DE2363378B2 - Method for manufacturing a concave glass reflector with predetermined light scattering - Google Patents
Method for manufacturing a concave glass reflector with predetermined light scatteringInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines konkaven Glasreflektors mit vorbestimmter Lichtstreuung nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. The invention relates to a method for producing a concave glass reflector with a predetermined Light scattering according to the preamble of the first claim.
Es ist bekannt, konkave Glasreflektoren durch Pressen in einer zweiteiligen Form oder durch Blasen bzw. durch Absenken auf Grund der Schwerkraft in eine Form herzustellen. Beispiele dafür sind der Publikation von A. Sonnefeld »Der Hohlspiegel«, Berlin 1957, Seiten 131 und 132 sowie der DE-PS 627475 zu entnehmen. Danach ist es bekannt, Reflektoren dadurch herzustellen, daß eine Glasplatte auf eine vorerhitzte konkave Form gelegt wird und sich nach dem Erweichen ohne Anwendung von Werkzeugen unter Einwirkung der Schwerkraft in die Form absenkt, sodann abgekühlt und mit einer reflektierenden Schicht versehen wird.It is known to produce concave glass reflectors by pressing in a two-part mold or by blowing or by lowering due to gravity into a mold. Examples of this are the publication by A. Sonnefeld "Der Hohlspiegel", Berlin 1957, pages 131 and 132 as well as the DE-PS 627475 to be found. It is then known to produce reflectors by having a glass plate is placed on a preheated concave mold and after softening without the use of Tools are lowered into the mold under the action of gravity, then cooled and covered with a reflective Layer is provided.
Zur genauen Lichtlenkung muß die Reflektoroberfläche von Natur aus spiegelnd sein. Es ist jedoch oft notwendig, Unregelmäßigkeiten in der Lichtverteilung dadurch auszugleichen, daß man an jedem Punkt der reflektierenden Oberfläche eine Lichtstreuung um die Spiegelrichtung innerhalb eines genau begrenzten Kegels bewirkt. Die üblichen Verfahren zum Aufrau-For precise light control, the reflector surface must be naturally reflective. However, it often is necessary to compensate for irregularities in the light distribution by working at each point the reflective surface a light scattering around the mirror direction within a precisely limited Kegels causes. The usual procedures for roughening
hen der reflektierenden Oberfläche, wie Ätzen, Sandstrahlbehandlungen usw., bewirken eine ungerichtete Lichtstreuung mit großem Streuwinkel von typischerweise In Sterad, also über den gesamten Halbraum. Der Streuwinkel kann begrenzt werden, indem man an einer Vielzahl von benachbarten Punkten auf der reflektierenden Oberfläche kleine (>klein< in bezug auf den Gesamtreflektor) Zonen von größerer oder geringerer Krümmung, als sie der eigentliche Reflektor aufweist, ausbildet. In der Vergangenheit erzielte man dies durch Ausbildung des Negativs der kleinen Elemente in einem Werkzeug, das der reflektierenden Oberfläche entspricht. Diese Technik ist, wie der GB-PS 961769 zu entnehmen ist, durch eine mit regelmäßigen Vertiefungen versehene Form angewendet worden, um entsprechende Glasreflektoren zu erzeugen, die eine vorbestimmte Lichtstreuung haben. Ein Glasreflektor mit einer derartigen Oberfläche ist besonders nützlich, wenn die Wärme des Lichtstrahlenbündels herabgesetzt werden muß. Ein Glasreflektor mit einem sogenannten Kaltlichtspielüberzug reflektiert das sichtbare Licht, während ein großer Teil der Infrarotenergie durch den Reflektor durchgelassen wird.The reflective surface, such as etching, sandblasting, etc., causes non-directional light scattering with a large scattering angle of typically in sterad, i.e. over the entire half-space. The scattering angle can be limited by forming small ("small" in relation to the overall reflector) zones of greater or lesser curvature than the actual reflector at a large number of adjacent points on the reflective surface. In the past, this was done by forming the negative of the small elements in a tool to match the reflective surface. As can be seen from GB-PS 961769, this technique has been used by means of a form provided with regular indentations in order to produce corresponding glass reflectors which have a predetermined light scattering. A glass reflector with such a surface is particularly useful when the heat of the light beam must be reduced. A glass reflector with a so-called cold light play coating reflects the visible light, while a large part of the infrared energy is transmitted through the reflector.
