DE102022001641B3 - Pen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Stift mit einem Schaft, einer Mine mit einem Arbeitsende, einem auf der dem Arbeitsende der Mine entgegengesetzten Seite der Mine liegenden Drücker und einem Kraftsensor, wobei die Mine ansprechend auf eine Betätigung des Drückers zwischen zwei Betriebsstellungen verstellbar ist, nämlich einer Arbeitsstellung, in der die Mine mit ihrem Arbeitsende aus dem Schaft herausragt, und einer Ruhestellung, in der das Arbeitsende der Mine in dem Schaft liegt, der Kraftsensor dazu ausgelegt ist, eine axial auf die Mine wirkende Kraft zu erfassen, und die Mine sich in der Arbeitsstellung an dem Kraftsensor abstützt.The invention relates to a pen with a shaft, a lead with a working end, a pusher lying on the opposite side of the lead from the working end of the lead and a force sensor, the lead being adjustable between two operating positions in response to actuation of the pusher, namely a working position , in which the mine protrudes with its working end from the shank, and a rest position in which the working end of the mine lies in the shank, the force sensor is designed to detect a force acting axially on the mine, and the mine is in the Working position supported on the force sensor.
Description
Die Erfindung betrifft einen Stift mit einem Schaft, einer Mine mit einem Arbeitsende, einem auf der dem Arbeitsende der Mine entgegengesetzten Seite der Mine liegenden Drücker und einem Kraftsensor, wobei die Mine ansprechend auf eine Betätigung des Drückers zwischen zwei Betriebsstellungen verstellbar ist, nämlich einer Arbeitsstellung, in der die Mine mit ihrem Arbeitsende aus dem Schaft herausragt, und einer Ruhestellung, in der das Arbeitsende der Mine in dem Schaft liegt, wobei weiter der Kraftsensor dazu ausgelegt ist, eine axial auf die Mine wirkende Kraft zu erfassen, und die Mine sich in der Arbeitsstellung an dem Kraftsensor abstützt.The invention relates to a pen with a shaft, a lead with a working end, a pusher lying on the opposite side of the lead from the working end of the lead and a force sensor, the lead being adjustable between two operating positions in response to actuation of the pusher, namely a working position , in which the mine protrudes with its working end from the shank, and a rest position in which the working end of the mine lies in the shank, the force sensor also being designed to detect a force acting axially on the mine, and the mine itself supported in the working position on the force sensor.
Stifte der vorgenannten Art sind bekannt. Zieht ein Benutzer des bekannten Stiftes den Daumen, mit dem er den Stift schaltet, beim Schalten in die Ruhestellung seitlich vom Drücker, wird die Mine durch eine Schaltfeder in Richtung Stiftende beschleunigt und bei Erreichen der Endstellung (Ruhestellung) jäh abgebremst. Dabei treten hohe Inertialkräfte auf, die einen empfindlichen Kraftsensor, wie er beispielsweise in elektronischen Stiften zur Messung der Andruckkraft der Schreibspitze auf die Schreibunterlage verbaut wird, leicht beschädigen können. Dieses Problem wird im Falle einer zusätzlich zur Mine mit dieser bewegten Batterie noch verschärft. Um die Mine und gegebenenfalls die Batterie in der Ruhestellung in dem Schaft zu halten, auch wenn dieser bewegt wird, muss die Schaltfeder auch in der Ruhestellung eine Mindestkraft auf die Mine und gegebenenfalls die Batterie ausüben. Diese Kraft wird durch das Ausfahren in die Arbeitsstellung und die damit verbundene Kompression der Feder weiter erhöht und wirkt beim Einfahren auf die Mine und gegebenenfalls die Batterie, so dass sie mit einem Vielfachen der Erdbeschleunigung in Richtung Einfahren beschleunigt wird/werden.Pens of the aforementioned type are known. If a user of the known pen pulls his thumb, with which he switches the pen, to the side of the pusher when switching to the rest position, the mine is accelerated by a switching spring in the direction of the end of the pen and when it reaches the end position (rest position) is braked abruptly. This results in high inertial forces, which can easily damage a sensitive force sensor, such as that installed in electronic pens to measure the pressure force of the writing tip on the writing surface. This problem is exacerbated in the case of an addition to the mine with this moving battery. In order to keep the mine and possibly the battery in the rest position in the shaft, even when the shaft is moved, the switching spring must also exert a minimum force on the mine and possibly the battery in the rest position. This force is further increased by the extension into the working position and the associated compression of the spring and acts on the mine and possibly the battery when retracting, so that it is/are accelerated in the retracting direction with a multiple of the acceleration due to gravity.
