DE2840134C2 - Flow meter based on the positive displacement principle - Google Patents
Flow meter based on the positive displacement principleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser nach dem Verdrängerprinzip mit einem in Abhängigkeit von
der Durchflußmenge mehr oder weniger schnell bewegbaren Verdränger, der entsprechend seiner
Bewegungsgeschwindigkeit einen Impulsgeber zur Abgabe von Meßimpulsen mit einer der Durchflußmenge
proportionalen Impulsfolgefrequenz steuert.
Derartige Durchflußmesser gibt es in den verschiedensten Konstruktionen. Ihre Wirkungsweise ist jedoch
gleich und die abgegebenen Meßimpulse können direkt zur Erfassung bzw. Errechnung der Durchflußmenge
ausgenützt werden.The invention relates to a flow meter according to the displacement principle with a displacer which can be moved more or less quickly as a function of the flow rate and controls a pulse generator according to its speed of movement for the delivery of measuring pulses with a pulse repetition frequency proportional to the flow rate.
Such flow meters are available in a wide variety of designs. However, their mode of action is the same and the measuring pulses emitted can be used directly for recording or calculating the flow rate.
Diese bekannten Durchflußmesser sind reine Meßge-These known flow meters are pure measuring devices
AS rate, die in den verschiedensten Anlagen, wie z. B. Wasserverbrauchsanlagen, Heizungsanlagen oder dgl. zur Ermittlung und Berechnung des Wasserverbrauchs bzw. unter Berücksichtigung der Temperatur des Durchflußmediums auch des Wärmeverbrauches in den Heizkreisen eingesetzt werden. AS rate, which is used in a wide variety of systems, such as B. water consumption systems, heating systems or the like. To determine and calculate the water consumption or, taking into account the temperature of the flow medium and the heat consumption in the heating circuits.
Es sind auch die verschiedensten Schalt- und Regelventile bekannt die in derartiger Verbraucherkreise eingeschleift sind, um die Durchflußmenge kontinuierlich einstellen oder ganz abschalten zu können. Dabei kann die Einstellung dieser bekannten Schalt- und Regelventile manuell oder über getrennte Meßwertgeber, wie z. B. Thermostaten oder dgl., automatisch vorgenommen werden.A wide variety of switching and control valves are also known in such consumer circuits are looped in to continuously adjust the flow rate or to switch it off completely can. The setting of these known switching and control valves can be done manually or via separate Transducers, such as B. thermostats or the like., Are made automatically.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Durchflußmesser nach dem Verdrängerprinzip der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß er gleichzeitig auch die Funktion eines an sich bekannten Schalt- oder Regelventils ausführen kann.It is the object of the invention to provide a flow meter based on the displacement principle of the type mentioned at the beginning Kind to design so that it also has the function of a known switching or Control valve can run.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Verdränger zusätzlich mit einer steuerbaren Einrichtung zur wahlweisen Abbremsung und/oder Beschleunigung der Verdrängerbewegung gekoppelt ist, um die Durchflußmenge zu beeinflussen.This is achieved according to the invention in that the displacer is additionally equipped with a controllable device is coupled to the optional braking and / or acceleration of the displacement movement to the To influence the flow rate.
In Verbraucherkreisen, die früher einen Durchflußmesser und ein Schalt- oder Regelventil erforderten, ist nunmehr nur noch der erfindungsgemäße Durchflußmesser erforderlich. Dies erleichtert isicht nur den Einbauaufwand, der neue Durchflußmesser ist auch billiger herstellbar als ein herkömmlicher Durchflußmesser und ein getrenntes Schalt- oder Regelventil.In consumer circles who used to have a flow meter and a switching or control valve required, is now only the flow meter according to the invention necessary. This only makes the installation easier, the new flow meter is also cheaper to manufacture than a conventional flow meter and a separate switching or control valve.