Davon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren zum Herstellen eines konkaven Glasreflektors durch Absenken auf Grund der Schwerkraft in eine entsprechend vorerhitzte konkave Form derart auszugestalten, daß eine vorbestimmte Lichtstreuung für Projektions- und Beleuchtungslampen erzielt wird, wobei die Oberfläche der Form mit einem gleichförmigen Muster von kleinen, konkaven sphärischen Eindellungen versehen ist. Diese Aufgabe wird bei dem genannten Verfahren durch die Verfahrensschritte gemäß dem Kennzeichen des ersten Patentanspruchs gelöst.Proceeding from this, the invention was based on the object of producing the known methods a concave glass reflector by lowering it due to gravity into a suitably preheated one Design concave shape in such a way that a predetermined light scattering for projection and illumination lamps is achieved, the surface of the mold with a uniform pattern of small, concave spherical indentations. This task is carried out in the process mentioned solved by the method steps according to the characterizing part of the first claim.
Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind den nachfolgenden Patentansprüchen zu entnehmen.Refinements of this method can be found in the following claims.
Der nach dem angegebenen Verfahren hergestellte Reflektor weist an einzelnen Stellen eine der allgemeinen Reflektorkrümmung überlagerte zusätzliche Krümmung auf, so daß sich lokale Zonen von erhöhter oder verminderter Krümmung ergeben und eine vorbestimmte Lichtstreuung des reflektierenden Lichts entsteht. Bei dem Absenkvorgang wird das erhitzte Glas im plastischen Zustand durch Luftdruck und Schwerkraft gegen die Oberfläche der Form gedrückt, so daß die Form nur mit der Außenseite des Glases in Berührung kommt. Auf diese Weise ist die anschließend mit einem reflektierenden Überzug versehene innere Oberfläche nicht durch Berührung mit Werkzeugen verunreinigt.The reflector produced by the specified method has one of the general ones at individual points Reflector curvature superimposed additional curvature, so that local zones of increased or reduced curvature and a predetermined light scattering of the reflecting light arises. During the lowering process, the heated glass is in a plastic state by air pressure and Gravity pressed against the surface of the mold, so that the mold only comes into contact with the outside of the glass. In this way, the next inner surface provided with a reflective coating not by contact with Contaminated tools.
Das Verfahren zum Herstellen eines konkaven Glasreflektors wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführung des Reflektors beschrieben. Es zeigtThe method for producing a concave glass reflector is described below with reference to one in FIG The preferred embodiment of the reflector shown in the drawing is described. It shows
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Leuchte mit einem nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Reflektor mit vorbestimmterFig. 1 is a perspective view of a lamp with a according to the method according to Invention manufactured reflector with predetermined
Lichtstreuung,Light scattering,
Fig. 2 eine Vorderansicht der Leuchte nach Fig. 1,FIG. 2 is a front view of the lamp according to FIG. 1,
Fig. 3 einen vereinfachten Querschnitt durch eine bei der Herstellung des Reflektors nac'j Fig. 1 und 2 verwendete Form,3 shows a simplified cross section through a during the manufacture of the reflector according to FIGS. 1 and 2 form used,
Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt durch den in der Form nach Fig. 3 hergestellten Reflektor,FIG. 4 shows an enlarged cross section through the reflector manufactured in the form according to FIG. 3,
Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt des Reflektor-Querschnitts nach Fig. 4,FIG. 5 shows an enlarged detail of the reflector cross section according to FIG. 4,
Fig. 6 schematisch die Reflexion eines Lichtstrahlenbündels an einer mit einer Einbuchtung versehenen reflektierenden Oberfläche.6 schematically shows the reflection of a light beam on a reflective surface provided with an indentation.
