JP2002541412A - 構造ブラインドボルト - Google Patents

構造ブラインドボルト

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JP2002541412A
JP2002541412A JP2000610983A JP2000610983A JP2002541412A JP 2002541412 A JP2002541412 A JP 2002541412A JP 2000610983 A JP2000610983 A JP 2000610983A JP 2000610983 A JP2000610983 A JP 2000610983A JP 2002541412 A JP2002541412 A JP 2002541412A
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driver
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core
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JP2000610983A
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ジェイ． コセンザ，フランク
Original Assignee
ザ フェアチャイルド ホールディング コーポレイション
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/10—Hollow rivets; Multi-part rivets fastened by expanding mechanically
    • F16B19/1027—Multi-part rivets
    • F16B19/1036—Blind rivets
    • F16B19/1045—Blind rivets fastened by a pull - mandrel or the like
    • F16B19/1063—Blind rivets fastened by a pull - mandrel or the like with a sleeve or collar sliding over the hollow rivet body during the pulling operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B13/00—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose
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Abstract

(57)【要約】 ワークピースの位置決め開口内部に受容されるように寸法付けされた中空ボルト１６を有する少なくとも２つの重なるワークピース１２、１４を圧縮結合するためのブラインドボルト１０を提供する。中空ボルトは、伸長されたヘッド部分１８、ヘッド部分から延びる把持区画２０、把持区画から延びる減少された直径の外部ねじ山付き部分２２を有する。傾斜区画２４は、把持区画とねじ山付き部分との間に延びる。伸長されたシャフト３２を有するコアボルト３０は、中空ボルトの筒状穴内部に位置され且つ中空ボルトの外側に延びるドライバヘッドを含む。ブラインドボルト組立体は、中空ボルトのねじ山付き端部分をねじ受容できる内部ねじ山付き区画と、コアボルトのドライバ部分を受容するドライバ区画とを含む。コアボルトのドライバ部分とカラーのドライバ区画とは、嵌合キー溝を含むことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 本発明は、板状材料を互いに固定するためのブラインドファスナ、特にせん断
値、曲げ値、引張値を向上させたブラインドボルトに関する。
【０００２】 ブラインドファスナは、下側にアクセスできない板状材料の固定に特に有用で
あった。典型的には、このようなファスナは板状材料を通過する開口に挿入され
、ファスナを係合するためのねじ山付き心棒を含む。心棒の回転は、エキスパン
ション部材を材料の下側に係合するように引張る。エキスパンションは、ナット
本体を下側に係合するようにエキスパンション部材を半径方向外側に押し込むこ
