ES2318211T3 - Dispositivo digital para el mando y el control de la traslacion y la rotacion de una herramienta. - Google Patents
Dispositivo digital para el mando y el control de la traslacion y la rotacion de una herramienta. Download PDFInfo
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Abstract
Un dispositivo digital para el mando y el control de la traslación y rotación de una herramienta, en particular una taladradora (30), comprendiendo un primer motor (1) y un segundo motor (2), caracterizado porque dicho primer motor (1) es estacionario y es un servomotor sin escobillas mandado digitalmente, capaz de percibir las variaciones de la carga sobre dicha herramienta, para actuar sobre los medios de transmisión del movimiento (3), y dicho segundo motor (2) es móvil y es un servomotor sin escobillas mandado digitalmente capaz de percibir las variaciones de la carga sobre dicha herramienta, unido rígidamente a dichos medios de transmisión de movimiento (3) y movido por el último, de forma que se traslade a lo largo de una dirección de funcionamiento (L), para poner dicha herramienta (30) en rotación (omega) mediante un portaherramientas (4), y porque incluye una unidad central electrónica (20) para el procesamiento digital y la programación de los datos que se relaciona con dicho primer motor estacionario (1) y con dicho segundo motor móvil (2), que puede mandar de modo síncrono dicho primer motor estacionario (1) y dicho segundo motor móvil (2) y puede controlar y cambiar el modo de funcionamiento del segundo motor móvil (2), para ajustar inmediatamente la rotación (omega) de dicha herramienta (30) y puede controlar y cambiar inmediatamente la extensión, dirección y velocidad (S1, S2) de traslación del segundo motor móvil (2) a lo largo de dicha dirección de funcionamiento (L) por dichos medios de transmisión del movimiento (3), en correspondencia con la dureza de la capa del material al ser taladrada por dicha herramienta (30) y con la composición de la misma capa de material, así como con la profundidad del agujero a ser realizado en ella; ajustándose dicha unidad central electrónica (20) y programándose de modo que detecte una variación de la carga sobre la herramienta producida por un cambio en la dureza del material percibida por dichos primer (1) y segundo motor (2), y en consecuencia cambiar inmediatamente el modo de funcionamiento de dicho primer motor sin escobillas estacionario (1), y/o el modo de funcionamiento del segundo motor sin escobillas móvil (2).
Description
Dispositivo digital para el mando y el control
de la traslación y la rotación de una herramienta.
La presente invención se refiere al campo
técnico relativo a los aparatos y las unidades operativas para el
mando y el control del funcionamiento de una herramienta.
Más exactamente, la presente invención se
refiere a un dispositivo digital para el mando y el control de la
traslación y la rotación, en particular, de una taladradora.
Los dispositivos actualmente usados para las
operaciones de taladrado, que requieren la traslación y la rotación
simultáneas de una taladradora incluyen: un primer actuador
auxiliar, que incluye un motor neumático o hidráulico, que actúa
sobre medios para transmitir el movimiento, con un segundo actuador
rígidamente acoplado a él para accionar la rotación de la
herramienta.
Los medios de transmisión del movimiento
transforman la rotación del actuador auxiliar en un movimiento de
traslación para mover hacia delante el actuador de potencia, y así
mover hacia adelante la taladradora.
Por tanto, el movimiento de la herramienta
durante la etapa de taladrado se determina por la combinación de
sus movimientos de avance y de rotación.
La patente europea EP 0.537.124 describe una
máquina de perforar que comprende: un eje portabrocas sujeto de
forma que pueda girar y que se pueda mover axialmente, un primer
motor estacionario dispuesto para el movimiento de rotación del eje
portabrocas; un segundo motor estacionario, dispuesto para el
movimiento axial del eje portabrocas.
La patente de Estados Unidos 4.745.557 describe
un dispositivo de ajuste y un sistema de control para una máquina
herramienta. El sistema de control permite el taladrado de piezas
de trabajo multi-capa en donde las múltiples capas
comprenden diferentes espesores y durezas.
