JP2506114B2 - ヒ−トポンプ式給湯設備 - Google Patents
ヒ−トポンプ式給湯設備Info
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- JP2506114B2 JP2506114B2 JP17116487A JP17116487A JP2506114B2 JP 2506114 B2 JP2506114 B2 JP 2506114B2 JP 17116487 A JP17116487 A JP 17116487A JP 17116487 A JP17116487 A JP 17116487A JP 2506114 B2 JP2506114 B2 JP 2506114B2
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- bathtub
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、家庭、事業所等電力需要家における風呂、
暖房等に用いる熱湯を供給するため、高温貯湯槽内に熱
湯を準備しておく装置に関するものである。
暖房等に用いる熱湯を供給するため、高温貯湯槽内に熱
湯を準備しておく装置に関するものである。
この種の給湯設備を経済的に稼働せしめるための工夫
としては、特開昭59−24156号に記載されているよう
に、冷房用ヒートポンプの排熱を給湯に利用する技術が
公知である。または、特開昭61−1967号に記載のよう
に、深夜電力時間帯にヒートポンプを使つて給湯加熱す
る装置も公知である。
としては、特開昭59−24156号に記載されているよう
に、冷房用ヒートポンプの排熱を給湯に利用する技術が
公知である。または、特開昭61−1967号に記載のよう
に、深夜電力時間帯にヒートポンプを使つて給湯加熱す
る装置も公知である。
本発明における一般家庭の使用熱量の内訳は、地域、
季節などによつて異なるが、通年の平均値において、風
呂や暖房装置が大半を占めている。
季節などによつて異なるが、通年の平均値において、風
呂や暖房装置が大半を占めている。
その結果、消費熱量に比して、少なくとも1/3に当た
る熱量が、風呂や暖房の温排水として捨てられており、
前記の公知技術においてはこれらの廃熱を回収すること
の考慮が無かつた。
る熱量が、風呂や暖房の温排水として捨てられており、
前記の公知技術においてはこれらの廃熱を回収すること
の考慮が無かつた。
上記の温排水中の廃熱を、ヒートポンプによつて高温
貯湯槽内に回収することは容易に着想されるが、これを
実用面に適用すると経済的な採算の面で困難が有る。
貯湯槽内に回収することは容易に着想されるが、これを
実用面に適用すると経済的な採算の面で困難が有る。
例えば、浴槽、熱湯式暖房器、洗濯機など、温排水を
発生する機器のそれぞれにヒートポンプを設置すると、
設備コストが膨大となる。
発生する機器のそれぞれにヒートポンプを設置すると、
設備コストが膨大となる。
また、上記それぞれの温排出発生機器の排水を一箇所
に集めるための中温貯湯槽を新設しようとすると、設備
コストが高い上に、設備場所の検出が極めて困難であ
る。
に集めるための中温貯湯槽を新設しようとすると、設備
コストが高い上に、設備場所の検出が極めて困難であ
る。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、設置コ
ストが安く、しかも設置所要面積に問題を生じる虞れな
く、温排水中の廃熱を回収し得るヒートポンプ式給湯設
備を提供しようとするものである。
ストが安く、しかも設置所要面積に問題を生じる虞れな
く、温排水中の廃熱を回収し得るヒートポンプ式給湯設
備を提供しようとするものである。
上記の目的を達成するために創作した本発明のヒート
ポンプ式給湯設備について、先ず、その基本的原理を略
述すると次の如くである。すなわち、上記目的は、浴槽
に断熱工事を施して温排水の中温貯湯槽として利用し、
中温貯湯槽から高温貯湯槽へヒートポンプを用いて廃熱
を回収することにより達成される。
ポンプ式給湯設備について、先ず、その基本的原理を略
述すると次の如くである。すなわち、上記目的は、浴槽
に断熱工事を施して温排水の中温貯湯槽として利用し、
中温貯湯槽から高温貯湯槽へヒートポンプを用いて廃熱
を回収することにより達成される。
上述の原理を実用面に適用するための具体的な構成と
して、本発明のヒートポンプ式給湯設備は、（ａ）断熱
手段を設けた浴槽と、（ｂ）温廃水を浴槽に移送して該
浴槽内に貯えるための管路と、（ｃ）高温貯槽内に設け
た凝縮器と、（ｄ）浴槽内に設けた蒸発器と、（ｅ）浴
槽外に設けた補助蒸発器と、（ｆ）上記の蒸発器及び補
助蒸発器を切り替え使用するための切り替え弁とを備
え、（ｇ）気候、曜日など、暦にもとずく消費湯量変化
