００〜９２０ｎｍに設定された液晶層を有し、前記液晶層の反視認側には半透過反射層が配置されている液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルの視認側に配置された配向膜の配向軸を基準とした際に視認側から観察して反時計回りの、前記第１偏光板の偏光軸の軸角をθ１、第１位相差板の延伸軸の軸角をθ２、第２位相差板の延伸軸の軸角をθ３とし、前記第１位相差板の位相差値をΔｎＦ１・ｄＦ１、前記第２位相差板の位相差値をΔｎＦ２・ｄＦ２とする場合の、前記θ１が１２０〜１５０°、前記θ２が１００〜１３０°、前記θ３が７５〜１０５°、前記ΔｎＦ１・ｄＦ１が５２０〜６００ｎｍ、前記ΔｎＦ２・ｄＦ２が１３０〜１５０ｎｍとされており、前記各位相差板の延伸軸方向の屈折率をｎｘ、延伸軸と直行する方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとした場合の、前記第１位相差板が（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝０．３〜０．７、前記第２位相差板が（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）≒１とされていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記円偏光光源が、視認側から順に配置された第３位相差板、第４位相差板、第２偏光板およびバックライトからなり、前記液晶表示パネルの反視認側に配置された配向膜の配向軸を基準とした際に視認側から観察して反時計回りとなる、前記第３位相差板の延伸軸の軸角をθ４、第４位相差板の延伸軸の軸角をθ５、第２偏光板の偏光軸の軸角をθ６とし、前記第３位相差板の位相差値をΔｎＦ３・ｄＦ３、前記第４位相差板の位相差値をΔｎＦ４・ｄＦ４とする場合の、前記θ４が３０〜６０°、前記θ５が１５０〜１８０°、前記θ６が５０〜８０°、前記ΔｎＦ３・ｄＦ３は１３０〜１５０ｎｍ、前記ΔｎＦ４・ｄＦ４は２６５〜２８５ｎｍとされており、前記各位相差板の延伸軸方向の屈折率をｎｘ、延伸軸と直行する方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとした場合の、前記第３位相差板および第４位相差板がそれぞれ、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）≒１と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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に、半透過反射型の液晶表示装置であって、反射表示時、透過表示時の双方において、良好なコントラストを示すことのできる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外光を利用して表示を行なう反射領域とバックライトユニットからの照射光を利用して表示を行なう透過領域との双方を有する構成の半透過反射型の液晶表示装置は、携帯電話やＰＤＡ等の表示装置として広く利用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１０７７２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記半透過反射型の液晶表示装置においては、前記反射領域をもって表示を行なう反射表示時および透過領域をもって表示を行う透過表示時の時の双方において、明るく、良好なコントラスト比を得て、しかも、反射表示時と透過表示時の視認性のバランスを良くすることが要求されていた。
【０００５】
また、前述のように、携帯電話やＰＤＡ等の表示装置として用いられる場合、その画面サイズが大きくなる（一般に、上下方向に表示画面のサイズを大きく確保する傾向がある）に従って広角視野化が要求されていた。
【０００６】