La velocidad de traslación de la broca y la
velocidad de rotación se ajustan de acuerdo con el tipo de material
de la pieza de trabajo multi-capa. Los datos se
introducen mediante la lectura de códigos de barras que representan
los datos asociados con la pieza de trabajo.
En los dispositivos conocidos, la extensión de
la traslación de la herramienta, que es esencial para realizar
agujeros con una profundidad precisa, se controla sólo mediante
fines de carrera, o mediante sensores que detectan la potencia de
actuación en el movimiento de avance, o el recorrido de los medios
de transmisión del movimiento.
Así, el actuador auxiliar se detiene, mediante
frenado neumático o hidráulico, sólo cuando se han empujado los
fines de carrera, o en el paso cerca de los sensores, y no
inmediatamente; en consecuencia, el control de la profundidad de
taladrado no es preciso, debido a la inercia de frenado.
Más aún, los dispositivos conocidos no permiten
cambiar y ajustar la velocidad de rotación de la herramienta
durante el taladrado, ni cambiar y ajustar la velocidad de
traslación de la herramienta, su extensión y su dirección.
Sin embargo, la posibilidad de controlar y
ajustar el modo de funcionamiento de la taladradora es
particularmente importante cuando el material a ser taladrado está
formado por una serie de capas de diferentes materiales que tengan
diferentes durezas.
Por tanto, el objeto de la presente invención es
proponer un dispositivo digital para el mando y el control de la
traslación y rotación de una herramienta, por ejemplo una
taladradora, que sea capaz de evitar los inconvenientes de las
técnicas anteriores.
En particular, el objetivo principal de la
presente invención es proponer un dispositivo para el mando de la
traslación y la rotación de una taladradora, que pueda controlar y
cambiar inmediatamente la velocidad, la extensión y la dirección de
traslación de la herramienta, así como, independiente o
conjuntamente, la velocidad de rotación de la herramienta.
Otro objeto de la presente invención es proponer
un dispositivo que pueda mandar y controlar la traslación y la
rotación de un dispositivo de taladrado, cambiando instantáneamente
la velocidad, la extensión y la dirección de traslación de la
herramienta, así como la velocidad de rotación en función de la
dureza de la capa del material a ser taladrado, y de la composición
de la capa, así como en función de la profundidad del agujero a ser
realizado en esta última.
Los objetivos anteriormente mencionados se
consiguen de acuerdo con el contenido de las reivindicaciones.
Las características propias de la presente
invención se pondrán de relieve a continuación en la descripción de
la realización preferida de un dispositivo digital para el mando y
el control de la traslación y la rotación de una herramienta, a
modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
- la Figura 1 es una vista esquemática y
superior del dispositivo digital para el mando y control de la
traslación y rotación de una herramienta, propuesto por la presente
invención, en sus elementos característicos;
- la Figura 2 es una vista esquemática, lateral
del dispositivo mostrado en la Figura 1.
Con referencia a las figuras adjuntas, la letra
de referencia (D) indica el dispositivo digital para el mando y
control de la traslación y la rotación de una herramienta, por
ejemplo una taladradora (30), como un conjunto.
El dispositivo (D) incluye un primer motor
estacionario (1), que es ventajosa y preferiblemente un servomotor
sin escobillas mandado digitalmente, que se ha conectado en él,
medios de transmisión del movimiento (3) y un segundo motor (2),
que de la misma forma es preferiblemente un servomotor sin
escobillas mandado digitalmente, fijado rígidamente a los medios de
transmisión (3) y accionado por el anterior de forma que se traslade
a lo largo de la dirección de funcionamiento (L).
El segundo motor móvil (2) acciona la rotación
(\omega) de un portaherramientas (4), que contiene la taladradora
(30).
Los medios de transmisión del movimiento (3)
incluyen un tornillo de husillo (31), accionado de forma giratoria
por el primer motor estacionario (1).
Una tuerca de husillo (32), que se encaja con el
tornillo de husillo (31), soporta una placa (6), que está
firmemente sujeta al cuerpo del segundo motor (2).
