PT883873E - Sistema de controlo e conducao para movimentos de superficie em aeroportos - Google Patents
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Description
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DESCRIÇÃO "SISTEMA DE CONTROLO E CONDUÇÃO PARA MOVIMENTOS DE SUPERFÍCIE EM AEROPORTOS" O invento refere-se a um sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos (Surface Movement Guidance and Control System, SMGCS). São conhecidos os sistemas de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos, por exemplo do impresso BRITE II da N.V.ADB S.A. Zaventem, Bruxelas AP.01.810e edição especial para a Exposição Inter Airport 1995. No artigo da “Electrical Communication”, 1 de Janeiro de 1993, Romford, GB, páginas 51-59, XP000360408, de Monzel FG et al.: “Surface movement guidance and control System” é proposto, na página 53 na coluna à direita, a comunicação de dados em vez da comunicação sonora e também uma informação da situação do tráfego para o controlador de tráfego aéreo. Um controlo contínuo comandado por meio de dados do movimento de superfície em aeroportos, pelos vistos, não é proposto. É objectivo do invento o de aperfeiçoar de tal forma o sistema aqui descrito, com sensores dispostos no solo, que com o mesmo se obtém uma optimização do tráfego no aeroporto com um aumento da capacidade de descolagem e aterragem de um aeroporto em todas as condições meteorológicas e com a máxima segurança. Neste caso também deverá ser possível uma flexibilidade do recurso de pessoal na torre de controlo. O quesito é solucionado através das características da reivindicação 1. Pelo sistema de acordo com o invento, o qual abrange todos os movimentos necessários para a condução do tráfego de superfície, resulta a possibilidade da realização de um sistema integrado de controlo de condução em aeroportos, o qual permite optimizar o tráfego com a máxima segurança contra as colisões no solo e na zona de chegada e partida das aeronaves.
Durante o voo as aeronaves são protegidas contra colisões por meio de sistemas de navegação apoiados a partir do solo. Também durante a aproximação definitiva são apoiados por auxílios de aproximação ópticos e não ópticos, para manter a via de aproximação predeterminada. Após o pouso a aeronave movimenta-se na parte de maior -2- risco do seu trajecto. A maioria dos acidentes ocorrem, como se comprovou, no solo. Aqui o sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos (SMGCS), objecto do presente invento, oferece uma assistência decisiva, com o qual ser realiza um controlo e uma condução permanente. Um sistema deste género também é designado como Advanced-(A)-SMGCS, uma aspiração até à data ainda não realizada. De acordo com o invento este é pela primeira vez realizável.
No aperfeiçoamento do invento está previsto, que a cobertura e condução operacional dos movimentos das viaturas no recinto do aeroporto esteja incluída, por exemplo com auxílio de consultas por "transponder" ou "squitter" de "transponder" ou através de identificadores ID e meios de comunicação sem fio, os quais também podem ser utilizados para a transmissão de instruções. Desta forma a segurança contra colisões no tráfego de superfície, o qual até à data decorre geralmente de forma incontrolada, principalmente na área de estacionamento, é decisivamente aumentada. Além disto está previsto que a cobertura e condução racional dos movimentos de voos na zona de aterragem e descolagem estejam incluídas. Desta forma resulta uma optimização do planeamento do movimento de superfície e simultaneamente um aumento da segurança para a identificação de divergências da situação real do tráfego e da sua situação planeada, por exemplo que um taxiway, o qual já devia estar livre, ainda se encontra ocupado.
