WO2021047929A1 - Stereoskopisches display und verfahren zum betreiben eines stereoskopischen displays - Google Patents
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- H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
Definitions
- the invention relates to a stereoscopic display in which a so-called 3-D effect is generated.
- Such displays are known from the prior art in which an observer is shown a first partial image for the right eye and a second partial image for the left eye, the first and second partial images each consisting of strips and one strip of the first partial image on a strip of the second sub-image is adjacent and diaphragms largely prevent the first sub-image from being perceived by the left eye, each diaphragm being formed from a number of adjacent non-transparent barrier strips, the barrier strips depending on the position of the eyes in a transparent or intransparent mode can be switched and the result is that the adjacent stripes can be perceived by the right or left eye.
- a number of barrier strips are referred to as a parallax barrier cell.
- a parallax barrier cell usually contains ten or more barrier strips per column of pixels.
- the screen When the viewer of the stereoscopic display moves, the screen must be shifted by adapting the intransparency of the barrier strips so that the right eye can perceive the first partial image and the left eye can perceive the second partial image.
- the respective aperture for a pixel column is implemented, depending on the distance between the eyes of an observer of the stereoscopic display, by a certain number of adjacent barrier strips in order to cover the partial image that is not intended for the respective eye. In this case, the screen is implemented by switching the corresponding barrier strips into an intransparent mode.
- the object of the present invention is therefore to specify a stereoscopic display and a method for operating a stereoscopic display in which the perceptibility of both partial images by one eye can be reduced or even prevented.
- This object is achieved in that in a stereoscopic display the outer barrier strips of a diaphragm can be changed in their transparency perceived by the eye in several stages or continuously from the non-transparent mode to the transparent mode.
- the multiple switching of the barrier strips between the transparent and non-transparent mode takes place with a frequency greater than / equal to 20 Flz, the individual switching processes are no longer resolvable for the human eye and a transparency is perceived that corresponds to the ratio of the duration of the switching time of the non-transparent mode corresponds to the duration of the total switching time of in transparent mode and transparent mode.
- the change in the ratio of the duration of the switching times in the transparent and non-transparent mode can take place in several stages or continuously. A particularly good impression can be achieved if the sum of the transparency of the two outer barrier strips corresponds to the sum of the transparency of a non-transparent and a transparent barrier strip.
- the outer barrier strips of each screen are changed in their transparency in steps or continuously from the full in transparent mode to the transparent mode.
- the parallax barrier cell can be designed in such a way that the transparency of the individual barrier strips can be changed in several stages or continuously from a non-transparent mode to a transparent mode.
- Conventional parallax barrier cells with two possible transparency states namely transparent or non-transparent, can be used if the outer barrier strips are dimmed, i.e. the outer barrier strips by repeatedly switching from the transparent to the non-transparent mode and changing the ratio of the switching times in the transparent and non-transparent mode Modified mode and thus a change in the transparency perceived by an observer is achieved.
- Figure 1 is a sketch of a stereoscopic display and two eyes
- FIG. 2 shows a section through a parallax barrier cell
- FIG. 3 shows a possible control for barrier strips according to the prior art
- FIG. 4 shows a preferred control according to the invention for barrier strips
- a stereoscopic display has two partial images, image strips 22, 24, 26 and 28 of the first partial image being shown and image strips 21, 23, 25 and 27 of the second partial image being shown. Furthermore, one recognizes a parallax barrier 100 and a left eye L and a right eye R of a possible borrowed otherwise not shown viewer of the first partial image 22, 24, 26 and 28 and the second partial image 21, 23, 25 and 27. Between the eyes R and L and the two partial images 21-28 is a parallax barrier 100 with diaphragms 110, 120, 130, 140, 150 and 160 arranged.
- the diaphragms 110, 120, 130, 140, 150 and 160 ensure that light rays of the first partial image 22, 24, 26, 28 only into the right eye R and light rays of the second partial image 21, 23, 25, 27 only into the left Eye L enter and so a three-dimensional image effect is created for the otherwise not shown viewer.
