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CN117280253A - 具有p偏振辐射的用于平视显示器的投影装置 - Google Patents

具有p偏振辐射的用于平视显示器的投影装置 Download PDF

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CN117280253A
CN117280253A CN202280004616.9A CN202280004616A CN117280253A CN 117280253 A CN117280253 A CN 117280253A CN 202280004616 A CN202280004616 A CN 202280004616A CN 117280253 A CN117280253 A CN 117280253A
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Saint Gobain Glass France SAS
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Abstract

本发明涉及用于平视显示器(HUD)的投影装置(101)，其至少包括‑复合玻璃板(100)，其具有投影区域(P)、主透视区域(H)、上边缘(O)、下边缘(U)和两个侧面的玻璃板边缘(S)，其中复合玻璃板(100)包括具有外侧表面(I)和内侧表面(II)的外玻璃板(1)和具有外侧表面(III)和内侧表面(IV)的内玻璃板(2)，它们通过热塑性中间层(3)相互接合；和‑指向投影区域(P)并发射p偏振辐射的投影器(4)，其中适合于反射p偏振辐射并且被设计为包括至少一个基于银的导电层的薄层堆叠体的反射层(20)至少在投影区域(P)中布置在外玻璃板(1)的内侧表面(II)或内玻璃板(2)的外侧表面(III)上，并且从内玻璃板(2)开始包括正好一个折射率大于1.9且厚度最大40nm的高折射率层(31)和正好一个折射率小于1.6且厚度最大60nm的低折射率层(32)的抗反射涂层(30)至少在投影区域(P)中布置在内玻璃板(2)的内侧表面(IV)上。

Description

具有P偏振辐射的用于平视显示器的投影装置
本发明涉及用于平视显示器的投影装置。
现代汽车越来越多地配备有所谓的平视显示器(HUD)。通过通常位于仪表板区域中的投影器，将图像投影到挡风玻璃板上，在此处被反射并被驾驶员感知为挡风玻璃板后面的虚拟图像(从他的角度来看)。因此，可以将重要信息投影到驾驶员的视野中，例如当前的行驶速度、导航或警告信息，驾驶员无需将他的视线从道路上移开即可感知这些信息。因此，平视显示器可以为提高交通安全做出重大贡献。
HUD投影器通常以约65°的入射角照射挡风玻璃板，这由挡风玻璃板的安装角度和投影器在运载工具中的定位得出。该入射角接近空气-玻璃过渡的布鲁斯特角(钠钙玻璃为约56.5°)。常规的HUD投影器发射s偏振辐射，其在这样的入射角下有效地被玻璃表面反射。在此出现的问题是，投影器图像在挡风玻璃板的两个外表面上都被反射。由此，除了所需的主图像外，还会出现稍微偏移的副图像，即所谓的幻像(“幻像”)。该问题通常通过将表面彼此成一定角度布置来缓解，特别是通过使用楔形中间层来层压被设计为复合玻璃板的挡风玻璃板，从而使主图像和幻像彼此重叠。用于HUD的具有楔形膜的复合玻璃例如从WO2009071135A1、EP1800855B1或EP1880243A2中已知。
楔形膜很昂贵，因此用于HUD的这种复合玻璃板的生产非常昂贵。因此，需要使用没有楔形膜的挡风玻璃板也可行的HUD投影装置。例如，可以使用p偏振辐射来操作HUD投影器，该p偏振辐射在玻璃板表面上没有明显反射。取而代之，挡风玻璃板具有反射层，特别是具有金属层和/或介电层的反射层，作为p偏振辐射的反射面。这种类型的HUD投影装置例如从DE102014220189A1、US2017242247A1、WO2019046157A1和WO2019179683A1中已知。
然而，只有当入射角正好对应于布鲁斯特角时，玻璃表面上的p偏振辐射的反射才被完全抑制。由于约65°的典型入射角虽然接近布鲁斯特角、但明显与其偏离，导致投影器辐射在玻璃表面上的一定的残余反射。虽然由于反射层上的辐射反射而减弱了外玻璃板的外侧表面上的反射，但内玻璃板的内侧表面上的反射尤其会表现为虽然微弱、但仍具有干扰性的幻像。此外，65°的入射角仅基于挡风玻璃板上的一点。然而由于HUD投影器照射挡风玻璃板上的较大HUD区域，也可能局部出现例如高达75°或甚至高达80°的较大入射角。由于此处与布鲁斯特角的偏差更加明显，幻像的强度更大。此外，观察到汽车制造商倾向于安装更扁平的挡风玻璃板。由此使得入射角和因此与布鲁斯特角的偏差变得更大。
CN113071165A公开了HUD投影装置，该装置使用p偏振辐射操作，以生成HUD图像，该装置具有外玻璃板、楔形中间层和内玻璃板，其中在外玻璃板的内侧表面上施加反射p偏振辐射的涂层并且在内玻璃板的内侧表面上施加反射增强涂层。
WO2021122848A1公开了HUD系统，其包括将p偏振光投影到装配玻璃上的光源，其中装配玻璃包括具有第一表面和第二表面的外玻璃板和具有第一表面和第二表面的内玻璃板，其中所述内玻璃板的第二表面包括反射涂层，两个玻璃板通过至少一个中间层材料层接合，反射涂层包括至少一个厚度50至100nm的高折射率层和至少一个厚度70至160nm的低折射率层，其中所述至少一个高折射率层包含Zr、Nb、Sn的氧化物、Ti、Zr、Nb、Si、Sb、Sn、Zn、In的混合氧化物、Si、Zr的氮化物和Si、Zr的混合氮化物中的至少一种。
