ES2248836T3 - Dispositivo para toma de fuerza electrica para trenes basculantes. - Google Patents
Dispositivo para toma de fuerza electrica para trenes basculantes.Info
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Abstract
UN ENSAMBLAJE DE TOMA DE ENERGIA ELECTRICA QUE COMPRENDE UN PANTOGRAFO (4) ENSAMBLADO SOBRE UNA PLATAFORMA (1), SIENDO CAPAZ DICHA PLATAFORMA DE MOVERSE EN UNA DIRECCION TRANSVERSAL EN RELACION AL VEHICULO (3) Y QUE ESTA CONECTADO A UN CARRETON (1516) DE DICHO VEHICULO A TRAVES DE UNO O MAS CONTROLES FLEXIBLES (12) QUE COMPRENDEN UN RECUBRIMIENTO FIJO Y UNA BOBINA MOVIL QUE ESTA CONECTADA A LA PLATAFORMA (1) A TRAVES DE UN MECANISMO REDUCTOR/AMPLIFICADOR (13) Y AL CARRETON A TRAVES DE UNOS DISPOSITIVOS DE TIRANTE (14) QUE TRASMITEN A LA BOBINA (12) DE CONTROL LOS MOVIMIENTOS BASCULANTES DEL CARRETON.
Description
Dispositivo para toma de fuerza eléctrica para
trenes basculantes.
La presente invención se refiere a una
instalación para toma de fuerza eléctrica para trenes basculantes,
que comprende un pantógrafo que puede moverse respecto de la caja
del vehículo ferroviario en el que va montado, de modo que no se
vea afectado por los movimientos de basculación aplicados a dicha
caja, manteniéndose en posición prácticamente fija respecto del
bastidor del bogie de dicho vehículo.
La tendencia de acortar los tiempos de viaje
dentro del transporte por ferrocarril ha suscitado un interés por
diseñar vehículos ferroviarios que hagan efectivo este objetivo sin
necesidad de construir nuevos trazados preparados para la
circulación a alta velocidad. Dentro de este tipo de trenes están
los que se denominan basculantes. Un tren basculante es aquel que,
mediante un dispositivo incorporado en el mismo, produce un peralte
adicional al de la vía, a su paso por las curvas. Este peralte
adicional es función de la velocidad de marcha y de las
características de la curva. Gracias a él el vehículo puede circular
por curvas a mas velocidad evitando, además, los tiempos perdidos
en la deceleración y aceleración
posterior.
posterior.
Los métodos de basculación que se conocen
aplican un giro relativo entre el bogie y la caja del vehículo. A
los trenes eléctricos basculantes se les presenta el problema
adicional de cómo conseguir una toma de fuerza a través del
pantógrafo sobre un vehículo que sufre grandes giros de balanceo
provocados por el sistema de basculación. Es necesario instalar un
dispositivo que ayude a que el pantógrafo no se despegue de la
catenaria de alimentación eléctrica del tren debido a los
movimientos de basculación.
A lo largo de los últimos años se han
desarrollado varios tipos de trenes basculantes eléctricos que han
resuelto el problema de la toma de fuerza de maneras diversas. A
continuación se exponen brevemente las soluciones adoptadas.
a) Pantógrafo instalado en locomotora no
basculante. En esta solución el tren basculante se compone de
varios coches de pasajeros que basculan remolcados por una
locomotora que no bascula. En esta locomotora se instala el o los
pantógrafos convencionales sobre el techo del vehículo. Esta
solución presenta los inconvenientes de que, por una parte, los
maquinistas que van en la locomotora sufren unos niveles de
aceleración lateral muy elevados en comparación a los que
experimentan los pasajeros; y por otra, la necesidad de utilizar
una locomotora obliga a que la composición del tren tenga un
número de coches elevado (mas de tres) o bien resulta necesario
arrastrar un peso inútil si la composición es mas
corta.
corta.
b) Pantógrafo unido a la estructura del bogie.
