ITMI20020313U1 - POWER SWITCH WITH A SWITCHING DEVICE TO DETECT A SEPARATION OF SWITCHING CONTACTS - Google Patents
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Description
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STUDIO BREVETTI JAUMANN JAUMANN PATENT STUDY
di Jaumann P. & C. Sas by Jaumann P. & C. Sas
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DESCRIZIONE DESCRIPTION
L'innovazione riguarda l’interrutore d potenza eletrico comprendente The innovation concerns the electric power switch comprising
contati di commutazione ed un dispositivo di bloccaggio ce li mantiene in posizione chiusa, switching contacts and a locking device keeps them in the closed position,
un dispositivo di sgancio per sganciare il dispositivo a release device to release the device
di bloccaggio al verificarsi di uno stato difetoso in un circuito eletrico contenente i contati di commutazione MI 2002 U 0 0 0 3 1 3 un dispositivo di commutazione collegato con i contati di commutazione cooperanti, per rilevare una separazione dei contati di commutazione in seguito blocking on the occurrence of a defective state in an electrical circuit containing the switching contacts MI 2002 U 0 0 0 3 1 3 a switching device connected with the cooperating switching contacts, to detect a separation of the switching contacts thereafter
ad un'alta corrente circolante su questi. to a high current circulating on these.
Un interrutore di potenza di questo genere è divenuto noto A power switch of this kind has become known
dal WO 97/11474 A1. Il dispositivo di commutazione a riguardo comprende un circuito ausiliario inserito in parallelo ai contati di commutazione ed al quale appartengono contati ausiliari, collegati con i contati di commutazione ed un magnete di sgancio previsto from WO 97/11474 A1. The switching device in this regard comprises an auxiliary circuit inserted in parallel to the switching contacts and to which the auxiliary contacts belong, connected to the switching contacts and a release magnet provided
per l’azionamento del dispositivo di bloccaggio. La modalità di azione di questo dispositivo si basa sul fato che un'alta corrente, specialmente una corrente di cortocircuito, supera la forza di contato agente sui contati di commutazione e in tal modo i contati Ubb/UZ/t> for the activation of the locking device. The mode of action of this device is based on the fact that a high current, especially a short-circuit current, overcomes the contact force acting on the switching contacts and thus the Ubb / UZ / t contacts>
di commutazione vengono separati. In tal caso sui contatti di commutazione comprare una tensione provocata dall’arco elettrico innescato con la separazione dei contatti di commutazione. Con ciò circola una corrente attraverso il magnete di sgancio, che sgancia il dispositivo di bloccaggio provocando la completa apertura dei contatti di commutazione. Quando l’interruttore di potenza è multipolare allora in tal modo si ottiene che non soltanto il polo sollecitato con l'alta corrente ma anche i poli rimanenti vengono aperti e quindi viene realizzata una regolare interruzione del circuito elettrico rispettivamente di disinserimento di un utilizzatore. switching are separated. In this case, buy a voltage on the switching contacts caused by the electric arc triggered by the separation of the switching contacts. With this, a current flows through the release magnet, which releases the locking device causing the complete opening of the switching contacts. When the power switch is multipolar then in this way it is obtained that not only the pole stressed with the high current but also the remaining poles are opened and therefore a regular interruption of the electrical circuit is achieved, respectively disconnection of a user.
Con questa completa apertura di tutti i contatti di commutazione vengono sperati anche i contatti ausiliari collegati con i contatti di commutazione. Con ciò sono soddisfatte le norme relative alla separazione di circuiti elettrici. With this complete opening of all switching contacts, the auxiliary contacts connected to the switching contacts are also hoped for. This fulfills the regulations relating to the separation of electrical circuits.
Dal DE 195 22 603 A1 è inoltre noto il fatto di impiegare al posto di contatti ausiliari, collegati con i contatti di commutazione, un convertitore di energia agente come sensore di radiazione. Questo reagisce alla radiazione ottica, termica e oppure ad alta frequenza, scaturente daN'arco elettrico e da ciò fornisce un'energia ausiliaria necessaria per eccitare un magnete di sgancio. Anche in tal caso vengono soddisfatte le norme relative alla separazione di circuiti elettrici. It is also known from DE 195 22 603 A1 that an energy converter acting as a radiation sensor is used instead of auxiliary contacts connected to the switching contacts. This reacts to the optical, thermal and or high-frequency radiation, arising from the electric arc and thereby provides the auxiliary energy necessary to excite a release magnet. Even in this case, the regulations relating to the separation of electrical circuits are fulfilled.