- FIG. 2 shows an exemplary section through a parallax barrier cell 100.
- the parallax barrier cell 100 has barrier strips 1-10, of which the barrier strips 1-3 and 8-10 are switched to be transparent and the barrier strips 4-7 are switched to be non-transparent, which should be indicated by their hatching.
- the barrier strips 4-7 form the diaphragm 120 from FIG. 1. If the position of the eyes R, L is now changed, the position of the diaphragm 120 must be changed by switching other of the barrier strips 1-3 and 8-9 intransparently, if necessary and individual or all of the barrier strips 4-7 are switched to be transparent.
- FIG. 3 A possible control of the barrier strips 1-10 for eye positions 1-11 is shown in FIG. 3.
- the corresponding eye position is shown in the first column and the control of the barrier strips 1-10 is shown in the remaining columns.
- the value 100% means a non-transparent barrier cell and a value of 0% means a transparent barrier cell.
- the position shown in Figure 1 corresponds to eye position 6 in Figure 3. Since the aperture 120 optimally delimits the ray R1 of the first partial image 22, 24, 26, 28 and the ray L2 of the second partial image 21, 23, 25, 27 and the apertures 110, 130, 140, 150, 160 act accordingly, there is no crosstalk, so that an undisturbed three-dimensional image effect is generated for the observer with the eyes R, L. Such an image effect is also given in eye positions 1 and 11.
- the control shown in FIG. 3 causes crosstalk, ie parts of the first partial image are also perceived by the left eye L and parts of the second partial image are perceived by the right eye R, so that the image impression of the three-dimensional image is disturbed.
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Abstract
Bei einem stereoskopischen Display, bei dem einem Beobachter für das rechte Auge ein erstes Teilbild und linke Auge ein zweites Teilbild angezeigt werden, wobei das erste und zweite Teilbild jeweils aus Streifen bestehen und jeweils ein Streifen des ersten Teilbildes an einen Streifen des zweiten Teilbildes angrenzt und Blenden eine Wahrnehmbarkeit des ersten Teilbildes durch das linke Auge eine Wahrnehmbarkeit des zweiten Teilbildes durch das rechte Auge weitgehend verhindern, wobei jede Blende aus einer Anzahl benachbarter intransparent geschalteter Barrierenstreifen gebildet wird, wobei die Barrierenstreifen je nach Position der Augen in einen transparenten oder intransparenten Modus schaltbar sind so im Ergebnis die benachbarten Streifen vom rechten oder linken Auge wahrnehmbar sind, ist vorgesehen, dass die äußeren Barrierenstreifen jeder Blende in ihrer von dem Auge wahrgenommenen Transparenz in mehreren Stufen oder stufenlos von dem vollen intransparenten Modus zu dem transparenten Modus veränderbar sind.