とによりなされる。板状材料を十分に締結する完全なエキスパンション状態（拡
張状態）で、ねじ山付き心棒の外部端部は、外部表面から突起を除去するように
分離されても良い。
【０００３】 このようなファスナは、航空機や宇宙船組立体に広く使用される。しかしなが
ら、航空機等の振動と音響疲労とによりファスナは緩められる。
【０００４】 従来使用可能なブラインドボルトは、中空ボルト内部に位置する外部ねじ山付
きコアボルトを備え、内部ねじ山付きコアボルト上にねじ付けされる。また、コ
アボルトは、長手方向に沿ってブレイクネックを有する。ブラインドボルトは、
１つ以上のワークピースの開口内部に中空ボルトを配置し且つカラーに対してコ
アボルトを回転することにより取り付けられる。コアボルトの回転は、カラーを
中空ボルトまで移動させ且つ半径方向に延ばす。コアボルトの回転は、カラーが
構造物の下側に当接するまでカラーを中空ボルトのヘッド方向に移動させ続ける
。そしてカラーは、軸線方向に停止し、半径方向に拡張し始め、回転し続けるこ
とにより、カラーを最大直径に到達させ、構造物上の圧縮荷重を増加させる。ま
た、コアボルトシャフト上のブレイクネックがねじり荷重で破壊する時点まで抵
抗が増加する。
【０００５】 従来の利用可能なブラインドボルト形状における問題は、コアボルト形状に対
して固定する又は回転抵抗を付与するために中空ボルトの把持区画において僅か
な変形を必要とすることである。このかしめ又は変形は、部品の緩みや分離を回
避させることを目的とする。この追加された摩擦はしばしば、許容されるブレイ
クネック破断レベルの範囲を悪化させる。一般に使用可能なブラインドボルト形
状における他の問題は、取付け中にコアボルトが破砕するようなねじり荷重が作
用した場合に、カラーが中空ボルトから自由に落下し、従って構造的に弱くさせ
ることである。
【０００６】 その結果、改良されたせん断曲げ値及び引張値を有し、従来使用可能なブライ
ンドボルト形状に関する問題を解決する改良されたブラインドボルト形状が必要
とされる。
【０００７】 発明の概要 本発明は、改良されたせん断、曲げ及び引張値を有し、従来のブラインドボル
ト形状の短所を解決するように設計された構造ブラインドボルト組立体を提供す
る。本発明のブラインドボルトは、ヘッド部分、把持部分及びヘッド部分の反対
側にあるねじ山付き部分を有する中空ボルトを含む。筒状穴又は開口は、ボルト
の全長に沿ってボルトの中心を通って延びている。十字溝は、ブラインドボルト
組立体の取付中に中空ボルトを回転させないようにドライバ器具を適合させるた
めにヘッド部分の表面にはめ込まれている。
【０００８】 中空ボルトの内径より僅かに小さい長い筒状シャフトを有するコアボルトは、
中空ボルト内に位置される。コアボルトのシャフトの一方の端部に位置されるも
のは、外部キー溝付きドライバー構造を有するヘッド部分である。また、ヘッド
部分から離れて筒状シャフトに沿って位置されるのは、”ブレイクネック”と一
般に呼ばれる減少された直径の溝である。筒状シャフトに沿ってブレイクネック
の上方に延びるのは、ヘッド部分の反対側のシャフトの端部に延びる２つの平行
なフラット面である。平行なフラット面は、組立工程中にコアボルトを回転する
ためのドライバとして機能する。
【０００９】 またブラインドボルト組立体は、中空筒状構造を有するカラーを含む。カラー
の内径の部分は、内部ねじ山付き部分に案内する与えられた全長用の滑らかなボ
アを含む。内部ねじ山付き部分は、中空ボルトの端部のねじ山と嵌合するように
形状される。また、カラーの内径に位置されるのは、ねじ山付き部分に隣接し且
つ滑らかなボア部分と反対側にあるキー溝付き部分である。キー溝部分は、コア
ボルトのキー溝形状を備える嵌合形状を有する。カラーのキー溝部分は、最終組
立体中にコアボルトをカラーに捕捉するコアボルトの嵌合するキー溝の全長より
も僅かに長い。
【００１０】 本発明の他の目的、特徴及び長所は、添付図面に関連する以下の詳細な説明か
ら明白であろう。 本発明は、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を参照することによ
り十分理解されよう。
【００１１】 発明の詳細な説明 図１は、構造ブラインドボルト組立体１０を示している。ファスナ１０は、重
なるシート１２、１４等のワークピースを固定するために使用される。典型的に