Esta solución se utiliza en trenes automotores, es decir, unidades
de tren para pasajeros que incorporan el motor en uno o varios
coches. El pantógrafo se instala en la parte superior del vehículo
amarrado a una estructura que va solidaria con la parte de bogie
que no bascula. De esta manera se consigue que el pantógrafo siga
en todo momento los movimientos del bogie sin que el giro de la
basculación que se aplica sobre la caja del vehículo le afecte.
Esta solución presenta varios inconvenientes. Por una parte, la
necesidad de instalar una estructura desde el bogie hasta el techo
del coche obliga a reducir el espacio útil del mismo donde va
incorporado, perdiendo plazas para pasajeros y lugar para la
instalación de equipos auxiliares del tren. Por otra parte, hay un
incremento considerable de peso, debido a la estructura adicional
que hay que instalar para el pantógrafo. Como ventajas hay que
indicar que la instalación de un sistema puramente mecánico para
sujetar el pantógrafo aporta al sistema un nivel de fiabilidad muy
elevado.
c) Pantógrafo unido al bogie mediante un
dispositivo de sirgas. Este sistema mantiene el pantógrafo
aproximadamente sobre el mismo eje vertical del bogie mientras que
la caja puede bascular por debajo sin influir sobre su posición. Un
pantógrafo con este sistema se describe en la patente europea con
n° de publicación 485.273. Según se describe en dicha patente, el
pantógrafo está colocado sobre una plataforma que rueda sobre el
techo del coche. La plataforma está unida con el bastidor del bogie
mediante unas sirgas que deslizan sobre unas poleas situadas en la
caja. Las sirgas son tensadas mediante tambores que se sitúan en la
plataforma móvil. Las ventajas de este sistema son dos: reducción
considerable de peso y aumento del espacio útil dentro de la caja.
En este caso se sustituye toda la estructura metálica de la
solución anterior por unas sirgas que van instaladas por la
periferia de la caja. Entre los inconvenientes hay que indicar que
la configuración de sirgas transmite al pantógrafo no solo el
movimiento de basculación, sino también todos los movimientos que
la suspensión secundaria tiene en su funcionamiento habitual.
Estos movimientos, en comparación con los de basculación que son
cuasi-estáticos, se producen durante la marcha del
vehículo y tienen un contenido en frecuencia superior. Por lo
tanto, todo el sistema del pantógrafo está sometido a
solicitaciones de tipo cuasi-estático y dinámico que
reducen la vida del sistema
completo.
completo.
Además, en JAPAN ABSTRACTS OF JAPAN vol. 17, no.
479 (M-1471) [31], 31 August 1993
(1993-08-31) & JP 05 115104 A
(RAILWAY
TECHINCAL RESEARCH INSTITUTE), 7 May 1993 (1993-05-07) se describen mandos para transmisiones flexibles que comprenden una carcasa exterior o camisa y un alma interior móvil, en la cual los medios de anclaje están montados entre el bastidor del bogie y la caja del mismo. Esta configuración particular de los medios de anclaje provoca que el mecanismo transmita no sólo el movimiento de basculación sino también el movimiento completo de la suspensión secundaria al pantógrafo con el resultado de un empeoramiento en las condiciones de funcionamiento.
TECHINCAL RESEARCH INSTITUTE), 7 May 1993 (1993-05-07) se describen mandos para transmisiones flexibles que comprenden una carcasa exterior o camisa y un alma interior móvil, en la cual los medios de anclaje están montados entre el bastidor del bogie y la caja del mismo. Esta configuración particular de los medios de anclaje provoca que el mecanismo transmita no sólo el movimiento de basculación sino también el movimiento completo de la suspensión secundaria al pantógrafo con el resultado de un empeoramiento en las condiciones de funcionamiento.
La presente invención se refiere a una
instalación para toma de fuerza eléctrica para trenes basculantes
compuesta por un pantógrafo del tipo últimamente citado, unido al
bogie mediante un dispositivo de sirgas, cuyo objetivo fundamental
es eliminar los inconvenientes señalados, de modo que al pantógrafo
se transmitan solamente los movimientos debidos a la basculación y
no los debidos a la suspensión secundaria.
Otros objetivos de la invención son simplificar
el sistema y asegurar un adecuado funcionamiento de la misma.
