JP2006133368A - Image display apparatus and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像表示装置及び画像処理方法に関し、特に、画像処理に必要な回路規模の拡大を抑制する画像表示装置及び画像処理方法に関する。 The present invention relates to an image display device and an image processing method, and more particularly to an image display device and an image processing method that suppress an increase in circuit scale necessary for image processing.
液晶表示装置などの画像表示装置において画像を表示する際、表示性能の向上、コントラストの改善などのために、画像処理が行われている。画像処理の1つとして、いわゆる鮮鋭化処理(シャープネス処理)が知られている。鮮鋭化処理を行うと、ぼけた画像の輪郭をはっきりさせたり、また、鮮鋭度(シャープネス)を多少犠牲にして、高周波の雑音を除去したりすることによって、画質を向上させることが可能である。 When an image is displayed on an image display device such as a liquid crystal display device, image processing is performed to improve display performance and contrast. As one of image processing, so-called sharpening processing (sharpness processing) is known. When sharpening is performed, it is possible to improve the image quality by clarifying the outline of a blurred image, or by removing high-frequency noise at the expense of sharpness (sharpness). .
広く知られているように、鮮鋭化処理には、平滑化フィルタや微分フィルタなどの周波数特性の異なる種々のフィルタが使用される。例えば、平滑化フィルタは、画像に含まれる高周波の雑音を除去するために使用される。また、微分フィルタは、高い周波数成分を強調して、画像内のエッジを強調するために使用される(例えば、非特許文献1参照)。
従来、鮮鋭化処理には、図4に示すように、3×3のマトリクスからなる、ハイパスフィルタ10を用いていた。図4に示すように、このハイパスフィルタ10は、中央の係数以外の周囲の8つの係数は同一であり、中央の係数の絶対値が周囲の係数の絶対値の和よりも大きくなっている。このフィルタを用いて、画像処理を行うと、輝度変化の大きな部分、つまり細かい部分を強調してくっきりさせることができる。
Conventionally, in the sharpening process, as shown in FIG. 4, a high-
近年、カメラ付携帯電話や、高解像度のデジタルカメラなどの小型・軽量の画像表示装置が普及している。これらの画像表示装置において、上述した3×3のハイパスフィルタ10を用いて鮮鋭化処理を行う場合、3ラインメモリが必要である。このため、回路規模が大きくなり、小型の画像表示装置には搭載が困難であるという問題が生じていた。
In recent years, compact and lightweight image display devices such as camera-equipped mobile phones and high-resolution digital cameras have become widespread. In these image display apparatuses, when the sharpening process is performed using the 3 × 3 high-
本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、回路規模の拡大を抑制する画像表示装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in the background of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an image display device and an image processing method that suppress an increase in circuit scale.
本発明の第1の態様にかかる画像表示装置は、入力される第1の信号について鮮鋭化処理をすることにより第2の信号を生成する画像処理部と、前記第2の信号に基づいて表示信号を出力する駆動部と、前記表示信号に基づいて画像を表示する画像表示部とを有する画像表示装置であって、前記画像処理部は、前記第1の信号のうち入力される順に沿って隣接する3ピクセル分の第1の信号を1×3マトリクスのフィルタで処理することにより前記第2の信号を生成するものである。これによって、回路規模の拡大を抑制することができる。 An image display device according to a first aspect of the present invention includes: an image processing unit that generates a second signal by performing a sharpening process on an input first signal; and a display based on the second signal. An image display device having a drive unit that outputs a signal and an image display unit that displays an image based on the display signal, wherein the image processing unit is in the order of input of the first signal. The second signal is generated by processing the first signals for three adjacent pixels with a 1 × 3 matrix filter. Thereby, the expansion of the circuit scale can be suppressed.
