ES2326938A1 - Load volume detection system in open load vehicles. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Sistema de detección del volumen de carga en vehículos de carga abiertos.Load volume detection system in open cargo vehicles.
La presente invención se refiere a un sistema que permite el cálculo del volumen de carga transportada por un vehículo de carga abierto.The present invention relates to a system which allows the calculation of the volume of cargo transported by a open cargo vehicle.
Una de sus aplicaciones es determinar la densidad de dicha carga, en función de los datos suministrados por el sistema y del peso de la carga que trasporta el vehículo. Es por ello que, el sistema resulta de especial aplicación en el ámbito del trasporte de materiales no homogéneos ya que en función de la densidad media de la carga se puede caracterizar con mayor precisión la tipología del producto transportado y por tanto, mejorar los procesos de tratamiento de dichos materiales.One of its applications is to determine the density of said load, depending on the data supplied by the system and the weight of the load carried by the vehicle. Is by that, the system is of special application in the field of the transport of non-homogeneous materials since depending on the average load density can be characterized with higher precision the typology of the transported product and therefore, improve the treatment processes of these materials.
La legislación vigente prohíbe el vertido incontrolado de residuos generados en la construcción, lo que obliga a las empresas del sector a depositar los residuos generados en depósitos controlados, abonando las correspondientes tasas en función del tipo de residuo.Current legislation prohibits spillage uncontrolled waste generated in construction, which obliges companies in the sector to deposit the waste generated in controlled deposits, paying the corresponding fees in function of the type of waste.
La falta de homogeneidad de este tipo de materiales residuales, derivada de su propia naturaleza, hace inviable evaluar la calidad o la composición de la carga trasportada por un vehículo, si no se ha producido el vertido del material.The lack of homogeneity of this type of residual materials, derived from its own nature, makes not feasible to evaluate the quality or composition of the load transported by a vehicle, if the spillage of the material.
El conocimiento anticipado de la tipología del material facilita el tratamiento del mismo con lo que se pueden mejorar los procesos de reciclaje y tratamiento del mismo.The anticipated knowledge of the typology of material facilitates the treatment of the same with what can be improve recycling and treatment processes.
En el caso concreto de las instalaciones receptoras de residuos, se dispone actualmente de básculas que permiten saber el peso de la carga, mientras que para establecer la densidad del material se utilizan unos volúmenes estimados según la tipología del vehículo.In the specific case of the facilities waste receivers, scales are currently available let you know the weight of the load, while to establish the material density estimates are used according to the vehicle typology
Este sistema de cálculo supone un margen considerable de error, que puede ser, en determinadas tipologías de hasta el 40%.This calculation system assumes a margin considerable error, which may be, in certain types of up to 40%
Evidentemente, cualquier sistema que reduzca a la mitad el citado error, supone una mejora sustancial en el proceso que se lleva a cabo en la actualidad.Obviously, any system that reduces to half the mentioned error, supposes a substantial improvement in the process that is carried out today.
Existen sistemas de cálculo del volumen de carga en vehículos de trasporte con caja abierta, aplicables a otros ámbitos industriales que buscan una precisión en los datos calculados que no son necesarios en el ámbito de aplicación de la solución que presentamos.There are load volume calculation systems in transport vehicles with open box, applicable to others industrial areas that seek data accuracy calculated that are not necessary in the scope of the solution we present.
En este sentido, las soluciones mas experimentadas al respecto han sido desarrolladas para el tratamiento de la madera, bien para el control de la venta de árboles talados, o bien para la venta de la corteza.In this sense, the most solutions experienced in this regard have been developed for the wood treatment, good for controlling the sale of felled trees, or for the sale of the bark.
Dicho sistema, que constituye uno de los más avanzados tecnológicamente y que es capaz de crear una imagen en 3D de la silueta de un vehículo en movimiento, tiene dos puntos débiles que lo hacen inapropiado en nuestro entorno de aplicación.This system, which constitutes one of the most Technologically advanced and able to create a 3D image of the silhouette of a moving vehicle, it has two points weak who make it inappropriate in our environment of application.