WO2019179682A1、WO2019179683A1、WO2019206493A1和US20190064516A1公开了用于HUD投影装置的挡风玻璃板，其在内玻璃板的内侧表面上配备有抗反射涂层，其中抗反射涂层从内玻璃板开始包括第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层。
US20020142151A1公开了基底，其具有在基底的表面之一上的包括折射率为1.6至1.8的高折射率层和折射率为1.3至1.5的低折射率层的抗反射层以及在基底的另一个表面上的包括折射率为1.4至1.5的低折射率层的抗反射层。
US 6,924,037 B1公开了复合玻璃板，其包括第一基底，该第一基底通过热塑性层与第二基底接合，其中在第一基底的背对热塑性层的表面上布置抗反射层，该抗反射层从第一基底开始包括折射率为1.8至2.2且厚度为5至50nm的高折射率第一层、折射率为1.35至1.65且厚度为5至50nm的低折射率第二层、折射率为1.8至2.2且厚度为70至120nm的高折射率第三层和折射率为1.35至1.65且厚度为至少80nm的低折射率第四层。任选地，可以在第二基底的背对热塑性层的表面上布置另一抗反射层或替代地布置以不同方式设计的抗反射涂层或其它功能层。
本发明的目的是提供改进的HUD投影装置，其中HUD图像通过在反射层上反射p偏振辐射产生，并且其中由于入射角的较大范围所致的在内玻璃板的内侧表面上的干扰性反射减少。
根据本发明，本发明的目的通过根据权利要求1的投影装置来实现。优选实施方案从从属权利要求中得出。
根据本发明的用于平视显示器(HUD)的投影装置包括复合玻璃板和投影器。如在HUD的情况下常见，投影器照射复合玻璃板的一个区域，在该区域中将辐射朝着观察者的方向反射，由此产生虚拟图像，观察者从他的角度来看在挡风玻璃板后面感知该虚拟图像。
复合玻璃板具有主透视区域和投影区域。可通过投影器照射的复合玻璃板的区域在本申请的上下文中被称为投影区域。在本申请的上下文中，运载工具驾驶员或观察者主要透过复合玻璃板看的区域被称为主透视区域。投影器的光束方向通常可以使用反射镜改变，特别是在竖直方向上改变，以使投影适配观察者的身高。在给定的反射镜位置下观察者的眼睛必须位于其中的区域被称为眼动窗口。通过调整反射镜可以竖直地移动这个眼动窗口，其中由此可到达的整个区域(即所有可能的眼动窗口的叠加)被称为眼动范围。位于眼动范围内的观察者可以感知虚拟图像。当然，这意味着观察者的眼睛必须在眼框内，而不是例如整个身体。
在一个实施方案中，主透视区域与投影区域重叠。然而，投影区域优选地布置在主透视区域之外并且因此不与其重叠。
复合玻璃板包括外玻璃板和内玻璃板，它们通过热塑性中间层相互接合。复合玻璃板被设置为在运载工具的窗户开口中将内部空间与外部环境隔开。在本发明的上下文中，内玻璃板是指复合玻璃板的面对运载工具内部空间的玻璃板。外玻璃板是指面对外部环境的玻璃板。
复合玻璃板具有上边缘和下边缘以及在其间延伸的两个侧边缘。上边缘表示被设置为在安装位置中指向上方的边缘。下边缘表示被设置为在安装位置中指向下方的边缘。在挡风玻璃板的情况下，上边缘通常被称为顶边缘，下边缘被称为发动机边缘。
外玻璃板和内玻璃板分别具有外侧表面和内侧表面以及在其间延伸的环绕侧边缘。在本发明的上下文中，外侧表面是指被设置为在安装位置中面对外部环境的主表面。在本发明的上下文中，内侧表面是指被设置为在安装位置中面对内部空间的主表面。外玻璃板的内侧表面和内玻璃板的外侧表面彼此面对并且通过热塑性中间层相互接合。
外玻璃板的外侧表面被称为I面。外玻璃板的内侧表面被称为II面。内玻璃板的外侧表面被称为III面。内玻璃板的内侧表面被称为IV面。
投影器指向复合玻璃板的投影区域。投影器布置在复合玻璃板的内侧，并通过内玻璃板的内侧表面照射复合玻璃板。投影器发射p偏振辐射。投影器的辐射因此完全或几乎完全p偏振(基本上纯p偏振)。p偏振辐射比例在此为100%或仅略微与其偏离。偏振方向的说明在此基于辐射在复合玻璃板上的入射平面。p偏振辐射是指其电场在入射平面内振荡的辐射。入射平面由受照射区域的几何中心处的入射矢量和复合玻璃板的面法线撑开。
根据本发明，至少在投影区域中，适合于反射p偏振辐射的反射层布置在外玻璃板的内侧表面或内玻璃板的外侧表面上。反射层被设计为包括至少一个基于银的导电层的薄层堆叠体。
为了实现由p偏振辐射在内玻璃板的内侧表面上的轻微反射引起的幻像的干扰显得较少，需要增加所希望的反射相比于不希望的反射而言的对比度。因此，必须改变反射层上的反射与内玻璃板的内侧表面上的反射之比，以有利于反射层上的反射。根据本发明，对此将从内玻璃板开始包括正好一个高折射率层和正好一个低折射率层的抗反射涂层至少在投影区域中施加在内玻璃板的内侧表面上，以减少该内侧表面上的反射。根据本发明，高折射率层的折射率大于1.9且厚度最大40nm，低折射率层的折射率小于1.6且厚度最大60nm。
如上所述，抗反射涂层从内玻璃板开始包括正好一个高折射率层和正好一个低折射率层。除高折射率层和低折射率层外，抗反射涂层没有其它层。在根据本发明的投影装置中使用的抗反射涂层因此不同于WO2019179682A1、WO2019179683A1、WO2019206493A1和US20190064516A1中公开的抗反射涂层，它们各自具有交替布置的两个高折射率层和两个低折射率层。
根据本发明的复合玻璃板优选是运载工具的挡风玻璃板，特别是机动车，例如载人机动车或载重机动车的挡风玻璃板。投影器辐射在挡风玻璃板处反射以产生驾驶员(观察者)可感知的图像的HUD尤其常见。然而，原则上也可以设想将HUD投影投射到其它玻璃板上，尤其是运载工具玻璃板上，例如侧玻璃板或后玻璃板上。例如可以通过侧玻璃板的HUD来标记即将发生碰撞的人员或其它运载工具，只要其位置由摄像机或其它传感器确定。后玻璃板的HUD可在倒车时向驾驶员提供信息。
