AT407362B - Insulating panel - Google Patents
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Abstract
Description
AT 407 362 BAT 407 362 B
Die Erfindung betrifft eine Dämmplatte, wie sie insbesondere zur thermischen Isolierung in vielen Bereichen der Technik, aber auch im Hoch- und Tiefbau verwendet wird. Beispielsweise zur inneren Auskleidung von Industrieöfen wie Tunnelöfen ist es bekannt, Dämmplatten auf Basis keramischer Fasern einzusetzen. Dies gilt insbesondere für Öfen, die diskontinuierlich arbeiten 5 oder am Wochenende abgeschaltet werden. Der Vorteil derartiger keramischer Faserisolierungen besteht darin, daß sie eine geringe Wärmespeicherkapazität aufweisen und deshalb ohne nennenswerte thermische Verluste in solchen Öfen eingesetzt werden können,The invention relates to an insulation board as is used in particular for thermal insulation in many areas of technology, but also in civil engineering. For example, for the inner lining of industrial furnaces such as tunnel furnaces, it is known to use insulating boards based on ceramic fibers. This applies in particular to ovens that work discontinuously 5 or are switched off at the weekend. The advantage of such ceramic fiber insulation is that they have a low heat storage capacity and can therefore be used in such furnaces without significant thermal losses.
Andere Anwendungsbereiche sind Kesselisolierungen, Isolierungen für Trockneranlagen oder dergleichen. io Trotz der umfangreichen Verwendung derartiger Dämmplatten in der Vergangenheit gibt es eine Vielzahl ungelöster Probleme. So stellt die Befestigung (Verankerung) bekannter Dämmplatten zum Beispiel an den Wänden oder Decken eines Ofens ein erhebliches technisches Problem dar, insbesondere aufgrund der relativ geringen Eigenfestigkeit der Dämmelemente. Zur Fixierung im Wandbereich sind eine Vielzahl von entsprechenden Ankern notwendig, im Decken-15 bereich müssen aufwendige Tragkonstruktionen vorgesehen werden. Meist sind diese Tragkonstruktionen metallisch, woraus insbesondere bei Hochtemperaturanwendungen eine eingeschränkte Haltbarkeit resultiert.Other areas of application are boiler insulation, insulation for dryer systems or the like. io Despite the extensive use of such insulation boards in the past, there are a large number of unsolved problems. Fastening (anchoring) known insulation boards, for example on the walls or ceilings of a furnace, is a considerable technical problem, in particular due to the relatively low inherent strength of the insulation elements. A large number of appropriate anchors are required for fixing in the wall area, complex supporting structures must be provided in the ceiling area. Most of these support structures are metallic, which results in limited durability, particularly in high-temperature applications.
Darüber hinaus kommt es zum Teil zu erheblichen Faserverlusten durch thermische Belastungen und mechanische Beanspruchungen, bei Ofenanwendungen insbesondere durch heiße 20 Ofengase.In addition, there is sometimes considerable fiber loss due to thermal loads and mechanical stresses, in furnace applications in particular due to hot furnace gases.
Zur Reduzierung der vorgenannten Probleme sind Verbundplatten bekannt, bei denen eine Mineralfaserplatte ein- oder beidseitig mit Platten auf Calciumsilikatbasis verklebt ist. Hierdurch lassen sich die Erosionseigenschaften zwar verbessern, nachteilig ist jedoch, daß es aufgrund der relativ schweren Deckschichten zu Scherbeanspruchungen im Bereich der Mineralfaserplatte 25 kommt, so daß die Standzeit derartiger Verbundplatten relativ gering ist.To reduce the aforementioned problems, composite panels are known in which a mineral fiber panel is glued on one or both sides to calcium silicate-based panels. Although this can improve the erosion properties, it is disadvantageous that the relatively heavy cover layers result in shear stresses in the area of the mineral fiber board 25, so that the service life of such composite boards is relatively short.
