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Conversor CC-CC trifásico isolado bidirecional com comutação suave utilizando dual phase-shift e razão cíclica variável / Soft switching bidirectional isolated three-phase DC-DC converter using dual phase-shift control with variable duty cycleOliveira Filho, Herminio Miguel de 19 August 2015 (has links)
OLIVEIRA FILHO, H. M. Conversor CC-CC trifásico isolado bidirecional com comutação suave utilizando dual phase-shift e razão cíclica variável. 159 f. 2015. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-11T12:48:40Z
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Previous issue date: 2015-08-19 / This work presents the analysis, design example, simulations and experimental results on a soft-switching bidirectional isolated three-phase dc-dc converter using dual phase-shift control with variable duty cycle. The topology uses three single H-bridges in the primary side and a three-phase inverter in the secondary side. High-frequency isolation is ensured by using three single-phase transformers connected in open delta-wye configuration. The variation of both phase-shift (PS) angles between the H-bridge legs and/or primary and secondary sides allows controlling the power flow, while reduced reactive power flow is possible. The variable duty cycle is used to ensure a constant voltage bus and/or zero voltage switching (ZVS) operation. A detailed analysis is presented considering a model based on the fundamental components for the voltages and currents in the transformer and, aiming its validation, a second analysis from the operation stages of the converter has also been developed. Besides, the dynamic model of the converter, based on fundamental components and employing the gyrator theory has been developed. A design example with nominal values assumptions, stresses and specifications for components, discrete control system characterization and its FPGA programming are presented. Simulation and experimental results in steady state and closed-loop performance are presented and discussed to validate the proposed approach. / Este trabalho apresenta a análise, exemplo de projeto, simulações e resultados experimentais de um conversor CC-CC trifásico isolado bidirecional com comutação suave, dual phase shift (DPS) e razão cíclica variável. A topologia utiliza três pontes H monofásicas no lado primário e um inversor trifásico no lado secundário. A isolação em alta frequência é garantida utilizando-se três transformadores monofásicos conectados em uma configuração delta aberto/estrela. A variação de ambos os ângulos de deslocamento de fase, entre os braços de uma ponte H e/ou entre os lados primário e secundário, permitem o controle do fluxo de potência. Esta flexibilidade garante a obtenção de um baixo conteúdo reativo na análise de projeto da topologia. A razão cíclica variável é utilizada para assegurar um barramento constante e uma operação dos interruptores com comutação suave. Uma análise matemática da estrutura é apresentada considerando um modelo baseado em componentes fundamentais e, com o propósito de comprovar a validade deste modelo, uma segunda análise a partir das etapas de operação do conversor também foi desenvolvida. O modelo dinâmico do conversor, baseado nas componentes fundamentais, também foi concebido com auxílio da teoria do gyrator. Um exemplo de projeto, com a obtenção de valores nominais, esforços e especificações dos componentes, caracterização do sistema de controle discreto e sua programação através de FPGA são desenvolvidos. Simulações e resultados experimentais do conversor operando em regime permanente e dinâmico são apresentados para validar o modelo proposto.
