FR2822543A1 - Detecteur de temperature - Google Patents
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Abstract
Détecteur de température présentant des caractéristiques de réponse améliorées et dans lequel un thermistor est contenu dans un boîtier métallique dans un état où une paire de fils d'électrodes destinés à extraire des signaux sont connectés d'une manière exposés à deux surfaces d'extrémité opposées de celui-ci. Le détecteur de température comprend un boîtier métallique 2, un thermistor 3 contenu dans le boîtier métallique et une paire de fils d'électrodes 4 connectés aux deux surfaces d'extrémité opposées du thermistor dans une forme étant exposée sur le thermistor dans le boîtier métallique pour extraire des signaux du thermistor, dans lequel une distance H entre le thermistor et le boîtier métallique est supérieure à 0 et inférieure à 0, 3 mm.
Description
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DETECTEUR DE TEMPERATURE ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention
La présente invention concerne un détecteur de température dans lequel un thermistor est contenu dans un boîtier métallique dans un état où une paire de fils d'électrodes destinés à extraire des signaux sont connectés d'une manière exposée au niveau de deux surfaces d'extrémité opposées de celui-ci.
La présente invention concerne un détecteur de température dans lequel un thermistor est contenu dans un boîtier métallique dans un état où une paire de fils d'électrodes destinés à extraire des signaux sont connectés d'une manière exposée au niveau de deux surfaces d'extrémité opposées de celui-ci.
Description de l'art antérieur
Il a été proposé jusqu'ici un thermistor dans lequel une paire de fils d'électrodes sont connectés aux deux surfaces d'extrémité opposées du thermistor d'une manière exposée pour extraire des signaux du thermistor, et dans lequel ce dernier est maintenu par ces fils d'électrodes (désignés ci-après par thermistor du type maintenu par les fils d'électrodes) comme cela est décrit dans la publication de brevet japonais examiné (Kokoku) N 52- 7535.
Il a été proposé jusqu'ici un thermistor dans lequel une paire de fils d'électrodes sont connectés aux deux surfaces d'extrémité opposées du thermistor d'une manière exposée pour extraire des signaux du thermistor, et dans lequel ce dernier est maintenu par ces fils d'électrodes (désignés ci-après par thermistor du type maintenu par les fils d'électrodes) comme cela est décrit dans la publication de brevet japonais examiné (Kokoku) N 52- 7535.
Le thermistor du type maintenu par les fils d'électrodes est généralement assemblé en étant inséré
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dans un boîtier métallique cylindrique, et est utilisé en tant que détecteur de température. On a souhaité proposer un détecteur de température qui présente des caractéristiques de réponse davantage améliorées pour détecter la température (caractéristiques de réponse rapides).
RESUME DE L'INVENTION
Au vu du problème mentionné précédemment, un objet de la présente invention est de proposer un détecteur de température obtenu en disposant, dans un boîtier métallique, un thermistor du type maintenu par les fils d'électrodes, qui présente des caractéristiques de réponse améliorées.
Au vu du problème mentionné précédemment, un objet de la présente invention est de proposer un détecteur de température obtenu en disposant, dans un boîtier métallique, un thermistor du type maintenu par les fils d'électrodes, qui présente des caractéristiques de réponse améliorées.
En ce qui concerne les caractéristiques de réponse du détecteur de température, les présents inventeurs ont pris en considération le temps (temps de réponse) mis par un signal provenant du thermistor pour représenter 630 C en tant que référence de jugement dans la situation où le détecteur de température est placé dans une atmosphère de 1000 C et est chauffé jusqu'à 1000 C. Le temps de réponse, jusqu'à présent, est au minimum de 6 secondes.
Les présents inventeurs considèrent que le temps de réponse peut être rendu inférieur à 6 secondes si la distance entre le boîtier métallique et le thermistor est rendue aussi courte que possible, et ont étudié la distance entre le boîtier métallique et le thermistor.
L'invention selon un premier aspect est réalisée en se basant sur les résultats de cette étude.
En d'autres termes, selon un premier aspect de la présente invention, il est proposé un détecteur de température comprenant :
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un boîtier métallique 2 ; un thermistor 3 contenu dans le boîtier métallique ; et une paire de fils d'électrodes 4 connectés aux deux surfaces d'extrémité opposées du thermistor sous une forme étant exposée sur le thermistor dans le boîtier métallique pour extraire les signaux du thermistor ; dans lequel une distance H entre le thermistor et le boîtier métallique est supérieure à 0 et inférieure à 0,3 mm.
En d'autres termes, il est prévu un détecteur de température ayant un temps de réponse inférieur à 6 secondes qui était le temps de réponse le plus rapide par le passé, pour pouvoir obtenir des caractéristiques de réponse davantage améliorées.
Selon un deuxième aspect de l'invention, le boîtier métallique est de forme cylindrique, le thermistor est contenu dans le boîtier métallique du côté d'une extrémité de celui-ci, et une partie du boîtier métallique dans lequel est contenu le thermistor 3 est une partie de petit diamètre 2a qui est laminée de manière à présenter un diamètre inférieur à celui d'autres parties du boîtier métallique.
En laminant la partie contenant le thermistor du boîtier métallique cylindrique, il est possible de faire en sorte de manière favorable que la distance entre le thermistor et le boîtier métallique soit celle souhaitée dans le premier aspect de l'invention.
Selon un troisième aspect de l'invention, une broche gainée 6 est contenue dans le boîtier métallique 2 de l'autre côté de celui-ci, la broche gainée 6 ayant des fils centraux 6a connectés électriquement à une paire de
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fils d'électrodes 4 et ayant un diamètre supérieur à celui du thermistor 3, dans lequel une partie du boîtier métallique entre la partie 2c contenant la broche gainée et la partie de petit diamètre 2a est laminée de telle sorte qu'elle présente un diamètre supérieur à celui de la partie de petit diamètre mais inférieur à la partie contenant la broche gainée.
