EP1518588A1 - Exercise machine - Google Patents
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- EP1518588A1 EP1518588A1 EP03021407A EP03021407A EP1518588A1 EP 1518588 A1 EP1518588 A1 EP 1518588A1 EP 03021407 A EP03021407 A EP 03021407A EP 03021407 A EP03021407 A EP 03021407A EP 1518588 A1 EP1518588 A1 EP 1518588A1
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- EP
- European Patent Office
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- training device
- magnet
- flywheel
- adjusting element
- brake disc
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
- A63B21/005—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters
- A63B21/0051—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using eddy currents induced in moved elements, e.g. by permanent magnets
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
- A63B21/22—Resisting devices with rotary bodies
- A63B21/225—Resisting devices with rotary bodies with flywheels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B22/00—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
- A63B22/06—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement
- A63B22/0605—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with support elements performing a rotating cycling movement, i.e. a closed path movement performing a circular movement, e.g. ergometers
Definitions
- the invention is directed to a training device, in particular a stationary bicycle or the like, with a flywheel and one on the Flywheel acting adjustable via an adjustment Braking means.
- Such training devices conventionally usually have one Eddy current brake, which is formed by a metallic Flywheel and a separate from this via an air gap magnetic coil.
- the braking power is adjustable via the current in the coil or adjustable.
- Such eddy current brakes have the disadvantage that they have a relative costly and heavy, metallic flywheel and a Magnetic coil required, which in turn is not insignificant Has weight and is cost-causing.
- the invention is based on the object under far Maintenance of the setting or control accuracy of conventional Eddy current brakes the applied pedaling power or more generally the training performance in a simple and inexpensive manner adjustable or to make it controllable.
- This object is achieved in that the adjustment a temperature-dependent displaceable adjusting element, in particular in the form of an expansion element.
- expansion work elements are standard in considerable Circumference e.g. manufactured and sold as adjusting elements on heating valves. They work that way, depending on temperature changes a working piston is adjusted linearly, which increases in temperature moved out of a housing and on cooling by a return spring is pushed back.
- the adjusting element preferably in the form of a Dehnstoffarbeitselements, at least indirectly braking effect on the flywheel, which in the case of a training device with an eddy current brake with an at least partially metallic Flywheel and a magnet acting on it and realized thereby with an air gap between flywheel and magnet is that the adjusting element for changing the braking power the width of the air gap between the magnet and the flywheel changes, preferably in the form that the adjustment of the distance of Magnets changed from the flywheel.
- the braking power must be controllable with an accuracy of +/- 5%.
- a device for measuring the variation of the width of the air gap between electromagnets and disc for detecting the instantaneous braking power, a device for measuring the variation of the width of the air gap between electromagnets and disc.
- this air gap is between the pole ends of the electromagnet and the disc of the eddy current brake 0.3 to 0.4 mm.
- first approximation can be assumed by a proportional connection.
- the Dependence of air gap width and braking power initially empirical recorded and stored in the form of a table or curve, wherein the controller then uses each of these stored data.
- a permanent magnet As a magnet, a permanent magnet can be used, today Permanent magnets with high field strength are available.
- the temperature change on the expansion work element can by electrical heating and / or cooling be accomplished, wherein for the Heating in a conventional manner a heating wire with adjustable or adjustable heating power can be used. Alternatively, for Heating and / or cooling Peltier elements are used, depending on Heat or cool the sign and magnitude of the applied voltage.
- An illustrated in the drawing exercise device comprises a frame. 1 consisting of metal profiles welded together, the frame 1 via clip elements 2 with a front, transverse Stand part 3 connected to a rear, transverse stand part 4 and is secured accordingly against tipping over.
- a saddle a rectangular steel tube 5 to the rear top.
- this steel pipe 5 is a corresponding steel pipe 6 used telescopically.
- a saddle 7 At the top End of this second steel pipe 6 is a saddle 7 via a in the drawing not shown in detail device 8 forward and backward positionally adjustable replaceable attached.
- a locking screw 9 can the displacement of the steel pipe 6 relative to the steel pipe 5 is suppressed be, that is, a height adjustment can be made.
- a measuring display device 16 is arranged. This includes a rotary knob 17, which from the Handlebar 13 from without leaving the driving position is actuated.
- a holder 18 for two beverage bottles 19 is arranged on the steel pipe 11.
