JPH0660955B2 - 加圧水型原子炉の炉心計装シンブル用の減摩スリーブ - Google Patents
加圧水型原子炉の炉心計装シンブル用の減摩スリーブInfo
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- JPH0660955B2 JPH0660955B2 JP1178200A JP17820089A JPH0660955B2 JP H0660955 B2 JPH0660955 B2 JP H0660955B2 JP 1178200 A JP1178200 A JP 1178200A JP 17820089 A JP17820089 A JP 17820089A JP H0660955 B2 JPH0660955 B2 JP H0660955B2
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C5/00—Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/10—Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
- G21C17/108—Measuring reactor flux
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/10—Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 加圧水型原子炉（ＰＷＲ）システムの炉心計装（ＩＣ
Ｉ）シンブルは流れ誘発振動により過度の摩耗を生ずる
ものである。この事情のため、原子力発電所においては
ＩＣＩシンブルを早期に費用をかけて交換することとな
っていた。底部装架のＩＣＩを有するＰＷＲの典型的な
配置では、シンブルは密封テーブルから案内管および容
器貫通部を通って炉内へ挿入される。ここから、シンブ
ルは計装シンブル案内管によって下部支持構造を通りさ
らに燃料集合体の中央管を通って炉心へ案内されてい
る。このようなＩＣＩシンブルは、原子炉の運転に用い
られる可動の核束検出器の挿入のための案内路を提供し
ている。燃料集合体の下部領域は、燃料集合体流れ分布
板（ＦＤＰ）、ノズルブロック、または下端部取付部分
内に非常に狭い開放スペースとしての環状部分を包含
し、ここでＩＣＩシンブルの摩耗の大半が観察されてい
る。
Ｉ）シンブルは流れ誘発振動により過度の摩耗を生ずる
ものである。この事情のため、原子力発電所においては
ＩＣＩシンブルを早期に費用をかけて交換することとな
っていた。底部装架のＩＣＩを有するＰＷＲの典型的な
配置では、シンブルは密封テーブルから案内管および容
器貫通部を通って炉内へ挿入される。ここから、シンブ
ルは計装シンブル案内管によって下部支持構造を通りさ
らに燃料集合体の中央管を通って炉心へ案内されてい
る。このようなＩＣＩシンブルは、原子炉の運転に用い
られる可動の核束検出器の挿入のための案内路を提供し
ている。燃料集合体の下部領域は、燃料集合体流れ分布
板（ＦＤＰ）、ノズルブロック、または下端部取付部分
内に非常に狭い開放スペースとしての環状部分を包含
し、ここでＩＣＩシンブルの摩耗の大半が観察されてい
る。
この領域における流れ誘発振動を研究した幾つかの論文
がある。たとえば英国ブラウネス・オン・ワインダメー
アの英国流体力学協会（ＢＨＲＡ）における流れ誘発振
動会議において１９８７年５月に提出されたゴーマン
（Gorman）ほかの論文は、或る幾何学的配置におけるシ
ンブル案内管からの軸線方向出口発散流れのメカニズム
に対して優勢な流れ依存強制メカニズムについて貢献を
なしている。この流れの駆動の力は、ＩＣＩシンブル案
内管の底部（下部原子炉容器ヘッド領域にある）と、シ
