JPH06203687A - 電力開閉器および電力開閉器の開閉方法 - Google Patents

電力開閉器および電力開閉器の開閉方法

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JPH06203687A
JPH06203687A JP5238158A JP23815893A JPH06203687A JP H06203687 A JPH06203687 A JP H06203687A JP 5238158 A JP5238158 A JP 5238158A JP 23815893 A JP23815893 A JP 23815893A JP H06203687 A JPH06203687 A JP H06203687A
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JP
Japan
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terminal
output
opening
switch
power switch
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Application number
JP5238158A
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English (en)
Inventor
Christian Marty
マルティ クリスチャン
Jean-Claude Keryjaouen
キュリージャウエン ジャン−クロード
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SGS THOMSON MICROELECTRONICS
STMicroelectronics SA
Original Assignee
SGS THOMSON MICROELECTRONICS
SGS Thomson Microelectronics SA
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06203687A publication Critical patent/JPH06203687A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541Contacts shunted by semiconductor devices
    • H01H9/542Contacts shunted by static switch means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S323/00Electricity: power supply or regulation systems
    • Y10S323/901Starting circuits

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気機械式スイッチと半導体スイッチからな
り、それらの欠陥のない電力開閉器とその開閉方法に関
し、電力回路に配置され制御信号に応答して開閉する電
力開閉器と電力回路の開閉方法を提供することを目的と
する。 【構成】 電力開閉器は、半導体スイッチ121、電気
機械式スイッチ122および信号プロセッサ11からな
る。電気機械式スイッチは半導体スイッチと並列接続さ
れる。信号プロセッサは制御信号を受け、半導体スイッ
チと電気機械式スイッチを制御する命令信号を出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力回路を開閉する電力
開閉器とその電力開閉器を制御する電力開閉器の開閉方
法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】本明
細書で使用する電力開閉器とは、電力回路に配置するこ
とを目的とする開閉器を意味する。このような電力回路
は広く使用され、これらの改善方法とコストダウンの探
究が多年におよんで行われてきた。
【0003】公知の電力開閉器の制御方式は2つに分類
される。すなわち電気機械式スイッチおよび半導体スイ
ッチに分類される。
【0004】電気機械式スイッチは、最も古い方式であ
るが今日なお広く使用されている。この方式の欠点は、
スイッチの大きさであり、それはスイッチが配置される
所まで電源ラインにより送電される電力に相関し、およ
びスイッチが開閉する時に発生するアーク現象に一部依
存するスイッチの開閉接点部の疲労である。
【0005】半導体スイッチは、疲労が極めて限定され
る意味で静的である。しかしながら現存する技術は、回
路が閉じている時はいつでも、単に(スイッチが閉じ
た)通電状態の電圧降下が比較的大きく、スイッチ部を
熱上昇させ、結果的にエネルギ損失となる半導体を製造
可能としているに過ぎない。
【0006】本発明の目的は、電気機械式スイッチまた
はこれらの半導体スイッチの欠陥のない制御式電力開閉