- a belt transmission 20 is arranged, comprising a crank 21, which with a flywheel 22 in conjunction is and a guided around a pulley 23 drive belt, the order a disc 24 is guided an eddy current brake.
- Pedals 25 are interchangeably attached to the crank, so that the Racers can attach usual accustomed pedals to it.
- the frame 1 is laterally covered with transparent cover plates 26 made of acrylic glass, which held by spacer screws 27 at a distance from the frame 1 so that the resulting heat energy can escape.
- Fig. 2 is schematically the left lower portion within the frame first shown in Fig. 1.
- This area includes the already mentioned disk 24 of the eddy current brake, which also serves as a flywheel acts, further a permanent magnet 29 of the eddy current brake as well the belt tensioning arrangement (not shown as such in the drawing) with the guide roller 23.
- the disc 24 is connected via a ball bearing 30th stored.
- the permanent magnet 29 has a distance ⁇ from the periphery 28 of the Disc 24, wherein the braking effect by reducing the distance ⁇ increases and can be reduced by increasing the distance ⁇ , i.e. over this distance ⁇ is an adjustment or regulation of the braking power possible.
- the permanent magnet 29 is on a pivot lever 31 mounted around a pivot bearing 32nd is pivotable.
- a pivot bearing 33 at the bottom is the piston 34 of a Dehnstoffarbeitselements 35 pivotally mounted, which schematically indicated neck windings 36 by default a control circuit 37 is heated.
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- Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Trainingsgerät, insbesondere eine Standfahrrad oder dergleichen, mit einer Schwungscheibe und einer auf die Schwungscheibe einwirkenden, über eine Einstellanordnung einstellbaren Bremseinrichtung.The invention is directed to a training device, in particular a stationary bicycle or the like, with a flywheel and one on the Flywheel acting adjustable via an adjustment Braking means.
Derartige Trainingsgeräte weisen herkömmlicherweise in der Regel eine Wirbelstrombremse auf, die gebildet wird durch eine metallische Schwungscheibe und eine von dieser über einen Luftspalt getrennten Magnetspule. Dabei ist die Bremsleistung über den Strom in der Spule einstellbar bzw. regelbar.Such training devices conventionally usually have one Eddy current brake, which is formed by a metallic Flywheel and a separate from this via an air gap magnetic coil. The braking power is adjustable via the current in the coil or adjustable.
Derartige Wirbelstrombremsen weisen den Nachteil auf, dass sie eine relativ kostenaufwändige und schwere, metallische Schwungscheibe und eine Magnetspule erforderlich machen, die ihrerseits ein nicht unerhebliches Gewicht aufweist und kostenverursachend ist.Such eddy current brakes have the disadvantage that they have a relative costly and heavy, metallic flywheel and a Magnetic coil required, which in turn is not insignificant Has weight and is cost-causing.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde unter weitgehender Wahrung der Einstell- bzw. Regelgenauigkeit herkömmlicher Wirbelstrombremsen die aufzubringende Tretleistung bzw. ganz allgemein die Trainingsleistung auf einfache und kostengünstige Weise einstellbar bzw. regelbar zu machen.On this basis, the invention is based on the object under far Maintenance of the setting or control accuracy of conventional Eddy current brakes the applied pedaling power or more generally the training performance in a simple and inexpensive manner adjustable or to make it controllable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einstellanordnung ein temperaturabhängig verlagerbares Einstellelement, insbesondere in Form eines Dehnstoffarbeitselements, umfasst. This object is achieved in that the adjustment a temperature-dependent displaceable adjusting element, in particular in the form of an expansion element.
Derartige Dehnstoffarbeitselemente werden serienmäßig in erheblichem Umfang z.B. als Einstellelemente an Heizungsventilen hergestellt und vertrieben. Sie arbeiten so, dass in Abhängigkeit von Temperaturänderungen ein Arbeitskolben linear verstellt wird, der sich bei Temperaturerhöhung aus einem Gehäuse herausbewegt und beim Abkühlen durch eine Rückstellfeder zurückgedrückt wird.Such expansion work elements are standard in considerable Circumference e.g. manufactured and sold as adjusting elements on heating valves. They work that way, depending on temperature changes a working piston is adjusted linearly, which increases in temperature moved out of a housing and on cooling by a return spring is pushed back.