本発明の第2の態様にかかる画像表示装置は、上記の画像表示装置において、前記フィルタの両端の係数の符号は同一であり、両端の係数の符号と中央の係数の符号とは異なるものである。また、前記フィルタの中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の2倍より大きいものである。これによって、表示性能を向上させることができる。 In the image display device according to the second aspect of the present invention, in the image display device described above, the sign of the coefficient at both ends of the filter is the same, and the sign of the coefficient at both ends is different from the sign of the coefficient at the center. is there. Further, the absolute value of the coefficient at the center of the filter is larger than twice the absolute value of the coefficients at both ends. Thereby, the display performance can be improved.
本発明の第3の態様にかかる画像表示装置は、上記の画像表示装置において、前記フィルタの中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の3〜6倍であるものである。これによって、さらに表示性能を向上させることができる。 In the image display device according to the third aspect of the present invention, in the above image display device, the absolute value of the coefficient at the center of the filter is 3 to 6 times the absolute value of the coefficients at both ends. Thereby, the display performance can be further improved.
本発明の第4の態様にかかる画像表示装置は、上記の画像表示装置において、前記フィルタの中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の偶数倍であるものである。これによって、回路構成を簡単にすることが可能である。 An image display device according to a fourth aspect of the present invention is the image display device described above, wherein the absolute value of the coefficient at the center of the filter is an even multiple of the absolute value of the coefficients at both ends. As a result, the circuit configuration can be simplified.
本発明の第5の態様にかかる画像処理方法は、画像表示を鮮鋭化する画像処理方法であって、入力される順に従って隣接する3ピクセル分の第1の信号を保持するステップと保持した前記第1の信号について1×3マトリクスのフィルタを用い第2の信号を生成するステップとを有する。これによって、回路規模の拡大を抑制することができる。 An image processing method according to a fifth aspect of the present invention is an image processing method for sharpening an image display, the step of holding first signals for three adjacent pixels according to the input order and the holding Generating a second signal using a 1 × 3 matrix filter for the first signal. Thereby, the expansion of the circuit scale can be suppressed.
本発明の第6の態様にかかる画像処理方法は、上記の画像処理方法において、前記フィルタの両端の係数の符号は同一であり、両端の係数の符号と中央の係数の符号とは異なる。また、前記フィルタの中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の2倍より大きい。これによって、さらに表示性能を向上させることができる。 In the image processing method according to the sixth aspect of the present invention, in the image processing method described above, the sign of the coefficient at both ends of the filter is the same, and the sign of the coefficient at both ends is different from the sign of the center coefficient. Further, the absolute value of the coefficient at the center of the filter is larger than twice the absolute value of the coefficients at both ends. Thereby, the display performance can be further improved.
本発明の第7の態様にかかる画像処理方法は、上記の画像処理方法において、前記フィルタの中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の3〜6倍である。これによって、さらに表示性能を向上させることが可能である。 In the image processing method according to the seventh aspect of the present invention, in the image processing method described above, the absolute value of the coefficient at the center of the filter is 3 to 6 times the absolute value of the coefficients at both ends. As a result, the display performance can be further improved.
本発明の第8の態様にかかる画像処理方法は、上記の画像処理方法において、前記フィルタの中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の偶数倍である。これによって、回路構成を簡単にすることが可能である。 In the image processing method according to the eighth aspect of the present invention, in the above image processing method, the absolute value of the coefficient at the center of the filter is an even multiple of the absolute value of the coefficients at both ends. As a result, the circuit configuration can be simplified.
本発明の第9の態様にかかる画像処理方法は、上記の画像処理方法において、表示領域の端に位置するピクセルの演算処理を行う際、ピクセルがない部分の前記第1の信号の値を0として演算処理を行う。 In the image processing method according to the ninth aspect of the present invention, in the image processing method described above, the value of the first signal in a portion where there is no pixel is set to 0 when performing calculation processing of the pixel located at the end of the display area. The arithmetic processing is performed as follows.
本発明によって、回路規模の拡大を抑制した画像表示装置及び画像処理方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an image display device and an image processing method in which an increase in circuit scale is suppressed.
