JP2000283921A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents
赤外線ガス分析計Info
- Publication number
- JP2000283921A JP2000283921A JP11090320A JP9032099A JP2000283921A JP 2000283921 A JP2000283921 A JP 2000283921A JP 11090320 A JP11090320 A JP 11090320A JP 9032099 A JP9032099 A JP 9032099A JP 2000283921 A JP2000283921 A JP 2000283921A
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- Japan
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- infrared
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- bypass
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製作工程が簡単で、流路抵抗を揃えるための
コントロールが容易なバイパス形成手段を提供すること
で、ガス濃度検出性能のばらつきの少ない赤外線ガス分
析計を提供する。 【解決手段】 ディテクターは、アルミ製筐体1に,赤
外光透過性の窓2が接着され,ディテクターを前室3、
後室4の2室に隔壁7により分割したものであり、隔壁
7にも赤外光透過性のCaF2製窓等が用いられる。これら
に圧力感知部7であるメンブレンコンデンサーや圧力セ
ンサーなどに接続される。そして、前室3と後室4は所
定の流路抵抗を持つバイパス6により連通されており、
このバイパス6はキャピラリーにより構成されている。
コントロールが容易なバイパス形成手段を提供すること
で、ガス濃度検出性能のばらつきの少ない赤外線ガス分
析計を提供する。 【解決手段】 ディテクターは、アルミ製筐体1に,赤
外光透過性の窓2が接着され,ディテクターを前室3、
後室4の2室に隔壁7により分割したものであり、隔壁
7にも赤外光透過性のCaF2製窓等が用いられる。これら
に圧力感知部7であるメンブレンコンデンサーや圧力セ
ンサーなどに接続される。そして、前室3と後室4は所
定の流路抵抗を持つバイパス6により連通されており、
このバイパス6はキャピラリーにより構成されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定成分ガスの
赤外スペクトル吸収に伴うガス圧変動を利用して特定ガ
ス種の濃度を計測する赤外線ガス分析計に関し、特に検
出器の性能の改善に関する。
赤外スペクトル吸収に伴うガス圧変動を利用して特定ガ
ス種の濃度を計測する赤外線ガス分析計に関し、特に検
出器の性能の改善に関する。
【0002】
【従来技術】2つ以上の異なる原子から成る異核分子の
多くは、波長1〜20μmの赤外光を照射すると,その化学
種に特有の振動および回転の運動エネルギー準位の遷移
がおこり,特定の赤外線スペクトルを吸収し、内部エネ
ルギーや体積あるいは圧力の増加など、熱力学的な変化
を引き起こす。非分散型赤外線ガス分析計(NDIR)はこ
の様なガス成分の特性を利用して、その濃度を計測する
機器である。シングルビーム式赤外線ガス分析計を図3
に示す。シングルビーム式赤外線ガス分析計は、一般
に、赤外光を発生するための光源部42、試料ガスが導
入されるセル部44、セル部を通過した赤外光の強度を
計測することで最終的に試料濃度を計測するディテクタ
ー部46の3部分から構成されている。
多くは、波長1〜20μmの赤外光を照射すると,その化学
種に特有の振動および回転の運動エネルギー準位の遷移
がおこり,特定の赤外線スペクトルを吸収し、内部エネ
ルギーや体積あるいは圧力の増加など、熱力学的な変化
を引き起こす。非分散型赤外線ガス分析計(NDIR)はこ
の様なガス成分の特性を利用して、その濃度を計測する
機器である。シングルビーム式赤外線ガス分析計を図3
に示す。シングルビーム式赤外線ガス分析計は、一般
に、赤外光を発生するための光源部42、試料ガスが導
入されるセル部44、セル部を通過した赤外光の強度を
計測することで最終的に試料濃度を計測するディテクタ
ー部46の3部分から構成されている。
【0003】光源部42は赤外光を発生させるために
の、発生源であるヒーター48と赤外光を断続してセル
部およびディテクター部に入射させるためのチョッパー
50と、このチョッパー50を回転駆動させるモーター
