JP2908942B2 - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
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- Fluid Mechanics (AREA)
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は流体の流量、流速を計
測するための感熱式流量センサに係り、特に流体の通過
によって測定抵抗器から奪われる熱量に基づいて流体の
流速、流量を測定する感熱式流量センサに関するもので
ある。
測するための感熱式流量センサに係り、特に流体の通過
によって測定抵抗器から奪われる熱量に基づいて流体の
流速、流量を測定する感熱式流量センサに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図4は、例えば実開昭61−10893
0号公報に開示された従来の感熱式流量センサの動作説
明に供する構成図であり、流体の主流路となるハウジン
グ1内の所定位置には、検出管2が設けられ、検出管2
の所定位置に感熱抵抗体6(図5参照)を備えた測定抵
抗器3及び流体温センサ4が配設され、抵抗R1,R2
と共にブリッジが構成されている。ブリッジの接続点
(b),(c)は差動増幅器101に入力され、差動増
幅器101の出力はトランジスタ102のベースに接続
され、トランジスタ102のエミッタはブリッジの一端
(a)に接続され、トランジスタ102のコレクタは電
源103に接続されている。
0号公報に開示された従来の感熱式流量センサの動作説
明に供する構成図であり、流体の主流路となるハウジン
グ1内の所定位置には、検出管2が設けられ、検出管2
の所定位置に感熱抵抗体6(図5参照)を備えた測定抵
抗器3及び流体温センサ4が配設され、抵抗R1,R2
と共にブリッジが構成されている。ブリッジの接続点
(b),(c)は差動増幅器101に入力され、差動増
幅器101の出力はトランジスタ102のベースに接続
され、トランジスタ102のエミッタはブリッジの一端
(a)に接続され、トランジスタ102のコレクタは電
源103に接続されている。
【0003】図5は、従来の感熱式流量センサの測定抵
抗器3を示す正面図(a)及び側面図(b)である。図
において、5はアルミナよりなる絶縁性の支持基材、6
は支持基材5上に着膜され、温度によって抵抗値の変化
する素材で構成された膜状の感熱抵抗体、7は電流路を
構成するために感熱抵抗体6に描かれたパターニング、
8は感熱式抵抗体6の両端に接続されたリード線、9は
感熱抵抗体を保護する保護コート、10は測定抵抗器3
を支持するホルダである。
抗器3を示す正面図(a)及び側面図(b)である。図
において、5はアルミナよりなる絶縁性の支持基材、6
は支持基材5上に着膜され、温度によって抵抗値の変化
する素材で構成された膜状の感熱抵抗体、7は電流路を
構成するために感熱抵抗体6に描かれたパターニング、
8は感熱式抵抗体6の両端に接続されたリード線、9は
感熱抵抗体を保護する保護コート、10は測定抵抗器3
を支持するホルダである。
【0004】次に従来の感熱式流量センサの動作につい
て説明する。ハウジング1内に一定流量の流体が流れて
いる場合には、差動増幅器101と、トランジスタ10
2により構成される制御回路により、測定抵抗器3に設
けられた感熱抵抗体6の平均温度が流体より一定温度だ
け高くなるようにブリッジ回路への供給電流が制御さ
れ、ブリッジ回路は平衡状態になっている。この状態に
おいて被測定流体の流量が変化すると、感熱抵抗体6及
び支持基材5の表面への熱伝導が変化し、測定抵抗器3
は温度に依存して、電気抵抗が変化する。これによりブ
リッジ回路は不平衡になり、上記制御回路により、ブリ
ッジへの供給電流が増加され、感熱抵抗体6が加熱され
て平均温度がもとの温度に戻ることにより、ブリッジ回
路の平衡状態が回復される。その際に測定抵抗器3へ供
給される電力が被測定流体の流量の尺度として用いられ
る。又、別の支持基材に設けられている温度に依存する
抵抗により構成された流体温センサ4が、流体の温度の
補償のために用いられる。
て説明する。ハウジング1内に一定流量の流体が流れて
いる場合には、差動増幅器101と、トランジスタ10
2により構成される制御回路により、測定抵抗器3に設
けられた感熱抵抗体6の平均温度が流体より一定温度だ
け高くなるようにブリッジ回路への供給電流が制御さ
れ、ブリッジ回路は平衡状態になっている。この状態に
おいて被測定流体の流量が変化すると、感熱抵抗体6及
び支持基材5の表面への熱伝導が変化し、測定抵抗器3
は温度に依存して、電気抵抗が変化する。これによりブ
リッジ回路は不平衡になり、上記制御回路により、ブリ
ッジへの供給電流が増加され、感熱抵抗体6が加熱され
て平均温度がもとの温度に戻ることにより、ブリッジ回
路の平衡状態が回復される。その際に測定抵抗器3へ供
給される電力が被測定流体の流量の尺度として用いられ
る。又、別の支持基材に設けられている温度に依存する
抵抗により構成された流体温センサ4が、流体の温度の
