JP2610161B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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- JP2610161B2 JP2610161B2 JP63111543A JP11154388A JP2610161B2 JP 2610161 B2 JP2610161 B2 JP 2610161B2 JP 63111543 A JP63111543 A JP 63111543A JP 11154388 A JP11154388 A JP 11154388A JP 2610161 B2 JP2610161 B2 JP 2610161B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/316—Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
- H01J2201/3165—Surface conduction emission type cathodes
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表面伝導形電子放出素子、またはこれと類
似した機能を有する電子ビーム発生素子を電子源として
用いる画像表示装置に関する。
似した機能を有する電子ビーム発生素子を電子源として
用いる画像表示装置に関する。
［開示の概要］ 本明細書及び図面は、表面伝導形放出素子を電子源と
して用いる画像表示装置において、電子放出素子とター
ゲット部材の間に制御電極を設け、この制御電極に形成
された空孔の中心を電子放出素子の正極側に偏位させる
ことにより、電子ビームの損失を減少させる技術を開示
するものである。
して用いる画像表示装置において、電子放出素子とター
ゲット部材の間に制御電極を設け、この制御電極に形成
された空孔の中心を電子放出素子の正極側に偏位させる
ことにより、電子ビームの損失を減少させる技術を開示
するものである。
［従来の技術］ 面状に展開した複数の電子源を有する画像表示装置が
特開昭56−28445号において提案されている。この方式
は電子ビームを偏向する必要がないため、CRTと比べて
奥ゆきが非常に小さい薄形の画像表示装置の実現が期待
できる。しかし、前記従来方式においては、電子源とし
てコイル状ヒータ形式の熱カソードを用いているため、
電子放出効率が低く、しかも、構造が複雑化するという
問題があった。このため装置の消費電力や製造コストが
莫大なものとなり、実用化されるまでには至っていな
い。
特開昭56−28445号において提案されている。この方式
は電子ビームを偏向する必要がないため、CRTと比べて
奥ゆきが非常に小さい薄形の画像表示装置の実現が期待
できる。しかし、前記従来方式においては、電子源とし
てコイル状ヒータ形式の熱カソードを用いているため、
電子放出効率が低く、しかも、構造が複雑化するという
問題があった。このため装置の消費電力や製造コストが
莫大なものとなり、実用化されるまでには至っていな
い。
一方、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えば、エム アイ エリンソン（M.I.Elinson）
等によって発表された冷陰極素子が知られている。［ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,19
65年］ これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導形電子放出素子（以
下、電子放出素子という）と呼ばれている。
て、例えば、エム アイ エリンソン（M.I.Elinson）
等によって発表された冷陰極素子が知られている。［ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,19
65年］ これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導形電子放出素子（以
下、電子放出素子という）と呼ばれている。
この電子放出素子としては、前記エリンソン等により
開発されたSnO2（Sb）薄膜を用いたもの、Au薄膜による
もの［ジー ディトマー “スイン ソリド フィルム
ス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films",9巻,317頁，（1
972年）］,ITO薄膜によるもの［エム ハートウェル
アンド シー ジー フォンスタッド“アイ イー イ
ー イー トランス”イー ディー コンフ（M.Hartwe
ll and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Conf."）519頁，
（1975年）］，カーボン薄膜によるもの［荒木久他：
“真空",第26巻，第１号,22頁，（1983年）］などが報
告されている。
開発されたSnO2（Sb）薄膜を用いたもの、Au薄膜による
もの［ジー ディトマー “スイン ソリド フィルム
ス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films",9巻,317頁，（1