Un ulteriore dispositivo, divenuto noto dal DE 198 30 017 A1 , presenta ugualmente un circuito ausiliario, che è parallelo ai contatti di commutazione e contiene interruttori ausiliari ed avvolgimenti uoo/uz/o A further device, which became known from DE 198 30 017 A1, also has an auxiliary circuit, which is parallel to the switching contacts and contains auxiliary switches and windings uoo / uz / o
primari, inseriti in serie a questi, di trasformatori di tensione. Gli interruttori ausiliari vengono azionai nello stesso senso con i contatti di commutazione mediante un dispositivo di azionamento dell'interruttore di potenza. Gli avvolgimenti secondari dei trasformatori di tensione forniscono un segnale di comando ad un amplificatore di commutazione, che da parte sua aziona il magnete di sgancio. primary, inserted in series with these, of voltage transformers. The auxiliary switches are operated in the same direction with the changeover contacts by means of a power switch actuating device. The secondary windings of the voltage transformers supply a control signal to a switching amplifier, which in turn drives the release magnet.
L'innovazione si pone il compito di semplificare sostanzialmente il dispositivo di commutazione per liberare il dispositivo di bloccaggio. The innovation has the task of substantially simplifying the switching device for releasing the locking device.
Questo problema viene risolto secondo l'innovazione per il fatto che This problem is solved according to the innovation due to the fact that
il dispositivo di commutazione presenta un organo di accoppiamento, comandabile con poca potenza, con un'uscita separata galvanicamente dall’entrata, laddove l'entrata è collegata con i contatti di commutazione e l'uscita è collegata con un amplificatore di commutazione, the switching device has a coupling member, controllable with little power, with an output galvanically separated from the input, where the input is connected with the switching contacts and the output is connected with a switching amplifier,
il dispositivo di bloccaggio è comandabile a scelta mediante il dispositivo di sgancio oppure mediante l'amplificatore di commutazione. the locking device can be controlled either via the release device or via the switching amplifier.
Per il dispositivo di commutazione secondo l’innovazione a differenza dei dispositivi noti precedentemente illustrati permanentemente un circuito elettrico ausiliario è inserito in parallelo ai contatti di commutazione. Tuttavia ciò non comporta 2066/02/S For the switching device according to the innovation, unlike the known devices previously illustrated, an auxiliary electrical circuit is inserted in parallel with the switching contacts. However this does not imply 2066/02 / S
problemi nel senso delle norme relative alla separazione di circuiti elettrici, poiché la resistenza interna di un organo di accoppiamento del genere previsto è estremamente alta. D'altro canto l'eliminazione di contatto ausiliario di interruttori ausiliari rappresenta un vantaggio considerevole. Rispetto alla soluzione precedentemente menzionata con un convertitore di energia eseguito come sensore di radiazioni si evita un dispendio costruttivo per il montaggio di un tal sensore. problems in the sense of the rules relating to the separation of electrical circuits, since the internal resistance of a coupling member of the type envisaged is extremely high. On the other hand, the elimination of auxiliary contact of auxiliary switches represents a considerable advantage. Compared to the aforementioned solution, an energy converter designed as a radiation sensor avoids a construction effort for mounting such a sensor.
Come rogano di accoppiamento comandabile con poca potenza nell’ambito dell'innovazione è possibile impiegare specialmente un elemento di accoppiamento optoelettronico. Tali elementi di accoppiamento vengono utilizzati in circuiti di sicurezza per separare circuiti elettrici e pertanto sono particolarmente adatti per il presente scopo. As a coupling channel that can be controlled with little power, in the context of the innovation, it is possible to use especially an optoelectronic coupling element. Such coupling elements are used in safety circuits to separate electrical circuits and are therefore particularly suitable for the present purpose.