在HUD运行时，投影器发出的p偏振辐射照射投影区域以产生HUD投影。投影器的辐射处于电磁光谱的可见光谱范围内 – 常见的HUD投影器通过约470nm、550nm 和 630nm(RGB)的波长工作。p偏振辐射的使用还具有以下优点，即HUD图像对偏振选择性太阳镜的佩戴者可见，该太阳镜通常只允许p偏振辐射通过并阻挡s偏振辐射。
投影器辐射的入射角是投影器辐射的入射矢量与内侧的面法线(即复合玻璃板的内侧的外表面上的面法线)之间的角度。对于常见的HUD装置，复合玻璃板上的投影器辐射的入射角近似为 65°。该值特别是由载人机动车的常见挡风玻璃板的安装角度(65°)以及投影器正好从下方照射玻璃板(即投影器辐射基本上竖直发射)这一事实产生。HUD区域的几何中心通常用于确定入射角。但是，由于照射的不是一个点而是一个区域(即HUD区域)，并且此外投影器辐射也可以在一定的限值内进行调节(通过诸如透镜和反射镜之类的投影元件)以使得HUD图像可以被不同身高的观察者感知，在HUD区域中实际上存在入射角分布。在设想投影布置时，必须将这种入射角分布作为基础。出现的入射角通常为58°至72°，优选62°至68°。这些值基于整个投影区域，以使得在投影区域中的任何点都没有出现所述范围之外的入射角。在投影区域位于复合玻璃板的主透视区域下方，特别是位于掩蔽条或覆盖印刷物区域中的投影布置的情况下，出现的角度通常为60°至80°，优选65°至75°。
在根据本发明的投影装置的一个优选实施方案中，投影器的p偏振辐射以60°至80°，特别优选65°至75°的入射角射到复合玻璃板上。
如上所述，根据本发明的复合玻璃板配备有反射层。反射层被设置为反射投影器的辐射。为此合适的是反射p偏振辐射的反射层。反射层也可以被称为p偏振光反射层。由此，由投影器辐射产生虚拟图像，观察者(特别是运载工具的驾驶员)可以从他的角度来看在复合玻璃板后面感知该图像。反射层根据本发明布置在复合玻璃板的内部。它可以布置在外玻璃板的面对中间层的内侧表面上或内玻璃板的面对中间层的外侧表面上。
特别优选地，反射层布置在内玻璃板的外侧表面上，因为投影辐射此时必须覆盖穿过复合玻璃板的尽可能最短路径，直到它射到反射层上。这在HUD图像的品质方面是有利的。
反射层优选是透明的，这在本发明的上下文中意味着它在可见光谱范围内具有至少70%，优选至少80%的平均透射率，因此不会明显限制透过复合玻璃板的透视。原则上，如果复合玻璃板的投影区域配备有反射层就足够了。然而，其它区域也可以配备有反射层，并且复合玻璃板可以基本上在整面上配备有反射层，这出于生产原因可能是优选的。在本发明的一个实施方案中，至少80%的玻璃板表面配备有反射层。特别地，反射层施加到玻璃板表面的整面上，除了环绕边缘区域和任选的局部区域，该局部区域作为通信窗口、传感器窗口或摄像机窗口应确保电磁辐射穿过挡风玻璃板的透射并因此没有配备反射层。例如，环绕的未涂覆边缘区域的宽度可高达20 cm。它防止反射层与周围大气直接接触，从而保护复合玻璃板内部的反射层免受腐蚀和损坏。
在根据本发明的投影装置的一个优选实施方案中，投影区域布置在主透视区域之外，并且抗反射涂层在内玻璃板的内侧表面上布置在主透视区域之外的包括投影区域的区域中。在此，布置抗反射涂层的区域可以正好对应于投影区域或对应于投影区域和与其相邻的在主透视区域之外的区域。
为了达到HUD投影上的有利效果，抗反射涂层必须至少在投影区域中布置在内玻璃板的内侧表面上。在一个有利的实施方案中，抗反射涂层不施加在整个内侧表面的整面上，而是仅施加在位于主透明区域之外且例如对应于总表面积的最大5%，包括优选最大50%的内侧表面的子区域上。该子区域包括整个投影区域，并且可以任选地包括与投影区域相邻的其它区域。例如，只有与下边缘相邻的复合玻璃板的下部子区域可以完全或部分地配备有抗反射涂层。通过抗反射涂层的非整面布置，一方面可以节省材料。另一方面，复合玻璃板的其它功能性区域，例如通常布置在上边缘附近的摄像机区域或传感器区域，保持没有涂层并且因此不受损害。由于抗反射涂层布置在主透视区域之外，复合玻璃板在主透视区域中的透明度不受抗反射涂层的影响。
特别优选的是投影区域布置为与复合玻璃板的下边缘相邻的实施方案。在此，投影区域可以布置为与下边缘直接相邻或间接相邻。间接相邻应理解为投影区域不直接与下边缘相邻，而是布置在距下边缘一定距离处，例如几厘米。
如上所述，在根据本发明的投影装置中，将包括正好一个折射率大于1.9且厚度最大40nm的高折射率层和正好一个折射率小于1.6且厚度最大60nm的低折射率层的抗反射涂层至少在投影区域中布置在内玻璃板的内侧表面上。
优选地，高折射率层基于氮化硅、氧化锡锌、氮化硅锆、氮化硅钛、氮化硅铪或氧化钛形成，其中特别优选基于氮化硅锆或特别是氧化钛。
低折射率层优选基于二氧化硅或掺杂的氧化硅形成。
在一个优选实施方案中，高折射率层的厚度为最大30nm，特别优选最大20nm，非常特别优选最大15nm。
在一个优选实施方案中，低折射率层的厚度为最大50nm，特别优选最大40nm，非常特别优选最大30nm。
抗反射涂层的最小厚度，即高折射率层和低折射率层的厚度之和优选为至少40nm，特别优选至少50nm。
如上所述，反射层具有至少一个基于银的导电层。导电层优选含有至少90重量%的银，特别优选至少99重量%的银，非常特别优选至少99.9重量%的银。银层可以具有掺杂剂，例如钯、金、铜或铝。银层的厚度通常为5nm至20nm。