El dispositivo de la invención comprende un
pantógrafo instalado sobre una plataforma situada sobre el techo de
un vehículo ferroviario, cuya plataforma puede moverse respecto de
dicho techo en dirección perpendicular al eje del vehículo y está
relacionada con el bogie del mismo a través de al menos un mando de
transmisión flexible que transmite a dicha plataforma el movimiento
de basculación de la caja del vehículo. El mecanismo de
basculación consiste en una configuración cinemática compuesta de
varios brazos oscilantes que se instalan entre el bastidor del bogie
y la traviesa basculante del bogie. En este caso, la suspensión
secundaria está situada por encima del bogie. Las características
básicas de esta instalación, de acuerdo con la presente invención,
son que el mando o mandos de transmisión flexibles se conectan al
bogie en puntos situados por debajo de los elementos de suspensión,
de modo que a la plataforma serán transmitidos sólo los movimientos
debidos a la basculación, mientras que los desplazamientos debidos
a la suspensión secundaria no se transmitirán, siendo absorbidos,
al igual que en un vehículo no basculante, por el sobreancho del
patín del pantó-
grafo.
grafo.
Según otras características de la invención, el
mando o mandos de transmisión flexibles del sistema están
compuestos por una funda o carcasa fija y un alma móvil respecto de
dicha carcasa. Este mando o mandos van conectados a la plataforma
sobre la que se monta el pantógrafo a través de un mecanismo
reductor/amplificación del movimiento del alma del mando o mandos
de transmisión flexibles, mientras que se conectan al bogie a
través de dispositivos de anclaje que van montados entre la
traviesa y el bastidor del bogie y transmiten al alma del mando o
mandos sólo los movimientos de basculación entre bastidor y
traviesa de dicho bogie.
El alma del mando o mandos de transmisión
flexibles puede desplazarse linealmente respecto de la carcasa de
dichos mandos y trabajar solo a tracción o bien a tracción y
compresión. En el primer caso será necesario disponer al menos dos
mandos de transmisión, mientras que en el segundo será suficiente
con disponer uno. También el alma del mando o mandos de transmisión
pueden ser giratorios respecto de la carcasa y trabajar con
solicitaciones de par en un solo sentido o en los dos sentidos. En
el primer caso habría que disponer al menos dos mandos de
transmisión, mientras que en el segundo caso sería suficiente con
disponer un solo mando.
La plataforma irá montada, de acuerdo con la
invención, sobre cuatro cojinetes articulados desplazables sobre
sendas guías rectas y coplanarias, que van dispuestas
transversalmente sobre el techo del vehículo, en posición simétrica
respecto del tramo longitudinal medio del mismo, con inclinación
ascendente hacia el interior.
Las características expuestas, así como otras
propias de la invención, se exponen seguidamente con mayor detalle
con ayuda de los dibujos adjuntos, en los que se muestra, de forma
esquemática y a título de ejemplo no limitativo, una posible forma
de realización.
En los dibujos:
La figura 1 es una sección transversal
esquemática de un vehículo de ferrocarril, en posición normal,
dotado de la invención para toma de fuerza eléctrica.
La figura 2 es una sección similar a la figura
1, con el vehículo en posición inclinada.
La figura 3 es un alzado frontal del pantógrafo
incluido en la invención.
La figura 4 corresponde al detalle A de la
figura 3, a mayor escala y parcialmente seccionado.
La figura 5 muestra un mecanismo
reductor/amplificador para conexión entre los mandos de transmisión
flexibles y la plataforma del pantógrafo, ocupando la situación que
corresponde a la posición del vehículo mostrada en la figura 1.
La figura 6 es una vista similar a la figura 5,
mostrando al mecanismo en la situación que ocupará cuando el
vehículo se encuentre en la posición de la figura 2.
La figura 7 muestra un dispositivo de tensado a
través del que se conectará el alma de los mandos de transmisión
flexibles a la plataforma del pantógrafo.
La figura 8 muestra, en sección diametral, un
dispositivo de anclaje del mando o mandos de transmisión flexibles
al bogie.
