(57)【要約】  本発明は、電気電子部品（１２）が実装されるプリント回路基板（１１）と、プリント回路基板（１１）からは分離され、それに対して少なくとも１つの電気的接続体（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）により保持されるパワーエレクトロニクス部品（１０）とを備え、少なくとも１つの電気的接続体（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）はプリント回路基板（１１）に固定されてパワーエレクトロニクス部品（１０）の端子（Ｓ、Ｄ、Ｇ）のうちの１つに接続される電気器具（３）用の制御モジュール（４）に関する。
2016515760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気電子部品（１２）が実装されるプリント回路基板（１１）と、少なくとも１つのパワーエレクトロニクス部品（１０）とを備える電気器具（３）のための制御モジュール（４）であって、前記パワーエレクトロニクス部品（１０）は、前記プリント回路基板（１１）からは分離しており、前記プリント回路基板（１１）に固定されて前記パワーエレクトロニクス部品（１０）の端子（Ｓ、Ｄ、Ｇ）のうちの１つ（Ｄ）に接続される少なくとも１つの電気的接続部材（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）を使用して前記プリント回路基板に対して保持されることを特徴とする制御モジュール（４）。
【請求項２】
前記パワーエレクトロニクス部品がパワートランジスタ（１０）であることを特徴とする請求項１に記載の制御モジュール（４）。
【請求項３】
第１の電気的接続部材（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）が前記パワーエレクトロニクス部品（１０）の第１の端子（Ｄ）に電気的に接続され、第２の接続部材（１９）が前記パワーエレクトロニクス部品（１０）の第２の端子（Ｓ）に電気的に接続され、２つの前記接続部材（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９）が電気的に絶縁する取付具（２１）を介して互いに機械的に接続され、前記取付具（２１）が前記プリント回路基板（１１）に固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御モジュール（４）。
【請求項４】
前記パワーエレクトロニクス部品（１０）は、実質的に前記プリント回路基板（１１）の平面内で延在する基板（１４）上に実装され、前記プリント回路基板がスリット（１５）により前記基板（１４）から離間されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項５】
前記スリット（１５）は、Ｕ形状を成し、その端部が前記プリント回路基板（１１）の外周縁（１６）上に現れることを特徴とする請求項４に記載の制御モジュール。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の制御モジュール（４）と、少なくとも１つの加熱モジュール（３）とを備え、前記加熱モジュール（３）は、バッテリ（９）の第１の端子に電気的に接続される第１の端子と、第１の電気的接続部材（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）を介して前記パワーエレクトロニクス部品（１０）の第１の端子（Ｄ）に電気的に接続される第２の端子とを含み、前記バッテリ（９）の第２の端子が第２の電気的接続部材（１９）を介して前記パワーエレクトロニクス部品（１０）の第２の端子（Ｓ）に電気的に接続される、特に自動車両用の、加熱装置。
【請求項７】
前記加熱モジュール（３）の前記第１の端子は、第３の電気的接続部材（２０）を介して前記バッテリ（９）の第１の端子に電気的に接続され、３つの前記接続部材（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９、２０）は、前記プリント回路基板（１１）に固定される電気的に絶縁する取付具（２１）を介して互いに機械的に接続されることを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか一項に記載の制御モジュール（４）を製造するための方法であって、