以下に、本発明を適用可能な実施の形態について図を用いて説明する。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。 Embodiments to which the present invention can be applied will be described below with reference to the drawings. The following description is to describe the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. Moreover, those skilled in the art can easily change, add, and convert each element of the following embodiments within the scope of the present invention.
本発明の実施の形態にかかる表示装置について、図1を参照して説明する。ここでは、画像表示装置としてTNタイプのアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例として説明する。図1は、本実施の形態にかかる液晶表示装置100のブロック図である。液晶表示装置100は、画像表示を行う液晶パネル101と、制御信号、表示データ及び電源などを供給する駆動制御回路102、ゲートドライバ103、ソースドライバ104、グラフィックコントローラ105などから構成される。
A display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, a TN type active matrix liquid crystal display device will be described as an example of the image display device. FIG. 1 is a block diagram of a liquid
複数の画素から構成される表示領域を有する液晶パネル101は、TFT(Thin Film Transistor)アレイ基板(不図示)と対向配置される対向基板(不図示)との間に液晶を挟持した構成を有している。TFTアレイ基板には、水平方向にゲート線(走査線)、垂直方向にソース線(信号線)がそれぞれ形成されており、ゲート線とソース線の交差点付近にはTFTが設けられている。また、ゲート線とソース線との間にマトリクス状に形成された複数の画素電極を有している。TFTのゲートがゲート線に、ソースがソース線に、ドレインが画素電極に、それぞれ接続される。
A
一方、対向基板上にはコモン電極及びR(赤)、G(緑)B(青)のカラーフィルタが形成されている。コモン電極は、実際には画素電極と対向するように対向基板の略全面に形成される透明電極である。各ゲート線にはゲートドライバ103から走査信号が供給される。各走査信号によって選択された1つのゲート線に接続されているすべてのTFTが同時にオンとなる。そして、ソースドライバ104から各ソース線に表示信号が供給され、画素電極に表示信号に応じた電荷が蓄積される。
On the other hand, a common electrode and R (red), G (green) and B (blue) color filters are formed on the counter substrate. The common electrode is actually a transparent electrode formed on the substantially entire surface of the counter substrate so as to face the pixel electrode. A scanning signal is supplied from the
表示信号が書き込まれた画素電極とコモン電極との電位差に応じて、画素電極とコモン電極間の液晶の配列が変化する。これによって、バックライト(不図示)から入射される光の透過量を制御する。液晶パネル101の各画素は、透過する光量に応じた色の濃淡とRGBいずれかの色表示によりさまざまな色合いの表示を行う。なお、モノクロ表示の場合は、カラーフィルタを設けなくてもよい。
The arrangement of the liquid crystal between the pixel electrode and the common electrode changes in accordance with the potential difference between the pixel electrode and the common electrode where the display signal is written. Thereby, the transmission amount of light incident from a backlight (not shown) is controlled. Each pixel of the
駆動制御回路102は、電気的に液晶パネル101に接続される。駆動制御回路102は、駆動電圧生成回路106、走査信号制御回路107、表示信号制御回路108及びタイミング制御回路109などからなる。駆動電圧生成回路106はDC/DCコンバータ(不図示)を備え、外部電源から供給されるDC電源から、各回路へ供給される電圧を生成する。DC/DCコンバータからの電圧は、各伝送配線を介してゲートドライバ103、ソースドライバ104及び駆動制御回路102内に設けられた各ロジック回路に供給される。また、駆動電圧生成回路106は、コモン電極用の電圧を生成する。
The
グラフィックコントローラ105は、ビデオデータが記憶されているVRAM(Video Random Access Memory)120を備えている。また、グラフィックコントローラ105には、画像の鮮鋭化を行う画像処理部110が備えられている。この画像処理部110及び画像処理方法については、後に詳述する。グラフィックコントローラ105から、駆動制御回路102に対して、同期信号とビデオデータに画像処理を施した画像データが転送される。転送された画像データは、表示信号制御回路108に入力され、表示データに変換される。
The
