DE9114260U1 - Device for optical filling material control - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Füllgutkontrolle bei einem offenen und/oder transparenten Behältnis mit mehrreihig angeordneten Vertiefungen bzw. Hohlräumen zur Aufnahme von Füllgut.The invention relates to a device for optically monitoring the contents of an open and/or transparent container with recesses or cavities arranged in multiple rows for receiving the contents.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zur Kontrolle von Blisterpackungen mit Tabletten, Kapseln oder dergleichen verwendet. Dabei wird geprüft, ob jede Vertiefung bzw. jeder Hohlraum mit Füllgut beschickt wurde, und gegebenenfalls das Füllgut auf Bruch kontrolliert.Such devices are used, for example, to check blister packs containing tablets, capsules or the like. This involves checking whether each recess or cavity has been filled with filling material and, if necessary, the filling material is checked for breakage.
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Wenn Kameras zur optischen Füllgutkontrolle eingesetzt werden, muß eine zu überwachende Fläche mit Hilfe eines Objektivs auf den quasi punktförmigen lichtempfindlichen Teil der Kamera abgebildet werden. Gerade bei großen Überwachungsbreiten ist es als nachteilig anzusehen, daß eine große räumliche Erstreckung längs der optischenIf cameras are used for optical filling material control, an area to be monitored must be projected onto the quasi-point-shaped light-sensitive part of the camera using a lens. Particularly with large monitoring widths, it is considered disadvantageous that a large spatial extension along the optical
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Achse erforderlich ist, daß am Rand Verzerrungen und ein Lichtabfall auftreten kann, und daß die Lichtempfindlichkeit gering ist.axis is required, that distortion and light fall-off may occur at the edges, and that the light sensitivity is low.
So liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Füllgutkontrolle unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile zu schaffen, die einfach und preiswert herzustellen ist und eine verbesserte Auflösung bietet.The invention is therefore based on the object of creating a device for filling material control which avoids the aforementioned disadvantages, is simple and inexpensive to manufacture and offers improved resolution.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine Vorrichtung zur optischen Füllgutkontrolle bei einem offenen und/oder transparenten Behältnis mit mehrreihig angeordneten Vertiefungen bzw. Hohlräumen zur Aufnahme von Füllgut dadurch gelöst, daß das Behältnis relativ zu einem Detektor bewegbar ist, daß als Detektor ein quer zur Bewegungsrichtung und parallel zum Behältnis angeordneter Zeilensensor vorgesehen ist, daß eine Lichtquelle zur reflektiven oder transmittierenden Beleuchtung des Behältnisses vorgesehen ist, 0 daß eine Auswerteelektronik zum Vergleich der mit dem Zeilensensor gemessenen Intensitäts-Verteilung reflektierten oder transmittierten Lichts mit einer Sollwert-Verteilung und zur Abgabe eines vom Vergleich abhängigen Steuersignals vorgesehen ist, und daß eine Schaltung zur Synchronisation der Abtastung durch den Zeilensensor bzw. Auswertung mit der Relativbewegung vorgesehen ist.According to the invention, this is achieved by a device for optically monitoring the contents of an open and/or transparent container with recesses or cavities arranged in multiple rows for receiving contents, in that the container is movable relative to a detector, in that a line sensor arranged transversely to the direction of movement and parallel to the container is provided as the detector, in that a light source is provided for reflective or transmitted illumination of the container, in that evaluation electronics are provided for comparing the intensity distribution of reflected or transmitted light measured by the line sensor with a target value distribution and for emitting a control signal dependent on the comparison, and in that a circuit is provided for synchronizing the scanning by the line sensor or evaluation with the relative movement.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Zeilensensor einzusetzen, wie er von Telefax-Geräten her bekannt ist. Der Zeilensensor arbeitet mit einem Abbildungsmaßstab von 1:1, mit der Folge daß keine Optik zur Verkleinerung erforderlich ist, so daß sich eine extrem niedrige Bauhöhe der Vorrichtung in Richtung der optischen Achse ergibt. So entfallen auch Verzerrungen im Randbereich und es ergibt sich eine hervorragende Lichtempfindlichkeit. Des weiterenThe invention is based on the idea of using a line sensor, as is known from fax machines. The line sensor works with an image scale of 1:1, with the result that no optics are required for reduction, so that the device has an extremely low height in the direction of the optical axis. This also eliminates distortions in the edge area and results in excellent light sensitivity. Furthermore
