WO2012098003A1 - Method for producing a folding or diaphragm bellows, and a folding or diaphragm bellows for medium-voltage technology - Google Patents

Method for producing a folding or diaphragm bellows, and a folding or diaphragm bellows for medium-voltage technology Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a
  • a hermetic seal is required for coupling a mechanical movement into the vacuum of a switching chamber, which is made possible by means of a metallic and thus "diffusion-proof" bellows or diaphragm bellows.
  • This bellows is soldered or welded between the movable supply line and a cover (chamber cover) of the vacuum interrupter chamber.
  • the invention has for its object to simplify the bellows production significantly, but at the same time to significantly increase the quality of manufacture.
  • the object is achieved according to the invention in a method of the generic type by the characterizing feature of claim 1,
  • the core of the invention is that the bellows of a plurality of bellows or membrane rings is formed by stacking by the at least in the parts to be soldered together of the individual bellows or membrane rings with solder or solderable bonding agent is coated, and that afterwards the entire stacking arrangement is tempered thermally up to, or above the soldering temperature of the solder or of the solderable connection means.
  • the invention thus describes a membrane bellows which is produced by stratification of metal membranes.
  • the metal bellows can be installed identical in a variety of vacuum interrupters.
  • bellows can be standardized and the area in the chamber lid on the movable
  • the solder or the solderable connecting means is formed by means of a solder foil to be inserted between the parts of the bellows or membrane rings to be soldered.
  • the solder may be applied as a coating on at least one of two respective parts of the bellows or membrane rings to be soldered together. This is in the
  • solder or the solderable material is a multi-component solder.
  • solder or solderable agent consists of at least two components (X) and (Y), and these are applied to the bellows or membrane rings such that each one component-X as pure or quasi-pure
  • Diaphragm ring is applied, which bears against another surface of a directly further bellows or membrane ring placed touching, and this other adjacent surface in
  • Baling rings which are each coated contact surfaces according to one of claims 1 to 5.
  • the component X is copper
  • Component Y silver.
  • the core of the invention is that the bellows or membrane rings coated on the respective opposite and contacting surfaces with solder material or solderable material, or the same is placed as a solder foil between them, so that the entire
  • solder material consists of two components X and Y, wherein one of the contacting surfaces of the bellows or membrane rings is coated with the one component X and surface of the other bellows or membrane ring to be applied thereto with the other component.
  • Membranes or bellows manufactured in this way have particular suitability as a sealing and carrying bellows for the movable contact in vacuum interrupters. It proves to be particularly dense and reliable for such a technically demanding application.
  • Figure 1 Inventive copy of a soldered
  • Figure 2 Finished bellows in perspective view.
  • FIG. 1 shows a sectional view of the superimposed individual bellows rings 1 and 2, respectively.
  • the enlarged sections show in the left picture the insertion of a solder foil between the ring layers 1 and 2. During thermal tempering, these areas connect to one another via the solder foil.
  • the left-hand detail circle therefore shows the use of a solder foil, while the right-hand detail circle shows the alternative in which the regions to be joined are directly stacked with a solderable agent.
  • the coating can be carried out in such a way that either a finished solder is applied to both surfaces "directly opposite one another or directly adjoining surfaces 1 'and 2'.
  • the said surfaces are then coated so that the first component, ie the X component, is applied as a coating on the surface 1 ', and that the second component, ie the Y component, is applied to the surface 2'.
  • the X component is copper and the Y component is silver.
  • the temperature is then tempered to or above the melting point of both components, whichever is higher, and both components only then diffuse into a copper-silver solder and form a strong and dense solder joint.
  • the bellows themselves are made of stainless steel, for example.
  • the membrane bellows can thus be constructively made of two types of membrane or bellows and by the said stacking or stratification.
  • the shortest bellows consists of one or two membrane rings. At soldering temperature is formed as the required solder alloy via diffusion and the components are connected to each other "in situ". A separate intermediate laying a brazing foil is not required according to this variant.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the finished bellows 10.

