DE2703599B2 - Verfahren zum Invertieren des Anzeigezustands einer Speicher-Gasentladungs-Anzeigezelle - Google Patents
Verfahren zum Invertieren des Anzeigezustands einer Speicher-Gasentladungs-AnzeigezelleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs, wie es aus der DE-OS
12 800 bekannt ist
Bekannte Speicher-Gasentladungs-Anzeigezellcn besitzen
einen lichtemittierenden und einen nicht-litiitemittierenden
Zustand entsprechend einer binären »1« und einer binären »0«, wobei im lichtemittierenden
Zustand eine charakteristische Spannung Ober dem Gasvolumen in der Anzeigezelle gespeichert wird.
Derartige Speicher-Gasentladungs-Anzeigezellen lassen
sich in Form eines sogenannten »Plasmapanels« zu einer Anzeigevorrichtung zusammenfügen.
In seiner üblichsten Form weist ein Plasmapanel zwei dielektrische Platten oder Oberflächen auf, von denen
wenigstens eine durchscheinend ist und zwischen denen ein zusammenhängendes Volumen eines gasförmigen
Anzeigematerials, wie Neon, dicht eingeschlossen ist Eine erste Gruppe von »Spalten«-Leitern ist in im
wesentlichen vertikaler Richtung auf einer Platte angeordnet Eine zweite Gruppe aus »Reihen«· Leitern
ist in einer im wesentlichen horizontalen Richtung auf der anderen Platte angeordnet.
Die einzelnen Zonen des Panels, dir durch die Schnitt-
oder Kreuzungspunkte der verschiedenen Reihen- und Spaltenteiler definiert sind, wirken als dessen Anzeigezeilen.
Bilder, Text und andere graphische Daten werden auf dem Panel dargestellt, indem unter der
Steuerung beispielsweise eines Digitalcomputers an ausgewählten Kreuzungspunkten einzelne Glimmentladungen
im Gas erzeugt werden. Der Computer leitet bei einer bestimmten Zelle eine Entladung ein, indem er
dieser Ober ihr Reihen- und Spaltenleiterpaar einen »Schrejbimpuls« aufprägt oder zuführt Die Amplitude
des Schreibimpulses übersteigt die Durchbruchsspannung das Gases und es wird eine Raumladung oder ein
Plasma aus Elektroden und positiven Ionen im Kreuzungspunktbereich erzeugt Eine damit eühergehende
Lawinenvervielfachung erzeugt eine Glimmentladung und einen damit verbundenen kurzen (beispielsweise
eine Mikrosekunde) Lichtimpuls im sichtbaren Spektrum. Der Schreibimpuls, der weiterhin an die Zelle
angelegt bleibt beginnt die Raumladungselektronen rnd -ionen oder Ladungsträger zu gegenüberliegenden
Zellenwänden, d. h, den gegenüberliegenden dielektrischen
Oberflächen im Kreuzungspunktbereich, zu ziehen. Wenn der Schreibimpuls aufhört bleibt Ober
dem Gas am Kreuzungspunkt eine »Wand«-Spannung gespeichert die von den sogenannten Wandladungen
herrührt
Ein einziger kurzdauernder Lichtimpuls kann natürlich vom menschlichen Auge nicht festgestellt werden.
Deshalb werden zur Erzeugung einer Plasmaanzeigezelle,
die kontinuierlich lichtemittierend (EIN, erregt) erscheint weitere rasch folgende Glimmentladungen
und damit einhergehende Lichtimpulse benötigt Diese werden durch ein »Halte«-Signal erzeugt das einer
jeden Zelle des Panels zugeführt wird. Das Haltesignal kann beispielsweise in einer Folge von Impulsen mit
wechselnder Polarität bestehen. Die Amplitude dieser Halteimpulse ist kleiner als die Durchbruchsspannung.
Folglich ist die Spannung über Zellen, die nicht zuvor von einem Schreibisnpuls erregt worden sind (AUS-Zustand),
nicht ausreichend, um eine Entladung zu bewirken, und diese Zellen bleiben in einem nicht-lichtemittierenden
Zustand.
Die Spannung über dem Gas einer zuvor erregten Zelle (EIN-Zustand) weist jedoch d>?. Überlagerung der
Haltespannung mit der zuvor in dieser Zelle gespeicherten Wandspannung auf. Die einem Schreibimpuls
folgende Haltespannung hat einen diesem entgegengesetzte Polarität Infolgedessen wirken die Wand- und
die Hlatespannung über dem Gas additiv zusammen.
Mau kann annehmen, daß die zusammenwirkende Spannung die Durchbruchsspannung übersteigt Daher
werden eine zweite Glimmentladung und damit einhergehend ein Lichtimpuls erzeugt Der Ladungsträgerfluß
zu den Zellwänden baut nun eine Wandspan-
M nung entgegengesetzter Polarität auf. Die Polarität des
nächsten Halteimpulses ist ebenfalls entgegengesetzt zu derjenigen seines Vorläufers, was noch eine weitere
Entladung erzeugt, usw. Nach einigen Haltezyklen erreicht der Betrag der Wandspannung einen konstanten,
charakteristischen Wert, der eine Funktion der Gaszusammensetzung, der Panelabmessungen, des
Haltespannungswertes und weiterer Parameter ist. Die Haltesignalfrequenz kann im Bereich von 50 kHz liegen.
Daher werden die von einer EIN-ZeIIe auf das Haltesignal hin emittierten Lichtimpulse vom Auge des
Befrachters verschmölzen, und die Zelle erscheint als kontinuierlich erregt.
Eine Zelle, die in einen lichtemittierenden Zustand gebracht worden ist, wird durch Entfernen ihrer
Wandladung in einen nicht-lichtemittierenden Zustand (AUS) geschaltet. Im speziellen wird der betrachteten
Zelle ein »Lösch«-Impuls zugeführt, und zwar wiederum über ihr Reihen- und Spaltenleiterpaar. Die Polarität
des Löschimpulses ist entgegengesetzt zu derjenigen des vorausgehenden HaJteimpulses, und obwohl seine
Amplitude typischerweise etwas kleiner als diejenige eines Haltcimpulses ist, ist sie ausreichend groß, urn eine
Entladung bei einer EIN-ZeIIe zu bewirken. Somit beginnt die Wandspannung ihre Polarität umzukehren.
