JP2541051B2 - 限界電流式酸素濃度測定装置 - Google Patents
限界電流式酸素濃度測定装置Info
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- JP2541051B2 JP2541051B2 JP3276660A JP27666091A JP2541051B2 JP 2541051 B2 JP2541051 B2 JP 2541051B2 JP 3276660 A JP3276660 A JP 3276660A JP 27666091 A JP27666091 A JP 27666091A JP 2541051 B2 JP2541051 B2 JP 2541051B2
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃焼排ガス等、％オ
−ダ−の多量のＣＯ2 等を含む被測定ガス中の酸素濃度
を測定する限界電流式酸素濃度測定装置に関する。
−ダ−の多量のＣＯ2 等を含む被測定ガス中の酸素濃度
を測定する限界電流式酸素濃度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】限界電流式酸素センサは、図４に示すよ
うに安定化ジルコニア１０の両側に白金電極１１、１２
を形成しその片側に小孔１３ａを設けたキャップ１３を
接合した形で構成される。そして前記電極１１、１２間
に電圧を印加すると、ポンピング作用により酸素イオン
をキャリヤとする電流が流れキャップ１３内の酸素が排
出されるが、この時キャップ１３内の酸素濃度がある値
の時、電圧のある領域で電流は一定となる。通常、この
一定電流を限界電流というが、酸素濃度とこの限界電流
とはリニアな関係があるため限界電流値から酸素濃度を
検知することが出来る。このような原理を利用した限界
電流式酸素センサは、一般にクリ−ンなガス中のＯ2 濃
度測定や、大気ガス組成に近いガスの測定に用いられ、
排ガス等のようにＣＯ2 濃度の高い場合には使用されて
いなかった。また、高ＣＯ2 濃度下の測定において、Ｃ
Ｏ2 を吸収剤等で吸収させた場合にはガス組成が変化し
てしまうためサンプリング点での正確なＯ2 濃度は得ら
れなかった。
うに安定化ジルコニア１０の両側に白金電極１１、１２
を形成しその片側に小孔１３ａを設けたキャップ１３を
接合した形で構成される。そして前記電極１１、１２間
に電圧を印加すると、ポンピング作用により酸素イオン
をキャリヤとする電流が流れキャップ１３内の酸素が排
出されるが、この時キャップ１３内の酸素濃度がある値
の時、電圧のある領域で電流は一定となる。通常、この
一定電流を限界電流というが、酸素濃度とこの限界電流
とはリニアな関係があるため限界電流値から酸素濃度を
検知することが出来る。このような原理を利用した限界
電流式酸素センサは、一般にクリ−ンなガス中のＯ2 濃
度測定や、大気ガス組成に近いガスの測定に用いられ、
排ガス等のようにＣＯ2 濃度の高い場合には使用されて
いなかった。また、高ＣＯ2 濃度下の測定において、Ｃ
Ｏ2 を吸収剤等で吸収させた場合にはガス組成が変化し
てしまうためサンプリング点での正確なＯ2 濃度は得ら
れなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】限界電流式酸素センサ
では、Ｏ2 分子のセンサへの流入量を何らかの形で制限
する必要があった。しかし小孔でこれを制限する場合、
スパンガス組成があまり変わらないガスを測定する場合
には良いが、排ガス中のＣＯ2 等、％オ−ダ−の多量の
異種ガス分子が存在する場合には被検出ガス物性が変化
し酸素濃度指示値が正確には得られないという問題があ
る。この発明はかかる課題に鑑みてなされたものであ
り、その目的とする所は、排ガスなどのＣＯ2 高濃度の
下でも酸素濃度を精度良く測定することの出来る限界電
流式酸素濃度測定装置を提供することにある。
では、Ｏ2 分子のセンサへの流入量を何らかの形で制限
する必要があった。しかし小孔でこれを制限する場合、
スパンガス組成があまり変わらないガスを測定する場合
には良いが、排ガス中のＣＯ2 等、％オ−ダ−の多量の
異種ガス分子が存在する場合には被検出ガス物性が変化