Cela permet de réduire la capacité thermique en diminuant la taille et le volume du boîtier métallique en plus d'obtenir l'effet du deuxième aspect de l'invention, et cela est souhaitable pour améliorer les caractéristiques de réponse.
Pour améliorer les caractéristiques de réponse du détecteur, il est en outre souhaitable de diminuer le diamètre du boîtier métallique pour réduire la capacité thermique qui s'accompagne d'une diminution de la taille du thermistor. Dans ce cas, le thermistor est conçu de manière à présenter la taille souhaitée par le quatrième et le cinquième aspects de l'invention en comparaison au diamètre externe de la broche gainée.
En d'autres termes, selon le quatrième aspect de l'invention, un rapport D1/D2 entre le diamètre externe Dl de la broche gainée 6 et le diamètre D2 d'un cercle circonscrit C du thermistor 3 varie de 2 à 10 dans le détecteur de température selon le troisième aspect de l'invention.
Selon le cinquième aspect de l'invention, le diamètre externe Dl de la broche gainée 6 varie de 1,6 mm à 3,2 mm, et le diamètre D2 du cercle circonscrit C du thermistor 3 varie de 0,35 mm à 0,8 mm dans le détecteur de température du troisième aspect de l'invention.
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Selon un sixième aspect de l'invention, il est prévu un détecteur de température comprenant : un boîtier métallique 2 de forme cylindrique ; un thermistor 3 contenu dans le boîtier métallique du côté d'une extrémité de celui-ci ; une paire de fils d'électrodes 4 connectés aux deux surfaces d'extrémité opposées du thermistor dans le boîtier métallique, et s'étendant du côté de l'autre extrémité du boîtier métallique pour extraire les signaux du thermistor ; une broche gainée 6 contenue dans le boîtier métallique de l'autre côté de celui-ci, la broche gainée 6 ayant des fils centraux 6a connectés électriquement à la paire de fils d'électrodes 4 et ayant un diamètre supérieur à celui du thermistor ; lequel une partie du boîtier métallique où le thermistor est contenu est une partie de petit diamètre 2a ; une distance H entre le thermistor dans la partie de petit diamètre et le boîtier métallique est supérieure à 0 et inférieure à 0,3 mm ; une partie du boîtier métallique où est contenue la broche gainée est une partie de grand diamètre 2c ayant un diamètre supérieur à celui de la partie de petit diamètre ; et une partie du boîtier métallique où la paire de fils d'électrodes est contenue, est une partie de diamètre intermédiaire 2b ayant un diamètre supérieur à celui de la partie de petit diamètre mais inférieur à celui de la partie de grand diamètre.
Selon cette invention, la distance H entre le thermistor et le boîtier métallique est supérieure à 0 et inférieure à 0,3 mm, ce qui permet d'obtenir des
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caractéristiques de réponse supérieures comme dans le premier aspect de l'invention.
En outre, en laminant le boîtier métallique cylindrique, la partie contenant le thermistor est formée de manière à présenter un petit diamètre, ce qui permet de faire en sorte que la distance entre le thermistor et le boîtier métallique soit supérieure à 0 et inférieure à 0,3 mm.
En laminant la partie du boîtier métallique où le thermistor est contenu, si cette partie est laminée de manière à présenter un diamètre aussi fin que le diamètre de la partie contenant les fils d'électrodes entre la partie contenant la broche gainée et la partie contenant le thermistor, les vibrations du couvercle métallique se transmettent facilement aux fils d'électrodes, provoquant souvent la rupture des fils d'électrodes.
Selon la présente invention, donc, la partie du boîtier métallique contenant les fils d'électrodes est laminée pour être une partie de diamètre intermédiaire afin de diminuer la taille et le volume du boîtier métallique, de sorte que la chaleur soit attirée de manière favorable et que les vibrations du boîtier métallique soient peu transmises à la partie contenant les fils d'électrodes. Il est donc possible d'améliorer la résistance des fils d'électrodes aux vibrations.
Selon l'expérience et l'étude conduites par les présents inventeurs, lorsque le diamètre externe Dl de la broche gainée 6 est de 1, il est souhaitable que le diamètre interne D3 de la partie de diamètre intermédiaire 2b soit supérieure à 0,5,que le diamètre interne D4 de la partie de petit diamètre 2a soit supérieure à 0,25, que la longueur Ll de la partie de
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diamètre intermédiaire à partir de l'extrémité de la broche gainée soit supérieure à 3 mm, et que la longueur L2 du boîtier métallique 2 s'étendant à partir de l'extrémité de la broche gainée du côté de la partie de petit diamètre soit inférieure à 16 mm comme cela est souhaité dans le septième aspect de l'invention.
Selon un huitième aspect de l'invention, un élément isolant 5 est interposé parmi le thermistor 3, les fils d'électrodes 4 et le boîtier métallique 2 pour les isoler électriquement les uns des autres.
Le boîtier métallique peut être mis en contact direct avec le thermistor. Dans ce cas, cependant, un courant de fuite peut circuler à partir du thermistor dans le boîtier métallique pour détériorer les caractéristiques de réponse. Selon la présente invention, d'autre part, l'élément isolant empêche la circulation d'un courant de fuite, ce qui est souhaitable d'un point de vue de l'amélioration des caractéristiques de réponse.
Ici, selon un neuvième aspect de la présente invention, le thermistor 3 et le boîtier métallique 2 sont en contact l'un avec l'autre par l'intermédiaire de l'élément isolant 5, ce qui élimine des interstices indésirables parmi le thermistor, l'élément isolant et le boîtier métallique, ce qui permet de diminuer autant que possible la distance entre le boîtier métallique et le thermistor.
En tant que matériau d'isolement, on peut utiliser la couche électriquement isolante 5 qui est formée de manière à recouvrir les surfaces du thermistor 3 et des fils d'électrodes 4 (dixième aspect de l'invention), ou on peut utiliser la couche électriquement isolante 5
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formée sur la surface interne du boîtier métallique 2 (onzième aspect de l'invention).