Soll der erfindungsgemäße Durchflußmesser die Funktion eines Schaltventils erfüllen, dann ist die Ausgestaltung so, daß die steuerbare Einrichtung zwei Schaltstellungen aufweist, wobei in der einen Schaltstellung die Verdrängerbewegung vollkommen freigegeben ist, während in der zweiten Schaltstellung die Verdrängerbewegung vollkommen unterbunden ist.If the flow meter according to the invention fulfills the function of a switching valve, then the Design so that the controllable device has two switching positions, in one switching position the displacement movement is fully released, while the displacement movement is in the second switch position is completely prevented.
Bei der Auslegung mit der Funktion eines Regelventils ist vorgesehen, daß über die steuerbare Einrichtung die auf den Verdränger einwirkende Bremskraft und/oder Beschleunigungskraft kontinuierlich veränderbar istWhen designing with the function of a control valve, it is provided that the controllable device the braking force and / or acceleration force acting on the displacer can be continuously changed is
Bei einfachen Verbraucherkreisen genügt eine Ausführung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die ; steuerbare Einrichtung manuell einstellbar istIn the case of simple consumer groups, an embodiment is sufficient that is characterized in that the ; controllable device is manually adjustable
Eine automatische Beeinflussung der Durchflußmenge wird dadurch ermöglicht, daß die steuerbare Einrichtung mittels Steuersignale einstellbar ist, die von einem getrennten externen Meßwertgeber abgreifbar bzw. abgebbar ist Die Durchflußmenge hängt dann, wie bie vielen Verbraucherkreisen gefordert ist, von einem externen Meßwert ab.An automatic influencing of the flow rate is made possible by the fact that the controllable Device is adjustable by means of control signals that can be tapped from a separate external transducer The flow rate then depends, as is required by many consumer groups, on one external measured value.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die steuerbare Einrichtung mittels eines Schaltprogrammgebers nach einem vorgegebenen Schaltprogramm einstellbar ist. Die Durchflußmenge läßt sich mit einer derartigen Ansteuerung über einen vorgegebenen Zeitraum vorgeben und nach einem vorgegebenen Schaltprogramm verändern.According to a further embodiment, however, it can also be provided that the controllable device by means of a switching programmer can be set according to a specified switching program. The flow rate can be specified with such a control over a predetermined period of time and after a Change the specified switching program.
Eine einfache automatische Einstellung der Einrichtung zur Abbremsung und/oder Beschleunigung der Verdrängerbewegung wird dadurch erleichtert, daß der Meßwertgeber bzw. der Schaltprogrammgeber elektrisehe Steuersignale abgibt, die auf eine elektromagnetisch verstellbare Einrichtung zur Abbremsung und/ oder Beschleunigung der Verdrängerbewegung einwirken. A simple automatic setting of the device for decelerating and / or accelerating the Displacement movement is facilitated by the fact that the transducer or the switch programmer is electrical Emits control signals that are transmitted to an electromagnetically adjustable device for braking and / or accelerate the displacement movement.
Die konstruktive Auslegung des erfindungsgemäßen Durchflußmessers ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung so vorgenommen, daß der Verdränger mit einer Lagerwelle versehen ist und daß die Einrichtung zur Abbremsung und/oder Beschleunigung der Verdrängerbewegung mit dieser Lagerwelle gekoppelt ist Die Einrichtung zur Abbremsung und Beschleunigung der Verdrängerbewegung kann dabei ohne Beeinträchtigung des inneren Aufbaues des Durchflußmessers als Zusatzeinrichtung angebaut werden. The structural design of the flow meter according to the invention is according to an advantageous embodiment made so that the displacer is provided with a bearing shaft and that the device coupled to this bearing shaft for decelerating and / or accelerating the displacement movement is The device for decelerating and accelerating the displacement movement can thereby can be installed as an additional device without impairing the internal structure of the flow meter.
Ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Abbremsung und/oder Beschleunigung der Verdrängerbewegung einen Dauermagneten aufweist, der drehfest auf der Lagerwelle festgelegt ist, und zwischen den Polen eines Elektromagnet?;, mit Magnetkern und Spule Drehbewegungen ausführt Diese Einrichtung kann dadurch zur Abgabe von elektrischen Meßimpulsen ausgenützt werden, daß bei nicht erregter Spule der Dauermagnet in der Spule induktiv Meßimpulse erzeugt die an der Spule abgreifbar sind.A particularly simple embodiment is characterized in that the device for Braking and / or accelerating the displacement movement has a permanent magnet which is non-rotatable is fixed on the bearing shaft, and between the poles of an electromagnet?;, with magnetic core and Coil executes rotary movements This device can thereby deliver electrical measuring pulses take advantage of the fact that when the coil is not energized, the permanent magnet in the coil inductive measurement pulses generated that can be tapped on the coil.