器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段と作用】前記目的を達成す
る本発明の電力開閉器は、電力回路に配置されることを
目的とする電力開閉器に関し、その開閉器は命令信号に
応答して開閉する。電力開閉器は半導体スイッチ、電気
機械式スイッチおよび信号プロセッサを有する。
【0008】電気機械式スイッチは、半導体スイッチに
並列接続される。命令信号は信号プロセッサにより受信
され、電力開閉器を制御する半導体スイッチおよび電気
機械式スイッチへ出力される。
【0009】本発明の他の実施例は、あらあゆる技術の
組み合わせにより、後述する特性をもって実現ができ
る。
【0010】電力開閉器が閉じの時、最初に半導体スイ
ッチが閉じ、電気機械式スイッチが追従して閉じる。電
力スイッチが開きの時、最初に電気機械式スイッチが開
き、半導体スイッチが追従して開く。
【0011】電力開閉器は交流電流を流す主回路に設け
ることができ、信号プロセッサは電力開閉器の端子にお
ける電力回路における電圧波形を分析し、その電圧値が
目標電圧範囲内のとき電気機械式スイッチを閉じるか、
または開く。
【0012】半導体スイッチは、トライアックでもよ
く、または一群のサイリスタでもよく、あるいは一群の
絶縁ゲートバイポーラトランジスタ式成分でもよい。電
気機械式スイッチは水銀接点式継電器を使用することが
できる。信号プロセッサは、低電圧の安定化電源を介し
て主回路から電力が供給される。信号プロセッサはリモ
ートコントロールできる。信号プロセッサが受ける命令
信号は、主回路により出力される。命令信号はモデムに
より最初に受信され操作される。モデムは信号プロセッ
サへ命令信号を送る。またモデムは主回路に並列接続さ
れる。信号プロセッサは、また命令が実行されたことを
示す信号を発生して送り返す。この送り返しの信号は、
モデム信号により受信され、主回路へ送られる。
【0013】本発明はまた、半導体スイッチとその半導
体スイッチに並列接続される電気機械式スイッチを有す
る電力回路を開閉する方法に関する。電力開閉器が閉じ
るとき、半導体スイッチが最初に閉じ、その後電気機械
式スイッチが従って閉じる。逆に、電力開閉器が開くと
き、電気機械式スイッチが最初に開き、その後半導体ス
イッチが従って開く。
【0014】好適実施例において、この開閉処理は交流
を流す回路に適用され、電気機械式スイッチの開閉はそ
のスイッチの端子間をまたぐ回路内の電圧値が目標電圧
範囲内にあるとき発生する。
【0015】
【実施例】図面を参照しつつ以下に本発明を詳細説明す
るが、本発明はこれらの図面に限定されるものではな
い。図1は主回路内に配置された電力開閉器を示すブロ
ック図である。図1において、電力開閉器1は負荷2と
主電力回路3の間に配置される。慣習に従い、電力開閉
器1が閉じのとき、負荷2は電力が主電力回路3から負
荷2へ加えられる電圧下にある。逆に、開閉器1が開き
のとき、負荷2は主回路3から遮断される。電力開閉器
1の開閉は、例えば電力回路3を通過する信号とモデム
4による復調により有利に遠方より命令される。他に局
地的命令も設けてもよい。
【0016】信号プロセッサ11は、電力開閉器1と一
体となって、電力開閉器1に端子5と6で接続されるモ
デム4から命令信号を受信し、主回路3と負荷2との間
に挿入されるスイッチアセンブリ12を命令する。モデ
ム4は、また端子5と6へ接続され、これらの端子を介
して電力回路3から始まる変調された命令信号を受信す
る。
【0017】信号プロセッサ11は、電力開閉器1の開
きまたは閉じの状態を示す戻りの信号を送信でき、ある
いは命令の実行を示すこともできる。信号プロセッサに
より送られるこの戻りの信号は、電力回路3を介してモ
デム4により送られる。中央制御ユニット(CPU)2
0は主回路へリンクされる第2モデム22を経由して信
号プロセッサ11へ接続される。
【0018】図2は、電力開閉器をなす他の要素を含む
展開図である。電力開閉器1を、図2に拡大して詳細を
示す。図2において、主電力回路の端子5と6、モデム
4、信号プロセッサ11、スイッチアセンブリ12およ
び負荷2等は、図1に使用された同一番号により示され
る。
【0019】スイッチアセンブリ12は、半導体スイッ
チ121と並列接続となるように端子AとBで互いにリ
ンクされる電気機械式スイッチ122とを有する。
【0020】半導体スイッチは好ましくは信号プロセッ
サ11の出力124と接続される制御端子123を有す
るトライアックである。このスイッチは、一群のサイリ
スタ、または一群の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
式成分からなるものでもよい。
【0021】電気機械式スイッチ122は、コイル12
6を備え、コイルが励磁されると接点125を置き換
え、端子127と128をリンクすることを可能とす
る。この電気機械式スイッチ122はまた双安定開閉器
(スイッチ)でもよい。双安定電気機械式スイッチは、
永久磁石のコアと2つのコイルを有する。電力をこれら
のコイルの一方または他方へ印加し、コアの磁化の方向
を決定する。電気機械式スイッチの制御端子129は、