Der Löschimpuls weist jedoch relativ zum Halteimpuls eine derart kurze Dauer auf. daß die Wandspannungsumkehr
vorzeitig beendet wird, und zwar zu einer Zeit, zu der die Wandspannung kleiner ist als die Differenz ι ο
zwischen der Durchbruchs- und der Haltespannung. Infolgedessen treten keine weiteren Durchbrüche auf
und wird die Zelle in einen AUS-Zustand zurückgebracht
Aus dem Vorausgehenden erkennt man, daß ein Plasmapanel das aufweist, was als »inhärenter Speicher«
bezeichnet wird; wenn der Computer oder ein anderes Steuergerät erst einmal einen Schreibimpuls an
eine ausgewählte Zelle angelegt hat, bleibt die Zelle ohne weitere ComputereinfluBnahme in einem erregten
Zustand, Der Computer ist folglich für andere Aufgaben freigestellt, bis irgendeine Änderung im angezeigten
Bild vorzunehmen ist Im Gegensatz dazu weist eine KathodenstrahIröhren-(CRT-)Araeigevprrichtting beispielsweise
keinen inhärenten Speicher auf; ihre Phosphorbereiche emittieren Licht lediglich in Abhängigkeit
von einem auftreffenden Elektronenstrahlbündel, und wenn das Strahlenbündel bei seiner Abtastung
über die Anzeigevorrichtung einmal eine bestimmte Zone durchlaufen hat, hinterläßt das Strahlenbündel so
keinen Hinweis, daß eine bestimmte Zone erregt worden war. Folglich benötigen CRT-Vorrichtungen
einen gesonderten »Einzelbildspeicher«, um eine Darstellung des anzuzeigenden Bildes zu speichern. Die
Steuervorrichtung muß kontinuierlich auf diesen Speieher zurückgreifen (typischerweise 30 mal pro Sekunde),
um die Anzeige zu erneuern, selbst wenn das angezeigte Bild nicht geändert werden soll.
Die Tatsache, daß eine typische Plasmaanzeigevorrichtung keinen Einzelbildspeicher hat, kann jedoch
Probleme erzeugen. Wie nachstehend erläutert werden wird, erfordert eine Anzahl von Anzeigeanwendungen
die Möglichkeit zum Invertieren der Zustände einer oder mehrerer Zellen auf einer wählbaren, adressierbaren
Basis — d. h, die Möglichkeit, eine Zelle von einem
bestimmten ihrer Zustände in den anderen Zustand umzuschalten. Und für eine Anzahl von Anzeigeanwendungen
wäre dies von Vorteil. Eine Zellzustandsinversion kann man leicht bei einer Anzeigevorrichtung mit
einem Einzelbildspeicher durchführen, da beispielsweise so der Steuercomputer eine Aufzeichnung über den
Zustand einer jeden Anzeigezelle besitzt und auf deren Grundlage geeignete Signale erzeugen kann, um das
angezeigte Bild wunschgemäß abzuändern.
Im Gegensatz dazu weist der ein Plasmapanel steuernde Computer typischerweise keine solche
Aufzeichnungen auf, auf die er zurückgreifen kann. Folglich kann er nicht leicht bestimmen, ob ein Schreiboder
ein Löschimpuls benötigt wird, um den Zustand
einer bestimmten Zelle umzukehren. Eine Lösung besteht darin, das System um einen ansonsten
überflüssigen und unnötigen Einzelbildspeicher zu vermehren. Eine andere Lösung besteht darin, den
Zustand der zu invertierenden Zelle (in bekannter Weise) »auszulesen«. Nachteiligerweise erhöhen jedoch ίγ>
beide diese Alternativen die Kosten und die Komplexität des Anzeigesystemi;.
darin, bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art
auf einfachere, kostengünstigere Weise den Anzeigezustand der -Speicher-Gasentladungs-Anzejgezelle umzukehren,
wobei die individuelle Adressierbarkeit der Anzeigezellen erhalten bleiben soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform näher erläutert in der Zeichnung
zeigt
F i g. 1 ein Plasmaanzeigesystem, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht ist;
Fig.2 mehrere Wellenformen, die bei der Erläuterung
der Arbeitsweise des Systems der F i g. 1 hilfreich sind, zur Schaffung herkömmlicher Schreib- und
Löschfunktionen;
F i g. 3 mehrere Wellenformen, die bei der Erläuterung
der Arbeitsweise des Anzeigesystems der F i g. 1 hilfreich sind, zur Bildung der erfindungsgemäßen
Zellenzusiandsumkehr;
Fig.4 und 5 je graphische Darsf/iungen, die bei der
Erläuterung des zuvor beschriebenen Wandspannungsaufbaumechanismus
hilfreich sind und
Fig.6 mehrere innerhalb des Anzeigesystems der
F i g. 1 erzeugte interne Zeitsteuerutigswellenformen.
Erfr dungsgemäß ist der erste Impuls einer Folge ein
»invertierender Schreibimpuls«, der eine Zelle, die ursprünglich AUS war, in den EIN-Zustand umkehrt
der aber wie irgendein Schreibimpuls den Zustand der Zelle nicht beeinflußt wenn diese ursprünglich EIN war.
Der zweite Impuls der Folge ist ein »invertierender Löschimpuls«, der die Zelle in einen AUS-Zustand
invertiert, wenn sie ursprünglich EIN war. Der invertierende Löschimpuls kann einem herkömmlichen
Löschimpuls ähnlich oder identisch sein. Wie nun erläutert werden wird, ist der invertierende Schreibimpuls
jedoch erfindungsgemäß dazu angepaßt eine Zelle von einem AUS- zu einem EIN-Zustand auf solche
Weise zu ivertieren, daß die Zelle nicht du:?h den folgenden invertierenden Löschimpuls beeinflußt wird,
was sie ansonsten zu einem AUS-Zustand zurückinvertiei
cn würde.