ンブル案内管の頂部（炉心支持板にある）との間に存在
する通常作動中に存在する圧力降下である。
がある。たとえば英国ブラウネス・オン・ワインダメー
アの英国流体力学協会（ＢＨＲＡ）における流れ誘発振
動会議において１９８７年５月に提出されたゴーマン
（Gorman）ほかの論文は、或る幾何学的配置におけるシ
ンブル案内管からの軸線方向出口発散流れのメカニズム
に対して優勢な流れ依存強制メカニズムについて貢献を
なしている。この流れの駆動の力は、ＩＣＩシンブル案
内管の底部（下部原子炉容器ヘッド領域にある）と、シ
ンブル案内管の頂部（炉心支持板にある）との間に存在
する通常作動中に存在する圧力降下である。
本発明は、ＩＣＩシンブル案内管の摩耗を制限してその
寿命を延ばす目的のもので、特別の流れ誘発振動減小お
よび摩耗減小を計るスリーブの形としてある。
寿命を延ばす目的のもので、特別の流れ誘発振動減小お
よび摩耗減小を計るスリーブの形としてある。
関連する従来技術の説明 シンブルの重要な部分が炉心支持板の上面と燃料集合体
流れ分布板の下面との間の領域における乱流にさらされ
ることに由来するＩＣＩシンブル摩耗の問題を解決しよ
うとする試みが、米国特許第４，７１６，００４号にお
いて検討されていることを見出すことができる。この米
国特許においては、剛性のガイドによってこの領域にお
けるシンブルを一杯に遮蔽するアイディアについて触れ
ているが、その製造公差の問題ゆえにけなされている。
流れ分布板の下面との間の領域における乱流にさらされ
ることに由来するＩＣＩシンブル摩耗の問題を解決しよ
うとする試みが、米国特許第４，７１６，００４号にお
いて検討されていることを見出すことができる。この米
国特許においては、剛性のガイドによってこの領域にお
けるシンブルを一杯に遮蔽するアイディアについて触れ
ているが、その製造公差の問題ゆえにけなされている。
本発明は、模擬炉心、横断出口流れおよび環状出口流れ
に基くたわみ性管の振動応答の広範囲の実験研究により
開発されたものである。この研究は、原型原子炉プラン
ト構造におけるＩＣＩシンブルの振動の挙動の研究に用
いられる計測流れ可視化モデルの構造および幾つかの摩
耗減少スリーブの設計をも包含するものである。中でも
次の結論が得られている。
に基くたわみ性管の振動応答の広範囲の実験研究により
開発されたものである。この研究は、原型原子炉プラン
ト構造におけるＩＣＩシンブルの振動の挙動の研究に用
いられる計測流れ可視化モデルの構造および幾つかの摩
耗減少スリーブの設計をも包含するものである。中でも
次の結論が得られている。
（１）原型原子炉プラント構造における優勢な振動メカ
ニズムは、ＩＣＩシンブルの露出部分を振励する通常の
原子炉冷却材炉心流れの振動メカニズムであった。
ニズムは、ＩＣＩシンブルの露出部分を振励する通常の
原子炉冷却材炉心流れの振動メカニズムであった。
（２）プラント状態を代表すると考えられる流量よりも
大きい横断流量およびシンブル流量については、励起強
さは通常の炉心流れにおけるものよりはるかに弱かっ
た。
大きい横断流量およびシンブル流量については、励起強
さは通常の炉心流れにおけるものよりはるかに弱かっ
た。
（３）直管を配設する設計はＩＣＩシンブルを臨界炉心
流れから有効に保護するものである。しかしながら案内
管を横切る所定圧力降下を考えると、限界的な状態（不
安定に対する保護について）は、設計基準として用いら
れた６psiの案内管圧力降下について決定された。
流れから有効に保護するものである。しかしながら案内
管を横切る所定圧力降下を考えると、限界的な状態（不
安定に対する保護について）は、設計基準として用いら
れた６psiの案内管圧力降下について決定された。
（４）本発明減摩スリーブの円周方向内部収集ポケット
と８個の半径方向出口スロットとの組合せはシンブル流