El motor estacionario (1) hace girar el tornillo
de husillo (31), que acciona en traslación la correspondiente
tuerca de husillo (32), y en consecuencia, el segundo motor móvil
(2), que acciona la rotación \omega de la herramienta (30)
mediante el portaherramientas (4). Por tanto, la herramienta (30) se
acciona en traslación y en rotación a lo largo de la dirección de
funcionamiento (L) anteriormente mencionada.
Como se muestra por ejemplo en la Figura 2, el
primer motor sin escobillas estacionario (1), los medios de
transmisión del movimiento (3) y el segundo motor sin escobillas
móvil (2) están incluidos dentro de una carcasa (10), que incluye
una base (11), que soporta y fija el primer motor sin escobillas
estacionario (1), una cubierta de protección (12), fijada a la base
(11) y una cabeza de trabajo (13), en la que se encaja el
portaherramientas (4) y se une con el extremo libre del tornillo de
husillo (31) de los medios de transmisión del movimiento (3).
En particular, el primer motor sin escobillas
estacionario (1) y el segundo motor sin escobillas móvil (2) se
sitúan en el interior de la carcasa (10), con los respectivos ejes
paralelos entre sí.
Los medios para estabilizar la traslación y para
guiar la rotación del portaherramientas (4) se sitúan en la cabeza
de trabajo (13) de la carcasa (10).
Los medios de estabilización de traslación
alternativos incluyen casquillos y los medios de guía de la
rotación del portaherramientas incluyen casquillos oblicuos con una
holgura ajustable (no mostrado en detalle, dado que no están dentro
del alcance de la presente invención).
La carcasa 10 tiene una empuñadura 7 para
facilitar el agarre y la sujeción de la carcasa por un operador
cercano al material a ser taladrado.
El dispositivo D incluye y se caracteriza por
una unidad central electrónica (20) para el procesamiento digital y
programación de los datos, que se relaciona con el primer motor sin
escobillas estacionario (1), así como con el segundo motor sin
escobillas móvil (2).
La unidad central electrónica (20) está prevista
para mandar la operación sincronizada del primer motor sin
escobillas estacionario (1) y del segundo motor sin escobillas
móvil (2).
De acuerdo con las figuras adjuntas, la unidad
central electrónica (20) se sitúa en el exterior de la carcasa (10)
y se relaciona con el primer motor sin escobillas estacionario (1)
y con el segundo motor sin escobillas móvil (2) a través de los
adecuados cables de conexión (21).
La unidad central electrónica (20) puede
situarse asimismo en el interior de la carcasa (10).
En particular, la unidad central electrónica
(20) puede controlar y cambiar el modo de funcionamiento del
segundo motor sin escobillas móvil (2), para ajustar
instantáneamente la velocidad de rotación \omega de la herramienta
(30). Adicionalmente, la unidad central electrónica (20) puede
controlar y cambiar el modo de funcionamiento del primer motor sin
escobillas estacionario (1), de modo que se ajusten
instantáneamente la velocidad, la extensión y la dirección de la
traslación (S1, S2) del segundo motor sin escobillas móvil (2), por
medio del tornillo de husillo (31), en correspondencia con la dureza
y composición de la capa de material a ser taladrada, así como en
correspondencia con la profundidad del agujero a ser taladrado en
esta última.
En consecuencia, el dispositivo (D) es capaz de
hacer funcionar la traslación de la herramienta (30) en una
dirección (S1) en una extensión deseada exacta previamente
programada, en relación con la profundidad del taladro a obtener,
así como accionar con velocidad constante, durante la operación de
taladrado completa, el movimiento de avance y la rotación \omega
de la herramienta, realizándolo de la mejor manera en
correspondencia con el tipo (dureza) del material a ser
taladrado.
Adicionalmente, durante la operación de
taladrado, el dispositivo (D) puede controlar y cambiar inmediata e
instantáneamente la dirección de traslación de la herramienta (30),
por ejemplo haciendo que se mueva alternativamente hacia adelante
en una dirección (S1) y después hacia atrás en una dirección (S2),
así como la extensión y velocidad de la traslación de la
herramienta, mediante el cambio del ajuste del modo de
funcionamiento del tornillo de husillo (31) mediante el mando y el
control del modo de funcionamiento del primer motor sin escobillas
estacionario (1), y puede controlar también y cambiar inmediata e
instantáneamente la velocidad de rotación de la herramienta (30)
mediante el mando y el control del modo de funcionamiento del
segundo motor sin escobillas móvil (2).