Für ein gegebenes Plasmapanel ist die anfängliche Anzahl der Raumladungsträger, die durch einen
Schreibimpuls erzeugt und durch diesen zu den Zellenwänden gezogen werden, prinzipiell durch die
Amplitude und die Dauer des Schreibimpulses bestimmt. So kann ein Scheibimpuls, obwohl er eine
ausreichende Amplitude zur Bewirkung eines Gasdurchbruchs aufweist eine unzulängliche Amplitude
und/oder Dauer aufweisen, um unmittelbar eine Wandspannung mit dem zuvor erwähnten charakteristischen
Wert zu speichern. Wenn jedoch die anfangs gespeicherte Wandspannung einen bestimmten Schwellenwert
übersteigt, der prinzipiell durch die Amplitude und die Dauer des Halteimpulses bestimmt r.t, baut sich
die Wandspannung über mehrere Haltezyklen hinweg zum charakteristischen Wert auf.
Das Zeitintervall oder die Periode, die zwischen dem Ende eines Schreibimpulses und dem Beginn des
folgenden Halteimpulses vergeht, ist ein wichtiger Faktor beim Wandladungsaufbauvorgang. Für längere
Perioden kann die Mehrzahl der Ladungsträger, die durch den Schreibimpuls nicht zu den Zellenwänden
gezogen worden sind, durch Rekombination oder Diffusion weg von der Kreuzungspunktstelle vor der
nächsten Entladung verschwinden. Dies führt zu einer kleineren Anfangswandspannung und es wird eine
größere Anzahl von Haltezyklen in Anspruch genommen,
um die Wandspannung zum charakteristischen Wert aufzubauen. Es wird eine maximale Verzögerungsperiode erreicht, die als die Entionisierungszeit bekannt
ist, oberhalb welcher so viele der Anfangsladungsträger verlorengehen, daß die Wandspannung niemals den
genannten Schwellenwert erreicht und sich niemals bis zum charakteristischen Wert iiufbaut. Vielmehr kehrt
die Wandspannung letztlich auf Null zurück. Für ein bestimmtes Panel ist die Entionisierungszeit prinzipiell
eine Funktion der Amplitude! und der Dauer des verwendeten Schreibimpulses.
Die vorliegende Erfindung zieht Nutzen aus dem eben beschriebenen Wandspannungsaufbaumechanismus.
Der beschriebene Schreibimpuls weist ausreichende Amplitude, Dauer und Nähe zum folgenden
Halteimpuls auf, um sicherzustellen, daß eine AUS-ZeI-Ie, der er zugeführt wird, letztlich in einen EIN-Zustand
gebracht wird. Diese drei Parameter werden jeriuuii su
eingestellt, daß der Wandspannungswert, der zu demjenigen Zeitpunkt erhalten wird, zu welchem der in
Frage stehenden Zelle der invertierende Löschimpuls zugeführt wird, in Kombination mit diesem Impuls nicht
dazu ausreicht, einen Gasdurchbruch zu bewirken und die Anfangswandladung zu entfernen. Der invertierende
Löschimpuls löscht somit lediglich eine Zelle, die für einen Anzahl von Haltezyklen EIN gewesen ist und bei
der somit sichergestellt ist daß sich die Wandspannung auf ihrem charakteristischen Wert befindet.
F i g. 1 zeigt ein Anzeigesystem 100, in dessen Herz
sich eine Matrixanzeigevorrichtung befindet, beispielsweise ein Plasmapanel 80. Das Panel 80 umfaßt zwei
dielektrische Platten oder Oberflächen, von denen wenigstens eine durchscheinend ist und zwischen denen
ein zusammenhängendes Volumen aus gasförmigem Anzeigematerial, wie Neon, dicht eingeschlossen ist.
Eine erste Gruppe von 512 »Spaltenleitern« CX bis C512 ist auf einer Platte in einer generell vertikalen
Richtung angeordnet Eine zweite Gruppe von 512 »Zeilenleitern« R 1 bis /?512 ist auf der anderen Platte
in einer generell horizontalen Richtung angeordnet. Die Leiter einer jeden Gruppe sind in einem sehr dichten
Abstand zueinander angeordnet beispielsweise 24 Zeilen pro cm.
Die einzelnen Bereiche des Panels 80, die durch die Überlappungen oder Kreuzungspunkte der verschiedenen
Reihen- und Spaltenleiter definiert sind, fungieren als deren Anzeigezellen. Bilder, Text und andere
graphische Daten werden auf dem Panel dargestellt durch Erzeugen von einzelnen Glimmentladungen in
dem Gas an abgewählten Kreuzungspunkten, beispielsweise unter der Steuerung eines Digitalcomputers 200.
Letzterer ist extern vom Anzeigesystem 100 dargestellt da die Komponenten innerhalb des Systems 100
typischerweise als eine Einheit hergestellt und verkauft werden, die mit dem eigenen Computer des Abnehmers
oder einem anderen Steuersystem zu verbinden ist Wie Wellenform (A) in F i g. 2 zeigt wird eine Entladung
einer bestimmten Zelle des Panels 80, wie eine Entladung der Zelle 81, begonnen durch Aufprägen oder
Anlegen eines »Schreibimpulses« IVP, welcher der Zelle über ihr Zeilen- und Spaltenleiterpaar R2, C512
zugeführt wird, und zwar zur Zeit ft. Die Amplitude V„
des Schreibimpulses WP übersteigt die Durchbruchsspannung Vb des gasförmigen Anzeigematerials in der
Umgebung der Zelle 81. Als Ergebnis wird im Kreuzungspunktbereich eine Raumladung oder ein
Plasma mit Elektronen und positiven Ionen erzeugt Eine damit einhergehende Lawinenvervielfachung erzeugt
eine erste Glimmentladung und einen dabei auftretenden kurzen (beispielsweise eine Mikrosekunde)
Lichtimpuls im sichtbaren Spektrum genau nach der Zeit t], wie es Wellenform (C) in Fig.2 zeigt. Der
Schreibimpuls WP, der fortdauernd an der Zelle anliegt, beginnt die Raumladungselektronen und -ionen oder
Ladungsträger zu den entgegengesetzten Zellenwänden zu ziehen, d. h., zu den sich gegenüberliegenden
ίο dielektrischen Oberflächen im Kreuzungspunktbereich.
Wenn der Schreibimpuls WP zur Zeit h aufhört, bleibt
eine durch diese Wandladungen erzeugte positive »Wandspannung« em über dem Gas im Kreuzungspunktbereich
gespeichert wie es Wellenform (B) zeigt.
Ki Diese Wandspannung spielt eine wichtige Rolle beim
nachfolgenden Betrieb des Panels, wie man in Kürze sehen wird.
