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CN104008735B - Led背光驱动电路以及液晶显示器 - Google Patents

Led背光驱动电路以及液晶显示器 Download PDF

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CN104008735B CN201410274100.3A CN201410274100A CN104008735B CN 104008735 B CN104008735 B CN 104008735B CN 201410274100 A CN201410274100 A CN 201410274100A CN 104008735 B CN104008735 B CN 104008735B
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Abstract

本发明公开了一种LED背光驱动电路，包括：升压电路，用于将输入电压转换成所需要的输出电压提供给LED灯串；电流控制模块，连接到LED灯串的负端，用于调节LED灯串的工作电流；驱动芯片，用于为升压电路提供第一方波信号；为电流控制模块提供第二方波信号；电流检测模块，用于检测LED灯串的工作电流并产生一检测信号；控制信号模块，接收电流检测模块产生的检测信号并产生一控制信号；频率调节模块，接收控制信号模块产生的控制信号并根据该控制信号产生一电阻值；频率调节模块还连接到所述驱动芯片，驱动芯片根据所述电阻值调节背光驱动电路的驱动频率。本发明还公开了一种包含如上背光驱动电路的液晶显示器。

Description

LED背光驱动电路以及液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种LED背光驱动电路，特别是一种能够根据工作电流的大小调节驱动频率的LED背光驱动电路，以及具备该LED背光驱动电路的液晶显示器。
背景技术
随着技术的不断进步，液晶显示设备的背光技术不断得到发展。传统的液晶显示设备的背光源采用冷阴极荧光灯(CCFL)。但是由于CCFL背光源存在色彩还原能力较差、发光效率低、放电电压高、低温下放电特性差、加热达到稳定灰度时间长等缺点，当前已经开发出使用LED背光源的背光源技术。
附图1是现有的一种用于液晶显示器的LED背光源的驱动电路的电路图。如图1所示，该LED背光源驱动电路包括升压电路、驱动芯片以及led串，升压电路包括电感器L、整流二极管D1、第一场效应晶体管Q1、电容器C和第一电阻R1，所述电感器L的一端接收所述输入的直流电压Vin，电感器L的另一端连接到整流二极管D1的正端并连接到第一场效应晶体管Q1的漏极，第一场效应晶体管Q1的栅极由驱动芯片提供第一方波信号PWM1驱动，第一场效应晶体管Q1的源极通过第一电阻R1与地电性连接；整流二极管D1的负端获得输出电压Vout提供给led串，整流二极管D1的负端还通过电容器C与地电性连接。led串的负极还连接有第二场效应晶体管Q2，其中，第二场效应晶体管Q2的漏极连接到led串的负极，源极通过第三电阻R3与地电性连接，栅极由驱动芯片提供第二方波信号PWM2驱动，通过改变第二方波信号PWM2的占空比，可以增大或减小led串的工作电流。在该驱动电路中，驱动芯片还连接有用于确定该该驱动电路的驱动频率Fs的第二电阻R2。