Landscapes

  • Diaphragms And Bellows (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a folding or diaphragm bellows, in particular for use in vacuum interrupters in medium-voltage technology. In order to simplify the production of bellows and, at the same time, to increase the manufacturing quality, the invention proposes that the bellows is formed from a plurality of bellows or diaphragm rings (1, 2) by being stacked one on the other by solder or a connecting means which can be soldered being placed at least between the parts of the individual bellows or diaphragm rings which are to be soldered to one another, and that, after this, the entire stacked arrangement is thermally tempered to or above the soldering temperature of the solder or the connecting means which can be soldered.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Falten- oder Membranbalges, sowie Falten- oder Membranbalg für die Process for producing a pleated or membrane bellows, as well as pleated or membrane bellows for the
Mittelspannungstechnik  Medium voltage technology
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines The invention relates to a method for producing a
Falten- oder Membranbalges für den Einsatz in Vakuumschaltkammer der Mittelspannungs-technik, gemäß Oberbegriff der Bellows or diaphragm bellows for use in vacuum interrupters of medium voltage technology, according to the preamble of
Patentansprüche 1 und 8. Claims 1 and 8.
In einer Vakuumschaltkammer benötigt man zur Einkopplung einer mechanischen Bewegung ins Vakuum einer Schaltkammer eine hermetische Abdichtung, die über einen metallischen und damit "diffusionsdichten" Faltenbalg oder Membranbalg ermöglicht wird. Dieser Balg wird zwischen die bewegliche Zuleitung und einen Deckel (Kammerdeckel) der Vakuumschaltkammer eingelötet oder geschweißt . In a vacuum switching chamber, a hermetic seal is required for coupling a mechanical movement into the vacuum of a switching chamber, which is made possible by means of a metallic and thus "diffusion-proof" bellows or diaphragm bellows. This bellows is soldered or welded between the movable supply line and a cover (chamber cover) of the vacuum interrupter chamber.
Hierzu werden bekanntermaßen Balg- oder Membranringe For this bellows or membrane rings are known
aufeinandergestapelt und sodann mit Laser verschweißt. Dies ist aufwändig und um die benötigte Dichtigkeit zu erzielen auch entsprechend umständlich in der Fertigung. stacked together and then laser welded. This is complex and in order to achieve the required tightness also correspondingly cumbersome in manufacturing.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Balg-Herstellung deutlich zu vereinfachen, aber die Fertigungsqualität zugleich deutlich zu erhöhen. Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 1 gelöst, The invention has for its object to simplify the bellows production significantly, but at the same time to significantly increase the quality of manufacture. The object is achieved according to the invention in a method of the generic type by the characterizing feature of claim 1,
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 angegeben. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims 2 to 7.
In Bezug auf einen Membran- oder Faltenbalg ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 8 gelöst. With respect to a diaphragm or bellows, the object is achieved by the characterizing feature of claim 8.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments are specified in the remaining dependent claims.
Kern der Erfindung ist, dass der Balg aus einer Mehrzahl von Balg- oder Membranringen durch Übereinander- stapeln gebildet wird, indem die zumindest in den miteinander zu verlötenden Partien der einzelnen Balg- oder Membranringe mit Lot oder mit lötfähigem Verbindungs-mittel beschichtet ist, und dass nach hernach die gesamte Stapelanordnung thermisch bis auf, oder oberhalb der Löt-temperatur des Lotes oder des lötfähigen Verbindungs-mittels angelassen wird. Somit entfällt jedwede Notwendigkeit für die Verwendung von zwischen die Membranringe zu legenden Lötfolien. The core of the invention is that the bellows of a plurality of bellows or membrane rings is formed by stacking by the at least in the parts to be soldered together of the individual bellows or membrane rings with solder or solderable bonding agent is coated, and that afterwards the entire stacking arrangement is tempered thermally up to, or above the soldering temperature of the solder or of the solderable connection means. Thus, eliminating any need for the use of to be laid between the membrane rings solder sheets.
