JP2003008995A - Ccd電荷転送用駆動装置 - Google Patents
Ccd電荷転送用駆動装置Info
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Abstract
直駆動手段の端子数の削減を図るとともに、この端子数
の削減のために増加するタイミング信号発生手段及び垂
直駆動手段の回路規模を最小限に抑える。 【解決手段】タイミング信号発生回路30に時分割多重
化回路34を設け、この時分割多重化回路34により垂
直転送パルス用のタイミング信号XV1 〜XV4 と、読出パ
ルス用のタイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B とを
時分割多重化する。一方、Vドライバ40に多重分離回
路42を設け、この多重分離回路42により時分割多重
化した4ビットの信号b0 〜b3 から元のタイミング信
号XV1 〜XV4 、タイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3
B を分離する。これによりタイミング信号発生回路30
及び時分割多重化回路34の端子数(信号線の本数)を
削減する。
Description
動装置に係り、特にタイミング信号発生回路と固体撮像
素子の垂直ドライバ間の端子数の削減に関する。
撮像装置の要部ブロック図である。同図に示すように固
体撮像素子(例えば、CCDイメージセンサ)10は、
各画素ごとに入射光量に応じた信号電荷を蓄積する。
イバ14及び水平ドライバ16にそれぞれタイミング信
号Vsig 及びHsig を出力する。垂直ドライバ14は、
入力するタイミング信号Vsig に基づいて読出パルス及
び垂直転送パルスを含む垂直駆動パルスVdrを生成し、
これをCCDイメージセンサの10の垂直CCDシフト
レジスタに出力し、水平ドライバ16は、入力するタイ
ミング信号Hsig に基づいて水平駆動パルスHdrを生成
し、これをCCDイメージセンサ10の水平CCDシフ
トレジスタに出力する。
号電荷は、上記垂直ドライバ14から加えられる垂直駆
動パルスVdr、及び水平ドライバ16から加えられえる
水平駆動パルスHdrに基づいて信号電荷に応じた電圧の
CCD出力信号として順次読み出される。
たCCD出力信号は、コンデンサCを介してアナログ・
フロント・エンド(AFE)18に加えられる。AFE
18は、図5に示すようにCDS回路18A、アンプ1
8B、A/Dコンバータ18C等を有し、CDS回路1
8Aはタイミング信号発生回路12から加えられるCD
Sパルスに基づいて入力するCCD信号を相関二重サン
プリング処理する。CDS回路18Aによって処理され
た信号は、アンプ18Bによってゲインコントロールさ
れたのち、A/Dコンバータ18Cに加えられる。A/
Dコンバータ18Cは、タイミング信号発生回路12か
ら加えられるADパルスに基づいて入力信号を画素ごと
にデジタル信号に変換する。
/D変換などの前処理が行われたデジタルの画像信号A
sig は、パラレルデータとして複数本の信号線19を介
して信号処理回路20に出力される。信号処理回路20
は、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、YC処理
回路、圧縮伸長回路等を有し、AFE18から入力した
画像信号Asig に対して各種のデジタル処理を施した
後、図示しない記録媒体に記録する。
びVドライバ14の従来例を示す図である。同図に示す
ようにタイミング信号発生回路12は、垂直転送パルス
用のタイミング信号XV1 〜XV4 と、読出パルス用のタイ
ミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B とを合計8本の信
号線を介してVドライバ14に出力するようにしてい
る。尚、これらのタイミング信号の他に、実際には電
源、SUB制御信号などが含まれている。
信号XV1 〜XV4 と、読出パルス用のタイミング信号XTG1
A,XTG1B,XTG3A,XTG3B の一例を示すタイミングチャート
であり、CCD10のトランスファーゲートTG1A( 図示
せず) に対応する受光部に蓄積された電荷を垂直転送路
に読み出し、この読み出した電荷を水平転送路に向かっ
て転送する場合に関して示している。