Ilen VUlIl
iiiimicu z-iugi, titCtii 11.315^1^111 **<.iu«.!i.
Um einer Plasmaanzeigestelle das Aussehen einer kontinuierlich lichtemittierenden (EIN, erregt) Zelle zu
geben, werden weitere rasch aufeinanderfolgende Glimmentladungen und damit einhergehende Lichtimpulse
benötigt. Diese werden durch ein »Haltesignal« erzeugt, das über jeder Zelle des Panels über deren
Leiterpaar aufgeprägt wird. Wie Wellenform A zeigt, umfaßt das Haltesignal beispielsweise eine Folge
abv? xhselnd positive und negative Polarität aufweisender
Halteimpulse PS bzw. NS. Die Amplitude V, dieser Halteimpulse ist kleiner als die Durchbruchsspannung
Vb- Folglich ist die Spannung über Zellen, die zuvor nicht
durch einen Schreibimpuls erregt worden sind, nicht ausreichend, um eine Entladung zu bewirken, und diese
Zellen bleiben in einem nicht-lichtemittierenden Zustand.
Jedoch tritt bei einer zuvor erregten Zelle, wie der Zelle 81, eine Spannung auf, welche der Überlagerung
der Haltespannung mit der zuvor in dieser Zelle gespeicherten Wandspannung em entspricht. Man beachte.
daß der dem Schreibimpuls IVPfolgende und zur Zeit ts
beginnende Halteimpuls ein negativer Halteimpuls NS ist. Als Folge davon wirkt die durch den Impuls WP
erzeugte Wandspannung em additiv mit dem negativen
Halteimpuls über dem Anzeigezellengas zusammen. Es
js wird angenommen, daß die Summe aus Wandspannung
und Haltespannung über dem Gas den Wert V6 übersteigt so daß eine zweite Glimmentladung und ein
damit einhergehender Lichtimpuls genau nach der Zeit ti erzeugt werden. Der Ladungsträgerfluß zu den
Wänden der Zelle 81 bildet nun eine Wandspannung negativer Polarität jedoch mit einem Betrag, .&τ etwa
gleich dem zuvor erhaltenen ist So resultiert der folgende, positive Halteimpuls, der zur Zeit U beginnt in
einer noch weiteren Entladung, und so weiter. Nach mehreren Haltezyklen erreicht die Größe der Wandspannung
em einen konstanten, charakteristischen Wert
Vm der eine Funktion der Gaszusammensetzung, der
Panelabmessungen, des Haltespannungswertes und weiterer Parameter ist. Die Haltesignalfrequenz kann
im Bereich von 5OkHz liegen. Somit werden die
kontinuierlich erregt
(AUS, entregt) Zustand durch Entfernen ihrer Wandladung zurückgeschaltet. Dies geschieht durch Anlegen
eines »Löschimpulses« EP an die Zelle, wie zur Zeit fs,
und zwar wieder über das Leiterpaar Rt, CSYl. Die
Amplitude Vbdes Impulses EPht Ve
> V6- Vm Da der
positive Impuls EP einem negativen Halteimpuls NS folgt, bewirkt der Impuls EP eine Entladung einer
EIN-ZeIIe, wie sie der folgende positive Halteimpuls PS bewirken würde. Die Wandspannung em beginnt ihre
Polarität umzukehren. Der Löschimpuls EP ist jedoch bezogen auf einen Halteimpuls von derart kurzer
Da tu:..·, daß die Wandspannungsumkehr vorzeitig beendet wird, wie zur Zeit fe, wenn die Wandspannungsamplitude
beispielsweise in der Nähe von Null liegt. Folglich treten keine weiteren Durchbrüciie auf und die
Zelle 81 ist zu einem nicht-lichtemittierenden Zustand zurückgebracht. Der Rest der Wandspannung em
verschwindet schließlich aufgrund einer Rekombination von positiven und negativen Ladungsträgern und deren
Diffusion weg von der Kreuzungspunktstelle.
Die Wellenformen der F i g. 3 erläutern die Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Speziell Wellenform (A)
der Fig. 3 zeigt die Zwei-Smpuis-ZeMciizusiaiiiJsiiiversionsfolge
gemäß der Erfindung. Beim ersten Impuls der Folge handelt es sich um einen »invertierenden
Schreibimpuls« /Wpositiver Polarität, welcher der Zelle
während der herkömmlichen Schreibperiode zugeführt wird, d. h„ nach einem positiven Halteimpuls. Beim
zweiten Impuls der Folge handelt es sich um einen »invertierenden Löschimpuls« IEpositiver Polarität, der
beispielsweise identisch mit dem herkömmlichen Löschimpuls EPist.
Es sei angenommen, daß die Zelle 81 invertiert werden soll und daß sie sich anfangs in einem
EIN-Zustand befindet. Ihre Wandspannung em variiert
zwischen Vm und - V7n, und zwar in Abhängigkeit von
den abwechselnden Polaritäten des Haltesignals, wie es Wellenform (B) der F i g. 3 zeigt. Ein invertierender
Schreibimpuls IW wird der Zelle zur Zeit tj zugeführt,
wenn em auf dem Wert Vn, ist. Der Impuls /Wwirkt mit
der Wandspannung em nicht additiv, sondern subtraktiv zusammen. Die kombinierte Spannung über der Zelle ist
somit kleiner als Vb. Folglich hat der Impuls IW keine
Auswirkung auf den Zellenzustand. Da jedoch der invertierende Löschimpuls IE, der zur Zeit fio beginnt,
beispielsweise identisch mit einem herkömmlichen Löschimpuls ist, invertiert er die Zelle 81 wunschgemäß
in einen AUS-Zustand. Wellenform (C) der F i g. 3 zeigt das Lichtausgangssignal der invertierten Zelle.
Andererseits sei angenommen, daß sich die Zelle 81 anfangs in einem AUS-Zustand befindet Deshalb ist
gemäß Wellenform (D) der F i g. 3 ihre Wandspannung em anfangs Null. Die Amplitude V,» des invertierenden
Schreibimpulses IW ist beispielsweise gleich der Amplitude Vw des herkömmlichen Schreibimpulses.