そこで、本発明はこのような点に鑑み、反射表示時および透過表示時の双方において、明るく、良好なコントラスト比が得られ、反射表示時と透過表示時の視認性のバランスも良く、また、特に、上下方向の広角視野化を図ることのできる液晶表示装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の液晶表示装置の特徴は、視認側から、第１偏光板、第１位相差板、第２位相差板、液晶表示パネル、および円偏光光源を順に配置させてなり、前記液晶表示パネルは、配向膜がそれぞれ配設された２枚の透明基板間に、２３０°〜２５０°のツイスト角で、位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）を８００〜９２０ｎｍに設定された液晶層を有し、前記液晶層の反視認側には半透過反射層が配置されている液晶表示装置において、前記液晶表示パネルの視認側に配置された配向膜の配向軸を基準とした際に視認側から観察して反時計回りの、前記第１偏光板の偏光軸の軸角をθ１、第１位相差板の延伸軸の軸角をθ２、第２位相差板の延伸軸の軸角をθ３とし、前記第１位相差板の位相差値をΔｎＦ１・ｄＦ１、前記第２位相差板の位相差値をΔｎＦ２・ｄＦ２とする場合の、前記θ１が１２０〜１５０°、前記θ２が１００〜１３０°、前記θ３が７５〜１０５°、前記ΔｎＦ１・ｄＦ１が５２０〜６００ｎｍ、前記ΔｎＦ２・ｄＦ２が１３０〜１５０ｎｍとされており、前記各位相差板の延伸軸方向の屈折率をｎｘ、延伸軸と直行する方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとした場合の、前記第１位相差板が（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝０．３〜０．７、前記第２位相差板が（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）≒１とされている点にある。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の液晶表示装置の特徴は、請求項１に記載の液晶表示装置の前記円偏光光源が、視認側から順に配置された第３位相差板、第４位相差板、第２偏光板およびバックライトからなり、前記液晶表示パネルの反視認側に配置された配向膜の配向軸を基準とした際に視認側から観察して反時計回りとなる、前記第３位相差板の延伸軸の軸角をθ４、第４位相差板の延伸軸の軸角をθ５、第２偏光板の偏光軸の軸角をθ６とし、前記第３位相差板の位相差値をΔｎＦ３・ｄＦ３、前記第４位相差板の位相差値をΔｎＦ４・ｄＦ４とする場合の、前記θ４が３０〜６０°、前記θ５が１５０〜１８０°、前記θ６が５０〜８０°、前記ΔｎＦ３・ｄＦ３が１３０〜１５０ｎｍ、前記ΔｎＦ４・ｄＦ４が２６５〜２８５ｎｍとされており、前記各位相差板の延伸軸方向の屈折率をｎｘ、延伸軸と直行する方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとした場合の、前記第３位相差板および第４位相差板がそれぞれ、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）≒１とされている点にある。
【０００９】
このような構成を採用することにより、反射表示時及び透過表示時において明るく、良好なコントラスト比が得られ、反射表示時の視認性と透過表示時の視認性のよいものとなり、さらに、広視野角が得られるものとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施形態としての半透過反射型の液晶表示装置の積層構成を示す。
【００１１】
本実施形態の半透過反射型の液晶表示装置は液晶表示パネル１を有しており、その液晶表示パネル１の上方（視認側）には、視認側から順に、偏光板（第１偏光板２）と、２枚の位相差板（視認側から、第１位相差板３、第２位相差板４とする）、および拡散層５が配置されており、前記液晶表示パネル１の下面（反視認側）には、円偏光光源６が配置されている。
【００１２】
ここで、前記液晶表示パネル１は、間隔を隔ててほぼ平行に配置された２枚のガラスのような材質からなる透明基板（図示せず）を有しており、これらの両透明基板の外周は周辺シール材（図示せず）により密閉されている。
【００１３】
このうち、上方に位置する一方の透明基板の下方には、透明共通電極（図示せず）が密着するように配設されており、また、この透明共通電極の下方には、電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配向を制御する配向膜（図示せず）が密着するように配設されている。
【００１４】