1Aに対応する受光部に蓄積された電荷を垂直転送路に読
み出す場合には、その読出期間T1 だけ読出パルス用の
タイミング信号XTG1A はLレベルとなり、他のタイミン
グ信号XTG1B,XTG3A,XTG3B はHレベルとなっている。こ
のとき、垂直転送パルス用のタイミング信号XV1 は、前
記タイミング信号XTG1A のLレベルの期間T2 を含む期
間T2 だけLレベルとなり、タイミング信号XV2,XV3 は
Lレベルとなり、タイミング信号XV4 はHレベルとなっ
ている。
向かって転送する場合には、垂直転送パルス用のタイミ
ング信号XV1 〜XV4 は、垂直転送路を4相駆動して電荷
を転送するためのパルス波形とされ、このときの読出パ
ルス用のタイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B は、
すべてHレベルとなっている。
直転送パルス用のタイミング信号XV1 〜XV4 、読出パル
ス用のタイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B を入力
する6個のドライバ14−1〜14−6を有しており、
ドライバ14−1、14−2、14−4、14−5はそ
れぞれ2入力の状態に応じて3値(VH、VM、VL)
のうちのいずれかを出力し、ドライバ14−3、14−
6は1入力の状態に応じて2値(VM、VL)のうちの
いずれかを出力する。
ミング信号XV1 〜XV4 、及び読出パルス用のタイミング
信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B を入力する6個のドライ
バ14−1〜14−6の出力信号(垂直駆動パルスV1A,
V1B,V2,V3A,V3B,V4)を示している。
高い電圧VHを、CCDのトランスファーゲートに対応
する電極に印加することにより、そのトランスファーゲ
ートに対応する受光部に蓄積された電荷が垂直転送路に
読み出される。
撮像装置はタイミング信号発生回路12をAFE18と
同一の半導体集積回路(IC)22内に設けることによ
り集積化が図られているが、タイミング信号発生回路1
2から外部の回路(Vドライバ14、Hドライバ16)
にタイミング信号Hsig 、Vsig 等を送出するための端
子群26をIC22に設けなければならず、ICの端子
数が多くなるという問題がある。
246969に記載のCCD電荷転送用駆動装置は、上
記タイミング信号Vsig をコード化し、タイミング信号
発生回路及びVドライバの端子数(信号線の本数)の削
減を図っている。
9に記載のCCD電荷転送用駆動装置は、Vドライバ側
にコード化されたタイミング信号を復号化するためのデ
コーダをオンチップする必要があり、チップサイズが大
きくなるという問題がある。また、タイミング信号発生
回路側にもタイミング信号をコード化するための新たな
エンコーダを搭載する必要があり、こちらもコストアッ
プの要因となる。
もので、タイミング信号発生手段及び固体撮像素子の垂
直駆動手段の端子数の削減を図るとともに、この端子数
の削減のために増加するタイミング信号発生手段及び垂
直駆動手段の回路規模を最小限に抑えることができるC
CD電荷転送用駆動装置を提供することを目的とする。
に本願請求項1に係る発明は、第1のタイミング信号群
及び第2のタイミング信号群を出力するタイミング信号
発生手段と、前記第1のタイミング信号群及び第2のタ
イミング信号群に基づいてそれぞれ読出パルス及び垂直
転送パルスを生成し、該読出パルス及び垂直転送パルス
を固体撮像素子に出力する垂直駆動手段とを有し、前記
読出パルスにより前記固体撮像素子の受光部に蓄積され
た電荷を垂直転送路に読み出し、前記垂直転送パルスに
より前記垂直転送路に読み出された電荷を水平転送路に
向かって転送するCCD電荷転送用駆動装置において、
前記タイミング信号発生手段は、前記第1のタイミング
信号群と第2のタイミング信号群とを時分割して前記垂
直駆動手段との間に設けられた共通の信号線に送出する
時分割多重化手段を有し、前記垂直駆動手段は、前記共
通の信号線を介して受入する時分割多重化された前記第
1のタイミング信号群と第2のタイミング信号群とを分
離する多重分離手段を有することを特徴としている。即
ち、固体撮像素子の読出パルス用の第1のタイミング信
号群と、垂直転送パルス用の第2のタイミング信号群と