Somit werden in der Zelle gemäß Wellenform (E) der Fig.3 eine Glimmentladung und ein damit einhergehendes
Lichtsignal genau nach der Zeit ti induziert. Die Dauer W des invertierenden Schreibimpulses IW ist
jedoch beispielsweise kleiner als diejenige des herkömmlichen Schreibimpulses WP. Wenn der Impuls IW
zur Zeit fe aufhört, ist folglich nur eine kleine Wandspannung V 0 erzeugt worden. Es wird jedoch
angenommen, daß Vn,+ Vs
> V* ist so daß der zur Zeit tg beginnende negative Halteimpuls einen zweiten
Gasdurchbruch bewirkt Der Betrag der auf diesen Halteimpuls hin erzeugten Wandspannung ist Vme.
Eine der Hauptbestimmenden für die Amplitude von Vme ist die Amplitude von V™* wenn man eine
vorbestimmte Amplitude und Dauer des Halteimpulses annimmt Dies kann folgendermaßen verstanden werden:
Die Amplitude der einen Durchbruch bewirkenden
Spannung bestimmt prinzipiell die Größe der während dieses Durchbruchs erzeugten Raumladung. Sie bestimmt
auch die Zeit, zu welcher der Durchbruch auftritt, bezogen auf den Beginn der den Durchbruch
bewirkenden Spannung. (Die Stärke des emittierten Lichtimpulses ist ebenfalls eine Funktion dieser
Spannung.) Beispielsweise ist die kombinierte Spannung Vmo+ V» die zur Zeit fe über der Zelle 81 angelegt wird,
relativ klein, d. h„ gerade ein wenig größer als V*. Es
wird eine relativ kleine Raumladung erzeugt und der Durchbruch tritt zu einem späten Zeitpunkt während
des Halteimpulses auf. (Der emittierte Lichtimpuls ist ebenfalls sehr schwach.) Ein wesentlicher Teil des
Halteimpulses, der zur Zeit h begann, ist zu dieser Zeit
bereits vorbei. Folglich sind am Ende dieses Halteimpulses nicht alle zur Zeit des Durchbruchs erzeugten
Raumladungsträger zu den Zellenwänden gezogen worden. Man kann jedoch annehmen, daß der neue
«tr . tj j __ Λ \u j _ itn I Λ
alte Wert Vmo ist. Daher erzeugt der Durchbruch, der
auf den zur Zeit fn beginnenden positiven Halteimpuls
hin erzeugt worden ist, eine etwas größere Raumladung, und er erzeugt sie zu einem früheren Zeitpunkt während
des Halteimpulses. Zur Zeit tu ist dann die Wandspannungsamplitude
größer als Vme. Nach einer Anzahl von
Halteimpulsen erreicht dann die Wandspannung em den
Wert Vm. Die Zelle 81 ist somit in einen EIN-Zustand gebracht, der von demjenigen nicht unterscheidbar ist,
welcher von einem herkömmlichen Schreibimpuls erzeugt worden ist.
Erfindungsgemäß ist jedoch die Amplitude von Vmc,
welches der Wert der Wandspannung em ist, wenn zur
Zeit /10 der invertierende Löschimpuls /fan die Zelle 81
angelegt wird, derart, daß ihre Summe mit dem Impuls IE kleiner als die Durchbruchsspannung ist, d. h„
Vmr+ Ve
< V6 oder alternativ ausgedrückt, Vmc
< Vb- Vt. Wie gewünscht tritt dann keine Entladung
und keine Änderung der Wandspannung auf den invertierenden Löschimpuls hin auf. Somit wird eine
Zelle, die vom Impuls IW in einen EIN-Zustand invertiert worden ist, durch den Impuls /fnicht zu ihrem
ursprünglichen AUS-Zustand zurückgebracht, sondern in diesem EIN-Zustand gehalten.
Das Zeitintervall oder die Periode Θ, die zwischen dem Ende irgendeines (beispielsweise herkömmlichen
oder invertierenden) Schreibimpulses und dem Beginn des folgenden Halteimpulses vergeht, ist ein wichtiger
Faktor bei dem beschriebenen Wandladungsaufbauvorgang. Wenn θ klein ist, bleibt ein beträchtlicher
Bruchteil der Raumladungsträger, die auf den Impuls IW hin erzeugt, aber nicht zu den Zellenwänden gezogen
worden sind, zur Zeit fg noch vorhanden. Das Vorhandensein dieser Ladungsträger bringt verschiedene
Mechanismen ins Spiel, einschließlich beispielsweise einer vorübergehend verringerten Durchbruchsspannung.
Dies führt zu einem Vmci das größer ist, als es der
Fall wäre, wenn diese Anzahl von Ladungsträgern nicht vorhanden wäre. Bei größeren Werten von θ kann der
größere Teil der vom Impuls / Werzeugten Raumladung vor der nächsten Entladung durch Rekombination und
Diffusion weg von der Kreuzungspunktstelle verschwinden. Dies resultiert in einem kleineren Vmn und es
ist eine erhöhte Anzahl von Halteimpulsen erforderlich, um die Wandspannung zu Vm aufzubauen.
F i g. 4 zeigt wie sich der Wandspannungsaufbau mit θ ändert, wobei eine vorbestimmte Amplitude und
Dauer des invertierenden Schreibimpulses angenommen ist Wenn θ ausreichend klein ist nimmt em den
^ charakteristischen Wert Vn, als Folge des unmittelbar
n:] Wenn θ vergrößert wird (θι
< θ2, usw.), bedarf es einer
y zunehmenden Anzal von Hlateimpulsen, bis die
f kann die Wandspannung um einen kleinen Betrag über
|i Vn, hinausschießen, bevor die sich in diesem Wert
jj| einfindet. (Zur Vereinfachung ist dieses Darüberhinaus-
f| schießen jedoch in Wellenform (D) der Fig.3 nicht
■; gezeigt.)
. ä F i g. 5 zeigt, daß bei einer festgelegten Amplitude Viw
;/; des invertierenden Schreibimpulses die Anzahl der
Hl Halteimpulse, die erforderlich ist, damit die Wandspan-
i)i nung em den Wert Vn, erreicht, sich sowohl mit θ als auch
|| mit der Dauer Wdes Impulses ändert. Wieder sieht man,
ΐ daß eine Erhöhung von θ (für ein gegebenes W) die
■μ Anzahl der Halteimpulse erhöht, die erforderlich sind,
!1 damit die Wandspannung sich bis zum Wert Vn, aufbaut.