52とから構成される。
の、発生源であるヒーター48と赤外光を断続してセル
部およびディテクター部に入射させるためのチョッパー
50と、このチョッパー50を回転駆動させるモーター
52とから構成される。
【0004】セル部は、パイプの前後を赤外線が広いス
ペクトル域で透過可能な赤外透過性ガラスやCaF2等の素
材からなる窓54で封止し、パイプ側面などに一端から
もう一端へガスが流せるようガスの導出入孔56を備
え、またその内面は赤外光を効率よく反射するために、
鏡面仕上げや金などのコーティングが施されている。
ペクトル域で透過可能な赤外透過性ガラスやCaF2等の素
材からなる窓54で封止し、パイプ側面などに一端から
もう一端へガスが流せるようガスの導出入孔56を備
え、またその内面は赤外光を効率よく反射するために、
鏡面仕上げや金などのコーティングが施されている。
【0005】ディテクター部の拡大図を図4に示す。デ
ィテクター部は前後2室に分割され、少なくとも前室2
4の正面ならびに前室24と後室26との隔壁が赤外光
を透過する窓28で仕切られ、それら2室は完全に隔絶
あるいは微少流量の移動が可能なバイパス30で接続さ
れた構造を有する。また、前後室の圧力差を計測するた
めに、これら両室の隔壁、あるいは導入管32を介し
て、メンブレンコンデンサや圧力センサなどの圧力検知
素子34に接続されている。これら2室には、赤外線ガ
ス分析計の被測定対象となる例えばCO2等の化学種の
み、あるいはこの化学種をAr,He,N2等の不活性ガスで希
釈されたガスが充填されている。
ィテクター部は前後2室に分割され、少なくとも前室2
4の正面ならびに前室24と後室26との隔壁が赤外光
を透過する窓28で仕切られ、それら2室は完全に隔絶
あるいは微少流量の移動が可能なバイパス30で接続さ
れた構造を有する。また、前後室の圧力差を計測するた
めに、これら両室の隔壁、あるいは導入管32を介し
て、メンブレンコンデンサや圧力センサなどの圧力検知
素子34に接続されている。これら2室には、赤外線ガ
ス分析計の被測定対象となる例えばCO2等の化学種の
み、あるいはこの化学種をAr,He,N2等の不活性ガスで希
釈されたガスが充填されている。
【0006】光源部42から発した赤外光は、セル部4
4を通過してディテクター部46に入射する。この時セ
ル内部に被測定成分が存在すると、セル内のガス濃度に
応じて、入射した赤外光の一部がセル内のガスに吸収さ
れ、残りの赤外光はディテクター部46に入射する。デ
ィテクター前室正面から入射した赤外光は、前室24お
よび後室26で吸収され、このエネルギー吸収によって
前後室の圧力差が生じるので、被測定成分濃度を計測す
ることができる。
4を通過してディテクター部46に入射する。この時セ
ル内部に被測定成分が存在すると、セル内のガス濃度に
応じて、入射した赤外光の一部がセル内のガスに吸収さ
れ、残りの赤外光はディテクター部46に入射する。デ
ィテクター前室正面から入射した赤外光は、前室24お
よび後室26で吸収され、このエネルギー吸収によって
前後室の圧力差が生じるので、被測定成分濃度を計測す
ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような赤外線ガス
分析計のディテクターに於て、断続光によるガス膨張の
圧力差を検出するには、圧力検知素子34の持つ感度で
十分検知可能な圧力を得ると同時に、次のパルスが来る
前に速やかに元の圧力に戻す必要がある。このために、
ディテクター部の前後2室は十分に流路抵抗の大きいバ
イパス30で結合するのが一般であり、具体的には、予
め前後2室間に意図的に引っかき傷を作った後に隔壁を
取り付けたり、赤外線ガス分析計に取り付けられた部品
の取り付けを意図的に緩めリークさせる等の方法が取ら
れてきた。
分析計のディテクターに於て、断続光によるガス膨張の
圧力差を検出するには、圧力検知素子34の持つ感度で
十分検知可能な圧力を得ると同時に、次のパルスが来る
前に速やかに元の圧力に戻す必要がある。このために、
ディテクター部の前後2室は十分に流路抵抗の大きいバ
イパス30で結合するのが一般であり、具体的には、予
め前後2室間に意図的に引っかき傷を作った後に隔壁を
取り付けたり、赤外線ガス分析計に取り付けられた部品
の取り付けを意図的に緩めリークさせる等の方法が取ら
れてきた。
【0008】しかしながら、これらの手法は非定量的な
ため、バイパス量のコントロールが困難で、性能のばら
つきが大きく、結果製品の歩留を悪化させていた。
ため、バイパス量のコントロールが困難で、性能のばら
つきが大きく、結果製品の歩留を悪化させていた。