972年）］,ITO薄膜によるもの［エム ハートウェル
アンド シー ジー フォンスタッド“アイ イー イ
ー イー トランス”イー ディー コンフ（M.Hartwe
ll and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Conf."）519頁，
（1975年）］，カーボン薄膜によるもの［荒木久他：
“真空",第26巻，第１号,22頁，（1983年）］などが報
告されている。
これらの電子放出素子は、 １） 高い電子放出効率が得られる ２） 構造が簡単であるため、製造が容易である ３） 同一基板上に多数の素子を配列形成できる ４） 応答速度が速い 等の利点があり、前述した薄形の画像表示装置の電子源
としての応用が期待されている。
としての応用が期待されている。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の画像表示装置では、面状に展開された電子源の
各々から放出する電子ビームを、基板面の法線方向に飛
翔させていたが、前記電子放出素子の場合、素子自体の
もつ電位勾配のために、放出された電子ビームは法線方
向からはずれて飛翔する傾向があった。
各々から放出する電子ビームを、基板面の法線方向に飛
翔させていたが、前記電子放出素子の場合、素子自体の
もつ電位勾配のために、放出された電子ビームは法線方
向からはずれて飛翔する傾向があった。
このため、電子ビームの一部がグリッド電極に捕捉さ
れ、輝度や効率が低下するという問題が生じていた。
れ、輝度や効率が低下するという問題が生じていた。
これに対して本発明者らは、電子ビームの軌道を基板
面に対して法線方向に補正する手段を既に提案してい
る。
面に対して法線方向に補正する手段を既に提案してい
る。
しかしながら、前記補正手段を用いた場合、電子放出
素子の各々について少なくとも１個以上の電極を付設す
る必要があるため、真空容器からの取り出し線数が増加
するとともに、電気回路の規模も大きくなり、製造コス
トの上昇を招くおそれがある。
素子の各々について少なくとも１個以上の電極を付設す
る必要があるため、真空容器からの取り出し線数が増加
するとともに、電気回路の規模も大きくなり、製造コス
トの上昇を招くおそれがある。
本発明は、上述従来例における課題を解決し、複雑な
電極構造を付設することなく、電子ビームの損失を大幅
に減少させた画像表示装置を提供することを目的とす
る。
電極構造を付設することなく、電子ビームの損失を大幅
に減少させた画像表示装置を提供することを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明による画像表示装置は、基板面に沿って並設さ
れた電極間に、該電極を介して電圧が印加される電子放
出部を有する電子放出素子と、該電子放出素子から放出
される電子の照射を受けて画像を形成するターゲット部
材と、前記放出電子の軌道を制御する少なくとも１つの
制御電極とを備えた画像表示装置であって、前記制御電
極に前記放出電子を通過させる空孔が設けられ、かつ該
空孔の中心が、前記電子放出素子の電子放出部の中心か
らの法線に対して、前記対向する電極の正極側に偏位し
て設けられたことを特徴とする画像表示装置である。
れた電極間に、該電極を介して電圧が印加される電子放
出部を有する電子放出素子と、該電子放出素子から放出
される電子の照射を受けて画像を形成するターゲット部
材と、前記放出電子の軌道を制御する少なくとも１つの
制御電極とを備えた画像表示装置であって、前記制御電
極に前記放出電子を通過させる空孔が設けられ、かつ該
空孔の中心が、前記電子放出素子の電子放出部の中心か
らの法線に対して、前記対向する電極の正極側に偏位し
て設けられたことを特徴とする画像表示装置である。
上記本発明の画像表示装置においては、制御電極は、
ターゲット部材に照射される電子の量を制御する電極で
あること、又は、ターゲット部材に照射される電子を集
束させる電極であることが好ましい。また、本発明の画
像表示装置においては、電子放出素子を複数有すること
が好ましい。
ターゲット部材に照射される電子の量を制御する電極で
あること、又は、ターゲット部材に照射される電子を集
束させる電極であることが好ましい。また、本発明の画
像表示装置においては、電子放出素子を複数有すること
が好ましい。
［作 用］ 電子放出素子の電子放出部から照射される電子ビーム
は素子の電位勾配により正極側に放物線状の軌道を描い
て飛翔する。本発明においては、電子ビームの軌道上に
制御電極の空孔を配置することにより、グリッドでの電
子の捕捉をより少なくすることができ、電子ビームをよ
り有効に蛍光体面に導くことができる。
は素子の電位勾配により正極側に放物線状の軌道を描い
て飛翔する。本発明においては、電子ビームの軌道上に
制御電極の空孔を配置することにより、グリッドでの電
子の捕捉をより少なくすることができ、電子ビームをよ
り有効に蛍光体面に導くことができる。
なお、電子放出素子の形状や使用される薄膜材料によ
り素子の駆動電圧が変わるため、電子ビームの軌道も変
化する。したがって、空孔の中心軸と電子放出部の偏位
量は、素子の仕様により設定される駆動電圧に対応して
適宜選択されることになる。
り素子の駆動電圧が変わるため、電子ビームの軌道も変