En tant que matériau isolant, on peut en outre utiliser un verre cristallisé ou une céramique, comme cela est souhaité dans un douzième aspect de l'invention.
Des numéros de référence liés aux moyens mentionnés ci-dessus représentent la correspondance avec des moyens concrets décrits dans les modes de réalisation apparaissant ci-dessous.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue représentant, partiellement en coupe transversale, la constitution globale d'un détecteur de température selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe représentant une partie de détection de température de la figure 1 à une échelle agrandie ; la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la line A-A sur la figure 2 ; la figure 4 est une vue représentant un isolant de la figure 2 d'une manière coupée ; la figure 5 est un schéma représentant les résultats de l'examen de la relation entre le temps de réponse et la distance H de l'élément vers le boîtier ; la figure 6 est une vue en coupe représentant de manière schématique un boîtier métallique qui est laminé en une étape ; la figure 7 est une vue en coupe représentant de manière schématique un autre boîtier métallique qui est laminé en une étape ;
La figure 1 est une vue représentant, partiellement en coupe transversale, la constitution globale d'un détecteur de température selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe représentant une partie de détection de température de la figure 1 à une échelle agrandie ; la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la line A-A sur la figure 2 ; la figure 4 est une vue représentant un isolant de la figure 2 d'une manière coupée ; la figure 5 est un schéma représentant les résultats de l'examen de la relation entre le temps de réponse et la distance H de l'élément vers le boîtier ; la figure 6 est une vue en coupe représentant de manière schématique un boîtier métallique qui est laminé en une étape ; la figure 7 est une vue en coupe représentant de manière schématique un autre boîtier métallique qui est laminé en une étape ;
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la figure 8 est un tableau représentant les résultats du test aux vibrations des fils d'électrodes dans le détecteur de température ayant un boîtier métallique avec une partie de diamètre intermédiaire selon un mode de réalisation préféré ; la figure 9 est un tableau représentant les résultats du test aux vibrations des fils d'électrodes dans le détecteur de température ayant un boîtier métallique avec une partie de diamètre intermédiaire selon un mode de réalisation préféré ; la figure 10 est un tableau représentant les résultats du test aux vibrations des fils d'électrodes dans le détecteur de température ayant un boîtier métallique avec une partie de diamètre intermédiaire selon un mode de réalisation différent de celui de la figure 9 ; les figures 11A à 11C sont des vues en coupe représentant de manière schématique diverses modifications de l'élément isolant ; les figures 12A et 12B sont des vues en coupe représentant de manière schématique diverses modifications d'une structure pour connecter le thermistor aux fils d'électrodes ; la figure 13 est une vue en coupe représentant de manière schématique l'agencement des fils centraux d'une broche gainée et les fils d'électrodes ; les figures 14A à 14C sont des vues en coupe représentant des modes de réalisation dans lesquels le boîtier métallique et le thermistor sont en contact direct l'un avec l'autre ; et
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la figure 15 est une vue en coupe représentant un autre boîtier métallique ayant une partie de diamètre intermédiaire.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
La présente invention va maintenant être décrite par le biais de modes de réalisation représentés sur les dessins. La figure 1 est une vue représentant la constitution globale d'un détecteur de température SI selon un mode de réalisation de la présente invention, et est une vue en coupe de celui-ci à l'exception d'une partie de détection de température 1. La figure 2 est une vue en coupe représentant la partie de détection de température 1 de la figure 1 à une échelle agrandie, et la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne A-A de la figure 2. Le détecteur SI est monté, par exemple, dans un système de gaz d'échappement d'une automobile et est utilisé en tant que détecteur de température de gaz d'échappement.
La présente invention va maintenant être décrite par le biais de modes de réalisation représentés sur les dessins. La figure 1 est une vue représentant la constitution globale d'un détecteur de température SI selon un mode de réalisation de la présente invention, et est une vue en coupe de celui-ci à l'exception d'une partie de détection de température 1. La figure 2 est une vue en coupe représentant la partie de détection de température 1 de la figure 1 à une échelle agrandie, et la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne A-A de la figure 2. Le détecteur SI est monté, par exemple, dans un système de gaz d'échappement d'une automobile et est utilisé en tant que détecteur de température de gaz d'échappement.
Tout d'abord, la partie de détection de température 1 va être décrite en faisant référence principalement aux figures 2 et 3. La référence numérique 2 désigne un boîtier métallique constitué d'un métal ayant une excellente résistance à la chaleur, comme un acier inoxydable. Dans ce mode de réalisation, le boîtier métallique 2 se présente sous la forme d'un cylindre à étages ayant un fond à une extrémité et une ouverture à l'autre extrémité. Le boîtier métallique 2 contient un thermistor 3 dans une extrémité (du côté de la partie inférieure) .
Dans ce mode de réalisation, le thermistor 3 est capable de supporter des températures élevées (par
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exemple supérieures à 1000 C) , et est formé par frittage et moulage d'un matériau semiconducteur (matériau de thermistor) ou un matériau similaire contenant Cr-Mn en tant que composant principal. Dans ce mode de réalisation, le thermistor 3 est du type à pôle carré.
Dans le boîtier métallique 2, une paire de fils d'électrodes 4 est connectée au thermistor 3 pour extraire des signaux de thermistor (signaux de sortie en utilisant des caractéristiques de résistance (R) et de température (T)). Les fils d'électrodes 4 sont connectés aux deux surfaces d'extrémité opposées du thermistor 3 exposées sur le thermistor 3.
Les fils d'électrodes 4 sont séparés les uns des autres en parallèle, et sont disposés de manière à s'étendre sur l'autre côté d'extrémité (côté ouvert) du boîtier métallique 2 le long de l'axe du boîtier métallique 2. Ici, le thermistor 3 et les fils d'électrodes 4 sont joints ensemble par métallisation, par exemple par brasage ou en utilisant une pâte de platine.