在如上所述的驱动电路中，其驱动频率是固定的，计算公式为：其中γ为驱动芯片内部固定的常数。该驱动电路的输出功率为：其中L为电感器L的电感值，Ip为流经电感器L的电流峰值，当减小第二方波信号PWM2的占空比使led串的工作电流减小时，驱动电路的输出功率减小，则Fs可以相应减小。但是，如前所述，该电路的驱动频率是固定不变，而升压电路中的电感器L、整流二极管D1、第一场效应晶体管Q1的功耗均与Fs成正比，因此，在第二方波信号PWM2的占空比减小的情况下驱动频率Fs可以相应减小而实际没有减小，则驱动电路的驱动效率会变差。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种LED背光驱动电路，该驱动电路能够能够根据工作电流的大小调节驱动频率，较小了驱动电路的功耗，提高了驱动效率。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种LED背光驱动电路，包括：
升压电路，用于将输入电压转换成所需要的输出电压提供给LED灯串；
电流控制模块，连接到所述LED灯串的负端，用于调节LED灯串的工作电流；
驱动芯片，用于为所述升压电路提供第一方波信号，以使所述升压电路实现升压的功能；为所述电流控制模块提供第二方波信号，以使所述电流控制模块实现控制电流的功能；
电流检测模块，用于检测所述LED灯串的工作电流，并根据该工作电流的大小产生一检测信号；
控制信号模块，接收所述电流检测模块产生的检测信号并根据该检测信号产生一控制信号；
频率调节模块，接收所述控制信号模块产生的控制信号并根据该控制信号产生一电阻值；所述频率调节模块还连接到所述驱动芯片，所述驱动芯片根据所述电阻值调节所述背光驱动电路的驱动频率。
优选地，所述电流检测模块包括一光电耦合器，所述光电耦合器的输入端连接到所述LED灯串回路，所述光电耦合器的输出端产生一电压检测信号。
优选地，所述光电耦合器包括一发光二极管和一光电二极管，所述发光二极管的正端连接到所述升压电路的输出端，负端连接到所述LED灯串的正端；所述光电二极管的正端连接有第一工作电压，负端通过第四电阻与地电性连接；从所述光电二极管的负端产生一电压检测信号。
优选地，所述控制信号模块包括第一比较器和第二比较器；其中，第一比较器的反相输入端接收第一基准电压，第二比较器的同相输入端接收第二基准电压，第一比较器的同相输入端和第二比较器的反相输入端分别接收所述电流检测模块输出的检测信号，所述第一比较器和第二比较器的输出端产生的控制信号分别输入到所述频率调节模块中；其中，所述检测信号为电压检测信号，所述第一基准电压大于第二基准电压。
优选地，所述频率调节模块包括多个电阻和多个开关元件连接形成的多个电路回路；所述控制信号模块产生的控制信号控制该些多个开关元件的导通或截止，选择导通不同的电路回路连接到所述驱动芯片，其中，不同的电路回路具有不同的电阻值。
优选地，所述开关元件为效应晶体管或三极管。
优选地，所述频率调节模块包括第五电阻，所述第五电阻的第一端连接到所述驱动芯片，第二端串联第六电阻再与地电性连接；所述第五电阻的第一端还连接到第七电阻，第七电阻的另一端连接到第三场效应晶体管的漏极，第三场效应晶体管的源极与地电性连接，第三场效应晶体管的栅极接收所述控制信号模块输出的控制信号；所述第五电阻的第二端还连接到第四场效应晶体管的漏极，第四场效应晶体管的源极与地电性连接，第四场效应晶体管的栅极通过第八电阻连接到第二工作电压；第四场效应晶体管的栅极还连接到第五场效应晶体管的漏极，第五场效应晶体管的源极与地电性连接，第五场效应晶体管的栅极接收所述控制信号模块输出的控制信号；其中，所述控制信号模块输出的控制信号为高电平或低电平，使所述第三场效应晶体管、第四场效应晶体管和第五场效应晶体管导通或截止，从而使所述频率调节模块产生不同的电阻值连接到所述驱动芯片。
优选地，所述电流检测模块包括一光电耦合器，所述光电耦合器包括一发光二极管和一光电二极管，所述发光二极管的正端连接到所述升压电路的输出端，负端连接到所述LED灯串的正端；所述光电二极管的正端连接有第一工作电压，负端通过第四电阻与地电性连接；从所述光电二极管的负端产生一电压检测信号；所述控制信号模块包括第一比较器和第二比较器；其中，第一比较器的反相输入端接收第一基准电压，第二比较器的同相输入端接收第二基准电压，第一比较器的同相输入端和第二比较器的反相输入端分别接收所述电流检测模块输出的电压检测信号，所述第一比较器和