し酸素濃度指示値が正確には得られないという問題があ
る。この発明はかかる課題に鑑みてなされたものであ
り、その目的とする所は、排ガスなどのＣＯ2 高濃度の
下でも酸素濃度を精度良く測定することの出来る限界電
流式酸素濃度測定装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は上記す
る課題を解決するために、限界電流式酸素濃度測定装置
が、燃焼排ガス中の酸素濃度を限界電流式酸素センサ
を用いて測定する限界電流式酸素濃度測定装置であっ
て、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素濃度に対する、
酸素濃度の濃度指示値の偏差率が＋１％〜−１％内とな
るよう前記限界電流式酸素センサの出力を一定量だけシ
フト補正する手段を備えたことを特徴とする。或いは
燃焼排ガス中の酸素濃度を限界電流式酸素センサを用い
て測定する限界電流式酸素濃度測定装置であって、測定
ガス流入路と、校正ガス流入路と、これら測定ガス及び
校正ガスの流入ガス切換弁と、限界電流式酸素センサを
用いた酸素濃度検出器と、前記流入ガス切換弁での流入
ガスを前記酸素濃度検出器を用いて測定し且つ二酸化炭
素の測定信号により偏差率が＋１％〜−１％内となるよ
うシフトした補正値で酸素濃度を出力する演算処理装置
（ＣＰＵ）と、を具備することを特徴とする。
る課題を解決するために、限界電流式酸素濃度測定装置
が、燃焼排ガス中の酸素濃度を限界電流式酸素センサ
を用いて測定する限界電流式酸素濃度測定装置であっ
て、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素濃度に対する、
酸素濃度の濃度指示値の偏差率が＋１％〜−１％内とな
るよう前記限界電流式酸素センサの出力を一定量だけシ
フト補正する手段を備えたことを特徴とする。或いは
燃焼排ガス中の酸素濃度を限界電流式酸素センサを用い
て測定する限界電流式酸素濃度測定装置であって、測定
ガス流入路と、校正ガス流入路と、これら測定ガス及び
校正ガスの流入ガス切換弁と、限界電流式酸素センサを
用いた酸素濃度検出器と、前記流入ガス切換弁での流入
ガスを前記酸素濃度検出器を用いて測定し且つ二酸化炭
素の測定信号により偏差率が＋１％〜−１％内となるよ
うシフトした補正値で酸素濃度を出力する演算処理装置
（ＣＰＵ）と、を具備することを特徴とする。
【０００５】
【作用】限界電流式酸素濃度測定装置を上記及びの
手段とした時の作用について添付図の符号を用いて説明
する。先ず、（１）測定ガス流入路１及び校正ガス流入
路２よりそれぞれ測定ガスと校正ガスを定量づつ切換弁
３へ導入しスタ−トスイッチを入れる。（２）切換弁３
での流入ガスが、校正ガスか否か判定し、ＮＯであれば
ＣＯ2 ガスが存在するか否かを識別してその信号をＣＰ
Ｕ５に伝達する。（３）予めＣＯ2 ガスがＹＥＳ（有
り）ということが分かっていれば図に示す式によりＣＰ
Ｕ５により、図２で示した偏差値をシフトした補正値で
出力する。（４）ＣＯ2 ガスがＮＯ（無し）ということ
が分かっていれば、補正を終了する。（５）切換弁３で
の流入ガスが、校正ガスか否か判定し、ＹＥＳであれば
終了させ、ＣＰＵ５により切換弁３を測定ガス側へ切り
換え、再度スタ−トスイッチを入れる。
手段とした時の作用について添付図の符号を用いて説明
する。先ず、（１）測定ガス流入路１及び校正ガス流入
路２よりそれぞれ測定ガスと校正ガスを定量づつ切換弁
３へ導入しスタ−トスイッチを入れる。（２）切換弁３
での流入ガスが、校正ガスか否か判定し、ＮＯであれば
ＣＯ2 ガスが存在するか否かを識別してその信号をＣＰ
Ｕ５に伝達する。（３）予めＣＯ2 ガスがＹＥＳ（有
り）ということが分かっていれば図に示す式によりＣＰ
Ｕ５により、図２で示した偏差値をシフトした補正値で
出力する。（４）ＣＯ2 ガスがＮＯ（無し）ということ
が分かっていれば、補正を終了する。（５）切換弁３で
の流入ガスが、校正ガスか否か判定し、ＹＥＳであれば
終了させ、ＣＰＵ５により切換弁３を測定ガス側へ切り
換え、再度スタ−トスイッチを入れる。
【０００６】
【実施例】以下、この発明の具体的実施例について図面