Eine Leuchte mit einem nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Reflektor ist in Fig. 1 und 2 gezeigt. Ein elliptischer Reflektor 10 ist auf seiner inneren konkaven Oberfläche 12 mit einer eine vorbestimmte Lichtstreuung liefernden Vertiefung versehen und mit einem selektiv reflektierenden Kaltlichtspiegelüberzug beschichtet. Die auf der äußeren konvexen Oberfläche 14 vorhandenen Vertiefungen bzw. Ausbuchtungen mit größerer Krümmung sind beim Abkühlen des GJases in einer Matrize gemäß Fig. 3 entstanden. Im Brennpunkt des Reflektors 10 ist die Lampe 18 durch den Lampensockel 16 gehaltert. Die Lampe 18 ist meist eine Wolframhalogenlampe mit Glühfaden und wird durch eine öffnung 20 im Scheitelpunkt des Reflektors eingeführt.A luminaire with a reflector manufactured by the method according to the invention is shown in FIG Figs. 1 and 2 shown. An elliptical reflector 10 is on its inner concave surface 12 with a provided a predetermined light scattering supplying recess and with a selectively reflective Cold light mirror coating coated. The depressions present on the outer convex surface 14 or bulges with greater curvature are shown when the GJas cools in a die Fig. 3 emerged. The lamp 18 is held by the lamp cap 16 at the focal point of the reflector 10. The lamp 18 is usually a tungsten halogen lamp with a filament and is through an opening 20 introduced at the apex of the reflector.
Eine typische Anordnung für das Absenkungsverfahren ist in Fig. 3 veranschaulicht, welche einen vereinfachten Querschnitt durch die Mitte einer Form 22 zum Senk-Formen eines mit Vertiefungen ve/sehenen Reflektors zeigt. Die konkave Oberfläche 24 der Form, der sich die äußere Reflektoroberfläche während des Absenkungsvorganges anpaßt, ist mit sphärischen Eindellungen 26 versehen, um die gewünschte Gestalt der Reflektoroberfläche zu schaffen. Vorzugsweise sind diese Eindellungen in einem systematisch gewählten Muster angeordnet.A typical arrangement for the drawdown process is illustrated in Figure 3 which is a simplified one Cross-section through the center of a mold 22 for countersinking one with indentations Reflector shows. The concave surface 24 of the mold, which is the outer reflector surface adjusts during the lowering process, is provided with spherical indentations 26 to the desired To create the shape of the reflector surface. Preferably these indentations are systematic in one selected pattern.
Um ein Vakuum zwischen der Form und dem sich senkenden Glas herstellen zu können, enthält die mit Eindellungen versehene Oberfläche der Form eine Vielzahl von kleinen öffnungen mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,5 mm, von denen eine typische öffnung 28 eingezeichnet ist. Eine Aussparung 30 im mittleren Abschnitt der Form bewirkt eine zusätzliche Verdünnung des Glases in dem Bereich, wo die mittlere öffnung 20 (Fig. 2) im Reflektor ausgebildet werden soll. Die Form dieser Aussparung ist nicht kritisch. Kleinere Veränderungen im oberen Rand der Form 22 werden von den Methoden vorgeschrieben, die man zum Schneiden und Fertigarbeiten des Glases nach dem Formen anwendet.In order to be able to create a vacuum between the mold and the lowering glass, the contains with Indentations provided surface of the form a multitude of small openings with a diameter in the order of magnitude of 0.5 mm, of which a typical opening 28 is shown. A recess 30 in the middle section of the mold causes an additional thinning of the glass in the area where the central opening 20 (Fig. 2) is to be formed in the reflector. The shape of this recess is not critical. Minor changes in the top of the form 22 are made by the methods prescribed to be used for cutting and finishing the glass after molding.