第二比较器的输出端产生的控制信号分别输入到所述频率调节模块中；其中，所述第一基准电压大于第二基准电压；所述频率调节模块包括第五电阻，所述第五电阻的第一端连接到所述驱动芯片，第二端串联第六电阻再与地电性连接；所述第五电阻的第一端还连接到第七电阻，第七电阻的另一端连接到第三场效应晶体管的漏极，第三场效应晶体管的源极与地电性连接，第三场效应晶体管的栅极连接到所述第一比较器的输出端；所述第五电阻的第二端还连接到第四场效应晶体管的漏极，第四场效应晶体管的源极与地电性连接，第四场效应晶体管的栅极通过第八电阻连接到第二工作电压；第四场效应晶体管的栅极还连接到第五场效应晶体管的漏极，第五场效应晶体管的源极与地电性连接，第五场效应晶体管的栅极连接到所述第二比较器的输出端。
优选地，所述电流控制模块包括第二场效应晶体管和第三电阻，所述第二场效应晶体管的漏极连接到所述LED灯串的负端，源极通过第三电阻与地电性连接，栅极连接到所述驱动芯片，由驱动芯片提供第二方波信号驱动，通过改变第二方波信号的占空比，可以增大或减小所述LED灯串的工作电流。
本发明的另一方面是提供一种液晶显示器，包括相对设置的液晶面板以及背光模组，由所述背光模组提供显示光源给所述液晶面板，以使所述液晶面板显示图像；所述背光模组采用LED背光源，其中，所述LED背光源采用如上所述的LED背光驱动电路。
本发明提供的背光驱动电路通过检测LED灯串的工作电流，根据该工作电流的变化，由频率调节模块选择导通具有不同电阻值的电路回路连接到驱动芯片，从而得到不同的驱动频率，即，当用于控制LED灯串的工作电流的方波信号的占空比减小时，驱动电路的输出功率减小，此时可以相应的减小驱动频率，较小了驱动电路的功耗，提高了驱动效率。
附图说明
图1是现有的一种用于液晶显示器的LED背光源的驱动电路的电路图。
图2是本发明实施例提供的液晶显示器的结构示意图。
图3是本发明一具体实施例中的LED背光驱动电路的连接模块图。
图4是本发明一具体实施例中的电流检测模块的电路图。
图5是本发明一具体实施例中的控制信号模块的电路图。
图6是本发明一具体实施例中的频率调节模块的电路图。
图7是本发明一具体实施例中的LED背光驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面将对结合附图用实施例对本发明做进一步说明。
如图2所示，本实施例提供了包括相对设置的液晶面板200以及背光模组100，由所述背光模组100提供显示光源给所述液晶面板200，以使所述液晶面板200显示图像，其中，所述背光模组100采用LED背光源。
参阅图3-7，本实施例中提供了该LED背光源的驱动电路。图3是该驱动电路的连接模块图。如图3所示，该驱动电路包括：升压电路1，用于将输入电压Vin转换成所需要的输出电压Vout提供给LED灯串2；电流控制模块4，连接到所述LED灯串2的负端，用于调节LED灯串2的工作电流；驱动芯片3，用于为所述升压电路1提供第一方波信号PWM1，以使所述升压电路1实现升压的功能；为所述电流控制模块4提供第二方波信号PWM2，以使所述电流控制模块4实现控制电流的功能；电流检测模块5，用于检测所述LED灯串2的工作电流，并根据该工作电流的大小产生一检测信号；控制信号模块6，接收所述电流检测模块5产生的检测信号并根据该检测信号产生一控制信号；频率调节模块7，接收所述控制信号模块6产生的控制信号并根据该控制信号产生一电阻值；所述频率调节模块7还连接到所述驱动芯片3，所述驱动芯片3根据所述电阻值调节所述背光驱动电路的驱动频率。
其中，参阅图7中，升压电路包括电感器L、整流二极管D1、第一场效应晶体管Q1和第一电阻R1，所述电感器L的一端接收所述输入的直流电压Vin，电感器L的另一端连接到整流二极管D1的正端并连接到第一场效应晶体管Q1的漏极，第一场效应晶体管Q1的栅极由驱动芯片提供第一方波信号PWM1驱动，第一场效应晶体管Q1的源极通过第一电阻R1与地电性连接；整流二极管D1的负端获得输出电压Vout提供给led灯串2。