−  少なくとも１つのパワーエレクトロニクス部品（１０）を含む電気電子部品（１０、１２）の組を、少なくとも１つの材料ブリッジ（２４）を介してパネル（２３）に接続された少なくとも１つのプリント回路基板（１１）上に実装するステップと、
−  少なくとも１つの接続部材（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）を前記パワーエレクトロニクス部品（１０）の端子（Ｓ）に電気的に接続し、前記接続部材（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）を前記プリント回路基板（１１）上に固定的に取り付けるステップと、
−  前記パワーエレクトロニクス部品（１０）を支持する部分（１４）を前記プリント回路基板（１１）の残りの部分から分離するように前記プリント回路基板（１１）を機械加工し、前記パワーエレクトロニクス部品（１０）が前記電気的接続部材（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）によって保持され、前記材料ブリッジ（２４）を機械加工することによって前記プリント回路基板（１１）を前記パネル（２３）の残りの部分から分離するステップと、
を備える方法。
【請求項９】
前記電子部品（１０、１２）の実装前に、前記パネル（２３）は、前記プリント回路基板（１１）と前記材料ブリッジ（２４）とを画定するスリットと、前記電子基板（１１）の残りの部分から絶縁されるように前記パワーエレクトロニクス部品（１０）を部分的に取り囲む少なくとも１つのスリット（１５）とを備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パネル（２３）が複数の別個のプリント回路基板（１１）を備え、前記プリント回路基板の各々が少なくとも１つの材料ブリッジ（２４）により前記パネル（２３）に接続されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気器具のための制御モジュール、および、そのような制御モジュールを備える、特に自動車両用の、加熱装置、並びに、そのようなモジュールを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に増設電気加熱装置の技術分野に適用される。そのような加熱装置は、特に、エンジンが車両内部への熱気の供給を確保するのに十分熱くないときに、自動車両の始動の最初の数分で用いられる。この暖機運転時間は、例えば、ディーゼル型エンジンにおいては１５〜２０分である。
【０００３】
そのような増設加熱装置は、一般に、加熱されるべき空気流が通過するように配置される平行な加熱モジュールが取り付けられる支持フレームを備える。
【０００４】
各加熱モジュールは２つの電極を備え、これらの電極間には、正の温度係数タイプの抵抗素子が配置される。加熱されるべき空気流との交換の表面積を増大させるために、電極には２つの対向するヒートシンクが固定される。ヒートシンクは、例えば、襞のある或いは波形の金属ストリップから形成される。
【０００５】
したがって、各加熱モジュールは、バッテリのプラス端子に電気的に接続されたプラス端子と、ＭＯＳＦＥＴとも呼ばれる金属酸化膜ゲートを有する電界効果トランジスタなどのパワートランジスタを介してバッテリのマイナス端子に電気的に接続されたマイナス端子とを備える。
【０００６】
特に、各ＭＯＳＦＥＴは、“ドライバ”とも呼ばれる制御モジュールのプリント回路基板上に半田付けされる。制御モジュールは、支持フレームに固定されるケーシング内に取り付けられる。
【０００７】
各ＭＯＳＦＥＴは、対応する加熱モジュールのマイナス端子に接続されドレインと呼ばれる第１の端子と、バッテリのマイナス端子またはアース端子に接続されソースと呼ばれる第２の端子と、ＭＯＳＦＥＴの開閉を制御できるようにする制御信号のための入力としての機能を果たすゲートと呼ばれる第３の端子とを備える。