Per l’ulteriore aumento della sicurezza può contribuire il fatto che l'elemento di accoppiamento è comandabile mediante un circuito Trigger, che comprende una capacità ed un elemento a valore di soglia inserito sull'entrata dell'organo di accoppiamento, laddove la capacità è caricabile mediante una tensione applicata ai contatti di commutazione. In tal modo è possibile scegliere un organo di accoppiamento od elemento di accoppiamento con una più alta soglia di commutazione, poiché il preinserito circuito trigger provvede per un sicuro comando dell'organo di accoppiamento. Questo accorgimento fa aumentare la sicurezza contro guasti. The fact that the coupling element can be controlled by means of a trigger circuit, which comprises a capacitance and a threshold value element inserted at the input of the coupling member, where the capacitance can be loaded, can contribute to the further increase in safety. by means of a voltage applied to the switching contacts. In this way it is possible to select a coupling member or coupling element with a higher switching threshold, since the pre-inserted trigger circuit provides for a safe control of the coupling member. This expedient increases the safety against failures.
L'elemento al valore di soglia può essere un diodo Trigger UOO/UZ/Ù The threshold value element can be a UOO / UZ / Ù trigger diode
(DIAC). Ugualmente per gli scopi dell’innovazione è adatto un multivibratore. Indipendentemente dalla conformazione del circuito Trigger la relativa capacità può essere caricata mediante una resistenza di carica ohmica o capacitiva, nonché un diodo inserito in serie con questa, laddove la resistenza di carico, il diodo della capacità sono inseriti in parallelo ai contatti di commutazione ed inoltre in parallelo al circuito-serie formato da capacità e diodo è inserito un diodo di protezione od un diodo Z. Questa connessione a diodi insieme alla resistenza di carica di alto valore ohmico, specialmente quando questa è una resistenza di carica capacitiva, e impedisce la formazione di un’inammissibile tensione di contatto sui contatti di commutazione aperti. (DIAC). Equally for the purposes of innovation a multivibrator is suitable. Regardless of the configuration of the Trigger circuit, the relative capacitance can be charged by means of an ohmic or capacitive charging resistor, as well as a diode inserted in series with this, where the load resistor, the capacitance diode are inserted in parallel with the switching contacts and also in parallel to the series circuit formed by capacitance and diode a protection diode or a Z diode is inserted. This diode connection together with the high ohmic charging resistor, especially when this is a capacitive charging resistor, and prevents the formation inadmissible contact voltage on open switching contacts.
L’invenzione viene illustrata più dettagliatamente in seguito in base agli esempi di realizzazione rappresentati nelle figure. The invention is illustrated in more detail below based on the embodiment examples shown in the figures.
La figura 1 mostra come schema un interruttore di potenza per bassa tensione tribolare con un dispositivo di commutazione per rilevare una separazione dei contatti di commutazione in ogni polo. Figure 1 schematically shows a tri-pole low voltage power switch with a switching device to detect a separation of the switching contacts in each pole.
La figura 2 mostra in rappresentazione unipolare un dispositivo di commutazione del genere menzionato, in cui un organo di accoppiamento è comandabile mediante un diodo Trigger. Figure 2 shows a single-pole representation of a switching device of the aforementioned type, in which a coupling member can be controlled by means of a trigger diode.
Pure in rappresentazione unipolare la figura 3 mostra un esempio di realizzazione con un multivibratore come elemento di comando di un organo di accoppiamento. Also in unipolar representation, Figure 3 shows an example of embodiment with a multivibrator as a control element of a coupling member.