其中，参阅图7中，电流控制模块4包括第二场效应晶体管Q2和第三电阻R3，所述第二场效应晶体管Q2的漏极连接到所述LED灯串2的负端，源极通过第三电阻R3与地电性连接，栅极连接到所述驱动芯片3，由驱动芯片3提供第二方波信号PWM2驱动，通过改变第二方波信号PWM2的占空比，可以增大或减小所述LED灯串2的工作电流。
在本实施例中，图7中只是示出了一串LED灯串2(包括串联的多个LED灯21)；对于本发明来说，升压电路的输出端连接的LED灯串还可以是并联的多条LED灯串2，每一LED灯串2的负端均分别连接有一个电流控制模块4。
在本实施例中，所述电流检测模块5包括一光电耦合器(PhotoCoupler)，所述光电耦合器的输入端连接到所述LED灯串2回路，所述光电耦合器的输出端产生一电压检测信号。具体地，如图4所示，所述光电耦合器包括一发光二极管D2和一光电二极管D3，所述发光二极管D2的正端连接到所述升压电路1的输出端Vout，负端连接到所述LED灯串2的正端；所述光电二极管D3的正端连接有第一工作电压VT1，其中VT1＝12V，负端通过第四电阻R4与地电性连接。从所述光电二极管D3的负端产生一电压检测信号V。其中，在光电耦合器中，假设输入端的电流为I1(LED灯串2的工作电路)，输出端的电流为I2，则有I1＝β*I2，其中β为常数(由光电耦合器的转换特性决定)，当LED灯串2的工作电流变化时，即输入端的电流I1发生变化，输出端电流为I2也相应的发生变化，则从光电二极管D3的负端产生电压检测信号V也相应的发生变化。
在本实施例中，如图5所示，所述控制信号模块6包括第一比较器61和第二比较器62；其中，第一比较器61的反相输入端接收第一基准电压Vref1，第二比较器62的同相输入端接收第二基准电压Vref2，第一比较器61的同相输入端和第二比较器61的反相输入端分别接收所述电流检测模块5输出的电压检测信号V，所述第一比较器61和第二比较器62的输出端产生的控制信号分别输入到所述频率调节模块7中；其中，所述第一基准电压Vref1大于第二基准电压Vref2。
其中，所述频率调节模块7可以是包括多个电阻和多个开关元件连接形成的多个电路回路；由控制信号模块6产生的控制信号控制该些多个开关元件的导通或截止，选择导通不同的电路回路连接到驱动芯片3，其中，不同的电路回路具有不同的电阻值；其中，所述开关元件为效应晶体管或三极管。具体到本实施例中，如图6所示，本实施例中的频率调节模块7包括第五电阻R5，所述第五电阻R5的第一端连接到所述驱动芯片3，第二端串联第六电阻R6再与地电性连接；所述第五电阻R5的第一端还连接到第七电阻R7，第七电阻R7的另一端连接到第三场效应晶体管Q3的漏极，第三场效应晶体管Q3的源极与地电性连接，第三场效应晶体管Q3的栅极连接到所述第一比较器61的输出端；所述第五电阻R5的第二端还连接到第四场效应晶体管Q4的漏极，第四场效应晶体管Q4的源极与地电性连接，第四场效应晶体管Q4的栅极通过第八电阻R8连接到第二工作电压VT2，第二工作电压VT2＝5V；第四场效应晶体管Q4的栅极还连接到第五场效应晶体管Q5的漏极，第五场效应晶体管Q5的源极与地电性连接，第五场效应晶体管Q5的栅极连接到所述第二比较器62的输出端。
下面将对如图7所示的LED背光驱动电路的工作过程进行详细的说明。
(a)、当第二方波信号PWM2的占空比最大时，LED灯串2的工作电流最大，电流检测模块5输出的电压检测信号V最大，此时V>Vref1>Vref2；控制信号模块6输出的控制信号S1为高电平，S2为低电平；频率调节模块7中，第三场效应晶体管Q3和第四场效应晶体管Q4导通，第五场效应晶体管Q5截止，频率调节模块7的电路回路中，第五电阻R5和第七电阻R7并联后连接到驱动芯片3。此时驱动频率对应最大的驱动频率。