Description
Beschreibung
Stereoskopisches Display und Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays
Die Erfindung betrifft ein stereoskopisches Display, bei dem ein so genannter 3-D Effekt erzeugt wird. Aus dem Stand der Technik sind derartige Displays bekannt, bei dem einem Beobachter für das rechte Auge ein erstes Teilbild und linke Auge ein zweites Teilbild angezeigt werden, wobei das erste und zweite Teilbild jeweils aus Streifen bestehen und jeweils ein Streifen des ersten Teilbildes an einen Streifen des zweiten Teilbildes angrenzt und Blenden eine Wahrnehmbarkeit des ersten Teilbildes durch das linke Auge eine Wahrnehmbarkeit des zweiten Teilbildes durch das rechte Auge weitgehend verhindern, wobei jede Blende aus einer Anzahl be nachbarter intransparent geschalteter Barrierenstreifen gebildet wird, wobei die Barrierenstreifen je nach Position der Augen in einen transparenten oder intrans parenten Modus schaltbar sind und so im Ergebnis die benachbarten Streifen vom rechten oder linken Auge wahrnehmbar sind. Eine Anzahl von Barrierenstreifen wird als Parallaxenbarrieren-Zelle bezeichnet. Eine Parallaxenbarriere-Zelle enthält pro Pixelspalte üblicherweise zehn oder mehr Barrierenstreifen. Bei einer Bewegung des Betrachters des stereoskopischen Displays muss die Blende durch eine An passung der Intransparenz der Barrierenstreifen so verschoben werden, dass das rechte Auge das erste Teilbild und das linke Auge das zweite Teilbild wahrnehmen kann. Die jeweilige Blende für eine Pixelspalte wird je nach Abstand der Augen eines Beobachters des stereoskopischen Displays durch eine bestimmte Anzahl von nebeneinander liegenden Barrierenstreifen realisiert, um so die Abdeckung des für das jeweilige Auge nicht bestimmten Teilbildes zu realisieren. Hierbei wird die Blende durch ein Schalten der entsprechenden Barrierenstreifen in einen intrans parenten Modus realisiert.
Durch die begrenzte Anzahl der Barrierenstreifen und deren Größe kann bei be stimmten Augenpositionen eine vollständige Abdeckung des ersten Teilbildes für das linke Auge und eine vollständige Abdeckung des zweiten Teilbildes für das rechte Auge nicht realisiert werden, so dass es zu einem sogenannten uner wünschten Übersprechen kommt, also der Wahrnehmung beider Teilbilder durch ein Auge, was von einem Beobachter des stereoskopischen Displays als störend empfunden werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein, ein stereoskopisches Display und ein Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays anzugeben, bei dem die Wahrnehmbarkeit beider Teilbilder durch ein Auge reduziert oder sogar verhindert werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem ste reoskopischen Display die äußeren Barrierenstreifen einer Blende in ihrer von dem Auge wahrgenommenen Transparenz in mehreren Stufen oder stufenlos von dem intransparenten Modus zu dem transparenten Modus veränderbar sind.
Dies kann durch eine lineare Veränderbarkeit der Transparenz der einzelnen Bar rierenstreifen realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es aber die Veränderbarkeit der vom Auge wahrnehmba ren Transparenz der äußeren Barrierenstreifen dadurch zu realisieren, dass sie abwechselnd ein- und ausschaltbar sind und die wahrgenommene Transparenz durch eine Änderung des Verhältnisses der Schaltzeiten im transparenten und intransparenten Modus zu verändern und so im Ergebnis für einen Beobachter eine veränderte Transparenz erfolgt, insbesondere dann, wenn diese Umschaltung mit einer so hohen Frequenz erfolgt, dass das Auge des Beobachters diese Um schaltungen nicht auflösen kann. So erscheint im Ergebnis dem Auge des Be obachters ein teiltransparenter Barrierenstreifen, der auf Grund seiner geringen Größe nicht separat für das menschliche Auge auflösbar ist. Für dieses „Dimmen“ der äußeren Barrierenstreifen kann auf eine übliche Parallaxenbarrienrezelle zu rückgegriffen werden.
Durch die geringe Größe des Barrierenstreifens im Verhältnis zu der Auflösefä- higkeit des menschlichen Auges nimmt ein Beobachter des Displays den 3-D Effekt wahr, da ein Übersprechen der beiden Teilbilder zumindest reduziert wird.
Wenn das mehrfache Umschalten der Barrienstreifen zwischen dem transparenten und intransparenten Modus mit einer Frequenz größer/gleich 20 Flz erfolgt, sind die einzelnen Umschaltvorgänge für das menschliche Auge nicht mehr auflösbar und es wird eine Transparenz wahrgenommen, die dem Verhältnis der Dauer der Schaltzeit des intransparenten Modus zu der Dauer der Gesamtschaltzeit von in transparenten Modus und transparenten Modus entspricht. Die Veränderung des Verhältnisses der Dauern der Schaltzeiten in transparentem und intransparentem Modus kann in mehreren Stufen oder stufenlos erfolgen.