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines konkaven Glasreflektors mit vorbestimmter Lichtstreuung gemäß der Erfindung wird die oben beschriebene Form vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 1000 und 1200° C vorerhitzt. Als nächstes wird ein flacher Glasrohling 32 so auf die öffnung der vorerhitzten Form 22 gelegt, daß er die Form ausreichend überlappt, um mit ihr eine Dichtung zu bilden. Das Glas ist typischerweise ca. 1,8 mm stark und besteht aus gewöhnlichem Kronglas mit einem mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von 87 bis 93 X 10"7 pro ü C zwischen 0° und 300° C. Dann erhitzt man das Glas, bis es seinen plastischen Zustand erreicht und sich unter der Einwirkung der Schwerkraft absenkt, während gleichzeitig zwischen dem Glasrohling 32 und der Form über die öffnungen 28 ein Vakuum hergestellt wird. Auf diese Weise wird das weichgemachte Glas gezwungen, sich ohne Werkzeuge gegen die mit den Eindellungen versehene Oberfläche der Form abzusenken, so daß das Glas> eine unbearbeitete konkave Oberfläche mit darin befindlichen Eindellungen erhält. Durch die Erzeugung des Vakuums kommt es zu einer innigen Berührung zwischen dem Glas und der Form, ohne daß Hohlräume gebildet werden, die bei einem Absenken nur mittels Schwerkraft auftreten könnten. Im Herstellungsverfahren werden die obigen Schritte typischerweise so durchgeführt, daß verschiedene Formen auf einem Förderband durch einen Ofen mit einer gesteuerten Temperatur im Bereich von ca. 1100° bis 1200° C geführt werden. Dann läßt man das durch Absenken geformte Glas bis zum festen Zustand abkühlen. In the method for manufacturing a concave glass reflector with predetermined light scattering according to the invention, the above-described mold is preferably preheated to a temperature between 1000 and 1200 ° C. Next, a flat glass blank 32 is placed on the opening of the preheated mold 22 so that it overlaps the mold sufficiently to form a seal with it. The glass is typically about 1.8 mm thick and made of ordinary soda lime glass having an average thermal expansion coefficient in the range of 87 to 93 x 10 "7 per ü C between 0 ° and 300 ° C. Then, by heating the glass until it its plastic state is reached and is lowered under the action of gravity, while at the same time a vacuum is created between the glass blank 32 and the mold via the openings 28. In this way, the plasticized glass is forced, without tools, against the indented surface of the Lower the mold, so that the glass> has an unprocessed concave surface with indentations in it. The creation of the vacuum creates an intimate contact between the glass and the mold without the formation of cavities which only occur by means of gravity when lowering In the manufacturing process, the above steps are typically performed using various shapes on one em conveyor belt are passed through an oven with a controlled temperature in the range of approx. 1100 ° to 1200 ° C. Then the lowering-shaped glass is allowed to cool to a solid state.
Fig. 4 zeigt in einem Querschnitt einer Reflektorhälfte die Dickeschwankungen des verformten Glases 34. Der durch die Aussparung 30 erzeugte dünne zentrale Abschnitt 36 wird anschließend ungefähr bei 38 abgeschnitten, so daß die Öffnung 20 (Fig. 2) entsteht. Ein vergrößerter Ausschnitt 40 des Glasquerschnitts ist schematisch in Fig. 5 gezeigt. Die äußere, konvexe Oberfläche 42 wird durch direkten Kontakt mit der konkaven Oberfläche 24 der Form 22 ausgebildet, während die schwächeren Vertiefungen 54 auf der Innenfläche 44 durch das Fließen des plastisch gewordenen Glases entstehen. Auf der Innenfläche 44 des verformten Glases wird eine dünne Schicht 46 aus reflektierendem Material, wie Aluminium, aufgebracht. Die Schicht 46 kann eine selektiv reflektierende Kaltlichtspiegelschicht sein, welche sichtbares Licht vom Glühfaden der Lampe 18 reflektiert, aber infrarote Strahlung nach hinten durch den Reflektor durchläßt.Fig. 4 shows in a cross section of a reflector half the variations in thickness of the deformed glass 34. The thin central section 36 created by the recess 30 is then approximately at 38 cut off so that the opening 20 (Fig. 2) is formed. An enlarged section 40 of the glass cross-section is shown schematically in FIG. The outer, convex surface 42 is made by direct contact formed with the concave surface 24 of the mold 22, while the weaker depressions 54 on of the inner surface 44 arise through the flow of the glass that has become plastic. On the inner surface A thin layer 46 of reflective material such as aluminum is applied to the deformed glass. The layer 46 can be a selectively reflective cold light mirror layer which is visible Light from the filament of lamp 18 is reflected, but infrared radiation is reflected back through the reflector lets through.