通常，介电层或层序列布置在导电层的上方和下方。如果反射涂层包括多个导电层，则每个导电层优选地分别布置在两个通常介电的层或层序列之间，以使得在相邻的导电层之间分别布置介电层或层序列。因此，反射层优选是具有n个导电层和(n+1)个介电层或层序列的薄层堆叠体，其中n是自然数并且其中在下部介电层或层序列上分别交替地布置导电层和介电层或层序列。这种反射层已知为防晒涂层和可加热涂层。通过所述至少一个导电层，反射层具有IR反射性能，因此其充当防晒涂层，其通过热辐射的反射来减少运载工具内部空间的升温。如果反射层被电接触以使得电流流过其且该电流加热反射层，该反射层也可以用作加热涂层。
这种薄层堆叠体的常见介电层例如是：
- 减反射层，其减少可见光的反射并因此增加经涂覆的玻璃板的透明度，例如基于氮化硅、硅-金属-混合氮化物如氮化硅锆、氧化钛、氮化铝或氧化锡，具有例如10nm至100nm的层厚度；
- 改进导电层的结晶度的适配层，其例如基于氧化锌(ZnO)，具有例如3nm至20nm的层厚度；
- 平滑层，其改进用于下方层的表面结构，例如基于锡、硅、钛、锆、铪、锌、镓和/或铟的非晶氧化物，特别是基于锡-锌-混合氧化物(ZnSnO)，具有例如3nm至20nm的层厚度。
通过所述至少一个导电层，这样的反射层在可见光谱范围内具有反射性能，其在一定程度上也总是对于p偏振辐射出现。通过适当选择层厚度，特别是介电层序列的层厚度，可以有针对性地优化对于p偏振辐射的反射。
除了导电层和介电层之外，反射层还可以包括保护导电层免于劣化的阻隔层。例如，阻隔层通常是基于铌、钛、镍、铬和/或合金的非常薄的含金属层，其层厚度为例如0.1nm至2nm。
在一个特别优选的实施方案中，反射层具有正好一个基于银的导电层。
在一个非常特别优选的实施方案中，反射层具有正好一个基于银的导电层，并且在导电层下方布置下部介电层或层序列，其折射率为至少1.9，在导电层上方布置上部介电层或层序列，其折射率为至少1.9，并且上部介电层或层序列的光学厚度与下部介电层或层序列的光学厚度之比为至少1.7。反射层因此可以例如如在WO 2021/104800 A1中描述的那样构造。
在本发明的上下文中，折射率通常原则上基于550nm的波长给出。除非另有说明，层厚度或厚度的数据基于层的几何厚度。
如果第一层布置在第二层上方，这在本发明的上下文中意味着第一层布置得比第二层更远离施加有涂层的基底。如果第一层布置在第二层下方，这在本发明的上下文中意味着第二层布置得比第一层更远离基底。
如果层基于一种材料形成，则该层主要由该材料组成，特别是除了可能的杂质或掺杂剂之外基本上由该材料组成。所提到的氧化物和氮化物可以化学计量、亚化学计量或超化学计量沉积(即使给出化学计量的化学总式以便更好地理解)。它们可以具有掺杂剂，例如铝、锆、钛或硼。
在根据本发明的投影装置的一个优选实施方案中，在外玻璃板的内侧表面上在至少包括投影区域的区域中布置不透明掩蔽层，并且在外玻璃板的外侧表面上至少在投影区域中布置反射层。
在该实施方案中，反射层因此在投影区域中在透过复合玻璃板的透视中在空间上布置在不透明掩蔽层的前方并且与其重叠，这使得以相对于被设计为不透明掩蔽层的不透明背景而言的高对比度实现良好图像显示，以使得图像显示看起来明亮，因此也优异地可识别。这有利地使得能够降低投影器的功率并因此降低能耗。这是该实施方案的一大优点。
表述“透过复合玻璃板的透视中”是指从内玻璃板的内侧表面开始透过复合玻璃板看。在本发明的上下文中，“在空间上在前方”是指反射层在空间上布置得比不透明掩蔽层更远离外玻璃板的外侧表面。
不透明掩蔽层优选是由一个或多个层形成的涂层。然而替代地，其也可以是插入复合玻璃板中的不透明元件，例如膜。根据复合玻璃板的一个优选实施方案，掩蔽层由单层组成。这具有特别简单且便宜地制造复合玻璃板的优点，因为仅需要为掩蔽层形成单个层。
不透明掩蔽层特别是由深色，优选黑色搪瓷制成的不透明覆盖印刷物。
不透明掩蔽层优选是外周的，即框架状的掩蔽层，其因此布置在环绕边缘区域中。外周的不透明掩蔽层也用作复合玻璃板的组装胶粘剂的UV防护。
被设计为不透明覆盖印刷物的不透明掩蔽层可以在整面上形成。覆盖印刷物也可以至少局部被设计为半透明的，例如作为点网格、条纹网格或菱形网格。替代地，覆盖印刷物也可以具有梯度，例如从不透明覆盖到半透明覆盖。
因此，本发明还涉及用于平视显示器(HUD)的投影装置，其至少包括
- 复合玻璃板，其具有投影区域、主透视区域、上边缘、下边缘和两个侧面的玻璃板边缘，其中复合玻璃板包括具有外侧表面和内侧表面的外玻璃板和具有外侧表面和内侧表面的内玻璃板，它们通过热塑性中间层相互接合；和
- 指向投影区域并发射p偏振辐射的投影器，
其中
在外玻璃板的内侧表面上在至少包括投影区域的区域中布置不透明掩蔽层；
适合于反射p偏振辐射并且被设计为包括至少一个基于银的导电层的薄层堆叠体的反射层至少在投影区域中布置在内玻璃板的外侧表面上；
并且
抗反射涂层至少在投影区域中布置在内玻璃板的内侧表面上，
其中抗反射涂层从内玻璃板开始包括正好一个高折射率层和正好一个低折射率层，该高折射率层的折射率大于1.9且厚度最大40nm，该低折射率层的折射率为小于1.6且厚度最大60nm。
在一个特别优选的实施方案中，不透明掩蔽层布置在环绕边缘区域中，并且特别在与投影区域重叠的区段中比与其不同的区段中具有更大的宽度。
反射层的对于p偏振辐射的反射率R20与具有抗反射涂层的内玻璃板的内侧表面的对于p偏振辐射的反射率RVI之比(表示为反射商；R20除以RVI)优选为至少4:1，特别优选至少5:1，非常特别优选至少7:1，更确切地说是对于投影区域中出现的所有入射角而言。
反射率描述了所有入射的p偏振辐射的被反射的比例。它以% (基于100%的入射辐射计)示出或作为0至1的无单位数(基于入射辐射进行标准化)示出。当取决于波长进行绘制时，其形成反射光谱。关于反射率的数据基于使用光类型A的光源的反射测量，该光类型在380nm至780nm的光谱范围内以100%的标准化辐射强度进行辐射。
