(57)【要約】【課題】熱交換器フィンのルーバの強度及び剛性を最大限に高める。【解決手段】熱交換器のルーバ付きフィン（１０）が開示され、ルーバ（２３，２４，２６，２８，２９）には、ルーバの強度及び剛性を最大限に高めると共にルーバの製造に必要な材料の量を最小限に抑えるようリブ（３８，４８）が形成されている。【選択図】図１
2007292453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器フィンであって、
第１の端部、第２の端部、及び中間部分を備えたベース壁を有し、
前記ベース壁の前記中間部分に設けられた転回ルーバを有し、前記転回ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、
前記ベース壁の前記第１の端部と前記転回ルーバとの間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた入口ルーバを有し、前記間隔を置いた入口ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、
前記転回ルーバと前記ベース壁の前記第２の端部との間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた出口ルーバを有し、前記出口ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、
前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つに形成された少なくとも１つのリブを有する、フィン。
【請求項２】
前記リブは、前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つの前記第１の縁部と前記第２の縁部との間に形成されている、請求項１記載のフィン。
【請求項３】
前記リブは、前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つの前記第１の縁部及び前記第２の縁部に実質的に平行に形成されている、請求項２記載のフィン。
【請求項４】
前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つの第１の端部から第２の端部まで形成されている、請求項１記載のフィン。
【請求項５】
前記リブは、前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つの第１の表面及び第２の表面のうちの一方から側方外方に延びるよう形成されている、請求項１記載のフィン。
【請求項６】
前縁ルーバ及び後縁ルーバを更に有し、前記前縁ルーバは、前記ベース壁の前記第１の端部と前記入口ルーバとの間に設けられ、前記前縁ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、前記前縁ルーバには、リブが形成され、前記後縁ルーバは、前記出口ルーバと前記ベース壁の前記第２の端部との間に設けられ、前記後縁ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、前記後縁ルーバには、リブが形成されている、請求項１記載のフィン。
【請求項７】
熱交換器フィンであって、
第１の端部、第２の端部、及び中間部分を備えたベース壁を有し、
前記ベース壁の前記中間部分に設けられた少なくとも１つの転回ルーバを有し、前記転回ルーバは、側方に延びる第１の縁部、側方に延びる第２の縁部、及び前記第１の縁部と前記第２の縁部との間に形成された少なくとも１つのリブを備え、
前記ベース壁の前記第１の端部と前記転回ルーバとの間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた入口ルーバを有し、前記入口ルーバは、側方に延びる第１の縁部、側方に延びる第２の縁部、及び前記第１の縁部と前記第２の縁部との間に形成された少なくとも１つのリブを備え、
前記転回ルーバと前記ベース壁の前記第２の端部との間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた出口ルーバを有し、前記出口ルーバは、側方に延びる第１の縁部、側方に延びる第２の縁部、及び前記第１の縁部と前記第２の縁部との間に形成された少なくとも１つのリブを備える、フィン。
【請求項８】
前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバに形成された前記リブは、前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバの第１の表面及び第２の表面のうちの一方から側方外方に延びるよう形成されている、請求項７記載のフィン。
【請求項９】
前縁ルーバ及び後縁ルーバを更に有し、前記前縁ルーバは、前記ベース壁の前記第１の端部と前記入口ルーバとの間に設けられ、前記前縁ルーバは、側方に延びる第１の縁部及び側方に延びる第２の縁部を備え、前記前縁ルーバには、リブが形成され、前記後縁ルーバは、前記出口ルーバと前記ベース壁の前記第２の端部との間に設けられ、前記後縁ルーバは、側方に延びる第１の縁部及び側方に延びる第２の縁部を備え、前記後縁ルーバには、リブが形成されている、請求項７記載のフィン。
【請求項１０】