En primer lugar, para llevar a cabo el citado cálculo en 3D es necesario un equipo informático bastante potente, para que no se demoren los cálculos, y en nuestro ámbito es preciso operar con equipos portátiles u ordenadores personales, con pocas necesidades específicas.First, to carry out the aforementioned 3D calculation is necessary a fairly powerful computer equipment, so that the calculations are not delayed, and in our scope it is necessary operate with laptops or personal computers, with few specific needs.
En segundo lugar, el sistema utiliza un láser
para calcular el posicionamiento del vehículo en cada instante, de
manera que necesita un campo visual de aproximadamente 15 metros
libres delante del vehículo que está midiendo, o dicho de otra
manera, una distancia mínima de 15 metros entre cada uno de los
vehículos que ha de
evaluar.Secondly, the system uses a laser to calculate the positioning of the vehicle at every moment, so that it needs a visual field of approximately 15 meters in front of the vehicle that is measuring, or in other words, a minimum distance of 15 meters between each of the vehicles to be
evaluate.
Este segundo punto representa una gran limitación en el ámbito en que los vehículos deben posicionarse dentro de una báscula donde, por el número de vehículos y el espacio disponible, hacen poco viable el cumplimiento de este requisito.This second point represents a great limitation in the area in which vehicles must be positioned within a scale where, by the number of vehicles and the available space, make compliance with this requirement.
Otras soluciones desarrolladas recientemente, más especificas del ámbito que nos preocupa, actúan sobre un camión parado sobre la plataforma de la báscula. El sistema desplaza un arco en el que están instalados captadores láser que permiten crear la imagen virtual del vehículo.Other recently developed solutions, more specific to the area that concerns us, they act on a truck standing on the platform of the scale. The system displaces a arc in which laser sensors are installed that allow to create The virtual image of the vehicle.
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Este sistema presenta a su vez dos puntos débiles muy importantes:This system also has two points Weak very important:
En primer lugar, el hecho de que el vehículo tenga que estar completamente parado antes de que el sistema empiece a hacer el análisis, supone una pérdida de tiempo muy significativa, sobre todo si se pretende hacer del orden de 60 análisis por hora.First, the fact that the vehicle have to be completely stopped before the system start doing the analysis, it is a very waste of time significant, especially if it is intended to make the order of 60 hourly analysis
En segundo lugar, el volumen de información que
gestiona supone entre 5 y 10 Mb de información, lo cual una demora
significativa para la realización del calculo por vehículo, según
sus propias estimaciones, y por otro lado, hardware específico para
gestión de las comunicaciones entre el sistema de captación láser y
el software de
cálculo.Secondly, the volume of information it manages involves between 5 and 10 Mb of information, which means a significant delay for the calculation by vehicle, according to its own estimates, and on the other hand, specific hardware for communications management between the laser capture system and the software
calculation.
Consecuentemente, dicho sistema ha sido diseñado pensando en obtener una estimación muy precisa del volumen del vehículo, a costa de una considerable complejidad tecnológica, y por tanto no se adapta al entorno donde ha de operar.Consequently, said system has been designed thinking about obtaining a very accurate estimate of the volume of vehicle, at the expense of considerable technological complexity, and therefore it does not adapt to the environment where it is to operate.
El sistema de cálculo del volumen de carga en vehículos de carga abiertos que la invención propone, resuelve de forma satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, consiguiendo un equilibrio entre eficacia y prestaciones, de forma que se mejoran sustancialmente los procesos productivos implantados y actualmente en funcionamiento, con un sistema, a su vez, de fácil implantación y mantenimiento, sin que esto suponga perdida de prestaciones ni de rendimiento en las instalaciones respecto al volumen de entrada de vehículos.The load volume calculation system in open cargo vehicles that the invention proposes, resolves satisfactorily the aforementioned problem, achieving a balance between efficiency and performance, so that the implanted productive processes are substantially improved and currently in operation, with a system, in turn, easy implementation and maintenance, without this entailing loss of performance or performance in facilities with respect to vehicle entry volume.