一方、下方に位置する他方の透明基板の上方には半透過反射膜７が配設されている。この半透過反射膜７は、例えばハーフミラー層や完全反射膜に部分的な開口部を設けた孔あけミラー層に形成されており、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ合金などの金属薄膜を有し、前記金属薄膜に屈折率の大きなＴｉＯ２及び屈折率の小さなＳｉＯ２などの薄膜を積層し、これら各膜の厚みを調整して、透過率や色が調整されている。なお、この半透過反射膜７の前記透過率は１０〜６０％が好ましい。
【００１５】
さらに、前記半透過反射層の上方にはカラーフィルタ層（図示せず）が配設されており、このカラーフィルタ層の上方には、透明セグメント電極（図示せず）が配設され、その上方に配向膜（図示せず）が密着するように配設されている。
【００１６】
そして、前記両透明基板は各配向膜を対向させて貼り合わされており、当該両透明基板と前記周辺シール材により囲繞された密閉空間部には、ツイスト角が２３０°〜２５０°、その位相差値（ΔｎＬＣ・ｄＬＣ）が、８００〜９２０ｎｍ、好ましくは８２０〜９００ｎｍに設定された液晶が封入され、液晶層１５とされている。
【００１７】
なお、前記液晶表示パネル１の内部（例えば、下方に位置する前記透明基板と前記半透過反射膜７との間等）に微細な凹凸形状を表面に有する内部拡散層を配置する構成としてもよい。例えば、前記内部拡散層の微細な凹凸は、前記透明基板を構成するガラス基板をケミカルエッチングしたり、感光性樹脂の表面をフォトリソ法で粗面化する等の方法により得ることができる。
【００１８】
ここで、偏光板は光の振動方向を規制するためのものであり、位相差板は光が液晶層を通過するときに生じる干渉色を補償するためのものである。位相差板としては、例えば、ポリカーボネートなどの透明フィルムを延伸して形成したものを用いることができる。
【００１９】
そして、本実施形態において、前記拡散層５は、前記第２位相差板４を前記液晶表示パネル１の上面に貼付する機能をも有していることが望ましい。例えば、粘着剤を使用して前記貼付する機能を付与する場合は、前記粘着剤中にその屈折率とは異なるものを分散させるとよい。また、前記拡散層５のヘイズ値は、３０〜８２％が好ましく、液晶表示パネル１の内部に反射指向性を制御した内部拡散層が配置されていない場合には前記拡散層５のヘイズ値は６０〜８２％、前記内部拡散層が配置されている場合には前記拡散層５のヘイズ値は３０〜６０％が好ましい。
【００２０】
また、本実施形態において、前記円偏光光源６は、視認側から順に、２枚の位相差板（視認側から、第３位相差板８、第４位相差板９とする）、偏光板（第２偏光板１０）およびバックライト１１が配置されており、バックライト１１の直線偏光を前記第２偏光板１０において円偏光に変換し、その円偏光を、透過表示時の光源として前記液晶表示パネル１を透過させ得るように構成されている。
【００２１】
そして、本実施形態の液晶表示素子は、図２および図３に示すように、前記液晶表示パネル１の視認側に配置された配向膜の配向軸を基準とした際に視認側から観察して反時計回りの、前記第１偏光板２の偏光軸の軸角をθ１、第１位相差板３の延伸軸の軸角をθ２、第２位相差板４の延伸軸の軸角をθ３とし、前記液晶表示パネル１の反視認側に配置された配向膜の配向軸を基準とした際に反時計回りの、前記第３位相差板８の延伸軸の軸角をθ４、第４位相差板９の延伸軸の軸角をθ５、第２偏光板１０の偏光軸の軸角をθ６とし、前記第１位相差板３の位相差値をΔｎＦ１・ｄＦ１、前記第２位相差板４の位相差値をΔｎＦ２・ｄＦ２、前記第３位相差板８の位相差値をΔｎＦ３・ｄＦ３、前記第４位相差板９の位相差値をΔｎＦ４・ｄＦ４とする場合の、前記θ１は１２０〜１５０°、前記θ２は１００〜１３０°、前記θ３は７５〜１０５°、前記θ４は３０〜６０°、前記θ５は１５０〜１８０°、前記θ６は５０〜８０°であり、前記ΔｎＦ１・ｄＦ１は５２０〜６００ｎｍ、好ましくは、５３０〜５９０ｎｍ、前記ΔｎＦ２・ｄＦ２は１３０〜１５０ｎｍ、前記ΔｎＦ３・ｄＦ３は１３０〜１５０ｎｍ、前記ΔｎＦ４・ｄＦ４は２６５〜２８５ｎｍとされている。なお、前記θ１とθ６とを対で、９０°回転させてもよい。
【００２２】
なお、図４には本実施形態の液晶表示装置を構成する第１偏光板２の偏光軸、図５には第１位相差板３の延伸軸、図６には第２位相差板４の延伸軸、図８には第３位相差板８の延伸軸、図９には第４位相差板９の延伸軸、そして、図１０には第２偏光板１０の偏光軸を示す。また、図７は液晶表示パネル１の模式的平面図であり、視認側及び反視認側の配向膜のそれぞれの配向軸を示し、この液晶表示パネル１の主視角方向は時計の６時方向（図７の下方）である。