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ist ein derartiger Sensor preisgünstig erhältlich. Wahlweise wird je nach Anwendungsfall, bei einem lichtundurchlässigen Behältnis reflektiertes Licht und bei einem transparenten Behältnis transmittiertes Licht einer entsprechend angeordnete Lichtquelle vom Zeilensensor detektiert. Der Zeilensensor bildet eine eindimensionale Intensitäts-Verteilung des reflektierten oder transmittierten Lichts quer zur Bewegungsrichtung. Die gemessene Lichtintensität verändert sich durch im Strahlengang befindliche Füllgüter, und so wird durch Vergleich mit einer Sollwert-Verteilung entschieden, ob alle dafür vorgesehenen Bereiche ordnungsgemäß mit Füllgütern beschickt wurden, und ein entsprechendes Steuersignal abgegeben. Durch eine Synchronisation der Abtastung mit der Relativbewegung des Behältnisses zum Zeilensensor wird sichergestellt, daß nur dafür vorgesehene Bereiche des Behältnisses auf eine vollständige Beschickung mit Füllgut überprüft werden.Such a sensor is available inexpensively. Depending on the application, the line sensor can detect light reflected from an opaque container or light transmitted from a correspondingly arranged light source. The line sensor forms a one-dimensional intensity distribution of the reflected or transmitted light across the direction of movement. The measured light intensity changes due to the filling materials in the beam path, and by comparing it with a target value distribution, it is decided whether all of the areas intended for this purpose have been properly filled with filling materials, and a corresponding control signal is issued. Synchronizing the scanning with the relative movement of the container to the line sensor ensures that only the areas of the container intended for this purpose are checked for complete filling with filling materials.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung zur Füllgutkontrolle bei einer tiefgezogenen Folie, die über eine Führungsplatte mit Längsnuten zur Aufnahme von tiefgezogenen Vertiefungen bewegt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß ein sich quer zur Bewegungsrichtung erstreckender Beleuchtungsschlitz in der Führungsplatte vorgesehen ist, daß die Lichtquelle parallel zum Beleuchtungsschlitz auf einer Seite der Führungsplatte angeordnet ist, und daß der Zeilensensor parallel zum Beleuchtungsschlitz auf der anderen Seite der Führungsplatte zur Detektion des die Folie durchstrahlenden Lichtes angeordnet ist.A preferred embodiment of such a device for checking the contents of a deep-drawn film, which is moved over a guide plate with longitudinal grooves for receiving deep-drawn recesses, is characterized in that an illumination slot extending transversely to the direction of movement is provided in the guide plate, that the light source is arranged parallel to the illumination slot on one side of the guide plate, and that the line sensor is arranged parallel to the illumination slot on the other side of the guide plate for detecting the light shining through the film.
Hierdurch ergibt sich eine extrem kompakte Bauweise, da der Zeilensensor quasi direkt auf der Folie oder der Führungsplatte angeordnet ist. Der Beleuchtungsschlitz reduziert Einflüsse durch Streulicht oder Fremdlicht weitgehend. Bei der vorgesehenen Durchleuchtung der FolieThis results in an extremely compact design, since the line sensor is arranged almost directly on the film or the guide plate. The illumination slot largely reduces the influence of scattered light or extraneous light. When the film is illuminated as intended
ergibt sich eine besonders hohe Auflösung, so daß insbesondere auch eine Brucherkennung beim Füllgut möglich ist.This results in a particularly high resolution, so that it is also possible to detect breakages in the filling material.