Um particular aumento de segurança resulta da utilização tanto de pelo menos um radar primário como também de pelo menos um radar secundário, sendo utilizado o radar primário para a localização no recinto do aeroporto e o radar secundário de preferência para a área de aterragem e de descolagem com utilização de "transponder" para a identificação. A identificação no solo, de acordo com o invento, é executada através da recepção da identificação do radar de aproximação (radar secundário) no decurso do tráfego aliás do sistema de condução base do tráfego de descolagem e manutenção da identificação por meio de análise dos alvos do radar primário. Para aumentar ainda mais a segurança e fiabilidade de acordo com o invento são detectados "squitter" de "transponder" de aeronaves e eventualmente veículos no solo equipados com "transponder", sendo apurada através de multilateração dos momentos de entrada dos sinais a posição exacta e a identificação simultânea. Desta forma toma-se possível a qualquer momento uma identificação redundante das aeronaves e eventualmente também de outros veículos na zona de tráfego de um aeroporto. -3 -
Neste caso está previsto que o sistema de acordo com o invento apresente uma componente de planeamento dos movimentos na pista, com a qual é possível propor aos controladores de tráfego aéreo os trajectos na pista, controlando os mesmos automaticamente quanto à exclusão de colisão. A componente de planeamento e o controlo da exclusão de colisão realiza-se através de uma software instalada, nas quais estão introduzidas os respectivos recursos. Através desta também é realizada a conservação das distâncias mínimas sob as diversas condições meteorológicas. Esta software de planeamento também contém posições de escalas de paragem para aeronaves, as quais garantem um movimento de exclusão de colisão também na área de estacionamento. De forma vantajosa estes planeamentos baseiam-se no horário dos voos. Em aeroportos de grandes dimensões os movimentos de descolagem e aterragem não são espontâneos, mas sim são planeados de acordo com o horário e da mesma forma também a ocupação de portas
Está previsto de que no sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos as indicações necessárias se efectuem num monitor do controlador de tráfego aéreo através de um conhecido subsistema de vídeo (Processing). Subsistemas de vídeo radar deste género são disponibilizados por exemplo pela firma HITT, um exemplo mostra o anúncio na revista “Jane’s Airport Review, Sept. 1995, Volume 7, edição 7, página 46” Um sistema deste género não é objecto do invento.
No vídeo radar a informação efectua-se conforme os dados do sistema BRITE- II com uma maior concentração de dados e informações pormenorizadas, do que resultariam da combinação do conhecido sistema BRITE II e do vídeo radar da firma HITT. Mas também isso é um objectivo não menos importante do invento.
De forma vantajosa está previsto que a informação no monitor, por exemplo o vídeo radar real ou uma imagem radar sintética e/ou uma imagem realizada de forma sintética dos percursos de tráfego do aeroporto, com janelas com informações de situação, linhas de transferência e linhas de confirmação de recepção etc. bem como situações dos circuitos da balizagem luminosa da pista, das barreiras de paragem etc. possam ser concentradas num monitor. Esta concentração efectua-se em dependência da respectiva densidade de tráfego no aeroporto, assim por exemplo durante a noite só estará ocupado um lugar de controlador, enquanto na manhã, com o aumento da intensidade do tráfego, são disponibilizados mais lugares de controladores. Respectivamente efectua-se uma distribuição das responsabilidades por cada controlador de tráfego aéreo na forre. -4- A transferência de responsabilidade efectua-se com vantagem após uma confirmação de recepção de responsabilidade numa representação de janela no monitor ou monitor auxiliar, para que se efectue uma distribuição segura do posto de trabalho. Neste caso os decursos correspondem com vantagem aos decursos como os conhecidos nos sistemas para uma organização strip less de uma torre. Um exemplo é apresentado no impresso TECOS Terminal Coordination System, Ident. Nr. 02963.0 da Siemens AG de 1996.
Uma realização particularmente vantajosa dos decursos acima apresentados, é possibilitada quando for utilizado um écran grande e plano para a representação das janelas individuais, do vídeo radar etc., principalmente na execução de écran sensível ao toque. Num écran táctil deste género, pode-se realizar tanto uma ligação através de contacto dos respectivos pontos, por exemplo barreiras de paragem, ou secções de taxiway no vídeo sintético formado, bem como também através de clique com um rato ou através da operação nos pontos de ligação na margem do monitor. Desta forma obtém-se uma concentração vantajosa de todos os pontos de ligação, os quais até à data estavam em consolas separadas, assim designados teclados, no campo visual do controlador. Correspondentemente aumenta a segurança operacional com a possibilidade do controlo directo e confirmação de recepção dos processos de ligação efectuados.