は、シートはアルミニウム又は他の合成材料を含む航空空間で一般に使用される
材料から製造される。ブラインドボルト組立体１０は、締結力を与え、これによ
りシート１２、１４を把持するように形状される。ブラインドボルト組立体１０
は、シート１４の内部表面へのアクセスが不可能である航空機及び宇宙船の組立
体に特に有用である。この使用は、典型的には”ブラインド”使用として一般的
に知られている。
【００１２】 本発明のブラインドボルト組立体１０は、図２、３に示される中空ボルト１６
を含む。中空ボルト１６は、拡張されたヘッド部分１８と、ヘッド部分１８から
延びている把持部分２０と、ヘッド部分１８の反対側にある把持部分２０から延
びているねじ山付き端部分２２とを含む。好ましくは、ねじ山付き端部分は、左
手用ねじ山を含む。ねじ山付き端部分２２は、把持区画の直径よりも小さい直径
を有し、ねじ山付き端部分と把持部分との間に延びる傾斜部分２４により移行さ
れる。
【００１３】 拡張されたヘッド部分１８は、シート１２を備える平面構造として図面に示さ
れているが、ヘッド部分が六角形で突出する又は他の望ましい形状等の他の構造
をも含むことが理解される。表面からヘッド部分に埋め込まれることにより、ブ
ラインドボルト組立体の取付中に中空ボルトの回転を回避すべくドライバ器具（
図示せず）を受容するのための複数の取付溝２６である。取付溝２６は、断面溝
構造として示されているが、回転を防止し且つドライバ器具を受容するためのヘ
ッド部分内の六角形、四角形又は他の凹部分の形状を含む他の手段も存在するこ
とが理解されよう。
【００１４】 中空ボルト１６の中央を通って延びるのは、ヘッド部分と把持区画とねじ付き
端部分とを通って延びる筒状穴２８である。筒状穴２８は、ねじ付き端部分の外
側直径よりも小さい直径を有し、図４、５により詳細に示されるコアボルト３０
を受容する。
【００１５】 コアボルト３０は、中空ボルト１６の筒状穴２８の直径よりも僅かに小さい長
い筒状シャフト３２を含む。シャフトの一方の端部において、シャフト３２より
も大きく且つ筒状穴２８の直径よりも大きい外径を有するヘッド部分を有する。
ヘッド部分は、以下、詳細に記載するドライバのように使用されるべきヘッドの
円周の周りに機械加工される複数のキー溝３６を有する。ヘッド部分３４から離
れてコアボルトのシャフト３２に沿って位置されるのは、”ブレイクネック”と
して一般に知られている減少された直径の溝３７である。溝３７からシャフト３
２に沿って延びるのは、ヘッド３４の反対側にあるシャフトの端部に延びる機械
加工されたフラット表面である。フラット表面３８は、組立中にコアボルトを回
転するためのドライバとして利用される。シャフトがドライバとして作用する機
械加工されたフラット表面を有するように示されるが、コアボルトは、このシャ
フトの端部表面の凹部分等の機能を達成するように他の特徴を組込むことができ
ることが理解される。
【００１６】 また図６、７に示すように、本発明のブラインドボルト組立体１０は、カラー
４０を含む。カラー４０はカラーの一方の端部から延びる滑らかなボア区画４２
を備える中空筒状構造を有する。カラーの滑らかなボア部分は、ねじ山付き区画
４４を境界とし、該区画に変化する。ねじ山付き区画は、中空ボルトのねじ山付
き端部分と嵌合するように形状される内部ねじ山を含み、また左手用ねじ山であ
ることが好ましい。カラーのねじ山付き区画４４は、キー溝付き区画４６の内径
の周りに機械加工された複数のキー溝４８を含むキー溝付き区画４６の中で停止
される。キー溝４８は、コアボルト上のキー溝３６と嵌合するように寸法付けさ
れる。キー溝部分４６は、コアボルト上の嵌合するキー溝３６の長さよりも僅か
に長い長さを有する。このように僅かに長くする目的は、コアボルトを最終組立
体の中のカラーに捕捉することである。
【００１７】 ブラインドボルト組立体１０は、まずシート１２、１４を通って取付ける前に
組み立てられる。最初の組立は、カラー４０が中空ボルトのねじ山付き端部２２
の上にカラーをねじ付けすることによりまず取付けられる。カラー４０は、中空
ボルト上の傾斜部分２４と当接するまで反時計周りに回転される。次にコアボル
ト３０は、コアボルト上のキー溝３６がカラー４０の中のキー溝３８と嵌合する
まで、中空ボルトの内部に滑り込まれる。一旦キー溝が位置決めされると、コア
ボルトは、コアボルトがさらに走行できないようにされるまでカラーの表面の下