根据本发明在内侧表面上布置抗反射涂层导致不希望的幻像的明显减弱。原则上，在外玻璃板的外侧表面上也存在投影器辐射的一定程度的反射，这也会导致幻像。然而，由于辐射强度在该反射之前已由于反射层上的反射而减少，幻像看起来不太明显，并且外玻璃板的外侧表面上的反射不太严重。
投影器辐射的反射主要发生在反射层上。通过抗反射涂层，进一步减少从内玻璃板的内侧表面发出的残余反射。因此，不必将外部的玻璃板表面彼此以一定角度布置以避免幻像。复合玻璃板的外表面(即内玻璃板的内侧表面和外玻璃板的外侧表面)因此优选地基本上彼此平行地布置。为此，热塑性中间层优选不被设计成楔形，而是具有基本上恒定的厚度，特别是在复合玻璃板的上边缘和下边缘之间的竖直走向中，就像内玻璃板和外玻璃板那样。相反，楔形中间层在复合玻璃板的下边缘和上边缘之间的竖直走向中具有可变的，特别是增加的厚度。中间层通常由至少一个热塑性膜形成。由于标准膜比楔形膜明显更便宜，复合玻璃板的生产变得更加便宜。
外玻璃板和内玻璃板优选地由玻璃，尤其是钠钙玻璃制成，这对于窗户玻璃板来说是常见的。然而，原则上，玻璃板也可以由其它类型的玻璃(例如硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、铝硅酸盐玻璃)或透明塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯)制成。外玻璃板和内玻璃板的厚度可以宽泛地变化。优选使用厚度为0.8mm至5mm，优选1.4mm至2.5mm，例如具有1.6mm或2.1mm的标准厚度的玻璃板。
在一个优选实施方案中，内玻璃板具有最大1.6mm，特别优选最大1.4mm，非常特别优选最大1.1mm的厚度。
外玻璃板、内玻璃板和热塑性中间层可以是透明和无色的，但也可以是着色或有色的。在一个优选实施方案中，在主透视区域中的透过挡风玻璃板(包括反射涂层)的总透射率大于70% (光类型A)。术语“总透射率”基于ECE-R 43，附录 3，第 9.1节规定的用于测试机动车玻璃板透光率的方法。外玻璃板和内玻璃板可以彼此独立地是未预加应力、部分预加应力或预加应力的。如果玻璃板的至少一个应具有预应力，则这可以是热预应力或化学预应力。
内玻璃板优选不是有色或着色的。
复合玻璃板优选地在空间的一个或多个方向上弯曲，这对于机动车玻璃板而言是常见的，其中常见的曲率半径为约10cm至约40m。然而，复合玻璃板也可以是平坦的，例如当其被设置作为公共汽车、火车或拖拉机的玻璃板时。
热塑性中间层包含至少一种热塑性聚合物，优选乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或聚氨酯(PU)或其混合物或共聚物或衍生物，特别优选PVB。中间层通常由热塑性膜(连接膜)形成。中间层的厚度优选为0.2mm至2mm，特别优选0.3mm至1mm。热塑性中间层可由单个膜或多于一个膜形成。热塑性中间层也可以是具有功能性能的膜，例如具有声阻尼性能的膜。
复合玻璃板可以通过本身已知的方法制造。外玻璃板和内玻璃板通过中间层层压在一起，例如通过高压釜法、真空袋法、真空环法、压延法、真空层压机或其组合。外玻璃板和内玻璃板在此通常在热、真空和/或压力的作用下接合。
反射层优选在层压之前通过物理气相沉积(PVD)，特别优选通过阴极溅射(“溅射”)，非常特别优选通过磁场辅助阴极溅射(“磁控溅射”)施加到玻璃板表面上。
抗反射涂层优选通过磁场辅助阴极溅射(“磁控溅射”)或大气压等离子体沉积(“大气压等离子体沉积”)施加到内玻璃板的内侧表面上。这可以在层压之前或之后进行。抗反射涂层优选在层压和可能的弯曲过程之前施加，因为涂层可以更容易地并且以更好的品质施加在平坦的基底上。
如果复合玻璃板应是弯曲的，则外玻璃板和内玻璃板优选在层压之前和优选在可能的涂覆过程之后经受弯曲过程。外玻璃板和内玻璃板优选地共同(即同时并且使用相同的工具)一致地弯曲，因为玻璃板的形状由此最佳地彼此匹配以用于稍后进行的层压。例如，玻璃弯曲过程的常见温度为500°C至700°C。这种温度处理还增加透明度并降低反射层的面电阻。
在气相沉积(例如阴极溅射)或大气压等离子体沉积的情况下，可以通过掩蔽方法或通过随后部分去除涂层(例如通过激光辐射或机械研磨)来实现非整面的涂层。在溶胶-凝胶涂层的情况下，非整面的涂层可以通过将溶胶仅施加到所需区域上来实现，例如通过移印(移印)、丝网印刷(丝网印刷)、使用辊或刷子的部分施加或通过喷涂(喷涂)，或也通过掩蔽技术。
为了生产根据本发明的投影装置，复合玻璃板和投影器相对于彼此布置成使得内玻璃板面对投影器并且投影器指向投影区域。
因此，根据本发明还有生产根据本发明的投影装置的方法，其至少包括以下步骤：
a) 提供复合玻璃板，其具有投影区域、主透视区域、上边缘、下边缘和两个侧面的玻璃板边缘，
其中复合玻璃板包括具有外侧表面和内侧表面的外玻璃板和具有外侧表面和内侧表面的内玻璃板，它们通过热塑性中间层相互接合；
其中适合于反射p偏振辐射并且被设计为包括至少一个基于银的导电层的薄层堆叠体的反射层至少在投影区域中布置在外玻璃板的内侧表面或内玻璃板的外侧表面上；
并且
从内玻璃板开始包括正好一个折射率大于1.9且厚度最大40nm的高折射率层和正好一个折射率小于1.6且厚度最大60nm的低折射率层的抗反射涂层至少在投影区域中布置在内玻璃板的内侧表面上；
b) 布置复合玻璃板和发射p偏振辐射的投影器，以使得复合玻璃板的内玻璃板面对投影器并且投影器指向复合玻璃板的投影区域。
上述根据本发明的投影装置的优选实施方案也相应地适用于生产根据本发明的投影装置的方法，反之亦然。
本发明还包括根据本发明的投影装置在水陆空交通运载工具中的用途，其中所述复合玻璃板优选是挡风玻璃板。
下面参照附图和实施例更详细地解释本发明。附图是示意图而不是按比例绘制的。附图不以任何方式限制本发明。
示出了：