【０００８】
異なる電気的接続は、特に、プリント回路基板に固定される電気的に絶縁する取付具により共に機械的に接続される導体バーによって付与されうる。
【０００９】
そのような加熱装置は、特に、本出願人の名の下の特許文献１から知られている。
【００１０】
ＭＯＳＦＥＴが開であるとき、電流は対応する抵抗素子を流れない。逆に、ＭＯＳＦＥＴが閉じられると、電極およびヒートシンクの加熱を行うように電流が抵抗素子に流れる。
【００１１】
ＭＯＳＦＥＴが閉じられると、すなわち、ＭＯＳＦＥＴがＯＮ状態にあると、ＭＯＳＦＥＴはかなりの抵抗Ｒｄｓｏｎを有する。ＭＯＳＦＥＴおよび抵抗素子に入る電流は比較的大きいため、通常の動作では、かなりの量の熱（２〜３ワット）がＭＯＳＦＥＴによって放散される。
【００１２】
また、ＭＯＳＦＥＴが破損され、その結果、ＭＯＳＦＥＴが短絡状態になるという非常に低い危険もある。この場合、放熱量は、大きく、例えば２０〜３０ワット程度である。
【００１３】
いずれの場合にも、各ＭＯＳＦＥＴによりこのように生成される熱がプリント回路基板の他の電子部品を破損させないようにすることが賢明である。
【００１４】
そのため、ＭＯＳＦＥＴを加熱モジュールのマイナス端子に接続する導体バーの一部を空気流中に配置して、ＭＯＳＦＥＴにより放散される熱の一部がこの空気流によって放出されるようにすることが既知のやり方である。
【００１５】
また、プリント回路基板の他の電子部品へ向かう熱の伝導を制限するようにＭＯＳＦＥＴを部分的に取り囲む概ねＵ形状のスリットを設けることも既知のやり方である。しかしながら、これらのスリットは、これらの伝導現象を十分には減少させず、そのため、特に高出力加熱モジュールに給電しようとするとき、あるいは、ＭＯＳＦＥＴの少なくとも１つが破損されるときに、周囲の電子部品の劣化の危険が依然として残る。実際に、熱は、ＭＯＳＦＥＴを支持するプリント回路基板の部分とプリント回路基板の残りの部分との間に位置される材料のブリッジを介して依然として伝導され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】ＦＲ  ２  ９５４  ６０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、特に、この課題に対する簡単で効果的な経済的解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このため、本発明は、電気電子部品が実装されるプリント回路基板と、少なくとも１つのパワーエレクトロニクス部品とを備える電気器具のための制御モジュールであって、パワーエレクトロニクス部品が、プリント回路基板からは分離しており、プリント回路基板に固定されてパワーエレクトロニクス部品の端子のうちの１つに接続される少なくとも１つの電気的接続部材を使用してプリント回路基板に対して保持されることを特徴とする制御モジュールを提案する。
【００１９】
パワーエレクトロニクス部品がプリント回路基板から分離され或いは遠く離れていれば、他の電子部品への伝導による熱の任意の伝達が回避される。その結果、これらの電子部品の劣化の任意の危険が回避される。また、パワーエレクトロニクス部品が電気的接続部材を介してプリント回路基板に機械的に取り付けられるという事実は、例えばケーシングの内側で容易に取り扱うことができて実装できる一体型のアセンブリを形成できるようにする。
【００２０】
本発明の特徴によれば、パワーエレクトロニクス部品は、パワートランジスタ、例えば金属酸化物ゲートを有する電界効果トランジスタである。
【００２１】
そのようなトランジスタは、一般に高電流が通過し、したがって、ＯＮ状態で特にその抵抗の関数である熱を発生させる。従来技術と比較すると、本発明は、ＯＮ状態Ｒｄｓｏｎにおいて一層高い抵抗を有しそれ故にコストがかからないＭＯＳＦＥＴタイプのトランジスタ、および／または、非常に高い電流が通過するトランジスタを使用できるようにする。
【００２２】
第１の接続部材をパワーエレクトロニクス部品の第１の端子に電気的に接続することができ、第２の接続部材はパワーエレクトロニクス部品の第２の端子に電気的に接続され、２つの接続部材は、電気的に絶縁する取付具を介して互いに機械的に接続され、前記支持取付具はプリント回路基板に固定される。