_j Zusätzlich sind für ein gegebenes θ mehr Halteimpulse
erforderlich, wenn die Dauer W des invertierenden Schreibimpulses verringert wird (Wi W2 W3 W4). Eine
entsprechende theoretische Untersuchung eines schrittweisen Aufbaues der Wandspannung findet sich in
»IEEE Transactions« ED 1971, Vol. 18, No. 9, S. 650-654.
Betrachtet man beispielsweise die Kurve für die Dauer Wt, sieht man, daß sich diese Kurve asymptotisch
einem bestimmten Wert von θ nähert, nämlich Γι, der als die »Rückkehrzeit« oder auch »Entionisierungszeit«
bekannt ist, oberhalb welcher keine Halteimpulszahl die Wandspannung bis auf Vn, aufbaut. Dies liegt daran, daß
für θ > Γι so viele Raumladungsträger, die auf den
Anfangsdurchbruch hin erzeugt worden sind, aufgrund von Rekombination oder Diffusion verlorengehen, daß
der resultierende Wert von Vmc kleiner ist als ein
Schwellenwert, der zur Erzeugung einer Folge von zunehmenden Wandspannungen, wie sie zuvor beschrieben
worden sind, erforderlich ist. In diesem Fall wird die Wandspannungsamplitude über eine Anzahl
von Halteimpulsen schlechter und kehrt schließlich zu Null zurück.
Für ein gegebenes Panel weist jede Kombination von Amplitude und Dauer des invertierenden Schreibimpulses
ihre eigene zugehörige Rückkehrzeit (im englischsprachigen Raum recovery time genannt) auf. So haben
in F i g. 5 die Impulse mit den Dauern W2, Wj und W4
zugehörige Rückkehrzeiten von T2, T3 bzw. T4, wenn
wieder dieselbe Amplitude des invertierenden Schreibimpulses angenommen wird. Die Rückkehrzeit erhöht
sich für größere Impulsamplituden, da anfangs eine größere Raumladung erzeugt wird. Folglich kann man
es sich leisten, daß mehr davon verlorengeht. Da es erfindungsgemäß erforderlich ist, daß eine Zelle, der ein
invertierender Schreibimpuls zugeführt wird, schließlich in einen EIN-Zustand gebracht wird, muß θ kleiner als
diejenige Rückkehr- oder Entionisierungszeit sein, weiche der gewählten Amplitude und Dauer des
invertierenden Schreibimpulses zugeordnet ist
Vorausgehendes läßt erkennen, daß jemand, der ein
Plasmapanelsystem erstellen will, einen großen Spielraum bei der Wahl von Signalparametern zur
Erzeugung einer erfindungsgemäßen Zellenzustandsinversion zur Verfugung hat Wie zuvor erläutert, können
beispielsweise die herkömmlichen und die invertierenden Schreibimpulse die gleiche Amplitude haben,
wodurch die Kosten und die Komplexität des Entwurfs möglichst klein gemacht werden. Die Tatsache, daß der
invertierende Löschimpuls einem herkömmlichen Löschimpuls identisch sein kann, ist ein weiterer
bedeutender Fa'.tor, der zur Wirtschaftlichkeit und Einfachheit der vorliegenden Lösung für eine Plasmazellenzustandsumkehr
beiträgt.
Es werden nun der Aufbau des Anzeigesystems 100 und dessen Arbeitsweise in Verbindung mit dem
Computer 'MO für die Erzeugung der Schreib-, Lösch-
und Invertierfunktionen, wie sie zuvor diskutiert worden sind, erläutert.
in Das Anzeigesystem 100 umfaßt einen Haupttaktgeber
10, der die Folgebildung und Dauer aller dem Panel 80 zugeführten Signale steuert. Zu diesem Zweck weist
der Taktgeber 10 sieben Logikwert-(beispielsweise 5 V)Ausgangsleitungen 11 bis 17 auf. Wie Fig. 6 zeigt,
definieren die Zeitsteuerungssignale auf jeder dieser Leitungen den Beginn- und den Endpunkt eines dem
Panel 80 zugeführten unterschiedlichen Impulstyps innerhalb eines jeden Haltezyklus T. Beispielsweise
definieren die Zeitsteuerungssignale auf den Leitungen
2n 16 und 17 diejenigen Perioden innerhalb eines jeden
Haltezyklus, während welcher positive bzw. negative Halteimpulse den Zellen des Panels zuzuführen sind.
Gleichermaßen definieren die Zeitsteuerungssignale auf den Leitungen 11, 12 und 14 diejenigen Zeitperioden
2·; innerhalb eines jeden Haltezyklus, während welcher
dem Panel Schreibimpulse, invertierende Schreibimpulse bzw. Löschimpulse (sowohl herkömmliche als auch
invertierende) zuzuführen sind. Die Zeitsteuerungssignale auf den Leitungen 13 und 15 werden nachfolgend
diskutiert.
Die Haltezeitsteuerungssignale auf den Leitungen 16 und 17 werden einer Haltespannungsversorgung 60
zugeführt. Diese Einheit reagiert auf jeden Impuls auf der Zeitsteuerungsleitung 16 für positive Halteimpulse
j5 mit der Erzeugung eines Potentials VJl auf einer
Reihenhalteleitung SR und eines Potentials - VJl auf
einer Spaltenhalteleitung SC Das Potential auf Leitung SR wird einem jeden der Reihenleiter R 1 bis R 512 über
einen Reihendekodierer/Treiber 87 zugeführt, während das Potential auf Leitung SC einem jeden der
Spaltenleiter Ci bis C512 über einen Spaltendekodierer/Treiber
88 zugeführt wird. Bezüglich dieser Potentiale wird keine Dekodierfunktion von den
Dekodierern/Treibern 87 und 88 durchgeführt. Somit wird jeder Kreuzungspunktzelle des Panels 80 eine
positive (Reihenleiter-zu-Spaltenleiter-)Haltespannung der Größe VV2-(- VJl) = V1 aufgeprägt. Die Potentiale
auf den Leitungen SR und SC kehren nach Beendigung des Impulses auf Leitung 16 zu Null zurück.