化する。したがって、空孔の中心軸と電子放出部の偏位
量は、素子の仕様により設定される駆動電圧に対応して
適宜選択されることになる。
［実施例］ 実施例１ 第１図は、本発明の第１の実施例を示す装置の概略構
成図である。図において、１はガラス基板、２は金属、
金属酸化物もしくはカーボンなどを材料とする薄膜で、
その中間部には従来公知のフォーミング処理により、電
子放出部５が形成されている。３と４は薄膜２に電圧を
印加するために設けられた電極で、３を正極、４を負極
として用いる。電子放出素子は、この２〜５の部材によ
り構成される。６はガラス板で、その内面には透明電極
７を介して蛍光体ターゲット８が設けられている。ター
ゲット部材は、この６〜８の部材により構成される。９
は電子放出素子から放出された電子ビームの軌道を制御
するためのグリッド電極であり、制御電極として機能す
る。10は電子ビームを通過させるための空孔である。
成図である。図において、１はガラス基板、２は金属、
金属酸化物もしくはカーボンなどを材料とする薄膜で、
その中間部には従来公知のフォーミング処理により、電
子放出部５が形成されている。３と４は薄膜２に電圧を
印加するために設けられた電極で、３を正極、４を負極
として用いる。電子放出素子は、この２〜５の部材によ
り構成される。６はガラス板で、その内面には透明電極
７を介して蛍光体ターゲット８が設けられている。ター
ゲット部材は、この６〜８の部材により構成される。９
は電子放出素子から放出された電子ビームの軌道を制御
するためのグリッド電極であり、制御電極として機能す
る。10は電子ビームを通過させるための空孔である。
電子放出素子の場合、放出された電子ビームは、基板
状の電子放出部からの法線100よりも、電極（正極）３
側にずれた軌道を飛翔するが、本発明によれば、グリッ
ド電極９に設けた空孔10の中心軸101を、電子放出部５
よりも距離ｄだけ電極３側に偏位することにより、電子
ビームの損失を大幅に低減することができる。
状の電子放出部からの法線100よりも、電極（正極）３
側にずれた軌道を飛翔するが、本発明によれば、グリッ
ド電極９に設けた空孔10の中心軸101を、電子放出部５
よりも距離ｄだけ電極３側に偏位することにより、電子
ビームの損失を大幅に低減することができる。
具体的には電子放出素子の薄膜２として、膜厚1000Å
のITO薄膜を用いた場合には電極３に16V、電極４に0Vを
印加することにより、電子放出部５より電子ビームが放
出される。この時グリッド電極９はl2＝200μm,d＝50μ
ｍの位置に設置し、空孔10としては半径60μｍの円形と
することが好適である。また、蛍光体ターゲット８はl1
＝5mmの位置に設け、透明電極７には加速電圧として1kV
を印加する。
のITO薄膜を用いた場合には電極３に16V、電極４に0Vを
印加することにより、電子放出部５より電子ビームが放
出される。この時グリッド電極９はl2＝200μm,d＝50μ
ｍの位置に設置し、空孔10としては半径60μｍの円形と
することが好適である。また、蛍光体ターゲット８はl1
＝5mmの位置に設け、透明電極７には加速電圧として1kV
を印加する。
この状態でグリッド電極９に−10Vを印加すると、電
子ビームは、ほぼ完全にカットオフれ、蛍光体ターゲッ
ト８は発光しないが、＋25Vを印加すると、電子ビーム
はグリッド電極９の空孔10を通って蛍光体ターゲット８
に照射され、発光状態となる。
子ビームは、ほぼ完全にカットオフれ、蛍光体ターゲッ
ト８は発光しないが、＋25Vを印加すると、電子ビーム
はグリッド電極９の空孔10を通って蛍光体ターゲット８
に照射され、発光状態となる。
本実施例においては、従来のようにグリッド電極９の
空孔10の中心軸を電子放出部５の中心軸と一致させた場
合と比較して、グリッド電極９に捕捉される電流損失を
低減できるため、蛍光体ターゲット８の照射電流を15％
以上増大させることができた。この結果、発光輝度もほ
ぼ15％高くすることが可能となり、従来と比較して構造
を複雑化することなく高輝度、低消費電力の薄形の画像
表示装置を実現することができた。
空孔10の中心軸を電子放出部５の中心軸と一致させた場
合と比較して、グリッド電極９に捕捉される電流損失を
低減できるため、蛍光体ターゲット８の照射電流を15％
以上増大させることができた。この結果、発光輝度もほ
ぼ15％高くすることが可能となり、従来と比較して構造
を複雑化することなく高輝度、低消費電力の薄形の画像
表示装置を実現することができた。
第２図は、前記第１図のユニットを多数個並べ、電子
放出素子とグリッド電極でXYマトリクスを構成した場合
の斜視図である。図において、電子放出素子はｙ方向に
一列毎に共通配線され、一方、グリッド電極９は、ｘ方
向にストライプ状に共通配線されている。3aと3bは共通
配線された電極（正極）、4aと4bは共通配線された電極
（負極）、９はグリッド電極である。第２図では、３×
２素子のみを示したが、実際には640×640素子を１つの
真空容器に納めた画像表示装置を作製した。この装置を
用いて１列あたり640素子を共通配線した素子列を一列
毎に順次駆動してゆき、これと同期して各グリッド電極
９に制御信号を印加することにより、画像の１ラインを
単位とするライン順次の走査を行なった。毎秒60画素の