(b)、当第二方波信号PWM2的占空比减小，LED灯串2的工作电流减小，使得电流检测模块5输出的电压检测信号V减小到Vref1>V>Vref2的区间内时；控制信号模块6输出的控制信号S1为低电平，S2为低电平；频率调节模块7中，第四场效应晶体管Q4导通，第三场效应晶体管Q3和第五场效应晶体管Q5截止，频率调节模块7的电路回路中，仅有第五电阻R5连接到驱动芯片3。此时驱动频率对应较小的驱动频率。
(c)、当第二方波信号PWM2的占空比最小，LED灯串2的工作电流最小，电流检测模块5输出的电压检测信号V最小，此时Vref1>Vref2>V；控制信号模块6输出的控制信号S1为低电平，S2为高电平；频率调节模块7中，第三场效应晶体管Q3和第四场效应晶体管Q4截止，第五场效应晶体管Q5导通，频率调节模块7的电路回路中，第五电阻R5和第六电阻R6串联后连接到驱动芯片3。此时驱动频率对应最小的驱动频率。
综合以上，本发明提供的背光驱动电路通过检测LED灯串的工作电流，根据该工作电流的变化，由频率调节模块选择导通具有不同电阻值的电路回路连接到驱动芯片，从而得到不同的驱动频率，即，当用于控制LED灯串的工作电流的方波信号的占空比减小时，驱动电路的输出功率减小，此时可以相应的减小驱动频率，较小了驱动电路的功耗，提高了驱动效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED背光驱动电路，其特征在于，包括：
升压电路(1)，用于将输入电压转换成所需要的输出电压提供给LED灯串(2)；
电流控制模块(4)，连接到所述LED灯串(2)的负端，用于调节LED灯串(2)的工作电流；
驱动芯片(3)，用于为所述升压电路(1)提供第一方波信号，以使所述升压电路(1)实现升压的功能；为所述电流控制模块(4)提供第二方波信号，以使所述电流控制模块(4)实现控制电流的功能；
电流检测模块(5)，用于检测所述LED灯串(2)的工作电流，并根据该工作电流的大小产生一检测信号；
控制信号模块(6)，接收所述电流检测模块(5)产生的检测信号并根据该检测信号产生一控制信号；
频率调节模块(7)，接收所述控制信号模块(6)产生的控制信号并根据该控制信号产生一电阻值；所述频率调节模块(7)还连接到所述驱动芯片(3)，所述驱动芯片(3)根据所述电阻值调节所述背光驱动电路的驱动频率。
2.根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述电流检测模块(5)包括一光电耦合器，所述光电耦合器的输入端连接到所述LED灯串(2)回路，所述光电耦合器的输出端产生一电压检测信号。
3.根据权利要求2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述光电耦合器包括一发光二极管和一光电二极管，所述发光二极管的正端连接到所述升压电路(1)的输出端，负端连接到所述LED灯串(2)的正端；所述光电二极管的正端连接有第一工作电压，负端通过第四电阻与地电性连接；从所述光电二极管的负端产生一电压检测信号。
4.根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述控制信号模块(6)包括第一比较器(61)和第二比较器(62)；
其中，第一比较器(61)的反相输入端接收第一基准电压，第二比较器(62)的同相输入端接收第二基准电压，第一比较器(61)的同相输入端和第二比较器(61)的反相输入端分别接收所述电流检测模块(5)输出的检测信号，所述第一比较器(61)和第二比较器(62)的输出端产生的控制信号分别输入到所述频率调节模块(7)中；
其中，所述检测信号为电压检测信号，所述第一基准电压大于第二基准电压。
5.根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述频率调节模块(7)包括多个电阻和多个开关元件连接形成的多个电路回路；所述控制信号模块(6)产生的控制信号控制该些多个开关元件的导通或截止，选择导通不同的电路回路连接到所述驱动芯片(3)，其中，不同的电路回路具有不同的电阻值。