【００２３】
このように、軸角や位相差値を設定し、前記拡散層５を配置した液晶表示装置は、反射表示時及び透過表示時において明るく、良好なコントラスト比が得られ、反射表示時の視認性と透過表示時の視認性のよいものとなる。
【００２４】
また、図１１に示すように、前記各位相差板の延伸軸方向の屈折率をｎｘ、延伸軸と直行する方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとした場合に、前記第１位相差板３は、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝０．３〜０．７、好ましくは（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝０．４〜０．６、前記第２位相差板４乃至第４位相差板９は、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）≒１とされている。
【００２５】
このように調整された位相差板を配置した液晶表示装置は、広視野角が得られるものとなる。
【００２６】
第１位相差板３が、仮に（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＞０．７の場合には、図７における上下方向の視野角の改善効果が小さく、（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＜０．３の場合には、左右方向の視野角が悪くなるためである。
【００２７】
以下に、前述した本実施形態の液晶表示装置の具体的な実施例を示し、従来の仕様の液晶表示装置（比較例）と比較して説明する。
【００２８】
［実施例］
本実施例の液晶表示装置においては、前記液晶として、２４０°の左ツイスト角を有し、ΔｎＬＣ・ｄＬＣが８４０ｎｍに設定されたＳＴＮ液晶を用い、θ１＝１３５°、θ２＝１１２°、θ３＝９１°、θ４＝４８°、θ５＝１６６°、θ６＝６４°、ΔｎＦ１・ｄＦ１＝５５０ｎｍ、ΔｎＦ２・ｄＦ２＝１４０ｎｍ、ΔｎＦ３・ｄＦ３＝１４０ｎｍ、ΔｎＦ４・ｄＦ４＝２７５ｎｍ、第１位相差板３は（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝０．５、前記第２位相差板４乃至第４位相差板９は（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝１とし、半透過反射層の透過率を３０％、拡散層５のヘイズ値を８０％とした。
【００２９】
［比較例（従来仕様）］
本実施例の液晶表示装置においては、前記液晶として、２４０°の左ツイスト角を有し、ΔｎＬＣ・ｄＬＣが８４０ｎｍに設定されたＳＴＮ液晶を用い、θ１＝１３５°、θ２＝１１２°、θ３＝９１°、θ４＝４８°、θ５＝１６６°、θ６＝６４°、ΔｎＦ１・ｄＦ１＝５５０ｎｍ、ΔｎＦ２・ｄＦ２＝１４０ｎｍ、ΔｎＦ３・ｄＦ３＝１４０ｎｍ、ΔｎＦ４・ｄＦ４＝２７５ｎｍ、第１位相差板３は（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝１、前記第２位相差板４乃至第４位相差板９は（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＝１とし、半透過反射層の透過率を３０％、拡散層５のヘイズ値を８０％とした。
【００３０】
これらの液晶表示装置を１／１６０Ｄｕｔｙの条件によって駆動させたところ、オフ電圧印加時には黒色表示、オン電圧印加時には白色表示となる、ネガ表示を行うことができた。
【００３１】
しかしながら、実施例の液晶表示装置は比較例の液晶表示装置と比較して、反射表示時においても、透過表示時においても、上下方向の広視野角化が得られるものとなった。
【００３２】