Ein weiterer Vorteil dieser Einrichtung ergibt sich dadurch, daß die Meßimpulse zusätzlich zur Ladung eines Energiespeichers ausnützbar sind. Dieser Energiespeicher kann dann bei Ausfall des Netzwechselstromes zur Speisung der Meßeinrichtungen des Verbraucherkreises usw. eingesetzt werden.Another advantage of this device results from the fact that the measuring pulses are in addition to the charge an energy store can be used. This energy storage device can then be used in the event of a failure of the mains alternating current can be used to feed the measuring devices of the consumer circuit, etc.
Mit diesem so ausgebildeten Durchflußmesser kann die Funktion eines Schaltventils einfach dadurch realisiert werden, daß bei erregter Spule das Magnetfeld zwischen den Polen den Dauermagneten unverdrehbar festhält, den Verdränger stillsetzt und den Durchfluß durch den Durchflußmesser sperrtWith this flow meter designed in this way, the function of a switching valve can simply be achieved be realized that when the coil is energized, the magnetic field between the poles does not rotate the permanent magnet holds, stops the displacer and blocks the flow through the flow meter
Eine Ausführung des Durchflußmessers, die sich besonders zur Realisierung der Funktion eines Regelventils eignet, ist nach einer Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtung zur Abbremsung und/oder Beschleunigung der Verdrängerbewegung eine Kupplungsscheibe aufweist, die drehfest mit der Lagerwelle verbunden und in einem Kupplungsgehäuse drehbar gelagert ist daß der Kupplungsscheibe eine Steuerscheibe gegenüberliegt, die mittels eines Topfmagneten mehr oder weniger an die Kupplungsscheibe heranführbar ist, und daß zwischen der Kupplungsscheibe und der Steuerscheibe ein Brems- und Kupplungsmittel angeordnet ist, das in Abhängigkeit vom eingestellten Abstand zwischen der Kupplungsscheibe und der Steuerscheibe die Drehbewegung des Verdrängers mehr oder weniger abbremst. Als Brems- und Kupplungsmittel wird hier vorzugsweise Magnetpulver verwendet.A version of the flow meter, which is particularly suitable for realizing the function of a control valve suitable is, according to one embodiment, characterized in that the device for braking and / or acceleration of the displacement movement has a clutch disc that rotates with the Bearing shaft connected and rotatably mounted in a clutch housing that the clutch disc one Control disk is opposite, which by means of a pot magnet more or less to the clutch disk can be brought up, and that a brake and clutch means between the clutch disc and the control disc is arranged, depending on the set distance between the clutch disc and the Control disc brakes the rotary movement of the displacer more or less. As a braking and Magnetic powder is preferably used here as a coupling agent.
Die Erfindung wird anhand von verschiedenen, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail on the basis of various exemplary embodiments shown in the drawings explained it shows
F i g. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Durchflußmessers mit einer elektromagnetischen Einrichtung, die den Durchflußmesser als Schaltventil ausnützbar macht,F i g. 1 schematically shows a first embodiment of a flow meter with an electromagnetic one Device that makes the flow meter usable as a switching valve,
Fig.2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Durchflußmessers mit der Funktion eines Regelventils und2 schematically shows a second embodiment a flow meter with the function of a control valve and
F i g. 3 schematisch einen Verbraucherkreis mit einem erfindungsgemäßen Durchflußmesser zur Erfassung und Regelung der Durchflußmenge in diesem Verbraucherkreis. F i g. 3 schematically a consumer circuit with a flow meter according to the invention for detection and Regulation of the flow rate in this consumer circuit.