UGG/UZ/S UGG / UZ / S
Un interruttore di potenza tribolare 1 mostrato nella figura 1 in ogni polo contiene almeno un contatto di commutazione mobile 2 ed un contatto di commutazione fisso 3. E’ previsto un dispositivo di bloccaggio 4 in comune per mantenere i contatti di commutazione 2, 3 nello stato chiuso, fino a quando essi vengono liberati mediante azionamento del dispositivo di bloccaggio per mezzo di un magnete di sgancio 5. L'elemento di sgancio 4 è comandabile mediante un dispositivo di sgancio elettronico 6, al quale da convertitore di corrente, rispettivamente sensori di corrente 7 vengono addotti segnali misurati fomiti in ognuno dei poli. In maniera nota il dispositivo di sgancio 6 calcola il ritardo di sgancio, relativo ad una corrente circolante, e comanda corrispondentemente il magnete di sgancio 5. A tri-pole power switch 1 shown in Figure 1 in each pole contains at least one movable changeover contact 2 and one fixed changeover contact 3. A locking device 4 is provided in common to keep the changeover contacts 2, 3 in the state closed, until they are released by activating the locking device by means of a release magnet 5. The release element 4 can be controlled by means of an electronic release device 6, to which a current converter, respectively current sensors 7 measured signals supplied in each of the poles are added. In a known manner, the release device 6 calculates the release delay, relating to a circulating current, and correspondingly controls the release magnet 5.
Se attraverso l'interruttore di potenza 1 circola una corrente assai alta, come quella che si verifica nel caso di un cortocircuito, allora i contatti di commutazione 2 e 3 non rimangono chiusi ma vengono separati mediante forze provocate da corrente. Una tensione che compare in tal caso in corrispondenza dei contatti di commutazione cooperanti 2 e 3 tramite una resistenza addizionale 8 viene addotta ad un organo di accoppiamento 9, comandabile di poca potenza, con la cui uscita è possibile comandare un amplificatore di commutazione 10. L’amplificazione di commutazione 10 può essere un dispositivo elettronico autonomo oppure può essere formato completamente o parzialmente dal dispositivo di sgancio 6. Se il dispositivo di sgancio 6, come indicato Ubb/UZ/b If a very high current flows through the power switch 1, such as that which occurs in the event of a short circuit, then the switching contacts 2 and 3 do not remain closed but are separated by forces caused by current. A voltage which appears in this case at the cooperating switching contacts 2 and 3 via an additional resistor 8 is fed to a low-power controllable coupling member 9, with whose output it is possible to control a switching amplifier 10. L The switching amplification 10 can be an autonomous electronic device or it can be formed completely or partially by the release device 6. If the release device 6, as indicated Ubb / UZ / b
nella figura 1 , contiene un microprocessore μΡ, allora questo può trattare i segnali addotti dagli organi di accoppiamento 9 e azionare il magnete di sgancio 5 per mezzo di un semiconduttore di potenza non indicato. Il microprocessore μΡ forma pertanto insieme al menzionato semiconduttore di potenza un amplificatore di commutazione a due stadi. Il magnete di sgancio 5 pertanto è azionabile sia dal dispositivo di sgancio sia anche daH’amplÌficatore di commutazione 10. in Figure 1, it contains a microprocessor μΡ, then this can process the signals supplied by the coupling members 9 and actuate the release magnet 5 by means of a power semiconductor not indicated. The microprocessor μΡ therefore forms a two-stage switching amplifier together with the aforementioned power semiconductor. The release magnet 5 can therefore be operated both by the release device and also by the switching amplifier 10.
L’organo di accoppiamento 9 è preferìbilmente un organo di accoppiamento optoelettronico (accoppiatoio ottico), la cui proprietà sostanziale sta' nel fatto che fra la sua entrata e la sua uscita non esiste collegamento conduttivo diretto (collegamento galvanico). The coupling member 9 is preferably an optoelectronic coupling member (optical coupler), whose substantial property lies in the fact that between its input and its output there is no direct conductive connection (galvanic connection).
In tal modo si esclude che il dispositivo di sgancio elettronico 6 oppure l’amplificatore di commutazione 10 si porta in collegamento con il potenziale dei tracciati conduttori dell’interruttore di potenza 1. Il lato di entrata dell'organo di accoppiamento 9 presenta una resistenza interna talmente alta che non comporta problemi il permanente circuito-parallelo relativo ai contatti di commutazione 2 e 3 e pertanto vengono rispettate le norme per la separazione di circuiti elettrici. In this way it is excluded that the electronic release device 6 or the switching amplifier 10 is brought into connection with the potential of the conductor paths of the power switch 1. The input side of the coupling member 9 has an internal resistance so high that the permanent parallel-circuit relative to the switching contacts 2 and 3 does not cause problems and therefore the rules for the separation of electrical circuits are respected.