Para a necessária concentração de dados está previsto, que em primeiro lugar todos os dados sejam digitalizados, por isso também os dados análogos existentes no radar. Para este efeito a plot-extraction é vantajosa, servindo-se da fusão de dados e inclusão da correlação de sensores com particular vantagem. Todos os dados são dispostos para um formato uniforme e então carregados para o vídeo radar ou para uma imagem completamente sintética.
Para um aumento da segurança de planeamento e para considerar casos de emergência, está previsto que o sistema seja alimentado com dados do movimento aéreo no espaço aéreo mais amplo, eventualmente com posições de aproximação e partida apuradas por GPS, particularmente por GPS diferencial, posições na pista e eventualmente na zona de estacionamento. Neste contexto a utilização do GPS aumenta a segurança, porque deste modo está disponibilizada uma informação suplementar. Devido à insegurança da função GPS, principalmente na zona terminal, esta execução só está prevista para o aumento da segurança, isto é como função suplementar. A condução do tráfego propriamente dita efectua-se através dos dados seguros do radar e mais outros sensores - 3 - dispostos no solo bem como através do controlo visual dos controladores do tráfego aéreo. Os sensores também podem ser sensores ópticos, por exemplo para a zona de acoplamento, aqui em forma de laser ou câmaras em linha. Outros aperfeiçoamentos das componentes do sistema concluem-se das reivindicações subsequentes 18 até 21.
Em relação ao sistema docking resulta um aumento vantajoso de segurança quando os dados de posição fornecidos pelo sistema docking forem introduzidos na fusão de dados e na correlação dos sensores e vice versa. Se isto for efectuado considerando os planos de posição de estacionamento, sendo estes portanto também incluídos nos planeamentos do tráfego no solo, a segurança ainda é mais aumentada. O invento é esclarecido em pormenor na base de desenhos, bem como podem ser deduzidos das reivindicações subsequente outros pormenores essenciais do invento. Os desenhos mostram:
Figura 1 - uma representação esquemática de componentes SMGCS numa execução de acordo com o estado da técnica,
Figura 2 - uma representação esquemática, a qual mostra a interacção das componentes SMGCS individuais,
Figura 3 - reprodução de um vídeo radar real,
Figura 4 - reprodução de um vídeo sintético com representações de janelas bem como
Figura 5 - um sumário sobre as informações essenciais transmitidas.
Na Figura 1, a qual foi retirada do já mencionado impresso AP 01 810e, o número 1 designa o LAN do aeroporto. O número 2 designa o monitor de um posto do controlador de tráfego aéreo e 3 o monitor bem como 4 a impressora do computador de serviço e manutenção. O monitor. 2 é estruturado ou segundo a técnica convencional de monitores ou como écran de painel plano, particularmente na execução de écran táctil. O número 5 designa os PLC’s e 6 o BRITE-PC, o qual, de acordo com o invento, será integrado na torre monitor ATC. A Figura 1 designa pois o estado da técnica. A software necessária -6- para a operação do sistema BRITE II encontra-se no BRITE-Master 8 e realiza nas unidades BRITE 9 as estados de comutação pretendidas. As unidades BRITE estão ligadas aos sensores 10, os quais podem ser concebidos conforme a opção. Como representado, as unidades BRITE encontram-se num circuito em série, para assegurar luminosidade igual para todas as unidades. No estado da técnica representado não está prevista uma ligação de dados para os sistemas de radar.
Em contrapartida a execução SMGCS de acordo com o invento possui uma posição de operação de controlo integrada, baseando-se de forma vantajosa em X-Windows e arquitectura aberta. Neste caso, a partir do vídeo primário (vídeo de representação real) procede-se a uma representação sintética com mapas, dados de objectos, informações de conflitos, dados dos horários de serviços aéreos, dados das barreiras de paragem e sinalização luminosa da pista.
