JPS6055399A - 圧電式音波発生器の励振回路 - Google Patents
圧電式音波発生器の励振回路Info
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- JPS6055399A JPS6055399A JP59164722A JP16472284A JPS6055399A JP S6055399 A JPS6055399 A JP S6055399A JP 59164722 A JP59164722 A JP 59164722A JP 16472284 A JP16472284 A JP 16472284A JP S6055399 A JPS6055399 A JP S6055399A
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- Japan
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- sound wave
- inductance
- excitation circuit
- excitation
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/0207—Driving circuits
- B06B1/0223—Driving circuits for generating signals continuous in time
- B06B1/0238—Driving circuits for generating signals continuous in time of a single frequency, e.g. a sine-wave
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
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- B06B2201/55—Piezoelectric transducer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、圧電式音波発生器、給電用端子、インダクタ
ンスおよびスイッチ素子からなり、そのインダクタンス
とスイッチ素子とが給電用端子と直列になっているよう
な圧電式音波発生器の励振回路に関する。
ンスおよびスイッチ素子からなり、そのインダクタンス
とスイッチ素子とが給電用端子と直列になっているよう
な圧電式音波発生器の励振回路に関する。
西独特許出願公開筒２，８２３，１５５号明細書におけ
る第５図、英国特許出願公開第２，１０４，２５７ Ａ
号明細書における第１図および英国特許出願公開第２，
１０４，２７３号明細書における第１図から、それらで
基礎におかれた従来技術として、圧電式音波発生器の励
振のために、添付図面第６図に示されているような励振
回路を使用することが知られている。給電用端子２およ
び３と直列に圧電式音波発生器１およびスインｙ−５が
配置されている。
る第５図、英国特許出願公開第２，１０４，２５７ Ａ
号明細書における第１図および英国特許出願公開第２，
１０４，２７３号明細書における第１図から、それらで
基礎におかれた従来技術として、圧電式音波発生器の励
振のために、添付図面第６図に示されているような励振
回路を使用することが知られている。給電用端子２およ
び３と直列に圧電式音波発生器１およびスインｙ−５が
配置されている。
給電用端子２および３の間に電圧が印加され、スイッチ
５が閉成されるや否や、インダクタンス１４は電気エネ
ルギーを充電される。制御装置６によって操作されるス
イッチ５が開放されると、インダクタンス１４を通して
流れる電流が急激に減衰する。これは音波発生器ｌのだ
めの電気的なパルス衝撃を起こさせ、音波発生器Ｉはそ
れによって振動を励起させられる。音波発生器１の基本
波共振の周波数を持つ振動だけでなく他の振動モードも
励起する。これがこの公知の回路の欠点である。
５が閉成されるや否や、インダクタンス１４は電気エネ
ルギーを充電される。制御装置６によって操作されるス
イッチ５が開放されると、インダクタンス１４を通して
流れる電流が急激に減衰する。これは音波発生器ｌのだ
めの電気的なパルス衝撃を起こさせ、音波発生器Ｉはそ
れによって振動を励起させられる。音波発生器１の基本
波共振の周波数を持つ振動だけでなく他の振動モードも
励起する。これがこの公知の回路の欠点である。
別の欠点は、一般に既に十分な音波出力を生じさせるた
めには、がなシ高い電圧を端子２および３間に印加しな
ければならないことである。
めには、がなシ高い電圧を端子２および３間に印加しな
ければならないことである。
上述の従来技術においては、先に挙げた明細書並びに西
独特許出願公開第２，７０７，５２４号明細書から出発
して更に発展させられているように、インダクタンスに
より生ぜしめられた電圧を整流して得だ直流電圧を変換
器に供給することもできる。直流給電される変換器の電
気音響振動を得るために、上記スイッチはここでは変換