補償のために用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量セン
サは以上のように構成されているので、感熱抵抗体6で
発生した熱流は被測定流体に伝達されるだけでなく、そ
の一部は支持基材5から測定抵抗器3のホルダ10へ伝
導する。また、他の一部は放射エネルギーになり、電磁
波として熱エネルギを移動させるため、測定抵抗器3の
温度分布は、図6に示す如く先端付近で高温、支持部側
で低温となっている。特に、感熱抵抗体6に白金のよう
な抵抗温度係数が正の素材を用い、図5に示すように直
列型のパターニングを施した場合には、感熱抵抗体6の
高温部での局所的な抵抗値が高くなる一方、低温部での
局所的な抵抗値が低くなるために低温部に比較して高温
部がさらに加熱され、測定抵抗器3における温度差がさ
らに拡大される。感熱抵抗体6の平均温度は制御回路に
よって一定温度に制御されているが、上記のように感熱
抵抗体6上で温度勾配が大きくなり、局所的に高温部が
発生すると、その絶対温度の4乗に比例して熱放射量が
増大する。一般に、被測定流体の流量が少ないほど、感
熱抵抗体6上の温度勾配が大きくなり、放射熱伝達率の
温度依存性が大きくなる。よって、熱放射量が増加する
と、感熱抵抗体6から発生する全熱量における熱放射量
の占める割合が増加し、平均熱伝達率の温度係数が大き
くなり、平均熱伝達率の温度係数の流量依存性が大きく
なる。これにより、被測定流体の温度及び流量変化に伴
う測定誤差が生じる。よって、被測定流体の温度及び流
量の変動が生じた場合には、従来の感熱式流量センサに
よって流体の流量を検出する際に不正確をきたすことが
あるという問題点がある。また、例えば特開昭63−1
924号公報に参照されるように、並列抵抗を配設した
測定抵抗器も提案されているが、支持部から離れた先端
部のみに配設されているので、測定抵抗器の被測定流体
にさらされる部分の温度分布を十分に均一化することが
できないという問題点があった。
サは以上のように構成されているので、感熱抵抗体6で
発生した熱流は被測定流体に伝達されるだけでなく、そ
の一部は支持基材5から測定抵抗器3のホルダ10へ伝
導する。また、他の一部は放射エネルギーになり、電磁
波として熱エネルギを移動させるため、測定抵抗器3の
温度分布は、図6に示す如く先端付近で高温、支持部側
で低温となっている。特に、感熱抵抗体6に白金のよう
な抵抗温度係数が正の素材を用い、図5に示すように直
列型のパターニングを施した場合には、感熱抵抗体6の
高温部での局所的な抵抗値が高くなる一方、低温部での
局所的な抵抗値が低くなるために低温部に比較して高温
部がさらに加熱され、測定抵抗器3における温度差がさ
らに拡大される。感熱抵抗体6の平均温度は制御回路に
よって一定温度に制御されているが、上記のように感熱
抵抗体6上で温度勾配が大きくなり、局所的に高温部が
発生すると、その絶対温度の4乗に比例して熱放射量が
増大する。一般に、被測定流体の流量が少ないほど、感
熱抵抗体6上の温度勾配が大きくなり、放射熱伝達率の
温度依存性が大きくなる。よって、熱放射量が増加する
と、感熱抵抗体6から発生する全熱量における熱放射量
の占める割合が増加し、平均熱伝達率の温度係数が大き
くなり、平均熱伝達率の温度係数の流量依存性が大きく
なる。これにより、被測定流体の温度及び流量変化に伴
う測定誤差が生じる。よって、被測定流体の温度及び流
量の変動が生じた場合には、従来の感熱式流量センサに
よって流体の流量を検出する際に不正確をきたすことが
あるという問題点がある。また、例えば特開昭63−1
924号公報に参照されるように、並列抵抗を配設した
測定抵抗器も提案されているが、支持部から離れた先端
部のみに配設されているので、測定抵抗器の被測定流体
にさらされる部分の温度分布を十分に均一化することが
できないという問題点があった。
【0006】この発明は、上記の問題点を解消するため
になされたもので、感熱抵抗体6上の温度分布を均一に
し、被測定流体の温度及び流量変化による測定誤差を縮
小し、測定精度に優れた感熱式流量センサを得ることを
目的とする。
になされたもので、感熱抵抗体6上の温度分布を均一に
し、被測定流体の温度及び流量変化による測定誤差を縮
小し、測定精度に優れた感熱式流量センサを得ることを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る感熱式流
量センサの測定抵抗器は、測定抵抗器を支持するホルダ
と、ホルダにより流体中に支持された電気絶縁性の支持
基材と、支持基材の流体が触れる領域に全体的に配設さ
れると共に、ホルダに対する取付部からの距離が異なる
ように各々並列に接続された複数の感熱抵抗体とを備え
たものである。また、この発明に係る感熱式流量センサ
の支持基材は、複数箇所においてホルダに支持されたも
のである。
量センサの測定抵抗器は、測定抵抗器を支持するホルダ
と、ホルダにより流体中に支持された電気絶縁性の支持
基材と、支持基材の流体が触れる領域に全体的に配設さ
れると共に、ホルダに対する取付部からの距離が異なる
ように各々並列に接続された複数の感熱抵抗体とを備え
たものである。また、この発明に係る感熱式流量センサ