Die
Angesichts der obigen Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Stift der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass der Kraftsensor besser vor Beschädigungen geschützt wird.In view of the above problems, the invention is based on the object of further developing the pin of the type mentioned at the outset in such a way that the force sensor is better protected against damage.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Stift der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Mine in der Ruhestellung von dem Kraftsensor entkoppelt ist.According to the invention, the stated object is achieved with a pen of the type mentioned at the outset in that the refill is decoupled from the force sensor in the rest position.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Entkopplung der Mine von dem Kraftsensor in der Ruhestellung damit einhergeht, dass die beim Abbremsen bei Erreichen der Ruhestellung auftretenden Inertialkräfte nicht auf den Kraftsensor wirken können. Damit ist der Kraftsensor von schädigenden Kräften beim Verstellen der Mine von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung entlastet.The invention is based on the finding that decoupling the mine from the force sensor in the rest position means that the inertial forces occurring when braking when the rest position is reached cannot act on the force sensor. This relieves the force sensor of damaging forces when moving the mine from the working position to the rest position.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist vorgesehen, dass der Kraftsensor hinsichtlich axialer Bewegungen bezüglich des Schaftes mit dem Drücker gekoppelt ist.According to the invention, it is preferably provided that the force sensor is coupled to the pusher with regard to axial movements with respect to the shaft.
Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass der Kraftsensor (zusammen mit dem Drücker) beim Verstellen der Mine von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung axial um eine längere Strecke bewegt wird als die Mine, so dass ein die Mine von dem Kraftsensor entkoppelnder Abstand etabliert werden kann.As a result, it can be achieved, for example, that the force sensor (together with the pusher) is moved axially by a longer distance than the mine when the mine is adjusted from the working position to the rest position, so that a distance decoupling the mine from the force sensor can be established.
Dabei liegt erfindungsgemäß bevorzugt der Kraftsensor an dem der Mine zugewandten Ende des Drückers.According to the invention, the force sensor is preferably located at the end of the pusher facing the refill.
Weiter bevorzugt ist eine optionale elastische Einrichtung vorgesehen, die den Drücker in Richtung weg von der Mine vorspannt.More preferably, an optional resilient means is provided which biases the trigger in a direction away from the refill.
Dadurch wird gewährleistet, dass ein die Mine von dem Kraftsensor entkoppelnder Abstand selbsttätig hergestellt und erhalten wird.This ensures that a distance decoupling the mine from the force sensor is automatically created and maintained.
Jedoch ist bereits auch ohne dieses elastische Element alleine durch den längeren Verstellweg ein Schutz des Kraftsensors möglich, wie im Weiteren erläutert wird.However, even without this elastic element, the force sensor can be protected simply because of the longer adjustment path, as will be explained below.
Nach der Erfindung ist ein Anschlag vorgesehen, an dem die Mine sich in der Ruhestellung mittelbar oder unmittelbar abstützt.According to the invention, a stop is provided on which the mine is supported directly or indirectly in the rest position.