Sur un côté d'extrémité du boîtier métallique 2, un élément isolant 5 est interposé parmi le thermistor 3, les fils d'électrodes 4 et le boîtier métallique 2 pour les isoler électriquement les uns des autres. L'élément isolant 5 peut être un verre cristallisé ou une céramique.
Dans ce mode de réalisation, l'élément isolant 5 est une couche de verre (couche électriquement isolante) 5 d'alumine ou de silice formée de sorte à recouvrir les surfaces du thermistor 3 et des fils d'électrodes 4.
En faisant référence aux figures 2 et 3, le thermistor 3 et le boîtier métallique 2 sont connectés
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l'un à l'autre par l'intermédiaire de la couche de verre (élément d'isolation) 5. La couche de verre 5 est formée, par exemple, en immergeant le thermistor 3, auquel les fils d'électrodes 4 sont connectés, dans un verre liquide. L'épaisseur peut servir à maintenir la propriété d'isolation électrique et est, par exemple, d'au moins plusieurs microns ou plus.
De l'autre côté d'extrémité (côté ouvert) du boîtier métallique 2, une broche gainée 6 est insérée, celle-ci étant un élément de câblage destiné à extraire des signaux du thermistor vers l'unité externe à travers les fils d'électrodes 4. La broche gainée 6 est obtenue en faisant contenir une paire de fils centraux 6a constitués d'un acier inoxydable ou d'un matériau similaire dans un cylindre externe 6b constitué d'un acier inoxydable ou d'un métal similaire et étant rempli d'une poudre isolante telle que de la magnésie ou similaire entre les fils centraux 6a et le cylindre externe 6b.
Dans ce mode de réalisation, la broche gainée 6 présente un diamètre externe Dl (voir figure 1) supérieur à celui du thermistor 3. Cela est dû au fait que, dans le but d'améliorer les caractéristiques de réponse du détecteur, on souhaite diminuer le diamètre du boîtier métallique 2 pour améliorer la propriété d'attraction de chaleur qui est accompagnée par une diminution de la taille du thermistor 3.
Concrètement, comme cela est représenté sur la figure 3, lorsqu'un cercle circonscrit C du thermistor 3 est imaginé sur un plan perpendiculairement à l'axe longitudinal du détecteur, la taille du thermistor 3 est déterminée en se basant sur une comparaison du diamètre D2 du cercle circonscrit C avec le diamètre externe Dl de
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la broche gainée 6. Dans ce cas, le diamètre externe Dl de la broche gainée 6 varie de 1,6 mm à 3,2 mm, et le diamètre D2 du cercle circonscrit C du thermistor 3 varie de 0,35 mm à 0,8 mm.
A propos de la si petite taille du thermistor 3, on souhaite que le rapport D1/D2 entre le diamètre Dl de la broche gainée 6 et le diamètre D2 du cercle circonscrit C du thermistor 3 varie de 2 à 10. De manière plus souhaitable, le rapport D1/D2 varie de 3 à 5.
L'autre côté d'extrémité du boîtier métallique 2 est fixée à la broche gainée 6 par matage, et la partie matée 2d est soudée le long de la circonférence globale de celle-ci pour les joindre fermement l'un avec l'autre. En conséquence, le thermistor 3 dans le boîtier métallique 2 n'est pas exposé à l'environnement externe.
Dans le boîtier métallique 2, du côté où la broche gainée 6 est insérée, les fils centraux 6a font saillie au-delà du cylindre externe 6b et sont joints à la paire de fils d'électrodes 4 par soudage par résistance ou soudage au laser, et sont connectés électriquement à ceux-ci.
Ici, comme cela est représenté sur la figure 2, la paire de fils électriques 4 passe à travers un élément de maintien 7 au niveau de parties faisant saillie au-delà de la couche de verre 5 jusqu'à l'endroit où ils sont joints aux fils centraux 6a dans le boîtier métallique 2.
L'élément de maintien 7 est celui qui est formé d'un isolant (par exemple de l'alumine ou similaire), et présente une paire de trous à travers lesquels passe une paire de fils d'électrodes 4. Les fils d'électrodes 4 sont maintenus par l'élément de maintien 7 et sont isolés électriquement du boîtier métallique 2.
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En outre, dans le boîtier métallique 2, les fils centraux 6a faisant saillie au-delà du cylindre externe 5b de la broche gainée 6 et les parties de jonction entre Les fils centraux 6a et les fils d'électrodes 4, passent travers l'isolant 8 d'alumine ou similaire de manière à être maintenus de la sorte, et sont isolés électriquement du boîtier métallique 2. L'isolant 8 est séparé en deux comme cela est représenté sur la figure 4, et peut former une structure unitaire en les unissant.
En outre, dans ce mode de réalisation, la partie de détection de température 1 présente une structure particulière telle que décrite ci-dessous. Tout d'abord, le long de la circonférence totale du thermistor 3, la distance H (distance la plus courte, voir figure 3) entre le thermistor 3 et le boîtier métallique 2 est sélectionnée de manière à être supérieure à 0 et inférieure à 0,3 mm.
En outre, le boîtier métallique 2 est laminé en deux étages à partir de l'autre côté d'extrémité (côté ouvert) vers le côté d'extrémité (côté de la partie inférieure).
En d'autres termes, la partie du boîtier métallique 2 où est contenu le thermistor 3 est laminée en une partie de petit diamètre 2a ayant un diamètre inférieur à celui de la partie sur l'autre côté du boîtier métallique 2.