Von dem Durchflußmesser nach dem Verdrängerprinzip ist in F i g. 1 schematisch nur das Gehäuse iO und der Verdränger 11 gezeigt. Das Gehäuse 10 ist mit einem Zulauf und einem Ablauf versehen, über die der Durchflußmesser in eine Leitung eingeschleift werden kann. Das den Durchflußmesser durchströmende Medium versetzt den drehbar gelagerten Verdränger 11 in Drehbewegungen. Die Drehzahl der Lagerwelle 13 des Verdrängers 11 hängt von der Durchflußmenge ab und ist zu dieser proportional.The flow meter according to the positive displacement principle is shown in FIG. 1 schematically only the housing OK and the displacer 11 is shown. The housing 10 is provided with an inlet and an outlet through which the Flow meter can be looped into a line. The one flowing through the flow meter Medium sets the rotatably mounted displacer 11 in rotary movements. The speed of the bearing shaft 13 of the displacer 11 depends on the flow rate and is proportional to this.
Die Lagerwelle 13 ist über die Lagerbuchse 12 in dem Gehäuse 10 gelagert und trägt auf dem außenliegenden Ende drehfest einen Dauermagneten 14. Dieser Dauermagnet 14 dreht sich zwischen den Polen 15 und 16 eines Elektromagneten, der den Magnetkern 17 und die Spule 18 umfaßt. Bei der Drehbewegung des Verdrängers 11 induziert der Dauermagnet 14 über den Magnetkern 17 Meßimpulse in die Spule 18, die dann am Spulenanfang 19 gegen Masse abgegriffen werden können. Die Impulsfolgefrequenz dieser Meßimpulse ist proportional der Drehzahl des Dauermagneten 14 und damit der Durchflußmenge des Durchflußmessers. Diese Meßimpulse können zur Erfassung der Durchflußmenge ausgenützt werden. Gleichzeitig können die Meßimpulse auch zur Ladung eines Energiespeichers, z. B. eines Kondensators, eines Akkumulators oder dgl.,The bearing shaft 13 is mounted in the housing 10 via the bearing bush 12 and carries on the outer one End non-rotatably a permanent magnet 14. This permanent magnet 14 rotates between the poles 15 and 16 of an electromagnet which comprises the magnetic core 17 and the coil 18. When the The displacer 11 induces the permanent magnet 14 via the Magnetic core 17 measuring pulses in the coil 18, which are then tapped at the coil beginning 19 to ground can. The pulse repetition frequency of these measuring pulses is proportional to the speed of the permanent magnet 14 and thus the flow rate of the flow meter. These measuring pulses can be used to record the flow rate be exploited. At the same time, the measuring pulses can also be used to charge an energy store, z. B. a capacitor, an accumulator or the like.,
ausgenützt werden, um so bei Ausfall des Netzwechselstromes eine Ersatzstromquelle zur Speisung der Meßeinrichtungen usw. zu haben.can be used to provide a backup power source for feeding the AC power failure To have measuring devices, etc.
Die Spule 18 des Elektromagneten kann erregt werden, so daß das Magnetfeld zwischen den Polen 15 und 16 die Drehbewegung des Dauermagneten 14 und damit des Verdrängers U stillsetzt. Damit wird der Durchfluß des Mediums durch den Durchflußmesser unterbunden. Der Durchflußmesser hat zusätzlich die Funktion eines Schaltventils übernommen. Der Durchfluß des Mediums wird beim Abschalten der Erregung der Spule 18 wieder freigegeben.The coil 18 of the electromagnet can be energized so that the magnetic field between the poles 15 and 16 the rotary movement of the permanent magnet 14 and thus of the displacer U stops. This becomes the Cut off the flow of the medium through the flow meter. The flow meter also has the Function of a switching valve taken over. The flow of the medium is when the excitation is switched off the coil 18 is released again.
Selbstverständlich kann die Beeinflussung auch so vorgenommen werden, daß die Größe und die Richtung des Erregerstromes durch die Spule IS nur eine mehr oder weniger große Brems- oder Beschleunigungskraft auf den Dauermagneten 14 ausübt. Auf diese Weise läßt sich die Durchflußmenge des Mediums kontinuierlich verändern, d. h. verkleinern oder vergrößern.Of course, the influencing can also be carried out in such a way that the size and the direction of the excitation current through the coil IS only a more or less large braking or acceleration force exerts on the permanent magnet 14. In this way, the flow rate of the medium can be continuous change, d. H. reduce or enlarge.