Der Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Dämmplatte der eingangs genannten Art anzubieten, die eine leichte Verlegung erlaubt, eine möglichst gute Erosionsbeständigkeit aufweist, thermisch auch bei höheren Betriebstemperaturen beständig ist und für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt werden kann. 30 Dabei geht die Erfindung zunächst von der Erkenntnis aus, daß hierzu in besonderem Maße Verbund-Dämmplatten geeignet sind, bei denen mindestens eine Schicht der mechanischen Stabilität und mindestens eine Schicht der thermischen Stabilität dient.The invention is accordingly based on the object of offering an insulation board of the type mentioned at the outset which allows easy installation, has the best possible erosion resistance, is thermally stable even at higher operating temperatures and can be used for a wide variety of applications. 30 The invention is based first of all on the knowledge that composite insulation boards are particularly suitable for this purpose, in which at least one layer serves for mechanical stability and at least one layer for thermal stability.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird jedoch eine Dämmplatte vorgeschlagen, bei denen die Schichten nicht nur (gegebenenfalls oberflächlich) miteinander verbunden sind, sondern 35 „ineinander verzahnt" sind, also zum Beispiel eine Deckschicht in eine Basisschicht greift beziehungsweise umgekehrt die Basisschicht dreidimensional mit der Deckschicht verbunden ist.In contrast to the prior art, however, an insulation board is proposed in which the layers are not only connected to one another (possibly superficially), but 35 "interlocked". are, for example a cover layer engages in a base layer or conversely the base layer is three-dimensionally connected to the cover layer.
Auf diese Weise läßt sich eine erhebliche mechanische und thermische Stabilisierung erreichen. Darüber hinaus kann mit einer solchen Verbundplatte die Konfektionierung wesentlich erleichtert werden. 40 In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Dämmplatte mit folgenden Merkmalen: - einer ersten Schicht aus einem Wärmedämmaterial (ausgenommen auf Basis von Mineralfasern) mit mehreren Ausnehmungen auf mindestens einer Hauptoberfläche, sowie - einer zweiten Schicht aus einem keramischen Werkstoff, der die Ausnehmungen der ersten 45 Schicht mit korrespondierenden Stegen ausfüllt und im übrigen parallel zur korres pondierenden Hauptoberfläche der ersten Schicht verläuft.In this way, considerable mechanical and thermal stabilization can be achieved. In addition, the assembly can be made considerably easier with such a composite panel. 40 In its most general embodiment, the invention relates to an insulation board with the following features: - a first layer made of a thermal insulation material (except based on mineral fibers) with several recesses on at least one main surface, and - a second layer made of a ceramic material which forms the recesses of the fills the first 45 layer with corresponding webs and runs parallel to the corresponding main surface of the first layer.
Auf diese Weise wird ein „dreidimensionaler Verbundkörper” ausgebildet, der die für die Isolierung wesentliche Wärmedämmschicht (Isolierschicht) schützt und stabilisiert.In this way, a “three-dimensional composite body” is formed which protects and stabilizes the thermal insulation layer (insulating layer) which is essential for the insulation.
Die zweite Schicht kann direkt (flächig) auf der ersten Schicht verlaufen und gegebenenfalls 50 materialschlüssig mit der Hauptoberfläche der ersten Schicht verbunden sein. Sie kann aber auch im Abstand dazu verlaufen, wobei zur Herstellung zwischen die beiden Schichten eine Schicht aus einem ausbrennbaren Material angeordnet wird, welches ebenfalls mit den genannten Ausnehmungen ausgebildet wird und im übrigen später ausgebrannt wird. Der so gestaltete Hohlraum kann eine Dicke von beispielsweise 5-100 mm aufweisen. 55 Die Ausnehmungen können diskrete Ausnehmungen sein, beispielsweise Sackbohrungen, 2The second layer can run directly (flatly) on the first layer and, if necessary, be material-bonded to the main surface of the first layer. However, it can also run at a distance from it, with a layer made of a burnable material being arranged between the two layers for production, which layer is likewise formed with the said recesses and is later burned out. The cavity designed in this way can have a thickness of, for example, 5-100 mm. 55 The recesses can be discrete recesses, for example blind bores, 2
AT 407 362 B T- oder I-förmige Vertiefungen, und zwar sowohl parallel wie senkrecht zur Hauptoberfläche. Nach einer Ausführungsform sind die Ausnehmungen nutartig gestaltet und laufen beispielsweise von einer Seitenkante der Wärmedämmschicht (-platte) zur gegenüberliegenden Seitenkante.AT 407 362 B T- or I-shaped depressions, both parallel and perpendicular to the main surface. According to one embodiment, the recesses are designed in a groove-like manner and run, for example, from one side edge of the thermal insulation layer (plate) to the opposite side edge.
