DE69213523T2 - High pressure gas discharge lamps - Google Patents
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf Hochdruck-Gasentladungslampen, und insbesondere auf Hochdruck-Natriumdampflampen mit Bogenröhre; erste und zweite in besagter Bogenröhre angebrachte Elektroden; in der besagten Bogenröhre angebrachte verdampfbare Substanzen, die bei Betrieb Dampf abgeben, durch den zwischen den besagten Elektroden Strom fließen wird.This invention relates to high pressure gas discharge lamps, and more particularly to high pressure sodium vapor lamps comprising an arc tube; first and second electrodes mounted in said arc tube; vaporizable substances mounted in said arc tube which, during operation, emit vapor through which current will flow between said electrodes.
Die Lampenspannungen von Hochdruck-Natriumdampflampen (HDN) zeigen unabhängig von ihrer Wattleistung eine breite Streuung. Der Schwankungsbereich (oder die Streubreite) der Spannung beträgt typischerweise ± 8 Volt für Niederspannungslampen, ± 15 Volt für Hochspannungslampen und bis zu ± 35 Volt für HDN-Lampen mit 1000 W. Infolge dieser Streuung der Lampenspannung weist die Wattleistung eine entsprechende Streuung auf.The lamp voltages of high pressure sodium (HDN) lamps exhibit a wide spread, regardless of their wattage. The range (or spread) of the voltage is typically ± 8 volts for low voltage lamps, ± 15 volts for high voltage lamps, and up to ± 35 volts for 1000 W HDN lamps. As a result of this spread in lamp voltage, the wattage exhibits a corresponding spread.
Ganz abgesehen davon, daß eine zu große Abweichung der Lampenspannung vom Nominalwert unerwünscht ist, da sie nachteilige Folgen für die Qualität und die Lebensdauer der Lampe haben könnte, stellt diese Spannungsstreubreite auch einen Aspekt der Herstellungstoleranz dar. Daher ist ein Verfahren zur Verringerung der Spannungsstreubreite wichtig für die Lampenqualität und daher wichtig vom Herstellungsstandpunkt.Apart from the fact that too large a deviation of the lamp voltage from the nominal value is undesirable as it could have adverse consequences for the quality and life of the lamp, this voltage spread also represents an aspect of the manufacturing tolerance. Therefore, a method of reducing the voltage spread is important for the lamp quality and therefore important from a manufacturing point of view.
Die Streubreite der Lampenspannung (bei HDN-Lampen) kann im wesentlichen einem einzigen Faktor zugeschrieben werden (im Rahmen dieser Anwendung wird angenommen, daß alle Messungen mit einem Bezugs-Vorschaltgerät ausgeführt werden, wodurch Spannungsschwankungen infolge von Abweichungen im Vorschaltgerät vermieden werden) : von Lampe zu Lampe verschiedene Temperaturen des kalten Ansatzpunktes oder Amalgamtemperaturen. Dies trifft auf Wattleistungen der gegenwärtig hergestellten Lampen (die sogenannten gesättigten HDN-Lampen) zu : bei allen diesen Lampen laßt sich im Betrieb immer in den kältesten Teilen der Lampe (die "kalter Ansatzpunkt" genannt werden) eine gewisse Menge kondensiertes Amalgam von Natrium (Na) und Quecksilber (Hg) finden. Menge (Masse) und Molenbruch dieses Amalgams werden von der Temperatur des kalten Ansatzpuntes bestimmt. Die Temperatur des kalten Ansatzpunktes bestimmt den Dampfdruck von Na und Hg einer gegebenen Lampe, der Dampfdruck ist von der Temperatur des kalten Ansatzpunkes exponentiell abhängig. Also hat eine kleine Abweichung dieser Temperatur eine große Auswirkung auf die Mengen von Natrium und Quecksilber, die sich im Dampfzustand befmden. Die Lampenspannung hängt in erster Linie vom Dampfdruck dieser beiden Elemente ab. Daher ist es offensichtlich, daß bei Lampen desselben Typs die Streubreite der Lampenspannung direkt von der Streubreite der Temperatur des kalten Ansatzpunktes abhängig ist.The variation in lamp voltage (HDN lamps) can be attributed essentially to a single factor (for the purposes of this application, it is assumed that all measurements are made with a reference ballast, thus avoiding voltage variations due to variations in the ballast): cold spot temperatures or amalgam temperatures vary from lamp to lamp. This is the case for the wattages of the lamps currently manufactured (the so-called saturated HDN lamps): in all these lamps, a certain amount of condensed sodium (Na) and mercury (Hg) amalgam can always be found in the coldest parts of the lamp (called the "cold spot") during operation. The amount (mass) and mole fraction of this Amalgams are determined by the cold spot temperature. The cold spot temperature determines the vapor pressure of Na and Hg in a given lamp, and the vapor pressure is exponentially dependent on the cold spot temperature. So a small deviation in this temperature has a large effect on the amounts of sodium and mercury in the vapor state. The lamp voltage depends primarily on the vapor pressure of these two elements. It is therefore obvious that for lamps of the same type, the range of the lamp voltage is directly dependent on the range of the cold spot temperature.