No âmbito da integração está previsto um dispositivo sensor, o qual representa uma combinação de diversos sensores, em primeiro lugar do diversos sistemas de radar. Os dados dos sensores são fusionados para obter um controlo contínuo. O processamento de dados efectua-se através de um Multisensor-Tracking e etiquetagem com uma correlação dos dados dos sensores com dados do horário de serviços aéreos, dados da sinalização luminosa da pista do Docking e ocupação das portas de saída. Nesta base efectua-se então o comando do tráfego no aeroporto.
Na Figura 2 o número 11 designa um bloco com dados de sensores para o controlo, o número 12 designa os processos que servem para o controlo, o número 13 representa a relação para o controlador, o piloto etc. O número 14 designa uma rede de dados de alta velocidade (Airport LAN), a qual está estruturada como um sistema isento de defeitos e não atreito a falhas. Para esta ainda entram as informações do bloco 15, isto é dos serviços periféricos. Por parte do pessoal do aeroporto efectuam-se os controlos, os quais estão representados no bloco 16, bem como as entradas necessárias para isso. O bloco 17 finalmente designa os componentes essenciais do sistema, os quais são utilizados. A Figura 3, a qual é elucidativa por si própria, mostra um vídeo radar real. Este forma a base do dispositivo de sensores utilizado. O sistema de sensores transmite dados sobre a posição, eventualmente também da velocidade, da direcção e do número de identidade -7- de todas as aeronaves e veículos. Além disso ainda transmite informações sobre os objectos estacionários e a sua posição relativa para com as posições indicadas das aeronave e dos veículos. O vídeo radar é complementado pelas indicações dos sensores estacionários, particularmente importante para zonas na sombra do radar. Da combinação de todos os sensores anteriormente mencionados resulta uma informação completa sobre o tráfego no aeroporto.
Na Figura 4 o número 20 designa por exemplo uma pista de aterragem ou descolagem e o número 21 Taxiways. Nas Taxiways encontram-se as barreiras de paragem ou similar 22 bem como outras instalações de sinalização luminosa e de referência, não representadas por motivos de simplificação. A Figura 4 mostra um vídeo sintético executado, isto é, também o estado da técnica. De acordo com o invento, o vídeo sintético novo apresenta uma configuração mais detalhada. O número 23 designa uma representação em janela do horário de serviços aéreos, os números 24, 25 e 26 bem como 27 designam mais outras janelas de horários de serviços aéreos e coordenação. E óbvio que sobre um écran plano e de grandes dimensões esta e mais outras indicações possam ser representadas em tamanho suficiente e numa disposição acessível. Aconselha-se um écran plano, para, por exemplo, obter uma baixa altura útil e permitir a montagem de outros sistemas aliás criar espaço para outros sistemas.