Para ello, y de forma más concreta, el sistema
se fundamenta en la instalación de un arco al inicio de la báscula,
a través del cual, y como es evidente, debe de poder pasar
cualquier vehículo a medir, arco sobre el que se instalan lectores
materializados en detectores láser de distancia vertical, o en su
lugar dispositivos de ultrasonidos. Cuando no hay ningún obstáculo
estos detectores o sensores miden la distancia al suelo, es decir la
altura del
arco.For this, and more specifically, the system is based on the installation of an arc at the beginning of the scale, through which, and as is evident, any vehicle to be measured must be able to pass, arc on which they are installed readers materialized in vertical distance laser detectors, or instead ultrasonic devices. When there are no obstacles, these detectors or sensors measure the ground clearance, that is the height of the
arc.
Cada láser permite calcular el perfil de una determinada sección longitudinal del vehículo, concretamente aquella que corresponde al plano pasante por dicho láser o dispositivo de ultrasonidos. El número de láser o dispositivos de ultrasonidos instalados en la parte superior del arco determinará el número de secciones longitudinales que se obtienen para analizar el volumen del vehículo.Each laser allows to calculate the profile of a certain longitudinal section of the vehicle, specifically that corresponding to the plane passing through said laser or ultrasonic device The number of lasers or devices ultrasound installed on the top of the arch will determine the number of longitudinal sections that are obtained to analyze the volume of the vehicle
La situación del arco en la cabecera de la báscula puente, asegura que el vehículo lo atraviesa completamente durante el acceso a la zona de pesaje, y que lo hace con una velocidad reducida, que se puede estimar no superior a los 10 km/h.The situation of the arch at the head of the bridge scale, ensures that the vehicle goes through it completely during access to the weighing zone, and that does so with a reduced speed, which can be estimated not to exceed 10 km / h
Como complemento de la estructura descrita, y a lo largo de la báscula y a ambos lados de la misma, se disponen detectores de posición, que consisten en células fotoeléctricas o dispositivos de ultrasonidos que marcarán las distancias a las que se harán las lecturas.As a complement to the structure described, and to along the scale and on both sides of it, they are arranged position detectors, which consist of photoelectric cells or ultrasound devices that will mark the distances at which readings will be made.
Finalmente, otros dos sensores láser o dispositivos de ultrasonidos miden la distancia horizontal, uno a cada lado de la zona de carga, siendo los encargados de evaluar el ancho de la caja, con el fin de acceder a los datos correspondientes a la anchura de la superficie sobre la que es necesario homogeneizar la sección obtenida.Finally, two other laser sensors or ultrasonic devices measure the horizontal distance, each other each side of the cargo area, being responsible for evaluating the box width, in order to access the data corresponding to the width of the surface on which it is It is necessary to homogenize the section obtained.
Estos dos láser o dispositivos ultrasonidos laterales han de estar situados en los montantes verticales del arco, para la obtención de medidas verticales, de manera que se obtendrán simultáneamente lecturas verticales y horizontales, pudiendo generar el símil volumétrico del vehículo con su carga.These two lasers or ultrasound devices laterals must be located on the vertical uprights of the arc, to obtain vertical measurements, so that they will simultaneously obtain vertical and horizontal readings, being able to generate the volumetric simile of the vehicle with its load.
Solo resta señalar por último que los detectores
de posición situados a lo largo de la báscula, pueden ser
sustituidos por una o mas cámaras de filmación, instaladas
igualmente sobre el arco, de manera que el análisis de las
sucesivas imágenes tomadas durante el avance del vehículo, permiten
obtener las cotas "x" del vehículo en cada punto de
lectura.It only remains to point out finally that the position detectors located along the scale, can be replaced by one or more film cameras, also installed on the arc, so that the analysis of the successive images taken during the advance of the vehicle , allow to obtain the "x" dimensions of the vehicle at each point of
reading.