また、タイミング制御回路109には、グラフィックコントローラ105から同期信号が入力される。同期信号は、例えば、1画素分の表示信号の入力サイクルであるドットクロック信号、水平同期信号Hsync、垂直同期信号Vsyncなどを含む。タイミング制御回路109は受信した信号を処理し、ゲートドライバ103及びソースドライバ104へ供給すべき各種制御信号を、必要なタイミングで出力する。
In addition, a synchronization signal is input from the
タイミング制御回路109は、ゲートドライバ103、ソースドライバ104へいくつかの種類の同期信号を含む制御信号を供給する。ゲートドライバ103及びソースドライバ104は、制御信号に従ったタイミングで、走査信号あるいは表示信号の出力を行う。
The
ゲートドライバ103へは、スタートパルス信号、クロック信号、及びイネーブル信号などが、タイミング制御回路109から走査信号制御回路107を介して入力される。スタートパルス信号がON信号を出力するゲート線を選択し、イネーブル信号が走査信号の出力制御を行うことによって、各ゲート線において順次ON信号が出力される。典型的には、ゲートドライバ103は、1行目から後段の行に向けて、各行の画素を順次走査するように走査信号を出力する。
A start pulse signal, a clock signal, an enable signal, and the like are input to the
ソースドライバ104は、液晶パネル101の各ソース線に対して、表示信号を供給する。タイミング制御回路109から指示されるタイミングで、表示信号制御回路108から転送される表示データに基づいて生成した表示信号を、ソース線に供給する。
The
ソースドライバ104から入力される表示信号が、TFTのソース/ドレインを介して画素電極に供給され、画素電極に階調に応じた表示信号を印加する。そして、画素電極と対向電極との間の液晶に電界を印加する。このように、各スイッチング素子を駆動させ、蓄積させる電荷量を階調に応じて制御すると、画素ごとに液晶の配向状態が変化して光の透過率が変わり、画素ごとに明るさを変化させることができる。
A display signal input from the
ここで、図2を参照して、本実施形態にかかる画像処理部110について説明する。図2は、画像処理部110を説明するためのブロック図である。画像処理部110は、上述したグラフィックコントローラ105内に設けられたVRAM120からビデオデータが入力される入力処理部111、鮮鋭化処理を行う演算処理部112、3ピクセル分のデータを保持しておく3ピクセルメモリ113、演算処理後の画像データ信号を出力する出力処理部114などを有している。
Here, the
入力処理部111は、演算処理部112にVRAM120から入力されたビデオデータを転送する。転送されたビデオデータのうち隣接する3ピクセル分のビデオデータを3ピクセルメモリ113で保持する。すなわち、1度に9サブピクセル分のビデオデータを保持する。その後、演算処理部112内でR(赤)、G(緑)、B(青)ごとに演算処理される。これにより、ビデオデータに基づいて鮮鋭化された画像データが生成される。そして、演算処理が施された画像データは、順次出力処理部114に転送され、RGBインターフェイスで1ピクセルごとにデータをまとめながら、グラフィックコントローラ105内のVRAM120に記憶させる。この鮮鋭化処理された画像データは、上述したように表示信号制御回路108に転送され、表示データが生成される。
The
演算処理部112で用いられる鮮鋭化フィルタは、1×3のマトリクス構成とする。これによって、演算処理のために一時的に保持するビデオデータの量は3ピクセル分となるため、回路規模を小さくすることができる。したがって、携帯電話のような小型の画像表示装置においても鮮鋭化のための回路を搭載することが可能である。
The sharpening filter used in the
また、鮮鋭化フィルタの係数は、例えば、[−1 6 −1]のように[負の値 正の値 負の値]、もしくは、[1 −6 1]のように[正の値 負の値 正の値]とする。すなわち、両端の係数の符号を同一とし、両端の係数の符号と中央の係数の符号とを異なるものとする。また、中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の2倍より大きくなっている。好ましくは、中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の3〜6倍である。これによって、表示画像のエッジの部分をはっきりさせ、表示性能を向上させることができる。 In addition, the coefficient of the sharpening filter is, for example, [negative value positive value negative value] such as [-1 6 -1], or [positive value negative value] such as [1-6 1]. Value is a positive value. That is, the signs of the coefficients at both ends are the same, and the signs of the coefficients at both ends are different from the signs of the center coefficient. Further, the absolute value of the center coefficient is larger than twice the absolute value of the coefficients at both ends. Preferably, the absolute value of the central coefficient is 3 to 6 times the absolute value of the coefficients at both ends. Thereby, the edge portion of the display image can be clarified and the display performance can be improved.