Die Erfindung beschreibt somit einen Membranbalg der durch Schichtung von Metallmembranen hergestellt wird. Der Metallbalg kann in eine Vielzahl von Vakuumschaltkammern baugleich eingebaut werden. The invention thus describes a membrane bellows which is produced by stratification of metal membranes. The metal bellows can be installed identical in a variety of vacuum interrupters.
Die Vorteile sind: The advantages are:
• Technologievorsprung, die Vakuumschaltkammer kann mit • Technology advantage, the vacuum interrupter can with
einem Membranfaltenbalg ausgerüstet werden. • Es lassen sich auf diese Weise Bälge vereinheitlichen und der Bereich im Kammerdeckel auf der beweglichen a diaphragm bellows are equipped. • In this way, bellows can be standardized and the area in the chamber lid on the movable
Vakuumseite besser ausnutzen.  Make better use of the vacuum side.
• Höhere Lebensdauer (zum herkömmlichen Faltenbalg) erreicht werden .  • Higher life (for conventional bellows) can be achieved.
• Die Vakuumschaltkammer kann dann kompakter werden, eine Kürzung der Gesamtlänge ist die Folge, Einsparung von Kupfer (zuleitungsseitig) . In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben,  • The vacuum interrupter chamber can then become more compact, resulting in a reduction of the total length, saving copper (on the supply side). In a further advantageous embodiment is indicated
dass das Lot oder das lotfähige Verbindungsmittel mittels einer zwischen die zu verlötende Partien der Balg- oder Membranringe einzulegenden Lotfolie gebildet wird. Alternativ dazu kann das Lot als Beschichtung auf mindestens einer von jeweils zwei miteinander zu verlötenden Partien der Balg- oder Membranringe aufgebracht sein. Dies ist in der the solder or the solderable connecting means is formed by means of a solder foil to be inserted between the parts of the bellows or membrane rings to be soldered. Alternatively, the solder may be applied as a coating on at least one of two respective parts of the bellows or membrane rings to be soldered together. This is in the
Handhabung der Herstellung sogar noch effizienter. Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung, dass das Lot oder das lotfähige Material ein Mehrkomponenten-Lot ist. Handling the manufacturing even more efficient. Particularly advantageous is the embodiment that the solder or the solderable material is a multi-component solder.
Hierzu ist weiter ausgestaltet, dass das Lot oder das lotfähige Mittel aus mindestens zwei Komponenten (X) und (Y) besteht, und diese so auf die Balg- oder Membranringe aufgebracht sind, dass jeweils die eine Komponente-X als reine oder quasi reine For this purpose, it is further configured that the solder or solderable agent consists of at least two components (X) and (Y), and these are applied to the bellows or membrane rings such that each one component-X as pure or quasi-pure
Beschichtung auf derjenigen Fläche auf den Balg- oder Coating on that surface on the bellows or
Membranring aufgebracht wird, die an einer anderen Fläche eines direkt darauf aufgelegten weiteren Balg- oder Membranringes berührend anliegt, und diese andere anliegenden Fläche im Diaphragm ring is applied, which bears against another surface of a directly further bellows or membrane ring placed touching, and this other adjacent surface in
Berührungsbereich mit der Komponente-Y beschichtet ist, derart, dass die beiden Komponenten beim Aufeinanderlegen beim  Contact area with the component-Y is coated, such that the two components when stacked when
thermischen Anlassen zu einem Verbundwerkstoff ineinander diffundieren. Die so gebildete Lötverbindung ist in der Herstellung wirtschaftlich, erheblich zuverlässig und von sehr guter Qualität. Thermal annealing into a composite material diffuse into each other. The solder joint thus formed is in the Production economically, considerably reliable and of very good quality.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei einer mehrfach gestapelten Anordnung von Membran- oder In a further advantageous embodiment, it is provided that in a multiply stacked arrangement of membrane or
Balgringen die sich jeweils berührend gegeüberllegenden Flächen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 beschichtet sind.  Baling rings which are each coated contact surfaces according to one of claims 1 to 5.