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Conversor CC-CA duplo boost com PFC e conexão série/paralelo na entrada para sistemas ininterruptos de energia / A Double boost converter with PFC and series/parallel input connection for uninterrupted power systemBarboza Júnior, José Ailton Leão 13 December 2012 (has links)
BARBOZA JÚNIOR, J. A. L. Conversor CC-CA duplo boost com PFC e conexão série/paralelo na entrada para sistemas ininterruptos de energia. 102 f. 2012. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-11T13:04:57Z
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Previous issue date: 2012-12-13 / This work presents a study of a Double Boost AC-DC Converter with power factor correction and dual input voltage operation capability via a selector switch. Such converter can be applied to on-line uninterruptible power supplies with dual voltage input characteristics, this way avoiding the usage of a low frequency autotransformer. The studied structure is composed by two AC-DC classical boost converters, in which for input voltage of 110 Vac both its inputs are connected in parallel, and, for 220 Vac, they are connected in series. The control strategy is based in the average current mode control applied to both converters, in order to provide the power factor correction and output voltage regulation. Simulation and experimental results for 2.4 kW are presented, and so are validate the theoretical study and design. Connecting the inputs in parallel and series, the results were satisfactory and the converter operated properly. / Fator de potência e recurso para operar com dois valores de tensão de entrada. O mesmo é aplicável a sistemas ininterruptos de energia do tipo dupla conversão ou on-line com características de tensão de entrada bivolt (110 Vca e 220 Vca) e desta maneira é descartada a utilização de um autotransformador com seletor de tensão. O conversor em estudo é composto por dois conversores CA-CC boost clássicos, em que, para uma tensão de entrada de 110 Vca as entradas são conectadas em paralelo e para uma tensão de entrada de 220 Vca as entradas são conectadas em série. A ideia é fazer com que se tenha uma divisão equilibrada na entrada de cada conversor quando a tensão da rede elétrica for 220 Vca. Assim cada conversor boost clássico recebe metade da tensão total de alimentação do conversor proposto. A estratégia de controle é baseada no controle por modo corrente média aplicada a ambos os conversores para proporcionar a correção do fator de potência e a regulação da tensão de saída. Para verificar o estudo teórico foi desenvolvido o projeto do circuito de potência e controle validando através de resultados de simulação e experimentais para um protótipo de 2,4 kW. Para a conexão paralelo e série das entradas, os resultados obtidos foram satisfatórios e o conversor operou adequadamente.
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Sistema de reconhecimento de padrões para identificação de porte de veículos através de análise de perfil magnético / A pattern recognition system for identification of vehicles by analysis of magnetic profileOliveira, Herivelton Alves de 08 September 2011 (has links)
OLIVEIRA, H. A. Sistema de reconhecimento de padrões para identificação de porte de veículos através de análise de perfil magnético. 69 f. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-17T12:55:10Z
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Previous issue date: 2011-09-08 / Currently, transit agencies use traffic monitoring systems to reduce traffic accidents and as a fundamental tool for collecting statistical data for planning and management of road systems. These data are observed as the amount of information vehicles that travel at a certain point, the average speed and the identification of the category of vehicles. The identification of the category of vehicles that travels on a path allows you to control access lanes connecting to a specific class of vehicles. The objective of this work is to propose a solution for vehicle classification by analyzing signals collected from inductive sensors at the time the vehicle passes over the sensors. This set of signs for each vehicle is called the magnetic profile. This work used a classifier based on Artificial Neural Network (ANN) to identify the type of vehicle according to the pattern of magnetic profile collected. The implemented system used a Java framework that enabled the integration of ANN to the application that operates in the traffic monitoring equipment. It was developed a Java application that trains the ANN using data collected in the equipment and also allows evaluating further classification results obtained by the ANN. The vehicles were classified into the following categories: motorcycles, small vehicles, medium vehicles, buses and trucks. The developed system has been integrated into a traffic monitoring equipment manufactured by Fotosensores® and gave satisfactory results with an overall success rate above 97%. It represents an improvement in the equipment that carried out the classification. / Atualmente os órgãos de trânsito utilizam os sistemas de monitoramento de tráfego para redução de acidentes de trânsito e como ferramenta fundamental para a coleta de dados estatísticos para auxiliar no planejamento e gerenciamento dos sistemas viários. Nestes dados são observadas informações como a quantidade de veículos que trafegam em determinado ponto, a velocidade média e a identificação da categoria dos veículos. A identificação da categoria dos veículos que trafegam em uma via permite o controle de acesso a faixas de rolagem destinadas a uma classe de veículos específica. O objetivo desse trabalho é propor uma solução para classificação de veículos através da análise de sinais coletados de sensores indutivos no momento em que o veículo passa sobre os mesmos. O conjunto destes sinais para cada veículo é denominado perfil magnético. Foi utilizado um classificador baseado em Rede Neural Artificial (RNA) para identificar o tipo de veículo de acordo com o padrão do perfil magnético coletado. Na implementação do sistema foi utilizado um framework Java que possibilitou a integração da RNA ao aplicativo que opera no equipamento de monitoramento de tráfego. Também foi desenvolvido um aplicativo em Java que permite realizar o treinamento da rede utilizando dados coletados no equipamento e também permite avaliar posteriormente os resultados obtidos pela RNA. Os veículos foram classificados nas seguintes categorias: motos, veículos pequenos, veículos médios, ônibus e caminhões. O sistema desenvolvido foi integrado a um equipamento de fiscalização de tráfego fabricado pela empresa Fotosensores® e apresentou resultados satisfatórios, pois o índice de acerto geral do classificador foi de 97%, além de representar uma melhoria no equipamento que anteriormente realizava a classificação em somente quatro classes de veículos.