れ振励の起り易さを可成り減じた。
と８個の半径方向出口スロットとの組合せはシンブル流
れ振励の起り易さを可成り減じた。
（５）本発明減摩スリーブに半径方向出口スロットを設
けることは（摩耗面が大きいことおよび横断流れ振励に
対する保護を考える場合）、ＩＣＩシンブルの摩耗接触
が起こった場合におけるその摩耗接触時間を減少するこ
ととなることが期待でき、少なくとも１０倍はＩＣＩシ
ンブルの摩耗寿命を延ばすことができる。
けることは（摩耗面が大きいことおよび横断流れ振励に
対する保護を考える場合）、ＩＣＩシンブルの摩耗接触
が起こった場合におけるその摩耗接触時間を減少するこ
ととなることが期待でき、少なくとも１０倍はＩＣＩシ
ンブルの摩耗寿命を延ばすことができる。
（６）炉心流れ、横断流れおよびシンブル流れからのＩ
ＣＩシンブルの振励は炉貫通流路の幾何的配置に大きく
依存する。
ＣＩシンブルの振励は炉貫通流路の幾何的配置に大きく
依存する。
発明の概要 本発明の減摩スリーブは加圧水型原子炉の炉心計装シン
ブルに用いて、流れ誘起振励およびこれに由来するシン
ブルの横方向の反りをなくし、炉心支持板を通って延び
上方に向い炉心支持板から上方に離れた燃料集合体流れ
分布板を通るシンブルの長さ方向領域における、シンブ
ルの横方向の反りが起こった場合にシンブルが接触し得
る支持接触表面積を増大させるものである。
ブルに用いて、流れ誘起振励およびこれに由来するシン
ブルの横方向の反りをなくし、炉心支持板を通って延び
上方に向い炉心支持板から上方に離れた燃料集合体流れ
分布板を通るシンブルの長さ方向領域における、シンブ
ルの横方向の反りが起こった場合にシンブルが接触し得
る支持接触表面積を増大させるものである。
減摩スリーブは、その炉心支持板と流れ分布板との間に
拡大円周方向部分を包含している。この拡大円周方向部
分は、複数の半径方向流れ出口スロットを備えた内部シ
ンブル流れ収集ポケットを画成している、拡大円周方向
部分はシンブル流れの大部分を、半径方向に、シンブル
が貫通する燃料集合体流れ分布板領域から実質的に離れ
るように反らせている。実験によれば、流れ誘起振励お
よびこれに由来する摩耗は、このようにすることによっ
て実質的に減少することがわかった。
拡大円周方向部分を包含している。この拡大円周方向部
分は、複数の半径方向流れ出口スロットを備えた内部シ
ンブル流れ収集ポケットを画成している、拡大円周方向
部分はシンブル流れの大部分を、半径方向に、シンブル
が貫通する燃料集合体流れ分布板領域から実質的に離れ
るように反らせている。実験によれば、流れ誘起振励お
よびこれに由来する摩耗は、このようにすることによっ
て実質的に減少することがわかった。
好ましい実施例の説明 符号１０は加圧水型原子炉を示す。この加圧水型原子炉
は炉心計装案内管１２を底部に装架してある。この炉心
計装案内管１２は当業界で周知のように密封テーブル１
４に接続してある。
は炉心計装案内管１２を底部に装架してある。この炉心
計装案内管１２は当業界で周知のように密封テーブル１
４に接続してある。
原子炉１０は、容器１６、容器頭部１８および複数の燃
料集合体から成る炉心２０を包含している。炉心２０は
その上方に上部炉心支持板２２を有すると共に、その下
方に下部炉心支持板２４を有する。炉心２０の燃料集合
体のそれぞれは、下部炉心支持板２４から間隔を隔てて
上方に位置させた流れ分布板２６を有する。複数のシン
ブル案内管１２ａは原子炉容器内に略図的に示してあ
る。これらシンブル案内管１２ａは炉心計装シンブル管
またはシンブル３０を、容器１６の底部から上方に、炉
心支持板２４の開口３２と燃料集合体流れ分布板２６の
開口３４を通して案内している。これらのシンブル３０
は原子炉の運転に用いられる可動の核フラックス検出器
（図示しない）の挿置のための案内路を提供するもので