Se consigue de esta manera un sistema de gran simplicidad estructural y alta fiabilidad y robustez, que requiere de pocos datos para el cálculo de volúmenes, y que permite realizar dicho cálculo mientras el vehículo circula por la bascula, con lo que aprovecha un tiempo muerto en la normal movilización de los vehículos por la instalación para efectuar las mediciones, con lo que no se reduce en absoluto el rendimiento de las mismas en cuanto al número de vehículos que circulan actualmente por ellas, evitando además, en todo momento, la presencia de elementos móviles que, dado el entorno en el que se hace la explotación del sistema, pueden suponer un riesgo muy alto de avería o un mantenimiento muy costoso.In this way a great system is achieved structural simplicity and high reliability and robustness, which requires of few data for the calculation of volumes, and that allows to realize said calculation while the vehicle is traveling on the scale, with that takes advantage of a downtime in the normal mobilization of vehicles for the installation to carry out the measurements, with that their performance is not reduced at all as far as the number of vehicles currently circulating in them, avoiding also, at all times, the presence of mobile elements that, given the environment in which the operation of the system is done, they can assume a very high risk of breakdown or very maintenance expensive.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization of it, is accompanied as part member of that description, a set of drawings where with illustrative and non-limiting nature, what has been represented next:
La figura 1.- Muestra, según una representación esquemática en perspectiva, el arco o pórtico que constituye uno de los elementos del sistema que se preconiza, junto con el inicio de la báscula junto al cual se encuentra situado.Figure 1.- Shows, according to a representation schematic in perspective, the arch or porch that constitutes one of the system elements that are recommended, together with the start of the scale next to which it is located.
La figura 2.- Muestra una perspectiva similar a la figura 1, pero en la que la báscula aparece casi completa, y en la que un vehículo está accediendo a la misma a través del arco.Figure 2.- Shows a perspective similar to Figure 1, but in which the scale appears almost complete, and in which a vehicle is accessing it through the arc.
Las figuras 3.- y 4.- Muestran respectivamente gráficas correspondientes al vehículo cargado y al vehículo sin carga.Figures 3.- and 4.- Show respectively graphics corresponding to the loaded vehicle and the vehicle without load.
La figura 5.- Muestra una comparación entre las dos gráficas de las figuras 3 y 4.Figure 5.- Shows a comparison between two graphs of figures 3 and 4.
Las figuras 6 y 7.- Muestran respectivamente los volúmenes del vehículo cargado y sin carga.Figures 6 and 7.- Show respectively the volumes of the vehicle loaded and unloaded.
La figura 8.- Muestra, finalmente, la comparación de los volúmenes de las figuras 6 y 7.Figure 8.- Shows, finally, the comparison of the volumes of figures 6 and 7.
A la vista de las figuras reseñadas y en especial de las figuras l y 2, puede observarse como el sistema que la invención propone se materializa en un arco o pórtico (1), destinado a situarse a la entrada de la báscula (2) y de dimensiones adecuadas para permitir el paso a su través de los vehículos (3) normalmente utilizados para el transporte de escombros, en el ejemplo de realización representado en la figura 2, cargando un contenedor convencional (4).In view of the figures outlined and in special figures 1 and 2, can be seen as the system that The proposed invention is embodied in an arch or porch (1), intended to be placed at the entrance of the scale (2) and of suitable dimensions to allow the passage through them vehicles (3) normally used to transport rubble, in the embodiment shown in the figure 2, loading a conventional container (4).
Sobre el travesaño superior de la barra horizontal del arco o pórtico (1) se establecen una pluralidad de lectores (5), que como anteriormente se ha dicho pueden ser indistintamente detectores láser o dispositivos de ultrasonidos, que miden la distancia existente entre ellos y el suelo, o entre ellos y cualquier objeto situado bajo los mismos, concretamente el vehículo (3) con su contenedor (4).On the upper bar crossbar horizontal of the arch or porch (1) a plurality of readers (5), which as previously mentioned can be indistinctly laser detectors or ultrasonic devices, that measure the distance between them and the ground, or between them and any object located under them, specifically the vehicle (3) with its container (4).
A lo largo de la báscula (2) y a ambos lados de la misma, se sitúa una pluralidad de detectores de posición (6), que como anteriormente se ha dicho pueden ser indistintamente células fotoeléctricas o detectores de ultrasonidos, que marcan las distancias a las que se realizan las lecturas con los citados lectores (5).Along the scale (2) and on both sides of the same, a plurality of position detectors (6) is located, that as previously stated can be interchangeably photoelectric cells or ultrasonic detectors, which mark the distances at which the readings are made with those mentioned readers (5).
De acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la invención se ha previsto que los detectores de posición (6) estén distanciados del orden de 50 cm, lo que proporciona una resolución adecuada en la determinación de la carga del vehículo.According to a preferred example of practical embodiment of the invention it is provided that the position detectors (6) are separated from the order of 50 cm, which provides an adequate resolution in the determination of Vehicle load
La estructura descrita se complementa con otros dos lectores (sensores láser o dispositivos de ultrasonidos) (7) situados en los respectivos montantes laterales y verticales del arco (1), como se observa en la figura 1, y como anteriormente se ha dicho son los encargados de evaluar la anchura de carga del camión, en este caso del contenedor (4).The structure described is complemented by others two readers (laser sensors or ultrasonic devices) (7) located in the respective lateral and vertical uprights of the arc (1), as seen in figure 1, and as above He said they are responsible for assessing the loading width of the truck, in this case the container (4).
El sistema funciona combinando las señales recibidas de los detectores de posición (6) con las lecturas realizadas por los lectores (5), de manera que cuando el vehículo pasa por debajo del arco (1), los citados láser o lectores (5) toman una medida cada vez que un sensor detecta su presencia.The system works by combining the signals received from position detectors (6) with readings made by the readers (5), so that when the vehicle passes under the arc (1), the aforementioned lasers or readers (5) They take a measurement every time a sensor detects its presence.
El primer detector de posición ha de estar situado alrededor de unos 80 cm del arco de medida, dado que de esta manera queda asegurado que la primera medida se realizará sobre un elemento del vehículo en el cual la carga no estará presente, bien sea el techo de la cabina o bien el motor del vehículo.The first position detector must be located about 80 cm from the measurement arc, since this way it is ensured that the first measure will be carried out on an element of the vehicle in which the load will not be present, either the roof of the cabin or the engine of the vehicle.
El propuesto no se ve condicionado por el punto exacto donde se toman las medidas, ni por la composición ni la distribución de la carga, dado que los datos siempre se comparan con lo que se puede denominar tara volumétrica del vehículo, consistente en el volumen determinado a partir de las medidas obtenidas por el sistema cuando el vehículo no porta ningún tipo de carga.The proposal is not conditioned by the point exactly where the measurements are taken, neither by the composition nor the load distribution, since the data is always compared with what can be called volumetric tare of the vehicle, consisting of the volume determined from the measurements obtained by the system when the vehicle does not carry any type of load.
Esta tara volumétrica será evaluada la primera vez que el vehículo accede a la instalación, y para futuras comparaciones se utilizará como referencia sin necesidad de que el vehículo sea tarado volumétricamente de nuevo. Ello viene determinado por dos motivos, el primero por agilizar la maniobra de descarga, y el segundo por cuanto que la valoración de la carga se ha de llevar a cabo antes de que se produzca la descarga del vehículo, por lo que no puede efectuarse el tarado del mismo después de su vaciado.This volumetric tare will be evaluated the first Once the vehicle accesses the facility, and for future comparisons will be used as a reference without the need for the vehicle is tare volumetrically again. It comes determined for two reasons, the first to expedite the maneuver of discharge, and the second because the valuation of the load is must be carried out before the download of the vehicle, so it cannot be calibrated after emptying
Los errores en las medidas que pueden derivarse de esta extrapolación son conocidos y aceptados, ya que actualmente se sigue el mismo protocolo con las taras de peso de los vehículos, siendo también conocido y aceptado que nunca la tara del vehículo es la misma, dado que tan sólo la variación de la carga de combustible puede suponer diferencias de hasta una tonelada.Errors in the measures that can be derived of this extrapolation are known and accepted, since currently the same protocol is followed with vehicle weight tares, being also known and accepted that vehicle tare never is the same, since only the variation of the load of Fuel can assume differences of up to one ton.