Con le esecuzioni del dispositivo di commutazione illustrate nelle figure 2 e 3 si garantisce un intervento particolarmente sicuro dell'organo di accoppiamento 9 e del dispositivo di commutazione 10. A tale scopo nell'esempio di realizzazione secondo la figura 2 è prevista una capacità 11 caricabile per mezzo di un diodo 12 e di Ubb/UZ/b With the versions of the switching device illustrated in Figures 2 and 3, a particularly safe intervention of the coupling member 9 and of the switching device 10 is ensured. For this purpose, a loadable capacity 11 is provided for this purpose in the embodiment example according to Figure 2. by means of a diode 12 and Ubb / UZ / b
una resistenza di carica 13 mediante la tensione che compare sui contatti di commutazione 2 e 3. La capacità 11 insieme ad un diodo Trigger 14 (DIAC) forma un circuito a valori di soglia per comandare l'organo di accoppiamento 9. L'ulteriore trattamento della grandezza di uscita dell'organo di accoppiamento 9 e l'azionamento del dispositivo di bloccaggio 4 avvengono nello stesso modo indicato nell'esempio di realizzazione secondo la figura 1. a charging resistor 13 by means of the voltage appearing on the switching contacts 2 and 3. The capacitance 11 together with a trigger diode 14 (DIAC) forms a threshold value circuit for controlling the coupling member 9. The further processing of the output quantity of the coupling member 9 and the actuation of the locking device 4 take place in the same way as indicated in the embodiment example according to Figure 1.
Nell'ulteriore esempio di realizzazione secondo la figura 3 il circuito a valori di soglia viene formato dalla capacità 11 in combinazione con un multivibratore 15. In tal modo rispetto al diodo Trigger 14 è possibile ottenere una sensibilità di intervento e protezione contro guasti ulteriormente migliorate. In the further embodiment according to Figure 3, the threshold value circuit is formed by the capacitor 11 in combination with a multivibrator 15. In this way, compared to the trigger diode 14, it is possible to obtain a further improved tripping sensitivity and protection against failures.
Anche se mediante la resistenza di carica 13 di alto valore ohmico si è provveduto per una sufficiente sicurezza contro contatto meccanico dell’interruttore di potenza 1 disinserito, è possibile prendere aggiuntivi accorgimenti. Nella figura 2 a tale scopo è mostrato tratteggiato un diodo di protezione 16 inserito in parallelo al circuito - serie formato da capacità 11 e diodo 12. Insieme alla resistenza di carica 13 il diodo di protezione 16 forma un circuito - parallelo diretto, permeabile per corrente alternata, relativa ai contatti di commutazione 2 e 3. Contemporaneamente il diodo di protezione 16 migliora la sicurezza di funzionamento della sorveglianza dei contatti in reti senza conduttore neutro oppure per interruttori di potenza quadripolari. Even if by means of the charging resistor 13 of high ohmic value it has been provided for a sufficient safety against mechanical contact of the power switch 1 disconnected, it is possible to take additional precautions. In figure 2, for this purpose, a protection diode 16 is shown dashed, inserted in parallel to the series circuit formed by capacitance 11 and diode 12. Together with the charging resistor 13, the protection diode 16 forms a circuit - direct parallel, permeable for current alternating, relative to the switching contacts 2 and 3. At the same time, the protection diode 16 improves the operational safety of the monitoring of the contacts in networks without neutral conductor or for four-pole power switches.
Un'ulteriore possibilità per aumentare la sicurezza di contro2066/02/S Another possibility to increase the security of counter 2066/02 / S
contatto meccanico consiste nel circuito-parallelo diretto di un diodo Z 17 rispetto alla capacità 1 1. Mechanical contact consists of the direct parallel-circuit of a diode Z 17 with respect to the capacitance 1 1.