De plus, la broche gainée 6 ayant un diamètre supérieur à celui du thermistor 3 est contenue dans le boîtier métallique 2 à son autre extrémité. Ici, la partie du boîtier métallique 2 entre la partie (partie contenant la broche gainée) 2c où la broche gainée 6 est contenue et la partie de petit diamètre 2a, est une partie de diamètre intermédiaire 2b ayant un diamètre
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supérieur à celui de la partie de petit diamètre 2a mais inférieur à la partie contenant la broche gainée 2c.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, en particulier, la partie contenant la broche gainée 2c du boîtier métallique 2 est formée de manière à être la partie de grand diamètre 2c, la partie contenant le thermistor est formée de manière à être la partie de petit diamètre 2a, et la partie (partie contenant les fils d'électrodes) contenant la paire de fils d'électrodes 4 entre les deux parties 2a et 2b ci-dessus est formée de manière à être la partie de diamètre intermédiaire 2b ayant un diamètre supérieur à celui de la partie de petit diamètre 2a mais inférieur à celui de la partie de petit diamètre 2c.
Selon un mode de réalisation préféré du boîtier métallique 2, lorsque le diamètre externe Dl de la broche gainée 6 est désigné par 1, le diamètre interne D3 de la partie de diamètre intermédiaire 2b est supérieur à 0,5, le diamètre interne D4 de la partie de petit diamètre 2a est supérieur à 0,25, la longueur Ll de la partie de diamètre intermédiaire 2b à partir de l'extrémité de la broche gainée 6 (c'est-à-dire à partir de la surface d'extrémité du cylindre externe 6b) est supérieure à 3 mm, et la longueur L2 du boîtier métallique 2 s'étendant vers la partie de petit diamètre 2a à partir de l'extrémité de la broche gainée 6 est inférieure à 16 mm.
De plus, en faisant référence à la figure 1, une extrémité de la broche gainée 6 du côté opposé à la partie où elle est connectée à la partie de détection de température 1, est connectée électriquement à un élément de câblage pour la connexion avec une unité externe.
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L'élément de câblage 9 pour la connexion avec une unité externe est connecté électriquement à un circuit externe comme cela est représenté. Par l'intermédiaire de cet élément de câblage 9 pour la connexion à une unité externe, le détecteur de température SI et le circuit externe sont connectés ensemble de manière à échanger des signaux.
Les fils conducteurs 9a de l'élément de câblage 9 pour la connexion à l'unité externe et aux fils centraux 6a de la broche gainée 6 sont connectés électriquement ensemble à travers les bornes de connexion 10. Par exemple, les fils centraux 6a de la broche gainée 6 et les bornes de connexion 10 sont joints ensemble par soudage, et les fils conducteurs 9a de l'élément de câblage 9 pour la connexion à l'unité externe et les bornes de connexion sont joints ensemble par matage.
En outre, les parties de jonction entre les fils conducteurs 9a et l'élément de câblage 9 pour la connexion à une unité externe et les fils centraux 6a de la broche gainée 6 sont recouvertes et protégées par des tubes en résine 11 constitués d'une résine résistante à la chaleur. En outre, un tube en métal 12 tel que de l'acier inoxydable recouvre et protège les parties de fonction de l'élément de câblage 9 pour la connexion à une unité externe et de la broche gainée 6 comprenant les tubes en résine 11 et les parties de connexion et en outre recouvre et protège la partie entre la partie de connexion de la broche gainée 6 du côté de la partie de connexion de température et la partie de connexion du côté de l'élément de câblage de l'élément de câblage pour la connexion à une unité externe.
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Du côté de l'élément de câblage 9 pour la connexion à une unité externe, le tube métallique 12 est fixé par matage à l'élément de câblage 9 pour la connexion externe via une douille en caoutchouc 13 qui est prévue pour l'élément de câblage 9 pour la connexion à une unité externe. En outre, un renfort 14 est agencé sur la broche gainée 6 et est fixé à celle-ci par matage et soudage afin de maintenir la broche gainée 6.
Le tube métallique 12 est agencé sur le renfort 14 et est fixé à celui-ci par matage et soudage. Un élément fileté (élément de montage) 15 est agencé sur le tube métallique 12. L'élément fileté 15 peut se déplacer librement et peut être facilement couplé d'une manière filetée sur la partie où le détecteur SI doit être monté.
Le détecteur de température SI peut être assemblé, par exemple, d'une manière décrite ci-dessous. La connexion et le montage peuvent être réalisés grâce au matage et au soudage mentionnés précédemment en fonction de chacune des parties.
La broche gainée 6 et l'élément de câblage 9 pour la connexion à une unité externe sont connectés ensemble par l'intermédiaire des bornes de connexion 10. Le tube métallique 12, le renfort 14 et l'élément fileté 15 sont montés sur la périphérie externe de la broche gainée 6.
En outre, les fils d'électrodes 4 formant un seul tenant avec le thermistor 3, la couche de verre 5 et l'élément de maintien 7 sont connectés à la broche gainée 6.
Un isolant 8 est agencé sur les parties de connexion entre les fils d'électrodes 4 et la broche gainée 6, le thermistor 3 est inséré dans le boîtier métallique 2 qui est laminé en deux étages, et le boîtier métallique 2 et la broche gainée 6 sont fixés ensemble. Ainsi, le
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détecteur de température SI représenté sur la figure 1 est fabriqué.
Le détecteur de température SI est inséré dans un trou de montage (non représenté) formé dans, par exemple, un tuyau d'échappement d'une automobile, est positionné à mesure que le renfort 14 vient au contact du trou de montage, et est couplé au trou de montage d'une manière filetée par l'intermédiaire de l'élément fileté 15 de manière à être adapté au tuyau d'échappement.
A mesure que le fluide destiné à être mesuré (gaz d'échappement, etc. ) vient au contact de la partie de détection de température 1 faisant saillie dans le tuyau d'échappement, un signal qui varie en fonction de la température du fluide destiné à être mesuré est envoyé du thermistor 3 à une unité externe par l'intermédiaire des fils d'électrodes 4, de la broche gainée 6 et de l'élément de câblage 9 pour la connexion à une unité externe.
Afin d'améliorer davantage les caractéristiques de réponse en comparaison à des détecteurs de température classiques selon ce mode de réalisation, la distance H entre le thermistor 3 et le boîtier métallique 2 est maintenue de manière à être supérieure à 0 mm et inférieure à 0,3 mm le long de la circonférence totale du thermistor 3. La plage de la distance H est basée sur les résultats d'une étude menée par les présents inventeurs comme cela est décrit ci-dessous.