图1 根据本发明的投影装置的一个实施方案的复合玻璃板的俯视图，
图2 穿过根据本发明的投影装置的一个实施方案的截面，
图3 穿过根据本发明的投影装置的另一个实施方案的截面，
图4 根据本发明的投影装置的另一个实施方案的复合玻璃板的俯视图，
图5 穿过根据本发明的投影装置的另一个实施方案的截面，
图6 穿过根据本发明的投影装置的另一个实施方案的截面，
图7 穿过内玻璃板上的抗反射涂层的一个实施方案的截面，以及
图8 具有TiO2涂层的复合玻璃板和具有抗反射涂层的复合玻璃板的反射光谱。
图1示出了根据本发明的投影装置的一个实施方案的复合玻璃板100的俯视图。复合玻璃板100具有上边缘O、下边缘U和两个侧面的玻璃板边缘S。此外，复合玻璃板100的主透视区域H和投影区域P示出在图1中。
图2示出了穿过根据本发明的投影装置101的一个实施方案的截面，其中这对应于沿图1中的切割线X'-X的截面。从图2可以看出，所示的根据本发明的投影装置101包括复合玻璃板100和投影器4。
复合玻璃板100具有上边缘O、下边缘U和两个侧面的玻璃板边缘S。此外，复合玻璃板100的主透视区域H和投影区域P示出在图2中。复合玻璃板100包括具有外侧表面I和内侧表面II的外玻璃板1和具有外侧表面III和内侧表面IV的内玻璃板2，它们通过热塑性中间层3相互接合。
热塑性中间层3例如是由PVB组成的中间层并且具有0.76mm的厚度。热塑性中间层3除了本领域常用的可能的表面粗糙度外具有基本上恒定的厚度——它不被设计为所谓的楔形膜。
外玻璃板1和内玻璃板2例如由钠钙玻璃组成。外玻璃板1的厚度例如为2.1mm，内玻璃板2的厚度例如为1.6mm或1.1mm。
在图2所示的实施方案中，在内玻璃板2的外侧表面III的整面上施加反射层20，其适用于反射p偏振辐射并且被设计为包括至少一个基于银的导电层的薄层堆叠体。
在图2所示的实施方案中，抗反射涂层30在投影区域P中施加到内玻璃板2的内侧表面IV上。抗反射涂层30包括正好一个高折射率层和正好一个低折射率层，其中高折射率层的折射率大于1.9且厚度最大40nm，低折射率层的折射率小于1.6且厚度最大60nm。
投影器4布置在复合玻璃板100的内侧并且通过内玻璃板2的内侧表面IV照射复合玻璃板100。投影器4发射p偏振辐射，其被反射层20朝着观察者5的方向反射。
反射涂层20被优化用于p偏振辐射的反射。它用作来自投影器4的辐射的反射面以生成HUD投影。但是，由于投影器辐射的入射角偏离布鲁斯特角，在空气-玻璃过渡处也存在投影器辐射的一定的反射，这可能导致形成低强度、但具有潜在干扰性的幻像。特别地，内玻璃板2的内侧表面IV上的反射在这里可能严重，因为被反射的辐射的强度(与外玻璃板1的外侧表面I上的反射相反)并非已经由于穿过反射涂层20而减弱。本发明的目的是减少这种幻像。
在内玻璃板2的内侧表面IV上的抗反射涂层30导致反射涂层20的反射率R20除以配备有抗反射涂层30的表面IV的反射率RIV的反射商增加(反射率分别对于p偏振辐射而言)。反射涂层20上的反射相对于内侧表面IV上的反射而言的相对强度(“对比度”)增加，并且与不想要的幻像相比，所需主图像的强度增加。
图3示出了穿过根据本发明的投影装置101的另一个实施方案的截面。图3中的截面中所示的投影装置101与图2中所示的不同之处仅在于如下：反射层20不施加在内玻璃板2的外侧表面的整面上，而是外玻璃板1的内侧表面II的整面上。
图4示出了根据本发明的投影装置的另一个实施方案的复合玻璃板100的俯视图，并且图5示出了穿过根据本发明的投影装置101的一个实施方案的截面，其中这对应于沿图4中的切割线X'-X的截面。图4和图5所示的实施方案与图1和图2所示的实施方案的不同之处仅在于如下：复合玻璃板100在外玻璃板1的内侧表面II上在环绕边缘区域中布置有不透明掩蔽层6，该掩蔽层在与投影区域P重叠的区段中比与其不同的区段中具有更大的宽度。因此，其中布置有不透明掩蔽层6的区域包括环绕边缘区域和投影区域P。
不透明掩蔽层6例如是由深色，优选黑色搪瓷制成的覆盖印刷物。
图6示出了根据本发明的投影装置101的另一个实施方案的截面。图6所示的实施方案与图5所示的实施方案的不同之处仅在于如下：反射层20不施加在外玻璃板1的内侧表面II的整面上，而是仅在投影区域P中。
图7示出了抗反射涂层30的层序列，其施加到内玻璃板2的内侧表面IV上。抗反射涂层30从内玻璃板2开始由正好一个折射率大于1.9且厚度最大40nm的高折射率层31和正好一个折射率小于1.6且厚度最大60nm的低折射率层32组成。为了简单起见，同样很少显示复合玻璃板100的其余组成部分，如反射层20。
实施例
在内玻璃板2的外侧表面III上具有反射层20的复合玻璃板的实施方案的层序列连同各层的材料和几何层厚度一起示出在表1中。介电层可以彼此独立地被掺杂，例如被硼或铝掺杂。
表1
材料 层厚度
钠钙玻璃 2.1 mm
PVB 0.76 mm
Si3N4 50 nm
SiZrN 10 nm
ZnO 10 nm
NiCr 0.3 nm
Ag 13 nm
ZnO 10 nm
SiZrN 10 nm
Si3N4 18 nm
钠钙玻璃 2.1 mm
对于各种复合玻璃板确定反射商，其提供了与内侧表面IV上的不希望的反射相比，来自反射涂层20的所需HUD反射出现的强度如何。为此，确定具有表1所述结构的复合玻璃板的反射度R20以及分别确定具有表2至4所述结构的复合玻璃板的反射度RIV，然后计算反射商/>。
在如下情况下
- 对比例A，复合玻璃板在内玻璃板2的内侧表面IV上没有抗反射涂层(也参见表2)；
- 根据本发明的实施例1，复合玻璃板在内玻璃板2的内侧表面IV上具有抗反射涂层30，其中抗反射涂层30具有折射率为2.0且厚度为30nm的Si3N4作为高折射率层31和折射率为1.45且厚度为45nm的SiO2作为低折射率层32 (也参见表3)；