が出力される信号線(端子)を、時分割共有することに
より、前記タイミング信号発生手段が搭載される半導体
集積回路及び垂直駆動手段が搭載される半導体集積回路
の端子数の増加を抑制するようにしている。
化手段は、前記固体撮像素子の受光部に蓄積された電荷
を垂直転送路に読み出す所定の期間に前記第1のタイミ
ング信号群を出力し、前記所定の期間外に前記第2のタ
イミング信号群を出力する第1のスイッチ手段からなる
ことを特徴としている。本願請求項3に示すように前記
第1のスイッチ手段は、前記第1のタイミング信号群に
基づいて切替制御されることを特徴としている。
段は、前記固体撮像素子の受光部に蓄積された電荷を垂
直転送路に読み出す所定の期間に前記時分割多重化手段
から入力するタイミング信号群を前記第1のタイミング
信号群とし、前記所定の期間外に前記時分割多重化手段
から入力するタイミング信号群を前記第2のタイミング
信号群として分離して出力する第2のスイッチ手段を有
することを特徴としている。本願請求項5に示すように
前記第2のスイッチ手段は、前記第1のタイミング信号
群に基づいて切替制御されることを特徴としている。
割多重化手段及び多重分離手段はスイッチ手段から構成
されるため、回路規模を最小限に抑えることができる。
また、請求項3、5に示すように第1のスイッチ手段及
び第2のスイッチ手段の切替制御は、第1のタイミング
信号群に基づいて行うことができ、切替制御用の信号を
別途生成する必要がない。
段は、前記第2のスイッチ手段から前記第1のタイミン
グ信号群が切替出力されている期間、該第1のタイミン
グ信号群への切替出力直前の前記第2のタイミング信号
群の出力を保持するラッチ手段を有することを特徴とし
ている。これにより、第2のスイッチ手段から第1のタ
イミング信号群が切替出力されている期間中も第2のタ
イミング信号群は正常に出力されることになる。
段は、前記第2のスイッチ手段から出力される第1のタ
イミング信号群と、前記固体撮像素子の受光部に蓄積さ
れた電荷を垂直転送路に読み出さないときの前記第1の
タイミング信号群の出力状態を示す所定の信号群のうち
のいずれか一方を切替出力する第3のスイッチ手段を有
し、前記第3のスイッチ手段は、前記第2のスイッチ手
段から第1のタイミング信号群が出力されていない期
間、前記所定の信号群を切替出力することを特徴として
いる。即ち、第1のタイミング信号群は、読出パルスを
発生しない場合には所定の出力状態にあるため、前記第
3のスイッチ手段によって所定の出力状態に切り替えら
れる。
るCCD電荷転送用駆動装置の好ましい実施の形態につ
いて詳説する。
装置の概要を示すブロック図である。このCCD電荷転
送用駆動装置は、主としてタイミング信号発生回路30
と、垂直駆動回路(Vドライバ)40とから構成されて
いる。これらのタイミング信号発生回路30及びVドラ
イバ40は、それぞれ別々の半導体集積回路内に設けら
れており、この実施の形態では5本の信号線(5つの端
子)を介して電気的に接続されている。
1及び図6に示した従来のタイミング信号発生回路12
と比較して時分割多重化回路34が付加されており、V
ドライバ40は、図1及び図6に示した従来のVドライ
バ14と比較して多重分離回路42が付加されている。
回路32は、図6に示した従来のタイミング信号発生回
路12から出力されるタイミング信号と同じ垂直転送パ
ルス用のタイミング信号XV1 〜XV4 と、読出パルス用の
タイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B とを時分割多
重化回路34に出力する。尚、図7はこれらのタイミン
グ信号XV1 〜XV4 、タイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,
XTG3B の一例を示している。
号XV1 〜XV4 と、タイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XT
G3B とを切り替えるための切替信号XGATEを出力してい
る。この切替信号XGATEは、4つのタイミング信号XTG1
A,XTG1B,XTG3A,XTG3B を入力し、これらのアンド条件を
とるアンド回路の出力信号として得られ、それぞれ時分
割多重化回路34及び多重分離回路42に加えられる。