データを記憶し天候、臨時行事など、暦と無関係の消費
湯量変化データを入力し、浴槽内の湯温、湯量を検知し
て入力し、複数の時間帯におけるそれぞれの電力料金単
価を記憶し、前記記憶値及び入力データにもとずいて、
翌日の消費湯温、湯量を算出する演算回路と、（ｈ）予
め与えられたプログラムに従って、複数の運転パターン
によって上記の算出消費湯量、湯温を賄いえる熱湯を高
温湯貯槽内に準備する場合それぞれの電力料金を算出す
る演算回路と、（ｉ）上記複数の運転パターンそれぞれ
の電力料金を比較して、最低の電力料金である運転パタ
ーンを選び出す演算回路とを備えたものであり、（ｊ）
上記の選定された運転パターンに基づいて、上記の浴槽
内の湯が持っている温度エネルギを高温貯槽内に移動さ
せるヒートポンプの運転制御、及び前記高温貯湯槽内の
電気ヒータの通電制御を行うものであることを特徴とす
る。
して、本発明のヒートポンプ式給湯設備は、（ａ）断熱
手段を設けた浴槽と、（ｂ）温廃水を浴槽に移送して該
浴槽内に貯えるための管路と、（ｃ）高温貯槽内に設け
た凝縮器と、（ｄ）浴槽内に設けた蒸発器と、（ｅ）浴
槽外に設けた補助蒸発器と、（ｆ）上記の蒸発器及び補
助蒸発器を切り替え使用するための切り替え弁とを備
え、（ｇ）気候、曜日など、暦にもとずく消費湯量変化
データを記憶し天候、臨時行事など、暦と無関係の消費
湯量変化データを入力し、浴槽内の湯温、湯量を検知し
て入力し、複数の時間帯におけるそれぞれの電力料金単
価を記憶し、前記記憶値及び入力データにもとずいて、
翌日の消費湯温、湯量を算出する演算回路と、（ｈ）予
め与えられたプログラムに従って、複数の運転パターン
によって上記の算出消費湯量、湯温を賄いえる熱湯を高
温湯貯槽内に準備する場合それぞれの電力料金を算出す
る演算回路と、（ｉ）上記複数の運転パターンそれぞれ
の電力料金を比較して、最低の電力料金である運転パタ
ーンを選び出す演算回路とを備えたものであり、（ｊ）
上記の選定された運転パターンに基づいて、上記の浴槽
内の湯が持っている温度エネルギを高温貯槽内に移動さ
せるヒートポンプの運転制御、及び前記高温貯湯槽内の
電気ヒータの通電制御を行うものであることを特徴とす
る。
上記の構成によれば、浴槽を断熱して温排水の貯湯槽
として利用するので、中温貯湯槽の新設を必要とせず、
従つて中温貯湯槽設置コストが安くしかも中温貯湯槽の
設置場所を検出する必要が無い。
として利用するので、中温貯湯槽の新設を必要とせず、
従つて中温貯湯槽設置コストが安くしかも中温貯湯槽の
設置場所を検出する必要が無い。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。風
呂や暖房装置、厨房等へ温水を供給するための高温貯湯
槽として、成層化高温貯湯槽１を用いる。成層化高温貯
湯槽上部の高温水（60〜90℃）は高温水配管２を経てポ
ンプ３によつて、暖房装置４や給湯器５等に給湯され
る。さらに成層化高温貯湯槽下部の中温水（40〜60℃程
度）は中温水配管６を通して浴槽７および洗濯機８等へ
給湯される。該浴槽７内には、ヒートポンプ９の蒸発器
10が設けられており、上記ヒートポンプ９の凝縮器11は
成層化高温貯湯槽１内に設置されている。12と136はそ
れぞれ圧縮機と膨張器とを示す。このヒートポンプ９は
深夜電力14で運転され、浴槽７に残された入浴後の温排
水（〜40℃）から成層化高温貯湯層へ廃熱を回収する。
また暖房停止時には、暖房装置17内に残された温排水
（一般に約40℃）も浴槽７内に移送し、ヒートポンプ９
にて廃熱を回収する。
呂や暖房装置、厨房等へ温水を供給するための高温貯湯
槽として、成層化高温貯湯槽１を用いる。成層化高温貯
湯槽上部の高温水（60〜90℃）は高温水配管２を経てポ
ンプ３によつて、暖房装置４や給湯器５等に給湯され
る。さらに成層化高温貯湯槽下部の中温水（40〜60℃程
度）は中温水配管６を通して浴槽７および洗濯機８等へ
給湯される。該浴槽７内には、ヒートポンプ９の蒸発器
10が設けられており、上記ヒートポンプ９の凝縮器11は
成層化高温貯湯槽１内に設置されている。12と136はそ
れぞれ圧縮機と膨張器とを示す。このヒートポンプ９は
深夜電力14で運転され、浴槽７に残された入浴後の温排
水（〜40℃）から成層化高温貯湯層へ廃熱を回収する。
また暖房停止時には、暖房装置17内に残された温排水
（一般に約40℃）も浴槽７内に移送し、ヒートポンプ９
にて廃熱を回収する。
なお、暖房停止時に暖房装置４内の温水を空にするこ
とにより、深夜に配管内の水が凝結することを防止する
と共に、翌朝の暖房起動時に成層化高温貯湯槽１へ冷水
が混合することによる温度ポテンシヤルの低下を防止で
きる。
とにより、深夜に配管内の水が凝結することを防止する
と共に、翌朝の暖房起動時に成層化高温貯湯槽１へ冷水