信号プロセッサ11の出力130に接続される。
【0022】モデム4は信号プロセッサ41、演算増幅
器42および変圧器43を有する。変圧器43の1次側
コイルは、寄生する干渉の伝達を阻止するため含まれる
コンデンサ143と共に、主電力回路の端子5と6へ接
続される。変圧器の2次側コイルは演算増幅器に接続さ
れ、信号プロセッサ11と信号を送受信する信号プロセ
ッサ41へ順に接続される。電源モジュール13は端子
5と6へ接続され、信号プロセッサ41、演算増幅器4
2および信号プロセッサ11を動作させるのに必要な電
力を供給する。
【0023】図3は、電力開閉器の開閉時の動作を示す
タイミングチャートである。図3を参照しつつ以下に電
力開閉器の動作を説明する。図3において、Y軸はスイ
ッチアセンブリ12の端子間に発生する電位差V=VB
−VAを表し、X軸は時間を表す。時刻T0において、
電力開閉器は開いており、電位差Vは最大となり主回路
3により供給される電圧に相当する。時刻T0におい
て、モデム4は開閉器を閉じる変調された命令信号を受
け、その信号を復調し、プロセッサ11へ命令信号を送
る。信号プロセッサ11はまず最初に時間間隔T1内に
半導体スイッチを閉じるよう促進する。電位差VB−V
Aは、次に半導体スイッチの降下電圧VCまで相当量減
少する。
【0024】ほんの少し後に、信号プロセッサ11は電
気機械式スイッチ122を閉じるよう命令する。電気機
械式スイッチ122の降下電圧VEは実質的に半導体ス
イッチ121の降下電圧VCより低いので、電位差V=
VB−VAは値VEまで減少する。この電位差は電力開
閉器が閉じている期間中(T7の状況)を通してこの値
を維持する。
【0025】電力開閉器の開きは、信号プロセッサ11
がモデム4を経由して相当する命令信号を受信すると
き、上述と対称的方法で実行される。時刻T7におい
て、電力開閉器は閉じられ、信号プロセッサはまず最初
に時刻T3で電気機械式スイッチ122を開くよう命令
信号を出力する。このことは、電圧V=VB−VAを最
小値VEから半導体スイッチ121の電圧降下に等しい
値VCまで上昇させる。半導体スイッチ121は次に時
刻T4で開き、その最大値の電圧V=VB−VAへ上昇
する。
【0026】装置の利点は、電気機械式スイッチ122
が開くかまたは閉じるときは何時でも端子AとBにおけ
る電位差が半導体スイッチの電圧降下VCに等しいとい
うことに従うことが理解できる。このことは、それゆえ
小形の電気機械式スイッチを使用すること、および電気
機械式スイッチの疲労を制限することを可能とする。半
導体スイッチ121に関し、負荷2へ供給される供給電
流は、一方において時刻T1とT2間の、他方において
T3とT4間の時間間隔中、負荷2を流れるのみであ
る。電力開閉器を通って流れる大電流により熱せられる
ことに依存する負の効果は、それゆえこれらの期間減少
し、それゆえ実際上除去される。好ましくは、一方にお
いてT1とT2間の、他方においてT3とT4間の時間
間隔は非常に短く、電力回路3により出力される供給電
圧の数周期のみに相当し得る。
【0027】図4および図5は、主回路における電圧波
形であり、好適実施例における電気機械式スイッチの開
閉する瞬間の説明図である。図4に示す好適実施例にお
いて、電気機械式スイッチ122に影響を及ぼす制限は
さらに減少できる。この実施例において、信号プロセッ
サ11は、スイッチアセンブリ12の端子における電圧
V=VB−VAの波形を分析する。主電力回路により出
力される電圧が正弦波であるとき、電圧V=VB−VA
は同じ波形を有し、一方において時刻T1とT2間の時
間間隔中、他方においてT3とT4間の時間間隔中、電
圧Vは+VCと−VCとの間を変化する。
【0028】理想的には、信号プロセッサ11は、電圧
Vが0を横切る瞬間T2とT3における半導体スイッチ
121の開きと閉じをトリガーするため、その分析結果
を使用する。実際上、点T2は、例えば電圧V0 と電圧
−V0 に相当する瞬間t 2’とt 2”の間にあり、これ
らの絶対値は半導体スイッチ121が閉じのとき端子A
とB間にあると思われる最大電圧VCより実質的に低
い。
【0029】従って、電気機械式スイッチ122は、そ
の端子における電圧の絶対値が実質的にV0より低くほ
とんどV0のとき、状態を変化する。
【0030】本発明は、オリジナルの異なる種々の成分
を使用することも考えられよう。半導体スイッチ121
としてトライアックを使用し、信号プロセッサ11とし
てSGS-THOMSON (登録商標)で販売されている成分を使
用し、モデム11に対してはパーツNO.ST6、ST
7、ST8またはST9を使用し、モデム41に対して
はパーツNO.ST7536またはST7537を使用
して、よい結果が達成できた。電気機械式スイッチ12
2は、好ましくは水銀接点リレーがよい。
【0031】本発明の好適実施例において、次の条件が
存在する。主回路の電圧Vが50Hzまたは60Hzで20
0Vのとき、電圧VCは約1.2Vから1.7Vであ
り、電圧VEは約100mVである。時刻T1とT2間
の時間間隔は、100μsから200μsに等しい。