及び多重分離回路42の一例を示す回路図である。
は、第1のスイッチ回路34−1〜34−4によって構
成され、多重分離回路42は、第2のスイッチ回路44
−1〜44−4と、ラッチ回路46−1〜46−4と、
第3のスイッチ回路48−1〜48−4とから構成され
ている。
4、第2のスイッチ回路44−1〜44−4、及び第3
のスイッチ回路48−1〜48−4には、切替信号X
GATEが加えられおり、ラッチ回路46−1〜46−4に
は、インバータ45を介して切替信号XGATEを反転した
信号が加えられている。
4−4、第2のスイッチ回路44−1〜44−4、及び
第3のスイッチ回路48−1〜48−4は、切替信号X
GATEによって切替制御され、また、ラッチ回路46−1
〜46−4は、切替信号XGA TEの反転信号に応じて入力
信号を保持又は通過させる。
−4は、後述するようにHレベルの切替信号XGATEを入
力している期間、垂直転送パルス用のタイミング信号XV
1 〜XV4 を出力し、Lレベルの切替信号XGATEを入力し
ている期間、読出パルス用のタイミング信号XTG1A,XTG1
B,XTG3A,XTG3B を出力する。また、第2のスイッチ回路
44−1〜44−4は、Hレベルの切替信号XGATEを入
力している期間、入力するタイミング信号発生回路をラ
ッチ回路46−1〜46−4に出力し、Lレベルの切替
信号XGATEを入力している期間、入力するタイミング信
号発生回路を第3のスイッチ回路48−1〜48−4に
出力する。
ルの反転信号を入力すると、その入力直前に第2のスイ
ッチ回路44−1〜44−4から入力しているタイミン
グ信号を保持し、Lレベルの反転信号を入力すると、保
持を解除して第2のスイッチ回路44−1〜44−4か
ら入力しているタイミング信号をそのまま通過させる。
尚、第2のスイッチ回路44−1〜44−4が切替制御
される直前の出力信号をラッチ回路46−1〜46−4
が保持できるように適宜の遅延手段を設けることが好ま
しい。
一方の入力には、CCDの受光部に蓄積された電荷を垂
直転送路に読み出さない期間のタイミング信号XTG1A,XT
G1B,XTG3A,XTG3B の出力状態を示す信号(この実施の形
態では、すべてHレベルの信号)が加えられており、他
の入力には第2のスイッチ回路44−1〜44−4の出
力信号が加えられるようになっており、第3のスイッチ
回路48−1〜48−4は、Hレベルの切替信号XGATE
を入力している期間、一方の入力信号(すべてHレベル
の信号)を出力し、Lレベルの切替信号XGATEを入力し
ている期間、第2のスイッチ回路44−1〜44−4か
ら入力するタイミング信号を出力する。
はトランジスタを用いたゲート回路によって構成されて
いる。
置の動作について、図3及び図7に示すタイミングチャ
ートを参照しながら説明する。
〜34−4は、図7に示した垂直転送パルス用のタイミ
ング信号XV1 〜XV4 、及び読出パルス用のタイミング信
号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B を入力しており、図3に示
すようにLレベルの切替信号XGATEを入力すると、タイ
ミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B を4ビットの信号
b0 〜b3 として出力し、Hレベルの切替信号XGATEを
入力すると、タイミング信号XV1 〜XV4 を信号b0 〜b
3 として出力する。
に4つのタイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B のア
ンド条件をとることによって作成される信号であり、C
CDの受光部に蓄積された電荷を垂直転送路に読み出す
ときのみLレベルとなる信号である。この実施の形態で
は、切替信号XGATEは、読出期間T1 だけLレベルとな
るタイミング信号XTG1A と同じ信号である。
4−4は、切替信号XGATEがHレベルかLレベルかに応
じて垂直転送パルス用のタイミング信号XV1 〜XV4 、又
は読出パルス用のタイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XT
G3B を切替出力しており、これによりタイミング信号XV