を参照して説明する。図１はこの発明の限界電流式酸素
濃度測定装置の構成図である。この酸素濃度測定装置
は、測定ガス流入路１と、校正ガス流入路２と、これら
測定ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁３と、限界電流
式酸素センサを用いた酸素濃度検出器４と、前記切換弁
３と酸素濃度検出器４とを制御する演算処理装置（ＣＰ
Ｕ）５と、より構成される。この場合、ＣＰＵ５は切換
弁３を作動させると共に検出器４からの濃度信号により
排ガス中の酸素濃度（ｖｏｌ％）値及び後述する補正式
により補正された値を表示装置６に出力表示させる。
を参照して説明する。図１はこの発明の限界電流式酸素
濃度測定装置の構成図である。この酸素濃度測定装置
は、測定ガス流入路１と、校正ガス流入路２と、これら
測定ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁３と、限界電流
式酸素センサを用いた酸素濃度検出器４と、前記切換弁
３と酸素濃度検出器４とを制御する演算処理装置（ＣＰ
Ｕ）５と、より構成される。この場合、ＣＰＵ５は切換
弁３を作動させると共に検出器４からの濃度信号により
排ガス中の酸素濃度（ｖｏｌ％）値及び後述する補正式
により補正された値を表示装置６に出力表示させる。
【０００７】図２はＯ2 センサのＣＯ2 干渉を表したグ
ラフである。即ち、ＣＯ2 ガス濃度（ｖｏｌ％、以下同
様）に対するＯ2 濃度の濃度指示値に対する偏差率
（％）を示したもので、ＣＯ2 干渉により実際値より低
く出ている補正前の値をシフトさせて補正して示したも
のである。この図２のグラフを見ると、燃焼排ガス中の
ＣＯ2 濃度は、ほぼ５％〜１５％の範囲であるが、例え
ばＣＯ2 濃度が２０％の時、酸素濃度の指示値は実際の
濃度値より約２．５％低い方へずれていることがわか
る。そこで燃焼排ガスの様にＣＯ2 ガスが含まれていて
しかも濃度範囲が５％〜１５％とわかっている場合、Ｃ
Ｏ2 ガス１０％の時に実際のＯ2 濃度に近づくようＯ2
濃度を１．２５％シフトさせるのである。このような簡
単な補正法によりＯ2 センサのＣＯ2 干渉をほぼ±１％
以内にすることが可能となる。
ラフである。即ち、ＣＯ2 ガス濃度（ｖｏｌ％、以下同
様）に対するＯ2 濃度の濃度指示値に対する偏差率
（％）を示したもので、ＣＯ2 干渉により実際値より低
く出ている補正前の値をシフトさせて補正して示したも
のである。この図２のグラフを見ると、燃焼排ガス中の
ＣＯ2 濃度は、ほぼ５％〜１５％の範囲であるが、例え
ばＣＯ2 濃度が２０％の時、酸素濃度の指示値は実際の
濃度値より約２．５％低い方へずれていることがわか
る。そこで燃焼排ガスの様にＣＯ2 ガスが含まれていて
しかも濃度範囲が５％〜１５％とわかっている場合、Ｃ
Ｏ2 ガス１０％の時に実際のＯ2 濃度に近づくようＯ2
濃度を１．２５％シフトさせるのである。このような簡
単な補正法によりＯ2 センサのＣＯ2 干渉をほぼ±１％
以内にすることが可能となる。
【０００８】次に、図３は、図１に示すように構成した
この発明にかかる限界電流式酸素濃度測定装置を用いて
ＣＯ2 ガスを含む排ガス中のＯ2 濃度を測定する場合の
フロ−チャ−トであるが、この図によりＯ2 濃度を測定
し補正する場合の手順について説明する。 予め流入路１と２をそれぞれ測定ガス、校正ガスであ
ることを入力しておき測定ガス流入路１及び校正ガス流
入路２よりそれぞれ測定ガスと校正ガスを定量づつ切換
弁３へ導入しスタ−トスイッチを入れる。 切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否かを判定し、
ＮＯ（無し）であればＣＯ2 ガスが存在するか否かを測
定して入力する。 酸素濃度検出器４でＣＯ2 ガスがＹＥＳ（有り）との
信号があれば図に示す式を使用してＣＰＵ５により、図
２で示した偏差値をシフトした補正値で出力する。即
ち、この式 ＫＯ2 ＝ＫＯ2 * （１＋α・ＫＣＯ2 ）、
において、 ＫＯ2 ：補正後のＯ2 濃度 ＫＯ2 * ：補正前のＯ2 濃度 ＫＣＯ2 ：測定ガス中のＣＯ2 濃度 α ：ＣＯ2 干渉影響度 をそれぞれ表す。 入力信号がＣＯ2 ガスがＮＯ（無し）であれば終了す