En ce qui concerne les caractéristiques de réponse du détecteur de température, les présents inventeurs ont pris en considération (temps de réponse) mis par un signal provenant du thermistor 3 pour représenter 630 C en tant que référence de jugement dans une situation où
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le détecteur de température est placé dans un four de 1000 C et est chauffé jusqu'à 1000 C. Le temps de réponse, jusqu'à présent, est au minimum de 6 secondes.
La figure 5 est un schéma représentant les résultats de l'examen d'une relation entre le temps de réponse (en secondes) et la distance H (distance H entre l'élément et le boîtier, en mm). Le temps de réponse diminue à mesure que la distance H diminue, et devient inférieure à 6 secondes à mesure que la distance H devient inférieure à 0,3 mm. Sur la figure 5, la distance H qui est proche de 0 mm est un cas dans lequel la couche de verre 5 d'une épaisseur de plusieurs microns est interposée entre le thermistor 3 et le boîtier métallique 2.
A partir de ces résultats, donc, si 0 H 0,3 mm, il est possible de proposer un détecteur de température SI présentant un temps de réponse inférieur à 6 secondes qui était le temps de réponse le plus rapide par le passé, rendant possible d'obtenir des caractéristiques de réponse davantage améliorées.
Dans ce mode de réalisation, en outre, le boîtier métallique cylindrique 2 est laminé de manière à ce que la partie contenant le thermistor du boîtier métallique 2 devienne une partie de petit diamètre 2a ayant un diamètre inférieur à celui d'autres parties du boîtier métallique 2, pour maintenir ainsi de manière favorable la distance H entre l'élément et le boîtier dans la plage mentionnée ci-dessus.
Selon ce mode de réalisation, en outre, la partie du boîtier métallique 2 entre la partie de petit diamètre 2a et la partie contenant la broche gainée 2c de l'autre côté d'extrémité de celui-ci, est formée de manière à être la partie de diamètre intermédiaire 2b qui est
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laminée de manière à présenter un diamètre supérieur à celui de la partie de petit diamètre 2 mais inférieur à celui de la partie contenant la broche gainée 2c. Cela permet de diminuer la taille et le volume du boîtier métallique 2 et d'améliorer la propriété d'attraction de chaleur, ce qui est souhaitable pour améliorer les caractéristiques de réponse.
Par exemple, le boîtier métallique 2 selon ce mode de réalisation peut ne pas être laminé en une forme à deux étages représentée sur la figure 2 mais peut être laminé en une forme à un étage formant la partie de petit diamètre 2a uniquement comme cela est représenté sur la figure 6 pour avoir l'effet d'obtenir de manière favorable la plage de distance H mentionnée ci-dessus.
Lorsqu'il est laminé en deux étages, cependant, il apparaît clairement que la taille et le volume de la partie du boîtier métallique 2 entre la partie de petit diamètre 2a et la partie contenant la broche gainée 2c peuvent être diminués en comparaison avec ceux du laminage en un étage, et une propriété d'attraction de chaleur excellente est obtenue.
En ce qui concerne le boîtier métallique laminé en une forme à un étage selon ce mode de réalisation, il peut être en outre conçu de manière à former la partie de petit diamètre 2a dans le boîtier métallique 2 jusqu'à la partie contenant les fils d'électrodes comme cela est représenté sur la figure 7. Dans ce cas, cependant, les vibrations du boîtier métallique 2 sont transmises facilement aux fils d'électrodes 4 entraînant la rupture des fils d'électrodes 4 selon le cas.
En ce qui concerne le thermistor représenté sur la figure 7, les tests aux vibrations ont été réalisés pour
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les fils d'électrodes 4 en appliquant une accélération à ceux-ci à des régions de fréquence différentes (bandes de fréquence). La figure 8 représente les résultats.
Le détecteur de température doit maintenir ses performances y compris dans l'environnement vibrant représenté sur la figure 8. Dans le détecteur de température représenté sur la figure 7, le diamètre de la partie contenant les fils d'électrodes du boîtier métallique 2 est amené à se rapprocher de la taille du thermistor afin d'améliorer les caractéristiques de réponse. Dans un environnement de bandes de fréquence élevée et d'une forte accélération cependant, les fils d'électrodes 4 sont rompus.
Les figures 9 et 10 représentent les résultats du test aux vibrations effectué pour le détecteur de température muni du boîtier métallique 2 ayant la partie de diamètre intermédiaire 2b comme représenté sur la figure 2.
La figure 9 représente les résultats du mode de réalisation préféré mentionné ci-dessus dans lequel lorsque le diamètre externe Dl de la broche gainée 6 est 1, le diamètre interne D3 de la partie de diamètre intermédiaire 2b est supérieur à 0,5, le diamètre interne D4 de la partie de petit diamètre 2a est supérieur à 0,25, la longueur Ll de la partie de diamètre intermédiaire 2b à partir de l'extrémité de la broche gainée 6 est supérieure à 3 mm et la longueur L2 du boîtier métallique 2 à partir de l'extrémité de la broche gainée 6 est inférieure à 16 mm.
Sur la figure 10, en outre, lorsque le diamètre externe Dl de la broche gainée 6 est 1, le diamètre interne D3 de la partie de diamètre intermédiaire 2b est
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inférieur à 0,5, le diamètre interne D4 de la partie de petit diamètre 2a est inférieur à 0,25, la longueur Ll de la partie de diamètre intermédiaire 2b à partir de l'extrémité de la broche gainée 6 est inférieure à 3 mm, et la longueur L2 du boîtier métallique 2 à partir de l'extrémité de la broche gainée 6 est supérieure à 16 mm.