Bei dem Durchflußmesser nach F i g. 2 treibt die Lagerwelle 13 des Verdrängers 11 eine Kupplungsscheibe 21 in einem Kupplungsgehäuse 20 an. Der Kupplungsscheibe 21 liegt eine Steuerscheibe 22 gegenüber, die mittels eines Magnetkolbens 23 eines Tauchmagneten 24 angehoben und abgesenkt werden kann. Dabei ist die Stellbewegung des Magnetkolbens 23 von der Größe und Richtung der Erregung des Tauchmagneten 24 abhängig. Zwischen der Kupplungsscheibe 21 und der Steuerscheibe 22 ist Magnetpulver 25 als Brems- und Kupplungsmittel eingebracht. Je nach eingestelltem Abstand zwischen der Kupplungsscheibe 21 und der Steuerscheibe 22 wird auf den Verdränger 11 eine mehr oder weniger große Bremskraft ausgeübt und so die Durchflußmenge entsprechend gedrosselt Dieser Durchflußmesser eignet sich daher vorwiegend zur Realisierung der Funktion eines Regelventils.In the flow meter according to FIG. 2, the bearing shaft 13 of the displacer 11 drives a clutch disc 21 in a clutch housing 20. The clutch disk 21 has a control disk 22 opposite, which are raised and lowered by means of a magnetic piston 23 of a solenoid 24 can. The adjusting movement of the magnetic piston 23 depends on the size and direction of the excitation Solenoid 24 dependent. Magnetic powder 25 is located between the clutch disk 21 and the control disk 22 Introduced as a brake and clutch agent. Depending on the set distance between the clutch disc 21 and the control disk 22, a more or less large braking force is exerted on the displacer 11 and so the flow rate is throttled accordingly. This flow meter is therefore mainly suitable for Realization of the function of a control valve.
Auf der Lagerwelle 13 kann ein Impulsgeber 26 angebracht sein, der bei jeder Umdrehung der Lagerwelle 13 einen Meßimpuls abgibt Dieser Impulsgeber 26 kann mechanisch einen elektrischen Schaltkontakt betätigen, er kann jedoch auch ais Dauermagnet ausgebildet zur Aufgabe von elektrischen oder magnetischen Meßimpulsen ausgenützt werden.On the bearing shaft 13, a pulse generator 26 can be attached, which with each revolution of the Bearing shaft 13 emits a measuring pulse. This pulse generator 26 can mechanically be an electrical switch contact operate, but it can also be designed as a permanent magnet for the task of electrical or magnetic measuring pulses are used.