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Conversor CC-CC bidirecional em corrente para aplicação em veículos elétricos / Bidiretional DC-DC converter in current for aplication in eletrical vehicleBarrozo, Francisco Eudes Oliveira 12 August 2010 (has links)
BARROZO, F. E. O. Conversor CC-CC bidirecional em corrente para aplicação em veículos elétricos. 2010. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-15T18:49:55Z
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Previous issue date: 2010-08-12 / This work presents study of a DC-DC converter based on three states switching cell for application in Electric Vehicles (EVs). The converter is designed to operate in two modes: step up mode (boost) and step down mode (buck). The presented topology enables the bidirectionality of energy, with situations that is returned by the bus load formed by a group of batteries. A quantitative and qualitative analysis converter is done, the converter is designed for a output power of 10 kW, assuming a linear load. It is further performed a modeling and control study for the boost mode of operation in order to obtain a voltage bus to drive a traction motor of electric vehicle. To verify the working principle of the converter, was implemented in laboratory a prototype of 1 kW. / Este trabalho apresenta o estudo de um conversor CC-CC baseado em uma célula de comutação de três estados para aplicação em Veículos Elétricos (VEs). O conversor é projetado para funcionar em dois modos de operação: modo elevador (boost) e abaixador (buck). A topologia apresentada possibilita a bidirecionalidade de energia, havendo situações que esta é devolvida pela carga ao barramento formado por um grupo de baterias. Uma análise quantitativa e qualitativa do conversor é realizada; o conversor é projetado para uma potência de 10 kW, considerando uma carga linear. É realizada ainda uma modelagem e estudo de controle para o modo de operação boost a fim de se obter um barramento de tensão que acione um motor de tração do veículo elétrico. Para verificar o princípio de funcionamento do conversor foi implementado em laboratório, um protótipo de 1 kW.
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Conversor CC-CC Boost-Flyback com divisão de esforços de corrente no estágio de entradaBrockveld Junior, Sergio Luis January 2017 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:17:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2017 / Nesta dissertação é proposto um conversor cc-cc de alto ganho com divisão de esforços de corrente no estágio de entrada. A topologia proposta foi idealizada com base no conversor boost-flyback, ao qual apresenta elevado ganho de tensão, pelo fato de permitir a conexão de N saídas em série. Entretanto, em aplicações com a baixa tensão na entrada, a corrente pode apresentar elevados valores, e dessa forma, foi proposto neste trabalho a divisão de corrente na entrada através da técnica de interleavead, isto é, utilizar N conversores em paralelo. A conexão em paralelo na entrada possibilita a divisão de correntes entre os semicondutores, diminuindo as perdas do conversor, além de permitir a redução da ondulação de corrente na fonte de entrada. O estudo neste trabalho inclui o desenvolvimento da modelagem estática e dinâmica e obtenção da função de transferência do conversor proposto para posterior realização do projeto de controladores. Além disso, nesta dissertação é apresentado o dimensionamento de potência, as simulações e os resultados experimentais do conversor operando em malha aberta e fechada para uma potência de 1,2 kW.<br> / Abstract : In this work is proposed a high-gain dc-dc converter with interleaved power input stage. This converter is based in a boost-flyback topology which has as main characteristic the high voltage gain, by adding N outputs in series. However, in applications with low voltage at the input stage, the current might have high values, and therefore, in this work was proposed the current sharing at the input stage through interleaving techniques. The parallel connection at the input allows the division of currents among the semiconductors, reducing the converter losses and allowing the reduction of the current ripple at the input source. The studies include the development of static and dynamic modeling, the converter transfer function determination and controllers design. In addition, power sizing, simulations and experimental results of the converter operating in open and close looping are presented in a power of 1.2kW.