Es handelt sich dabei also um eine Art temperaturgesteuerten Hydraulikstellmotor mit sehr großer Betätigungskraft, der sich durch kompakte Abmessungen, hohe Reaktionsgeschwindigkeit, große Stellwege, äußerst präzise Regelung, mechanische Schwingungsunempfindlichkeit, Wartungsfreiheit, lange Lebensdauer und Entbehrlichkeit von Hilfsenergie auszeichnet. Eine genaue Beschreibung eines derartige Dehnstoffarbeitselements findet sich beispielsweise in der Firmenschrift "Dehnstoffarbeitselemente" der BEHR Thermot-tronik GmbH.It is therefore a kind of temperature-controlled hydraulic actuator with very high operating force, characterized by compact dimensions, high reaction speed, large travel ranges, extremely precise Regulation, mechanical vibration insensitivity, freedom from maintenance, long service life and dispensability of auxiliary energy. A detailed description of such an expansion element is found, for example, in the company publication "Dehnstoffarbeitselemente" the BEHR Thermot-tronik GmbH.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einstellelement, vorzugsweise in Form eines Dehnstoffarbeitselements, zumindestens mittelbar bremsend auf das Schwungrad einwirkt, was im Falle eines Trainingsgerätes mit einer Wirbelstrombremse mit einer zumindestens teilweise metallischen Schwungscheibe und einem auf diese einwirkenden Magneten und mit einem Luftspalt zwischen Schwungscheibe und Magneten dadurch realisiert wird, dass das Einstellelement zur Veränderung der Bremsleistung die Breite des Luftspaltes zwischen Magneten und Schwungscheibe verändert, vorzugsweise in der Form, dass das Einstellelement des Abstand des Magneten von der Schwungscheibe verändert.In the context of the invention it is provided that the adjusting element, preferably in the form of a Dehnstoffarbeitselements, at least indirectly braking effect on the flywheel, which in the case of a training device with an eddy current brake with an at least partially metallic Flywheel and a magnet acting on it and realized thereby with an air gap between flywheel and magnet is that the adjusting element for changing the braking power the width of the air gap between the magnet and the flywheel changes, preferably in the form that the adjustment of the distance of Magnets changed from the flywheel.
Es sind bereits Versuche bekannt geworden, durch die Veränderung des Luftspaltes eine Einstellung bzw. Regelung der Bremsleistung und damit der aufzubringenden Trainingsleistung zu bewerkstelligen. Dies wurde mit Hilfe eines Getriebestellmotors bewerkstelligt, wobei ein derartiger Motor aber kostenaufwändig und wartungsbedürftig und im Hinblick auf die Stellkraft relativ zur Baugröße nicht konkurrenzfähig ist.There are already known attempts by the change of Air gap, an adjustment or regulation of the braking power and thus to accomplish the training performance to be applied. This was with Help accomplished a Getriebestellmotors, wherein such a motor but costly and in need of maintenance and in terms of Actuating force is not competitive relative to the size.
Wenn derartige Geräte für medizinische Zwecke eingesetzt werden sollen, muss die Bremsleistung mit eine Genauigkeit von +/- 5% regelbar sein. Zur Erzielung einer derartigen Regelung ist es aus DE 199 13 415 A 1 bekannt, zur Erfassung der momentanen Bremsleistung eine Einrichtung zur Messung der Veränderung der Breite des Luftspaltes zwischen Elektromagneten und Scheibe vorzusehen. Üblicherweise beträgt dieser Luftspalt zwischen den Polenden des Elektromagneten und der Scheibe der Wirbelstrombremse 0,3 bis 0,4 mm. Je stärker die Bremsleistung ist, desto geringer wird der Spalt, so dass man davon ausgehen kann, dass Bremsleistung und Spaltbreitenänderung direkt korreliert sind. In erste Näherung kann von einem proportionalen Zusammenhang ausgegangen werden. Zur Erzielung einer noch größeren Genauigkeit ist es aber auch vorstellbar, dass die Abhängigkeit von Luftspaltbreite und Bremsleistung zunächst empirisch erfasst und in Form einer Tabelle oder Kurve abgespeichert wird, wobei die Regelung dann jeweils auf diese abgespeicherten Daten zurückgreift.If such devices are to be used for medical purposes, the braking power must be controllable with an accuracy of +/- 5%. to Achieving such a regulation is known from DE 199 13 415 A1, for detecting the instantaneous braking power, a device for measuring the variation of the width of the air gap between electromagnets and disc. Usually, this air gap is between the pole ends of the electromagnet and the disc of the eddy current brake 0.3 to 0.4 mm. The stronger the braking power, the lower is the gap, so you can assume that braking power and gap width change are directly correlated. In first approximation can be assumed by a proportional connection. To achieve an even greater accuracy but it is also conceivable that the Dependence of air gap width and braking power initially empirical recorded and stored in the form of a table or curve, wherein the controller then uses each of these stored data.