【0009】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたものであり、製作工程が簡単で、流路抵抗を揃え
るためのコントロールが容易なバイパス形成手段を提供
することで、ガス濃度検出性能のばらつきの少ない赤外
線ガス分析計を提供することを目的とする。
されたものであり、製作工程が簡単で、流路抵抗を揃え
るためのコントロールが容易なバイパス形成手段を提供
することで、ガス濃度検出性能のばらつきの少ない赤外
線ガス分析計を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の赤外線ガス分析計は、 測定セルの一端側
に測定セルに赤外線の測定光を照射する光源部が配置さ
れ、測定セルの他端側には測定セルを通過した測定光を
透過した測定光を受光する位置で2つの受光室が測定光
の光軸方向に直列に配置され、その2つの受光室は小さ
いリーク部を介して連通しているとともに、2つの受光
室間の圧力差が電気信号に変換される前後室型検出器を
構成している赤外線ガス分析計において、前記2つの受
光室のバイパス部はキャピラリーにより構成されている
ことを特徴とする。
に、本発明の赤外線ガス分析計は、 測定セルの一端側
に測定セルに赤外線の測定光を照射する光源部が配置さ
れ、測定セルの他端側には測定セルを通過した測定光を
透過した測定光を受光する位置で2つの受光室が測定光
の光軸方向に直列に配置され、その2つの受光室は小さ
いリーク部を介して連通しているとともに、2つの受光
室間の圧力差が電気信号に変換される前後室型検出器を
構成している赤外線ガス分析計において、前記2つの受
光室のバイパス部はキャピラリーにより構成されている
ことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に従って説明
する。図1は、本発明の赤外線ガス分析計の一実施例の
ディテクター部の構成を、図2はディテクター部のバイ
パス部分の形成方法を示したものである図1は、本発明
であるマイクロキャピラリーによる調圧バイパスをシン
グルビーム式の赤外線ガス分析計のディテクターに応用
した例である。ディテクターは、異径同心円の開孔部を
有するアルミ製筐体1に,赤外光透過性のCaF2製窓2が
接着され,ディテクターを前室3、後室4の2室に隔壁
7により分割したものであり、隔壁7にも赤外光透過性
のCaF2製窓等が用いられる。例えばCO2測定用とする場
合,両室には同濃度のAr,N2等の不活性ガスで希釈したC
O2ガスが封入される。これら両室にはガス導入管が設置
され,これらに圧力感知部7であるメンブレンコンデン
サーや圧力センサーなどに接続される。前室3と後室4
は所定の流路抵抗を持つバイパス6により連通されてお
り、このバイパス6はキャピラリーにより構成されてい
る。
する。図1は、本発明の赤外線ガス分析計の一実施例の
ディテクター部の構成を、図2はディテクター部のバイ
パス部分の形成方法を示したものである図1は、本発明
であるマイクロキャピラリーによる調圧バイパスをシン
グルビーム式の赤外線ガス分析計のディテクターに応用
した例である。ディテクターは、異径同心円の開孔部を
有するアルミ製筐体1に,赤外光透過性のCaF2製窓2が
接着され,ディテクターを前室3、後室4の2室に隔壁
7により分割したものであり、隔壁7にも赤外光透過性
のCaF2製窓等が用いられる。例えばCO2測定用とする場
合,両室には同濃度のAr,N2等の不活性ガスで希釈したC
O2ガスが封入される。これら両室にはガス導入管が設置
され,これらに圧力感知部7であるメンブレンコンデン
サーや圧力センサーなどに接続される。前室3と後室4
は所定の流路抵抗を持つバイパス6により連通されてお
り、このバイパス6はキャピラリーにより構成されてい
る。
【0012】本発明の基本となるマイクロキャピラリー
12は、図2(a)に示すように、内径1〜500μm、外
径0.05〜5mmの毛細管で、本来光ケーブルワイヤー(ガラ
ス,SiO2など)や冷却管(Cu,SUS,Au,Pt,Alなど)用に製造
されたもので、その微小な内径寸法にもかかわらず、た
とえば光ケーブル用では公差+0.001〜0.003mm,-0という
高い精度を有している。このマイクロキャピラリー12
を使って調圧バイパスを形成するには、図2(b)に示
すように、まず隔壁7で前室3、後室4の2室に分割さ
れる前の段階で、キャピラリーの外径より大きな寸法の
溝14を2室の内壁にかけて堀り、接着剤13などを使
い、キャピラリーの両端を塞がないようにして溝14に
埋設する。このキャピラリーの設置位置は2室をつなげ
る機能が果たせれば、特に内壁にこだわらなくてもよ
い。キャピラリー12を埋設した後、図2(c)のよう