1 〜XV4 とタイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3Bと
を時分割多重化し、共通の端子(信号線)を時分割共有
できるようにしている。
た4ビットの信号b0 〜b3 は、第2のスイッチ回路3
4−1〜34−4に加えられ、ここで分離される。即
ち、第2のスイッチ回路34−1〜34−4は、Hレベ
ルの切替信号XGATEを入力している期間に入力する信号
b0 〜b3 (タイミング信号XV1 〜XV4 )をラッチ回路
46−1〜46−4に出力し、Lレベルの切替信号X
GATEを入力している期間に入力する信号b0 〜b3 (タ
イミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B )を第3のスイ
ッチ回路48−1〜48−4に出力する。
ルの切替信号XGATEにより第2のスイッチ回路34−1
〜34−4からタイミング信号XV1 〜XV4 を入力してい
るときには、このHレベルの切替信号XGATEの反転信号
により入力信号の保持を行わずにタイミング信号XV1 〜
XV4 をそのまま通過させ、一方、Lレベルの切替信号X
GATEにより第2のスイッチ回路34−1〜34−4から
タイミング信号XV1 〜XV4 を入力していていないときに
は、このLレベルの切替信号XGATEの反転信号により直
前に入力していたタイミング信号XV1 〜XV4 を保持して
出力する。これにより、ラッチ回路46−1〜46−4
は、図7に示した垂直転送パルス用のタイミング信号XV
1 〜XV4 を出力することになる。
−4は、Hレベルの切替信号XGATEにより第2のスイッ
チ回路34−1〜34−4からタイミング信号XTG1A,XT
G1B,XTG3A,XTG3B を入力していないときには、すべてH
レベルの信号(CCDの受光部に蓄積された電荷を垂直
転送路に読み出さない期間のタイミング信号XTG1A,XTG1
B,XTG3A,XTG3B の出力状態を示す信号)をタイミング信
号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B として出力し、一方、Lレ
ベルの切替信号XGATEにより第2のスイッチ回路34−
1〜34−4からタイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XT
G3B を入力しているときには、このタイミング信号XTG1
A,XTG1B,XTG3A,XTG3B を出力する。これにより、第3の
スイッチ回路48−1〜48−4は、図7に示した読出
パルス用のタイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B を
出力することになる。
−1〜44−4、ラッチ回路46−1〜46−4、及び
第3のスイッチ回路48−1〜48−4から構成された
多重分離回路42から出力される垂直転送パルス用のタ
イミング信号XV1 〜XV4 及び読出パルス用のタイミング
信号XTG1A,XTG1B,XTG3A,XTG3B は、それぞれ図1に示す
ようにドライバ40−1〜40−6に加えられる。
図6に示したドライバ14−1、14−2、14−4、
14−5と同様にして図8に示した垂直駆動パルスV1A,
V1B,V2,V3A,V3B,V4 を生成し、これをCCDの垂直転送
路の各電極に出力する。 尚、この実施の形態では、垂
直転送パルス用の4つのタイミング信号XV1 〜XV4 及び
4つの読出パルス用のタイミング信号XTG1A,XTG1B,XTG3
A,XTG3B の場合について説明したが、垂直転送パルス用
のタイミング信号の数、及び読出パルス用のタイミング
信号の数はこれに限定されない。また、垂直転送パルス
用のタイミング信号の数と読出パルス用のタイミング信
号の数とは必ずしも一致しなくてもよく、この場合に
は、両者のタイミング信号の数の差だけ、時分割共有さ
れない専用の端子(信号線)が設けられることになる。
体撮像素子の読出パルス用のタイミング信号群と、垂直
転送パルス用のタイミング信号群とが出力される信号線
(端子)を時分割共有するようにしたため、タイミング
信号発生手段が搭載されるIC及び垂直駆動手段が搭載
されるICの端子数の増加を抑制することができる。ま
た、時分割多重化及び多重分離するための手段は、スイ
ッチ手段などによって構成できるため、端子数の削減の