の支持基材は、複数箇所においてホルダに支持されたも
のである。
【0008】
【作用】この発明における感熱式流量センサは以上のよ
うに構成したので、測定抵抗器の感熱抵抗体上の温度分
布が均一になり、発生する全熱量に対する熱放射量の割
合が減少し、平均熱伝達率の温度係数が小さくなり、平
均熱伝達率の温度係数の流量依存性が縮小される。
うに構成したので、測定抵抗器の感熱抵抗体上の温度分
布が均一になり、発生する全熱量に対する熱放射量の割
合が減少し、平均熱伝達率の温度係数が小さくなり、平
均熱伝達率の温度係数の流量依存性が縮小される。
【0009】
【実施例】実施例1. 以下、この発明の実施例1として感熱式流量センサの測
定抵抗器を図について説明する。図1において、5,8
〜10は図5に示したものと同じである。6Aは支持基
材5上に着膜され、金属等の導体より成る厚膜または薄
膜の感熱抵抗体、7Aは電流路を構成するために感熱抵
抗体6Aに描かれたパターニングであって、並列型の厚
膜または薄膜で構成されている。感熱抵抗体6Aは、図
示されるように、各々並列に接続された複数の感熱抵抗
体を構成しており、各感熱抵抗体は、支持基材5の流体
が触れる領域に全体的に配設されると共に、ホルダ10
に対する取付部からの距離が各々異なるように配設され
ている。
定抵抗器を図について説明する。図1において、5,8
〜10は図5に示したものと同じである。6Aは支持基
材5上に着膜され、金属等の導体より成る厚膜または薄
膜の感熱抵抗体、7Aは電流路を構成するために感熱抵
抗体6Aに描かれたパターニングであって、並列型の厚
膜または薄膜で構成されている。感熱抵抗体6Aは、図
示されるように、各々並列に接続された複数の感熱抵抗
体を構成しており、各感熱抵抗体は、支持基材5の流体
が触れる領域に全体的に配設されると共に、ホルダ10
に対する取付部からの距離が各々異なるように配設され
ている。
【0010】以下に実施例1の動作について説明する。
基本的な動作は、従来技術と同様であるが、この発明に
よる感熱式流量センサの測定抵抗器3Aは、感熱抵抗体
6Aのパターニングが並列型の厚膜または薄膜で構成さ
れている。それ故に感熱抵抗体6A上の従来高温部であ
ったところの抵抗値が低くなり、低温部であったところ
が高くなるため温度差が縮小される。感熱抵抗体6Aの
平均温度は制御回路によって制御されているために、感
熱抵抗体6Aの温度分布は均一化され局所最高温度は図
2に示す如く平均温度に比べてあまり高くならない。即
ち、測定抵抗器3Aの被測定流体にさらされる部分(先
端部から支持部近傍まで)にわたって、並列構成の感熱
抵抗体6Aが全体的に複数個存在するので、被測定流体
の流量が増加すると、支持部に近い抵抗器ほど抵抗値が
小さくなり、支持部に近い電流経路ほど電流が流れ易
く、先端部に近い電流経路ほど電流が流れ難くなる。 こ
の結果、低温であった支持部は高温になり、且つ高温で
あった先端部は低温になるという自己補正作用により、
測定抵抗器3Aの被測定流体にさらされる部分の温度分
布を均一にすることができる。これにより感熱抵抗体6
Aからの熱放射量が減少し、発生する全熱量に対する熱
放射量の割合が減少し、平均熱伝達率の温度係数が小さ
くなり、平均熱伝達率の温度係数の流量依存性が縮小す
る。よって、この発明の実施例1により、被測定流体の
温度及び流量変化による測定誤差が縮小され、測定精度
を向上させることができる。
基本的な動作は、従来技術と同様であるが、この発明に
よる感熱式流量センサの測定抵抗器3Aは、感熱抵抗体
6Aのパターニングが並列型の厚膜または薄膜で構成さ
れている。それ故に感熱抵抗体6A上の従来高温部であ
ったところの抵抗値が低くなり、低温部であったところ
が高くなるため温度差が縮小される。感熱抵抗体6Aの
平均温度は制御回路によって制御されているために、感
熱抵抗体6Aの温度分布は均一化され局所最高温度は図
2に示す如く平均温度に比べてあまり高くならない。即
ち、測定抵抗器3Aの被測定流体にさらされる部分(先
端部から支持部近傍まで)にわたって、並列構成の感熱
抵抗体6Aが全体的に複数個存在するので、被測定流体
の流量が増加すると、支持部に近い抵抗器ほど抵抗値が
小さくなり、支持部に近い電流経路ほど電流が流れ易
く、先端部に近い電流経路ほど電流が流れ難くなる。 こ
の結果、低温であった支持部は高温になり、且つ高温で
あった先端部は低温になるという自己補正作用により、
測定抵抗器3Aの被測定流体にさらされる部分の温度分
布を均一にすることができる。これにより感熱抵抗体6
Aからの熱放射量が減少し、発生する全熱量に対する熱
放射量の割合が減少し、平均熱伝達率の温度係数が小さ
くなり、平均熱伝達率の温度係数の流量依存性が縮小す
る。よって、この発明の実施例1により、被測定流体の
温度及び流量変化による測定誤差が縮小され、測定精度
を向上させることができる。
【0011】実施例2.また、上記実施例1では、支持
基材5に片持ち支持の平板状のものを用いたが、支持基
材5は図3に示す如く両持ちの支持の支持基材5Aであ
って、感熱抵抗体6Bのパターニング7Bは並列型の測
定抵抗器3Bであっても良い。
基材5に片持ち支持の平板状のものを用いたが、支持基