Vorteilhafterweise ist die Komponente X Kupfer, und die Advantageously, the component X is copper, and the
Komponente Y Silber. Component Y silver.
In Bezug auf einen Membran- oder Faltenbalg selbst besteht der Kern der Erfindung darin, dass die Balg- oder Membranringe an den jeweils sich gegenüberliegenden und berührenden Flächen mit Lotmaterial oder lotfähigem Material beschichtet, oder selbiges als Lotfolie dazwischen gelegt ist, sodass die gesamte With respect to a diaphragm or bellows itself, the core of the invention is that the bellows or membrane rings coated on the respective opposite and contacting surfaces with solder material or solderable material, or the same is placed as a solder foil between them, so that the entire
Stapelanordnung durch thermisches Anlassen miteinander verbunden ist . Weiter ist vorteilhaft ausgestaltet, dass das Lotmaterial aus zwei Komponenten X und Y besteht, wobei jeweils einer der sich berührenden Oberflächen der Balg- oder Membranringe mit der einen Komponente X und darauf anzulegende Fläche des anderen Balg- oder Membranringes mit der anderen Komponente beschichtet ist. Stack assembly is connected by thermal annealing together. Furthermore, it is advantageously configured such that the solder material consists of two components X and Y, wherein one of the contacting surfaces of the bellows or membrane rings is coated with the one component X and surface of the other bellows or membrane ring to be applied thereto with the other component.
Auf diese Weise hergestellte Membran- oder Faltenbälge haben eine besondere Eignung als Abdichtungs- und Durchführungsbalg für den beweglichen Kontakt bei Vakuumschaltröhren. Er erweist sich als besonders dicht und zuverlässig für einen solchen technisch anspruchsvollen Einsatz. Membranes or bellows manufactured in this way have particular suitability as a sealing and carrying bellows for the movable contact in vacuum interrupters. It proves to be particularly dense and reliable for such a technically demanding application.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert . Es zeigt: The invention is illustrated in the drawing and explained in more detail below. It shows:
Figur 1 : Erfindungsgemäße Ausfertigung eines gelöteten Figure 1: Inventive copy of a soldered
Faltenbalges bellows
Figur 2 : Fertiger Balg in perspektivischer Ansicht. Figure 2: Finished bellows in perspective view.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung auf die übereinander gelegten einzelnen Balgringe 1 bzw 2 . FIG. 1 shows a sectional view of the superimposed individual bellows rings 1 and 2, respectively.
Die vergrößerten Ausschnitte zeigen im linken Bild das Einlegen einer Lötfolie zwischen die Ringlagen 1 und 2 . Beim thermischen Anlassen verbinden sich diese Bereiche über die Lötfolie miteinander. Der linke Detailkreis zeigt daher die Verwendung einer Lötfolie, während der rechte Detailkreis die Alternative zeigt, bei welcher die zu verbindenden Bereiche direkt mit einem lotfähigen Mittel geschichtet sind.  The enlarged sections show in the left picture the insertion of a solder foil between the ring layers 1 and 2. During thermal tempering, these areas connect to one another via the solder foil. The left-hand detail circle therefore shows the use of a solder foil, while the right-hand detail circle shows the alternative in which the regions to be joined are directly stacked with a solderable agent.
Die Beschichtung kann dabei so erfolgen, dass entweder auf beiden „sich direkt gegenüberliegenden bzw direkt aneinander anliegenden Flächen 1 ' und 2 ' ein Fertiglotmittel aufgebracht ist. The coating can be carried out in such a way that either a finished solder is applied to both surfaces "directly opposite one another or directly adjoining surfaces 1 'and 2'.