Die Streuung der Temperatur des kalten Ansatzpunktes wird bei einem bestimmten Lampentyp von mehreren Faktoren verursacht. Einige der wichtigen Parameter sind: Streubreite und Schwankungen der Dicke der Bogenröhrenwand aus polykristallinem Aluminiumoxid (PKA), des Durchmessers der PKA-Bogenröhre, der Bauweise der Elektrode (d.h. der thermische Kontakt zwischen Spule und Stab), der Zusammensetzung und der Verteilung des Elektrodenemitters, der Streifhöhe (d.h. des Elektrodenabstands) usw. Möglicherweise wird bei einer dünnwandigen Bogenröhre mehr Wärme zum kalten Ansatzpunkt der Lampe geleitet als bei einer dickwandigen Bogenröhre. Ungefähr 38% der einer HDN-Lampe zugeführten Energie gehen durch Wärmeleitung durch die PKA-Wand der Bogenröhre verloren. Bei der Herstellung von PKA-Röhren sind eine Streubreite und Dickeschwankungen der Wand von ± 0,2 mm typisch. Nimmt man die drei Anteile zusammen, d.h. die Wirkung der Wanddicke auf die Wandtemperatur, den Wärmeverlust durch die PKA-Wand und die Herstellungstoleranzen der PKA-Wanddicke, so ist zu vermuten, daß Streubreite und Schwankungen der Wanddicke einen großen Einfluß auf die Streubreite der Amalgamtemperatur haben können. Es ist natürlich ein naheliegende Ansatz, Streubreite und Schwankungen der wichtigen Parameter zu verringern. Ab einem gewissen Punkt setzen Fertigkeiten und Wirtschaftlichkeit der Herstellung dem, was mit diesem Ansatz erreichbar ist, Grenzen.The cold spot temperature spread is caused by several factors for a given lamp type. Some of the important parameters are: spread and variations in the thickness of the polycrystalline alumina (PCA) arc tube wall, the diameter of the PCA arc tube, the electrode design (i.e., thermal contact between coil and rod), the composition and distribution of the electrode emitter, the strip height (i.e., the electrode spacing), etc. It is possible that more heat is conducted to the cold spot of the lamp in a thin-walled arc tube than in a thick-walled arc tube. Approximately 38% of the energy supplied to an HDN lamp is lost by conduction through the PCA wall of the arc tube. In the manufacture of PCA tubes, a spread and wall thickness variation of ± 0.2 mm is typical. Taking the three components together, i.e. the effect of wall thickness on the wall temperature, the heat loss through the PCA wall and the manufacturing tolerances of the PCA wall thickness, it can be assumed that the spread and variations of the wall thickness can have a large influence on the spread of the amalgam temperature. It is of course an obvious approach to reduce the spread and variations of the important parameters. At a certain point, skills and economics of manufacturing set limits to what can be achieved with this approach.