【0032】以上のように、本発明の特別な一実施例を
説明してきたが、種々の代用、変更および改善は、当業
者により容易に達成されよう。このような代用、変更お
よび改善は、本発明の開示の部分となり、本発明の思想
と範囲内となろう。従って、前述の記述は、単なる例で
あり、限定されるものではない。本発明は、特許請求の
範囲に記載する請求項に規定されるようにのみ限定され
る。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電力開閉
器とその開閉方法によれば、電気機械式スイッチまたは
これらの半導体スイッチの欠陥のない制御方式による電
力開閉器とその開閉方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】主回路内に配置された電力開閉器を示すブロッ
ク図である。
【図2】電力開閉器をなす他の要素を含む展開図であ
る。
【図3】電力開閉器の開閉時の動作を示すタイミングチ
ャートである。
【図4】主回路における電圧波形であり、好適実施例に
おける電気機械式スイッチの開閉する瞬間の第1説明図
である。
【図5】主回路における電圧波形であり、好適実施例に
おける電気機械式スイッチの開閉する瞬間の第2説明図
である。
【符号の説明】
1…電力開閉器 2…負荷 3…主電力回路 4…モデム 5、6…端子 11、41…信号プロセッサ 12…スイッチアセンブリ 13…電源モジュール 20…CPU 22…第2モデム 42…演算増幅器 43…変圧器 121…半導体スイッチ 122…電気機械式スイッチ 143…コンデンサ

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主電力回路に接続される電力開閉器であ
    って、 命令信号により動作して制御信号を出力する前記命令信
    号に応答する信号プロセッサと、 第1端子、第2端子、および前記信号プロセッサの出力
    に接続される制御端子を有する半導体スイッチと、 前記半導体スイッチの前記第1端子と前記第2端子に並
    列に接続される第1端子と第2端子、および前記信号プ
    ロセッサの前記出力に接続される制御端子を有する電気
    機械式スイッチと、を具備することを特徴とする電力開
    閉器。
  2. 【請求項2】 前記主電力回路は、前記第1出力端子と
    前記第2出力端子を経由して交流電圧波形を発生し交流
    電流を出力し、 前記半導体スイッチの前記第1端子と前記第2端子およ
    び前記電気機械式スイッチの前記第1端子と前記第2端
    子は、前記主電力回路の個々の出力端子に接続され、 前記信号プロセッサは、前記第1出力端子と前記第2出
    力端子間の電位差が第1閾値電圧と第2閾値電圧の間に
    あるとき、前記電気機械式スイッチを制御する請求項1
    に記載の電力開閉器。
  3. 【請求項3】 前記半導体スイッチは、トライアックで
    ある請求項1に記載の電力開閉器。
  4. 【請求項4】 前記電気機械式スイッチは、水銀接点リ
    レーである請求項1に記載の電力開閉器。
  5. 【請求項5】 前記主電力回路の出力に接続される入力
    を有し、調節し、調節された供給電圧信号を出力する低
    電圧調節器と、 前記低電圧調節器の出力へ接続される供給電圧端子をさ
    らに有する前記信号プロセッサと、をさらに備える請求
    項1に記載の電力開閉器。
  6. 【請求項6】 前記命令信号は、リモートコントロール
    要素により発生され出力される請求項1に記載の電力開
    閉器。
  7. 【請求項7】 前記主電力回路により出力される変調さ
    れた命令信号に応答する入力を有するモデムであって、
    前記変調された命令信号を復調し、前記信号プロセッサ
    に前記命令信号を出力する前記モデムをさらに備える請
    求項1に記載の電力開閉器。
  8. 【請求項8】 前記信号プロセッサは、前記命令信号が
    実行されたことを示す返りの信号を発生し出力し、 前記モデムは、前記返りの信号に応答して、変調された
    返りの信号を変調し、前記主電力回路へ出力する請求項
    7に記載の電力開閉器。
  9. 【請求項9】 第1端子と第2端子を有する半導体スイ
    ッチと、前記半導体スイッチの前記第1端子と前記第2
    端子に並列接続される第1端子と第2端子を有する電気
    機械式スイッチと、を備える電力開閉器の開閉方法であ
    って、 前記第1端子と前記第2端子の間を前記半導体スイッチ
    を最初に閉じることにより接続し、 その次に、前記電気機械式スイッチを閉じ、 前記電気機械式スイッチを最初に開くことにより前記第
    1端子と前記第2端子の間の接続を切り、 その次に、前記半導体スイッチを開く、各段階を具備す
    ることを特徴とする電力開閉器の開閉方法。
  10. 【請求項10】 前記半導体の前記第1端子と前記第2
    端子および前記電気機械式スイッチの前記第1端子と前
    記第2端子は、主電力回路の第1出力端子と第2出力端
    子に並列接続され、 前記主電力回路は、前記第1出力端子と前記第2出力端