Als Magnet kann ein Permanentmagnet verwendet werden, wobei heute Permanentmagneten mit hoher Feldstärke verfügbar sind.As a magnet, a permanent magnet can be used, today Permanent magnets with high field strength are available.
Zur Vermeidung einer Beeinflussung des Dehnstoffarbeitselements durch Temperaturänderungen im Raumtemperaturbereich kann mit einem Arbeitstemperaturbereich deutlich oberhalb der Raumtemperatur gearbeitet werden. To avoid influencing the Dehnstoffarbeitselements by Temperature changes in the room temperature range can with a working temperature range worked well above room temperature become.
Die Temperaturveränderung an dem Dehnstoffarbeitselement kann durch elektrisches Heizen und/oder Kühlen bewerkstelligt werden, wobei für das Heizen in an sich bekannter Weise ein Heizdraht mit einstellbarer bzw. regelbarer Heizleistung verwendet werden kann. Alternativ können zum Heizen und/oder Kühlen Peltier-Elemente eingesetzt werden, die je nach Vorzeichen und Höhe der angelegten Spannung heizen oder kühlen.The temperature change on the expansion work element can by electrical heating and / or cooling be accomplished, wherein for the Heating in a conventional manner a heating wire with adjustable or adjustable heating power can be used. Alternatively, for Heating and / or cooling Peltier elements are used, depending on Heat or cool the sign and magnitude of the applied voltage.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine Ansicht eines gattungsgemäßen Trainingsgerätes,
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung des Bereiches um das erfindungsgemäße Einstellelement.
- Fig. 1
- a view of a generic training device,
- Fig. 2
- a schematic representation of the area around the adjusting element according to the invention.
Ein in der Zeichnung dargestelltes Trainingsgerät umfasst einen Rahmen 1
bestehend aus miteinander verschweißten Metallprofilen, wobei der Rahmen
1 über Klammerelemente 2 mit einem vorderen, quer verlaufenden
Ständerteil 3 zu einem hinteren, quer verlaufenden Ständerteil 4 verbunden
und dementsprechend gegen seitliches Umkippen gesichert ist.An illustrated in the drawing exercise device comprises a frame. 1
consisting of metal profiles welded together, the frame
1 via
Von dem hinteren Ende des Rahmens 1 erstreckt sich als Sattelaufnahme
ein rechteckiges Stahlrohr 5 nach hinten oben. In dieses Stahlrohr 5 ist ein
korrespondierendes Stahlrohr 6 teleskopartig eingesetzt. An dem oberen
Ende dieses zweiten Stahlrohres 6 ist ein Sattel 7 über eine in der Zeichnung
im einzelnen nicht dargestellte Einrichtung 8 nach vorne und hinten
positionseinstellbar auswechselbar befestigt. Über eine Feststellschraube 9
kann die Verschiebbarkeit des Stahlrohrs 6 relativ zum Stahlrohr 5 unterbunden
werden, das heißt eine Höheneinstellung vorgenommen werden. From the rear end of the frame 1 extends as a saddle
a
Ausgehend von einem oberen, schräg nach vorne verlaufenden Rahmenteil
10 des Rahmens 1 erstreckt sich nach oben ein als Lenkeraufnahme dienendes
Stahlrohr 11, welches über Haltewinkel 12 abgestützt ist.Starting from an upper, obliquely forward running
In dem Stahlrohr 11 ist ein handelsüblicher Triathlonlenker 13 über eine
Schraube 14 höhenverstellbar festgelegt.In the
Von dem unteren Abschnitt des Stahlrohrs 11 erstreckt sich schräg nach
oben ein Träger 15, an dessen oberem Ende eine Messanzeigeeinrichtung
16 angeordnet ist. Diese umfasst einen Dreh-Einstellknopf 17, der vom
Lenker 13 aus ohne Verlassen der Fahrposition betätigbar ist.From the lower portion of the
An dem Stahlrohr 11 ist ein Halter 18 für zwei Getränkeflaschen 19 angeordnet.On the
Im Inneren des Rahmens 1 ist ein Riemengetriebe 20 angeordnet, umfassend