El dispositivo (D) es extremadamente versátil y
puede adaptarse cada vez a las necesidades de taladrado
particulares (número de capas taladradas, espesor de las capas a
ser taladradas, profundidad del agujero a obtener, diferentes
durezas de las capas a ser taladradas, etc.).
Esto es posible debido al uso de dos
servomotores sin escobillas mandados digitalmente, y de la unidad
central electrónica para el procesamiento digital y la programación
de los datos.
Realmente, la unidad central electrónica (20)
puede programarse de forma que mande el funcionamiento del primer
motor sin escobillas estacionario (1) y la traslación del segundo
motor sin escobillas móvil (2) mediante el control de la posición
de traslación de la tuerca de husillo (32) y del segundo motor sin
escobillas móvil (2) a lo largo de la dirección de funcionamiento
(L).
La unidad central electrónica (20) puede
programarse también de forma que mande el funcionamiento del primer
motor sin escobillas estacionario (1) y del segundo motor sin
escobillas móvil (2) mediante el control de los pares de
funcionamiento relativos, o mediante el control de las velocidades
de rotación relativas.
Adicionalmente, la unidad central electrónica
(20) puede programarse de forma que mande el funcionamiento del
primer motor sin escobillas estacionario (1) y del segundo motor
sin escobillas móvil (2) mediante una combinación del control de
los pares de funcionamiento relativos y de las velocidades de
rotación relativas.
En otra forma, la unidad central electrónica
(20) puede programarse de forma que mande el funcionamiento del
primer motor sin escobillas estacionario (1) y del segundo motor
sin escobillas móvil (2) mediante una combinación del control de
los pares de funcionamiento relativos y de las posiciones relativas,
respectivamente de la traslación de la tuerca de husillo (32) y de
la traslación del segundo motor sin escobillas móvil (2) a lo largo
de la dirección de funcionamiento L.
Otra forma de programar la unidad central
electrónica (20) puede ser la siguiente: se realiza un control del
funcionamiento del primer motor sin escobillas estacionario (1) y
del segundo motor sin escobillas móvil (2) mediante un control
combinado de las velocidades relativas y de las posiciones
relativas, respectivamente de la traslación de la tuerca de husillo
(32) y de la traslación del segundo motor sin escobillas móvil (2)
a lo largo de la dirección de funcionamiento (L).
De acuerdo con una forma ventajosa de
programación de la unidad central electrónica (20), se realiza un
control que incluye el control sobre el funcionamiento del primer
motor sin escobillas estacionario (1), de forma que traslade
alternativamente el segundo motor sin escobillas móvil (2) a lo
largo de la dirección de funcionamiento (L) en direcciones de
traslación opuestas, respectivamente en la dirección de avance
(S1), para realizar el taladrado, y en la dirección de retroceso
(S2), para descargar las virutas del taladrado.
Las ventajas del dispositivo (D) propuesto por
la presente invención resultan evidentes a partir de la descripción
anterior.
Esto permite la obtención de agujeros de
profundidad y sección cruzada absolutamente precisas, en cualquier
tipo de material.
Más aún, permite el control y el ajuste,
inmediata e instantáneamente, de la velocidad de rotación de la
taladradora, así como de la dirección de traslación, de avance o de
retroceso.
Esto es particularmente ventajoso cuando el
material a ser taladrado se compone de capas de diferentes durezas:
para cada capa a ser taladrada, en relación con su espesor y su
dureza, el dispositivo es capaz de hacer funcionar la taladradora a
diferentes velocidades de movimiento de avance y de rotación, y con
una extensión de la traslación adecuada y la mejor para obtener un
agujero preciso.
