JP2000136970A - フレキシブルせん断計測センサー - Google Patents
フレキシブルせん断計測センサーInfo
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- JP2000136970A JP2000136970A JP10311851A JP31185198A JP2000136970A JP 2000136970 A JP2000136970 A JP 2000136970A JP 10311851 A JP10311851 A JP 10311851A JP 31185198 A JP31185198 A JP 31185198A JP 2000136970 A JP2000136970 A JP 2000136970A
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- plate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 計測対象の構造や表面状態によらず適切な測
定位置に簡便に設置可能であり、しかも設置コスト低減
を図ることが可能であるせん断計測センサーを提供す
る。 【解決手段】 計測対象となる物体表面に当接される下
板１５と、この下板１５と略平行を保ちつつ、物体表面
に作用するせん断力Ｓを受ける上板１１とが、せん断方
向に相対移動可能に一体化され、上下板間に内設される
ひずみゲージ１４が、せん断力Ｓを検知する検知端部１
４ａの一端を上板１１に、他端を下板１５に連結された
せん断計測センサー１０であって、上板１１と下板１５
とが可撓性を有する。
定位置に簡便に設置可能であり、しかも設置コスト低減
を図ることが可能であるせん断計測センサーを提供す
る。 【解決手段】 計測対象となる物体表面に当接される下
板１５と、この下板１５と略平行を保ちつつ、物体表面
に作用するせん断力Ｓを受ける上板１１とが、せん断方
向に相対移動可能に一体化され、上下板間に内設される
ひずみゲージ１４が、せん断力Ｓを検知する検知端部１
４ａの一端を上板１１に、他端を下板１５に連結された
せん断計測センサー１０であって、上板１１と下板１５
とが可撓性を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、せん断力を計測す
るせん断センサーに関し、特に可撓性を有するせん断セ
ンサーに関する。
るせん断センサーに関し、特に可撓性を有するせん断セ
ンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のせん断計測センサーには、比較的
厚みがあって剛な素材（例えば鋼製）を使用した上下板
と係る上下板間に設けられたせん断センサーとからな
り、下板を計測対象に当接させ、上板にかかるせん断力
（または応力）をせん断センサーに伝達し計測するとい
ったものがあった。
厚みがあって剛な素材（例えば鋼製）を使用した上下板
と係る上下板間に設けられたせん断センサーとからな
り、下板を計測対象に当接させ、上板にかかるせん断力
（または応力）をせん断センサーに伝達し計測するとい
ったものがあった。
【０００３】また、上記の下板面上の一端にロードセル
を取付けて計測対象に固定し、そのロードセルと同じ面
内に、車輪を備えた上板を配置して、上板にかかるせん
断力により上板が下板面上を移動すると、ロードセルに
圧力が及ぼされることになり、その結果せん断力を荷重
として計測するといったものもあった。
を取付けて計測対象に固定し、そのロードセルと同じ面
内に、車輪を備えた上板を配置して、上板にかかるせん
断力により上板が下板面上を移動すると、ロードセルに
圧力が及ぼされることになり、その結果せん断力を荷重
として計測するといったものもあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
せん断計測センサーは、上記いずれのものもそのセンサ
ーを構成する部材が比較的剛性の高いものであり、構造
的に可撓性を有するものではなく、しかも、外形も一般
に定形であった。
せん断計測センサーは、上記いずれのものもそのセンサ
ーを構成する部材が比較的剛性の高いものであり、構造
的に可撓性を有するものではなく、しかも、外形も一般
に定形であった。
【０００５】加えて、計測対象の場所によっては設置が
非常に難しく、たとえば、上記のロードセルを用いてせ
ん断力を計測するセンサーなどは、計測対象に構造的に
組み込んで、上板がせん断力のみを感知して移動するよ
う取付角度も勘案しながら設置を行わなければならなか
った。
非常に難しく、たとえば、上記のロードセルを用いてせ
ん断力を計測するセンサーなどは、計測対象に構造的に
組み込んで、上板がせん断力のみを感知して移動するよ
う取付角度も勘案しながら設置を行わなければならなか
った。
【０００６】また、せん断計測センサー自体は非常に高
価であり（例えば一台数十万円）、多数購入して広範に
測定を行うといったことはコスト的に困難であった。
価であり（例えば一台数十万円）、多数購入して広範に
測定を行うといったことはコスト的に困難であった。
【０００７】つまり、従来のせん断計測センサーは、可
撓性を備えることなく外形も定形である上に、購入コス
トもかさむこととなっているため、例えば、センサー設
置予定表面が曲面であったり、多くの設置数が必要であ
るといった測定対象に対しては、その外形や表面状態ま