In Fortbildung dieser Ausführungsform können die Ausnehmungen auch gitterartig als sich kreuzende Nuten ausgebildet sein, wie dies im nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert wird. Auf diese Weise wird eine “wabenartige" Struktur sowohl in der Basisschicht als auch als Bestandteil der Deckschicht ausgebildet.In a further development of this embodiment, the recesses can also be designed in a grid-like manner as intersecting grooves, as will be explained in more detail in the following exemplary embodiment. In this way, a “honeycomb " Structure formed both in the base layer and as part of the cover layer.
Die Zahl und Anordnung der Ausnehmungen (Vertiefungen) ist grundsätzlich beliebig. Sie wird sich in der Regel nach dem jeweiligen Anwendungsfall richten.The number and arrangement of the recesses (depressions) is basically arbitrary. As a rule, it will depend on the respective application.
So können die Ausnehmungen eine unterschiedliche Tiefe aufweisen, und zwar einzelne Ausnehmungen, beispielsweise Nuten, entlang ihrer Länge ebenso wie benachbarte Nuten. Auch ihre Breite kann variieren.Thus, the recesses can have a different depth, specifically individual recesses, for example grooves, along their length as well as adjacent grooves. Their width can also vary.
So kann beispielsweise bei einer rechteckigen Dämmplatte die Nuttiefe im Randbereich geringer als in der Plattenmitte sein, insbesondere dann, wenn die Deckschicht randseitig auch die Seitenflächen der Dämmplatte zumindest teilweise übergreift.For example, in the case of a rectangular insulation board, the groove depth in the edge area can be less than in the middle of the board, in particular when the cover layer also at least partially overlaps the side surfaces of the insulation board.
Umgekehrt können die einzelnen Nuten, die beispielsweise parallel zu den Seitenkanten der Dämmplatte verlaufen, auch randseitig tiefer als in der Mitte ausgebildet werden, insbesondere dann, wenn die Verankerung der Dämmplatte randseitig erfolgen soll, so daß hier höhere mechanische Belastungen gefordert werden.Conversely, the individual grooves, which, for example, run parallel to the side edges of the insulation board, can also be formed deeper on the edge than in the middle, in particular if the anchoring of the insulation board is to take place on the edge, so that higher mechanical loads are required here.
Die Tiefe der Ausnehmungen (Nuten) wird im Normalfall 1/10 bis 7/10 der Dicke der Schicht (Platte) betragen und beispielsweise bei einer Calciumsilikat-Dämmschicht von 3 bis 7 cm Dicke zwischen 1 und 4 cm liegen.The depth of the recesses (grooves) will normally be 1/10 to 7/10 of the thickness of the layer (plate) and, for example in the case of a calcium silicate insulation layer of 3 to 7 cm in thickness, will be between 1 and 4 cm.
Die Breite der Nuten richtet sich zunächst nach der Art und Viskosität der aulzubringenden keramischen Beschichtungen. Insbesondere bei freifließenden keramischen Massen (Mörteln) genügt es, wenn die Ausnehmungen (Nuten) eine Breite zwischen 1 und 3 mm aufweisen.The width of the grooves depends first of all on the type and viscosity of the ceramic coatings to be applied. In the case of free-flowing ceramic masses (mortars) in particular, it is sufficient if the recesses (grooves) have a width of between 1 and 3 mm.
Die Penetration der nach Art eines keramischen Schlickers in die Ausnehmungen einge-brachten keramischen Masse kann durch Vibration der ersten Schicht gefördert werden.The penetration of the ceramic mass introduced into the recesses in the manner of a ceramic slip can be promoted by vibration of the first layer.
Die auf der Hauptoberfläche der Grundschicht aufgebrachte keramische Schicht wird üblicherweise eine Dicke von 1 bis 10 mm aulweisen.The ceramic layer applied to the main surface of the base layer will usually have a thickness of 1 to 10 mm.