Der tatsächliche Wert der Temperatur des kalten Ansatzpunktes wird von einem Energiegleichgewicht zwischen der Wärmeleitung als Zufuhr und der Energie der Primärstrahlung als Abgabe bestimmt. Durch Emission von Infrarotstrahlung geht Wärme verloren. Das spektrale Emissionsvermögen von PKA beträgt 0,2-0,3. Vergleiche dazu die Abhandlung "The High Pressure Sodium LAMP" (Die Hochdruck-Natriumdampflampe), de Groot und Van Vliet, Philips Technical Library 1986. Den Leistungsverlust auf diesem Weg beschreibt die Gleichung:The actual value of the cold point temperature is determined by an energy balance between the heat conduction as input and the energy of the primary radiation as output. Heat is lost through the emission of infrared radiation. The spectral emissivity of PKA is 0.2-0.3. Compare the paper "The High Pressure Sodium LAMP", de Groot and Van Vliet, Philips Technical Library 1986. The power loss along this path is described by the equation:
P = CT&sup4;P = CT4
wobei C das Emissionsvermögen und T die Strahlertempertur ist. Dementsprechend hat eine Änderung des Emissionsvermögens der Bogerröhre eine Änderung der Temperatur des kalten Ansatzpunktes zur Folge.where C is the emissivity and T is the radiator temperature. Accordingly, a change in the emissivity of the arc tube results in a change in the temperature of the cold starting point.
Zweck dieser Erfindung ist unter anderem, eine Maßnahme zur effektiven Verringerung der Lampenspannungs-Streubreite vorzusehen, die bei den verschiedenen Ausfertigungen der in der Einleitung definierten Lampe auftreten.The purpose of this invention is, inter alia, to provide a measure for effectively reducing the lamp voltage spread which occurs in the various versions of the lamp defined in the introduction.
Bei dieser Erfindung ist eine Hochdruck-Gasentladungslampe von der in der Einleitung beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtung mit hohem Emissionsvermögen an wenigstens einem Ende der Bogenröhre in der Nähe wenigstens einer Elektrode angebracht ist, wobei die besagte Beschichtung die äußerste Schicht auf dem besagten Ende der Bogenröhre ist, um das Strahlungs- Emissionsvermögens der besagten Röhre am Ort der Beschichtung zu erhöhen und so den kalten Ansatzpunkt der besagten Röhre zu kühlen.In this invention, a high pressure gas discharge lamp of the type described in the introduction is characterized in that a high emissivity coating is applied to at least one end of the arc tube in the vicinity of at least one electrode, said coating being the outermost layer on said end of the arc tube, in order to increase the radiant emissivity of said tube at the location of the coating and thus to cool the cold starting point of said tube.
Einige ältere Lampenkonstruktionen haben in der Nähe der Elektroden oder des kalten Ahsatzpunktes von Hochdruck-Gasendadungslampen angebrachte Beschichtungen zum Ändern der Leistung verwendet. Solche Beschichtungen dienten im allgemeinen dazu, die Temperatur des kalten Ansatzpunktes zu erhöhen und so die Ausbeute zu erhöhen oder die Farbeigenschaften der Lampe zu verbessern. Vgl. z.B. US-Patent 3.842.304, erteilt am 15. Oktober 1974 an Beyer et al., bei dem eine zweilagige Beschichtung in einer Hochdruck-Gasentladungslampe angebracht wird, um die Temperatur des kalten Ansatzpunktes zu erhöhen. Bei diesem Patent ist die äußerste Schicht ein weißes Material, das zum Senken des Emissionsvermögens des kalten Ansatzpunktes dient und so seine Temperatur erhöht. Es ist zu bemerken, daß eine innere Beschichtung aus Kohlenstoff wegen ihres hohen Absorptionsvermögens für Wärmestrahlung verwendet wird.Some earlier lamp designs have used coatings placed near the electrodes or cold spot of high pressure gas discharge lamps to alter performance. Such coatings generally served to raise the cold spot temperature and thus increase the yield or improve the color characteristics of the lamp. See, for example, U.S. Patent 3,842,304, issued October 15, 1974 to Beyer et al., in which a two-layer coating is placed in a high pressure gas discharge lamp to raise the cold spot temperature. In this patent, the outermost layer is a white material which serves to lower the emissivity of the cold spot and thus raise its temperature. It is noted that an inner coating of carbon is used because of its high absorptivity of thermal radiation.
Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch ein Abschnitt der PKA-Wand in der Nähe des kalten Ansatzpunktes mit einem Material mit höherem Emissionsvermögen beschichtet und so die Temperatur des kalten Ansatzpunktes verringert. Den Erfindern ist aufgefallen, daß diese Maßnahme die Unterschiede der Lampenspannung zwischen den verschiedenen Exemplaren der Lampe verringert. Dieser vorteilhafte Effekt ist sehr wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß eine höhere Temperatur des betreffenden Abschnitts infolge erhöhter Wärmezuführ (z.B. durch Wärmeleitung) zu einem höheren Energieverlust durch Strahlung führt, was der Temperaturzunahme entgegenwirkt. Zusammenfassend wurde festgestellt, daß das Beschichten des PKA mit einem Material mit relativ hohem Emissionsvermögen wegen der erhöhten Strahlung als besserer Temperaturregler wirkt im Vergleich zu unbeschichtetem PKA. Graphit ist ein zum Erhöhen des Wänneverlusts durch Strahlung geeigneter Werkstoff mit einem spektralen Emissionsvermögen von 0,9-0,95.However, in the present invention, a portion of the PCA wall near the cold spot is coated with a material with higher emissivity, thus reducing the temperature of the cold spot The inventors have noticed that this measure reduces the differences in lamp voltage between the different examples of the lamp. This beneficial effect is most likely due to the fact that a higher temperature of the section in question leads to a higher energy loss by radiation due to increased heat input (eg by heat conduction), which counteracts the temperature increase. In summary, it was found that coating the PCA with a material with a relatively high emissivity acts as a better temperature regulator due to the increased radiation compared to uncoated PCA. Graphite is a suitable material for increasing heat loss by radiation and has a spectral emissivity of 0.9-0.95.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, die Temperatur am kalten Ansatzpunkt zu verringern und so die Streubreite bei Lampen gleicher Nennleistung zu minimieren. Die Erfindung erlaubt die Lampenherstellung mit engeren Spannungstoleranzen als bisher möglich. Die Temperaturabnahme am kalten Ansatzpunkt kann zu einer niedrigeren Lampenspannung und somit zu einem Rückgang der Ausbeute führen, was jedoch durch eine Vergrößerung des Elektrodenabstands zur Erhöhung der Lampenspannung ausgeglichen werden kann. Außerdem wurde festgestellt, daß die vorliegende Erfindung den "Fassungseffekt" verringert. Dieser Effekt tritt auf, wenn ein Einbau der Lampe in unterschiedlichen Fassungen zu Veränderungen bei der Lampenspannung führt. Die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung hergestellten Lampen weisen einen geringeren Fassungseffekt auf als frühere Lampen.The present invention serves to reduce the cold spot temperature and thus minimize the spread for lamps of the same rated wattage. The invention allows lamps to be manufactured with tighter voltage tolerances than previously possible. The decrease in cold spot temperature can lead to a lower lamp voltage and thus a decrease in yield, but this can be compensated for by increasing the electrode gap to increase the lamp voltage. In addition, the present invention has been found to reduce the "socket effect". This effect occurs when installation of the lamp in different sockets results in changes in the lamp voltage. The lamps manufactured using the present invention have less of a socket effect than previous lamps.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auffolgende Abbildungen verwiesen, die unter Berücksichtigung der folgenden Detailspezifikationen betrachtet werden müssen :For a better understanding of the invention, reference is made to the following figures, which must be viewed taking into account the following detailed specifications:
Abbildung 1 zeigt das Ende der Bogenröhre einer Hochdruck- Gasendadungslampe mit einer ringförmig aufgebrachten Beschichtung mit hohem Emissionsvermögen;Figure 1 shows the end of the arc tube of a high pressure gas discharge lamp with a ring-shaped high emissivity coating;
Abbildung 2 zeigt das Ende einer Bogenröhre mit einer streifenförmig am Lampenende aufgebrachter Beschichtung mit hohem Emissionsvermögen; undFigure 2 shows the end of an arc tube with a high emissivity coating applied in stripes to the lamp end; and
Abbildung 3 zeigt ein Diagramm der Lampenspannung in Abhängigkeit von der Dicke der Graphitschicht der Lampe.Figure 3 shows a diagram of the lamp voltage as a function of the thickness of the graphite layer of the lamp.
Abbildung 1 stellt eine erste Konfiguration der Erfindung dar.Figure 1 shows a first configuration of the invention.