so Die Haltespannungsversorgung 60 reagiert auf jeden Impuls auf der Leitung 17 für negative Haltesteuerung,
indem sie die Potentiale VJl und — VJ2 auf den
Spalten- und Reihen-Halteleitungen SC bzw. SR erzeugt und dadurch für die Dauer des Zeitsteuerungsimpulses
auf Leitung 17 über jeder Zelle eine Spannung (- VJ1)-(VJ2) = - Kaufprägt
Befehle zum Anlegen von Schreib- oder Löschimpulsen an eine ausgewählte Zelle oder ausgewählte Zellen
des Panels 80 oder zum Anlegen der Zwei-Impuls-Zellenzustandsinversionsfolge
gemäß vorliegender Erfindung stammen vom Computer 200. Der Computer 200 wiederum kann solche Befehle in Abhängigkeit von
irgendeinem von mehreren unterschiedlichen Anregungen formulieren. Beispielsweise kann die Reihen- und
Spaltenadresse einer bestimmten Zelle und die gewünschte Funktion, beispielsweise Schreiben, Löschen
oder Invertieren, vom Computer 200 intern unter einer Programmsteuerung erzeugt werden. Diese Betriebsart
umfaut Anwendungen, wie die Anzeige intern erzeugter
graphischer Darstellungen und Diagramme. Alternativ dazu können zu erregende, entregende oder invertierende
bestimmte Zellen für den Computer 2GO vom Benutzer beispielsweise über ein Tastenfeld 214 ,
und/oder einen Lichtstift 208 identifiziert werden, was nachfolgend ausführlicher erläutert werden wird. Oder
der Computer 200 kann Instruktionen von einem anderen, entfernt angeordneten Computer erhalten, und
zwar über eine zwischen diesen eingerichtete Datenver- l()
bindungsstrecke.
Beispielsweise sei angenommen, daß ein Schreibimpuls an die Zelle 81 angelegt werden soll. Zu diesem
Zweck erzeugt der Computer 200 Mehrfachbit-Kodewörter auf Zeilen- und Spaltenadressenkabeln 221 bzw. |-,
222, wodurch R 2 und C512 als die die interessierende Zelle definierenden Leiter identifiziert werden. Wenn
der nächste positive Übergang auf die Leitung 16 für die positive Haltezeitsteuerung dem Computer 200 anzeigt,
daß ein neuer Haltezyklus begonnen hat, erzeugt der )n
Computer 200 auf einer Schreibbefehlsleitung 201 einen Impuls mit dem Logikwert »1«. Dieser Impuls, der auf
Leitung 201 für den gesamten Haltezyklus fortdauert, wird ein Eingang eines UND-Gatters 21 zugeführt. Das
andere Eingangssignal für das Gatter 21 stammt von 2i
Leitung 11. Das UND-Gatter 21 reagiert auf den nächsten auftretenden Schreibzeitsteuerungsimpuls auf
Leitung 11, indem sie über eine Leitung 22, ein ODER-Gatter 33 und eine Leitung 34 die Schreibspannungsversorgung
40 pulst. jo
Die Schreibspannungsversorgung 40 erzeugt daraufhin ein Potential VJ2 auf einer Zeilenschreibleitung
VVT? und ein Potential — V„/2 auf einer Spaltenschreibleitung
WC Der Zeilendekodierer/Treiber 87 dekodiert die Zeilenadresse auf Kabel 221, und auf die
Identifizierung des Leiters R 2 als den die interessierende Zelle definierenden Zeilenleiter koppelt er das
Potential VJ2 auf Leitung WR zum Leiter R 2 durch.
Gleichermaßen reagiert der Spaltendekodierer/Treiber
88 auf die Spaltenadresse auf Kabel 222, indem er das Potential - VJ2 auf Leitung WC zum Leiter C512
durchkoppelt Das Potential über der Zelle 81 ist folglich W2-(- VJ2) = Vw, d. h„ die Amplitude des Schreibimpulses
WP. Die Signale auf den Leitungen WR und WC werden natürlich notwendigerweise auch an jede
andere Zelle in der Reihe R 2 bzw. der Spalte C512 angelegt Da diese zwei Potentiale jedoch nur über der
Zelle 81 zusammenwirken, erhält lediglich diese Zelle einen Schreibimpuls mit voller Amplitude und folglich
wird nur diese Zelle erregt. Die Beendigung des Schreibzeitsteuerungssignals auf Leitung 11 beendet
den Impuls auf Leitung 34 und damit den Schreibimpuls, der von der Versorgung 40 über der Zelle 81 aufgeprägt
wird.
Wenn andererseits ein Löschimpuls an Zelle 81 angelegt werden soll, erzeugt der Computer 200 einen
Löschbefehlsimpuls auf Leitung 204, der auf einen Eingang eines UND-Gatters 27 geführt wird. Der nächst
auftretende Impuls auf der Leitung 14 für die Lösch- und die invertierende Löschzeitsteuerung bewirkt, daß das
UND-Gatter 27 über eine bis 28, ein ODER-Gatter 37 und eine Leitung 38 eine Löschspannungsversorgung 50
pulst Die Versorgung 50 erzeugt die Potentiale VJl
und - VJ2 auf den Leitungen ER bzw. EC Die Dekodierer/Treiber 87 und 88 koppeln diese Potentiale
auf ist Reihenieiicf R2 bzw. den Spaltenleiter C512,
wodurch ein Löschimpuls der Amplitude Vc über der
Zelle 81 aufgeprägt wird. Dieser Löschimpuls hört bei Beendigung des Zeitsteuerimpulses auf Leitung 14 auf.
Soll der Zustand der Zelle 81 erfindungsgemäß invertiert werden, erzeugt der Computer 200 bei Beginn
eines Haltezyklus einen Invertierbefehlsimpuls auf Leitung 202. Der Impuls auf Leitung 202 wird einem
Eingang eines UND-Gatters 23 und eintm Eingang eines UND-Gatters 31 zugeführt. Der nächstauftretende
Zeitsteuerungsimpuls auf Leitung 12 koppelt einen Impuls über eine Leitung 24, ODER-Gatter 35 und 33
und eine Leitung 34 auf die Schreibspannungsversorgung 40. Die Dauer des Impulses auf Leitung 12 und
somit die Dauer des der Zelle 81 zugeführten Impulses ist W, die vorbestimmte Dauer des invertierenden
Schreibimpulses. Danach bringt der nächstauftretende Impuls auf Leitung 14 das UND-Gatter 31 dazu, über
eine Leitung 32, ODER-Gatter 39 und 37 und eine Leitung 38 die Löschspannungsversorgung 50 zu pulsen,
wodurch ein invertierender Löschimpuls an Zelle 81 angelegt wird.