Der Einfluß von Fremdlicht wird durch eine IR-Lichtquelle und ein vor dem Zeilensensor angeordnetes IR-Filter wesentlich reduziert.The influence of extraneous light is significantly reduced by an IR light source and an IR filter arranged in front of the line sensor.
Um eine scharfe Abbildung und damit hohe Auflösung zu gewährleisten, wird ein Linsenfeld vor dem Zeilensensor angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, daß das Linsenfeld zylinderförmige Linsen mit einem über ihre radiale Erstrekkung variierenden Brechungsindex aufweist.Derartige Linsenfelder werden in Telefax-Geräten und Scannern (SLA-SeIfoc Lens Array) verwendet, so daß diese preiswert zu erhalten sind. Sie zeichnen sich durch eine sehr kompakte Bauweise und günstige optische Eigen schäften auf. Durch die Verwendung des Linsenfeldes wird die Lichtempfindlichkeit der Vorrichtung gesteigert.In order to ensure a sharp image and thus high resolution, a lens field is arranged in front of the line sensor. In particular, it is intended that the lens field has cylindrical lenses with a refractive index that varies over their radial extension. Such lens fields are used in fax machines and scanners (SLA-SeIfoc Lens Array), so that they can be obtained inexpensively. They are characterized by a very compact design and favorable optical properties. The use of the lens field increases the light sensitivity of the device.
Bevorzugterweise ist eine serielle Verarbeitung eines zu einer Intensitäts-Verteilung des Lichts korrespondierenden elektrischen Signals des Zeilensensors vorgesehen. So sind die Anforderungen an die Hardware gering und gestatten eine einfache und preisgünstige Realisierung, wobei selbst bei großen Anzahlen von Bildpunkten eine für die Überwachung herkömmlicher Herstellungsprozesse ausreichende Verarbeitungsgeschwindigkeit erreicht wird. Dabei ist insbesondere eine digitale Signalverarbeitung vorgesehen.Preferably, serial processing of an electrical signal from the line sensor corresponding to an intensity distribution of the light is provided. The hardware requirements are low and allow for simple and inexpensive implementation, whereby even with large numbers of pixels, a processing speed sufficient for monitoring conventional manufacturing processes is achieved. In particular, digital signal processing is provided.
Eine Ausführungsform zeichnet sich durch eine Integratoreinheit zur Aufsummierung mehrerer Zeilensensorsignale vor dem Vergleich mit einer Sollwert-Verteilung aus. So kann beispielsweise eine komplette Blisterpackung beiOne embodiment is characterized by an integrator unit for summing up several line sensor signals before comparing them with a target value distribution. For example, a complete blister pack can be
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einer vorgegebenen Zeilenrasterung überprüft werden, ohne daß auf zwischen den Füllgütern in Bewegungsrichtung liegende Leerräume zu achten ist. Des weiteren wird dadurch auch eine Überprüfung des projizierten Flächeninhalts einzelner Füllgüter und damit eine Brucherkennung ermöglicht. a given line spacing without having to pay attention to the empty spaces between the filling materials in the direction of movement. Furthermore, this also enables the projected surface area of individual filling materials to be checked and thus breakage detection to be made.
Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich durch eine Schaltung zum Einlesen von Vorlagen und eine Speichereinheit zum Abspeichern einer oder mehrerer Sollwert-Verteilungen aus. So können sehr einfach Sollwert-Verteilungen eingegeben und je nach zu überwachendem Produkt gewechselt werden.An advantageous embodiment is characterized by a circuit for reading in templates and a memory unit for storing one or more target value distributions. Target value distributions can thus be entered very easily and changed depending on the product to be monitored.
Zur Einstellung der Empfindlichkeit ist ein eingebbarer Toleranzbereich für den Vergleich einer ggf. aufsummierten Sensorsignal-Verteilung mit einer Sollwert-Verteilung vorgesehen. To adjust the sensitivity, an enterable tolerance range is provided for comparing a possibly summed sensor signal distribution with a target value distribution.