【００２３】
また、パワーエレクトロニクス部品は、実質的にプリント回路基板の平面内で延在する基板上に実装することができ、プリント回路基板は、スリットによって前記基板から離間される。
【００２４】
この場合、前記スリットは、Ｕ形状を成し、その端部がプリント回路基板の外周縁上に現れる。
【００２５】
そのようなスリットは、機械加工によって、特にフライス加工によって容易に形成され得る。
【００２６】
また、本発明は、前述したタイプの制御モジュールと、少なくとも１つの加熱モジュールとを備え、加熱モジュールが、バッテリの第１の端子に電気的に接続される第１の端子と、第１の電気的接続部材を介してパワーエレクトロニクス部品の第１の端子に電気的に接続される第２の端子とを備え、バッテリの第２の端子が第２の電気的接続部材を介してパワーエレクトロニクス部品の第２の端子に電気的に接続される、特に自動車両用の、加熱装置にも関連する。
【００２７】
加熱モジュールの第１の端子は、第３の電気的接続部材を介してバッテリの第１の端子に電気的に接続可能であり、３つの接続部材は、プリント回路基板に固定される電気的に絶縁する取付具を介して互いに機械的に接続される。
【００２８】
接続部材は例えば導体バーである。
【００２９】
本発明は、最終的に、前述したタイプの制御モジュールを製造するための方法であって、
−  少なくとも１つのパワーエレクトロニクス部品を含む電子部品の組を、少なくとも１つの材料ブリッジを介してパネルに接続された少なくとも１つのプリント回路基板上に実装するステップと、
−  少なくとも１つの接続部材をパワーエレクトロニクス部品の端子に電気的に接続し、前記接続部材をプリント回路基板上に取り付け固定するステップと、
−  前記パワーエレクトロニクス部品を支持する部分をプリント回路基板の残りの部分から分離させるようにプリント回路基板を機械加工し、パワーエレクトロニクス部品が電気的接続部材によって保持され、材料ブリッジを機械加工することによってプリント回路基板をパネルの残りの部分から分離するステップと、
を備える方法に関する。
【００３０】
従来技術と比べると、本発明に係る方法は、パワーエレクトロニクス部品を支持する部分をプリント回路基板の残りの部分から完全に分離させるようにプリント回路基板を機械加工することを提案する。この機械加工は、プリント回路基板をパネルの残りの部分から分離するために材料ブリッジの機械加工と同時に行うことができる。
【００３１】
電子部品の実装前に、パネルは、プリント回路基板と材料ブリッジとを画定するスリットと、電子基板の残りの部分から絶縁されるようにパワーエレクトロニクス部品を部分的に取り囲む少なくとも１つのスリットとを備えることができる。
【００３２】
この場合、パワーエレクトロニクス部品を部分的に取り囲むスリットは、パワーエレクトロニクス部品を支持する部分をプリント回路基板の残りの部分から完全に分離させるように機械加工によって引き延ばされ得る。
【００３３】
また、パネルは複数の別個のプリント回路基板を備えることができ、各プリント回路基板は、少なくとも１つの材料ブリッジによってパネルに接続される。
【００３４】
添付図面を参照して非限定的な一例として与えられる以下の説明を読むと、本発明をより良く理解できるとともに、本発明の他の詳細、特徴、および、利点が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る加熱装置の正面図である。
【図２】図１の加熱装置に属する本発明に係る制御モジュールの前から見た斜視図である。
【図３】図２の制御モジュールの一部の後部から見た斜視図である。
【図４】図２および図３の制御モジュールの一部の横断面概略図である。
【図５】前述の制御モジュールの平面図である。
【図６】本発明に係る制御モジュールに属するＭＯＳＦＥＴの基板およびプリント回路基板の平面図である。
【図７】加熱装置の電気配線の概略図である。
【図８】プリント回路基板を製造するために使用されるパネルの平面図である。