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Lo fundamental, y así sucede con el sistema que se preconiza, es poder garantizar que entre diferentes lecturas las coordenadas X se mantienen inalterables, ya que tales coordenadas fijas son las que permiten hacer una comparación de volúmenes entre las diferentes lecturas.The fundamental thing, and so it is with the system that It is recommended to ensure that between different readings the X coordinates remain unchanged, since such coordinates fixed are those that allow a comparison of volumes between The different readings.
Asimismo, cualquier software utilizado debe hacer una comparación entre la tara volumétrica del vehículo y el resultado obtenido en cada lectura posterior cuando el vehículo venga cargado, sin que dicha tara volumétrica tenga valor fuera del sistema, dado que los datos obtenidos solo pueden ser comparados con lecturas hechas dentro del mismo sistema.Also, any software used must make a comparison between the volumetric tare of the vehicle and the result obtained in each subsequent reading when the vehicle come loaded, without said volumetric tare having value outside the system, since the data obtained can only be compared with readings made within the same system.
Cada lector (5) permite obtener una gráfica como las representadas en las figuras 3 y 4, es decir una gráfica (8) correspondiente al vehículo cargado y una gráfica (9) correspondiente al vehículo sin carga, que como anteriormente se ha dicho estará almacenada en el software de la instalación, y combinando estas gráficas se obtiene la superficie (10) de la figura 5.Each reader (5) allows to obtain a graph like those represented in figures 3 and 4, that is, a graph (8) corresponding to the loaded vehicle and a graph (9) corresponding to the vehicle without cargo, which as previously said will be stored in the installation software, and combining these graphs you get the surface (10) of the figure 5.
Evidentemente cuando mayor sea el número de lectores (5) establecidos en el arco (1), mayor será el número de gráficas obtenido y mayor el número de secciones longitudinales (10) que, debidamente analizadas, van a dar lugar a un volumen como el mostrado en la figura 8 con la referencia (11), resultado de comparar el volumen (12) del vehículo cargado con el volumen (13) del vehículo sin carga, mostrados a su vez en las figuras 6 y 7.Obviously when the number of readers (5) established in the arc (1), the greater the number of obtained graphs and greater the number of longitudinal sections (10) that, properly analyzed, will result in a volume such as the one shown in figure 8 with reference (11), result of compare the volume (12) of the loaded vehicle with the volume (13) of the unloaded vehicle, shown in turn in Figures 6 and 7.
Evidentemente el sistema necesita una unidad de control capaz de cumplir las siguientes funciones:Obviously the system needs a unit of control capable of fulfilling the following functions:
- --
- Detectar el inicio de una nueva medida, por ejemplo cuando estando el sistema en reposo, se detecte. la presencia de un obstáculo en el primer detector de posición (6).Detect the start of a new measure, for example when the system is idle, it is detected. the presence of an obstacle in the first position detector (6).
- --
- Control de las lecturas de los lasers o detectores de ultrasonidos (5), de manera que en cada señal recibida por un nuevo detector de posición, se generará la orden a los lasers o detectores de ultrasonidos, de tomar una medida y almacenar los resultados obtenidos en una memoria intermedia.Control of lasers readings or ultrasonic detectors (5), so that in each received signal by a new position detector, the order will be generated to the lasers or ultrasonic detectors, to take a measurement and store the results obtained in a memory intermediate.
- --
- Detectar el final del vehículo para dejar de interpretar señales recibidas por sensores diferentes al primero.Detect the end of the vehicle to stop interpreting signals received by sensors other than First.
- --
- Hacer el cálculo establecido para la comunicación de datos a un PC.Do the calculation established for the communication of data to a PC
- --
- Pasar a estado de reposo con la transmisión de los datos acumulados desde el inicio de la medida.Happen to idle state with the transmission of accumulated data from The start of the measure.
- --
- Trasmitir los datos al PC respondiendo a la petición.Transmit the data to the PC responding to the petition.
El citado PC será del tipo de los denominados "PC industriales", diseñado para operar en entornos agresivos.The said PC will be of the type of so-called "Industrial PCs" designed to operate in environments aggressive.
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2007
- 2007-03-14 ES ES200700668A patent/ES2326938B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2326938B1 (en) | 2010-07-14 |
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