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Uma contribuição para identificação dos parâmetros do modelo escalar de histerese de Jiles-AthertonMendes, Filomena Barbosa Rodrigues January 2017 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:18:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2017 / A modelagem do fenômeno de histerese, desenvolvida por Jiles-Atherton, tem sido amplamente utilizada na caracterização de materiais. Neste trabalho foram desenvolvidas três metodologias originais que podem ser utilizadas para determinar os parâmetros do modelo. Na primeira metodologia, as equações do modelo são manipuladas algebricamente para encontrar uma equação diferencial ordinária não linear, em função da indução magnética e do campo magnético, onde aparecem os cinco parâmetros. Transforma-se esta equação diferencial ordinária em uma equação algébrica, em função da indução magnética e do campo magnético. A equação algébrica encontrada é utilizada na construção de um sistema de cinco equações e cinco incógnitas. A solução de tal sistema é obtida utilizando o método de mínimos quadrados não linear. Desenvolve-se a segunda metodologia com o propósito de melhorar a primeira, no que tange ao laço contendo ruídos experimentais. Na segunda metodologia evita-se o cálculo aproximado da derivada, utilizando-se integrais, reduzindo a quantidade de pontos chaves experimentais utilizados no processo de caracterização. Para simplificar a modelagem matemática, a terceira metodologia evita o cálculo aproximado de derivada e o cálculo de integrais. Com a intenção de validar as três metodologias propostas, dados experimentais são comparados com dados calculados. As simulações mostram que todas elas podem obter um conjunto de parâmetros precisos, a partir de alguns pontos do laço experimental, com relativamente baixo esforço computacional. Para finalizar, um parâmetro é adicionado ao modelo de Jiles-Atherton, e seu impacto na modelagem do comportamento do material é analisado.<br> / Abstract : For hysteresis modeling the Jiles-Atherton approach has been broadly employed. In this work three original methodologies are being developed to obtain the model parameters. In the first methodology a non-linear ordinary differential equation in terms of the magnetic flux density and the magnetic field strength, where the five parameters appear, is found by manipulating model equations. This non-linear ordinary differential equation is transformed into an algebraic equation, as a function of magnetic flux density and magnetic field. This algebraic equation is used to build a system with five equations and five unknowns. The system solution is found by using nonlinear least squares method. In order to improve the first methodology regarding noisy hysteresis loop, a second methodology is developed. In the second methodology the calculation of the derivative is avoided by using integral, and the number of experimental points to be used was reduced. The third methodology is developed to simplify the mathematical modeling: the approximate calculation of the derivative, and calculation of the integrals are avoided. In order to validate the methodologies, experimental data are compared to calculated ones. Simulations demonstrate that the proposed methodologies obtain an accurate parameters set from few points of experimental hysteresis loop with relative low computation effort. Finally, a parameter is added to the Jiles-Atherton model and its impact on material behavior modeling is analyzed.
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Estudo de conversores modulares multiníveis (MMC) uni- e bidirecionaisSousa, Gean Jacques Maia de January 2014 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Submitted by Gesmar Kingeski Barbosa null (gesmar.k@ufsc.br) on 2017-11-07T11:49:59Z
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Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta um estudo sobre os conversores CA-CC modulares multiníveis bidirecionais já existentes e propõe uma topologia de conversor unidirecional. Inicialmente, é realizado um estudo do conversor modular multiníveis bidirecional monofásico contemplando o princípio de funcionamento, a origem das correntes de circulação e os efeitos destas, esforços de corrente nos principais dispositivos e estratégias de controle. Um esquema de balanceamento
das tensões dos capacitores de um braço é proposto e comparado com outra estratégia encontrada na literatura. A análise realizada é estendida para o conversor bidirecional trifásico e estratégias adequadas de controle das correntes e tensões são desenvolvidas. Por último, uma nova topologia de conversor modular multiníveis com fluxo unidirecional de potência é proposta. O conversor é analisado em regime estático e dinâmico, e estratégias de controle e equilíbrio
das correntes e tensões são desenvolvidas. Os resultados obtidos nas análises são comprovados por meio de simulações e alguns resultados experimentais obtidos de um protótipo em escala com 24 submódulos. / Abstract : This work presents a study on modular multilevel converters already proposed in the literature and proposes a new unidirectional topology. Initially, an analysis of the single-phase modular multilevel converter comprising the working principles, the origin of circulating currents and its effects, current stresses and control schemes is presented. A new arm capacitor voltage balancing method is proposed and compared against a common strategy found in literature. The realized analysis is extended to the three-phase bidirectional MMC and suitable current and voltage control strategies are developed. Also, a new modular multilevel converter topology featuring unidirectional power flow is proposed. Steady state and dynamic analysis are realized, and control strategies for current and voltage control and balancing are presented for the new converter. The analysis obtained in this work are confirmed by means of numerical simulations and preliminary experimental results from a scaled down prototype with 24 submodules.