Selon les résultats représentés sur les figures 9 et 10 avec le boîtier métallique 2 muni de la partie de diamètre intermédiaire 2b comme cela est représenté sur la figure 2, la résistance aux vibrations est améliorée en comparaison avec celle que l'on constate lorsque le boîtier métallique 2 n'est pas muni de la partie de diamètre intermédiaire 2b. Selon les résultats de la figure 9, en outre, la résistance aux vibrations est obtenue de manière fiable à un niveau pratique.
Dans ce mode de réalisation, en outre, la couche de verre (élément isolant) 5 est interposée parmi le thermistor 3, les fils d'électrodes 4 et le boîtier métallique 2 pour les isoler électriquement les uns des autres.
Dans ce mode de réalisation, le boîtier métallique 2 peut être en contact direct avec le thermistor 3. Dans ce cas cependant, un courant de fuite peut circuler à partir du thermistor 3 dans le boîtier métallique 2 pour détériorer les caractéristiques de réponse. Cependant, si la couche de verre 5 est interposée en tant qu'élément isolant, le courant de fuite ne peut pas circuler, ce qui est souhaitable du point de vue de l'amélioration des caractéristiques de réponse.
Selon ce mode de réalisation, les mêmes résultats que ceux de la figure 5 sont obtenus même lorsque il n'y a pas de couche de verre (élément isolant) 5 parmi le
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thermistor 3, les fils d'électrodes 4 et le boîtier métallique 2. En d'autres termes, le temps de réponse inférieur à 6 secondes est obtenu indépendamment de la présence de la couche de verre 5 si la distance H est sélectionnée de manière à être supérieure à 0 mm et inférieure à 0,3 mm.
Dans ce mode de réalisation, en outre, le thermistor 3 est en contact avec le boîtier métallique 2 par l'intermédiaire de la plaque de verre (élément isolant) 5, ce qui élimine les interstices indésirables parmi le thermistor 3, la couche de verre 5 et le boîtier métallique 2. En conséquence, il est donc possible de faire en sorte que le boîtier métallique soit le plus proche possible du thermistor 3 afin que la distance H soit comprise dans la plage mentionnée ci-dessus, ce qui est souhaitable. En outre, sans les interstices indésirables, la chaleur est conduite de manière favorable du côté externe vers le thermistor 3.
(Autres modes de réalisation)
Outre la forme représentée sur la figure 3, la forme en coupe transversale de la couche de verre 5 peut être du type de la forme d'une couche définissant les formes de surface du thermistor 3 et des fils d'électrodes 4 comme cela est représenté sur la figure 11a. De plus, en tant qu'élément isolant 5 dans le mode de réalisation, on peut utiliser ceux représentés sur les figures llb et 11C en plus d'utiliser la couche de verre 5.
Outre la forme représentée sur la figure 3, la forme en coupe transversale de la couche de verre 5 peut être du type de la forme d'une couche définissant les formes de surface du thermistor 3 et des fils d'électrodes 4 comme cela est représenté sur la figure 11a. De plus, en tant qu'élément isolant 5 dans le mode de réalisation, on peut utiliser ceux représentés sur les figures llb et 11C en plus d'utiliser la couche de verre 5.
L'élément isolant représenté sur la figure 11B est une couche électriquement isolante (couche de surface interne du boîtier) 5 formée sur la surface interne du boîtier métallique 2. La couche de surface interne 5 du
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boîtier peut être formée en appliquant un verre liquide sur la surface interne du boîtier métallique 2, ou en agençant le boîtier métallique 2 sur la broche gainée 6, puis par un traitement thermique dans le but de former un film d'oxyde métallique sur la surface du boîtier métallique 2.
L'élément isolant 5 représenté sur la figure 11C comprend une couche de verre 5 pour recouvrir les surfaces du thermistor 3 et les fils d'électrodes 4, et des masses de remplissage 5 d'un isolant interposées entre le thermistor 3 et le boîtier métallique 2. Dans ce cas, le thermistor 3 est inséré dans le boîtier métallique 2 et les masses de remplissage 5' sont alors insérées dans les interstices formées entre eux pour réaliser le dispositif.
Dans le mode de réalisation représenté ci-dessus, le thermistor 3 est maintenu au niveau de ses deux surfaces d'extrémité opposées par la paire de fils d'électrodes 4, et présente une taille inférieure à l'interstice entre la paire de fils d'électrodes 4. Le thermistor 3, cependant, peut avoir une largeur d'une partie maintenue par la paire de fils d'électrodes 4 inférieure à l'interstice entre la paire de fils d'électrodes 4.
En faisant référence, par exemple, aux figures 12A et 12B, des parties en creux 3a peuvent être formées dans les deux surfaces d'extrémités du thermistor 3 auquel la paire de fils d'électrodes 4 est connectée, et les fils d'électrodes 4 peuvent être connectés dans les parties en creux 3a. Dans le thermistor 3, dans ce cas, la partie maintenue par la paire de fils d'électrodes 4 présente une largeur inférieure à l'interstice entre la paire de fils d'électrodes 4 mais les autres parties ont une
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largeur supérieure à l'interstice entre la paire de fils d'électrodes 4.
En outre, comme cela est représenté sur la figure 13, l'interstice entre la paire de fils d'électrodes 4 peut être supérieur à l'interstice entre la paire de fils centraux 6a de la broche gainée 6. En outre, le thermistor peut avoir une forme cylindrique ou une forme semblable à un disque, ou peut avoir n'importe quelle forme géométrique.
Les figures 14A à 14C sont des vues en coupe correspondant à la vue en coupe de la figure 3, et représentent un mode de réalisation dans lequel le boîtier métallique 2 est en contact direct avec le thermistor 3. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 14A à 14C, l'élément isolant 5 est la couche de surface interne 5 formée sur la surface interne du boîtier métallique 2 comme cela est représenté sur la figure 11B.
La figure 14B représente un cas dans lequel sont compris le thermistor 3 et les fils d'électrodes 4 représentés sur la figure 3, et les figures 14B et 14C représentent les cas correspondants aux figures 12A et 12B et dans lesquels le boîtier métallique 2 et le thermistor 3 sont en contact direct l'un avec l'autre.