Dieser Anschlag dient wiederum dazu, einen die Mine bzw. die Minen-Batterie-Kombination von dem Kraftsensor in der Ruhestellung entkoppelnden Abstand zu etablieren und zu halten. Die Mine bzw. die Minen-Batterie-Kombination stützt sich in der Ruhestellung nicht an dem Kraftsensor ab.This stop in turn serves to establish and maintain a distance that decouples the mine or the mine-battery combination from the force sensor in the rest position. In the rest position, the mine or the mine-battery combination is not supported on the force sensor.
Zum Schutz des Sensors ist bevorzugt vorgesehen, dass er eine größere axiale Verschieblichkeit hat als die Mine. Die Mine schlägt dabei an dem Anschlag an, der sich nicht an dem Sensor abstützt.To protect the sensor, it is preferably provided that it has a greater axial mobility than the mine. The mine hits the stop that is not supported on the sensor.
Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine mit dem Kraftsensor gekoppelte elektrische oder elektronische Schaltung und eine Batterie vorgesehen, wobei die Batterie in der Arbeitsstellung an die elektrische oder elektronische Schaltung angeschlossen und in der Ruhestellung davon getrennt ist. Bei der Batterie kann es sich um jede Art von Batterie handeln, z.B. um eine wiederaufladbare Batterie (Akkumulator).According to a further preferred embodiment of the invention, an electrical or electronic circuit coupled to the force sensor and a battery are provided, the battery being connected to the electrical or electronic circuit in the working position cal circuit is connected and disconnected from it in the rest position. The battery can be any type of battery, for example a rechargeable battery (accumulator).
Dadurch erfolgt gleichzeitig mit dem Verstellen der Mine von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung ein Einschalten der elektrischen oder elektronischen Schaltung, umgekehrt ein Ausschalten.As a result, the electrical or electronic circuit is switched on at the same time as the mine is moved from the rest position to the working position, and vice versa it is switched off.
Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die elektrische oder elektronische Schaltung hinsichtlich axialer Bewegungen bezüglich des Schaftes mit dem Drücker gekoppelt ist.It is preferably provided that the electrical or electronic circuit is coupled to the pusher with regard to axial movements with respect to the shaft.
Dadurch kann in besonders einfacher Weise das Ein- und Ausschalten der elektrischen oder elektronischen Schaltung mittels Betätigung des Drückers realisiert werden.As a result, the electrical or electronic circuit can be switched on and off in a particularly simple manner by actuating the push button.
In dieser Ausführungsform ist eine weitere, den Drücker in die Ruhestellung vorspannende Feder vorzusehen, die den Drücker in der Ruhestellung aktiv von der Batterie abhebt, damit ein elektrischer Kontakt über die Kontaktfedern ausgeschlossen ist.In this embodiment, another spring is to be provided that prestresses the pusher into the rest position and actively lifts the pusher from the battery in the rest position, so that electrical contact via the contact springs is ruled out.
Erfindungsgemäß weiter bevorzugt ist eine Platine vorgesehen, die die elektrische oder elektronische Schaltung trägt und innerhalb des Drückers liegt.According to the invention, a circuit board is also preferably provided, which carries the electrical or electronic circuit and is located within the handle.
Dadurch wird der Bauraum im Inneren des Drückers genutzt. Darüber hinaus ist die Platine mit der von ihr getragenen Schaltung geschützt.As a result, the space inside the handle is used. In addition, the board is protected with the circuitry it carries.
Schließlich ist nach der Erfindung bevorzugt ein Schlitten vorgesehen, der die Mine und die Batterie axial verschieblich bezüglich des Schaftes hält.Finally, according to the invention, a carriage is preferably provided which holds the mine and the battery so that they can be displaced axially with respect to the shaft.