ある。第１図に示す他の原子炉構造は、本発明に関与す
るものでないので説明を省略する。
料集合体から成る炉心２０を包含している。炉心２０は
その上方に上部炉心支持板２２を有すると共に、その下
方に下部炉心支持板２４を有する。炉心２０の燃料集合
体のそれぞれは、下部炉心支持板２４から間隔を隔てて
上方に位置させた流れ分布板２６を有する。複数のシン
ブル案内管１２ａは原子炉容器内に略図的に示してあ
る。これらシンブル案内管１２ａは炉心計装シンブル管
またはシンブル３０を、容器１６の底部から上方に、炉
心支持板２４の開口３２と燃料集合体流れ分布板２６の
開口３４を通して案内している。これらのシンブル３０
は原子炉の運転に用いられる可動の核フラックス検出器
（図示しない）の挿置のための案内路を提供するもので
ある。第１図に示す他の原子炉構造は、本発明に関与す
るものでないので説明を省略する。
減摩スリーブなしでは、原子炉１０内の炉心計装シンブ
ルの摩耗の大部分は、開口３４とシンブル３０との間の
非常に狭い環状部分内で生ずることとなり、横方向運動
が起こった場合にシンブルが接触し得る支持接触表面積
は限られている。減摩スリーブの設置は、この横方向運
動が起こった場合に支持接触表面積を増大させるばかり
でなく、従来通常の原子炉流れ振励にさらされていたシ
ンブルを遮蔽してしまい、シンブル振励の主な源をなく
してしまうのである。シンブル流れによって生じ得る振
励の力は、シンブル流れを半径方向外方に再び指し向け
ることによって小さくすることができ、これによって過
度の外れ流れ振励レベルを避けることができるのであ
る。
ルの摩耗の大部分は、開口３４とシンブル３０との間の
非常に狭い環状部分内で生ずることとなり、横方向運動
が起こった場合にシンブルが接触し得る支持接触表面積
は限られている。減摩スリーブの設置は、この横方向運
動が起こった場合に支持接触表面積を増大させるばかり
でなく、従来通常の原子炉流れ振励にさらされていたシ
ンブルを遮蔽してしまい、シンブル振励の主な源をなく
してしまうのである。シンブル流れによって生じ得る振
励の力は、シンブル流れを半径方向外方に再び指し向け
ることによって小さくすることができ、これによって過
度の外れ流れ振励レベルを避けることができるのであ
る。
流れ誘起振動の減少およびこれによる寿命の延長は、符
号４０によって示す減摩スリーブの存在による。
号４０によって示す減摩スリーブの存在による。
この減摩スリーブ４０は、低摩擦係数、大摩耗面、およ
びシンブル３０の長さ方向の特定の領域における振励力
の減少を与えるものである。このシンブル３０の長さ方
向領域は、炉心支持板２４の開口３２を貫いて延び、こ
の開口３２の壁とシンブル３０との間の開放スペースで
ある開放された環状部分を画成し、これから上方に延
び、前記環状部分の上方の炉心支持板２４から間隔を隔
てて燃料集合体流れ分布板２６の図示領域における開口
３４を貫いて延びている。複数のこのような減摩スリー
ブ４０が炉心２０の各燃料集合体のために設けられてい
る。
びシンブル３０の長さ方向の特定の領域における振励力
の減少を与えるものである。このシンブル３０の長さ方
向領域は、炉心支持板２４の開口３２を貫いて延び、こ
の開口３２の壁とシンブル３０との間の開放スペースで
ある開放された環状部分を画成し、これから上方に延
び、前記環状部分の上方の炉心支持板２４から間隔を隔
てて燃料集合体流れ分布板２６の図示領域における開口
３４を貫いて延びている。複数のこのような減摩スリー
ブ４０が炉心２０の各燃料集合体のために設けられてい
る。
減摩スリーブ４０はその長さ方向領域に下部円筒形部分
４２を包含し、この下部円筒形部分４２は炉心支持板２
４の開口３２を通って下方に延びてシンブル案内管１２
ａ内に達している。この部分４２はクロムめっきしてあ
