DE2021754C3 - Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Gleichstrom-Telegrafiezeichen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Gleichstrom-TelegrafiezeichenInfo
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- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/20—Repeater circuits; Relay circuits
- H04L25/22—Repeaters for converting two wires to four wires; Repeaters for converting single current to double current
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Description
Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Gleichstrom-Telegrafiezeichen,
insbesondere /ur Umsetzung der von einem Teilnehmeranschluß über eine Zweidrahtleitung einlaufenden
Einfachstromsignale in für die Ansteuerung einer Doppelstromubertragungsschaltung geeignete
Doppelstromsignale.
In Telegrafiesystemen geschieht die Übertragung auf Teilnehmeransehlußleitungen meist nach dem
Einweg-Einfachstrom-Prinzip, Amts- bzw. Fernleitungen hingegen werden mit Doppelstromzeichen in
Zweiwegschaltung betrieben. Der Übergang erfolgt mittels Umsetzerschaltungen in den Vermittlungsstellen.
Gebräuchlich sind Umsetzerschaltungen unter Verwendung von elektromagnetischen Relais. Eine
Schaltung dieser Art zeigt in vereinfachter Form Fig. !. Der Teilnehmeranschluß besteht hier aus einer
Fernschreibmaschine FsM mit dem Empfangsmagneten EM und dem Senkekontakt Sk. Diese ist über
eine Zweidrahtleitung ZL und einen Leitungsergänzungswiderstand
AL· an die Umsetzerschaltung US
der Vermittlungsstelle angeschlossen. Die wesentlichen Bestandteile einer solchen Umsetzerschaltung
sind das Senderelais A und das Empfangsrelais B mit den zugehörigen Schaltkontakten α und b. Das Senderelais
A verfügt hier über zwei Wicklungen Al und AW. Die zweite Wicklung AW dient im Zusammenwirken
mit einem Nachbildstromkreis RN der Erzeugung von in der Richtung wechselnden Durchflutungen
des Relais A entsprechend den über die Leitung ZL ankommenden Einfachstromzeichen. Der Nachbildstromkreis
ist dabei zwecks individueller Teilnehmeranpassung in seinem Widerstandswert variabel
ausgebildet. In Abhängigkeit von der Durchflutung der Wicklung Al werden durch den Schaltkontakt a
Doppelstromzeichen auf den abgehenden Leitungsweg gegeben. Auf das Relais B gelangende Doppelstromzeichen
bewirken umgekehrt durch Kurzschlußtastung über Schaltkontakt b Einfachstromzeichen
auf der zum Teilnehmer führenden Zweidrahtleitung. Über den Leitungsersatzwiderstand RH fließt während
der Tastung ein Haltegleichstrom, der kapazitive Zweig mit dem Haltekondensator CH bewirkt einen
Strom während der Umschaltphasen.
Neuerdings sind an Stelle von polarisierten Relais vielfach kontaktlosc elektronische Schaltungen üblich.
Solche sogenannte elektronischen Relais, für die die Erfindung mit Vorteil anzuwenden ist, sind unter
anderem aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1945 240 bekannt. Ihr Einsatz macht jedoch eine
Schaltungsmodifikation notwendig. Gebräuchlich ist
eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2, wobei das elektronische Empfangsrelais hier vereinfacht durch
den Kontakt /> angedeutet ist. Die Umsetzerschaltung enthält an Stelle der Relaiswicklungen'.-1I und AU
dieohmscheii Widerstände Rl, Rl, denen über einen
Tiefpaß L, C der Steuereingang des elektronischen Senderelais AE parallel geschaltet ist. Der in diesen
Widerständen durch den Leitungsstrom /, b/w. den NachbildstroiTi /v zustandekommende Spannungsabfall
wechselt entsprechend den über die Zweidrahtleitung ZL ankommenden Einfachstromsignalen die
Polarität. Das LC-Glied dient zur Abflachung der Flanken der durch die Spannungen an der Widerstandsbrücke
definierten an den Eingang des elektronischen Relais AE gelangenden Stromsignale und
ermöglicht so die Einstellung des Nachbildwiderstandes RN bei kurzer Leitung ZL. Darüber hinaus bewirkt
das LC-Glied eine Unterdrückung kurzer Störimpulse und vermindert Beeinflussungsverzerrungen.