eine Tretkurbel 21, welche mit einem Schwungrad 22 in Verbindung
steht und einen um eine Umlenkrolle 23 geführten Treibriemen, der um
eine Scheibe 24 einer Wirbelstrombremse geführt ist.Inside the frame 1, a
An der Tretkurbel sind Pedale 25 auswechselbar derart befestigt, dass der
Rennfahrer ihm gewohnte übliche Fahrpedale anbringen kann. Der Rahmen
1 ist seitlich mit transparenten Abdeckplatten 26 aus Acrylglas abgedeckt,
welche über Distanzschrauben 27 auf Abstand zum Rahmen 1 gehalten
werden, so dass entstehende Wärmeenergie entweichen kann.Pedals 25 are interchangeably attached to the crank, so that the
Racers can attach usual accustomed pedals to it. The frame
1 is laterally covered with
In Fig. 2 ist schematisch der linke untere Bereich innerhalb des Rahmens 1
in Fig. 1 dargestellt. Dieser Bereich umfasst die bereits erwähnte Scheibe
24 der Wirbelstrombremse, die gleichzeitig auch als Schwungscheibe
wirkt, weiterhin einen Permanentmagneten 29 der Wirbelstrombremse sowie
die Riemenspannanordnung (als solche in der Zeichnung nicht dargestellt)
mit der Umlenkrolle 23. Die Scheibe 24 ist über ein Kugellager 30
gelagert.In Fig. 2 is schematically the left lower portion within the frame first
shown in Fig. 1. This area includes the already mentioned
Der Permanentmagnet 29 induziert in der Scheibe 24 Wirbelströme, welche
wiederum ein Magnetfeld erzeugen, welches in der Wechselwirkung
mit dem Permanentmagneten 29 eine Bremswirkung verursachen.The
Der Permanentmagnet 29 weist einen Abstand Δ von der Peripherie 28 der
Scheibe 24 auf, wobei die Bremswirkung durch Verringerung des Abstands
Δ erhöht und durch Vergrößerung des Abstands Δ vermindert werden kann,
d.h. über diesen Abstand Δ ist eine Einstellung bzw. Regelung der Bremsleistung
möglich.The
Um den Abstand Δ einstellbar zu machen, ist der Permanentmagnet 29 an
einem Schwenkhebel 31 gelagert, der um ein Schwenklager 32
verschwenkbar ist. Über ein weiteres Schwenklager 33 an der Unterseite ist
der Kolben 34 eines Dehnstoffarbeitselements 35 schwenkbar gelagert,
welches über schematisch angedeutete Halswicklungen 36 nach Vorgabe
einer Regelungsschaltung 37 beheizbar ist.In order to make the distance Δ adjustable, the
Beim Erwärmen fährt der Kolben 34 des Dehnstoffelements 35 in der
Zeichnung nach links heraus, wodurch der Schwenkhebel 31 um das Lager
32 geschwenkt und der Permanentmagnet 29 unter Verkleinerung des Abstandes
Δ näher an die Peripherie 31 der Scheibe 24 verschwenkt wird, so
dass die Bremswirkung und damit die Bremsleistung erhöht wird.Upon heating, the
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP03021407A EP1518588A1 (en) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Exercise machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP03021407A EP1518588A1 (en) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Exercise machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1518588A1 true EP1518588A1 (en) | 2005-03-30 |
Family
ID=34178474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP03021407A Withdrawn EP1518588A1 (en) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Exercise machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1518588A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7762931B2 (en) | 2007-04-18 | 2010-07-27 | Interactive Fitness Holdings, LLC | Seat for cardio-fitness equipment |
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DE3603854A1 (en) * | 1986-02-07 | 1987-08-20 | Seca Gmbh | Ergometer, in particular bicycle ergometer |
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- 2003-09-23 EP EP03021407A patent/EP1518588A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
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