方に押し付けられる。さらなる組立は、カラーの外径が円周方向に内向きスウェ
ージ加工される（タップ切り）際に生じる。この最終作業は、コアボルトをカラ
ーに捕捉し、コアボルトは、ねじ山により物理的に捕捉され、１つの部材になる
。
【００１８】 シート１２、１４を通す最終組立は、ブラインドボルト組立体１０をドライバ
器具に取付けることによりなされ、コアボルト上の平行なフラット表面３８と中
空ボルト上の取付け溝とは、ドライバ器具と嵌合する。そしてコアボルト組立体
は、シート１２、１４の配列された開口の中に位置され、ドライバ器具は、反時
計回りにコアボルト上の平行なフラット面を回転するように作動される。回転荷
重は、コアボルトのシャフトからキー溝３６、従ってカラー４０上の嵌合キー溝
４８に伝達される。この点で、カラーのねじ山付き区画４４は、順番にカラーの
滑らかなボア区画４２を中空ボルトのヘッド部分１８方向でシート１４の内側表
面に移動させるように押圧する中空ボルトのねじ山付き端部上を回転する。回転
を継続させることは、中空ボルトの傾斜部分２４の上方半径方向に移動させ拡張
させる。さらに回転は、カラーの滑らかなボア部分４２をシート１４の内側表面
と当接するまで中空ボルトのヘッド方向に移動させ続けるであろう。この点で、
カラーは、軸線方向に移動させ、図１の点線５２で示すように半径方向に拡張さ
せる。コアボルトを回転させ続けることは、カラーを最大直径に到達させ、シー
ト１２、１４上の圧縮荷重を増加させる。コアボルトのシャフト上のブレイクネ
ック３７がねじり荷重で破砕されるまで、抵抗力は増大する。ブレイクネックは
、シート１２、１４の過重圧縮を回避すべく荷重制限要素として作用する。一旦
、ブレイクネックでの破砕が生じると、取付けは完了する。
【００１９】 従来のコアボルト設計以上の本発明のコアボルト組立体１０の長所は、カラー
を拡張するためのねじ山が中空ボルトに位置される。中空ボルトにねじ山を配置
することの長所は、接合部の引張過重を略増大させることであり、これは、ねじ
山のサイズと従来設計の内部ねじ山の小径よりも構造上有利である浅い合成ねじ
れ角とを与えることにより生じる。本発明のブラインドボルト組立体の他の長所
は、中空ボルトのねじ山にカラーをねじ込むことによりワークピースを取付けた
後に、カラーが中空ボルトに永久に取付けられることである。取付中にカラーが
ひっくり返された後、変形工程中に自動的にねじ留めされる。本発明のコアボル
ト組立体は、従来のブラインドボルト設計と比べて改良されたシート荷重性能を
提供する。一般にせん断荷重は、大径、ピッチ径、小径及びねじ山角度を含む内
部及び外部のねじ山の許容誤差の変化の結果生じる。中実シャフトを備える筒状
穴を含むブラインドボルト組立体を使用することにより、許容誤差の変化は、コ
アボルトと中空ボルトとの間の嵌め合いの度合いに制限される。
【００２０】 本発明は好ましい実施形態についての記載であるが、特許請求の範囲に記載さ
れた発明のすべての目的範囲内で変形例と改良例とが創造可能であることが理解
されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のブラインドボルト組立体の部分断面図である。
【図２】 図１のブラインド組立体の中空ボルトの部分断面側面図である。
【図３】 図２の中空ボルトの端面図である。
【図４】 図１のブラインドボルト組立体のコアボルトの側面図である。
【図５】 図４のコアボルトの端面図である。
【図６】 図１のブラインドボルト組立体のカラーの部分断面側面図である。
【図７】 図６のカラーの端面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２つの重なるワークピースを圧縮結合するための
    ファスナであって、 ヘッド部分と、該ヘッド部分から延びる把持区画と、傾斜部分に隣接する前記
    把持区画から延びる減少された直径の外部ねじ山付き端部分とを有し且つ前記傾
    斜区画は前記把持区画と前記外部ねじ山付き端部分との間に存在する、前記ワー
    クピースの位置決めされた開口の内部に受容されるように寸法付けされた中空ボ
    ルトと、 前記中空ボルト内の筒状穴の内部に位置される伸長されたシャフトと、前記シ
    ャフトの一方の端部に位置されるドライバ部分とを有するコアボルトと、 前記中空ボルトのねじ山付き端部分をねじ込むことができる内部ねじ山付き区