走査を行なった結果、従来のグリッド電極を同じ条件で
駆動した場合と比較して、約20fL明るい110fLの輝度を
得ることができた。
放出素子とグリッド電極でXYマトリクスを構成した場合
の斜視図である。図において、電子放出素子はｙ方向に
一列毎に共通配線され、一方、グリッド電極９は、ｘ方
向にストライプ状に共通配線されている。3aと3bは共通
配線された電極（正極）、4aと4bは共通配線された電極
（負極）、９はグリッド電極である。第２図では、３×
２素子のみを示したが、実際には640×640素子を１つの
真空容器に納めた画像表示装置を作製した。この装置を
用いて１列あたり640素子を共通配線した素子列を一列
毎に順次駆動してゆき、これと同期して各グリッド電極
９に制御信号を印加することにより、画像の１ラインを
単位とするライン順次の走査を行なった。毎秒60画素の
走査を行なった結果、従来のグリッド電極を同じ条件で
駆動した場合と比較して、約20fL明るい110fLの輝度を
得ることができた。
上記実施例においては、l1＝5mm,l2＝200μm,d＝50μ
ｍとしたが、この値はすべての場合において適用される
ものではなく、実施形態により異なることは言うまでも
ない。例えば、電子放出素子の形状や薄膜材料を変えれ
ば、電極３と電極４の間に印加すべき駆動電圧も変わる
ので、グリッド電極の空孔位置や印加電圧の最適値も異
なったものとなる。発明者らの実験によれば、薄膜２と
して膜厚1500ÅのSnO2薄膜を用いたところ、電極３には
180Vを印加する必要があった。この場合、前記第１図の
構成でl1＝5mm,l2＝300μｍとした時には、ｄ＝200μｍ
でビーム電流の損失を最も少なくすることが可能であっ
た。ただし、透明電極７に印加する加速電圧はkV、グリ
ッド電極９の印加電圧はON時には250V,OFF時には−30V
であった。
ｍとしたが、この値はすべての場合において適用される
ものではなく、実施形態により異なることは言うまでも
ない。例えば、電子放出素子の形状や薄膜材料を変えれ
ば、電極３と電極４の間に印加すべき駆動電圧も変わる
ので、グリッド電極の空孔位置や印加電圧の最適値も異
なったものとなる。発明者らの実験によれば、薄膜２と
して膜厚1500ÅのSnO2薄膜を用いたところ、電極３には
180Vを印加する必要があった。この場合、前記第１図の
構成でl1＝5mm,l2＝300μｍとした時には、ｄ＝200μｍ
でビーム電流の損失を最も少なくすることが可能であっ
た。ただし、透明電極７に印加する加速電圧はkV、グリ
ッド電極９の印加電圧はON時には250V,OFF時には−30V
であった。
また、電子放出素子として16Vで駆動可能なITO薄膜に
よるものを用いても、蛍光体ターゲット８として150V程
度の加速電圧で発光する低速電子線用蛍光体材料を用い
た場合には、l1＝5mm,l2＝200μｍの条件において、ｄ
＝150μｍとした時、ビーム電流の損失を最小とするこ
とができた。
よるものを用いても、蛍光体ターゲット８として150V程
度の加速電圧で発光する低速電子線用蛍光体材料を用い
た場合には、l1＝5mm,l2＝200μｍの条件において、ｄ
＝150μｍとした時、ビーム電流の損失を最小とするこ
とができた。
このように、グリッド電極の空孔の中心軸を電子放出
部の中心からどれだけずらせた時に最適となるかは、実
施形態により各々異なる。
部の中心からどれだけずらせた時に最適となるかは、実
施形態により各々異なる。
実施例２ 第３図は本発明の第２の実施例を示す装置の概要構成
図である。この実施例では、電子放出素子と蛍光体ター
ゲットとの間に、２枚の制御電極としてグリッド電極９
とレンズ電極11が配置されている。他の構成は前記実施
例と全く同様であり、同一符号は同等部分を示す。本発
明では、前記第２図で示したように電子放出素子とグリ
ッド電極９でXYマトリクスを構成し、蛍光体ターゲット
８への電子ビームの照射、非照射を制御する。一方、レ
ンズ電極11は電子ビームを蛍光体ターゲット８に集束さ
せためのレンズとして作用する。また本装置では、電子
放出部５に対して、グリッド電極９の空孔10の中心軸10
1をd1だけ正極側にずらし、レンズ電極11の空孔12の中
心軸102をさらにd2だけ同方向にずらしている。
図である。この実施例では、電子放出素子と蛍光体ター
ゲットとの間に、２枚の制御電極としてグリッド電極９
とレンズ電極11が配置されている。他の構成は前記実施
例と全く同様であり、同一符号は同等部分を示す。本発
明では、前記第２図で示したように電子放出素子とグリ
ッド電極９でXYマトリクスを構成し、蛍光体ターゲット
８への電子ビームの照射、非照射を制御する。一方、レ
ンズ電極11は電子ビームを蛍光体ターゲット８に集束さ
せためのレンズとして作用する。また本装置では、電子
放出部５に対して、グリッド電極９の空孔10の中心軸10
1をd1だけ正極側にずらし、レンズ電極11の空孔12の中
心軸102をさらにd2だけ同方向にずらしている。
本発明者らの実験によれば、第３図の装置において、
半径100μｍの空孔12を孔けたレンズ電極11を、l3＝150
μm,d2＝20μｍの位置に付設し、40Vを印加したとこ
ろ、蛍光体上の発光点のスポット径が約20％減少し、よ
り詳細な表示画像を得ることができた。
半径100μｍの空孔12を孔けたレンズ電極11を、l3＝150