前記リブは、前記ベース壁に形成された前記フィンの第１の端部から第２の端部まで延びる、請求項７記載のフィン。
【請求項１１】
前記リブは、前記フィンの内面及び外面のうちの一方から側方外方に延びる、請求項１０記載のフィン。
【請求項１２】
前記入口ルーバの前記リブは、前記入口ルーバの前記第１の縁部及び前記第２の縁部に実質的に平行である、請求項７記載のフィン。
【請求項１３】
前記出口ルーバの前記リブは、前記出口ルーバの前記第１の縁部及び前記第２の縁部に実質的に平行である、請求項７記載のフィン。
【請求項１４】
熱交換器フィンの製造方法であって、
実質的に平らな材料シートを用意するステップと、
複数の長手方向に延びるリブを前記材料シートに形成するステップと、
複数の側方に延びる波形部を前記材料シートに形成するステップと、
複数の列をなす長手方向に延びるルーバを前記材料シートに形成するステップを有する、方法。
【請求項１５】
前記材料シートに形成された前記リブは、連続している、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
１組のリブ成形ロール及び１組の波形部成形ロールを用意してそれぞれ前記リブ及び前記波形部を前記材料シートに形成するステップを更に有する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記材料シートを隣り合う列をなすルーバ相互間で平らにするステップを更に有する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の組をなすロールは、前記材料シートを隣り合う列をなすルーバ相互間で平らにするために用いられる、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
密度ステーションを用意して前記材料シートを更に加工するステップを更に有する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記フィンを所望の長さ通りに切断するカットオフステーションを用意するステップを更に有する、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関し、特に、ルーバの強度及び剛性を最大限に高めるようリブがルーバに形成された熱交換器用のルーバ付きフィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
空冷式フィン形熱交換器は、非常によく知られている。熱交換器は、種々の作動流体、例えば、エンジン冷却剤、例えばエンジン潤滑油、空調冷媒、及び自動変速機油の温度を変更するために用いられる。熱交換器は、典型的には、入口タンクと出口タンクとの間に連結された複数本の互いに間隔を置いて設けられた流体導管又は管と、隣り合う導管相互間に設けられた複数個の熱交換フィンとを有する空気は、例えば冷却ファン又は車両の運動により熱交換器のフィン全体にわたって当てられる。空気がフィン全体にわたって流れると、管を通って流れている流体の熱が、管の壁を通ってフィンに伝達され、そして空気中に伝えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
熱交換器の設計上の主要な目的のうちの１つは、高いフィン長柱強度を達成することにある。フィンの複合厚さが大きければ大きいほど、フィンの強度がそれだけ一層高くなるということが知られている。しかしながら、フィンの複合厚さを増大させると、その結果、フィンを製造するために用いられる材料の量が多くなる。材料の量が多くなると、その結果として、追加の重量が生じ、これは望ましくない。フィンの強度を高めるために複合厚さを増大させる目的で先行技術において種々のタイプのフィン設計例が開示されている。熱交換器用のルーバ付きフィンであって、これと関連した強度が最大限に高められると共に材料使用量が最小限に抑えられたフィンを製造することが望ましい。
【０００４】
本発明に従って、熱交換器用のルーバ付きフィンであって、これと関連した強度が最大限に高められると共に材料の使用量が最小限に抑えられたフィンが得られたが、これは驚くべきことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、熱交換器フィンは、第１の端部、第２の端部、及び中間部分を備えたベース壁と、ベース壁の中間部分に設けられていて、第１の縁部及び第２の縁部を備えた転回ルーバと、ベース壁の第１の端部と転回ルーバとの間に設けられた複数個の互いに間隔を置いて設けられていて、第１の縁部及び第２の縁部を備えた入口ルーバと、転回ルーバとベース壁の第２の端部との間に設けられた複数個の互いに間隔を置いて設けられていて、第１の縁部及び第２の縁部を備えた出口ルーバと、転回ルーバ、入口ルーバ、及び出口ルーバのうちの少なくとも１つに形成された少なくとも１つのリブとを有する。
【０００６】
別の実施形態では、熱交換器フィンは、第１の端部、第２の端部、及び中間部分を備えたベース壁と、ベース壁の中間部分に設けられていて、側方に延びる第１の縁部、側方に延びる第２の縁部、及び第１の縁部と第２の縁部との間に形成された少なくとも１つのリブを備える少なくとも１つの転回ルーバと、ベース壁の第１の端部と転回ルーバとの間に設けられた複数個の互いに間隔を置いて設けられていて、側方に延びる第１の縁部、側方に延びる第２の縁部、及び第１の縁部と第２の縁部との間に形成された少なくとも１つのリブを備える入口ルーバと、転回ルーバとベース壁の第２の端部との間に設けられた複数個の互いに間隔を置いて設けられていて、側方に延びる第１の縁部、側方に延びる第２の縁部、及び第１の縁部と第２の縁部との間に形成された少なくとも１つのリブを備える出口ルーバとを有する。