Eine besonders gute Anmutung kann dann erreicht werden, wenn die Summen der Transparenz der beiden äußeren Barrierenstreifen der Summe der Transparenz eines intransparenten und eines transparenten Barrierenstreifen entspricht.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden die äußeren Barrierenstreifen jeder Blende in ihrer Transparenz in Stufen oder stufenlos von dem vollen in transparenten Modus zu dem transparenten Modus verändert.
Hierbei kann die Parallaxenbarrieren-Zelle so ausgestaltet sein, dass die einzelnen Barrierenstreifen in ihrer Transparenz in mehreren Stufen oder stufenlos von einem intransparenten Modus zu einem transparenten Modus veränderbar sind. Her kömmliche Parallaxenbarrieren-Zellen mit zwei möglichen Transparenzzuständen, nämlich transparent oder intransparent, können verwendet werden, wenn man die äußeren Barrierenstreifen dimmt, also die äußeren Barrierenstreifen durch eine mehrfache Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus und eine Änderung des Verhältnisses der Schaltzeiten im transparenten und intransparenten Modus verändert und so eine Veränderung der von einem Beobachter wahrge nommenen Transparenz erreicht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine skizzenhafte Darstellung eines stereoskopischen Displays und zwei Augen
Figur 2 einen Schnitt durch eine Parallaxenbarrieren-Zelle
Figur 3 die Darstellung einer möglichen Ansteuerung für Barrierenstreifen nach dem Stand der Technik
Figur 4 die Darstellung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ansteuerung für Barrierenstreifen
In Figur 1 weist ein stereoskopisches Display zwei Teilbilder auf, wobei von dem ersten Teilbild Bildstreifen 22, 24, 26 und 28 dargestellt sind und von dem zweiten Teilbild Bildstreifen 21 , 23, 25 und 27 dargestellt sind. Weiterhin erkennt man eine Parallaxenbarriere 100 und ein linkes Auge L und ein rechtes Auge R eines mög-
liehen ansonsten nicht dargestellten Betrachters des ersten Teilbilds 22, 24, 26 und 28 und des zweiten Teilbilds 21 , 23, 25 und 27. Zwischen den Augen R und L und den beiden Teilbildern 21-28 ist eine Parallaxenbarriere 100 mit Blenden 110, 120, 130, 140, 150 und 160 angeordnet. Die Blenden 110, 120, 130, 140, 150 und 160 sorgen dafür, dass Lichtstrahlen des ersten Teilbildes 22, 24, 26, 28 nur in das rechte Auge R und Lichtstrahlen des zweiten Teilbildes 21 , 23, 25, 27 nur in das linke Auge L eintreten und so beim ansonsten nicht dargestellten Betrachter eine dreidimensionale Bildwirkung entsteht.
Figur 2 zeigt einen beispielhaften Schnitt durch eine Parallaxenbarriere-Zelle 100. Die Parallaxenbarriere-Zelle 100 weist Barrierenstreifen 1-10 auf, von denen die Barrierenstreifen 1 -3 und 8-10 transparent geschaltet sind und die Barrierenstreifen 4-7 intransparent geschaltet sind, was durch deren Schraffuren angedeutet werden soll. Die Barrierenstreifen 4-7 bilden die Blende 120 aus Figur 1. Wenn nun die Position der Augen R, L verändert wird, muss die Position der Blende 120 verändert werden, indem gegebenenfalls andere der Barrierenstreifen 1-3 und 8-9 intrans parent geschaltet werden und einzelne oder alle der Barrierenstreifen 4-7 trans parent geschaltet werden.