Sur la figure 14, le boîtier métallique 2 et le thermistor 3 peuvent être en contact direct l'un avec l'autre sans avoir de couche 5 sur la surface interne du boîtier.
De plus, le boîtier métallique 2 ayant la partie de diamètre intermédiaire 2b peut être celle qui est représentée sur la figure 15. Sur cette figure, le boîtier métallique 2 est laminé en un certain nombre
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d'étages plus important que celui de la figure 3, et comprend la partie de diamètre intermédiaire 2b formée en deux étages de diamètres différents.
Claims (12)
1. Détecteur de température comprenant : un boîtier métallique (2) ; un thermistor (3) contenu dans ledit boîtier métallique ; et une paire de fils d'électrodes (4) connectés aux deux surfaces d'extrémité opposées dudit thermistor se présentant sous une forme exposée sur ce thermistor dans ledit boîtier métallique pour extraire des signaux du thermistor ; dans lequel une distance (H) entre ledit thermistor et ledit boîtier métallique est supérieure à 0 et inférieure à 0,3 mm.
2. Détecteur de température selon la revendication 1, dans lequel ledit boîtier métallique (2) est de forme cylindrique, ledit thermistor est contenu dans ledit boîtier métallique du côté d'une extrémité de celui-ci, et une partie dudit boîtier métallique dans laquelle ledit thermistor (3) est contenu, est une partie de petit diamètre (2a) qui est laminée de telle sorte qu'elle présente un diamètre inférieur à celui d'autres parties dudit boîtier métallique.
3. Détecteur de température selon la revendication 2, dans lequel une broche gainée (6) est contenue dans ledit boîtier métallique (2) de l'autre côté de celui-ci, ladite broche gainée (6) ayant des fils centraux (6a) connectés électriquement à ladite paire de fils d'électrodes (4) et ayant un diamètre plus grand que celui dudit thermistor (3), et dans lequel une partie dudit boîtier métallique entre la partie (2c) contenant ladite broche gainée et ladite partie de petit diamètre
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(2a) est laminée de telle sorte qu'elle présente un diamètre plus grand que celui de la partie de petit diamètre mais plus petit que celui de la partie contenant ladite broche gainée.
4. Détecteur de température selon la revendication 3, dans lequel un rapport (D1/D2) entre le diamètre externe (Dl) de la broche gainée (6) et le diamètre (D2) d'un cercle circonscrit (C) du thermistor (3) est compris entre 2 et 10.
5. Détecteur de température selon la revendication 3, dans lequel le diamètre externe (Dl) de la broche gainée (6) varie de 1,6 mm à 3,2 mm, et le diamètre (D2) du cercle circonscrit (C) du thermistor (3) est compris entre 0,35 mm et 0,8 mm.
6. Un détecteur de température comprenant : un boîtier métallique (2) de forme cylindrique ; un thermistor (3) contenu dans ce boîtier du côté d'une extrémité de celui-ci ; et une paire de fils d'électrodes (4) connectés aux deux surfaces d'extrémité opposées dudit thermistor se présentant sous une forme exposée sur ledit thermistor dans ledit boîtier métallique, et s'étendant du côté de l'autre extrémité dudit boîtier métallique pour extraire des signaux du thermistor ; une broche gainée (6) contenue dans ledit boîtier métallique de l'autre côté de celui-ci, ladite broche gainée (6) ayant des fils centraux (6a) connectés électriquement à ladite paire de fils d'électrodes (4) et ayant un diamètre supérieur à celui du thermistor ; dans lequel une partie dudit boîtier métallique dans laquelle ledit thermistor est contenu est une partie de petit diamètre (2a) ;
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une distance (H) entre ledit thermistor dans ladite partie de petit diamètre et ledit boîtier métallique est supérieure à 0 et inférieure à 0,3 mm ; une partie dudit boîtier métallique dans laquelle ladite broche gainée est contenue est une partie de grand diamètre (2c) ayant un diamètre supérieur à celui de ladite partie de petit diamètre ; et une partie dudit boîtier métallique dans laquelle ladite paire de fils d'électrodes est contenue est une partie de diamètre intermédiaire (2b) ayant un diamètre supérieur à celui de ladite partie de petit diamètre mais inférieur à celui de la partie de grand diamètre.
7. Détecteur de température selon la revendication 6, dans lequel lorsque le diamètre externe Dl de ladite broche gainée (6) est 1, le diamètre interne (D3) de ladite partie de diamètre intermédiaire (2b) est supérieur à 0,5, le diamètre interne (D4) de ladite partie de petit diamètre (2a) est supérieur à 0,25, la longueur (Ll) de ladite partie de diamètre intermédiaire à partir de l'extrémité de ladite broche gainée est supérieure à 3 mm, et la longueur (L2) dudit boîtier métallique (2) s'étendant à partir de l'extrémité de ladite broche gainée vers le côté de ladite partie de petit diamètre est inférieure à 16 mm.
8. Détecteur de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel un élément isolant (5) est interposé parmi ledit thermistor (3), lesdits fils d'électrodes (4) et ledit boîtier métallique (2) pour les isoler électriquement les uns des autres.
9. Détecteur de température selon la revendication 8, dans lequel ledit thermistor (3) et ledit boîtier
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métallique (2) sont en contact l'un avec l'autre par l'intermédiaire de l'élément isolant (5).
10. Détecteur de température selon la revendication 8 ou 9, dans lequel ledit élément isolant est une couche électriquement isolante (5) formée de manière à recouvrir les surfaces dudit thermistor (3) et desdits fils d'électrodes (4).
11. Détecteur de température selon la revendication 8 ou 9, dans lequel ledit élément isolant est une couche électriquement isolante (5) formée sur la surface interne dudit boîtier métallique (2).
12. Détecteur de température selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel ledit élément isolant (5) est un verre cristallisé ou de la céramique.
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