に隔壁7を取り付けることで2室の流通はキャピラリー
12を介してのみ可能となる。
12は、図2(a)に示すように、内径1〜500μm、外
径0.05〜5mmの毛細管で、本来光ケーブルワイヤー(ガラ
ス,SiO2など)や冷却管(Cu,SUS,Au,Pt,Alなど)用に製造
されたもので、その微小な内径寸法にもかかわらず、た
とえば光ケーブル用では公差+0.001〜0.003mm,-0という
高い精度を有している。このマイクロキャピラリー12
を使って調圧バイパスを形成するには、図2(b)に示
すように、まず隔壁7で前室3、後室4の2室に分割さ
れる前の段階で、キャピラリーの外径より大きな寸法の
溝14を2室の内壁にかけて堀り、接着剤13などを使
い、キャピラリーの両端を塞がないようにして溝14に
埋設する。このキャピラリーの設置位置は2室をつなげ
る機能が果たせれば、特に内壁にこだわらなくてもよ
い。キャピラリー12を埋設した後、図2(c)のよう
に隔壁7を取り付けることで2室の流通はキャピラリー
12を介してのみ可能となる。
【0013】赤外線ガス分析計においてガスの移動量を
決定するバイパスの流路抵抗は、この種の機器のノウハ
ウの一つであるが、すでに内径が規定の精度で製造され
ているマイクロキャピラリー12をバイパス6として使
うことで、筐体への高精度加工や取り付け部品を利用し
た意図的なリークが不要となり、安価で機器の性能に高
い再現性をもたらすことができる。また、図2(d)に
示すように径が揃ったキャピラリーの特性を利用すれ
ば、その内径、全長、埋設本数の設定により、柔軟性に
富んだ流路抵抗の設定が可能となる。
決定するバイパスの流路抵抗は、この種の機器のノウハ
ウの一つであるが、すでに内径が規定の精度で製造され
ているマイクロキャピラリー12をバイパス6として使
うことで、筐体への高精度加工や取り付け部品を利用し
た意図的なリークが不要となり、安価で機器の性能に高
い再現性をもたらすことができる。また、図2(d)に
示すように径が揃ったキャピラリーの特性を利用すれ
ば、その内径、全長、埋設本数の設定により、柔軟性に
富んだ流路抵抗の設定が可能となる。
【0014】また、上述のように、バイパス6は両室の
内壁に溝14を彫り込み、両端の開孔部を閉塞させない
ようにエポキシ接着剤等の接着剤13で埋設し、その後
中間隔壁が接着されることで形成されるので、以後2室
間のガスの移動はこれを介してのみ可能となる。
内壁に溝14を彫り込み、両端の開孔部を閉塞させない
ようにエポキシ接着剤等の接着剤13で埋設し、その後
中間隔壁が接着されることで形成されるので、以後2室
間のガスの移動はこれを介してのみ可能となる。
【0015】この赤外線分析計のディテクター部は次の
ように働く。ディテクター前面より入射する断続的な赤
外光は,まず前室3でその多くが吸収され,残りは後室
4で吸収される。この前後室は,熱力学的にほぼ定容系
であるので,結果各部屋で圧力が上昇し,2室間での圧
力差が生じる。これを圧力感知部7で計測することで,
赤外線ガス分析計ディテクターとして機能する。上昇し
た圧力は高圧部のガスがバイパス6を通って低圧部に抜
けるため、次の断続光が来る前に2室の圧力は均等にな
り継続して測定することが可能となる。
ように働く。ディテクター前面より入射する断続的な赤
外光は,まず前室3でその多くが吸収され,残りは後室
4で吸収される。この前後室は,熱力学的にほぼ定容系
であるので,結果各部屋で圧力が上昇し,2室間での圧
力差が生じる。これを圧力感知部7で計測することで,
赤外線ガス分析計ディテクターとして機能する。上昇し
た圧力は高圧部のガスがバイパス6を通って低圧部に抜
けるため、次の断続光が来る前に2室の圧力は均等にな
り継続して測定することが可能となる。
【0016】なお、上記実施例では、測定セルは1つで
ディテクター部も1つの場合を述べたが、測定セルとし
て試料セルと比較セルの2つを設け、試料セルを透過し
た赤外光による測定値と比較セルを透過した赤外光によ
る測定値との比を用いて濃度測定を行うレシオ方式の赤
外線ガス分析計に、各セルに対応して受光室を各々設
け、これら左右の受光室の間のバイパス(連通)をマイ
クロキャピラリーとし、上記のディテクタを構成するよ
うにすることもできる。
ディテクター部も1つの場合を述べたが、測定セルとし
て試料セルと比較セルの2つを設け、試料セルを透過し
た赤外光による測定値と比較セルを透過した赤外光によ
る測定値との比を用いて濃度測定を行うレシオ方式の赤
外線ガス分析計に、各セルに対応して受光室を各々設
け、これら左右の受光室の間のバイパス(連通)をマイ
クロキャピラリーとし、上記のディテクタを構成するよ
うにすることもできる。
【0017】