Ein solcher gemeinsamer Schlitten für die Mine und die Batterie hat Vorteile nicht nur bei der Montage bzw. beim Wechsel der Mine und/oder der Batterie, sondern ist auch hilfreich bei der Realisierung von gemeinsamen Axialbewegungen von Mine und Batterie. Der Schlitten ermöglicht auch die Übertragung der Axialkraft über die Batterie hinweg, unabhängig von Längentoleranzen der Batterie. So ist immer die gleiche Kraftwirkung der Mine auf den Sensor gegeben, unabhängig von Größe und Ausführung der Batterie.Such a common carriage for the mine and the battery has advantages not only when assembling or changing the mine and/or the battery, but is also helpful when realizing common axial movements of the mine and the battery. The carriage also allows axial force to be transmitted across the battery regardless of battery length tolerances. This means that the mine always exerts the same force on the sensor, regardless of the size and design of the battery.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen
-
1 eine Längsschnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stiftes in der Ruhestellung, -
2 die gleiche Ansicht wie1 , jedoch in der Arbeitsstellung, -
3 die gleiche Ansicht wie2 , jedoch um 90° um die Längsachse gedreht, -
4 eine schematische Explosionsansicht von Teilen des Stiftes und -
5 die gleiche Ansicht wie4 , jedoch um 90° um die Längsachse gedreht und mit zusätzlichen Axialansichten.
-
1 a longitudinal sectional view of a preferred embodiment of the pen according to the invention in the rest position, -
2 the same view as1 , but in the working position, -
3 the same view as2 , but rotated 90° around the longitudinal axis, -
4 a schematic exploded view of parts of the pen and -
5 the same view as4 , but rotated 90° around the longitudinal axis and with additional axial views.
Der Zeichnung sind folgende Einzelheiten des gezeigten Stiftes zu entnehmen:
- Ein
vorderer Schaft 1, der auch als Griffstück bezeichnet werden kann, einSchaftrohr 2, einSchaftabschluss 3 mit Schaltmechanik und optionalem Clip, einDrücker 4 mit elektronischen Komponenten darin, einSchlitten 10 zur Aufnahme einer Mine 11 und einerBatterie 12, eineElektronikplatine 13, einSteg 22, der den hinteren Anschlag für denSchlitten 10 darstellt, einevordere Öffnung 101 zum Durchstecken einerSchreibspitze 110, eine vordere Wanne zur Aufnahme derMine 11, eine hintere Wanne zur Aufnahme derBatterie 12, einehintere Öffnung 104 für einenMassekontakt 122, eineSchreibspitze 110, Tinte 111, einNachläufer 112, einStopfen 113 der Mine 11, eineFeder 114 zum Einrücken der Mine 11, einfedernder Metallkontakt 121 am Minuspol derBatterie 12, eineMinuspolfeder 130, eineDrückerfeder 131 und ein Pluspol-Federkontakt 132 der Elektronik auf derPlatine 13.
- A
front shaft 1, which can also be referred to as a grip, ashaft tube 2, ashaft end 3 with switching mechanism and optional clip, apusher 4 with electronic components inside, aslide 10 for holding amine 11 and abattery 12, anelectronic circuit board 13 , aweb 22, which represents the rear stop for thecarriage 10, afront opening 101 for inserting awriting tip 110, a front trough for receiving thelead 11, a rear trough for receiving thebattery 12, arear opening 104 for aground contact 122, awriting tip 110,ink 111, afollower 112, aplug 113 of therefill 11, aspring 114 for engaging therefill 11, aresilient metal contact 121 on the negative pole of thebattery 12, anegative pole spring 130, apusher spring 131 and a positive poleElectronic spring contact 132 oncircuit board 13.
Beim Einschalten wird der Drücker 4 auf den Massekontakt 122 und den Pluspol 123 der Batterie 12 geschoben und drückt den Schlitten 10 mit der Mine 11 und der Batterie 12 nach vorne, bis die Schaltmechanik in ihrer vorderen Schaltposition einrastet und die Schreibspitze 110 aus dem vorderen Schaft 1 an dessen vorderen Ende heraustritt. In der Regel genügt die beim Schalten verstreichende Zeit für die Aktivierung der Elektronik, so dass durch das komplette Ausschalten kein Nachteil in der Gebrauchstüchtigkeit des Stiftes entsteht.When switching on, the
Insbesondere in den
- Ein
Schaltring 5, wobei die Nuten auf seiner Umfangsfläche nicht dargestellt sind, eineDrückerbasis 41, die aus einem spritzgegossenen Bauteil besteht und zwei Schalen aufweist, die durch ein Folienscharnier zusammengehalten werden, eineDrückerkappe 42 mitumlaufender Nut 43, eineRastnase 44 am Ende derDrückerbasis 41, eineKontaktfeder 132 für denMassekontakt 122, eineKontaktfeder 133 für den Pluspol 123 derBatterie 12 und einKraftsensor 134.