Come variante del circuito di carica della capacità 11 nella figure 3 è mostrato l'impiego a scelta della già menzionata resistenza di carica 12 (ohmica) oppure di una resistenza di carica capacitiva 18 avente la forma di un condensatore. A riguardo si osservi che i contatti di commutazione di un interruttore di potenza a bassa tensione possiedono una capacità propria. Capacità di accoppiamento parassita. Per il ridimensionamento della capacità della resistenza di carica capacitiva 18 va pertanto tenuto conto della capacità propria. As a variant of the charging circuit of the capacitance 11, Figure 3 shows the use of either the aforementioned charging resistor 12 (ohmic) or a capacitive charging resistor 18 having the form of a capacitor. In this regard, it should be noted that the switching contacts of a low-voltage circuit breaker have their own capacitance. Parasitic mating ability. For the downsizing of the capacity of the capacitive charging resistor 18, the proper capacity must therefore be taken into account.
I componenti precedentemente descritti da impiegare a scelta, e, oppure aggiuntivamente possono essere impiegati indipendentemente dal fatto che l'eccitazione avvenga mediante un diodo Trigger 14 oppure un multivibratore 15. La resistenza di carica capacitiva 18 pertanto può essere prevista anche nel circuito secondo la figura 2, mentre il diodo Z 17 è impiegabile anche nel circuito secondo la figura 3. The components described above are to be used optionally, and / or additionally can be used regardless of whether the excitation occurs by means of a trigger diode 14 or a multivibrator 15. The capacitive charging resistor 18 can therefore also be provided in the circuit according to the figure 2, while the diode Z 17 can also be used in the circuit according to Figure 3.
A differenza dei dispositivi di commutazione noti illustrati all’inizio il dispositivo secondo l’invenzione non richiede modifiche costruttive di un interruttore di potenza, in quanto non sono necessari contatti ausiliari, interruttori ausiliari o finestre per sensori a radiazioni. Pertanto l'invenzione è adatta per la costruzioni di interruttore di potenza che meccanicamente appartengono ampliamente ad una serie costruttiva standard e tuttavia sono ^uoo/u^/o Unlike the known switching devices illustrated at the beginning, the device according to the invention does not require constructive modifications of a power switch, as no auxiliary contacts, auxiliary switches or windows for radiation sensors are required. Therefore the invention is suitable for the construction of power switches which mechanically belong largely to a standard constructive series and yet are ^ uoo / u ^ / o
impiegabili grazie all’aggiuntivo dispositivo di commutazione anche per il funzionamento di limitazione di corrente. usable thanks to the additional switching device also for current limiting operation.
Legenda Legend
1 Interruttore di potenza per basse tensioni 1 Power switch for low voltage
2 Contatto di commutazione mobile 2 Movable changeover contact
3 Contatto di commutazione fissa 3 Fixed changeover contact
4 Dispositivo di bloccaggio 4 Locking device
5 Magnete di sgancio 5 Release magnet
6 Dispositivo di sgancio elettronico 6 Electronic release device
7 Convertitore di corrente 7 Current converter
8 Resistenza addizionale 8 Additional resistance
9 Organo di accoppiamento 9 Coupling organ
10 Amplificazione di commutazione 10 Switching amplification
11 Capacità 11 Capacity
12 Diodo 12 Diode
13 Resistenza di carica 13 Charging resistor
14 Diodo Trigger 14 Trigger Diode
15 Multivibratore 15 Multivibrator
16 Diodo di protezione 16 Protection diode
17 Diodo Z 17 Diode Z
18 Resistenza di carica capacitiva. 18 Capacitive charging resistor.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001129746 DE10129746A1 (en) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | Circuit breaker with a switching device for detecting a separation of switching contacts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITMI20020313V0 ITMI20020313V0 (en) | 2002-06-13 |
| ITMI20020313U1 true ITMI20020313U1 (en) | 2003-12-15 |
Family
ID=7688838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ITMI20020313 ITMI20020313U1 (en) | 2001-06-15 | 2002-06-13 | POWER SWITCH WITH A SWITCHING DEVICE TO DETECT A SEPARATION OF SWITCHING CONTACTS |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| FR (1) | FR2826176B3 (en) |
| IT (1) | ITMI20020313U1 (en) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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2002
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Also Published As
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