器の所定の振動周波数にて制御され、つまりこれは変換
器の強制振動を生じさせる。しかし、それにより次の問
題が生じる。即ち、この制御周波数と、その都度の運転
条件に依存して変化するこの種の変換器の固有周波数と
の相互の同調を成し遂げることである。この問題解決の
だめに、西独特許出願公告第２，２１９，７６１号明細
書によれば、帰還調節を付加的に使用しているが、とれ
はそれ相応に追加費用を必要とする。
独特許出願公開第２，７０７，５２４号明細書から出発
して更に発展させられているように、インダクタンスに
より生ぜしめられた電圧を整流して得だ直流電圧を変換
器に供給することもできる。直流給電される変換器の電
気音響振動を得るために、上記スイッチはここでは変換
器の所定の振動周波数にて制御され、つまりこれは変換
器の強制振動を生じさせる。しかし、それにより次の問
題が生じる。即ち、この制御周波数と、その都度の運転
条件に依存して変化するこの種の変換器の固有周波数と
の相互の同調を成し遂げることである。この問題解決の
だめに、西独特許出願公告第２，２１９，７６１号明細
書によれば、帰還調節を付加的に使用しているが、とれ
はそれ相応に追加費用を必要とする。
本発明が解決しようとする問題へは、圧電式音波発生器
をできるだけ工つのみの振動モードで励振、もしくは運
転することを可能にするできるだけ簡単な励振回路を提
供することにある。
をできるだけ工つのみの振動モードで励振、もしくは運
転することを可能にするできるだけ簡単な励振回路を提
供することにある。
と述の問題点は本発明によれば、周期性の単一モード撮
動パルス送出のために圧電式音波発生器とインダクタン
スとの直列回路において、そのインダクタンスと音波発
生器の静電容量とを、生じる振動周波数が音波発生器の
共振周波数に等しくなるように互いに調整することによ
って達成される。
動パルス送出のために圧電式音波発生器とインダクタン
スとの直列回路において、そのインダクタンスと音波発
生器の静電容量とを、生じる振動周波数が音波発生器の
共振周波数に等しくなるように互いに調整することによ
って達成される。
以下、図面を参照しながら本発明をさらに実施例につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
第１図は第６図で既に述べた要素に１４でインダクタン
スを示す。
スを示す。
第１図による励振回路の運転状態および作用を説明する
たぬに、端子２および３に供給電圧が既に印加されてい
ることが仮定されている。スインｙ−５は閉じられてい
る。インダクタンス１４を通つて且つ閉じられたスイッ
チ５を介して電流Ｉが流れる。ここでスイッチ５が要素
６の作用−によって制御されて開かれるや否や、インダ
クタンス１４において極めて大きな電流変化が生じ、こ
れはスイッチ５に、したがって音波発生器１に高電圧発
生をもたらす。
たぬに、端子２および３に供給電圧が既に印加されてい
ることが仮定されている。スインｙ−５は閉じられてい
る。インダクタンス１４を通つて且つ閉じられたスイッ
チ５を介して電流Ｉが流れる。ここでスイッチ５が要素
６の作用−によって制御されて開かれるや否や、インダ
クタンス１４において極めて大きな電流変化が生じ、こ
れはスイッチ５に、したがって音波発生器１に高電圧発
生をもたらす。
音波発生器ｌおよびインダクタンス１４からなる直列振
動回路の共振周波数は、とぐにこのインダクタンス１４
のそれ相応の選定によって、音波発生器１の選択された
機械的な共振周波数と一致するように選ばれているので
、音波発生器１の共振周波数励振が行なわれる。音波発
生器１は殆どこの選ばれた共振周波数でのみ電気励振を
得る。
動回路の共振周波数は、とぐにこのインダクタンス１４
のそれ相応の選定によって、音波発生器１の選択された
機械的な共振周波数と一致するように選ばれているので
、音波発生器１の共振周波数励振が行なわれる。音波発
生器１は殆どこの選ばれた共振周波数でのみ電気励振を
得る。
このことは望ましくない副次的振動モードが回避される
という結果をもたらす。
という結果をもたらす。
スイッチ５の開放時に音波発生器１の端子に現れる最大
電圧は端子２および３に印加される供給電圧に対して著
しい電圧玉昇を持つ。
電圧は端子２および３に印加される供給電圧に対して著
しい電圧玉昇を持つ。
原理的には本発明に関しては次の物理学上の関係式が当
てはまる。
てはまる。
Ｗ−（１／２）二Ｌ・ｌ２−（１／２）・Ｕ２・Ｔ２／
Ｌ ＋２＋Ｕｃ−■・ｐ（３） ＵＣ＝Ｕ／ＲＬｆじで （４） Ｕｃ／Ｕ＝２ ’ｙｒ ・ｆ −Ｌ／ＲＬ（５１２πｆ
０−ωｏ ＝１／ｆ ｔｅ＋ ＵＣ／Ｕ＝１／。ｏ ” ”Ｌ” ”ｏ ｆ７１但し、 Ｉ （ｔ） 時間に依存する電流値 Ｌ インダクタンス１４の値 ＵＬ（ｔ） スイッチ５において時間に依存して現れる
上昇する電圧 Ｔ 時間間隔もしくは閉成時間 Ｗ インダクタンス１４に蓄積されるエネルギー Ｃ音波発生画工の静電容量 Ｕｃ スイッチ５の閉成時における音波発生器１の電圧 ＲＬ インダクタンス１４の抵抗値 ｆｏ 励起すべき共振周波数 要素６は閉成時間Ｔを定め得る時限素子であってよい。