たコスト的な面により適切な位置に十分な数のセンサー
設置を実施することは困難であることが多かった。
撓性を備えることなく外形も定形である上に、購入コス
トもかさむこととなっているため、例えば、センサー設
置予定表面が曲面であったり、多くの設置数が必要であ
るといった測定対象に対しては、その外形や表面状態ま
たコスト的な面により適切な位置に十分な数のセンサー
設置を実施することは困難であることが多かった。
【０００８】そこで、本発明は、このような従来の課題
に着目してなされたもので、計測対象の構造や表面状態
によらず適切な測定位置に簡便に設置可能であり、しか
も設置コスト低減を図ることが可能であるせん断計測セ
ンサーを提供するものである。
に着目してなされたもので、計測対象の構造や表面状態
によらず適切な測定位置に簡便に設置可能であり、しか
も設置コスト低減を図ることが可能であるせん断計測セ
ンサーを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、計測対象となる物体表
面に当接される下板と、この下板と略平行を保ちつつ、
前記物体表面に作用するせん断力を受ける上板とが、せ
ん断方向に相対移動可能に一体化され、前記上下板間に
内設されるひずみゲージが、せん断力を検知する検知端
部の一端を前記上板に、他端を前記下板に連結されたせ
ん断計測センサーであって、前記上板と下板とが可撓性
を有することを特徴とする。
達成するためになされたもので、計測対象となる物体表
面に当接される下板と、この下板と略平行を保ちつつ、
前記物体表面に作用するせん断力を受ける上板とが、せ
ん断方向に相対移動可能に一体化され、前記上下板間に
内設されるひずみゲージが、せん断力を検知する検知端
部の一端を前記上板に、他端を前記下板に連結されたせ
ん断計測センサーであって、前記上板と下板とが可撓性
を有することを特徴とする。
【００１０】また、前記上下板間に、可撓性を有する間
詰め材が備えられていると好適であり、係る間詰め材に
形成された空所に前記ひずみゲージが内設されていても
よい。
詰め材が備えられていると好適であり、係る間詰め材に
形成された空所に前記ひずみゲージが内設されていても
よい。
【００１１】さらに、前記間詰め材と前記上板との間
に、可撓性を有する滑り材が挟持されるとより好適であ
る。
に、可撓性を有する滑り材が挟持されるとより好適であ
る。
【００１２】上記に加えて、外部から前記上下板間への
異物侵入を阻止するため、前記フレキシブルせん断計測
センサーの外周に、コーティングを施すとよい。
異物侵入を阻止するため、前記フレキシブルせん断計測
センサーの外周に、コーティングを施すとよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明のフレキシブルせん断計測
センサー１０を示す分解斜視図であり、図２は、外部か
らの異物侵入を阻止するため、本発明のフレキシブルせ
ん断計測センサー上下板間の外周にコーティングを施し
た状態を示す説明図である。
センサー１０を示す分解斜視図であり、図２は、外部か
らの異物侵入を阻止するため、本発明のフレキシブルせ
ん断計測センサー上下板間の外周にコーティングを施し
た状態を示す説明図である。
【００１５】本発明のフレキシブルせん断計測センサー
１０は、図１に示すように、例えば上から、アルミ製上
板１１（他に例えば銅板、リン青銅板など）、滑り材１
２（例えばテフロンシート）、間詰め材１３（例えば硬
質ゴム）、間詰め材空所１３ａに内設されるひずみゲー
ジ１４、そして例えば上板１１と同様なアルミ製下板１
５といった層構造をなしている。
１０は、図１に示すように、例えば上から、アルミ製上
板１１（他に例えば銅板、リン青銅板など）、滑り材１
２（例えばテフロンシート）、間詰め材１３（例えば硬
質ゴム）、間詰め材空所１３ａに内設されるひずみゲー
ジ１４、そして例えば上板１１と同様なアルミ製下板１
５といった層構造をなしている。
【００１６】さらに図２（ａ）、（ｂ）のごとく、上下
板間の端面には、例えば軟質ゴムによるコーティング１
６が施され、周囲からの土粒子や水が、上下板間内部に
侵入しないよう措置がなされるものとする。
板間の端面には、例えば軟質ゴムによるコーティング１
６が施され、周囲からの土粒子や水が、上下板間内部に
侵入しないよう措置がなされるものとする。
【００１７】ここで上記の間詰め材１３は、外部からの
力に対して、内設するひずみゲージ１４を保護可能な厚
みと強度とを備えるものとする。
力に対して、内設するひずみゲージ１４を保護可能な厚
みと強度とを備えるものとする。
【００１８】また、滑り材１２は、上記間詰め材１３と
上板１１との間に挟持されており、上板１１に作用する
せん断力に応じて間詰め材１３上を上板１１がスムーズ
に滑動可能ならしめるものであり、テフロンシートなど
の、厚みは薄くとも適度な強度を備えつつ十分な滑動性
能を有する素材が好ましい。
上板１１との間に挟持されており、上板１１に作用する
せん断力に応じて間詰め材１３上を上板１１がスムーズ
に滑動可能ならしめるものであり、テフロンシートなど
の、厚みは薄くとも適度な強度を備えつつ十分な滑動性
能を有する素材が好ましい。
【００１９】さらに、上下板間に内設されるひずみゲー
ジ１４は、例えば、軸力のみを精度良く検出するクロス
ゲージを採用すると好適である。
ジ１４は、例えば、軸力のみを精度良く検出するクロス
ゲージを採用すると好適である。
【００２０】本発明のフレキシブルせん断計測センサー