【図９】図８のパネルの一部の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、自動車両に設けるようになっている本発明に係る増設電気加熱装置１を表わす。そのような加熱装置１は、特に、エンジンが車両内部への熱気の供給を確保するのには十分熱くないときに、自動車両の使用の最初の数分で用いられる。
【００３７】
この装置１は平行六面体支持フレーム２を備え、該支持フレーム２上には、加熱されるべき空気流が通過されるように配置される平行な加熱モジュール３が取り付けられる。加熱モジュール３は、支持フレーム２に固定されるケーシング５内に取り付けられる制御モジュール４（図２および図５）すなわちドライバを使用して制御される。
【００３８】
各加熱モジュール３は、図７に＋および−の符号が付される２つの電極または端子を備え、これらの２つの間には、正の温度係数（ＰＴＣ）タイプの抵抗素子６（図７）が配置される。加熱されるべき空気流との交換の表面積を増大させるように、電極には２つの対向するヒートシンク８が固定される。ヒートシンク８は、例えば、襞のある或いは波形の金属ストリップから形成される。
【００３９】
したがって、各加熱モジュール３は、バッテリ９のプラス端子に電気的に接続されたプラス端子と、ＭＯＳＦＥＴとも呼ばれる金属酸化物ゲートを有する電界効果トランジスタ１０などのパワートランジスタを介してバッテリ９のマイナス端子に電気的に接続されたマイナス端子とを備える。
【００４０】
制御モジュール４はプリント回路基板１１を備え、プリント回路基板１１上には異なる電気電子部品１２が半田付けされあるいは実装され、また、プリント回路基板１１は、ＭＯＳＦＥＴが半田付けされる基板１４を収容できるようにする長方形または正方形の切り欠き１３を備える。各基板１４は、切り欠き１３の形状に対応する形状を有する。各基板１４の縁部は、プリント回路基板１１から１〜２ｍｍの距離ｄだけ離間される。プリント回路基板１１と各基板１４の縁部との間で延在するスリット１５は、概ねＵ形状を成すとともに、プリント回路基板の外周縁１６で現れる２つの脚を備える。各基板１４は、プリント回路基板１１の平面内で延在するとともに、前記プリント回路基板１１の厚さに実質的に等しい厚さを有する。図７においてより良く分かるように、各ＭＯＳＦＥＴ１０は、ＭＯＳＦＥＴのベースを形成するとともに対応する加熱モジュール３のマイナス端子に接続されるドレインＤと呼ばれる第１の端子と、バッテリ９のマイナス端子またはアース端子に接続されるソースＳと呼ばれる第２の端子と、ＭＯＳＦＥＴ１０の開閉を制御できるようにする制御信号のための入力としての機能を果たすゲートＧと呼ばれる第３の端子とを備える。
【００４１】
各基板１４は、ＭＯＳＦＥＴ１０のベースすなわちドレインＤと、後述する導体バー１８ａ、１８ｂ、１８ｃの末端とをその上に半田付けできるようにする導電材料、例えば銅、の少なくとも１つのトラックを備える。
【００４２】
各ＭＯＳＦＥＴ１０は小さい断面の２つのタブを更に備え、これらのタブのうちの一方がソースＳに接続され、他方がゲートＧに接続される。前記タブＳ、Ｇはプリント回路基板１１上に半田付けされる（図５）。特に、ゲートに接続されるタブＧは、ＭＯＳＦＥＴ１０の開閉を制御するようになっているセットポイント信号を受けることができるようにし、また、タブＳは、以下で更に良く説明される導体バー１９を介してバッテリ９のマイナス端子に接続される。
【００４３】
ＭＯＳＦＥＴ１０、加熱モジュール３、および、バッテリ９の間の電気的な接続は導体バーによってもたらされる。
【００４４】
特に、３つの導体バー１８ａ、１８ｂ、１８ｃはそれぞれ、各加熱モジュール３のマイナス端子を対応するＭＯＳＦＥＴ１０のドレインＤに接続する。他の導体バー１９は、ＭＯＳＦＥＴの全てのソースＳをバッテリ９のマイナス端子またはアース端子に接続する。最後の導体バー２０は、バッテリ９のプラス端子を異なる加熱モジュール３のプラス端子に接続する。
【００４５】