- A
switching ring 5, the grooves on its peripheral surface not being shown, apusher base 41, which consists of an injection molded component and has two shells which are held together by a film hinge, apusher cap 42 with acircumferential groove 43, alocking lug 44 at the end of the Pusherbase 41, acontact spring 132 for theground contact 122, acontact spring 133 for thepositive pole 123 of thebattery 12 and aforce sensor 134.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stiftes besteht der Drücker 4 lediglich aus zwei Bauteilen, von denen die Drückerbasis 41 mittels eines seitlich angebrachten Folienscharniers aufgeklappt werden kann, um die Platine 13 einzulegen. Nach dem Zuklappen kann zunächst der Schaltring 5, der in einer Nut zwischen den beiden Drückerteilen läuft, auf die Drückerbasis 41 aufgeschoben werden. Die Montage wird komplett durch das Aufsetzen und Einrasten der Drückerkappe 42.In the present exemplary embodiment of the pen according to the invention, the
In
Die Drückerkappe 42 ist elliptisch, um ein Drehen im Endteil des Schaftrohrs 2 zu verhindern.The
Die beiden Kontaktfedern 132 und 133 liegen konzentrisch zueinander und stehen über das spitzenseitige Ende des Drückers 4 hinaus. Beim Ausrücken des Drückers 4 heben sie von dem Massekontakt 122 und dem Pluspol 123 der Batterie 12 ab, weil der Drücker 4 mehr Verstellweg beim Schalten hat als der Schlitten 10, der durch den Steg 22 an einer weiteren Bewegung nach hinten gehindert wird.The two contact springs 132 and 133 are concentric with one another and protrude beyond the tip end of the
Die Funktion der in der Zeichnung dargestellten Kugelschreiber-Schreibmechanik ist bekannt und wird daher nicht detailliert beschrieben.The function of the ballpoint pen writing mechanism shown in the drawing is known and is therefore not described in detail.
Der Kraftsensor 134 erfährt in den verschiedenen Betriebsstellungen folgende Belastungen:
- 1. In ausgeschaltetem Zustand ist er unbelastet.
- 2. Beim Einschalten wird die
Schaltkraft vom Drücker 4über den Kraftsensor 134 auf dieFeder 114 zumEinrücken der Mine 11 übertragen. Hinzu kommen die Trägheitskräfte, die durch die Beschleunigung der Minen-Batterie-Kombination aus der Ruhestellung entstehen. Diese sind jedoch in aller Regel gering, weil die Summe aller dieser Kräfte der Kraft auf dem Finger des Anwenders gleich ist, mit der dieser den Stift aktiviert. - 3. In der Arbeitsstellung wirkt die Kraft der gespannten Feder 114 zum
Einrücken der Mine 11 zusammen mit der Längskomponente der Schreibkraft, also derjenigen Kraft, mit der dieSchreibspitze 110 auf die Schreibunterlage gedrückt wird,auf den Kraftsensor 134. In dieser Betriebsstellung ist mit der höchsten Belastung desKraftsensors 134 zu rechnen. Um diese Kraft zu begrenzen, kann diePlatine 13 elastisch im Inneren desDrückers 4 befestigt werden. Diese Lösung ist in der Zeichnung nicht gezeigt. - 4. Abgesehen von den Trägheitskräften sind dann, wenn der Anwender seinen Finger
auf dem Drücker 4 lässt und den Vorgang damit abbremst, die Kräfte beim Einfahren gleich denen beim Ausfahren der Mechanik. Lässt er allerdings den Mechanismus zurückschnappen, lastet zunächst lediglich die Trägheitskraft desDrückers 4 selbst abzüglich derKraft der Drückerfeder 131auf dem Kraftsensor 134. Bei Erreichen der Endposition, die durch das Anschlagen des Schaltrings 5 an dem Anschlag andem Schaftabschluss 3 gekennzeichnet ist, wird die Minen-Batterie-Kombination indem Schlitten 10 jedoch jäh abgebremst und die gesamte dafür erforderliche Kraft müsste bei einer herkömmlichen Konstruktion des Stiftes überden Kraftsensor 134 geleitet werden.