が混合することによる温度ポテンシヤルの低下を防止で
きる。
成層化高温貯湯槽１には加熱用電気ヒータ15を設け、
深夜電力で加熱する。これにより、給湯量が不足した場
合に追いだきすることができる。
深夜電力で加熱する。これにより、給湯量が不足した場
合に追いだきすることができる。
第１図に示した16は、本例の給湯設備を自動的に制御
する演算制御装置である。この演算制御装置16による運
転制御のフローを第２図に示す。
する演算制御装置である。この演算制御装置16による運
転制御のフローを第２図に示す。
次に、第１図と第２図とを対比参照しつつ、運転手順
を説明する。
を説明する。
第１ステツプでは、翌日の給湯パターンを予測す
る。該給湯パターンは、演算制御装置16により次記の各
項目を検討して決定される。
る。該給湯パターンは、演算制御装置16により次記の各
項目を検討して決定される。
季節の変化に伴う給湯必要量変化や、曜日によつて異
なる給湯必要量変化など、暦に基づいて予測できる基本
給湯パターンを演算制御装置16に記憶させておく。これ
が給湯パターン決定の基本となる。
なる給湯必要量変化など、暦に基づいて予測できる基本
給湯パターンを演算制御装置16に記憶させておく。これ
が給湯パターン決定の基本となる。
更に、暦と関係なく変化する要素（天候、臨時の行事
等）を外部入力22として該演算制御装置16に与える。
等）を外部入力22として該演算制御装置16に与える。
これにより、翌日の給湯パターンが決定される（ステ
ツプ）。
ツプ）。
第２のステツプでは、成層化高温貯湯槽１や浴槽7,
暖房装置４等に貯えられている温水の量と温度とを各装
置に設けた液位計21と温度計17とで計測し、演算制御装
置16に取り込む。第３ステツプでは、第１ステツプ
で予測した給湯パターンから必要な給湯量を決定した
後、第２ステツプで得られた成層化高温貯湯槽１の残
存湯量と湯量をもとに、深夜電力を使つて加熱すべき湯
量と湯温を決定する。第４ステツプでは、第３ステツ
プで得られた加熱すべき湯量と湯温とから加熱すべき
熱量を求め、必要な電力量を算出する。第5,第６ステツ
プ，では加熱に要する夜間電力料金が最低になるよ
うに加熱時間帯を設定する。なお夜間電力の積算電力料
金F0は次式で表わせる。
暖房装置４等に貯えられている温水の量と温度とを各装
置に設けた液位計21と温度計17とで計測し、演算制御装
置16に取り込む。第３ステツプでは、第１ステツプ
で予測した給湯パターンから必要な給湯量を決定した
後、第２ステツプで得られた成層化高温貯湯槽１の残
存湯量と湯量をもとに、深夜電力を使つて加熱すべき湯
量と湯温を決定する。第４ステツプでは、第３ステツ
プで得られた加熱すべき湯量と湯温とから加熱すべき
熱量を求め、必要な電力量を算出する。第5,第６ステツ
プ，では加熱に要する夜間電力料金が最低になるよ
うに加熱時間帯を設定する。なお夜間電力の積算電力料
金F0は次式で表わせる。
F0＝Ｆ（ｔ）×Ｑ（ｔ） Ｆ（ｔ）は時間帯別電力料金であり、演算制御装置１
に記憶させておく。θ（ｔ）は受電電力を示す。第７ス
テツプでは電動式制御弁23を開き、成層化高温貯湯槽
に市水18を、第３ステツプで求めた所定量だけ給水す
る。第８ステツプでは、浴槽７内の水位を液位計21で
測定し、仮に温水がない場合には暖房装置４内の温排水
を電動式制御弁の開閉により浴槽７内に溜める。第９ス
テツプではヒートポンプを深夜電力14で稼働し、浴槽
内の温排水から成層化高温貯湯槽に廃熱を汲み上げる。
第10ステツプでは浴槽７内の温排水温度を検知し、所
定値に比して低下したかどうかを判定し、低下した場合
には浴槽７内の温排水を電動式制御弁の開閉により排水
し、第８ステツプの操作を繰返し実施する。
に記憶させておく。θ（ｔ）は受電電力を示す。第７ス
テツプでは電動式制御弁23を開き、成層化高温貯湯槽
に市水18を、第３ステツプで求めた所定量だけ給水す
る。第８ステツプでは、浴槽７内の水位を液位計21で
測定し、仮に温水がない場合には暖房装置４内の温排水
を電動式制御弁の開閉により浴槽７内に溜める。第９ス
テツプではヒートポンプを深夜電力14で稼働し、浴槽
内の温排水から成層化高温貯湯槽に廃熱を汲み上げる。
第10ステツプでは浴槽７内の温排水温度を検知し、所
定値に比して低下したかどうかを判定し、低下した場合
には浴槽７内の温排水を電動式制御弁の開閉により排水
し、第８ステツプの操作を繰返し実施する。
第３図は前記（第１図）と異なる実施例を示す。前記
実施例に比して異なるところは、浴槽７外の大気中に補
助蒸発器19を設け、かつ、前記の蒸発器10と、この補助
蒸発器19とを切替え使用できるように三方弁20を設けた
ことである。
実施例に比して異なるところは、浴槽７外の大気中に補
助蒸発器19を設け、かつ、前記の蒸発器10と、この補助