- 根据本发明的实施例2，复合玻璃板在内玻璃板2的内侧表面IV上具有抗反射涂层30，其中抗反射涂层30具有折射率为2.4且厚度为20nm的TiO2作为高折射率层31和折射率为1.45且厚度为45nm的SiO2作为低折射率层32 (也参见表4)。
表2
材料 层厚度
钠钙玻璃 2.1 mm
PVB 0.76 mm
钠钙玻璃 2.1 mm
表3
材料 层厚度
钠钙玻璃 2.1 mm
PVB 0.76 mm
钠钙玻璃 2.1 mm
Si3N4 30 nm
SiO2 45 nm
表4
材料 层厚度
钠钙玻璃 2.1 mm
PVB 0.76 mm
钠钙玻璃 2.1 mm
TiO2 20 nm
SiO2 45 nm
对于p偏振辐射的反射率R20和RIV以及由此确定的反射商对于对比例A和实施例1和2在不同的入射角α(alpha)下总结在表5中。所示出的反射率分别是根据光类型A计算的平均反射率。
表5
。
由表5可知，在大的入射角α下，与没有抗反射涂层的复合玻璃板(对比例A)相比，在复合玻璃板的内玻璃板的内侧表面上的抗反射涂层30导致反射商的明显增加。结果，来自反射层20的HUD反射与幻像相比更加明显可感知。通过抗反射涂层30，因此可以最小化幻像的发生。在使用TiO2作为高折射率层31时，反射商/>的增加在此比在使用Si3N4作为高折射率层31的情况下更明显。
因此，根据本发明的实施例特别适用于导致较大入射角α的复合玻璃板安装角度非常平坦的情况。
为了模拟不透明掩蔽层，在另一个对比例B和另外的实施例3至5中使用深色外玻璃板1和深色PVB作为热塑性中间层3。由于从投影器的角度来看位于施加在内玻璃板2的外侧表面上的反射层20后面的层的颜色对于反射层20的反射率R20而言不相关，如表1所示的结构用于确定反射率R20。
确定对比例B和实施例3至5的反射商，其提供了与内侧表面IV上的不希望的反射相比，来自反射涂层20的所需HUD反射出现的强度如何。在如下情况下
- 对比例B，复合玻璃板具有折射率为2.4且厚度为20nm的TiO2作为内玻璃板2的内侧表面IV上的涂层(也参见表6)；
- 根据本发明的实施例3，复合玻璃板在内玻璃板2的内侧表面IV上具有抗反射涂层30，其中抗反射涂层30具有折射率为2.0且厚度为25nm的Si3N4作为高折射率层31和折射率为1.45且厚度为40nm的SiO2作为低折射率层32 (也参见表7)；
- 根据本发明的实施例4，复合玻璃板在内玻璃板2的内侧表面IV上具有抗反射涂层30，其中抗反射涂层30具有折射率为2.4且厚度为20nm的TiO2 作为高折射率层31和折射率为1.45且厚度为35nm的SiO2作为低折射率层32 (也参见表8)
- 根据本发明的实施例5，复合玻璃板在内玻璃板2的内侧表面IV上具有抗反射涂层30，其中抗反射涂层30具有折射率为2.3且厚度为20nm的SiZrN作为高折射率层31和折射率为1.45且厚度为45nm的SiO2作为低折射率层32 (也参见表9)。
表6
材料 层厚度
钠钙玻璃(着色) 2.1 mm
PVB(着色) 0.76 mm
钠钙玻璃 2.1 mm
TiO2 20 nm
表7
材料 层厚度
钠钙玻璃(着色) 2.1 mm
PVB(着色) 0.76 mm
钠钙玻璃 2.1 mm
Si3N4 25 nm
SiO2 40 nm
表8
材料 层厚度
钠钙玻璃(着色) 2.1 mm
PVB(着色) 0.76 mm
钠钙玻璃 2.1 mm
TiO2 20 nm
SiO2 35 nm
表9
材料 层厚度
钠钙玻璃(着色) 2.1 mm
PVB(着色) 0.76 mm
钠钙玻璃 2.1 mm
SiZrN 20 nm
SiO2 45 nm
对于p偏振辐射的反射率R20和RIV以及由此确定的反射商对于对比例B和实施例3至5在不同的入射角α(alpha)下总结在表10中。
表10
。
由表10可知，在大的入射角α下，与具有单个高折射率层作为内玻璃板2的内侧表面IV上的涂层的复合玻璃板(对比例B)相比，复合玻璃板的内玻璃板2的内侧表面IV上的抗反射涂层30导致反射商的明显增加。结果，来自反射层20的HUD反射与幻像相比更加明显可感知。通过抗反射涂层30，因此可以最小化幻像的发生。在使用TiO2或SiZrN作为高折射率层31时，反射商/>的增加在此比在使用Si3N4作为高折射率层31的情况下更明显。
因此，根据本发明的实施例特别适用于导致较大入射角α的复合玻璃板安装角度非常平坦的情况。
图8中示出了在内玻璃板的内侧表面IV上具有高折射率层的复合玻璃板(准确结构参见表6)和在内玻璃板的内侧表面IV上具有包含正好一个高折射率层和正好一个低折射率层的抗反射涂层的复合玻璃板(准确结构参见表7至9)的反射光谱。
反射光谱适用于通过内玻璃板观察的照射角(入射角)为70°时的p偏振辐射。
由图8可知，在内玻璃板2的内侧表面IV的涂层具有正好一个折射率大于1.9且厚度最大40nm的高折射率层和正好一个折射率小于1.6且厚度最大60nm的低折射率层时，复合玻璃板的反射率明显低于在内玻璃板2的内侧表面IV的涂层具有正好一个折射率大于1.9且厚度最大20nm的高折射率层时。
附图标记列表：
100 复合玻璃板
101 投影装置
1 外玻璃板
2 内玻璃板
3 热塑性中间层
4 投影器
5 观察者/运载工具驾驶员
6 不透明掩蔽层
20 反射层
30 抗反射涂层
31 高折射率层
32 低折射率层
O 复合玻璃板100的上边缘
U 复合玻璃板100的下边缘
S 复合玻璃板100的侧边缘
P 复合玻璃板100的投影区域
H 复合玻璃板100的主透视区域
I 外玻璃板1的外侧表面
II 外玻璃板1的内侧表面
III 内玻璃板2的外侧表面
IV 内玻璃板2的内侧表面
X'-X 切割线。

Claims (15)