Ｌ ＋２＋Ｕｃ−■・ｐ（３） ＵＣ＝Ｕ／ＲＬｆじで （４） Ｕｃ／Ｕ＝２ ’ｙｒ ・ｆ −Ｌ／ＲＬ（５１２πｆ
０−ωｏ ＝１／ｆ ｔｅ＋ ＵＣ／Ｕ＝１／。ｏ ” ”Ｌ” ”ｏ ｆ７１但し、 Ｉ （ｔ） 時間に依存する電流値 Ｌ インダクタンス１４の値 ＵＬ（ｔ） スイッチ５において時間に依存して現れる
上昇する電圧 Ｔ 時間間隔もしくは閉成時間 Ｗ インダクタンス１４に蓄積されるエネルギー Ｃ音波発生画工の静電容量 Ｕｃ スイッチ５の閉成時における音波発生器１の電圧 ＲＬ インダクタンス１４の抵抗値 ｆｏ 励起すべき共振周波数 要素６は閉成時間Ｔを定め得る時限素子であってよい。
本発明の実施態様によれば、閉１戊時間Ｔはインダクタ
ンス１４の充電電流経過の評価により自動的に行なわれ
る。このことは第２図に示されている。スイッチ５はフ
リップフロシブ２６によって操作される。このスリップ
フロップ２６は外部からのセットパルスによってセット
される。
ンス１４の充電電流経過の評価により自動的に行なわれ
る。このことは第２図に示されている。スイッチ５はフ
リップフロシブ２６によって操作される。このスリップ
フロップ２６は外部からのセットパルスによってセット
される。
それによってスイッチ５は閉じられてインダクタンス１
４を通して電流Ｉ（ｔ）を流す。この電流は（時間Ｔが
経過するまで）時間ｔとともに直線状に増大する。イン
ダクタンス１４の電流■は電流検出要素２７＋二よって
監視される。所定の限界電流超過時に閾値スイッチ２８
によってフリップフロップ２Ｇがリセットされる。これ
によりスイッチ５が開かれ電流Ｉ （ｔ）がｔ−Ｔにお
いて遮断される。
４を通して電流Ｉ（ｔ）を流す。この電流は（時間Ｔが
経過するまで）時間ｔとともに直線状に増大する。イン
ダクタンス１４の電流■は電流検出要素２７＋二よって
監視される。所定の限界電流超過時に閾値スイッチ２８
によってフリップフロップ２Ｇがリセットされる。これ
によりスイッチ５が開かれ電流Ｉ （ｔ）がｔ−Ｔにお
いて遮断される。
本発明によれば、多くの利点が得られる。例えば第１図
および第２図による励振回路は安い費用で実現できる。
および第２図による励振回路は安い費用で実現できる。
励振エネルギーＷは広範囲において端子２および３に印
加される運転電圧に存在しない。投入時間Ｔは自動的に
与えられ、特別の手段を要しない。音波発生器１の励振
は高い励振電圧で行なわれ、これのために特別の費用を
要しな込。
加される運転電圧に存在しない。投入時間Ｔは自動的に
与えられ、特別の手段を要しない。音波発生器１の励振
は高い励振電圧で行なわれ、これのために特別の費用を
要しな込。
さらに、本発明の特に重要な利薇は音波発生器１の振動
励起に何ら擾乱モードが現れないというところにある。
励起に何ら擾乱モードが現れないというところにある。
っまシ、本発明では音波発生器１における電圧変化が突
発的に行なわれるのて、高周波の擾乱モードは励起され
ない。また、低周波の擾乱モードは、低周波振動モード
の振動周期内において電圧衝撃がそれぞれ他の電圧衝撃
によって相反する極性でもって相殺されるだめに励起さ
れない。本発明では特別な補償手段を必要としない。
発的に行なわれるのて、高周波の擾乱モードは励起され
ない。また、低周波の擾乱モードは、低周波振動モード
の振動周期内において電圧衝撃がそれぞれ他の電圧衝撃
によって相反する極性でもって相殺されるだめに励起さ
れない。本発明では特別な補償手段を必要としない。
本発明により音波発生器１を音波受信器として（も）使
用するにつけても利点が生じる。音波発生器１の固有静
電容量Ｃおよび本発明により設けられたインダクタンス
Ｌは、受信時に音波発生器において生せしめるべき機械
的な受信振動の所望の実モードに対する選択回路を形成
する。
用するにつけても利点が生じる。音波発生器１の固有静
電容量Ｃおよび本発明により設けられたインダクタンス
Ｌは、受信時に音波発生器において生せしめるべき機械
的な受信振動の所望の実モードに対する選択回路を形成
する。
本発明による励振回路は、例えば端子２および３におい
て１２ボルトの直流電圧で運転される。
て１２ボルトの直流電圧で運転される。
第３図は実際の回路図である。第３図には、専門家が本
発明の実施例にしだがって細工できるようにする回路指
示が含寸れている。
発明の実施例にしだがって細工できるようにする回路指
示が含寸れている。
第４図は本発明による別の実施例についての実際の回路
を示し、ここでも同様に専門家に必要なデータ指示が含
まれている。音波発生器における電圧の振動時にその際
に逆に駆動されるトランジスタＴ１における電圧の短絡
を避けるだめに、スイッチングダイオード、例えばＢＡ
Ｗ７６を介するコイルへの結合が行なわれる。このダイ
オードは、負電圧のとき音波発生器をトランジスタＴＩ
から隔離する。この図示の励振回路により音波発生器１
に１５０ボルトの電圧が生ぜしめられる。
を示し、ここでも同様に専門家に必要なデータ指示が含
まれている。音波発生器における電圧の振動時にその際
に逆に駆動されるトランジスタＴ１における電圧の短絡
を避けるだめに、スイッチングダイオード、例えばＢＡ
Ｗ７６を介するコイルへの結合が行なわれる。このダイ
オードは、負電圧のとき音波発生器をトランジスタＴＩ
から隔離する。この図示の励振回路により音波発生器１
に１５０ボルトの電圧が生ぜしめられる。
第５図では更に端子２および３間の供給電圧に対する前
置回路が設けられていて、この前置回路は抵抗Ｒｖおよ
びコンデンサＣｖからなる。この随意に使用される前置
回路は、運転時に生じる音波発生器１における短絡の際
に端子２および３間の供給電圧がインダクタンス１４に
よジ短絡されないのを避けるのに役立つ。コンデンサＣ
ｖの容量は、２×Ｗ／Ｕ２の値であるとよい。
置回路が設けられていて、この前置回路は抵抗Ｒｖおよ
びコンデンサＣｖからなる。この随意に使用される前置
回路は、運転時に生じる音波発生器１における短絡の際
に端子２および３間の供給電圧がインダクタンス１４に
よジ短絡されないのを避けるのに役立つ。コンデンサＣ
ｖの容量は、２×Ｗ／Ｕ２の値であるとよい。
以上説明したように、本発明によれば、音波発生器およ
びインダクタンスからなる直列振動回路の共振周波数が
音波発生器の選択された機械的な共振周波数と一致する
ように選ばれるので、音波発生器は殆どこの選択された
共振周波数でのみ電気励振を得ることから、望オしくな
い副次的振動モードが回避される。本発明による励振回
路はそれのために特別の手段を必要しないことから安い
費用で実現できる。
びインダクタンスからなる直列振動回路の共振周波数が
音波発生器の選択された機械的な共振周波数と一致する
ように選ばれるので、音波発生器は殆どこの選択された
共振周波数でのみ電気励振を得ることから、望オしくな
い副次的振動モードが回避される。本発明による励振回
路はそれのために特別の手段を必要しないことから安い
費用で実現できる。
第１図は本発明による励振回路の実施例を示す接続図、
第２図ないし第４図は本発明による励振回路の他の互い
に異なる実施例を示す接続図、第５図は本発明による励
振回路に付加される部分を示す接続図１第６図は従来の
励振回路の接続図である。 ■・・音波発生器、 ２，３・・・給電用端子、 ５・
スイッチ・ ６ スイッチの制御要素、 １４インダク
タンス、 ２６・・・フリップ７０ツブ、２８・・閾値
スイッチ。 ＩＧ６ ＩＧＩ ＩＧ ２ ＩＧ５
第２図ないし第４図は本発明による励振回路の他の互い
に異なる実施例を示す接続図、第５図は本発明による励
振回路に付加される部分を示す接続図１第６図は従来の
励振回路の接続図である。 ■・・音波発生器、 ２，３・・・給電用端子、 ５・
スイッチ・ ６ スイッチの制御要素、 １４インダク
タンス、 ２６・・・フリップ７０ツブ、２８・・閾値
スイッチ。 ＩＧ６ ＩＧＩ ＩＧ ２ ＩＧ５
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）圧電式音波発生器（１）、給電用端子（２゜３）、
インダクタンス（１４）およびスイッチ素子（５）から
なり、そのインダクタンス（１４）とスイッチ素子（５
）とが前記給電用端子（２，３）と直列になっているよ
うな圧電式音波発生器の励振回路において、同期性の単
一モード振動パルス送出のために圧電式音波発生器（１
）とインダクタンス（１４）との直列回路においてその
インダクタンスと音波発生器の静電容量とを、生じる振
動周波数が音波発生器（１）の共振周波数に等しくなる
ように互いに調整したことを特徴とする圧電式音波発生
器の励振回路。 ２）前記スイッチ素子（５）の電気的な操作制御を行な
う回路装置（６）が設けられていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の励振回路。 ３）前記回路装置（６〕はフリップフロップ回路である
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の励振回路
。 ４）前記フリップフロップ回路は電流値（１）に応答す
る閾値スイッチ（２８）によって制御されるようになっ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の励
振回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3328907.7 | 1983-08-10 | ||
| DE19833328907 DE3328907A1 (de) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | Anregeschaltung fuer piezoelektrische schallgeber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6055399A true JPS6055399A (ja) | 1985-03-30 |
| JPH0472239B2 JPH0472239B2 (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=6206253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59164722A Granted JPS6055399A (ja) | 1983-08-10 | 1984-08-06 | 圧電式音波発生器の励振回路 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4736192A (ja) |
| EP (1) | EP0133570B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6055399A (ja) |
| AT (1) | ATE52205T1 (ja) |
| DE (2) | DE3328907A1 (ja) |
| DK (1) | DK164950C (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4023856A1 (de) * | 1990-07-27 | 1992-02-06 | Dornier Medizintechnik | Schaltkreis fuer einen piezowandler |
| FR2697397A1 (fr) * | 1992-10-28 | 1994-04-29 | Philips Electronique Lab | Dispositif d'adaptation active d'impédance entre un transducteur ultrasonore et le générateur de signaux impulsionnels destinés à ce tranducteur. |
| DE4241146C2 (de) * | 1992-12-07 | 1994-09-01 | Phoenix Contact Gmbh & Co | Elektronische Signaleinrichtung |
| DE4446430C2 (de) * | 1994-12-23 | 1997-03-20 | Siemens Ag | Treiberschaltung für einen piezoelektrischen Ultraschallwandler |
| DE19738146B4 (de) * | 1997-09-01 | 2005-05-12 | Fresenius Ag | Ultraschallsender, insbesondere für einen Luftblasendetektor |
| GB9722987D0 (en) * | 1997-11-01 | 1998-01-07 | Stresswave Tech | Transducer assembly |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2219761B2 (de) * | 1972-04-21 | 1974-04-25 | Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchen | Zahnärztliches Handstück |
| DE2329740C3 (de) * | 1973-06-12 | 1978-04-13 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Ultraschallsender zur Fernbedienung von Rundfunk- und Fernsehgeräten |
| IT1016752B (it) * | 1974-08-01 | 1977-06-20 | Fiat Spa | Circuito per il comando simultaneo impulsivo e la commutazione automa tica da trasmissione a ricezione per sistemi impieganti una plurali ta di trasduttori piezoelettrici ad ultrasuoni |
| US4010447A (en) * | 1976-01-07 | 1977-03-01 | Zenith Radio Corporation | Signal transmitter using an active thick film substrate |
| GB1571304A (en) * | 1976-02-24 | 1980-07-16 | Lucas Industries Ltd | Drive circuit for a piezo electric crystal |
| JPS5744398Y2 (ja) * | 1977-05-26 | 1982-09-30 | ||
| GB2054238B (en) * | 1977-10-11 | 1983-01-26 | Hall G L | Pest control apparatus |
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