蒸発器19とを切替え使用できるように三方弁20を設けた
ことである。
第３図に示した実施例においては、すべての温排水を
使い尽くしても成層化高温貯湯槽が設定温度に満たない
場合は、補助蒸発器19に切り替えてヒートポンプ９の運
転を継続することが出来る。
使い尽くしても成層化高温貯湯槽が設定温度に満たない
場合は、補助蒸発器19に切り替えてヒートポンプ９の運
転を継続することが出来る。
今、床面積120m2程度の一般家庭に本発明の給湯設備
を適用したとすると、風呂および暖房等からの温排水は
300l程度であり、その温度は平均して40℃である。この
温排水を使つて、ヒートポンプを運転すると12,000Kcal
の熱が回収できる。この熱量は１日の使用熱量のほぼ1/
3に相当する。なお、本実施例（第３図）で、ヒートポ
ンプの運転に要したエネルギーは約3KWh（4000Kcal）で
あつた。さらに、使用熱量の2/3に当る不足分の熱量
は、外気を熱源としてヒートポンプを稼働して補充し
た。この時のヒートポンプ運転に要したエネルギーは約
14KWhであつた。従つて温排水を利用すると、温排水を
利用しないヒートポンプシステムに比べ、ほぼ18％の電
力使用量の削減となる。
を適用したとすると、風呂および暖房等からの温排水は
300l程度であり、その温度は平均して40℃である。この
温排水を使つて、ヒートポンプを運転すると12,000Kcal
の熱が回収できる。この熱量は１日の使用熱量のほぼ1/
3に相当する。なお、本実施例（第３図）で、ヒートポ
ンプの運転に要したエネルギーは約3KWh（4000Kcal）で
あつた。さらに、使用熱量の2/3に当る不足分の熱量
は、外気を熱源としてヒートポンプを稼働して補充し
た。この時のヒートポンプ運転に要したエネルギーは約
14KWhであつた。従つて温排水を利用すると、温排水を
利用しないヒートポンプシステムに比べ、ほぼ18％の電
力使用量の削減となる。
本発明の給湯設備では、高温水配管２と中温水配管６
とが各機器に接続されて、ネツトワーク化されているた
め、暖房装置の温排水を風呂や洗濯に利用することも容
易にできる。
とが各機器に接続されて、ネツトワーク化されているた
め、暖房装置の温排水を風呂や洗濯に利用することも容
易にできる。
以上詳述したように、本発明のヒートポンプ式給湯設
備によれば、中温貯湯槽の新設を必要としないので設備
コストが安く、中温貯湯槽の設置湯所を必要としない
で、温排水中の廃熱を回収して有効に利用し得る。
備によれば、中温貯湯槽の新設を必要としないので設備
コストが安く、中温貯湯槽の設置湯所を必要としない
で、温排水中の廃熱を回収して有効に利用し得る。
第１図は本発明の１実施例を示す概要的な系統図であ
る。第２図は本発明の１実施例における運転制御の手順
を示すステツプ図である。第３図は前記と異なる実施例
の概要的な系統図である。 １…成層化高温貯湯槽、４…暖房装置、７…浴槽、９…
ヒートポンプ、10…蒸発器、14…深夜電力、15…電気ヒ
ータ、16…演算制御装置、17…温度計、18…市水、19…
補助蒸発器、20…三方弁、21…液位計、22…外部入力、
23…電動式制御弁。
る。第２図は本発明の１実施例における運転制御の手順
を示すステツプ図である。第３図は前記と異なる実施例
の概要的な系統図である。 １…成層化高温貯湯槽、４…暖房装置、７…浴槽、９…
ヒートポンプ、10…蒸発器、14…深夜電力、15…電気ヒ
ータ、16…演算制御装置、17…温度計、18…市水、19…
補助蒸発器、20…三方弁、21…液位計、22…外部入力、
23…電動式制御弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 孝太郎 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 知念 正紀 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 井上 久道 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社 日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 増田 隆司 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株 式会社日立製作所栃木工場内
Claims (1)
- 【請求項１】（ａ）断熱手段を設けた浴槽と、（ｂ）温
廃水を浴槽に移送して該浴槽内に貯えるための管路と、
（ｃ）高温貯槽内に設けた凝縮器と、（ｄ）浴槽内に設
けた蒸発器と、（ｅ）浴槽外に設けた補助蒸発器と、
（ｆ）上記の蒸発器及び補助蒸発器を切り替え使用する
ための切り替え弁とを備え、（ｇ）気候、曜日など、暦