材5は図3に示す如く両持ちの支持の支持基材5Aであ
って、感熱抵抗体6Bのパターニング7Bは並列型の測
定抵抗器3Bであっても良い。
【0012】実施例3.尚、感熱抵抗体として、ハウジ
ング1内の所定位置に配置された少なくとも2個以上の
抵抗体で、各々の抵抗体を並列接続し、かつ、その合成
抵抗が所望の抵抗値を満足せしめるように構成した測定
抵抗器であっても良い。
ング1内の所定位置に配置された少なくとも2個以上の
抵抗体で、各々の抵抗体を並列接続し、かつ、その合成
抵抗が所望の抵抗値を満足せしめるように構成した測定
抵抗器であっても良い。
【0013】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、測定
抵抗器は、測定抵抗器を支持するホルダと、ホルダによ
り流体中に支持された電気絶縁性の支持基材と、支持基
材の流体が触れる領域に全体的に配設されると共に、ホ
ルダに対する取付部からの距離が異なるように各々並列
に接続された複数の感熱抵抗体とを備えたので、感熱抵
抗体上の温度分布が均一になり、被測定流体の温度変化
による測定誤差が縮小され、高い測定精度を有する優れ
た感熱式流量センサを得ることができるという効果を奏
する。また、この発明によれば、支持基材は、複数箇所
においてホルダに支持されたので、両持ち支持構造にお
いても、感熱抵抗体上の温度分布が均一になり、被測定
流体の温度変化による測定誤差が縮小され、高い測定精
度を有する優れた感熱式流量センサを得ることができる
という効果を奏する。
抵抗器は、測定抵抗器を支持するホルダと、ホルダによ
り流体中に支持された電気絶縁性の支持基材と、支持基
材の流体が触れる領域に全体的に配設されると共に、ホ
ルダに対する取付部からの距離が異なるように各々並列
に接続された複数の感熱抵抗体とを備えたので、感熱抵
抗体上の温度分布が均一になり、被測定流体の温度変化
による測定誤差が縮小され、高い測定精度を有する優れ
た感熱式流量センサを得ることができるという効果を奏
する。また、この発明によれば、支持基材は、複数箇所
においてホルダに支持されたので、両持ち支持構造にお
いても、感熱抵抗体上の温度分布が均一になり、被測定
流体の温度変化による測定誤差が縮小され、高い測定精
度を有する優れた感熱式流量センサを得ることができる
という効果を奏する。
【図1】 この発明の実施例1による感熱式流量センサ
の測定抵抗器を示す平面図(a)及び側面図(b)であ
る。
の測定抵抗器を示す平面図(a)及び側面図(b)であ
る。
【図2】 この発明の実施例1による感熱式流量センサ
の測定抵抗器の温度分布を示す図である。
の測定抵抗器の温度分布を示す図である。
【図3】 この発明の実施例2による感熱式流量センサ
の測定抵抗器を示す平面図(a)及び側面図(b)であ
る。
の測定抵抗器を示す平面図(a)及び側面図(b)であ
る。
【図4】 従来の感熱式流量センサの構成図である。
【図5】 従来の感熱式流量センサの測定抵抗器を示す
正面図(a)及び側面図(b)である。
正面図(a)及び側面図(b)である。
【図6】 従来の感熱式流量センサの測定抵抗器の温度
分布を示す図である。
分布を示す図である。
3A、3B 測定抵抗器、5、5A 支持基材、6A、
6B 感熱抵抗体、7A、7B パターニング、10
ホルダ。
6B 感熱抵抗体、7A、7B パターニング、10
ホルダ。
Claims (2)
- 【請求項1】 流体の通過によって測定抵抗器から奪わ
れる熱量に基づいて前記流体の流速、流量を測定する感
熱式流量センサにおいて、 前記測定抵抗器は、 前記測定抵抗器を支持するホルダと、 前記ホルダにより前記流体中に支持された電気絶縁性の
支持基材と、前記支持基材の前記流体が触れる領域に全体的に配設さ
れると共に、 前記ホルダに対する取付部からの距離が異
なるように各々並列に接続された複数の感熱抵抗体とを
備えたことを特徴とする感熱式流量センサ。 - 【請求項2】 前記支持基材は、複数箇所において前記
ホルダに支持されたことを特徴とする請求項1に記載の
感熱式流量センサ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4229894A JP2908942B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 感熱式流量センサ |
US08/110,970 US5351537A (en) | 1992-08-28 | 1993-08-24 | Heat-sensitive flow rate sensor having a longitudinal wiring pattern for uniform temperature distribution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4229894A JP2908942B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 感熱式流量センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0674803A JPH0674803A (ja) | 1994-03-18 |