    子の間に交流電圧波形を発生し交流電流を出力し、 前記電気機械式スイッチの開閉の段階は、前記第1出力
    端子と前記第2出力端子の間の電位差が第1閾値電圧と
    第2閾値電圧の間にあるときに発生する請求項9に記載
    の電力開閉器の開閉方法。
  11. 【請求項11】 前記命令信号は、局地的制御要素によ
    り発生され出力される請求項1に記載の電力開閉器。
  12. 【請求項12】 命令信号を受信し、該命令信号を処理
    しかつ制御信号を出力する受信処理手段と、 第1端子と第2端子の間を接続し、その接続を切り離
    し、かつ前記受信処理手段の出力に結合する端子を有す
    る第1開閉手段と、 前記第1開閉手段の前記第1端子および前記第2端子と
    並列に結合する第1端子および第2端子の間を接続し、
    その接続を切り離し、かつ前記受信処理手段の前記出力
    に結合する制御端子を有する第2開閉手段と、を備える
    ことを特徴とする主電力回路に結合する電力開閉器。
  13. 【請求項13】 前記主電力回路は、第1出力端子と第
    2出力端子を経由して交流電圧波形を発生し交流電流を
    出力し、 前記第1開閉手段と前記第2開閉手段の前記第1端子と
    前記第2端子は、前記主電力回路の個々の前記出力端子
    に結合され、 前記受信処理手段は、前記第1出力端子と前記第2出力
    端子の間の電位差が第1閾値電圧と第2閾値電圧の間に
    あるとき、前記第2開閉手段を制御する、請求項12に
    記載の電力開閉器。
  14. 【請求項14】 前記第1開閉手段は、トライアックで
    ある請求項12に記載の電力開閉器。
  15. 【請求項15】 前記第2開閉手段は、水銀接点リレー
    である請求項12に記載の電力開閉器。
  16. 【請求項16】 前記主電力回路により出力される電圧
    を受けて調節し、調節された電圧を出力する調節手段
    と、 前記受信処理手段の入力が前記調節手段の出力へ結合さ
    れる請求項12に記載の電力開閉器。
  17. 【請求項17】 前記命令信号を発生し出力する発生手
    段をさらに備える請求項12に記載の電力開閉器。
  18. 【請求項18】 前記発生手段は、リモートコントロー
    ル要素を有する請求項17に記載の電力開閉器。
  19. 【請求項19】 前記発生手段は、局地的制御ユニット
    を有する請求項17に記載の電力開閉器。
  20. 【請求項20】 前記主電力回路により出力される変調
    された命令信号を受け、前記変調された命令信号を復調
    し、前記受信処理手段へ前記命令信号を出力する復調手
    段をさらに備える請求項12に記載の電力開閉器。
  21. 【請求項21】 前記受信処理手段は、前記命令信号が
    実行されたことを示す返りの信号を発生し出力し、 前記復調手段は、前記返りの信号に応答し、変調し、変
    調された返りの信号を前記主電力回路へ出力する請求項
    20に記載の電力開閉器。
  22. 【請求項22】 第1端子と第2端子を有する第1開閉
    手段と、前記第1開閉手段の前記第1端子および前記第
    2端子と並列接続される第1端子と第2端子を有する第
    2開閉手段と、を備える電力開閉器の開閉方法であっ
    て、 前記第1開閉手段を最初に閉じることにより前記第1端
    子と前記第2端子の間を接続し、 その次に、前記第2開閉手段を閉じ、 前記第2開閉手段を最初に開くことにより前記第1端子
    と前記第2端子の間の接続を切り、 その次に、前記第1開閉手段を開く各段階を具備するこ
    とを特徴とする電力開閉器の開閉方法。
  23. 【請求項23】 前記第1開閉手段および前記第2開閉
    手段の前記第1端子と前記第2端子は、主電力回路の第
    1出力端子および第2出力端子と並列に結合され、 前記主電力回路は、前記第1出力端子と前記第2出力端
    子の間に交流電圧波形を発生し交流電流を出力し、 前記第2開閉手段を開閉する段階は、前記第1出力端子
    と前記第2出力端子の間の電位差が第1閾値電圧と第2
    閾値電圧の間にあるとき発生する請求項22に記載の電
    力開閉器の開閉方法。
JP5238158A 1992-09-23 1993-09-24 電力開閉器および電力開閉器の開閉方法 Pending JPH06203687A (ja)

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FR9211337A FR2696062B1 (fr) 1992-09-23 1992-09-23 Commutateur électrique de puissance commandé et procédé de commutation d'un circuit électrique de puissance.
FR9211337 1992-09-23

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