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Esquemas de comunicação cooperativa baseados em protocolos híbridos para redes MARCAlves, Dimas Irion January 2015 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-22T03:02:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / Nesta dissertação são propostos dois esquemas cooperativos de transmissão para sistemas com canal relay de múltiplo acesso (Multiple Access Relay Channel - MARC). O primeiro esquema proposto consiste em uma técnica incremental multiusuário que combina o protocolo decodifica, remodula e encaminha (Decode-Remodulate-and-Forward - DreMF) e a técnica de transmissão de seleção de antenas, com intuito de garantir ao sistema um bom compromisso entre taxa de transmissão e desempenho de taxa de erros. O segundo esquema proposto consiste em uma técnica multiusuário baseada em seleção dinâmica de antena/relay, utilizando os protocolos amplifica e encaminha (Amplify-and-Forward - AF) e DreMF. Este esquema visa proporcionar uma extensão da área de cobertura do sistema, além de um ganho de diversidade, ao custo de uma pequena perda de taxa de transmissão. Neste documento são apresentados resultados de simulação e análises teóricas a fim de avaliar o desempenho dos esquemas propostos.<br> / Abstract : In this thesis, two cooperative transmission schemes for Multiple Access Relay Channel (MARC) systems are proposed. The first proposed scheme is an incremental multiuser technique that combines the Decode-Remodulate-and-Forward (DreMF) protocol and the antenna selection transmission technique aiming to assure a good system tradeoff between data rate and error rate performance. The second proposed scheme is a multiuser technique based on dynamic antenna/relay selection, using the Amplify-and-Forward (AF) and DreMF protocols. This scheme aims at providing an extension to the system coverage area as well as a diversity gain at the cost of a small transmission rate loss. Throughout this document, simulation results and theoretical analysis are presented in order to evaluate the performance of the proposed schemes.
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Conversores CC-CC bidirecionais isolados simétricos com baixa ondulação de correnteSouza, Eduardo Valmir de January 2015 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-12-22T03:03:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / Neste trabalho e apresentado o estudo de uma família de conversores CC-CC bidirecionais baseada na topologia unidirecional Flyback-Push-Pull alimentado em corrente. O escopo inclui o estudo das versões com grampeamento passivo e ativo. Inicialmente, a versão com grampeamento passivo e detalhada, sendo que a descrição de suas etapas de operação em cada modo de operação e realizada e as formas de onda de suas principais grandezas, bem como seus circuitos equivalentes, são ilustradas. Expressões básicas como ganho estático e o calculo de parâmetros dos componentes são deduzidas, assim como esforços de tensão e corrente nos componentes. Uma metodologia de projeto e proposta e um exemplo com potência nominal de 800 W e apresentado empregando-a. Um protótipo e construído e resultados experimentais são obtidos para regime permanente e para transitório de carga. Em seguida, o mesmo procedimento e realizado para o conversor com grampeamento ativo. Por fim, características de interesse das topologias propostas são comparadas as do conversor DAB. / This work presents the study of a family of bidirectional DC-DC convertersbased on the unidirectional current-fed Flyback-Push-Pull topology.The scope includes the study of versions with passive and activeclamping. Initially, the passive clamping version is detailed, whereinthe description of its operation stages accomplished and its mains waveformsas well as its equivalents circuits are illustrated. Basic expressionsuch as static gain and components parameters are deducted as well asthe components voltage and current stress. A designing methodologyis proposed and a 800 watt project example is presented employing it.A prototype with the same specications is built. Experimental resultsare obtained for steady state and load transient. Thereafter, the sameprocedure is realized to the active clamping converter. Nevertheless,its rated power is 600 W. Finally, substantial features of the proposedtopologies are compared to the DAB converter ones.
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Conversor CC-CC isolado duplo NPC com comutação suaveJacoboski, Marcos José January 2015 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-22T03:04:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015
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