る。 切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否か判定し、Ｙ
ＥＳであれば終了させ、ＣＰＵ５により切換弁３を測定
ガス側へ切り換え、再度スタ−トスイッチを入れる。
この発明にかかる限界電流式酸素濃度測定装置を用いて
ＣＯ2 ガスを含む排ガス中のＯ2 濃度を測定する場合の
フロ−チャ−トであるが、この図によりＯ2 濃度を測定
し補正する場合の手順について説明する。 予め流入路１と２をそれぞれ測定ガス、校正ガスであ
ることを入力しておき測定ガス流入路１及び校正ガス流
入路２よりそれぞれ測定ガスと校正ガスを定量づつ切換
弁３へ導入しスタ−トスイッチを入れる。 切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否かを判定し、
ＮＯ（無し）であればＣＯ2 ガスが存在するか否かを測
定して入力する。 酸素濃度検出器４でＣＯ2 ガスがＹＥＳ（有り）との
信号があれば図に示す式を使用してＣＰＵ５により、図
２で示した偏差値をシフトした補正値で出力する。即
ち、この式 ＫＯ2 ＝ＫＯ2 * （１＋α・ＫＣＯ2 ）、
において、 ＫＯ2 ：補正後のＯ2 濃度 ＫＯ2 * ：補正前のＯ2 濃度 ＫＣＯ2 ：測定ガス中のＣＯ2 濃度 α ：ＣＯ2 干渉影響度 をそれぞれ表す。 入力信号がＣＯ2 ガスがＮＯ（無し）であれば終了す
る。 切換弁３での流入ガスが、校正ガスか否か判定し、Ｙ
ＥＳであれば終了させ、ＣＰＵ５により切換弁３を測定
ガス側へ切り換え、再度スタ−トスイッチを入れる。
【０００９】尚、校正ガス（通常、窒素ガス（Ｎ2 ）と
酸素ガス（Ｏ2 ）との混合ガス）を測定する場合には切
換弁３として電磁弁等のようなＣＰＵ５で制御可能な手
段を用いることにより、この補正演算処理から回避す
る。更に、予めＣＯ2 ガスが含まれていないことが明白
な測定ガスの場合は外部入力的に補正処理をかけないこ
とにより測定値の信頼性を向上させることが出来る。
酸素ガス（Ｏ2 ）との混合ガス）を測定する場合には切
換弁３として電磁弁等のようなＣＰＵ５で制御可能な手
段を用いることにより、この補正演算処理から回避す
る。更に、予めＣＯ2 ガスが含まれていないことが明白
な測定ガスの場合は外部入力的に補正処理をかけないこ
とにより測定値の信頼性を向上させることが出来る。
【００１０】この発明の限界電流式酸素濃度測定装置の
詳細は以上のようであるが、測定ガス中のＣＯ2 ガス濃
度値が分かっている場合にはＣＯ2 の１０％ではなくて
その既知の濃度で補正を行うことにより高精度の補正が
可能である。また、ＣＯ2 ガス以外でもＣＯ2 と同様測
定ガス中に多量に含有され、ガス物性を変化させるよう
な干渉を酸素濃度に影響を与えるガスでは本発明の測定
装置が使用可能である。更に、本発明ではＣＰＵ５によ
り演算処理を行ったが電気回路、アナログ的に補正を行
う手段でも処理することができる。
詳細は以上のようであるが、測定ガス中のＣＯ2 ガス濃
度値が分かっている場合にはＣＯ2 の１０％ではなくて
その既知の濃度で補正を行うことにより高精度の補正が
可能である。また、ＣＯ2 ガス以外でもＣＯ2 と同様測
定ガス中に多量に含有され、ガス物性を変化させるよう
な干渉を酸素濃度に影響を与えるガスでは本発明の測定
装置が使用可能である。更に、本発明ではＣＰＵ５によ
り演算処理を行ったが電気回路、アナログ的に補正を行
う手段でも処理することができる。
【００１１】
【発明の効果】この発明の限界電流式酸素濃度測定装置
は以上詳述したような構成としたので、従来の技術では
正確な酸素濃度の測定が望めなかったＣＯ2 を多量に含
むガス中の酸素濃度測定が可能となる。しかもこの装置
によれば簡便な補正手段であるにもかかわらず比較的高
精度の測定を行うことが出来る。
は以上詳述したような構成としたので、従来の技術では
正確な酸素濃度の測定が望めなかったＣＯ2 を多量に含
むガス中の酸素濃度測定が可能となる。しかもこの装置
によれば簡便な補正手段であるにもかかわらず比較的高
精度の測定を行うことが出来る。
【００１２】
【図１】 この発明の限界電流式酸素濃度測定装置の構
成図である。
成図である。