以下に、図3に示す[−0.25 1.5 −0.25]の1×3の鮮鋭化フィルタ115を用いて鮮鋭化処理を行ったときの計算例を示す。表示画面の左端のビデオデータを1画素目がR1、G1、B1、2画素目がR2、G2、B2、3画素目がR3、G3、B3、・・・とする。また、表示領域の左端及び右端の演算処理においては、隣接する画素が一方側しかないので、隣接する画素のないほうのビデオデータを0として演算する。すなわち、左端の画素を演算処理する場合、3ピクセルのビデオデータのうち、左端のビデオデータが存在しない。したがって、鮮鋭化フィルタ115の左側の−0.25に対応するビデオデータの値を0とする。
An example of calculation when sharpening processing is performed using the 1 × 3 sharpening
上述の鮮鋭化フィルタ115を用いて、ビデオデータ(R1−3、G1−3、B1−3)について鮮鋭化処理を行ったときに生成する画像データ(R1−2out、G1−2out、B1−2out)を以下に示す。
R1out={(−0.25)×0+1.5×R1+(−0.25)×R2}/1
G1out={(−0.25)×0+1.5×G1+(−0.25)×G2}/1
B1out={(−0.25)×0+1.5×B1+(−0.25)×B2}/1
R2out={(−0.25)×R1+1.5×R2+(−0.25)×R3}/1
G2out={(−0.25)×G1+1.5×G2+(−0.25)×G3}/1
R2out={(−0.25)×B1+1.5×B2+(−0.25)×B3}/1
・・・
ここで、各式において最後の「1」は1×3の鮮鋭化フィルタ115の係数の総和の絶対値である。
Image data (R1-2out, G1-2out, B1-2out) generated when sharpening processing is performed on video data (R1-3, G1-3, B1-3) using the sharpening
R1out = {(− 0.25) × 0 + 1.5 × R1 + (− 0.25) × R2} / 1
G1out = {(− 0.25) × 0 + 1.5 × G1 + (− 0.25) × G2} / 1
B1out = {(− 0.25) × 0 + 1.5 × B1 + (− 0.25) × B2} / 1
R2out = {(− 0.25) × R1 + 1.5 × R2 + (− 0.25) × R3} / 1
G2out = {(− 0.25) × G1 + 1.5 × G2 + (− 0.25) × G3} / 1
R2out = {(− 0.25) × B1 + 1.5 × B2 + (− 0.25) × B3} / 1
...
Here, the last “1” in each equation is the absolute value of the sum of the coefficients of the 1 × 3 sharpening
上記の1×3の鮮鋭化フィルタ115において、「×0.25」は、2ビット右にシフトさせることによって計算することができる。また、「×1.5」は、元の値+元の値を1ビット右にシフトしたものとして計算することができる。このように、鮮鋭化フィルタ115の中央の係数の絶対値が、両端の係数の絶対値の偶数倍とすることによって、回路の構成をより簡単にすることができる。なお、画像処理部110には、画像処理後の画像データが負の値になった場合などのためにエラー処理部を設けてもよい。
In the 1 × 3 sharpening
また、この鮮鋭化処理は、表示画像の輪郭のみを抽出して、その部分にだけフィルタをかけるようにしてもよい。この輪郭の抽出には、中央の係数の絶対値が両端の係数の絶対値の2倍である輪郭抽出フィルタを用いて行うことが可能である。しかし、表示画面全体に鮮鋭化処理を施すことによって、全体のコントラストが向上するため、全体にかけることが好ましい。 Further, in this sharpening process, only the outline of the display image may be extracted, and only that portion may be filtered. This contour extraction can be performed using a contour extraction filter in which the absolute value of the center coefficient is twice the absolute value of the coefficients at both ends. However, it is preferable to apply the sharpening process to the entire display screen because the overall contrast is improved.