Ein typischer Reflektor (Fig. 1 und 2), der für eine Optik für einen 35-mm-Projektor geeignet ist, hat die Form eines gestreckten Rotationsellipsoids mit einer großen Achse von 26,6 mm und einer kleinen Achse von 23,4 mm. Eine zum Formen dieses Reflektors hergestellte Matrizenform 22 berücksichtigt eine Glasdicke von 0,6 mm im Scheitelpunkt und eine Dikkenzunahme von 0,4 mm pro cm als Funktion der axial gemessenen Entfernung vom Scheitelpunkt. So wurde die Form um diesen Betrag zurückgesetzt. Die speziellen, angewendeten Werte basieren auf der Art und ursprünglichen Dicke des flachen Glasrohlings sowie auf der Temperaturverteilung und den Bearbeitungszeiten und -drücken des Absenkvorganges. 32 öffnungen 28 zum Herstellen des Vakuums sind in beliebigem Abstand um die Formoberfläche angeordnet, um ein gleichmäßiges Vakuum zu schaffen. Das Maß der Vertiefung auf der reflektierenden Oberfläche ist allgemein subjektiv festgelegt, da es gewöhnlich keine Spezifizierungen für eine örtliche Gleichförmigkeit gemäß der allgemein unerwünschten Banden- oder Fleckenbildung oder anderer Streifenbildungen gibt, die durch die Anordnung von Vertiefungen beeinflußt werden. Die Gleichförmigkeit der Ausleuchtung in den verschiedenen Teilen des Projektionsschirmes, wie sie durch das Verhältnis der Helligkeit in den Ekken und im Mittelpunkt definiert wird, ist nicht das Hauptkriterium für die Anordnung von Vertiefungen. Das erforderliche Ausmaß der von den Vertiefungen geschaffenen vorbestimmten Lichtstreuung ermittelte man durch Übereinstimmung von Experten über die Eignung der Projektionssysteme. Unter Berücksichti-A typical reflector (Figs. 1 and 2) that is suitable for a Optics suitable for a 35 mm projector has the shape of an elongated ellipsoid of revolution with a major axis of 26.6 mm and a minor axis of 23.4 mm. One to shape this reflector The die form 22 produced takes into account a glass thickness of 0.6 mm at the apex and an increase in thickness of 0.4 mm per cm as a function of the axially measured distance from the vertex. So became the shape is reset by this amount. The specific values used are based on the type and original thickness of the flat glass blank as well as the temperature distribution and the processing times and pressures of the lowering process. 32 openings 28 for creating the vacuum are arranged at any distance around the mold surface, to create an even vacuum. The degree of depression on the reflective surface is generally subject to determination as there are usually no specifications for local uniformity according to the generally undesirable formation of bands or spots or other formations of stripes, which are influenced by the arrangement of depressions. The uniformity of the illumination in the different parts of the projection screen, as indicated by the ratio of brightness in the corners and is defined in the center is not the main criterion for the arrangement of pits. Determined the required amount of predetermined light scattering created by the pits one by consensus of experts on the suitability of the projection systems. Taking into account
gung der Abnahme in der optischen Wirksamkeit einer auf der rückwärtigen Oberfläche ausgebildeten Vertiefung und der durch den Glasfluß auf der vorderen reflektierenden Oberfläche entstehenden, entsprechenden Vertiefung wurden die auf der rückwärtigen Oberfläche erforderlichen Vertiefungen so hergestellt, daß man auf der Form systematisch geordnete Vertiefungen 26 mit einem Krümmungsradius von 8 mm und einem mittleren Kreisdurchmesser von 1,5 mm ausbildete. Das führt zur Ausbildung eines im wesentlichen gleichförmigen Musters aus konkaven sphärischen Einbuchtungen bzw. Vertiefungen 54 auf der konkaven Oberfläche des abgesenkten Glases. the decrease in the optical effectiveness of one formed on the back surface Depression and the corresponding one created by the glass flow on the front reflective surface Recess, the recesses required on the rear surface became so produced that on the mold systematically ordered depressions 26 with a radius of curvature of 8 mm and a mean circle diameter of 1.5 mm. That leads to the training of one substantially uniform pattern of concave spherical indentations or depressions 54 on the concave surface of the sunken glass.