Aufgrund der porösen Struktur (insbesondere dann, wenn die Grundschicht aus einem Schaummaterial besteht) kommt es zwischen dem Werkstoff der Grundschicht und der keramischen Masse zu einer intensiven Verankerung, die durch chemische/hydraulische Reaktionen sowohl in der keramischen Masse selbst als auch im Kontaktbereich keramische Masse/Wärme-dämmschicht zusätzlich verbessert wird.Due to the porous structure (especially if the base layer consists of a foam material) there is an intensive anchoring between the material of the base layer and the ceramic mass, which is caused by chemical / hydraulic reactions both in the ceramic mass itself and in the contact area of the ceramic mass / Thermal insulation layer is additionally improved.
Wenngleich grundsätzlich Matten oder Vliese als erste Schicht verwendet werden können so erweist sich eine in gewissem Umfang eigenstabiie Platte als besonders vorteilhaft, da sie aufgrund ihrer Eigenstabilität die Konfektionierung des Verbundkörpers insgesamt erleichtert und auch das Einbringen der Ausnehmungen auf einfachem Wege möglich ist.Although in principle mats or nonwovens can be used as the first layer, a plate that is inherently stable to a certain extent proves to be particularly advantageous since, due to its inherent stability, it simplifies the assembly of the composite body as a whole and the recesses can also be made in a simple manner.
Beispielsweise bei Sacklöchern können diese durch einfaches Bohren ausgebildet werden. Nuten können über entsprechende Messer oder Sägen eingefräst werden. Insbesondere bei gradlinig verlaufenden nutartigen Ausnehmungen kann dies in einem kontinuierlichen Arbeitsprozeß erfolgen. Dabei kann auch durch Variation des Abstandes zwischen der Platte und dem Messer/der Säge die Tiefe der Nut nahezu beliebig eingestellt werden.In the case of blind holes, for example, these can be formed by simple drilling. Grooves can be milled using appropriate knives or saws. This can take place in a continuous work process, in particular in the case of straight groove-like recesses. The depth of the groove can also be adjusted almost arbitrarily by varying the distance between the plate and the knife / saw.
Bei Verwendung monolithischer Massen zur Ausbildung der ersten Schicht (Wärmedämmschicht) können die Löcher/Schlitze etc. in situ bei der Formgebung ausgeformt werden.If monolithic masses are used to form the first layer (thermal insulation layer), the holes / slots etc. can be formed in situ during the shaping.
Das Wärmedämmaterial, also der isolierwerkstoff, kann eine Dichte zwischen 50 und 1200 kg/m3 aufweisen. Geringe Dichten von 100 bis 500 kg/m3, insbesondere 100 - 250 kg/m3 erleichtern die Handhabung der Verbundplatte insgesamt.The thermal insulation material, i.e. the insulating material, can have a density between 50 and 1200 kg / m3. Low densities of 100 to 500 kg / m3, in particular 100 - 250 kg / m3, make handling the composite panel easier overall.
In diesem Zusammenhang eignen sich unter anderem geschäumte Werkstoffe.Foamed materials are suitable in this context.
Calciumsilikat eignet sich hervorragend als Werkstoff für die Isolierschicht und besitzt eine Beständigkeit bis mindestens 1000°C sowie eine geringe Wärmespeicherkapazität.Calcium silicate is an excellent material for the insulating layer and is resistant to at least 1000 ° C and has a low heat storage capacity.