Eine mögliche Ansteuerung der Barrierenstreifen 1 -10 für Augenpositionen 1 -11 zeigt Figur 3. In der ersten Spalte ist die entsprechende Augenposition und in üb rigen Spalten die Ansteuerung der Barrierenstreifen 1-10 dargestellt. Hierbei be deutet der Wert 100% eine intransparente Barrieren Zelle und ein Wert von 0% eine transparente Barrieren Zelle. Die in Figur 1 dargestellte Position entspricht der Augenposition 6 in Figur 3. Da die Blende 120 optimal den Strahl R1 des ersten Teilbildes 22, 24, 26, 28 und den Strahl L2 des zweiten Teilbildes 21 , 23, 25, 27 abgrenzt und die Blenden 110, 130, 140, 150, 160 entsprechend wirken entsteht kein Übersprechen, sodass bei dem Beobachter mit den Augen R, L eine unge störte dreidimensionale Bildwirkung erzeugt wird. Eine solche Bildwirkung ist auch in den Augenpositionen 1 und 11 gegeben. Bei den Augenpositionen 2-5 und 7-10 bewirkt die in Figur 3 dargestellte Ansteuerung ein Übersprechen, d.h. Teile des ersten Teilbildes werden auch von dem linken Auge L und Teile des zweiten Teil bildes von dem rechten Auge R wahrgenommen, so dass der Bildeindruck des dreidimensionalen Bildes gestört wird.
In Figur 4 erkennt man eine beispielhafte Ansteuerungsmöglichkeit für die Au genpositionen 2-5 und 7-10 des Beispiels aus Figur 3. Man erkennt, dass für jede Blende in den Zwischenpositionen 2-5 und 7-10 die Blende jeweils fünf Barrieren-
streifen aufweist, wobei die äußeren Barrierenstreifen der Blenden nicht mehr voll ständig transparent oder intransparent geschaltet sind, sondern nur zu einem be stimmten Teil, wobei die dargestellten Zahlen den Wert der Intransparenz des be treffenden Barrierenstreifen darstellen. Die Transparenz kann zum einen dadurch verändert werden, dass die Transparenz eines jeden Barrierenstreifens veränder bar ist. Wenn man die äußeren Barrierenstreifen dimmt, d.h. mehrfach ein- und ausschaltet und das Verhältnis der eingeschalteten Intransparenzzeit zur Trans parenzzeit ändert können herkömmliche Barrierenzellen verwendet werden. Die Angaben der Werte in Figur 3 besagen, wie groß der Anteil der Intransparenzzeit an einem Gesamtzyklus bestehend aus Transparenzzeit und Intransparenzzeit ist. 100% bedeutet, die Barrierenzelle ist vollständig intransparent geschaltet, 0% be deutet, die Barrierenzelle ist vollständig transparent geschaltet, 20% bedeutet, die Barrierenzelle ist 20% eines Ein- und Ausschaltzyklus intransparent geschaltet und 80% transparent geschaltet, so dass sich im Ergebniseine hohe Transparenz ergibt, 40% und 60% ergeben Mittelwerte und 80%, dass die Zelle fast intransparent er scheint. Im Ergebnis werden durch diese Ansteuerung die Auswirkungen des Übersprechens für Zwischenpositionen der Augen stark reduziert und teilweise beseitigt. Es können auch andere Stufen gewählt werden oder eine stufenlose Änderung der Transparenz der äußeren Barrierenstreifen vorgesehen werden.