Na Figura 5, em 30 estão mencionados os pormenores essenciais, contidos no vídeo sintético. O número 31 mostra ambos os tipos de sensores, os quais podem operar nas mais diferentes bases. Mais importantes são os sensores que operam em cooperação, os quais verificam simultaneamente a identificação da aeronave. O número 32 mostra as características do sistema de condução de tráfego, o número 33 as funções auxiliares, as quais se tomam importantes principalmente em ocorrências especiais. Em 34 está indicado a componente, com a qual se efectua a condução actual das aeronaves na pista de aterragem e descolagem e dos Taxiways bem como na zona do campo anterior e em 36 a automatização do Docking, a qual se pode efectuar com os mais diversos sensores (laser, câmaras em linha, receptores de microondas, D-GPS etc.). Em 35 finalmente está assinalada a integração dos mais diversos dados, os quais convergem no sistema. É óbvio que o sistema também pode ser aplicado, quando nem todos os componentes individuais aqui descritos forem integrados no sistema, mas sim operados como sistemas individuais (stand-alone), ou se componentes individuais forem prescindidos, como os sistemas automáticos de Docking, por exemplo em aeroportos mais pequenos -8- com somente poucas posições de estacionamento. A base do processamento integrado dos dados essenciais, os quais fornecem a informação sobres as posições e os movimentos das aeronaves e eventualmente dos veículos, num único posto de trabalho, com a possibilidade de separação da tarefa de controlo, permanece como solução de acordo com o invento. -8- Lisboa, 2 | ____1
Maria Silvina Ferreira Agento One κ iiríídria! R. CasUii o ' l. !\:·;ϋ LiSbOA ;ele:s. 3b513 33 - 3cò 4313
Claims (2)
- - 1 - REIVINDICA ÇOES Io Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos (Surface Movement Guidance and Control System, SMGCS), com detecção de radar, processamento integrado e representação integrada da imagem em forma de vídeo pelo menos em um monitor para as posições e movimentos relevantes, particularmente relevantes quanto à segurança, de aeronaves e eventualmente veículos, em todo o território relevante do aeroporto (pista de aterragem e descolagem, Taxiways, áreas de estacionamento) e no espaço relevante do aeroporto (CTR), para a condução operacional do tráfego do aeroporto, pelo qual a condução operacional da detecção das aeronaves por pelo menos um radar é efectuada, entre o movimento de voo e a imobilização na posição de estacionamento, no essencial na base das representações pormenorizadas no monitor do vídeo radar, pelo qual os dados relevantes são representados numa concentração de dados no monitor de pelo menos um controlador de tráfego aéreo, inclusive as situações de sinalização do tráfego no solo em forma de imagem e em forma de caracteres e números, de modo que o controlador de tráfego aéreo possa introduzir os sinais do tráfego no solo que conduzem as aeronaves e os veículos, por exemplo para as barreiras de paragem, para os sinais de instrução de docking etc. aos transmissores de sinais referentes à segurança.
- 2° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, que a detecção e condução operacional dos movimentos das aeronaves no recinto do aeroporto estarem incluídas, por exemplo com auxílio de consultas de "transponder" ou "squitter" de "transponder", através de ID tags e meios de comunicação sem fio, os quais também poderão ser utilizados para a transmissão de instruções. 3o Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por, estarem incluídos na detecção e condução operacional os movimentos de voo na zona de aproximação e partida. -2- 4o Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado por, o mesmo apresentar um radar primário e/ou um radar secundário, servindo o radar primário para a localização no recinto do aeroporto e o radar secundário de preferência para a identificação na zona de aproximação e partida sob utilização de "transponder". 5o Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma ou várias reivindicações anteriores, caracterizado por, o mesmo apresentar um sistema de análise multilateral (por exemplo CAPTS) o qual verifica, sob utilização de "squitter" de "transponder", através do sistema multilateral dos momentos de entrada de sinais a posição exacta e identificação simultânea. 6o Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado por, aquando da detecção através do radar primário, ser efectuada a identificação da aeronave detectada com auxílio de fontes de dados, sendo visualizada enquanto é guardada no sistema. T Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma ou várias reivindicações anteriores, caracterizado por, o mesmo apresentar uma componente de planeamento dos movimentos sobre a pista, com a qual é planeada, sob inclusão da respectiva direcçâo de aterragem, uma circulação sem colisão na pista e outro tráfego no solo, sob inclusão das distâncias de segurança necessárias em dependência das condições meteorológicas (CATI-III). 