Eine weitere Alternative in Bezug auf den rechten Detailkreis ist, dass ein Zweikomponentenlot verwendet wird. In Another alternative to the right detail circle is that a two-component solder is used. In
erfindungsgemäßer Weise sind die besagten Flächen dann so beschichtet, dass die erste Komponente d.h. die X-Komponente als Beschichtung auf die Fläche 1 ' aufgebracht ist, und dass die zweite Komponente, d.h. die Y-Komponente auf die Fläche 2 ' aufgebracht ist. Die X-Komponente ist bspw Kupfer und die Y- Komponente ist Silber. Nach dem Übereinanderlegen dieser so vorbehandelten Balgringe wird sodann die Temperatur bis auf oder über den Schmelzpunkt beider Komponenten angelassen, je nachdem welcher Schmelzpunkt höher ist, und beide Komponenten diffunieren erst dann zu einem Kupfer-Silber-Lot ineinander und bilden ein feste und dichte Lotverbindung. Die Balgringe selbst bestehen bspw aus Edelstahl. According to the invention, the said surfaces are then coated so that the first component, ie the X component, is applied as a coating on the surface 1 ', and that the second component, ie the Y component, is applied to the surface 2'. For example, the X component is copper and the Y component is silver. After superimposing these so-pretreated bellows rings, the temperature is then tempered to or above the melting point of both components, whichever is higher, and both components only then diffuse into a copper-silver solder and form a strong and dense solder joint. The bellows themselves are made of stainless steel, for example.
Der Membranbalg kann somit konstruktiv aus zwei Membran- oder Balgringtypen und durch die besagte Stapel- oder Schichtung hergestellt werden. The membrane bellows can thus be constructively made of two types of membrane or bellows and by the said stacking or stratification.
Der kürzeste Balg besteht aus einer bzw. zwei Membranringen. Auf Löttemperatur entsteht wie ausgeführt die erforderliche Lotlegierung über Diffusion und die Bauteile werden miteinander "in situ" verbunden. Ein separates Zwischenlegen einer Lotfolie ist nach dieser Variante nicht erforderlich. The shortest bellows consists of one or two membrane rings. At soldering temperature is formed as the required solder alloy via diffusion and the components are connected to each other "in situ". A separate intermediate laying a brazing foil is not required according to this variant.
Figur 2 zeigt in perspektivischer Ansicht den fertigen Balg 10. FIG. 2 shows a perspective view of the finished bellows 10.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Falten- oder Membranbalges für den Einsatz in Vakuumschaltkammer der Mittelspannungs - technik, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg aus einer Mehrzahl von Balg- oder Membranringen durch Übereinander- stapeln gebildet wird, indem zumindest zwischen den miteinander zu verlötenden Partien der einzelnen Balgoder Membranringe Lot oder lotfähiges Verbindungsmittel platziert wird, und dass hernach die gesamte 1. A method for producing a pleated or membrane bellows for use in vacuum interrupter chamber medium voltage technology, characterized in that the bellows is formed from a plurality of bellows or membrane rings by stacking by at least between the parts to be soldered together single bellows or membrane rings solder or solderable connecting means is placed, and that thereafter the entire
Stapelanordnung thermisch bis auf oder oberhalb der Löt- temperatur des Lotes oder des lötfähigen Verbindungsmittels angelassen wird.  Stack assembly is thermally tempered up to or above the soldering temperature of the solder or the solderable bonding agent.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Lot oder das lotfähige Verbindungsmittel mittels einer zwischen die zu verlötende Partien der Balg- oder Membranringe einzulegenden Lotfolie gebildet wird.  the solder or the solderable connecting means is formed by means of a solder foil to be inserted between the parts of the bellows or membrane rings to be soldered.