１０は、上板１１、下板１５、間詰め材１３、及び滑り
材１２がそれぞれ可撓性を備えているため、計測対象の
表面が例えば曲面であろうとも設置可能であるが、それ
ぞれの部材の厚みや素材を適宜変更することで、センサ
ー全体の剛性を向上させて従来のセンサー同様、剛な構
造を備えるものに変更して使用するといったことも任意
に選択可能である。
１０は、上板１１、下板１５、間詰め材１３、及び滑り
材１２がそれぞれ可撓性を備えているため、計測対象の
表面が例えば曲面であろうとも設置可能であるが、それ
ぞれの部材の厚みや素材を適宜変更することで、センサ
ー全体の剛性を向上させて従来のセンサー同様、剛な構
造を備えるものに変更して使用するといったことも任意
に選択可能である。
【００２１】図３は、図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った本
発明のフレキシブルせん断計測センサー１０の断面図で
ある。
発明のフレキシブルせん断計測センサー１０の断面図で
ある。
【００２２】この図では、上下板間には滑り材１２を介
して間詰め材１３が配されており、その間詰め材１３に
は空所１３ａが設けられ、ひずみゲージ１４の検知端部
１４ａが上下板を結ぶように接合されて内設されている
様子が示されている。この際、ひずみゲージが検出する
せん断力Ｓは、例えば紙面上左から右の方向を示すもの
とする。
して間詰め材１３が配されており、その間詰め材１３に
は空所１３ａが設けられ、ひずみゲージ１４の検知端部
１４ａが上下板を結ぶように接合されて内設されている
様子が示されている。この際、ひずみゲージが検出する
せん断力Ｓは、例えば紙面上左から右の方向を示すもの
とする。
【００２３】また、図のように滑り材１２にも間詰め材
１３の空所１３ａと合わせて空所１２ａが設けられもの
とする。
１３の空所１３ａと合わせて空所１２ａが設けられもの
とする。
【００２４】係るひずみゲージ１４の内設パターンＰと
しては、図４（ａ）に示すように２次元２方向である場
合や、同図（ｂ）に示すように２次元４方向である場合
などが考えられ、それ以外にも、例えば３次元配置とし
たり、矩形だけでなく円形に配置したりと測定対象や目
的に応じて様々なパターンを採用することが可能であ
る。
しては、図４（ａ）に示すように２次元２方向である場
合や、同図（ｂ）に示すように２次元４方向である場合
などが考えられ、それ以外にも、例えば３次元配置とし
たり、矩形だけでなく円形に配置したりと測定対象や目
的に応じて様々なパターンを採用することが可能であ
る。
【００２５】図５には、本発明のフレキシブルせん断計
測センサー１０を曲面を有する台座Ｍ上に設置した状況
を示しており、さらにその台座Ｍごと傾きを与えること
で台座Ｍ表面の載置物Ｌの移動が生じて、その移動に由
来するせん断力Ｓが発生している様子も表している。
測センサー１０を曲面を有する台座Ｍ上に設置した状況
を示しており、さらにその台座Ｍごと傾きを与えること
で台座Ｍ表面の載置物Ｌの移動が生じて、その移動に由
来するせん断力Ｓが発生している様子も表している。
【００２６】この台座Ｍを徐々に紙面上時計方向に傾け
ることで、台座Ｍ上の載置物Ｌ（例えば土砂など）は下
方に向け移動を始め、台座Ｍの傾きが増大するとともに
その移動量も大きくなる。
ることで、台座Ｍ上の載置物Ｌ（例えば土砂など）は下
方に向け移動を始め、台座Ｍの傾きが増大するとともに
その移動量も大きくなる。
【００２７】移動量の増大に伴い、台座Ｍ表面に働くせ
ん断力Ｓも増大し、設置されたフレキシブルせん断計測
センサー１０の上板１１も係るせん断力Ｓを受けること
となる。
ん断力Ｓも増大し、設置されたフレキシブルせん断計測
センサー１０の上板１１も係るせん断力Ｓを受けること
となる。
【００２８】その結果得られたせん断力Ｓと台座Ｍの傾
斜角度の関係を図６に示す。
斜角度の関係を図６に示す。
【００２９】載置物をＮｏ．１〜５まで５種類変化させ
ており、その性質の違いによりグラフ形状は異なるが、
いずれも傾斜角度の増大に応じたせん断力の増減を忠実
に計測したことを表している。
ており、その性質の違いによりグラフ形状は異なるが、
いずれも傾斜角度の増大に応じたせん断力の増減を忠実
に計測したことを表している。
【００３０】なお、本実施例では、ひずみゲージ１４と
してクロスゲージを示したが、それに限らず、同様の性
能を備えるものであればいずれも採用することが出来
る。
してクロスゲージを示したが、それに限らず、同様の性
能を備えるものであればいずれも採用することが出来
る。
【００３１】また、上板１１、滑り材１２、間詰め材１
３、及び下板１５の厚みと素材は、センサー全体に求め
る剛性（または可撓性）や、せん断力の大きさに応じて
適宜設定可能である。
３、及び下板１５の厚みと素材は、センサー全体に求め
る剛性（または可撓性）や、せん断力の大きさに応じて
適宜設定可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のフ
レキシブルせん断計測センサーによれば、その上下板
（もしくはそれに加えて間詰め材及び滑り材）の板厚や
素材を適宜選択することで可撓性と剛性の程度を自在に
変更可能で、計測対象の構造や曲面か平面かといった表
面状態によらず適切な測定位置に簡便に設置することが
可能となるのである。
レキシブルせん断計測センサーによれば、その上下板
（もしくはそれに加えて間詰め材及び滑り材）の板厚や