Abbildung 1 zeigt das Ende einer Bogenröbre 10, die aus polykristaffinem Aluminiumoxid oder einem anderen für Hochdruck-Gasentladungsbogenröhren geeigneten Material sein kann. Vom Ende der Bogenröhre 10 erstreckt sich ein Niobrohr 12, das die elektrische Verbindung mit der Elektrode herstellt 14. Dieser Teil der PKA-Röhre 10 bildet gewöhnlich den kalten Ansatpunkt. Am Ende der Röhre 10 ist eine ringförmige Graphitbeschichtung aufgebracht, die zum Erhöhen des thermischen Emissionsvermögens der Bogenröhre 10 dient und dabei den kalten Ansatzpunkt weiter abkühit. Wie in den folgenden experimentellen Ergebnissen dargelegt wird, bewirkt dies eine Verringerung der Spannungsstreuung bei unterschiedlichen Exemplaren der Lampe. Die Graphitbeschichtung 14 wurde durch Suspension von Graphitpulver in einem flüssigen Lösungsmittel wie z.B. Wasser aufgebracht, worin das Ende der Bogenröhre 10 eingetaucht wurde. Die Beschichtung kann auch durch Bestreichen oder Spritzen aufgebracht werden.Figure 1 shows the end of an arc tube 10, which may be made of polycrystalline alumina or other material suitable for high pressure gas discharge arc tubes. Extending from the end of the arc tube 10 is a niobium tube 12 which provides electrical connection to the electrode 14. This part of the PKA tube 10 usually forms the cold start point. An annular graphite coating is applied to the end of the tube 10 which serves to increase the thermal emissivity of the arc tube 10 and thereby further cools the cold start point. As will be shown in the experimental results below, this has the effect of reducing the voltage spread in different examples of the lamp. The graphite coating 14 was applied by suspending graphite powder in a liquid solvent such as water in which the end of the arc tube 10 was immersed. The coating can also be applied by brushing or spraying.
Die in Abbildung 1 dargestellte Beschichtung wurde in Hochdruck- Natriumdampflampen zu 1000 Watt und 400 Watt angebracht. Es wurden erste Lampenausführungen mit diesen Wattleistungen erhalten, und die stabilisierte Lampenspannung jedes Exemplars aller Ausführungen mit einem Bezugs-Vorschaltgerät gemessen. Die Messungen wurden zunächst ohne Beschichtung auf der Bogenröhre und dann mit einer dünnen, am Endbereich der PKA-Bogenröhre 10 angebrachten Graphitschicht 14 vorgenommen, wie in Abbildung 1 gezeigt. Bei allen Bogenröhren war die Graphitschicht in Bezug auf die Höhe H und die Schichtdicke identisch. In Tabelle I und Tabelle II werden die stabilisierten Lampenspannungen ohne bzw. mit Graphitschicht angegeben. Es wurden die selben Bogenröhren in den Lampen verwendet. Der einzige Unterschied besteht in der Anbringen der Graphitschicht. TABELLE I TABELLE II The coating shown in Figure 1 was applied to 1000 watt and 400 watt high pressure sodium vapor lamps. Initial lamp designs with these wattages were obtained and the stabilized lamp voltage of each example of all designs was measured with a reference ballast. The measurements were taken first without coating on the arc tube and then with a thin graphite layer 14 applied to the end region of the PKA arc tube 10, as shown in Figure 1. In all arc tubes, the graphite layer was identical in terms of height H and layer thickness. Table I and Table II show the stabilized lamp voltages without and with the graphite layer, respectively. The same arc tubes were used in the lamps. The only difference is the application of the graphite layer. TABLE I TABLE II
Aus diesen Versuchen wird offensichffich, daß die Standard- Abweichungen (in den Tabellen: St.-Abw.) bei beiden untersuchten Lampengruppen einen signifikanten Rückgang aufweisen, d.h. die Streubreite der Lampenspannung wurde effektiv und signifikant verringert. Die Lampenspannung wurde ebenfalls verringert, was aber nicht von besonderer Bedeutung ist. Die Lampenspannung kann auf den Nennwert angehoben werden, indem der Elektrodenabstand erhöht wird, z.B. durch eine Verringerung der Streifhöhe.From these tests it is clear that the standard deviations (in the tables: St.-Dev.) for both groups of lamps examined show a significant decrease, i.e. the spread of the lamp voltage was effectively and significantly reduced. The lamp voltage was also reduced, but this is not of particular importance. The lamp voltage can be increased to the nominal value by increasing the electrode distance, e.g. by reducing the strip height.
Abbildung 2 zeigt eine andere Anordnung der Graphitbeschichtung. Bei dieser Ausführung wird die Graphitbeschichtung auf einem Streifen 16 aufgebracht, der sich nicht ganz um die Bogenröhre 10 erstreckt. In allen Fällen wird die Beschichtung mit einer Höhe H aufgebracht. Bei weiteren Messungen wurde die Höhe H des Streifens verändert, und damit änderte sich auch die Gesamtoberfläche der Graphitbeschichtung 14. Die Ergebnisse dieser Messungen sind Folgende: Figure 2 shows a different arrangement of the graphite coating. In this embodiment, the graphite coating is applied to a strip 16 that does not extend completely around the arc tube 10. In all cases, the coating is applied with a height H. In further measurements, the height H of the strip was changed, and thus the total surface area of the graphite coating 14 also changed. The results of these measurements are as follows:
In der letzten Spalte ist eine Verringerung der Lampenspannung proportional zur Oberfläche der aufgebrachten Beschichtung zu sehen. Der Proportionalitätsfaktor kann bei diesem Verfahren als konstant gelten. Dementsprechend wäre eine auf diese Art und Weise angebrachte Beschichtung zum Kühlen des kalten Ansatzpunktes und somit zur Verringerung der Streubreite der Lampenspannung geeignet.In the last column, a reduction in the lamp voltage can be seen proportional to the surface area of the applied coating. The proportionality factor can be considered constant in this process. Accordingly, a coating applied in this way would be suitable for cooling the cold start point and thus for reducing the spread of the lamp voltage.
Abbildung 3 zeigt die Lampenspannung (Vla) in Abhängigkeit von der Höhe (H) der wie in Abbildung 1 ringförmig aufgebrachten Beschichtung. Mit zunehmender Höhe der Beschichtung und damit größer werdender Oberfläche nimmt die Lampenspannung zunächst ab, steigt aber ab einer gewissen Höhe wieder an. Es gibt also eine für jeden Lampentyp günstigste Beschichtungshöhe (d.h. die Höhe, bei der die Lampenspannung am meisten abnimmt), wobei Diagramme wie Abbildung 3 zum Berechnen der optimalen Höhe verwendet werden können.Figure 3 shows the lamp voltage (Vla) as a function of the height (H) of the coating applied in a ring shape as in Figure 1. As the height of the coating increases and the surface area increases, the lamp voltage initially decreases, but increases again above a certain height. There is therefore a most favorable coating height for each lamp type (ie the height at which the lamp voltage decreases the most), and diagrams such as Figure 3 can be used to calculate the optimal height.
Als Beschichtungsmaterial kann jeder Werkstoff verwendet werden, dessen Emissionsvermögen über dem der Bogenröhre liegt. Graphit allerdings hat eines der höchsten Emissionsvermögen, ist preisgünstig und leicht zu verarbeiten und wird daher bevorzugt. Die Beschichtung kann an einem oder an beiden Enden der Bogenröhre aufgebracht werden. Da jedoch die Beschichtung mit hohem Emissionsvermögen "erzwingt", daß der kalte Ansatzpunkt auf der Beschichtung liegt, ist das Beschichten im allgemeinen nur an einem Ende notwendig.Any material with an emissivity higher than that of the arc tube can be used as the coating material. However, graphite has one of the highest emissivities, is inexpensive and easy to process and is therefore preferred. The coating can be applied to one or both ends of the arc tube. However, since the high emissivity coating "forces" the cold start point to be on the coating, coating is generally only necessary at one end.
Die weiter oben detailliert enthüllten und dargelegten jeweiligen Durchführungsformen dienen lediglich dazu, die Grundsätze dieser Erfindung zu illustrieren. Zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen, die nicht vom Ideen- und Geltungsbereich der Ansprüche abweichen, sind für den Fachmann mühelos erkennbar.The specific embodiments disclosed and set forth in detail above are intended merely to illustrate the principles of this invention. Numerous modifications and variations that do not depart from the spirit and scope of the claims will readily occur to those skilled in the art.
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