り、シンブル３０の流れ誘起による横方向運動が起こっ
た場合におけるシンブルのための支持接触表面積の増
大、摩耗係数の減少およびシンブル流量の減少によりシ
ンブルの摩耗の減少を計るものである。部分４２はシン
ブル３０を取り囲み、シンブルと炉心支持板２４との間
の環状部分と称した前記開放スペースの大部分を満たす
ようにして遊嵌され、シンブル案内管１２ａの壁に対し
て半径方向外方に局部的に拡げられることにより固着さ
れている。
４２を包含し、この下部円筒形部分４２は炉心支持板２
４の開口３２を通って下方に延びてシンブル案内管１２
ａ内に達している。この部分４２はクロムめっきしてあ
り、シンブル３０の流れ誘起による横方向運動が起こっ
た場合におけるシンブルのための支持接触表面積の増
大、摩耗係数の減少およびシンブル流量の減少によりシ
ンブルの摩耗の減少を計るものである。部分４２はシン
ブル３０を取り囲み、シンブルと炉心支持板２４との間
の環状部分と称した前記開放スペースの大部分を満たす
ようにして遊嵌され、シンブル案内管１２ａの壁に対し
て半径方向外方に局部的に拡げられることにより固着さ
れている。
シンブル流れの大部分を収集しこれを半径方向に、第２
図に略示する領域内の燃料集合体流れ分布板２６の下面
から実質的に離れるように反らすための手段が符号４４
で示してある。この燃料集合体流れ分布板２６の開口３
４を通ってシンブル３０が延びている。
図に略示する領域内の燃料集合体流れ分布板２６の下面
から実質的に離れるように反らすための手段が符号４４
で示してある。この燃料集合体流れ分布板２６の開口３
４を通ってシンブル３０が延びている。
この手段４４は、減摩スリーブ４０の半径方向に拡大し
た円周方向部分であって、この部分は複数の半径方向流
れ出口スロット４６を備えた内部シンブル流れ収集ポケ
ットを画成している。端部開口４８は実質的にシンブル
３０をこれに近接して取り囲み、シンブル流れの大部分
が炉心支持板２４と流れ分布板２６との間を半径方向
に、燃料集合体流れ分布板２６およびシンブル３０の延
びる開口３４の領域から実質的に離れる方向に反らされ
るようにする。
た円周方向部分であって、この部分は複数の半径方向流
れ出口スロット４６を備えた内部シンブル流れ収集ポケ
ットを画成している。端部開口４８は実質的にシンブル
３０をこれに近接して取り囲み、シンブル流れの大部分
が炉心支持板２４と流れ分布板２６との間を半径方向
に、燃料集合体流れ分布板２６およびシンブル３０の延
びる開口３４の領域から実質的に離れる方向に反らされ
るようにする。
このようにして、減摩スリーブ４０の下部円筒形部分４
２は支持接触表面積を増大せしめ、シンブル流れを減少
せしめ、かつ手段４４としての拡大円周方向部分は流れ
誘起振励をなくす。従ってシンブルの有効寿命は増大す
るものである。
２は支持接触表面積を増大せしめ、シンブル流れを減少
せしめ、かつ手段４４としての拡大円周方向部分は流れ
誘起振励をなくす。従ってシンブルの有効寿命は増大す
るものである。
第１図は本発明の新規な減摩スリーブを用いることによ
って改良することができる炉心計装シンブルおよびシン
ブル案内管を有する型式の加圧水型原子炉の略図的縦断
面図、第２図は第１図に示した型式の原子炉内に配設し
た本発明の新規な減摩スリーブの略図的縦断面図、第３
図は第２図の３−３線に沿う断面図である。 １０…加圧水型原子炉、１２…炉心計装案内管、１２ａ
…シンブル案内管、１４…密封テーブル、１６…容器、
１８…容器頭部、２０…炉心、２２…上部炉心支持板、
２４…下部炉心支持板、２６…流れ分布板、３０…シン
ブル、３２，３４…開口、４０…減摩スリーブ、４２…
下部円筒形部分、４４…手段、４６…半径方向流れ出口
スロット、４８…端部開口。
って改良することができる炉心計装シンブルおよびシン