なお、図１２には、透過表示時における、前記実施例の液晶表示装置のコントラストの視野角依存性と反転領域（図中、網掛け部分）を示し、図１３には、同じく透過表示時における、前記比較例の液晶表示装置のコントラストの視野角依存性と反転領域（図中、網掛け部分）を示す。なお、ネガ表示を行う本実施例及び比較例において、反転とは、電圧ＯＮ時においても黒色表示となることを意味する。また、図１２及び図１３中、同心円とされ、１０°間隔で０〜５０°まで示された円状のラインは、液晶表示装置の表示面の法線からの傾き角（θ）を示しており、同図の中心点から放射線状に延在し、同図を１２分割するラインは、図７を参照して、液晶表示装置の表示面の３時方向を０°と仮定した場合における時計回りの角度（φ）を示している。
【００３３】
これらの図からわかるように、コントラスト比１：１以下の反転が始まる角度（反転領域の境界部分）が、上方向（１２時方向（φ９０°方向））では、従来例においては約３３°であったのに対し、実施例では約４３°となり、下方向（６時方向（φ２７０°方向））では、従来例においては約４８°であったのに対し、実施例では反転がなくなった。
【００３４】
また、コントラスト比２：１の領域（コントラスト２以上領域）が、上方向では、従来例においては約２９°であったのに対し、実施例では約３６°となり、下方向では、従来例においては約４５°であったのに対し、実施例では約６０°（図示せず）となった。
【００３５】
このように、本実施形態の液晶表示装置においては、反射表示時および透過表示時の双方において、良好なコントラスト比が得られ、反射表示時の視認性と透過表示時の視認性のバランスを良くすることができ、特に、表示面の上下方向において広視野角化が得られ、良好な視認性が得られるものとなった。
【００３６】
なお、本発明は、前述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００３７】
例えば、前記実施例においては、ツイスト角を２４０°とする液晶を用いたが、前記２４０°に限ることなく、いわゆるスーパーツイストの範疇に収まる２３０〜２５０°のツイスト角を有する液晶であればよい。また、液晶層を左ツイストとして説明しているが、右ツイストであってもよく、液晶層が右ツイストの場合には、各軸角θ１〜θ６を時計回りとすればよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、反射表示時および透過表示時の双方において、明るく、良好なコントラスト比が得られ、反射表示時と透過表示時の視認性のバランスも良い液晶表示装置となる。また、特に、上下方向の広角視野化を図ることができ、広角視野化が要求される携帯電話やＰＤＡ等の表示装置として最適なものとなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の液晶表示装置の積層構成を示す縦断面図
【図２】本実施形態の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの視認側に配置される配向膜の配向軸を基準として求められるθ１乃至θ３の説明図
【図３】本実施形態の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの反視認側に配置される配向膜の配向軸を基準として求められるθ４乃至θ６の説明図
【図４】本実施形態の液晶表示装置の第１偏光板の偏光軸を示す図
【図５】本実施形態の液晶表示装置の第１位相差板の延伸軸を示す図
【図６】本実施形態の液晶表示装置の第２位相差板の延伸軸を示す図
【図７】本実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネルの模式的平面図
【図８】本実施形態の液晶表示装置の第３位相差板の延伸軸を示す図
【図９】本実施形態の液晶表示装置の第４位相差板の延伸軸を示す図
【図１０】本実施形態の液晶表示装置の第２偏光板の偏光軸を示す図
【図１１】位相差板の各屈折率の定義を示す説明図
【図１２】透過表示時における、本実施例の液晶表示装置のコントラストの視野角依存性と反転領域を示す図
【図１３】透過表示時における、比較例（従来仕様）の液晶表示装置のコントラストの視野角依存性と反転領域を示す図
【符号の説明】
１  液晶表示パネル
２  第１偏光板
３  第１位相差板
４  第２位相差板
５  拡散層
６  円偏光光源
７  半透過反射膜
８  第３位相差板
９  第４位相差板
１０  第２偏光板
１１  バックライト
１５  液晶層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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