Um eine besonders einfache Ausführungsform zu erhalten, wird ein Laufrad mit Drehimpulsgeber zur Aufnahme der Relativbewegung für die Synchronisation verwendet.In order to obtain a particularly simple design, a wheel with a rotary encoder is used to record the relative movement for synchronization.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Shown are:
Figur 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt;
30Figure 1 is a schematic diagram of a device according to the invention in section;
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Figur 2 einen Schnitt II-II nach Figur 1;Figure 2 shows a section II-II according to Figure 1;
Figur 3 das Signal eines Zeilensensors;Figure 3 shows the signal of a line sensor;
und
35and
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Figur 4 eine Prinzipskizze einer Zeilenrasterung. Figure 4 is a schematic diagram of a line rasterization.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1 weist eine IR-Lichtquelle 1, ein Linsenfeld 2, ein IR-Filter 3 und einen Zeilensensor 4 mit einer Vielzahl von Photodioden auf. Im Ausführungsbeispiel wird von Lichtstrahlen 5 der Lichtquelle 1 ein Behältnis 6 durchstrahlt. Dieses wird hier durch eine Folie 7 mit tiefgezogenen Vertiefungen 8 zur Aufnahme von Füllgütern 9, wie Tabletten, gebildet.A device according to the invention according to Figure 1 has an IR light source 1, a lens field 2, an IR filter 3 and a line sensor 4 with a large number of photodiodes. In the exemplary embodiment, light rays 5 from the light source 1 shine through a container 6. This is formed here by a film 7 with deep-drawn recesses 8 for receiving filling goods 9, such as tablets.
Die Folie 7 liegt auf einer Führungsplatte 10 mit Längsnuten 11 zur Führung der Vertiefungen 8 auf. Die Lichtquelle 1 ist an der Unterseite der Führungsplatte 10 quer zu den Längsnuten 11 angeordnet und erstreckt sich über die gesamte Breite der Folie 7. Entsprechend sind das Linsenfeld 2, das Filter 3 und der Zeilensensor 4 oberhalb der Führungsplatte 10 angeordnet.The film 7 rests on a guide plate 10 with longitudinal grooves 11 for guiding the recesses 8. The light source 1 is arranged on the underside of the guide plate 10 transversely to the longitudinal grooves 11 and extends over the entire width of the film 7. The lens field 2, the filter 3 and the line sensor 4 are arranged accordingly above the guide plate 10.
Dem Schnitt nach Figur 2 ist zu entnehmen, daß die Führungsplatte 10 einen Beleuchtungsschlitz 12 aufweist, der sich quer zu den Längsnuten 11 erstreckt.From the section according to Figure 2 it can be seen that the guide plate 10 has an illumination slot 12 which extends transversely to the longitudinal grooves 11.
Das Licht 5 fällt durch den Beleuchtungsschlitz 12 rückseitig auf die Folie 7, durchdringt diese und wird nach Durchlaufen des Linsenfeldes 2 und des Filters 3 vom Zeilensensor 4 detektiert, wenn kein Füllgut 9 im Strahlengang liegt. So ergibt sich am Zeilensensor 4 beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 eine in Figur 3 gezeigte Intensitäts-Verteilung I in Abhängigkeit vom Ort r. Der Signalverlauf I(r) zeigt Lücken 13, die durch den Strahlengang unterbrechendes Füllgut 9 verursacht werden. Die Breite der Lücken 13 ist mit der räumlichen Quererstreckung der Füllgüter 9 korreliert. Entsprechend hat ein beschädigtes Füllgut 9', hier ein Bruchstück einer Tablette, eine Lücke 13' verringerter Breite zur Folge. Daher kann eine nicht dargestellte Auswerteelektronik anhand der durch den Zeilensensor 4The light 5 falls through the illumination slot 12 on the back of the film 7, penetrates it and is detected by the line sensor 4 after passing through the lens field 2 and the filter 3 if there is no filling material 9 in the beam path. In the embodiment according to Figure 1, the line sensor 4 thus produces an intensity distribution I as shown in Figure 3 depending on the location r. The signal curve I(r) shows gaps 13 caused by filling material 9 interrupting the beam path. The width of the gaps 13 is correlated with the spatial transverse extent of the filling materials 9. Accordingly, a damaged filling material 9', here a fragment of a tablet, results in a gap 13' of reduced width. Therefore, an evaluation electronics (not shown) can use the intensity distribution I shown in Figure 3 to determine the gap 13' created by the line sensor 4.