6.根据权利要求5所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述开关元件为效应晶体管或三极管。
7.根据权利要求5所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述频率调节模块(7)包括第五电阻，所述第五电阻的第一端连接到所述驱动芯片(3)，第二端串联第六电阻再与地电性连接；所述第五电阻的第一端还连接到第七电阻，第七电阻的另一端连接到第三场效应晶体管的漏极，第三场效应晶体管的源极与地电性连接，第三场效应晶体管的栅极接收所述控制信号模块(6)输出的控制信号；所述第五电阻的第二端还连接到第四场效应晶体管的漏极，第四场效应晶体管的源极与地电性连接，第四场效应晶体管的栅极通过第八电阻连接到第二工作电压；第四场效应晶体管的栅极还连接到第五场效应晶体管的漏极，第五场效应晶体管的源极与地电性连接，第五场效应晶体管的栅极接收所述控制信号模块(6)输出的控制信号；
其中，所述控制信号模块(6)输出的控制信号为高电平或低电平，使所述第三场效应晶体管、第四场效应晶体管和第五场效应晶体管导通或截止，从而使所述频率调节模块(7)产生不同的电阻值连接到所述驱动芯片(3)。
8.根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，
所述电流检测模块(5)包括一光电耦合器，所述光电耦合器包括一发光二极管和一光电二极管，所述发光二极管的正端连接到所述升压电路(1)的输出端，负端连接到所述LED灯串(2)的正端；所述光电二极管D3的正端连接有第一工作电压，负端通过第四电阻与地电性连接；从所述光电二极管的负端产生一电压检测信号；
所述控制信号模块(6)包括第一比较器(61)和第二比较器(62)；其中，第一比较器(61)的反相输入端接收第一基准电压，第二比较器(62)的同相输入端接收第二基准电压，第一比较器(61)的同相输入端和第二比较器(61)的反相输入端分别接收所述电流检测模块(5)输出的电压检测信号，所述第一比较器(61)和第二比较器(62)的输出端产生的控制信号分别输入到所述频率调节模块(7)中；其中，所述第一基准电压大于第二基准电压；
所述频率调节模块(7)包括第五电阻，所述第五电阻的第一端连接到所述驱动芯片(3)，第二端串联第六电阻再与地电性连接；所述第五电阻的第一端还连接到第七电阻，第七电阻的另一端连接到第三场效应晶体管的漏极，第三场效应晶体管的源极与地电性连接，第三场效应晶体管的栅极连接到所述第一比较器(61)的输出端；所述第五电阻的第二端还连接到第四场效应晶体管的漏极，第四场效应晶体管的源极与地电性连接，第四场效应晶体管的栅极通过第八电阻连接到第二工作电压；第四场效应晶体管的栅极还连接到第五场效应晶体管的漏极，第五场效应晶体管的源极与地电性连接，第五场效应晶体管的栅极连接到所述第二比较器(62)的输出端。
9.根据权利要求1或6所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述电流控制模块(4)包括第二场效应晶体管和第三电阻，所述第二场效应晶体管的漏极连接到所述LED灯串(2)的负端，源极通过第三电阻与地电性连接，栅极连接到所述驱动芯片(3)，由驱动芯片提供第二方波信号驱动，通过改变第二方波信号的占空比，可以增大或减小所述LED灯串(2)的工作电流。
10.一种液晶显示器，包括相对设置的液晶面板(200)以及背光模组(100)，由所述背光模组(100)提供显示光源给所述液晶面板(200)，以使所述液晶面板(200)显示图像；所述背光模组(100)采用LED背光源，其特征在于，所述LED背光源采用如权利要求1-9任一所述的LED背光驱动电路。
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