In F i g. 3 ist schematisch ein Verbraucherkreis einer Heizungsanlage gezeigt. Das warme Heizungswasser fließt über die Vorlaufleitung VL zu, in die der erfindungsgemäße steuerbare Durchflußmesser sDM eingeschleift ist Ein Radiator AD stellt den Verbraucher dar, von dem das abgekühlte Heizwasser über die .Rücklaufleitung RL zum Heizkessel zurückfließt Über einen Thermostat 77? wird die Temperstur am RsdistorIn Fig. 3 shows schematically a consumer circuit of a heating system. The warm heating water flows in via the supply line VL , into which the controllable flow meter sDM according to the invention is looped. A radiator AD represents the consumer from which the cooled heating water flows back to the boiler via the return line RL. Via a thermostat 77? is the temperature at the rsdistor
RD überwacht, wie der Meßeingang ME andeutet Der Steuerausgang STA des Thermostaten Th ist mit dem Durchflußmesser z. B. nach F i g. 1 verbunden. Solange die vom Radiator RD im Raum erzeugte Temperatur die am Thermostat Th vorgegebene Temperatur nicht erreicht hat, steht auf dem Steuerausgang STA kein Steuersignal an. Der Durchflußmesser gibt den Durchfluß des Heizwassers frei, wobei an der Spule 18 die der Durchflußmenge entsprechenden Meßimpulse abgegriffen und zur Erfassung bzw. Errechnung der verbrauchten Menge an Heizwasser ausgenützt werden können. Schaltet der Thermostat Th, dann gibt er ein Steuersignal ab, das die Spule 18 so erregt, daß der Dauermagnet 14 festgehalten wird. Der Durchfluß von Heizwasser durch den Durchfiußrnesser ist daher praktisch unterbunden. Der Durchflußmesser übt in diesem Fall die Funktion eines Schaltventils aus. RD monitors, as the measuring input ME indicates. The control output STA of the thermostat Th is connected to the flow meter z. B. according to FIG. 1 connected. As long as the temperature generated by the radiator RD in the room has not reached the temperature specified on the thermostat Th , there is no control signal on the control output STA. The flow meter releases the flow of the heating water, the measuring pulses corresponding to the flow rate being picked up at the coil 18 and being used to record or calculate the amount of heating water consumed. If the thermostat Th, then it emits a control signal which energizes the coil 18 so that the permanent magnet 14 is held. The flow of heating water through the flow meter is therefore practically prevented. In this case, the flow meter performs the function of a switching valve.
Wie in Fig.3 angedeutet ist, kann auch ein Schaltprogrammgeber SPG unabhängig von externen Meßwerten Steuersignale an den Durchflußmesser abgeben. Dabei können die Steuersignale den zeitlischen Verlauf der Durchflußmenge vorgegeben werden, wenn ein Durchflußmesser nach F i g. 2 eingesetzt und die Steuersignale in Größe und Richtung geändert werden.As indicated in FIG. 3, a switching programmer SPG can also send control signals to the flow meter independently of external measured values. The control signals can be given the temporal course of the flow rate if a flow meter according to FIG. 2 are used and the control signals can be changed in size and direction.
Es bleibt zu erwähnen, daß die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele von Durchflußmessern mit rotierendem Verdränger und die dargestellten elektromagnetischen Einrichtungen zur Abbremsung und/oder Beschleunigung der Verdrängerbewegung beschränkt ist. Die Einstellung der Einrichtung kann auch manuell und mittels mechanischen Mitteln vorgenommen werden. Auch die Steuersignale können von den anderen Geräten in anderer Weise abgenommen und dem Durchflußmesser zur Beeinflussung der Durchflußmenge zugeführt werden. Die steuerbaren Durchflußmesser nach der Erfindung lassen sich in die verschiedensten Verbraucherkreise einschalten, wobei sie stets neben der Abgabe von der Durchflußmenge proportionalen Meßimpulsen die Funktion eines Schaltoder Regelvenliis übernehmen und so zusätzlich zur Beeinflussung der Durchflußmenge ausgenützt werden können.It should be mentioned that the invention does not apply to the shown exemplary embodiments of flow meters with rotating displacer and the electromagnetic devices shown for braking and / or acceleration of the displacement movement is limited. The setting of the facility can can also be done manually and by mechanical means. The control signals can also removed from the other devices in a different way and the flow meter to influence the Flow rate are supplied. The controllable flow meter according to the invention can be in the Switch on various consumer circuits, always in addition to the delivery of the flow rate proportional measuring pulses take over the function of a switching or control valve and so in addition to the Influencing the flow rate can be exploited.
Mit dem neuen Durchflußmesser wird bei der Abbremsung der Verdrängerbewegung die Durchflußmenge mehr oder weniger reduziert Bei einer Beschleunigung der Verdrängerbewegung wird die Durchflußmenge dagegen mehr oder weniger erhöht Dabei kann der Durchflußmesser durchaus als Pumpe wirken.With the new flow meter, the flow rate is determined when the displacement movement is decelerated more or less reduced When the displacement movement is accelerated, the On the other hand, the flow rate is increased to a greater or lesser extent. The flow meter can be used as a pump works.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.
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Families Citing this family (2)
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1978
- 1978-09-15 DE DE19782840134 patent/DE2840134C2/en not_active Expired
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