    画と、前記コアボルトのドライバ部分のドライバ部分を受容するドライバ区画と
    を有する筒状カラーとを備えるファスナ。
  2. 【請求項２】 前記中空ボルトのヘッド部分は、少なくとも１つの取付け溝
    を含む請求項１に記載のファスナ。
  3. 【請求項３】 前記コアボルトは、前記シャフトに沿ったブレイクネック溝
    を含む請求項１に記載のファスナ。
  4. 【請求項４】 前記コアボルトは、前記ドライバ部分の周囲に位置される複
    数のキー溝を含む請求項１に記載のファスナ。
  5. 【請求項５】 前記コアボルトのシャフトは、前記コアボルトを回転させる
    係合手段を含む請求項３に記載のファスナ。
  6. 【請求項６】 前記係合手段は、前記シャフトに沿って軸線方向に延びる２
    つの平行なフラット表面である請求項５に記載のファスナ。
  7. 【請求項７】 前記カラーのドライバ部分は、複数のキー溝を含む請求項１
    に記載のファスナ。
  8. 【請求項８】 前記中空ボルトと前記カラーとにあるねじ山は、左手用であ
    る請求項１に記載のファスナ。
  9. 【請求項９】 開口を有する第一ワークピースと、 前記第一ワークピースと整列された開口を有する第二ワークピースと、 前記第一及び第二ワークピースの開口を通って位置されるように寸法付けされ
    且つ外部ねじ山付き端部分を有する中空ボルトと、 ドライバヘッドを有する前記中空ボルトを貫通するコアボルトと、 内部ねじ山付き区画と内部ドライバ区画とを有するカラーとを備え、前記ねじ
    山付き区画は、前記中空ボルトの前記ねじ山付き端部分上にねじ切りされ、前記
    ドライバ区画は、前記コアボルトのドライバヘッドを受容するブラインドファス
    ナ装置。
  10. 【請求項１０】 前記中空ボルトは、少なくとも１つの取付け溝を有するヘ
    ッド部分を含む請求項９に記載のファスナ装置。
  11. 【請求項１１】 前記コアボルトは、ブレイクネックを含む請求項９に記載
    のファスナ装置。
  12. 【請求項１２】 前記コアボルトの前記ドライバヘッドは、前記ドライバ区
    画の周囲に位置された複数のキー溝を含む請求項９に記載のファスナ装置。
  13. 【請求項１３】 前記カラーの前記ドライバ区画は、前記ドライバ区画の内
    径の周りに配置される複数の嵌合するキー溝を含む請求項１２に記載のファスナ
    装置。
  14. 【請求項１４】 外部ねじ山付き中空ボルトと、 前記コアボルトの一方の端部に位置されたキー溝ドライバを有する前記中空ボ
    ルトを通って延びるコアボルトと、 前記中空ボルト上にねじ切りされ且つ前記コアボルトのキー溝ドライバを受容
    するキー溝ソケットを有するカラーとを備えるブラインドボルト組立体。
  15. 【請求項１５】 前記中空ボルトは、少なくとも１つの取付け溝を有するヘ
    ッド部分を含む請求項１４に記載のブラインドボルト組立体。
  16. 【請求項１６】 前記コアボルトは、ブレイクネック溝を含む請求項１４に
    記載のブラインドボルト組立体。
  17. 【請求項１７】 前記コアボルトは、前記コアボルトを回転させる係合手段
    を含む請求項１４に記載のブラインドボルト組立体。
  18. 【請求項１８】 前記係合手段は、前記コアボルトに沿って軸線方向に延び
    る２つの平行なフラット表面である請求項１７に記載のブラインドボルト組立体
    。
  19. 【請求項１９】 前記中空ボルト上のねじ山と前記カラー内のねじ山とは、
    左手用である請求項１４に記載のブラインドボルト組立体。
  20. 【請求項２０】 前記外部ねじ山付き中空ボルトは、ねじ山付き端部分に隣
    接する傾斜区画を含む請求項１４に記載のブラインドボルト組立体。
JP2000610983A 1999-04-08 2000-04-07 構造ブラインドボルト Pending JP2002541412A (ja)

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US60/128,285 1999-04-08
US09/544,515 2000-04-06
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