ために増加するタイミング信号発生手段及び垂直駆動手
段の回路規模を最小限に抑えることができる。
を示すブロック図
路の一例を示す回路図
に用いたタイミングチャート
置の要部ブロック図
ロック図
ライバの従来例を示す図
ス用のタイミング信号の一例を示すタイミングチャート
例を示す波形図
タイミング信号発生回路、32…ロジック回路、34…
時分割多重化回路、34−1〜34−4…第1のスイッ
チ回路、40…Vドライバ、40−1〜40−6…ドラ
イバ、42…多重分離回路、44−1〜44−4…第2
のスイッチ回路、46−1〜46−4…ラッチ回路、4
8−1〜48−4…第3のスイッチ回路
Claims (7)
- 【請求項1】 第1のタイミング信号群及び第2のタイ
ミング信号群を出力するタイミング信号発生手段と、前
記第1のタイミング信号群及び第2のタイミング信号群
に基づいてそれぞれ読出パルス及び垂直転送パルスを生
成し、該読出パルス及び垂直転送パルスを固体撮像素子
に出力する垂直駆動手段とを有し、前記読出パルスによ
り前記固体撮像素子の受光部に蓄積された電荷を垂直転
送路に読み出し、前記垂直転送パルスにより前記垂直転
送路に読み出された電荷を水平転送路に向かって転送す
るCCD電荷転送用駆動装置において、 前記タイミング信号発生手段は、前記第1のタイミング
信号群と第2のタイミング信号群とを時分割して前記垂
直駆動手段との間に設けられた共通の信号線に送出する
時分割多重化手段を有し、 前記垂直駆動手段は、前記共通の信号線を介して受入す
る時分割多重化された前記第1のタイミング信号群と第
2のタイミング信号群とを分離する多重分離手段を有す
ることを特徴とするCCD電荷転送用駆動装置。 - 【請求項2】 前記時分割多重化手段は、前記固体撮像
素子の受光部に蓄積された電荷を垂直転送路に読み出す
所定の期間に前記第1のタイミング信号群を出力し、前
記所定の期間外に前記第2のタイミング信号群を出力す
る第1のスイッチ手段からなることを特徴とする請求項
1のCCD電荷転送用駆動装置。 - 【請求項3】 前記第1のスイッチ手段は、前記第1の
タイミング信号群に基づいて切替制御されることを特徴
とする請求項2のCCD電荷転送用駆動装置。 - 【請求項4】 前記多重分離手段は、前記固体撮像素子
の受光部に蓄積された電荷を垂直転送路に読み出す所定
の期間に前記時分割多重化手段から入力するタイミング
信号群を前記第1のタイミング信号群とし、前記所定の
期間外に前記時分割多重化手段から入力するタイミング
信号群を前記第2のタイミング信号群として分離して出
力する第2のスイッチ手段を有することを特徴とする請
求項1乃至3のいずれかに記載のCCD電荷転送用駆動
装置。 - 【請求項5】 前記第2のスイッチ手段は、前記第1の
タイミング信号群に基づいて切替制御されることを特徴
とする請求項4のCCD電荷転送用駆動装置。 - 【請求項6】 前記多重分離手段は、前記第2のスイッ
チ手段から前記第1のタイミング信号群が切替出力され
ている期間、該第1のタイミング信号群への切替出力直
前の前記第2のタイミング信号群の出力を保持するラッ
チ手段を有することを特徴とする請求項1乃至5のいず
れかに記載のCCD電荷転送用駆動装置。 - 【請求項7】 前記多重分離手段は、前記第2のスイッ
チ手段から出力される第1のタイミング信号群と、前記
固体撮像素子の受光部に蓄積された電荷を垂直転送路に
読み出さないときの前記第1のタイミング信号群の出力
状態を示す所定の信号群のうちのいずれか一方を切替出
力する第3のスイッチ手段を有し、 前記第3のスイッチ手段は、前記第2のスイッチ手段か
ら第1のタイミング信号群が出力されていない期間、前
記所定の信号群を切替出力することを特徴とする請求項
1乃至7のいずれかに記載のCCD電荷転送用駆動装
置。
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JP2001189845A JP4314755B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | Ccd電荷転送用駆動装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (3)
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