素材を適宜選択することで可撓性と剛性の程度を自在に
変更可能で、計測対象の構造や曲面か平面かといった表
面状態によらず適切な測定位置に簡便に設置することが
可能となるのである。
【００３３】しかも従来のせん断計測センサーが一台当
たり数十万円程度の購入費用を要していたの比べ、本発
明のフレキシブルせん断計測センサーは一台当たり数万
円程度でしかなく、設置コストの大幅な低減を図ること
ができる。
たり数十万円程度の購入費用を要していたの比べ、本発
明のフレキシブルせん断計測センサーは一台当たり数万
円程度でしかなく、設置コストの大幅な低減を図ること
ができる。
【００３４】したがって、センサー設置予定表面が曲面
であったり、多くの設置数が必要であるといった測定対
象に対しても適切な位置に十分な数のセンサー設置を実
施することが出来る。
であったり、多くの設置数が必要であるといった測定対
象に対しても適切な位置に十分な数のセンサー設置を実
施することが出来る。
【図１】本発明のフレキシブルせん断計測センサーを示
す分解斜視図である。
す分解斜視図である。
【図２】外部からの異物侵入を阻止するため、本発明の
フレキシブルせん断計測センサー上下板間の外周にコー
ティングを施した状態を示す説明図である。
フレキシブルせん断計測センサー上下板間の外周にコー
ティングを施した状態を示す説明図である。
【図３】図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った本発明のフレキ
シブルせん断計測センサーの断面図である。
シブルせん断計測センサーの断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明のフレキシブルせん
断計測センサーの上下板間に内設されるひずみゲージの
内設パターンを示す平面図である。
断計測センサーの上下板間に内設されるひずみゲージの
内設パターンを示す平面図である。
【図５】本発明のフレキシブルせん断計測センサー曲面
を有する台座上に設置した状態を示す説明図である。
を有する台座上に設置した状態を示す説明図である。
【図６】本発明のフレキシブルせん断計測センサーを、
曲面を有する台座上に設置し、係る台座を徐々に傾けて
求めたせん断力と台座の傾斜角度との関係を示すグラフ
である。
曲面を有する台座上に設置し、係る台座を徐々に傾けて
求めたせん断力と台座の傾斜角度との関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】 Ｓ せん断力 １０ フレキシブルせん断計測センサー １１ 上板 １２ 滑り材 １３ 間詰め材 １４ ひずみゲージ １４ａ 検知端部 １５ 下板
Claims (5)
- 【請求項１】 計測対象となる物体表面に当接される下
板と、この下板と略平行を保ちつつ、前記物体表面に作
用するせん断力を受ける上板とが、せん断方向に相対移
動可能に一体化され、前記上下板間に内設されるひずみ
ゲージが、せん断力を検知する検知端部の一端を前記上
板に、他端を前記下板に連結されたせん断計測センサー
であって、前記上板と下板とが可撓性を有することを特
徴とするフレキシブルせん断計測センサー。 - 【請求項２】 前記上下板間に、可撓性を有する間詰め
材が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の
フレキシブルせん断計測センサー。 - 【請求項３】 前記間詰め材に形成された空所に前記ひ
ずみゲージが内設されていることを特徴とする請求項２
に記載のフレキシブルせん断計測センサー。 - 【請求項４】 前記間詰め材と前記上板との間に、可撓
性を有する滑り材が挟持されることを特徴とする請求項
２または３に記載のフレキシブルせん断計測センサー。 - 【請求項５】 前記フレキシブルせん断計測センサーの
外周に、外部から前記上下板間への異物侵入を阻止する
コーティングを施したことを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載のフレキシブルせん断計測センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31185198A JP3508585B2 (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | フレキシブルせん断計測センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31185198A JP3508585B2 (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | フレキシブルせん断計測センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000136970A true JP2000136970A (ja) | 2000-05-16 |
| JP3508585B2 JP3508585B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=18022187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31185198A Expired - Fee Related JP3508585B2 (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | フレキシブルせん断計測センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3508585B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002098601A (ja) * | 2000-09-26 | 2002-04-05 | Molten Corp | ずれ力測定装置 |