8o Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por, o monitor ser concebido de forma a apresentar janelas com indicações do estado, indicações de transmissões, nomeadamente em forma de linhas e linhas de confirmação de recepção etc. 9o Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 7 ou 11, caracterizado por, no mesmo possam ser representadas as secções de sinalização luminosa da pista, as barreiras de paragem e todos os outros dispositivos de sinalização necessários para a condução do tráfego no solo, o seu estado de comutação, principalmente associado com outras informações relevantes para a segurança. 10° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma ou várias reivindicações anteriores, caracterizado por, os dados detectados pelo sistemas poderem ser distribuídos de acordo com a respectiva densidade de tráfego do aeroporto para um ou vários postos de controlo, podendo ser tratados conforme a respectiva responsabilidade. 11° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado por, se efectuar a transmissão da responsabilidade após uma confirmação de recepção em representações de janelas no monitor ou monitores auxiliares. 12° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 8, 9, 10 ou 11, caracterizado por, a transmissão de responsabilidade se efectuar da zona de aproximação para a zona de controlo da pista através da zona de controlo do taxiway para a zona de controlo do tráfego aéreo e por ordem inversa para a partida, reagrupando as bandas electrónicas aéreas (strip less) e caracterizando a respectiva responsabilidade nas janelas do monitor, eventualmente em combinação com o vídeo radar ou uma representação sintética. 13° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma ou várias reivindicações anteriores, caracterizado por, os dados do radar, principalmente com plot extraction, serem processados em conjunto com o estado da sinalização luminosa da pista de aterragem e descolagem bem como com outros componentes de sensores (mas também de "transponder") eventualmente com auxílio de uma fusão de dados e correlação de sensores, para um formato -4- principalmente completamente digitalizado, sendo então transmitidos ao vídeo radar ou compostos para uma imagem sintética completa e/ou transmitidos a outras representações em monitores. 14° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma das reivindicações 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caracterizado por, o vídeo radar, eventualmente janelas com indicações de estado, linhas de transferência e linhas de confirmação de recepção etc. serem representadas sobre um écran plano com uma diagonal superior a 19 polegadas (flat panei) estruturado como écran táctil com elementos de comutação para a sinalização luminosa em aeroportos, para a comunicação vocal etc. 15° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma ou várias reivindicações anteriores, caracterizado por, o mesmo ser abastecido com dados do movimento das aeronaves no espaço aéreo mais amplo, eventualmente com as posições de aproximação e partida, posições no taxiway e eventualmente na zona de estacionamento, por meio de GPS, particularmente GPS diferencial. 16° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma ou várias reivindicações anteriores, caracterizado por, o mesmo apresentar um computador de manutenção com monitor, no qual os trabalhos necessários de manutenção e reparação bem como eventualmente a falha de lâmpadas possam ser indicadas. 17° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma ou várias reivindicações anteriores, caracterizado por, as lâmpadas do sistema de sinalização luminosa do aeroporto serem concebidas de tal forma que possam ser endereçadas individualmente, sendo para este efeito equipadas com EPROMs, particularmente EEPROMs/Flash PROMs. - Ο - 18° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma ou várias reivindicações anteriores, caracterizado por, o mesmo apresentar um sistema de transmissão de dados do aeroporto, o qual opera com a técnica de transmissão por fibra óptica, cabos coaxiais e/ou pares de cabos torcidos, particularmente em execução redundante. 19° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com uma ou várias reivindicações anteriores, caracterizado por, o mesmo apresentar um sistema automático de docking, o qual funciona principalmente com detecção óptica, eventualmente através de câmaras em linha ou radar laser, para a detecção da posição das aeronaves, eventualmente com auxílio de um sistema de identificação de "transponder" para as aeronaves detectadas por meios ópticos. 20° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 12,13, 14, 15, 16, 18 ou 19, caracterizado por, os dados de posição fornecidos pelo sistema de docking serem introduzidos na fusão de dados e correlação de sensores e vice versa. 21° Sistema de controlo e condução para movimentos de superfície em aeroportos de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado por, as mensagens de selecção, ocupação bem como estado das posições de estacionamento se efectuarem ém relação ao horário de voos e serem visualizadas no monitor. Lisboa, 2 o MAR. 2000 Maria Silvina Ferreiia Ag?:* f·;:^ L F;3pr!;íri; iiiátfrisl R. Lzyrw: .: /" i - .,:/0 uSBOA leieis. 38513 33 - 385 4õ 13
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