Die Auswahl des keramischen Werkstoffes für die zweite Schicht erfolgt anhand des jeweiligen Anwendungsbereiches. Zum Beispiel zur Verwendung in Industrieöfen für die keramische Industrie, wo Temperaturen bis etwa 1.400 °C erreicht werden, bietet sich die Auswahl eines feuerfesten keramischen Werkstoffes zur Ausbildung der Deckschicht (zweiten Schicht) an. Im beson- 3The selection of the ceramic material for the second layer is based on the respective area of application. For example, for use in industrial furnaces for the ceramic industry, where temperatures of up to around 1,400 ° C are reached, the choice of a refractory ceramic material for forming the top layer (second layer) is appropriate. In particular 3
AT 407 362 B deren Maße sind hierzu hochtonerdehaltige Werkstoffe, also Werkstoffe mit einem hohen AI2C>3-Gehalt geeignet. Ihre Dichte beträgt beispielsweise 2,7 bis 3,3 g/cm3. Die Biegezugfestigkeit einer entsprechenden Schicht (Platte) liegt über 40 N/mm2AT 407 362 B whose dimensions are suitable for this purpose materials containing high alumina, that is to say materials with a high AI2C> 3 content. Their density is, for example, 2.7 to 3.3 g / cm3. The bending tensile strength of a corresponding layer (plate) is over 40 N / mm2
Die keramische Schicht (Masse) kann als bindemittelhaltiger Schlicker (Mörtel) aufgebracht werden, wobei das Bindemittel hydraulisch sein kann. Der Begriff “keramischer Werkstoff' umfaßt dabei auch feuerfeste keramische Zemente, die ebenso wie andere bindemittelhaltige keramische Systeme nach einer chemischen oder hydraulischen Reaktion abbinden und eine erhebliche Eigenstabilität aufweisen, die ausreicht, den so hergestellten Verbundkörper transportieren und montieren zu können. Die endgültige Aushärtung der Masse kann dann gegebenenfalls erst bei der Anwendung (zum Beispiel im Ofen) erfolgen.The ceramic layer (mass) can be applied as a binder-containing slip (mortar), whereby the binder can be hydraulic. The term “ceramic material” also includes refractory ceramic cements which, like other binder-containing ceramic systems, set after a chemical or hydraulic reaction and have considerable inherent stability that is sufficient to be able to transport and assemble the composite body produced in this way. The final hardening of the mass can then possibly only take place during use (for example in the oven).
Das Dickenverhältnis der ersten Schicht zur zweiten Schicht richtet sich ebenfalls nach dem jeweiligen Anwendungsfall.The thickness ratio of the first layer to the second layer also depends on the respective application.
Da die erste Schicht auch bei dem beschriebenen Verbundkörper maßgeblich für die thermischen Isoliereigenschaften ist und bleibt, kommt der zweiten Schicht (Deckschicht) überwiegend nur die Funktion einer mechanischen Trägerschicht zu. Sie kann entsprechend dünn ausgebiidet werden, so daß das Dickenverhältnis der ersten Schicht zur zweiten Schicht in der Regel zwischen 10:1 bis 3:1 liegen wird.Since the first layer is and remains decisive for the thermal insulation properties even in the described composite body, the second layer (cover layer) predominantly only functions as a mechanical carrier layer. It can be made correspondingly thin, so that the thickness ratio of the first layer to the second layer will generally be between 10: 1 to 3: 1.
Die Dämmplatte kann bei sehr guter Warmfestigkeit, sehr guten thermischen Isoliereigenschaften und sehr guter Verschleißfestigkeit auch im Hoch- und Tiefbau eingesetzt werden. Dabei können auch sehr dünne, und entsprechend preiswerte Dämmplatten Verwendung finden.The insulation board can also be used in civil engineering with very good heat resistance, very good thermal insulation properties and very good wear resistance. Very thin and inexpensive insulation boards can also be used.
Der so hergestellte und im Bereich der zweiten Schicht abgebundene Verbundkörper ist mechanisch stabil und kann leicht über entsprechende Anker, Haken oder dergleichen sowohl wand- wie deckenseitig montiert werden. Dabei können durch entsprechende Formgebungen der Dämmplatte auch Befestigungssysteme eingesetzt werden, die ausschließlich wand- oder deckenseitig verlaufen, also nicht über die Deckfläche vorstehen. Damit werden derartige Verankerungssysteme zum Beispiel dann, wenn die Dämmplatten zur Auskleidung eines Ofens eingesetzt werden, auch gegenüber übermäßigem thermischen Angriff geschützt und ihr Verschleiß dadurch minimiert.The composite body produced in this way and set in the area of the second layer is mechanically stable and can easily be mounted on the wall and ceiling side using appropriate anchors, hooks or the like. Fastening systems that run exclusively on the wall or ceiling side, i.e. that do not protrude above the cover surface, can also be used here by appropriate shaping of the insulation board. Anchoring systems of this type are also protected against excessive thermal attack, for example when the insulation panels are used to line a furnace, and their wear is thereby minimized.