【０００７】
熱交換器フィンの製造方法は、実質的に平らな材料シートを用意するステップと、複数の長手方向に延びるリブを材料シートに形成するステップと、複数の側方に延びる波形部を材料シートに形成するステップと、複数の列をなす長手方向に延びるルーバを材料シートに形成するステップを有する。
【０００８】
本発明の上記利点並びに他の利点は、添付の図面を参照して本発明の実施形態の以下の詳細な説明を読むと当業者には容易に明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の詳細な説明及び添付の図面は、本発明の種々の例示の実施形態を開示している。この説明及び図面は、当業者が本発明を構成すると共に利用することができるようにするのに役立ち、かかる説明及び図面は、本発明の範囲をいかなる点においても限定するものではない。開示された方法に関し、記載されたステップは、性質上例示であり、かくして、これらステップの順序は、必要条件ではなく又は重要ではない。
【００１０】
図１は、外面１１、内面１３、第１の端部１５、及び第２の端部１７を備えた熱交換器フィン１０を示している。熱交換器フィン１０は、複数のベース壁１２を有している。本発明の精神又は範囲から逸脱することなくこれよりも多い数又は少ない数のベース壁１２を使用できることは言うまでもない。ベース壁１２は、上方部分１４、下方部分１６、第１の端部１８、第２の端部２０、及び中間部分２２を有している。中間部分２２は、第１の端部１６と第２の端部１８との中間に設けられている。
【００１１】
ベース壁１２は、前縁ルーバ２３、複数の入口ルーバ２４、転回ルーバ２６、複数の出口ルーバ２８、及び後縁ルーバ２９を有している。前縁ルーバ２３及び入口ルーバ２４は、第１の端部３０がベース壁１２の上方部分１４に連結されると共に第２の端部３２がベース壁１２の下方部分１６に連結されている。図２に、より明確に示されているように、前縁ルーバ２３及び入口ルーバ２４の各々は、第１の表面３３、第２の表面３５、第１の縁部３４、これと間隔を置いて設けられた第２の縁部３６、及びリブ３８を有している。リブ３８は、第１の縁部３４と第２の縁部３６との間に形成され、このリブは、第２の表面３５から側方外方に延びている。単一のリブ３８が、前縁ルーバ２３及び各入口ルーバ２４に形成された状態で示されている。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、所望に応じてこれよりも多い数又は少ない数のリブ３８を前縁ルーバ２３及び入口ルーバ２４に形成してもよいことは言うまでもない。図示の実施形態では、リブ３８は、前縁ルーバ２３及び入口ルーバ２４の第１の端部３０から第２の端部３２まで延びている。隙間３９が、隣り合う入口ルーバ２３，２４相互間及び転回ルーバ２６と、この転回ルーバ２６に隣接して位置する入口ルーバ２４との間に形成されている。
【００１２】
転回ルーバ２６は、第１の端部４０がベース壁１２の上方部分１４に連結されると共に第２の端部４２がベース壁１２の下方部分１６に連結されている。図２に示すように、転回ルーバ２６は、第１の表面４３、第２の表面４５、第１の縁部４４、これから間隔を置いて設けられた第２の縁部４６、及びリブ４８を有している。リブ４８は、第１の縁部４４と第２の縁部４６との間に形成され、このリブは、第２の表面４５から側方外方に延びている。単一のリブ４８が、転回ルーバ２６に形成された状態で示されている。しかしながら、所望に応じてこれよりも多い数又は少ない数のリブ４８を転回ルーバ２６に形成してもよいことは言うまでもない。リブ４８は、転回ルーバ２６の第１の端部４０から第２の端部４２まで延びている。
【００１３】
出口ルーバ２８及び後縁ルーバ２９は、第１の端部５０がベース壁１２の上方部分１４に連結されると共に第２の端部５２がベース壁１２の下方部分１６に連結されている。図２に示すように、出口ルーバ２８の各々及び後縁ルーバ２９は、第１の表面５３、第２の表面５５、第１の縁部５４、これから間隔を置いて位置した第２の縁部５６、及びリブ５８を有している。リブ５８は、第１の縁部５４と第２の縁部５６との間に形成され、このリブは、第２の表面５５から側方外方に延びている。単一のリブ５８が、各出口ルーバ２８及び後縁ルーバ２９に形成された状態で示されている。しかしながら、所望に応じてこれよりも多い数又は少ない数のリブ５８を出口ルーバ２８及び後縁ルーバ２９に形成してもよいことは言うまでもない。リブ５８は、出口ルーバ２８及び後縁ルーバ２９の第１の端部５０から第２の端部５２まで延びている。隙間５９が、隣り合うルーバ２８，２９相互間及び転回ルーバ２６と、この転回ルーバ２６に隣接して位置する出口ルーバ２８との間に形成されている。
【００１４】