- 1. When switched off, it is unloaded.
- 2. When switching on, the switching force is transmitted from the
pusher 4 via theforce sensor 134 to thespring 114 for engaging therefill 11. Added to this are the inertial forces that arise from the acceleration of the mine-battery combination from the rest position. However, these are generally small because the sum of all these forces is equal to the force on the user's finger with which the user activates the pen. - 3. In the working position, the force of the
tensioned spring 114 to engage therefill 11 acts together with the longitudinal component of the writing force, i.e. the force with which thewriting tip 110 is pressed onto the writing pad, on theforce sensor 134. In this operating position, the the highest load on theforce sensor 134 is to be expected. In order to limit this force, theplate 13 can be fixed elastically inside thepusher 4. This solution is not shown in the drawing. - 4. Apart from the forces of inertia, if the user keeps his finger on the
pusher 4 and thus slows down the operation, the forces during retraction are the same as those during the extension of the mechanism. However, if he lets the mechanism snap back, initially only the inertial force of thepusher 4 itself minus the force of thepusher spring 131 weighs on theforce sensor 134. When the end position is reached, which is characterized by the switchingring 5 striking the stop on theshaft end 3, the However, the lead-battery combination in thecarriage 10 is abruptly braked and the entire force required for this would have to be conducted via theforce sensor 134 with a conventional construction of the pen.
Die Besonderheit bei dem erfindungsgemäßen Stift besteht im Vergleich zum herkömmlichen Stift darin, dass die Minen-Batterie-Kombination in dem Schlitten 10 ihren Anschlag in Form des im Schaftrohr 2 gelegenen Steg 22 erreicht, bevor der Schaltring 5 in seinen Anschlag fährt. Damit wird die gesamte Trägheitskraft aus dem Abbremsen der Minen-Batterie-Kombination in dem Schlitten 10 von dem Steg 22 aufgefangen und der Kraftsensor 134 bleibt unbelastet. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel ist daher der Durchmesser des Schlittens 10 am Ort des Steges 22 größer als der Durchmesser des Drückers 4, der durch die von dem Steg 22 begrenzte Öffnung hindurchtaucht.The special feature of the pen according to the invention compared to the conventional pen is that the lead-battery combination in the
Die in der obigen Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the above description, the claims and the drawing can be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.
Claims (8)
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---|---|---|---|
DE102022001641.9A DE102022001641B3 (en) | 2022-05-10 | 2022-05-10 | Pen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022001641B3 true DE102022001641B3 (en) | 2023-06-22 |
Family
ID=86606867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022001641.9A Active DE102022001641B3 (en) | 2022-05-10 | 2022-05-10 | Pen |
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Country | Link |
---|---|
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Citations (3)
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JP2005022215A (en) | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Pentel Corp | Writing utensil |
US20170108948A1 (en) | 2015-10-16 | 2017-04-20 | Waltop International Corporation | Retractable capacitance pen |
US20190310721A1 (en) | 2015-01-29 | 2019-10-10 | Wacom Co., Ltd. | Electronic pen |
-
2022
- 2022-05-10 DE DE102022001641.9A patent/DE102022001641B3/en active Active
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R016 | Response to examination communication | ||
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