ブル案内管を有する型式の加圧水型原子炉の略図的縦断
面図、第２図は第１図に示した型式の原子炉内に配設し
た本発明の新規な減摩スリーブの略図的縦断面図、第３
図は第２図の３−３線に沿う断面図である。 １０…加圧水型原子炉、１２…炉心計装案内管、１２ａ
…シンブル案内管、１４…密封テーブル、１６…容器、
１８…容器頭部、２０…炉心、２２…上部炉心支持板、
２４…下部炉心支持板、２６…流れ分布板、３０…シン
ブル、３２，３４…開口、４０…減摩スリーブ、４２…
下部円筒形部分、４４…手段、４６…半径方向流れ出口
スロット、４８…端部開口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウッドラッフ・ヘイワード・ヒギンズ アメリカ合衆国コネチカット州ウインザー 市チンバーレーン 30
Claims (6)
- 【請求項１】加圧水型原子炉の炉心計装シンブル用の減
摩スリーブであって、炉心支持板を貫通して延びこの炉
心支持板と共にシンブルおよび炉心支持板の間の開放ス
ペースである環状部分を画成しさらにこの環状部分の上
方の炉心支持板から間隔を隔てた燃料集合体流れ分布板
の領域の開口を通って上方に延びるシンブルの長さ方向
領域における支持接触表面積を増大せしめ、流れ誘起振
励をなくす減摩スリーブにおいて、前記炉心支持板と共
に前記環状部分を画成するシンブルの長さ方向領域の一
部分で前記シンブルを取り囲みシンブルおよび炉心支持
板の間の開放スペースである前記環状部分の大部分を満
たして支持接触表面積を増大せしめる手段と、シンブル
流れの実質的な部分を集めてこれを前記シンブルが延び
る前記燃料集合体流れ分布板領域から実質的に離れて半
径方向に反らせる手段とを包含することを特徴とする減
摩スリーブ。 - 【請求項２】請求項１記載の減摩スリーブにおいて、前
記シンブルを取り囲み前記環状部分の大部分を満たす手
段が、シンブルの摩耗を減少せしめるようにシンブルの
クロムめっきした表面と接触できることを特徴とする減
摩スリーブ。 - 【請求項３】請求項１記載の減摩スリーブにおいて、前
記シンブルを取り囲み前記環状部分の大部分を満たす手
段が、前記炉心支持板の下方にシンブル案内管内へ延び
ていることを特徴とする減摩スリーブ。 - 【請求項４】請求項３記載の減摩スリーブにおいて、前
記シンブルを取り囲み前記環状部分の大部分を満たす手
段が、前記シンブル案内管の壁に対して半径方向外方に
局部的に拡がっていることを特徴とする減摩スリーブ。 - 【請求項５】請求項１記載の減摩スリーブにおいて、前
記シンブル流れの大部分を集めてこれを反らせる手段
が、前記炉心支持板と前記流れ分布板との間にあり、複
数の半径方向流れ出口スロットと共に内部シンブル流れ
収集ポケットを画成する拡大円周方向部分を包含するこ
とを特徴とする減摩スリーブ。 - 【請求項６】請求項５記載の減摩スリーブにおいて、前
記シンブル流れの大部分を集めてこれを反らせる手段
が、前記炉心支持板と係合する半径方向表面を画成する
ことを特徴とする減摩スリーブ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US226.109 | 1988-07-29 | ||
| US07/226,109 US4975241A (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Wear-reduction-sleeve for thimbles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0255996A JPH0255996A (ja) | 1990-02-26 |
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