μm,d2＝20μｍの位置に付設し、40Vを印加したとこ
ろ、蛍光体上の発光点のスポット径が約20％減少し、よ
り詳細な表示画像を得ることができた。
このように、電子放出素子と蛍光体ターゲットの間に
２枚以上の制御電極を設けた場合でも同様の効果を得る
ことができる。なお、場合によっては上部制御電極と下
部制御電極の空孔の中心を同軸（すなわちd2＝０）とし
ても構わない。
２枚以上の制御電極を設けた場合でも同様の効果を得る
ことができる。なお、場合によっては上部制御電極と下
部制御電極の空孔の中心を同軸（すなわちd2＝０）とし
ても構わない。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、制御電極の空
孔の中心軸を電子放出部の中心よりも正極側に偏位させ
ることにより、電子ビームの損失を大幅に減少させるこ
とができる。その結果、従来と比較として、電極構造を
複雑化することなく、輝度の向上と消費電力の低減を達
成することが可能となる。
孔の中心軸を電子放出部の中心よりも正極側に偏位させ
ることにより、電子ビームの損失を大幅に減少させるこ
とができる。その結果、従来と比較として、電極構造を
複雑化することなく、輝度の向上と消費電力の低減を達
成することが可能となる。
第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示す図、第
３図は本発明の第２の実施例を示す図である。 １……ガラス基板 ２……薄膜 ３……電極（正極） ４……電極（負極） ５……電子放出部 ６……ガラス板 ７……透明電極 ８……蛍光体ターゲット ９……グリッド電極 10……空孔 11……レンズ電極
３図は本発明の第２の実施例を示す図である。 １……ガラス基板 ２……薄膜 ３……電極（正極） ４……電極（負極） ５……電子放出部 ６……ガラス板 ７……透明電極 ８……蛍光体ターゲット ９……グリッド電極 10……空孔 11……レンズ電極
フロントページの続き (72)発明者 宇田 芳己 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 柿本 誠治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 野村 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−121454（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−87731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−13247（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−283751（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】基板面に沿って並設された電極間に、該電
極を介して電圧が印加される電子放出部を有する電子放
出素子と、該電子放出素子から放出される電子の照射を
受けて画像を形成するターゲット部材と、前記放出電子
の軌道を制御する少なくとも１つの制御電極とを備えた
画像表示装置であって、前記制御電極に前記放出電子を
通過させる空孔が設けられ、かつ該空孔の中心が、前記
電子放出素子の電子放出部の中心からの法線に対して、
前記対向する電極の正極側に偏位して設けられたことを
特徴とする画像表示装置。 - 【請求項２】前記制御電極は、前記ターゲット部材に照
射される電子の量を制御する電極である請求項１の画像
表示装置。 - 【請求項３】前記制御電極は、前記ターゲット部材に照
射される電子を集束させる電極である請求項１の画像表
示装置。 - 【請求項４】前記電子放出素子を複数有する請求項１〜
３いずれかの画像表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63111543A JP2610161B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63111543A JP2610161B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 画像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01283750A JPH01283750A (ja) | 1989-11-15 |
| JP2610161B2 true JP2610161B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=14564040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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1988
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Also Published As
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