Según puede apreciarse en las figuras 1 y 2, la
instalación de la invención incluye una plataforma 1 que va situada
sobre el techo 2 de un vehículo ferroviario 3. La plataforma puede
girar y trasladarse sobre el techo respecto de la caja del vehículo
3 mediante un sistema de guiado, cuya constitución se explicará más
abajo con referencia a las figuras 3 y 4. Sobre la plataforma 1 va
instalado el pantógrafo 4 con todos sus componentes.
Como mejor se aprecia en la figura 3, la
plataforma 1 dispone de brazos inferiores 6 que van articulados a
respectivos cojinetes 7 deslizables sobre guías 8 rectas instaladas
sobre el techo 2 del vehículo.
Los cojinetes 7, tal y como se muestra en la
figura 4, pueden incluir rodillos superiores 9 e inferiores 10 que
apoyan y ruedan sobre las guías 8. El rodillo inferior 10 puede
estar montado sobre un vástago desplazable en dirección
perpendicular a la guía 8, cuya posición puede regularse mediante
un tornillo de precarga 11.
La instalación de la invención incluye además,
según se muestra en las figuras 1 y 2, uno o mas mandos 12 de
transmisión flexibles que se conectan a la plataforma 1 del
pantógrafo a través de un mecanismo reductor/amplificador 13. La
conexión de los mandos de transmisión al bogie del vehículo se
realiza a través de dispositivos de anclaje 14 que van montados
entre el bastidor 15 y la traviesa 16 del bogie, en la que quedan
incluidos los elementos de suspensión
17.
17.
Con esta constitución, el movimiento de la
plataforma 1, que tiene lugar en dirección transversal del eje
longitudinal del vehículo, será proporcional al giro relativo entre
la traviesa 16 del bogie y el bastidor 15 del mismo. De este modo,
solo serán transmitidos los movimientos debidos a la basculación y
no los debidos a la suspensión secundaria 17 que, de forma igual
que en un vehículo no basculante, serán absorbidos por el
sobreancho del patín 18, figura 3, del pantógrafo.
El mando o mandos 12 de transmisión flexibles
estarán compuestos por una camisa o carcasa y un alma desplazable
respecto de dicha camisa. El mando o mandos de transmisión serán
flexibles para que puedan ser instalados a través de la estructura
del tren, adaptándose al espacio libre existente y a los
desplazamientos relativos entre la caja 3 del vehículo y la
traviesa 16 del bogie, debidos a la flexibilidad de la suspensión
17. Su misión consistirá en convertir el movimiento de giro de
basculación que se produce entre el bastidor 15 y traviesa 16 del
bogie en un movimiento relativo entre la plataforma 1 del
pantógrafo y el techo 2 del vehículo. Este movimiento puede ser
transmitido de dos maneras diferentes a través del mando de
transmisión flexible, dependiendo de la naturaleza o constitución
de este.
Puede utilizarse por ejemplo un mando de
transmisión flexible de traslación. Para este caso de configuración
el alma del mando tendrá un desplazamiento longitudinal respecto de
la carcasa exterior, de uno a otro extremo de la misma. Por otro
lado, podría utilizarse un mando de transmisión flexible de
rotación, en el que el alma del mando tendrá una rotación respecto
de la carcasa o camisa exterior.
En el caso de mando de transmisión flexible de
traslación, el alma puede trabajar con solicitaciones de fuerza
solo de tracción, o bien de tracción y compresión.
En el primer caso será necesario instalar al
menos dos mandos de transmisión, tal y como se representa en las
figuras 1 y 2, para que cada uno absorba únicamente solicitaciones
de tracción en un sentido, mientras que en el segundo caso seria
suficiente disponer de un solo mando flexible.
Del mismo modo, en el caso de mandos flexibles
de transmisión de rotación, el alma puede trabajar con
solicitaciones de par en un solo sentido o en dos sentidos de giro.
En el primer caso habría que instalar dos mandos de transmisión
flexibles, mientras que en el segundo caso seria suficiente
disponer de un solo mando de transmisión flexible.
Con el fin de mejorar la fiabilidad del sistema
podrían instalarse mandos de transmisión flexibles duplicados.