当該技術分野において知られているように、空気が、隣り合う入口ルーバ２４相互間の隙間３９を通って流れるようになる。流れ管（図示せず）中を流れる流体（図示せず）から奪われた熱は、熱交換器フィン１０及び入口ルーバ２４を介して空気に伝達される。次に、空気は、転回ルーバ２６のところで方向を変えるようになる。空気は、隣り合う出口ルーバ２８相互間の隙間５９を通って流れ、ここで追加の熱が出口ルーバ２８から空気に伝達される。
【００１５】
ルーバ２４，２６，２８の複合厚さは、リブ３８，４８，５８がルーバ２４，２６，２８に形成された結果として増大している。ルーバ２４，２６，２８の複合厚さの増大の結果として、フィン１０の強度が増大する。図１及び図２に示す実施形態の場合、約１８％の強度の増大が測定された。
【００１６】
フィン１０の強度の増大により、フィン１０を作るのに薄手の平らな素材を用いることができる。したがって、強度が先行技術のフィン構造と実質的に同一のフィン１０を少ない材料で作ることができる。かくして、フィン１０の総重量は、最小限に抑えられる。リブ３８，４８，５８が形成されたルーバ２４，２６，２８を有するフィン１０を先行技術のフィン構造よりも最高２０％材料を少なくした状態で作ることができるということが判明した。
【００１７】
図３及び図４に示す熱交換器フィン１０′は、リブ３８′，４８′，５８′を有している。図３及び図４について繰り返される図１及び図２に関して上述した構造とほぼ同じ構造は、同一の参照符号にプライム記号（′）で示されている。リブ３８′，４８′，５８′は、それぞれの第１の表面３３，４３，５３から側方外方に延びるよう形成されている。残りの構造は、図１及び図２について上述したのと同一である。ルーバ２４′，２６′，２８′を通る空気の流れは、図１及び図２に関して上述したのと同一である。
【００１８】
図５は、本発明の別の実施形態としての強固な熱交換器フィンを示している。図５に関して繰り返される図１及び図２について上述した構造とほぼ同じ構造は、同一の参照符号に２重プライム記号（″）を付けて示されている。この実施形態では、リブ３８″，４８″，５８″は、フィン１０″の第１の端部１５からフィン１０″の第２の端部１７まで延びている。リブ３８″，４８″，５８″は、図５に示すように、フィン１０″の内面１３から側方外方に延びるよう形成されるのがよい。リブ３８′″，４８′″，５８′″も又、図６に示すように、フィン１０′″の外面１１から側方外方に延びるよう形成されているのがよい。図６に関して繰り返される図１及び図２について上述した構造とほぼ同じ構造は、同一の参照符号に３重プライム記号（′″）を付けて示されている。残りの構造及びルーバ２４″，２６″，２８″，２４′″，２６′″，２８′″を通る空気の流れは、図１及び図２について上述したのと同一である。
【００１９】
次に、図１及び図２に記載された熱交換器フィン１０の形成方法を説明する。実質的に平らな材料、例えばアルミニウムのシート１１０を用意する。図７に示すように、材料シート１１０を高さ及び真直度（ストレートネス）調整のために保持ロール１１１に送り込み、次に１組のリブ成形ロール１１２に送り込む。リブ成形ロール１１２のうちの第１のものは、複数の互いに間隔を置いた環状突起（図示せず）を有している。リブ成形ロール１１２のうちの第２のものは、複数の互いに間隔を置いた環状チャネル又は凹みを有している。リブ成形ロール１１２の突起及び凹みは、材料シート１１０に複数個の連続したリブ３８，４８，５８を形成するよう協働する。オプションとして、次に、材料シート１１０を図８に示すように第２の保持ロール１１１に送り込むのがよい。しかる後、シート１１０を１組の波形フィン成形ロール１１４に送り込む。波形フィン成形ロール１１４に設けられたカッタ（図示せず）が、複数の列を形成するようシート１１０を切断する。各列は、前縁ルーバ２３、複数の入口ルーバ２４、転回ルーバ２６、複数の出口ルーバ２８、及び後縁ルーバ２９を含む。波形フィン成形ロール１１４は、シート１１０を同時に交互に曲げて波形部を形成し、シート１１０に波状の形を与える。波形フィン成形ロール１１４も又、ルーバ２３，２４，２６，２８，２９の隣り合う列相互間でシート１１０を平らにするよう協働する。かくして、シート１１０の頂部１４及び底部１６に形成されたリブ３８，４８，５８は、除去される。シート１１０を密度ステーション１１６に送り込み、ここでシート１１０に対する更なる調節を所望に応じて達成するのがよい。シート１１０をカットオフステーション１１８に送り込み、ここでシート１１０を所望長さ通りに切断する。
【００２０】
上述した図５に記載されているフィン１０″を形成するため、上述のプロセスからルーバ２３″，２４″，２６″，２８″，２９″の隣り合う列相互間でシート１１０を平らにするステップを無くす。この方法により作られたリブ３８″，４８″，５８″は、ルーバ２４″，２６″，２８″の第１の端部３０，４０，５０及び第２の端部３２，４２，５２のところで終端しないで、フィン１０の第１の端部１５からフィン１０の第２の端部１７まで連続して延びる。
【００２１】
上記説明から、当業者であれば、本発明の本質的な特徴を容易に理解でき、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明を種々の用途及び条件に適合させるよう本発明に種々の変更及び改造を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態としての熱交換器フィンの斜視図である。
【図２】２−２線に沿って取った図１に示す熱交換器フィンの複数のルーバの断面平面図である。