gemessenen Intensitäts-Verteilung I(r) feststellen, ob die Vertiefungen 8 jeweils mit Füllgütern 9 beschickt wurden, und ggf. eine Bruchkontrolle der Füllgüter 9 vornehmen.measured intensity distribution I(r) to determine whether the depressions 8 were each filled with filling materials 9, and if necessary, carry out a breakage check of the filling materials 9.
In Figur 2 ist durch einen Pfeil 14 dargestellt, wie die Folie 7 in Richtung der Längsnuten 11 bewegt wird. Beim Ausführungsbeispiel wird die Relativgeschwindigkeit der Folie 7 zum Zeilensensor 4 mit der Abtastrate synchronisiert, um eine gleichmäßige Zeilenrasterung 15, wie in Figur 4 skizziert, zu erhalten. Dadurch ist es möglich, die im Bereich einer Längsnut 11 nacheinander auftretenden Lücken 13 im Signalverlauf I(r) aufzusummieren, so daß sich ein für die Projektionsfläche der Füllgüter 9 repräsentativer Wert ergibt, der zur Bruchkontrolle mit einem Sollwert verglichen wird. Durch eine gleichmäßige Zeilenrasterung 15 wird es auch möglich, bei vereinzelten BIisterpackungen über jede Reihe, d. h. alle Füllgüter 9 einer Längsnut 11 einer Packung, die entstehenden Lückenbreiten aufzusummieren, und erst anschließend einen Sollwert-Vergleich durchzuführen. Auf diese Weise wird jede einzelne Blisterpackung insgesamt geprüft, wobei ggf. auch noch die einzelnen "Reihenwerte" addiert werden können, so daß sich die Entscheidung, ob eine Blisterpackung vollständig befüllt wurde, auf den Vergleich zweier Zahlen (Summe der 5 Reihenwerte und Sollwert) reduziert.In Figure 2, an arrow 14 shows how the film 7 is moved in the direction of the longitudinal grooves 11. In the embodiment, the relative speed of the film 7 to the line sensor 4 is synchronized with the scanning rate in order to obtain a uniform line raster 15, as outlined in Figure 4. This makes it possible to add up the gaps 13 that occur one after the other in the area of a longitudinal groove 11 in the signal curve I(r), so that a value representative of the projection area of the filling goods 9 is obtained, which is compared with a target value for breakage control. A uniform line raster 15 also makes it possible to add up the resulting gap widths for individual blister packs over each row, i.e. all filling goods 9 of a longitudinal groove 11 of a pack, and only then to carry out a target value comparison. In this way, each individual blister pack is checked as a whole, whereby the individual "series values" can also be added together if necessary, so that the decision as to whether a blister pack has been completely filled is reduced to a comparison of two numbers (sum of the 5 series values and target value).
Die Synchronisation der Folienvorschubgeschwindigkeit mit der Abtastrate erfolgt im Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Laufrades auf der Folie 7, einem daran angeschlos-0 senen Drehimpulsgeber und einer die Abtastung mit den Impulsen des Gebers korrelierenden Schaltung (die genannten Teile sind nicht zeichnerisch dargestellt).In the example, the synchronization of the film feed speed with the sampling rate is carried out with the help of a running wheel on the film 7, a rotary pulse generator connected to it and a circuit that correlates the sampling with the pulses of the generator (the parts mentioned are not shown in the drawing).