Como los movimientos del pantógrafo 4 deben ser
proporcionales a los del bogie, es preciso colocar el mecanismo
reductor/amplificador 13 de desplazamiento o de giro para conseguir
la relación de reducción/amplificación de desplazamientos o de
giros adecuadas.
Este mecanismo puede estar constituido, tal y
como se representa en las figuras 5 y 6, por una palanca 19 que va
articulada al techo 2 del vehículo por uno de sus extremos,
mientras que por el extremo opuesto se articula a una biela 20. El
extremo libre del biela está articulado por su extremo libre a un
pie central 21 solidario de la plataforma 1 que soporta el
pantógrafo. A un punto intermedio 22 de la palanca 19 se conecta el
alma 23 del mando o mandos 12 de transmisión flexibles, mientras
que la carcasa 24 de dichos mandos de transmisión flexibles se
amarra al techo 2 del vehículo mediante un soporte 25. Cuando el
alma 23 se alarga o encoge una cantidad L_{M}, provoca el giro de
la palanca 19 y con ello el desplazamiento de la biela 20 una
longitud L_{P}, respecto del techo 2 del vehículo. La selección
adecuada del punto 22 de articulación del alma 23 a la palanca 19
determina el factor de amplificación aplicado sobre L_{M}:
L_{p} =
(L_{2}/ L_{1}) *
L_{M}
El factor de amplificación aplicado a cada
vehículo dependerá de la relación geométrica existente entre los
movimientos relativos bogie/caja/pantógrafo.
Cuando se disponen dos o mas mandos 12 de
transmisión flexibles, figura 1, la conexión de la biela 20, figura
5, al pie central 21 de la plataforma 1 puede realizarse a través
de un dispositivo de tensado como el mostrado en la figura 7. El
mismo está compuesto por un tensor elástico 26 y un dispositivo de
centrado 27 convencional, que se colocan entre sí en serie.
Utilizando esta disposición, en el caso de mandos flexibles de
traslación (no rotativos), se asegura que el alma de estos mandos
trabaje siempre a tracción y en el caso de mandos flexibles de
rotación, se asegura que el alma trabaje siempre con un par de
torsión del mismo sentido. Además este dispositivo de tensado
absorbería las diferencias de desplazamiento existentes entre los
mandos durante el desplazamiento de la plataforma 1.
En la figura 8 se representa una posible forma
de realización del dispositivo de anclaje 14 de los mandos 12 de
transmisión flexibles al bogie. Este dispositivo está compuesto por
una carcasa 28 y un vástago 29, ambos acoplados y desplazables
telescópicamente entre sí. La carcasa 28 y el vástago 29 incluyen
articulaciones 30 y 31 para su conexión al bastidor 15 y traviesa
16 del bogie. La carcasa 24 del mando de transmisión flexible se
ancla mediante las tuercas 32 a la carcasa 28, mientras que el
alma 23 del mando de transmisión flexible se fija al vástago 29.
Este dispositivo puede utilizarse para transmitir el movimiento de
basculación entre el bastidor 15 y traviesa 16 del bogie al alma 23
del mando de transmisión flexible.
Con la constitución descrita, cuando debido a un
movimiento de basculación la traviesa 16 del bogie comienza a
inclinarse respecto del bastidor 15, pasando por ejemplo de la
posición representada en la figura 1 a la posición representada en
la figura 2, el dispositivo de anclaje 14 se alarga (o se acorta en
función del sentido del giro), desplazando el alma 23 del mando 12
de transmisión flexible respecto de la carcasa 24 del mismo una
longitud L_{M}. En la parte superior del sistema (techo), el
mando flexible, a través del mecanismo reductor/amplificador 13,
convierte el desplazamiento relativo del mando flexible L_{M} en
un desplazamiento relativo equivalente plataforma de pantógrafo
1/techo 2, designado por L_{p} en las figuras 5 y 6, de forma que
la plataforma 1 del pantógrafo se mantiene aproximadamente en su
posición centrada respecto al bogie, girando y desplazándose sobre
las guías rectas 8, figura 3, a través de los cojinetes
articulados 7. Al recuperar el vehículo la posición de la figura 1,
los desplazamientos descritos se producirán en sentido inverso.