また、この画像処理のオン・オフは、ユーザの設定などに応じて切り換えることも可能である。例えば、コントラストが低い場合には、画像処理をオンとし、コントラストの高い画像を表示するようにしてもよい。また、表示している画面を他人に見られたくないときにはオフとして、コントラストの低い画像を表示するようにすることもできる。 The image processing can be switched on / off according to user settings. For example, when the contrast is low, image processing may be turned on to display an image with high contrast. In addition, when it is not desired that others see the displayed screen, it can be turned off to display an image with low contrast.
なお、ここでは、グラフィックコントローラ105内に画像処理部110を回路として構成した例を示したが、これに限られず、ドライバIC内に回路として構成してもよい。また、プログラム(ソフトウエア)として構成してもよい。また、本発明にかかる画像処理方法は、PDP、有機ELなどさまざまな画像表示装置に利用することが可能である。
Here, an example in which the
100 液晶表示装置
101 液晶パネル
102 駆動制御回路
103 ゲートドライバ
104 ソースドライバ
105 グラフィックコントローラ
106 駆動電圧生成回路
107 走査信号制御回路
108 表示信号制御回路
109 タイミング制御回路
110 画像処理部
111 入力処理部
112 演算処理部
113 3ピクセルメモリ
114 出力処理部
120 VRAM
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第2の信号に基づいて表示信号を出力する駆動部と、
前記表示信号に基づいて画像を表示する画像表示部と、
を有する画像表示装置であって、
前記画像処理部は、前記第1の信号のうち入力される順に沿って隣接する3ピクセル分の第1の信号を1×3マトリクスのフィルタで処理することにより前記第2の信号を生成する画像表示装置。 An image processing unit that generates a second signal by performing a sharpening process on the input first signal;
A drive unit that outputs a display signal based on the second signal;
An image display unit for displaying an image based on the display signal;
An image display device comprising:
The image processing unit generates the second signal by processing the first signals of three pixels adjacent in the input order in the first signal with a 1 × 3 matrix filter. Display device.
両端の係数の符号と中央の係数の符号とは異なり、
前記フィルタの中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の2倍より大きい請求項1に記載の画像表示装置。 The signs of the coefficients at both ends of the filter are the same,
Unlike the sign of the coefficients at both ends and the sign of the center coefficient,
The image display apparatus according to claim 1, wherein an absolute value of a coefficient at a center of the filter is larger than twice an absolute value of coefficients at both ends.
入力される順に従って隣接する3ピクセル分の第1の信号を保持するステップと、
保持した前記第1の信号について1×3マトリクスのフィルタを用い第2の信号を生成するステップと、
を有する画像処理方法。 An image processing method for sharpening an image display,
Holding a first signal for three adjacent pixels according to an input order;
Generating a second signal using a 1 × 3 matrix filter for the retained first signal;
An image processing method.
両端の係数の符号と中央の係数の符号とは異なり、
前記フィルタの中央の係数の絶対値は、両端の係数の絶対値の2倍より大きい請求項5に記載の画像処理方法。 The signs of the coefficients at both ends of the filter are the same,
Unlike the sign of the coefficients at both ends and the sign of the center coefficient,
The image processing method according to claim 5, wherein an absolute value of a coefficient at the center of the filter is larger than twice an absolute value of coefficients at both ends.
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JP2008275933A (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Optrex Corp | Image display method and image display device |
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2004
- 2004-11-04 JP JP2004320360A patent/JP2006133368A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008275933A (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Optrex Corp | Image display method and image display device |
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