Zum Eingeben einer gewünschten Sollwert-Verteilung wird bevorzugt ein Meisterstück (eine Vorlage) gemessen und die dabei gewonnenen Daten werden zusammen mit allen erforderlichen Formatangaben abgespeichert. Auf diese Weise kann sehr einfach und schnell eine Sollwert-Eingabe erfolgen. Zudem kann durch Abrufen einer bestimmten Sollwert-Verteilung aus einer Vielzahl von abgespeicherten Verteilungen bei Produktionswechseln eine einfache Anpassung der Vorrichtung zur Füllgutkontrolle an ein aktuelles Produkt erfolgen.To enter a desired target value distribution, a master piece (a template) is preferably measured and the data obtained is saved together with all the necessary format information. In this way, a target value can be entered very quickly and easily. In addition, by calling up a specific target value distribution from a large number of saved distributions when production changes, the device for filling material control can be easily adapted to a current product.
Mit dem vorgesehenen Zeilensensor 4 können bis zu 4800 Bildpunkte bei einer Abtastbreite bis zu 295 mm ausgewertet werden. So ergibt sich eine sehr gute Auflösung.With the provided line sensor 4, up to 4800 pixels can be evaluated with a scanning width of up to 295 mm. This results in a very good resolution.
Die entstehenden eindimensionalen Schnitte werden durch das Linsenfeld 2 (SLA-Optik) scharf auf den Zeilensensor 4 abgebildet, so daß sich eine hohe Auflösung und eine hohe Lichtempfindlichkeit ergibt.The resulting one-dimensional sections are sharply imaged onto the line sensor 4 by the lens field 2 (SLA optics), resulting in high resolution and high light sensitivity.
Die Lichtempfindlichkeit hängt einerseits (geringfügig) vom verwendeten Folienmaterial ab, andereseits (stark) von der Pixelfläche des Sensors. Die hohe Lichtempfindlichkeit wird also in erster Linie durch den Zeilensensor selbst erreicht. Die Pixelgröße des Zeilensensors beträgt ca. 60&mgr;&igr;&eegr; &khgr; 60Mm =3,6 10~ mm , die Pixelgröße der gängigen Sensoren für verkleinernde Optik ca. 14Mm &khgr;The light sensitivity depends on the one hand (slightly) on the film material used, and on the other hand (strongly) on the pixel area of the sensor. The high light sensitivity is therefore primarily achieved by the line sensor itself. The pixel size of the line sensor is approx. 60μηι x 60Mm =3.6 10~ mm, the pixel size of the common sensors for reducing optics is approx. 14Mm x 10~ mm.
= 1,96 10~4 mm2 (d.h. Flächenfaktor ca.18). Die SLA-Optik verbessert die Lichtempfindlichkeit des Sensorsy-0 stems gegenüber einem verkleinernden System um einen Faktor von 1 bis 8 (typisch:2) je nach Optik.= 1.96 10~ 4 mm 2 (ie area factor approx. 18). The SLA optics improve the light sensitivity of the sensor system compared to a reducing system by a factor of 1 to 8 (typically: 2), depending on the optics.
Durch das vorgesehene IR-Filter und die Verwendung einer IR-Lichtquelle wird der Einfluß von Fremdlicht ganz erheblich reduziert, so daß auch der Abschirmaufwand gegen Fremdlicht wesentlich vermindert werden kann.The IR filter provided and the use of an IR light source significantly reduce the influence of external light, so that the effort required to shield against external light can also be significantly reduced.
Die Signale des Zeilensensors 4 werden seriell ausgelesen und ausgewertet. Bevorzugt werden die erforderlichen Funktionen wie Auswertung, Synchronisation und die Ablaufsteuerung mit Hilfe einer Mikroprozessorschaltung realisiert.The signals from the line sensor 4 are read out and evaluated serially. The required functions such as evaluation, synchronization and sequence control are preferably implemented using a microprocessor circuit.
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Also Published As
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| GB2261505B (en) | 1995-09-13 |
| FR2683791A3 (en) | 1993-05-21 |
| GB2261505A (en) | 1993-05-19 |
| ITMI920991V0 (en) | 1992-11-13 |
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| GB9222013D0 (en) | 1992-12-02 |
| FR2683791B3 (en) | 1993-10-29 |
| IT226990Y1 (en) | 1997-09-09 |
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