Die Verlegung der Dämmelemente kann dadurch erleichtert werden, daß zumindest einzelne Seitenflächen falzartig gestaltet sind. Ebenso ist es möglich, einzelne Seitenflächen mit längs verlaufenden Nuten oder federartigen Stegen auszubilden. Auf diese Art und Weise wird eine “überlappende" Verlegung benachbarter Dämmplatten ermöglicht und damit eine praktisch diffusionsfreie geschlossene Isolierung ausgebildet.The laying of the insulation elements can be facilitated by the fact that at least individual side surfaces are shaped like folds. It is also possible to design individual side surfaces with longitudinal grooves or tongue-like webs. In this way, an “overlapping " Laying neighboring insulation boards enables a practically diffusion-free closed insulation.
Eine falzartige Ausbildung von Seitenflächen der Dämmplatte schafft auch die Möglichkeit, die Dämmplatte auf korrespondierende Haken, die wand- oder deckenseitig montiert werden, aufzusetzen beziehungsweise aufzuschieben. Auch hierzu gibt die nachfolgende Figurenbeschreibung noch nähere Hinweise.A rabbet-like design of side surfaces of the insulation board also creates the possibility of placing or sliding the insulation board onto corresponding hooks that are mounted on the wall or ceiling side. The following description of the figures also provides further information on this.
Die Dämmelemente können ebenfalls als freitragende Systemelemente eingesetzt werden.The insulation elements can also be used as self-supporting system elements.
Soweit dies für erforderlich angesehen wird kann die zweite Schicht mit einem hochtemperaturbeständigen Gewebe, einem Netz oder einem sogenannten Roving armiert sein.Insofar as this is considered necessary, the second layer can be reinforced with a high-temperature-resistant fabric, a net or a so-called roving.
Eine solche Armierung läßt sich beispielsweise wie folgt aufbringen:Such reinforcement can be applied as follows, for example:
Auf eine Grundplatte, die oberflächlich mit den genannten Nuten ausgebildet ist, wird ein keramischer Schlicker aufgegeben, der zunächst die genannten Nuten verfallt und sich anschließend flächig über die verbleibenden Oberflächenabschnitte der Grundplatte erstreckt. In einem nächsten Arbeitsschritt wird ein Armierungsgewebe aufgelegt (zu diesem Zeitpunkt ist der keramische Schlicker noch nicht abgebunden) und danach wird eine weitere Schicht des keramischen Schlickers auf das Gewebe gelegt und zur Ausbildung einer möglichst glatten Oberfläche abgestrichen.A ceramic slip is applied to a base plate, which is formed on the surface with the said grooves, which initially decays the said grooves and then extends flatly over the remaining surface sections of the base plate. In a next step, a reinforcing fabric is placed (at this point the ceramic slip has not yet set) and then another layer of the ceramic slip is placed on the fabric and wiped off to form the smoothest possible surface.
Ebenso ist es aber auch möglich, die zweite Schicht, auch nach Abbinden, auf ihrer Oberfläche mit einer dritten Schicht zu belegen, die beispielsweise wiederum aus einem temperaturbeständigen Gewebe, Netz oder Roving bestehen kann, welches dann zum Beispiel über geeignete Bindemittel aufgeklebt wird.It is also possible, however, to cover the surface of the second layer, even after setting, with a third layer, which in turn can consist, for example, of a temperature-resistant fabric, mesh or roving, which is then glued on, for example, using suitable binders.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, die zweite Schicht mit einer porösen keramischen Schaumschicht zu überdecken, beispielsweise einem Schaumzement.Another embodiment provides for the second layer to be covered with a porous ceramic foam layer, for example a foam cement.
Der Aufbau der beschriebenen Dämmplatte ist äußerst einfach und kann mit einfachen 4The construction of the insulation board described is extremely simple and can be done with simple 4
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ATA180998A ATA180998A (en) | 2000-07-15 |
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- 1998-10-30 AT AT180998A patent/AT407362B/en not_active IP Right Cessation
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Also Published As
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ATA180998A (en) | 2000-07-15 |
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