【図２】 Ｏ2 センサのＣＯ2 干渉を表したグラフであ
って、ＣＯ2 ガス濃度（ｖｏｌ％）に対するＯ2 濃度の
濃度指示値に対する偏差率（％）の補正前と補正後のグ
ラフを示す。
って、ＣＯ2 ガス濃度（ｖｏｌ％）に対するＯ2 濃度の
濃度指示値に対する偏差率（％）の補正前と補正後のグ
ラフを示す。
【図３】 この発明の限界電流式酸素濃度測定装置を用
いてＣＯ2 ガスを含む排ガス中のＯ2 濃度を測定する場
合のフロ−チャ−トである。
いてＣＯ2 ガスを含む排ガス中のＯ2 濃度を測定する場
合のフロ−チャ−トである。
【図４】 限界電流式酸素センサの原理を示す略図であ
る。
る。
１ 測定ガス流入路 ２ 校正ガス流入路 ３ 流入ガス切換弁 ４ 酸素濃度検出器 ５ 演算処理装置
Claims (2)
- 【請求項１】 燃焼排ガス中の酸素濃度を限界電流式酸
素センサを用いて測定する限界電流式酸素濃度測定装置
であって、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素濃度に対
する、酸素濃度の濃度指示値の偏差率が＋１％〜−１％
内となるよう前記限界電流式酸素センサの出力を一定量
だけシフト補正する手段を備えた限界電流式酸素濃度測
定装置。 - 【請求項２】 燃焼排ガス中の酸素濃度を限界電流式酸
素センサを用いて測定する限界電流式酸素濃度測定装置
であって、測定ガス流入路と、校正ガス流入路と、これ
ら測定ガス及び校正ガスの流入ガス切換弁と、限界電流
式酸素センサを用いた酸素濃度検出器と、前記流入ガス
切換弁での流入ガスを前記酸素濃度検出器を用いて測定
し且つ二酸化炭素の測定信号により偏差率が＋１％〜−
１％内となるようシフトした補正値で酸素濃度を出力す
る演算処理装置（ＣＰＵ）と、を具備することを特徴と
する限界電流式酸素濃度測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276660A JP2541051B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 限界電流式酸素濃度測定装置 |
| US07/942,407 US5270009A (en) | 1991-09-27 | 1992-09-09 | Method of and apparatus for measuring oxygen concentration with limiting current oxygen sensor |
| DE4231128A DE4231128C2 (de) | 1991-09-27 | 1992-09-17 | Grenzstrom-Sauerstoffkonzentrationsmeßvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276660A JP2541051B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 限界電流式酸素濃度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587772A JPH0587772A (ja) | 1993-04-06 |
| JP2541051B2 true JP2541051B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=17572548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3276660A Expired - Fee Related JP2541051B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 限界電流式酸素濃度測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5270009A (ja) |
| JP (1) | JP2541051B2 (ja) |