異なる導体バー１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９、２０は、合成材料を用いてオーバーモールドされて支持体としての役目を果たす取付具２１によって、互いに機械的に接続されるとともに互いから電気的に絶縁され、それにより、前記導体バー１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９、２０および取付具２１が一体のアセンブリを形成する。取付具２１はプリント回路基板上の２２で固定される（図３）。また、バー１９、２０は、それらの末端の一部により、プリント回路基板上に固定される（図５参照）。
【００４６】
ＭＯＳＦＥＴ１０が開であるとき、電流が対応する抵抗素子７を流れない。逆に、ＭＯＳＦＥＴ１０が閉じられると、電流は、抵抗素子７に流れ、したがって、対応する加熱モジュール３の温度を上昇させる。
【００４７】
各ＭＯＳＦＥＴ１０を周期的に開閉することができ、その結果、各加熱モジュール３によって達せられる温度は、ＭＯＳＦＥＴ１０の開閉時間の関数である。
【００４８】
スリット１５による基板１４の分離及びプリント回路基板１１の分離は、特にＭＯＳＦＥＴが破損される場合に（一般的には、ドレインＤとソースＳとの間の短絡の状態において）、または、ＭＯＳＦＥＴ１０が閉じられる場合、すなわち、ＭＯＳＦＥＴがＯＮ状態のときに、熱の任意の伝導を回避できるようにする。
【００４９】
したがって、高抵抗Ｒｄｓｏｎを有するＭＯＳＦＥＴ１０を使用することができ、これらのＭＯＳＦＥＴは、従来技術で使用される低抵抗Ｒｄｓｏｎを有するＭＯＳＦＥＴよりもコストがかからない。また、高電流がＭＯＳＦＥＴ１０に流れる高出力加熱モジュール３を使用することもできる。
【００５０】
本発明に係る制御モジュール４は、以下の方法を実行することによって製造される。
【００５１】
この方法は、複数の別個のプリント回路基板１１、例えば８個または１６個のプリント回路基板を備えるパネル２３（図８）を使用し、各プリント回路基板１１は、材料ブリッジ２４によってパネル２３の残りの部分に接続される。
【００５２】
図９においてより良く分かるように、各基板は、ＭＯＳＦＥＴを受け入れるようになっている領域１４を取り囲むＵ形状および／またはＬ形状のスリット１５を含む。各スリット１５は、プリント回路基板の隣接する外周縁１６と平行なベース２５ａと、ベース２５ａに対して直角を成す互いに平行な１つあるいは２つの分岐部２５ｂとを備える。分岐部２５ｂは、プリント回路基板１１の外周縁１６に現れない。
【００５３】
それから、例えば半田付けによってあるいは蝋付けによって、電気部品１２がプリント回路基板１１の一方及び／又は他方の面に実装される。これらの電気部品は、特に、ＳＭＣ部品、すなわち、表面実装部品であってもよい。また、ＭＯＳＦＥＴ１０もスリット１５により画定される領域１４内に実装される。
【００５４】
それから、異なる導体バー１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９、２０と取付具２１とによって形成されるアセンブリが、プリント回路基板１１上に取り付けられる。
【００５５】
それから、各プリント回路基板１１をパネル２３の残りの部分から取り外すように、様々な材料ブリッジ２４がフライス加工によって除去される。この工程中、機械加工、例えばフライス加工、によって、スリット１５の分岐部２５ｂも引き延ばされ、それにより、前記分岐部２５ｂがプリント回路基板１１の隣接する外周縁１６上に現れる。
【００５６】
それから、プリント回路基板１１と、導体バー１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１９、２０および取付具２１によってプリント回路基板に接続されるプリント回路基板１１とは別個の基板１４上に実装されるＭＯＳＦＥＴ１０とを備える前述した制御モジュール４が得られる。
【００５７】
そのような方法は、実施が容易であるとともに、既知の技術に対し、実施が容易である適合を必要とする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2016515760.tif 000011
【国際調査報告】
2016515760.tif 000012
2016515760.tif 000013
2016515760.tif 000014
2016515760.tif 000015
2016515760.tif 000016
2016515760.tif 000017