Claims
1. Stereoskopisches Display, bei dem einem Beobachter für das rechte Auge (R) ein erstes Teilbild (22, 24, 26, 28) und das linke Auge (L) ein zweites Teilbild (21 , 23, 25, 27) angezeigt werden, wobei das erste und zweite Teil bild jeweils aus Streifen (21-28) bestehen und jeweils ein Streifen (22, 24, 26, 28) des ersten Teilbildes an einen Streifen (21 , 23, 25, 27) des zweiten Teilbildes angrenzt und Blenden (110, 120, 130, 140, 150, 160) eine Wahrnehmbarkeit des ersten Teilbildes durch das linke Auge (L) und eine Wahrnehmbarkeit des zweiten Teilbildes durch das rechte Auge (R) weit gehend verhindern, wobei jede Blende (110, 120, 130, 140, 150, 160) aus einer Anzahl benachbarter intransparent geschalteter Barrierenstreifen (1-10) gebildet wird, wobei die Barrierenstreifen (1-10) je nach Position der Augen (R, L) in einen transparenten oder intransparenten Modus schaltbar sind so im Ergebnis die benachbarten Streifen (21 , 23, 25, 27, 21 , 23, 25, 27, 28) vom rechten oder linken Auge (R, L) wahrnehmbar sind, dadurch ge kennzeichnet, dass die äußeren Barrierenstreifen (1-10) jeder Blende (110, 120, 130, 140, 150, 160) in ihrer von dem Auge (R, L) wahrgenommenen Transparenz in mehreren Stufen oder stufenlos von dem vollen intranspa renten Modus zu dem transparenten Modus veränderbar sind.
2. Stereoskopisches Display nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die vom Auge wahrnehmbare Transparenz der äußeren Barrieren streifen (1-10) durch eine mehrfache Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus und eine Veränderung des Verhältnisses der Schaltzeiten im transparenten und im intransparenten Modus veränderbar ist.
3. Stereoskopisches Display nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer und/oder das Verhältnis der Schaltzeiten stufenlos verän derbar ist.
4. Stereoskopisches Display nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus mit einer Frequenz größer/gleich 20 Hz erfolgt.
5. Stereoskopisches Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Transparenz der beiden
äußeren Barrierenstreifen (1-10) der Summe der Transparenz eines in transparenten und eines transparenten Barrierenstreifen (1-10) entspricht.
6. Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays, bei dem einem Beobachter für das das rechte Auge (R) ein erstes Teilbild (22, 24, 26, 28) und für das linke Auge (L) ein zweites Teilbild (21, 23, 25, 27) angezeigt werden, wobei das erste und zweite Teilbild jeweils aus Streifen (21-28) be stehen und jeweils ein Streifen (22, 24, 26, 28) des ersten Teilbildes an einen Streifen (21, 23, 25, 27) des zweiten Teilbildes angrenzt und-Blenden (110, 120, 130, 140, 150, 160) eine Wahrnehmbarkeit des ersten Teilbildes durch das linke Auge (L) eine Wahrnehmbarkeit des zweiten Teilbildes durch das rechte Auge (R) weitgehend verhindern, wobei jede Blende (110, 120, 130, 140, 150, 160) aus einer Anzahl benachbarter intransparent geschalteter Barrierenstreifen (1-10) gebildet wird, wobei die Barrierenstreifen (1-10) je nach Position der Augen (R, L) in einen transparenten oder intransparenten Modus schaltbar sind so im Ergebnis die benachbarten Streifen (21, 23, 25, 27, 21 , 23, 25, 27, 28) vom rechten oder linken Auge (R, L) wahrnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Barrierenstreifen (1-10) jeder Blende (110, 120, 130, 140, 150, 160) in ihrer vom Auge (R, L) wahr nehmbaren Transparenz in Stufen oder stufenlos von dem vollen intrans parenten Modus zu dem transparenten Modus verändert werden.
7. Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays nach Patentan spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Auge (R, L) wahrnehmbare Transparenz der äußeren Barrierenstreifen (1-10) durch eine mehrfache Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus und eine Än derung des Verhältnisses der Schaltzeiten im transparenten und intranspa renten Modus verändert wird.
8. Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays nach Patentan spruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Verhältnis der Schaltzeiten stu fenlos verändert wird.
9. Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays nach Patentan spruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrfache Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus mit einer Frequenz grö ßer/gleich 20 Hz erfolgt.
10. Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays nach Patentan spruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Ein schaltzeiten der transparent geschalteten äußeren Barrierenstreifen 100% beträgt.
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20764649 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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