1.用于平视显示器(HUD)的投影装置(101)，其至少包括
- 复合玻璃板(100)，其具有投影区域(P)、主透视区域(H)、上边缘(O)、下边缘(U)和两个侧面的玻璃板边缘(S)，其中复合玻璃板(100)包括具有外侧表面(I)和内侧表面(II)的外玻璃板(1)和具有外侧表面(III)和内侧表面(IV)的内玻璃板(2)，它们通过热塑性中间层(3)相互接合；和
- 指向投影区域(P)并发射p偏振辐射的投影器(4)；
其中
适合于反射p偏振辐射并且被设计为包括至少一个基于银的导电层的薄层堆叠体的反射层(20)至少在投影区域(P)中布置在外玻璃板(1)的内侧表面(II)或内玻璃板(2)的外侧表面(III)上；
并且
抗反射涂层(30)至少在投影区域(P)中布置在内玻璃板(2)的内侧表面(IV)上，
其中抗反射涂层(30)从内玻璃板(2)开始包括正好一个高折射率层(31)和正好一个低折射率层(32)，该高折射率层(31)的折射率大于1.9且厚度最大40nm，该低折射率层(32)的折射率为小于1.6且厚度最大60nm。
2.根据权利要求1所述的投影装置(101)，其中所述投影器(4)的p偏振辐射以60°至80°，优选65°至75°的入射角射到所述复合玻璃板(100)上。
3.根据权利要求1或2所述的投影装置(101)，其中所述反射层(20)基本上布置在所述外玻璃板(1)的内侧表面(II)或所述内玻璃板(2)的外侧表面(III)的整面上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的投影装置(101)，其中所述投影区域(P)布置在所述主透视区域(H)之外，并且所述抗反射涂层(30)在内玻璃板(2)的内侧表面(IV)上布置在主透视区域(H)之外的包括投影区域(P)的区域中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的投影装置(101)，其中所述投影区域(P)被布置为与复合玻璃板(100)的下边缘(U)相邻。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的投影装置(101)，其中所述高折射率层(31)基于氮化硅、氧化锡锌、氮化硅锆、氮化硅钛、氮化硅铪或氧化钛，优选基于氮化硅锆或氧化钛形成，并且低折射率层(32)基于二氧化硅或掺杂的氧化硅形成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的投影装置(101)，其中所述高折射率层(31)的厚度为最大30nm，优选最大20nm，特别优选最大15nm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的投影装置(101)，其中所述低折射率层(32)的厚度为最大50nm，优选最大40nm，特别优选最大30nm。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的投影装置(101)，其中所述反射层(20)具有正好一个基于银的导电层。
10.根据权利要求9所述的投影装置(101)，其中在所述导电层下方布置下部介电层或层序列，其折射率为至少1.9，
在所述导电层上方布置上部介电层或层序列，其折射率为至少1.9，并且
上部介电层或层序列的光学厚度与下部介电层或层序列的光学厚度之比为至少1.7。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的投影装置(101)，其中在所述外玻璃板(1)的内侧表面(II)上在至少包括所述投影区域(P)的区域中布置不透明掩蔽层(6)，所述反射层(20)至少在投影区域(P)中布置在内玻璃板(2)的外侧表面(III)上。
12.根据权利要求11所述的投影装置(101)，其中所述不透明掩蔽层(6)布置在环绕边缘区域中，特别是在与所述投影区域(P)重叠的区段中比与其不同的区段中具有更大的宽度。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的投影装置(101)，其中所述内玻璃板(2)的厚度为最大1.6mm，优选最大1.4mm，特别优选最大1.1mm。
14.生产根据权利要求1至13中任一项所述的投影装置(101)的方法，其至少包括
a) 提供复合玻璃板(100)，其具有投影区域(P)、主透视区域(H)、上边缘(O)、下边缘(U)和两个侧面的玻璃板边缘(S)，
其中复合玻璃板(100)包括具有外侧表面(I)和内侧表面(II)的外玻璃板(1)和具有外侧表面(III)和内侧表面(IV)的内玻璃板(2)，它们通过热塑性中间层(3)相互接合；
其中适合于反射p偏振辐射并且被设计为包括至少一个基于银的导电层(21)的薄层堆叠体的反射层(20)至少在投影区域(P)中布置在外玻璃板(1)的内侧表面(II)或内玻璃板(2)的外侧表面(III)上；
并且
从内玻璃板(2)开始包括正好一个折射率大于1.9且厚度最大40nm的高折射率层(31)和正好一个折射率小于1.6且厚度最大60nm的低折射率层(32)的抗反射涂层(30)至少在投影区域(P)中布置在内玻璃板(2)的内侧表面(IV)上；
b) 布置复合玻璃板(100)和发射p偏振辐射的投影器(4)，以使得复合玻璃板(100)的内玻璃板(2)面对投影器(4)并且投影器(4)指向复合玻璃板(100)的投影区域(P)。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的投影装置(101)在水陆空交通运载工具中的用途，其中所述复合玻璃板(100)优选是挡风玻璃板。
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