JP2908942B2 true JP2908942B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=16899393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4229894A Expired - Fee Related JP2908942B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 感熱式流量センサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5351537A (ja) |
JP (1) | JP2908942B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11125550A (ja) * | 1997-10-22 | 1999-05-11 | Ricoh Co Ltd | センサ |
JP2003035580A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Denso Corp | フローセンサ |
JP5094212B2 (ja) * | 2007-05-25 | 2012-12-12 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量計と制御方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2919433A1 (de) * | 1979-05-15 | 1980-12-04 | Bosch Gmbh Robert | Messonde zur messung der masse und/oder temperatur eines stroemenden mediums und verfahren zu ihrer herstellung |
DE3127081C2 (de) * | 1981-07-09 | 1985-01-24 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen und Flüssigkeiten |
US4478077A (en) * | 1982-09-30 | 1984-10-23 | Honeywell Inc. | Flow sensor |
JPS61108930A (ja) * | 1984-11-01 | 1986-05-27 | Hamamatsu Photonics Kk | 粒子線等の入射位置を検出するための半導体入射位置検出装置 |
DE3638137A1 (de) * | 1986-11-08 | 1988-05-11 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur bestimmung der masse eines stroemenden mediums |
FR2620820B1 (fr) * | 1987-09-22 | 1992-06-19 | Degussa | Resistance electrique chauffante pour rheometre |
JPH0264822A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Fujitsu Ltd | ファイル処理エラー検出方法 |
DE3843746C1 (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-12 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt, De | |
DE9006967U1 (de) * | 1990-06-22 | 1991-10-24 | Sensycon Gesellschaft für industrielle Sensorsysteme und Prozessleittechnik mbH, 30179 Hannover | Widerstandselement |
DE4019875A1 (de) * | 1990-06-22 | 1992-01-09 | Sensycon Ind Sensorsyst | Anemometer |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP4229894A patent/JP2908942B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-08-24 US US08/110,970 patent/US5351537A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0674803A (ja) | 1994-03-18 |
US5351537A (en) | 1994-10-04 |
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