| WO2003050492A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-19 | Alliant Techsystems Inc. | Measuring shear stress at an interface with two walls and two crossed sensor elements |
| JP2009222556A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Hiroshima Univ | ずれ応力センサおよび分布型ずれ応力センサ |
| CN101819075A (zh) * | 2010-04-26 | 2010-09-01 | 清华大学 | 一种单向支座剪力测量装置及测量方法 |
| US9091608B2 (en) | 2012-06-05 | 2015-07-28 | Hyundai Motor Company | Apparatus for measuring shearing force upon sitting |
| KR101657894B1 (ko) * | 2015-05-04 | 2016-09-21 | 연세대학교 원주산학협력단 | 전단력 측정 센서 및 장치 |
| CN111256884A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-09 | 清华大学 | 可识别压力和剪力的柔性传感器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105758559B (zh) * | 2016-04-08 | 2019-06-25 | 干飞 | 一种剪应力测试装置和方法 |
-
1998
- 1998-11-02 JP JP31185198A patent/JP3508585B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002098601A (ja) * | 2000-09-26 | 2002-04-05 | Molten Corp | ずれ力測定装置 |
| WO2003050492A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-19 | Alliant Techsystems Inc. | Measuring shear stress at an interface with two walls and two crossed sensor elements |
| US6776049B2 (en) | 2001-12-07 | 2004-08-17 | Alliant Techsystems Inc. | System and method for measuring stress at an interface |
| US7077011B2 (en) | 2001-12-07 | 2006-07-18 | Alliant Techsystems Inc. | Apparatus and method for measuring stress at an interface |
| JP2009222556A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Hiroshima Univ | ずれ応力センサおよび分布型ずれ応力センサ |
| CN101819075A (zh) * | 2010-04-26 | 2010-09-01 | 清华大学 | 一种单向支座剪力测量装置及测量方法 |
| CN101819075B (zh) * | 2010-04-26 | 2012-07-25 | 清华大学 | 一种单向支座剪力测量装置及测量方法 |
| US9091608B2 (en) | 2012-06-05 | 2015-07-28 | Hyundai Motor Company | Apparatus for measuring shearing force upon sitting |
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| CN111256884A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-09 | 清华大学 | 可识别压力和剪力的柔性传感器 |
| CN111256884B (zh) * | 2020-02-25 | 2020-10-23 | 清华大学 | 可识别压力和剪力的柔性传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3508585B2 (ja) | 2004-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031215 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |