KR100201659B1 - 촉매배출을 제어하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차에서 촉매배출을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배출제어장치는 전기적으로 가열되는 시동 촉매수단(4)을 포함하는데, 이 시동촉매수단은 엔진(1)과 연관된 배기관(3)에서 주촉매수단(5)과 인접하여 위치된다. 또한, 전류원(6), 스위치(7), 제어유니트(16), 람다(lambda)센서(8), 및 전기적으로 작동되는 공기펌프(13)를 더 포함한다. 공기펌프(13)는 람다센서(8)와 시동촉매수단(4) 사이에 삽입된 공기채널을 포함한다. 엔진(1)의 시동과 연결하여, 시동촉매수단(4) 및 공기펌프(13) 또는 이들중 어느 하나는 제어유니트(16)에 의해서 작동된다. 본 발명은 엔진(1)에 의해서 배출되는 배기가스의 개선된 정화를 제공한다.

Description

촉매배출을 제어하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 흡입관 및 배기관을 갖추고 있고 전기가열식 시동촉매 및 주촉매가 배기관에 서로 인접하여 위치된 엔진을 포함하고 있는 자동차의 촉매 배출을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
특히 미합중국에 있어서, 대기 오염물질의 배출수준제한에 관한 새롭고 엄격한 법률은 자동차에서 보다 효율적인 배출제어의 달성을 요구한다. 오늘날, 촉매 배출 제어장치들은 보편적으로 사용되고 있다. 그러나 이들 장치는 자동차의 저온 시동 동안에는 최대 정화효율로 작동할 수 없다. 결과적으로, 현재의 촉매를 구비한 자동차들로부터 배출되는 대기오염 배기가스중 많은 비율이 촉매의 가열기간, 즉 촉매가 자체의 작동온도(약 250 내지 400℃)에 도달할 때까지 지속되는 기간동안에 발생된다. 저온시동의 경우에 있어서, 이 기간은 수분동안 지속될 것이며, 그에따라 문제가 발생하게 된다.
통상적인 형태의 촉매에는 추가의 전기적으로 가열되는 시동촉매가 보충될 것이다. 이러한 종류의 장치는 국제특허공보 제89/10470호를 통해서 이미 공지된바 있다. 엔진 시동 동안에 시동촉매를 전기적으로 가열함으로써, 전체적으로 촉매 패키지(package)의 가열기간이 단축될 수 있다.
본 발명은 자동차 배기가스의 개선된 정화를 제공한다. 이에 의해 오염물질의 배출이 규정된 수준내에서 제어될 것이다. 이것은 처음에 정의한 방법, 즉 엔진시동과 연결하여 공기의 유동이 시동촉매의 상류에 연결되는 공기채널을 통해서 배기관내로 제공되고, 주촉매가 소등(light-off)온도에 도달할 때 이 유동이 최종적으로 중단되는 것을 특징으로 하는 방법에 의해서 달성된다.
본 발명은 본 발명에 따른 배출제어장치가 도시된 첨부도면 제1도를 참보하여 상세하게 설명될 것이다.
도면에 도시된 장치는 종래의 가솔린연료나 엘피지(LPG), 천연가스 또는 알코올 연료와 같은 다른 연료를 사용할 수 있는 엔진(1)의 배기가스를 정화하기 위한 것이다. 엔진에는 흡입관(2) 및 배기관(3)이 구비되어 있다. 엔진(1)으로부터 나온 배기가스는 전기적으로 가열되는 시동촉매수단(4) 및 이에 연결된 주촉매수단(5)을 포함하고 있는 촉매 패키지를 통해서 안내된다. 주촉매수단(5)은 50g/ft3의 PM 하중(PM = 귀금속)과 5:1의 Pt/Rh 관계를 갖는 4.66 × 6, 400cpsi(cpsi = cells per square inch)의 둥근 세라믹 기판으로 구성된다. 시동촉매수단(4)은 바람직한 유동 및 온도조건을 달성하기 위하여 시동촉매수단의 지지표면 길이의 0.1 내지 5배, 바람직하게는 1.5 내지 2배에 달하는 거리로 주촉매수단(5)의 상류에 장착된다.
시동촉매수단(4)은 특별한 내열성을 갖는 관형금속의 촉매 피복 하우징(즉, 60g/ft3의 PM하중과 5:1 의 Rt/Rh 관계를 갖는 90㎝ 직경, 28㎝ 길이, 200cpsi 의 하우징)으로 이루어진다. 촉매는 저항성 하중으로서 작용하는 금속하우징의 내부를 지지하며, 가열을 위해서 전류원에 연결된다.
또한, 시동촉매수단은 보통의 자동차 시동축전지로서 기능하는 축전지(6)에 연결된다. 몇몇의 경우에 있어서, 보통의 자동차 시동축전지 용량은 분리된 전자 에너지 공급장치가 필요한 경우, 시동촉매수단(4)의 전류요구량을 충족시키에는 부족하다.
시동촉매수단(4)을 전류원에 연결시키기 위해서, 전자스위치(7)가 시동촉매수단(4)과 축전지(6) 사이에 삽입된다. 전자스위치는 자동차에서 빈번히 발생하는 현상인 전자기 펄스 발생의 위험이 없이, 손실을 최소화하고 시동촉매수단에 전류를 확실히 연결시키기 위한 반도체 형식이다. 전자스위치(7)는 또한 릴레이 형식이 될 수 있다.
시동촉매수단(4)의 상류에는 배기가스중의 산소존재를 탐지하기 위해서 람다(lambda) 센서(8)로 알려진 센서가 위치한다. 람다센서(8)는 람다센서(8)로부터 나온 신호들을 보정유니트(10)로 보내기 위한 전자유니트(9)에 연결된다. 보정유니트(10)는 공기/연료 혼합물에 관련된 신호를 결정하고 이 신호를 엔진(1)의 분사유니트(11)로 보내도록 고안되었다. 분사유니트(11)는 공기량 계기(12)가 장치로 연결되는 위치에서 일반적으로 사용되는 형식이다.
본 발명의 장치는 전기적으로 제어되는 공기펌프(13)를 또한 포함한다. 공기펌프는 제1공기채널(14)을 통해서 공기를 공급하는데, 제1공기채널은 공기량 계기(12)로부터 나온 엔진 흡입관(2)의 상류에 연결된다. 공기펌프(13)는 제2공기채널(15)을 통해서 촉매패키지(4,5) 상류의 장치내로 공기를 공급하도록 작동한다. 제2공기채널(15)은 람다센서(8)와 시동촉매수단(4) 사이의 한 지점에서 배기관(3)에 연결된다. 공기펌프(13)는 공기펌프(13) 쪽으로 유동하게될 고온의 역류 배기가스로 부터 공기펌프(13)를 보호하는 기능을 수행하는 첵밸브(도시되지 않음)을 포함한다. 공기펌프(13)에 에너지를 가하기 위해서, 공기펌프는 시동촉매수단(4)의 작동에 대하여 독립적인 전자스위치의 출력말단에 연결된다.
본 발명의 장치는 전자스위치(7) 및 공기펌프(13)에 연결되어 이들에 제어신호를 전달하도록 고안된 컴퓨터 방식의 제어유니트(16)를 또한 포함한다. 온도센서(도시되지 않음)는 제어유니트(16)에 연결되고, 시동촉매수단(4)에 인접하여 위치되며, 시동촉매수단(4)의 온도를 나타내는 신호를 제공하도록 배열된다. 온도 센서는 제조과정동안에 시동촉매수단(4)과 통합되는 칼집형상(sheath-type)의 저항온도계이다. 이러한 방식에 의하여 시동촉매수단(4)의 온도는 정확하게 모니터될 것이다.
제어유니트(16)는 시간 및 온도 또는 이들중 어느 하나에 기초하여 시동촉매수단(4)의 작동을 조절하는 기능과, 온도센서를 포함하는 시동작동수단(4)을 모니터하는 기능과, 축전지(6) 또는 자동차의 전기발생기(도시되지 않음)로부터 전류를 시동촉매수단(4)으로 공급하는 것을 모니터하는 기능과, 공기유동량에 대하여 공기펌프(13)의 작동을 제어하는 기능을 수행한다. 전류공급을 모니터하는 것은 시동축전지 회로와 관련된 전압측정(여기서는 상세히 설명하지 않음)에 의해서 영향을 받는다. 시동촉매수단(4)의 모니터작업은 자체의 저항측정(여기서는 상세히 설명하지 않음)에 의해서 영향을 받는다.
다음에는 본 발명에 따른 배출제어장치의 기능이 설명될 것이다. 엔진(1)이 작동된 경우, 위에서 언급한 전류공급모니터 활동에 의해서, 시동촉매수단(4)으로 충분한 에너지를 공급하기 위한 축전지(6) 용량에 대한 점검이 수행된다. 만약, 축전지(6)의 에저지 함유량이 충분한 것으로 밝혀지고 시동촉매수단의 상태가 정상적인 것으로 모니터되면 시동촉매수단(4)을 가열하기 위한 절차가 시작될 것이다. 이와 동시에, 공기펌프(13)를 통한 추가의 공기공급이 시작될 것이다. 가열 및 공기공급은 소정기간 동안 또는 시동촉매수단(4)에서 소정의 온도에 도달할 때까지 계속된다. 이러한 조건들은 전기적 가열 및 발열반응의 결과인 촉매 패키지(4,5)에서의 소등온도 획득에 대응한다. 이때, 공기분사 및 가열이 중단된다.
정상적으로는, 촉매 패키지(4,5)의 소등온도에 도달한 후에는 공기공급이 이루어지지 않기 때문에, 그와같은 공기공급은 질소산화물(NOX)배출에 불리한 영향을 끼치며, 시동촉매수단(4)의 가열은 공기펌프(13)를 통한 공기공급에 관계없이 영향을 받는다.
바람직한 실시예에 따라서, 전자스위치(7)는 시동촉매수단(4)의 가열과정이 엔진(1)의 점화(소위, 엔진의 크랭킹(cranking) 과정) 바로후에 개시되는 방식으로 작동된다. 엔진크랭킹 전에 시동촉매수단(4)을 예열하거나 또는이와는 달리 크랭킹 과정 전 뿐만 아니라 후에도 가열하는 것이 바람직하다. 그러나, 자동차 시동전동기가 작동하는 동안에 시동촉매수단(4)을 작동시키는 것은 바람직하지 않다. 왜냐하면, 시동촉매수단(4)의 작동에는 축전지(6)의 전체용량이 필요하기 때문이다. 가열은 배기가스들이 주촉매수단(5)내로 안내되는 경우, 시동촉매수단(4)을 통해서 유동하는 배기가스의 온도를 증가시킨다. 그 결과, 완벽한 촉매 패키지(4,5)는 소등 온도, 즉 촉매패키지(4,5)가 수용 가능한 정화효율로 작동하도록 충분히 가열되는 온도로 보다 빠르게 도달하게 된다.
작동된 공기펌프(13)로부터 나오는 공기의 유동량은 촉매 패키지(4,5)의 가열기간동안, 즉 배기관(3) 내부의 배기가스 혼합물이 적은 양의 초과산소를 갖는 동안에 배기가스 혼합물이 촉매 패키지(4,5)를 향하게 한다. 이것은 람다센서(8)가 자체의 전체 효율수준까지 도달하는 약 30초 동안에 일어난다. 이에따라, 엔진(1)은 화학양론적 비로 작동할 수 있고, 람다센서는 이 기간동안에 촉매패키지(4,5)로의 공기공급을 조절하는데 사용될 수 없다. 그러나 람다센서(8) 하류로의 공기공급은 시동, 가열 및 엔진(1)의 초기구동상태 동안에 시동촉매수단(4)으로 유동하는 배기가스에 제어된 양의 초과산소가 공급되는 결과를 가져온다. 이러한 방식에 있어서, 람다센서(8)의 기능은 공기분사가 람다센서(8)의 하류에서 일어나기 때문에, 공기펌프(13)로부터 공급되는 공기의 유동에 의해서 방해받지 않을 것이다.
1% 정도의 초과산소(0.63% 산소의 화학양론적인 양과 비교하여)는 20 내지 30℃(HC 및 CO의 제어와 관련하여)의 촉매 소등온도의 감소를 제공한다. 반면에, 2% 정도의 초과산소는 30 내지 50℃의 소등온도를 감소를 제공한다. 질소산화물(NOX) 배출의 제어와 관련된 소등온도는 배기가스 혼합물에 존재하는 산소의 초과량에 의해서 개선된다.
시동촉매수단(4)의 가열이 중단되는 경우에는 시동촉매수단(4)의 냉각을 가져오는 급격한 온도하강이 일어난다. 이에 의해, 얻어질 정화의 수준이 저하된다. 그러나 현존하는 냉각 및 풍부한 배기가스 성분과 함계, 그와같은 냉각은 일시적인 온도증가가 촉매치료들의 냉각전에 이들 재료에서 일어나는 방식으로 주촉매수단(5)이 반응하도록 영향을 끼친다. 이러한 현상은 때때로 잘못된 방식의 거동(wrong way behaviou r)으로 언급되는 것으로, 이합중국 48090 미시간 와렌에 소재한 제너럴 모터스(General Motors)사의 연구실험실에 근무하는 세 에이치, 오 및 제임스 씨, 카벤디시( Se H. Oh James C. Cavendish)가 공학, 화학, 생산, 연구 및 개발에 대한 색인(1982년판, 제1권 21장)에 '일체의 촉매컨버터의 과도 현상 : 자동차 배출의 제어와 관련한 공급흐름 온도에서의 단계변화에 대한 반응(Transients of Monolithic Catalitic Converters : Response to Step Changes in Feedstream Temperature as Related to Controlli ng Automobile Emissions)'의 제목으로 발표하였다. 이 영향은 다음의 방식을 통해서 진행된다. 본 발명에 따른 배출제어장치는 맥동전류가 제어유니트(16) 및 전자스위치(7)를 경유하여 시동촉매수단(4)으로 제공되고, 이 맥동전류의 펄스가 시동촉매수단(4)에서의 온도저하에 따른 급격한 온도증가를 초래하는 방식으로 배열될 것이다. 전류공급 용량은 충분해야 하고(즉, 시동촉매수단(4)으로의 전력공급이 충분히 커야함) 시동촉매수단(4)의 기하학적 위치는 주촉매수단(5)으로부터 시동촉매수단(4)의 지지구조 길이의 1.5 내지 2배의 거리이어야 하는 필요조건과 결합하여, 촉매패키지(4,5)의 잘못된 방식의 거동이 진행될 것이다. 이것은 촉매패키지(4,5)가 소등온도에 도달하기 전까지 요구되는 시간을 단축시키는데 상당히 기여한다.
전류세기와 같은 매개변수는 시동촉매수단(4), 및 주촉매수단(5)과 관련된 시동촉매수단(4)의 기하학적 위치로 제공되기 전에 장치의 특정 내역의 필요성에 따라 조정될 것이다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 공기펌프(13)로 부터의 공기분사없이 시동촉매수단(4)의 가열에 의해서 제어되거나 또는 그와 반대로 제어된다. 그러나, 공기분사와 결합하여 가열이 이루어진 경우에 촉매패키지(4,5)에 의해서 달성된 배출제어의 전체 효과는 이러한 기능들중 각각의 하나에 의해 달성된 제어수준을 능가한다.
제어유니트(16)가 위에서 나타낸 바와같이, 공기공급을 일정한 수준으로 유지하는 대신에 배기가스의 유동에 대하여 최적화시키는 방식으로, 공기펌프(13)를 작동시키도록 배열되는 경우에, 보다 개선된 정화효율이 달성된다. 이 경우에, 공기펌프(13)는 배기관(3)내로 공기를 가변유동시킬 수 있어야 한다. 배기가스에 존재하는 초과량의 산소는 공기펌프(13)의 작동에 기초하는 시간에 따라 변화될 것이다. 예를 들면, 유동은 배기가스에 존재하는 초과량의 산소가 촉매패키지(4,5)의 정화효율을 최적화하기 위해서 단계적으로 증가되는 방식으로 그 양이 조절된다.

Claims (10)

  1. 흡입관(2)과 배기관(3)을 갖추고 있고 전기적으로 가열되는 시동촉매수단(4) 및 주촉매수단(5)이 상기 배기관(3)에 서로 인접하여 위치된 엔진(1)을 포함하는 자동차의 촉매 배출제어방법에 있어서, 상기 엔진(1)의 시동에 연결하여, 공기의 유동이 상기 시동촉매수단(4)상류의 상기 배기관(3)에 연결되는 공기채널(15)을 통해서 상기 배기관(3)으로 제공되고, 상기 주촉매수단(5)이 소등(light-off)온도에 도달할 때 상기 공기의 유동이 최종적으로 중단되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공기의 유동이 정해진 소정시간(t1)경과후에 중단되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 시동촉매수단(4)이 상기 엔진(1)의 시동과 연결하여 활성화되고, 정해진 소정시간(t2)경과후에 할동력을 잃게되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 소정시간(t1) 및 (t2)가 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항 또는 4항에 있어서, 시동촉매수단(4)은 일어나게될 소위잘못된 방식의 거동(wrong way behaviour)에 따르는 온도의 상승을 보장하기 위해서 충분한 전력의 맥동전류에 의하여 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 배기관(3)으로 공급되는 공기의 유동이 상기 배기가스에 포함된 화학양론적 산소수준 이상의 0 내지 5%의 산소함유량을 제공하는 방식으로 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한항에 있어서, 배기관(3)에 공급되는 공기의 유동이 산소의 함량을 배기가스의 유동에 대하여 최적화하는 방식으로 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 배기관(3)내로 연결되는 공기채널(15)을 통해서 상기 배기관(3)에 연결된 공기 공급원(13), 및 상기 공기 공급원에 연결되도록 배열된 제어유니트가 상기 공기 공급원으로부터 상기 배기관(3)으로의 공기유동을 활성화시키는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제7항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서, 람다(lambda) 센서(8)가 배기관(3)에 제공되어 있고, 상기 공기채널(15)이 시동 촉매수단(4)의 상류 및 상기 람다센서(8)의 하류사이에 위치된 상기 배기관(3)내로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항 또는 9항에 있어서, 시동촉매수단(4)이 자체의 지지구조물 길이의 0.1 내지 1.5배, 바람직하게는 1.5 내지 2배에 달하는 거리로 주촉매수단(5) 상류의 상기 배기관(3)에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100745618B1 (ko) * 2006-05-12 2007-08-03 엠티에이치콘트롤밸브(주) 내연기관 화염분출방지용 트랩장치의 시트구조

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2988200B2 (ja) * 1992-07-10 1999-12-06 トヨタ自動車株式会社 通電加熱式触媒における二次空気供給制御装置
SE501464C2 (sv) * 1993-07-09 1995-02-20 Volvo Ab Anordning för katalytisk avgasrening av avgaser från förbränningsmotor
US5357752A (en) * 1993-08-17 1994-10-25 Exxon Research And Engineering Company Control of secondary air to an electrically heated catalyst using feedback control
US5390488A (en) * 1993-12-27 1995-02-21 General Motors Corporation Air injection control for preheated catalysts
DE4430965C2 (de) * 1994-08-31 1997-09-11 Siemens Ag Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine mit beheizbarem Katalysator
JPH10238339A (ja) * 1997-02-20 1998-09-08 Nissan Motor Co Ltd エンジンの排気浄化装置
US6044643A (en) * 1997-12-15 2000-04-04 General Motors Corporation Engine control system and method
US7311066B1 (en) * 2000-05-22 2007-12-25 Wbip, Llc Controlling exhaust temperatures
JP2002161737A (ja) * 2000-11-29 2002-06-07 Sanshin Ind Co Ltd エンジンにおける排気浄化装置、およびこの装置を搭載した小型船舶
SE524225C2 (sv) 2002-02-15 2004-07-13 Volvo Technology Corp En anordning för behandling av ett gasflöde
US6840034B2 (en) * 2002-04-19 2005-01-11 Envirolift, Llc Emission control apparatus for marine generator engine
US6604356B1 (en) 2002-04-19 2003-08-12 Envirolift, Llc Emission control system for generator engine
AU2003262823A1 (en) * 2002-08-22 2004-03-11 Westerbeke Corporation Emissions control
US6799422B2 (en) * 2002-08-22 2004-10-05 Westerbeke Corporation Emissions control
JP2007510094A (ja) * 2003-10-27 2007-04-19 ウエスタートビーク コーポレーション 排気物質の低減のためのエンジン制御システム
JP4337689B2 (ja) * 2004-08-30 2009-09-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN101210507B (zh) * 2006-12-29 2010-12-22 奇瑞汽车股份有限公司 一种改善发动机冷起动时hc排放的方法及系统
GB2562875B (en) * 2017-03-31 2020-06-17 Johnson Matthey Plc An exhaust purification system having an air injection system to protect a catalyst from oxygen deprived exhaust
DE102018221643A1 (de) 2018-12-13 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Aufheizen einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1476486A1 (de) * 1965-10-29 1969-10-02 Heinz Berger Vorrichtung zur Vernichtung schaedlicher Anteile der Abgase von Verbrennungsmotoren
DE2337228A1 (de) * 1973-07-21 1975-02-06 Daimler Benz Ag Brennkraftmaschine mit einer auslassleitung mit reduktionskatalysator und oxydationskatalysator
DE3506235A1 (de) * 1984-03-13 1985-09-19 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Anordnung mit einer nachverbrennungseinrichtung
JPS6318122A (ja) * 1986-07-10 1988-01-26 Mazda Motor Corp エンジンの二次エア供給装置
DE8816514U1 (ko) * 1988-04-25 1989-10-26 Emitec Emissionstechnologie
US5319929A (en) * 1988-05-20 1994-06-14 W. R. Grace & Co.-Conn. Catalytic converter system
US4976929A (en) * 1988-05-20 1990-12-11 W. R. Grace & Co.-Conn. Electrically heated catalytic converter
DE3926516A1 (de) * 1989-08-10 1991-02-14 Oberland Mangold Gmbh Regelkreis zur beeinflussung der abgaszusammensetzung eines verbrennungsmotors
US5155995A (en) * 1991-02-05 1992-10-20 Texaco Inc. Catalytic converter preheating system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100745618B1 (ko) * 2006-05-12 2007-08-03 엠티에이치콘트롤밸브(주) 내연기관 화염분출방지용 트랩장치의 시트구조

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Publication number Publication date
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US5809773A (en) 1998-09-22
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WO1992014912A1 (en) 1992-09-03
EP0572498B1 (en) 1997-04-16
SE500701C2 (sv) 1994-08-15

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