Claims (7)
1. Dispositivo, para toma de fuerza eléctrica
para trenes basculantes, que comprende un pantógrafo (4) instalado
sobre una plataforma (1) situada sobre el techo (2) de un vehículo
ferroviario (3), cuya plataforma puede moverse en dirección
transversal respecto del eje longitudinal del vehículo y está
conectada mecánicamente con el bogie (15,16) del mismo a través de
al menos un mando (12) de transmisión flexible que transmite a
dicha plataforma el movimiento de basculación de la caja (3) del
vehículo, comprendiendo el mando o mandos (12) de transmisión
flexibles una funda o carcasa fija (24) y un alma (23) móvil
respecto de dicha carcasa, caracterizada porque el mando o
mandos (12) están conectados a la plataforma (1) a través de un
mecanismo (13) reductor/amplificador del movimiento del alma (23) y
conectado al bogie (15,16) a través de un dispositivo de anclaje
(14) montado entre el bastidor (15) del bogie y la traviesa (16)
del bogie, cuyo movimiento relativo está afectado solo por la
basculación, transmitiendo el dispositivo de anclaje (14)
únicamente los movimientos de basculación del bogie al alma (23)
del mando o mandos (12) de transmisión.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el alma (23) del mando o mandos (12) de
transmisión flexibles es desplazable linealmente respecto de la
carcasa (24) de los mandos de transmisión.
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el alma (23) del mando o mandos (12) de
transmisión flexibles es giratorio con respecto de la carcasa (24)
de dichos mandos.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la plataforma (1) va montada sobre
cuatro cojinetes (7) articulados desplazables sobre guías rectas
(8), que van dispuestas transversalmente sobre el techo (2) del
vehículo (3), con inclinación ascendente hacia el interior.
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el mecanismo (13)
reductor/ampli-
ficador comprende una palanca (19) que va articulada por un extremo al techo (2) del vehículo y por el opuesto a una biela (20) que se conecta por su extremo libre a la plataforma (1), estando la carcasa (24) del mando (12) de transmisión flexible unida a un soporte (25) fijado al techo (2) del vehículo, mientras que el alma (23) se conecta a un punto intermedio de la palanca (19).
ficador comprende una palanca (19) que va articulada por un extremo al techo (2) del vehículo y por el opuesto a una biela (20) que se conecta por su extremo libre a la plataforma (1), estando la carcasa (24) del mando (12) de transmisión flexible unida a un soporte (25) fijado al techo (2) del vehículo, mientras que el alma (23) se conecta a un punto intermedio de la palanca (19).
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque intercalado entre la biela (20) y la
plataforma (1) se inserta un dispositivo tensor que comprende un
tensor elástico (26) y un dispositivo de centrado (27), que están
conectados entre sí en serie.
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el dispositivo de anclaje (14)
comprende una carcasa (28) y un vástago (29) acoplados y
desplazables entre sí telescópicamente, estando los puntos (30,31)
de dicha carcasa (28) y vástago (29) conectados, de forma
articulada, entre el bastidor (15) y la traviesa (16) del bogie,
estando la carcasa (24) y alma (23) del mando (12) de transmisión
flexible anclados, respectivamente, a la carcasa (28) y al vástago
(29) del dispositivo de anclaje (14).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP97500111A EP0888923B1 (en) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | Electric energy intake assembly for tilting trains |
US09/108,583 US6273001B1 (en) | 1997-07-01 | 1998-07-01 | Pantograph for tilting trains |
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Publication Number | Publication Date |
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ES2248836T3 true ES2248836T3 (es) | 2006-03-16 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES97500111T Expired - Lifetime ES2248836T3 (es) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | Dispositivo para toma de fuerza electrica para trenes basculantes. |
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---|---|
US (1) | US6273001B1 (es) |
EP (1) | EP0888923B1 (es) |
AT (1) | ATE303263T1 (es) |
CA (1) | CA2214547C (es) |
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DK (1) | DK0888923T3 (es) |
ES (1) | ES2248836T3 (es) |
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