| DE (1) | DE4231128C2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5386373A (en) * | 1993-08-05 | 1995-01-31 | Pavilion Technologies, Inc. | Virtual continuous emission monitoring system with sensor validation |
| JP3325673B2 (ja) * | 1993-10-25 | 2002-09-17 | アークレイ株式会社 | 呼気中の成分濃度補正方法及び呼気分析装置 |
| DE4407345A1 (de) * | 1994-03-05 | 1995-09-07 | Testo Gmbh & Co | Verfahren und Vorrichtung zum Messen eines Gasmediums mit einem chemischen Sensor |
| US5542284A (en) * | 1994-10-18 | 1996-08-06 | Queen's University At Kingston | Method and instrument for measuring differential oxygen concentration between two flowing gas streams |
| JPH08313468A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-11-29 | Taiyo Toyo Sanso Co Ltd | 過酸化水素蒸気の濃度検出方法及びその装置 |
| US5970426A (en) * | 1995-09-22 | 1999-10-19 | Rosemount Analytical Inc. | Emission monitoring system |
| US5691464A (en) * | 1997-02-05 | 1997-11-25 | Litton Systems, Inc. | Apparatus for high oxygen concentration measurement using limiting current oxygen sensor |
| JP2000137018A (ja) | 1998-11-02 | 2000-05-16 | Denso Corp | ガス濃度検出装置とそれに用いるガス濃度センサ |
| US6220076B1 (en) * | 1999-05-06 | 2001-04-24 | Queen's University At Kingston | Differential gas analyzer |
| US6280633B1 (en) | 1999-12-01 | 2001-08-28 | Fantom Technologies Inc. | Ozone sensor and method for use of same in water purification system |
| US6382013B1 (en) * | 2000-05-12 | 2002-05-07 | Daimlerchrysler Corporation | Method of reading an oxygen sensor input |
| US6719950B2 (en) | 2001-11-14 | 2004-04-13 | Robert Bosch Corporation | Miniaturized exhaust gas sensor |
| JP5697489B2 (ja) * | 2011-03-02 | 2015-04-08 | 大陽日酸株式会社 | 酸素濃度の分析方法及び装置 |
| US20130086972A1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-11 | Mocon, Inc. | Calibration technique for calibrating a zirconium oxide oxygen sensor and calibrated sensor |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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