【発明による効果】本発明によれば、製作工程が簡単
で、流路抵抗を揃えるためのコントロールが容易で、赤
外線ガス分析計のガス濃度検出性能調整が容易になると
同時に,性能ばらつきを抑えることができる。
で、流路抵抗を揃えるためのコントロールが容易で、赤
外線ガス分析計のガス濃度検出性能調整が容易になると
同時に,性能ばらつきを抑えることができる。
【図1】本発明の赤外線ガス分析計のディテクター部の
構成図である。
構成図である。
【図2】本発明の赤外線ガス分析計のディテクター部の
形成方法を示す図である。
形成方法を示す図である。
【図3】一般の赤外線ガス分析計の構成図である。
【図4】従来の赤外線ガス分析計ディテクター部の構成
図である。
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】測定セルの一端側に測定セルに赤外線の測
定光を照射する光源部が配置され、測定セルの他端側に
は測定セルを通過した測定光を透過した測定光を受光す
る位置で2つの受光室が測定光の光軸方向に対し、直列
または並列に配置され、その2つの受光室は小さいバイ
パス部を介して連通しているとともに、2つの受光室間
の圧力差が電気信号に変換される前後室型、または、左
右室型検出器を構成している赤外線ガス分析計におい
て、前記2つの受光室のリーク部はキャピラリーにより
構成されていることを特徴とする赤外線ガス分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11090320A JP2000283921A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 赤外線ガス分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11090320A JP2000283921A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 赤外線ガス分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000283921A true JP2000283921A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13995245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11090320A Withdrawn JP2000283921A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 赤外線ガス分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000283921A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108426833A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-21 | 中电科技集团重庆声光电有限公司 | 一种基于盒形气室结构的全集成式红外气体传感器 |
| KR102937076B1 (ko) * | 2023-05-11 | 2026-03-11 | 주식회사 템퍼스 | 배터리 셀 모듈의 모니터링 시스템 |
| KR102937074B1 (ko) * | 2023-05-11 | 2026-03-11 | 주식회사 템퍼스 | 배터리 셀 모듈의 가스 감지 시스템 |
-
1999
- 1999-03-30 JP JP11090320A patent/JP2000283921A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108426833A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-21 | 中电科技集团重庆声光电有限公司 | 一种基于盒形气室结构的全集成式红外气体传感器 |
| KR102937076B1 (ko) * | 2023-05-11 | 2026-03-11 | 주식회사 템퍼스 | 배터리 셀 모듈의 모니터링 시스템 |
| KR102937074B1 (ko) * | 2023-05-11 | 2026-03-11 | 주식회사 템퍼스 | 배터리 셀 모듈의 가스 감지 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050913 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060811 |