にもとずく消費湯量変化データを記憶し天候、臨時行事
など、暦と無関係の消費湯量変化データを入力し、浴槽
内の湯温、湯量を検知して入力し、複数の時間帯におけ
るそれぞれの電力料金単価を記憶し、前記記憶値及び入
力データにもとずいて、翌日の消費湯温、湯量を算出す
る演算回路と、（ｈ）予め与えられたプログラムに従っ
て、複数の運転パターンによって上記の算出消費湯量、
湯温を賄いえる熱湯を高温湯貯槽内に準備する場合それ
ぞれの電力料金を算出する演算回路と、（ｉ）上記複数
の運転パターンそれぞれの電力料金を比較して、最低の
電力料金である運転パターンを選び出す演算回路とを備
えたものであり、（ｊ）上記の選定された運転パターン
に基づいて、上記の浴槽内の湯が持っている温度エネル
ギを高温貯槽内に移動させるヒートポンプの運転制御、
及び前記高温貯湯槽内の電気ヒータの通電制御を行うも
のであることを特徴とする、ヒートポンプ式給湯設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17116487A JP2506114B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | ヒ−トポンプ式給湯設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17116487A JP2506114B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | ヒ−トポンプ式給湯設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6419250A JPS6419250A (en) | 1989-01-23 |
| JP2506114B2 true JP2506114B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=15918182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17116487A Expired - Lifetime JP2506114B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | ヒ−トポンプ式給湯設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2506114B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007132553A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Denso Corp | 貯湯式給湯装置 |
| KR101011699B1 (ko) * | 2010-03-22 | 2011-01-31 | 시스템코리아 주식회사 | 온수열원을 이용한 히트펌프 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3991759B2 (ja) * | 2002-04-23 | 2007-10-17 | 松下電器産業株式会社 | 乾燥洗濯機 |
| JP4752460B2 (ja) * | 2005-11-15 | 2011-08-17 | ダイキン工業株式会社 | 給湯機制御装置 |
| JP4926621B2 (ja) * | 2006-09-05 | 2012-05-09 | 東芝キヤリア株式会社 | ヒートポンプ給湯システム |
| DE102008015798B4 (de) * | 2008-03-26 | 2015-06-18 | Meiko Maschinenbau Gmbh & Co. Kg | Wärmerückgewinnungseinrichtung mit Selbstreinigung |
-
1987
- 1987-07-10 JP JP17116487A patent/JP2506114B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007132553A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Denso Corp | 貯湯式給湯装置 |
| KR101011699B1 (ko) * | 2010-03-22 | 2011-01-31 | 시스템코리아 주식회사 | 온수열원을 이용한 히트펌프 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6419250A (en) | 1989-01-23 |
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