Die Wirkungsweise der Vertiefungen ist in Fig. 6 veranschaulicht. Man stelle sich ein Lichtstrahlenbündel 48 vor, das auf eine glatte reflektierende Oberfläche SO fällt. Das reflektierte Strahlenbündel 52 befindet sich im Spiegelwinkel mit praktisch keiner Veränderung in der Divergenz. Ist die Lichtquelle ungleichförmig in ihrer Leuchtdichte, wie z. B. ein gewendelter Leuchtfaden, so können sich diese Ungleichförmigkeiten grob gesagt »abbilden« und eine unerwünschte ungleichmäßige Beleuchtungsstärke erzeugen. Befindet sich eine Vertiefung 54 im Reflexionspunkt, so hat das reflektierte Lichtstrahlenbündel eine bedeutende Divergenz, etwa über den Raumwinkel 56. Dies führt dazu, daß irgendeine teilweise Abbildung der Lichtquelle durch das System vermieden wird. Trotzdem wird das einfallende Lichtstrahlenbündel immer noch hauptsächlich in der Richtung des Spiegelwinkels reflektiert. Würde man jedoch eine Oberfläche mit vollkommen gestreuter Reflexion vorsehen, so wäre das reflektierte Licht über einen großen Raumwinkel von annähernd 2π Sterad gestreut, wodurch die Bündelungswirkung des konkaven Reflektors vermindert oder ausgeschaltet wäre. Dementsprechend sind spiegelnd reflektierende Vertiefungen auf der reflektierenden Oberfläche des verformten Glases angeordnet, um eine verbesserte Bündelungswirkung für bestimmte Anwendungen, wie beim Flutlicht und in Projektionslampen, zu schaffen.The way in which the depressions work is illustrated in FIG. Imagine a bundle of light rays 48 before falling on a smooth reflective surface SO. The reflected beam 52 is located in the mirror angle with practically no change in divergence. Is the light source uneven in their luminance, such as B. a coiled filament, so these irregularities can roughly speaking, "map" and create an undesirable uneven illuminance. If there is a recess 54 in the reflection point, so the reflected light beam has a significant divergence, for example over the solid angle 56. This tends to avoid any partial imaging of the light source by the system will. Even so, the incident light beam is still mainly in the direction of the mirror angle is reflected. However, one would have a surface with completely scattered reflection provide, the reflected light would be scattered over a large solid angle of approximately 2π sterad, whereby the focusing effect of the concave reflector would be reduced or eliminated. Accordingly are specularly reflective depressions on the reflective surface of the deformed Glass arranged to provide an improved focusing effect for certain applications, like with floodlights and in projection lamps.
Das Absenkungsverfahren macht es möglich, viel dünneres Glas zu verwenden, als es typischerweise für Reflektoren aus gepreßtem Glas erforderlich ist. Zum Beispiel beträgt die maximale Dicke des abgesenkten Glasreflektors mormalerweise viel weniger als 2,5 mm, während ein Reflektor aus gepreßtem Glas typischerweise viel dicker als 2,5 mm ist, z. B. 4,6 mm. Ein dünneres Glas hat einen viel höheren Widerstand gegenüber plötzlichen Temperaturveränderungen, so daß die abgesenkten Reflektoren aus den weniger teueren Glassorten mit höherer Wärmeausdehnung, z. B. dem gewöhnlichen Kronglas, hergestellt werden können.The lowering process makes it possible to use much thinner glass than is typically used for Pressed glass reflectors are required. For example, the maximum thickness of the sunken Glass reflector is typically much less than 2.5mm, while a pressed glass reflector typically much thicker than 2.5mm, e.g. B. 4.6 mm. A thinner glass has a much higher resistance against sudden temperature changes, so that the lowered reflectors from the less expensive types of glass with higher thermal expansion, e.g. B. the ordinary crown glass can.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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EGA | New person/name/address of the applicant | ||
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