【図３】本発明の別の実施形態としての熱交換器フィンの斜視図である。
【図４】４−４線に沿って取った図３に示す熱交換器フィンの複数のルーバの断面平面図である。
【図５】本発明の別の実施形態としての熱交換器フィンの斜視図である。
【図６】本発明の別の実施形態としての熱交換器フィンの斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に従って熱交換器フィンを製造するために用いられる装置の立面図である。
【図８】本発明の別の実施形態に従って熱交換器フィンを製造するために用いられる装置の立面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  熱交換器フィン（熱交換フィン）
１２  ベース壁
２３  前縁ルーバ
２４  入口ルーバ
２６  転回ルーバ
２８  出口ルーバ
２９  後縁ルーバ
３８，４８  リブ
３９  隙間
【図１】
2007292453.tif 000003
【図２】
2007292453.tif 000004
【図３】
2007292453.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007292453.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月25日(2007.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器フィンであって、
第１の端部、第２の端部、及び中間部分を備えたベース壁を有し、
前記ベース壁の前記中間部分に設けられた転回ルーバを有し、前記転回ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、
前記ベース壁の前記第１の端部と前記転回ルーバとの間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた入口ルーバを有し、前記間隔を置いた入口ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、
前記転回ルーバと前記ベース壁の前記第２の端部との間に設けられた複数個の互いに間隔を置いた出口ルーバを有し、前記出口ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、
前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つに形成された少なくとも１つのリブを有する、フィン。
【請求項２】
前記リブは、前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つの前記第１の縁部と前記第２の縁部との間に形成されている、請求項１記載のフィン。
【請求項３】
前記リブは、前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つの前記第１の縁部及び前記第２の縁部に実質的に平行に形成されている、請求項２記載のフィン。
【請求項４】
前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つの第１の端部から第２の端部まで形成されている、請求項１記載のフィン。
【請求項５】
前記リブは、前記転回ルーバ、前記入口ルーバ、及び前記出口ルーバのうちの少なくとも１つの第１の表面及び第２の表面のうちの一方から側方外方に延びるよう形成されている、請求項１記載のフィン。
【請求項６】
前縁ルーバ及び後縁ルーバを更に有し、前記前縁ルーバは、前記ベース壁の前記第１の端部と前記入口ルーバとの間に設けられ、前記前縁ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、前記前縁ルーバには、リブが形成され、前記後縁ルーバは、前記出口ルーバと前記ベース壁の前記第２の端部との間に設けられ、前記後縁ルーバは、第１の縁部及び第２の縁部を備え、前記後縁ルーバには、リブが形成されている、請求項１記載のフィン。
【外国語明細書】
2007292453.tif 000011
2007292453.tif 000012
2007292453.tif 000013
2007292453.tif 000014
2007292453.tif 000015
2007292453.tif 000016
2007292453.tif 000017
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2007292453.tif 000019
2007292453.tif 000020
2007292453.tif 000021
2007292453.tif 000022
2007292453.tif 000023
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2007292453.tif 000025
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2007292453.tif 000032
2007292453.tif 000033
2007292453.tif 000034
2007292453.tif 000035