Die Möglichkeit der Zellenzustandsinversion, mit der erfindungsgemäß ein Anzeigesystem versehen wird,
kann vorteilhaft bei vielen Anwendungen verwendet werden. Beispielsweise beschreibt die US-PS 39 37 878
(10. Februar 1976) eine bedingte Regenerierungsmethode zur Anzeige bewegter »Zitter«-Bilder auf einem
Plasmapanel oder einer ähnlichen Zwei-Pegel-Anzeigevorrichtung. Der Zustand einer jeden Zelle des Panels in
einem gegebenen Einzelbild des bewegten Bildes wird mit dem Zustand derselben Zelle im vorhergehenden
Einzelbild verglichen. Eine Zelle wird nur adressiert, wenn sich ihr Zustand von einem Einzelbild zum
nächsten geändert hat. Infolgedessen braucht bei der Übertragung des bewegten Bildes über eine Datenleitung
zu einem entfernt angeordneten Anzeigepanel nur die Information auf den neuesten Stand gebracht zu
werden, d. h., Information bezüglich derjenigen Zellen, welche ihren Zustand zwischen den Einzelbildern
geändert haben, gesendet zu werden. Typischerweise müssen sowohl die Zellenadresse als auch der neue
Zustand übertragen weruen, da die empfangende Anzeigevorrichtung typischerweise keinen Einzelbildspeicher
oder eine andere Einrichtung zur Bestimmung der momentanen Zellenzustände aufweist und somit
zur Bestimmung, ob ein Schreib- oder Löv^iimpuls benötigt wird, um eine Zelle gegenüber ihrem
momentanen Zustand zu ändern. Wenn das empfangende Panel jedoch eine erfindungsgemäße Zellenzustandsinversionsschaltungsanordnung
aufweist, brauchen nur die Adressen derjenigen Zellen übertragen zu werden,
deren Zustände sich geändert haben, wodurch die zur Übertragung des Bildes erforderliche Bandbreite
und/oder Zeit auf kleinem Wert gehalten wird.
Eine weitere Anwendung der vorliegenden Zellenzustandsinversionsmethode
besteht darin, eine bestimmten Bereich eines angezeigten Bildes durch Invertieren
aller seiner Zellen herauszustellen, um eine negative Version des Bildes in diesem Bereich zu erzeugen. Ein
solches Herausstellen kann weiter verbessert werden durch kontinuierliches Invertieren und Rückinvertieren
des bestimmten Panelbereiches mit einer relativ niedrigen Wiederholungsfrequenz, beispielsweise 3 bis
15 Hz, wodurch eine Blitz- oder Blinkwirkung erzeugt wird.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer speziellen Plasmaanzeigevorrichtung erläutert worden
ist, ist sie keinesfalls auf diese beschränkt Beispielsweise ist die Anzeigeanordnung 100 nur dazu in der Lage,
zu einem Zeitpunkt eine Zelle des Panels 80 zu
adressieren. Es sind jedoch Anordnungen bekannt, bei
denen eine Anzahl von Zellen gleichlaufend adressiert werden kann. Bei solchen Systemen könnte dann die
erfindungsgemäße Zwei-Impuls-Zellenzustandsinversionsfolge
einer Anzahl von Zellen auf einmal zugeführt werden, wie alleo Zellen in einer gegebenen Reihe des
zuvor beschriebenen blinkenden Läufers.
Es versteht sich femer, daß die hier benutzten
Bezeichnungen »Reihe« und »Spalte« sowie »positiv« und »negativ« beliebig sind und vertauscht werden
können, wenn dies konsequent durchgeführt wird.
zur Erzeugung von Signalen und zum Anlegen dieser Signale an ein Plasma oder ein ähnlich matrixadressiertes
Panel bekannt So sind auch zahlreiche verschiedene Halte- und andere Wellenformen bekannt Bei manchen
dieser Anordnungen werden beispielsweise Schreibund andere Wellenformen den Haltesignalen überlagert,
anstatt diese zu wechselseitig sich ausschließenden Zeiten anzulegen, wie es bei der erläuterten Ausführungsform
der Fall ist Für den Fachmann stellt es kein Problem dar, irgendwelche dieser bekannten Anordnungen
praktisch anzupassen, um die erfindungsgemäße Zellenzustandsinversion zu erzielen.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Invertieren des Anzeigezustandes einer Speicher-Gasentladungs-Anzdgezelle, die ein Gasvolumen mit einer zugehörigen Durchbruchsspannung aufweist und im lichtemittierenden Zustand Ober dem Gasvolumen durch Ladungsspeicherung eine charakteristische Wandspannung erzeugt, wobei zum Betrieb der Anzeigezelle Haltespannungsimpulse alternierender Polarität angelegt sind, durch Anlegen eines ersten Spannungsimpulses (Schreibsignal) die Durchbruchsspannung überschritten, ein Lichtimpuls abgegeben und die charakteristische Wandspannung aufgebaut wird (»Schreiben«) und sodann durch Zusammenwirkung von Wand- und Haltespannung die Zelle periodisch Lichtimpulse abgibt und somit im lichtemittierenden Zustand ist, und durch Anlegen eines zweiten Spannungsimpuls (Löschsignal) in ZusammenwirküRg mit deFefearakteristischen Wandspannung die Durchbruchsspannung überschritten, die Wandspannung aber nicht wieder aufgebaut wird (»Löschen«), dadurch gekennzeichnet, daß zum Invertieren aufeinanderfolgend «in verkürztes Schreibsignal (IW) und dann ein Löschsignal (IE) angelegt werden, wobei das verkürzte Schreibsignal (IW) in seiner Zeitdauer (W) so in bezug auf seinen Betrag (Viw) verkürzt ist, daß bei nicht-lichtemittierendem Ausgangszustand (D) der Zelle die erzeugte Wandspannu^ (Vm,) zunächst ausreichend kleiner als die charakteristische Wandspannung (Vn,) ist, damit in Zusammenwrkung mit dem folgenden Löschsignal (IE) keine !L&schung erfolgt während bei einem lichtemittierenden Av.jgangszustand das Löschsignal die Löschung bewirkt
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