3. Verfahren nach Anspruch 1, 3. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Lot als Beschichtung auf mindestens einer von jeweils zwei miteinander zu verlötenden Partien der Balgoder Membranringe aufgebracht ist.  that the solder is applied as a coating on at least one of in each case two parts of the bellows or membrane rings to be soldered together.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , 4. The method according to claim 1, 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Lot oder das lotfähige Material ein  that the solder or solderable material a
Mehrkomponenten-Lot ist.  Multi-component solder is.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , 5. The method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Lot oder das lotfähige Mittel aus mindestens zwei Komponenten (X) und (Y) besteht, und diese so auf die Balg- oder Membranringe aufgebracht sind, dass jeweils die eine Komponente-X als reine oder quasi reine Beschichtung auf derjenigen Fläche auf den Balg- oder Membranring aufgebracht wird, die an einer anderen Fläche eines direkt darauf aufgelegten weiteren Balg- oder Membranringes berührend anliegt, und diese andere anliegenden Fläche im Berührungsbereich mit der Komponente-Y beschichtet ist, derart, dass die beiden Komponenten beim Aufeinanderlegen beim thermischen Anlassen zu einem Verbundwerkstoff ineinander diffundieren. that the solder or the solderable means of at least two Components (X) and (Y), and these are applied to the bellows or membrane rings, that in each case one component-X is applied as a pure or quasi-pure coating on that surface on the bellows or membrane ring, which on a another surface of a further bellows or membrane ring placed directly on it touching, and this other adjacent surface is coated in the contact region with the component-Y, such that the two components when stacked on thermal annealing to a composite material diffuse into one another.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass bei einer mehrfach gestapelten Anordnung von Membran- oder Balgringen die sich jeweils berührend  that in a multiply stacked arrangement of membrane or Balgringen each touching
gegeüberliegenden Flächen in der Art gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 beschichtet sind.  covered surfaces are coated in the manner according to one of claims 1 to 5.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Komponente X Kupfer ist, und die Komponente Y Silber ist.  the component X is copper and the component Y is silver.
8. Membran oder Faltenbalg welcher aus einer Mehrzahl von übereinander gestapelten und miteinander verlöteten 8. Membrane or bellows which of a plurality of stacked and soldered together
Membran- oder Balgringen besteht,  Membrane or bellows rings,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Balg- oder Membranringe an den jeweils sich gegenüberliegenden und berührenden Flächen mit Lotmaterial oder lotfähigem Material beschichtet, oder selbiges als Lotfolie dazwischen gelegt ist, sodass die gesamte  that the bellows or membrane rings coated on the respective opposite and contacting surfaces with solder or solderable material, or the same is placed as a solder foil between them, so that the entire
Stapelanordnung durch thermisches Anlassen miteinander verbunden sind. Stack assembly by thermal annealing together are connected.
9. Membran- oder Faltenbalg nach Anspruch 8, 9. membrane or bellows according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Lotmaterial aus zwei Komponenten X und Y besteht, wobei jeweils einer der sich berührenden Oberflächen der Balg- oder Membranringe mit der einen Komponente X und darauf anzulegende Fläche des anderen Balg- oder  that the solder material consists of two components X and Y, wherein in each case one of the contacting surfaces of the bellows or membrane rings with the one component X and to be applied thereto surface of the other bellows or
Membranringes mit der anderen Komponente beschichtet ist.  Membrane ring is coated with the other component.
10. Membran- oder Faltenbalg nach Anspruch 8 oder 9, 10. membrane or bellows according to claim 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass ein solcher Balg als Abdichtungs- und  that such a bellows as a sealing and
Durchführungsbalg für den beweglichen Kontakt bei  Feedthrough bellows for moving contact
Vakuumschaltröhren eingesetzt ist.  Vacuum interrupters is used.
PCT/EP2012/000256 2011-01-21 2012-01-20 Method for producing a folding or diaphragm bellows, and a folding or diaphragm bellows for medium-voltage technology WO2012098003A1 (en)

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