Por ejemplo, en caso de un material compuesto de
dos capas de diferente dureza y espesor, ajustando y programando la
unidad central electrónica (20) de acuerdo con los parámetros (por
ejemplo espesor, dureza) de las capas a ser taladradas, el
dispositivo (D) es capaz de hacer funcionar y mandar la
taladradora, de forma que cambie inmediatamente su velocidad de
rotación (mediante el control del funcionamiento del segundo motor
sin escobillas móvil), la velocidad del movimiento de avance y la
extensión (mediante el control del funcionamiento del primer motor
sin escobillas estacionario), cuando el taladrado de la primera
capa se ha completado, esto es debido al movimiento de la
herramienta en un valor de recorrido igual al espesor de la primera
capa.
Alternativamente, el modo de funcionamiento de
los dos motores sin escobillas puede cambiarse cuando la unidad
central percibe un cambio de carga en la herramienta, producido por
el cambio de la dureza del material en la superficie de contacto
entre las dos capas diferentes.
Esto es posible debido a la sensibilidad de los
dos motores sin escobillas, que pueden percibir las más pequeñas
variaciones de la carga sobre la herramienta.
Después de haber taladrado la primera capa de
material, la taladradora alcanza la superficie de contacto con la
segunda capa a ser taladrada, que tiene diferente dureza, y los dos
motores sin escobillas, en particular el motor móvil que pone en
rotación la herramienta, percibe inmediatamente un cambio de carga
sobre la herramienta, y la unidad central, en correspondencia con la
percepción del cambio, manda y acciona inmediatamente los dos
motores sin escobillas con la nueva velocidad de rotación y la
nueva velocidad y extensión del movimiento de avance, en
correspondencia con las características de la nueva capa de
material a ser taladrada, almacenadas en ella previamente.
El uso de motores sin escobillas mandados
digitalmente, compactos y ligeros, hace al dispositivo altamente
manejable y asegura un calentamiento limitado en relación con el
rendimiento energético, cuya naturaleza es particularmente indicada
para los requisitos de taladrado a cumplir.
Más aún, el dispositivo es particularmente
seguro y fácil de usar, debido a que los botones de
activación/desactivación se sitúan ventajosamente cerca de las
empuñaduras (7).
Claims (14)
1. Un dispositivo digital para el mando y el
control de la traslación y rotación de una herramienta, en
particular una taladradora (30), comprendiendo un primer motor (1)
y un segundo motor (2), caracterizado porque dicho primer
motor (1) es estacionario y es un servomotor sin escobillas mandado
digitalmente, capaz de percibir las variaciones de la carga sobre
dicha herramienta, para actuar sobre los medios de transmisión del
movimiento (3), y dicho segundo motor (2) es móvil y es un
servomotor sin escobillas mandado digitalmente capaz de percibir
las variaciones de la carga sobre dicha herramienta, unido
rígidamente a dichos medios de transmisión de movimiento (3) y
movido por el último, de forma que se traslade a lo largo de una
dirección de funcionamiento (L), para poner dicha herramienta (30)
en rotación (\omega) mediante un portaherramientas (4),
y porque incluye una unidad central electrónica
(20) para el procesamiento digital y la programación de los datos
que se relaciona con dicho primer motor estacionario (1) y con
dicho segundo motor móvil (2), que puede mandar de modo síncrono
dicho primer motor estacionario (1) y dicho segundo motor móvil (2)
y puede controlar y cambiar el modo de funcionamiento del segundo
motor móvil (2), para ajustar inmediatamente la rotación (\omega)
de dicha herramienta (30) y puede controlar y cambiar
inmediatamente la extensión, dirección y velocidad (S1, S2) de
traslación del segundo motor móvil (2) a lo largo de dicha dirección
de funcionamiento (L) por dichos medios de transmisión del
movimiento (3), en correspondencia con la dureza de la capa del
material al ser taladrada por dicha herramienta (30) y con la
composición de la misma capa de material, así como con la
profundidad del agujero a ser realizado en ella;
ajustándose dicha unidad central electrónica
(20) y programándose de modo que detecte una variación de la carga
sobre la herramienta producida por un cambio en la dureza del
material percibida por dichos primer (1) y segundo motor (2), y en
consecuencia cambiar inmediatamente el modo de funcionamiento de
dicho primer motor sin escobillas estacionario (1), y/o el modo de
funcionamiento del segundo motor sin escobillas móvil (2).
2. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de
transmisión del movimiento (3) incluyen un tornillo de husillo (31),
puesto en rotación por dicho primer motor estacionario (1), que se
manda por dicha unidad central electrónica (20), con una tuerca de
husillo (32) que encaja con dicho tornillo de husillo (31) y soporta
una placa (6), rígidamente conectada al cuerpo de dicho segundo
motor móvil (2).
3. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho primer motor
estacionario (1), dichos medios de transmisión del movimiento (3) y
dicho segundo motor móvil (2) están contenidos dentro de la carcasa
(10) que incluye una base (11), que soporta y fija dicho primer
motor estacionario (1), una cubierta de protección (12), acoplada
con dicha base (11) y una cabeza de trabajo (13) en la que se sujeta
dicho portaherramientas (4) y que soporta dichos medios de
transmisión del movimiento (3).
4. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 3, caracterizado porque dicho primer motor
(1) y dicho segundo motor (2) están contenidos dentro de dicha
carcasa (10) con los respectivos ejes paralelos entre sí.
5. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 3, caracterizado porque incluye medios para
la estabilización de la traslación alternativa y el guiado de la
rotación de dicho portaherramientas (4), situado cerca de dicha
cabeza de trabajo (13) de dicha carcasa (10).
6. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 5, caracterizado porque dichos medios para la
estabilización de la traslación alternativa incluyen casquillos y
porque dichos medios de guiado de la rotación del portaherramientas
incluyen cojinetes oblicuos con holgura ajustable.
7. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 3, caracterizado porque tiene una empuñadura
(7) unida a la carcasa (10) para facilitar el agarre y sujeción de
la carcasa por un operador.
8. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 1 o en la reivindicación 2, caracterizado
porque dicha unidad central electrónica (20) se programa de forma
que manda el funcionamiento de dicho primer motor estacionario (1)
y dicho segundo motor móvil (2) mediante el control de la posición
de traslación de la tuerca de husillo y de dicho segundo motor móvil
(2) a lo largo de dicha dirección de funcionamiento (L).
9. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad central
electrónica (20) se programa de forma que manda el funcionamiento
del primer motor estacionario (1) y del segundo motor móvil (2)
mediante el control de los acoplamientos de funcionamiento
relativos.
10. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad central
electrónica (20) se programa de forma que manda el funcionamiento
del primer motor estacionario (1) y del segundo motor móvil (2)
mediante el control de las velocidades de rotación relativas.
11. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad central
electrónica (20) se programa de forma que manda el funcionamiento
del primer motor estacionario (1) y del segundo motor móvil (2)
mediante el control combinado de los pares de funcionamiento
relativos y de las velocidades de rotación relativas.
12. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 1 o en la reivindicación 2, caracterizado
porque dicha unidad central electrónica (20) se programa de forma
que manda el funcionamiento del primer motor estacionario (1) y del
segundo motor móvil (2) mediante el control combinado de los pares
de funcionamiento relativos y de las posiciones relativas,
respectivamente de la tuerca de husillo de los medios de transmisión
del movimiento (3) y de la traslación del segundo motor móvil (2) a
lo largo de la dirección de trabajo (L).
13. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 1 o en la reivindicación 2, caracterizado
porque dicha unidad central electrónica (20) se programa de forma
que manda el funcionamiento del primer motor estacionario (1) y del
segundo motor móvil (2) mediante el control combinado de las
velocidades de rotación relativas y de las posiciones relativas,
respectivamente de la tuerca de husillo de los medios de transmisión
del movimiento (3) y de la traslación de dicho motor móvil (2) a lo
largo de dicha dirección de trabajo (L).
14. Un dispositivo como se ha reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad central
electrónica (20) se programa de forma que manda el funcionamiento
de dicho primer motor estacionario (1), de modo que traslade
alternativamente el segundo motor móvil (2) a lo largo de la
dirección del funcionamiento (L) en direcciones de traslación
opuestas, respectivamente en la dirección de avance (S1), para
realizar el taladrado y en la dirección de retroceso (S2) para
descargar las virutas de taladrado.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| ITBO03A0115 | 2003-03-04 | ||
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