Die fiir linienstromgespeiste elektronische Tele- :
grafierelais erforderlichen Werte des Fingangsstroms lassen sich durch eine solche Widerstandsbrückc jedoch
nur sehr schwer erreichen. Einerseits dürfen die Widerstände nicht zu hochohmig sein, damit die Einbuße
an Leitungslänge nicht zu groß wird und der relativ niedrige nichtlineare Eingangswiderstand des
elektronischen Relais ohne störenden Einfluß bleibt, andererseits sollen sie hohe Werte aufweisen, damit
beim Strom-Nulldurchgang am Eingang der Relais infolge einer starken Abflachung der Signale die Verweilzeit
in der Mittellage beim Übergang aus der einen in die andere Schaltstellung, d.h. die der Flugzeit bei
elektromechanischen Relais entsprechende Undefinierte Phase, die zu einer Signalverzerrung fuhrt, nicht
zu groß wird. Bei Einfachstromtastung haben große Flugzeiten eine Verlängerung der startpolaren Impulse
zur Folge. Weiter tritt in der Ortsübertragung, d.h. bei Einfachstrom - Einfachstrom-Ubertragung
die Gefahr auf, daß die Relais in beiden Richtungen in die Mittellage gehen, was zu einer Verbindungsauslösung
führt. Schließlich kann es hierbei für bestimmte Leitungsarten und Leitungslängen unter Umständen
zu Rückkopplungsschwingungen kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine zweckmäßigere Lösung für die Umsetzung
von Gleichstrom-Telegrafiezeichen, insbesondere von Einfachstromsignalen, in für die Ansteuerungeiner
Doppelstromübertragungsschaltung geeignete Doppelstromsignale zu finden. Hierbei sollten
eine Erhöhung der übertragungsgüte, d.h. eine größere Reichweite durch größere überbrückbare Leitungslängen,
kleinere Verzerrungen und ein stabilerer rückschlagsfreier Betrieb erzielt werden.
Im einzelnen werden durch die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung die folgenden Anforderungen
erfüllt:
1. bistabiles Verhalten,
2. hohe Eingangsempfindlichkeit bei großem Eingangswiderstand und guter Entkopplung der
Ströme im Eingangskreis,
3. Versorgung mit Gleichstrom aus der Betriebsstromquelle- TB bei kleinem Eigenstrombedarf
und genügend abgegebenem Steuerstrom am Ausgang,
4. Gefahrlosigkeit von Kurzschlüssen, d.h. keine Überlastung im Rahmen der für Umsetzerschaltungen
geforderten Festigkeit infolge von Kurzschlüssen im Eingangsstromkreis,
5. Rechtfertigung schaltungstechnischen Mehraufwandes
durch Einsparungen an anderer Stelle.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß Widerständen in den
Zweigen einer an sich bekannten aus dem Teilnehmeranschlußkreis einerseits und einem Nachbildstromkreis
andererseits bestehenden Brückenschaltung über ein symmetrisches, der Zeichenabflachung
ι« dienendes Impedanzglied und über eine diesem nachgeschaltete
Impedanzwandlerstufe der Eingang einer bistabilen Kippstufe parallel geschaltet ist, daß die
Impedanzwandlerstufe aus gleichartig ausgebildeten, je einem der Widerstände in den Brückenzweigen zu-'5
geordneten Teilschaltungen besteht, die in Kollektorbasisschaltung betriebene Transistoren enthalten, deren
Fußpunkte unmittelbar leitend verbunden sind mit dem der Betriebsstromquelle - TB einerseits und den
Widerständen andererseits gemeinsamen Schal'ungspunkt
und daß die bistabile Kippstufe aus über Widerstände wechselseitig ruckgekoppelten Transistoren
symmetrisch aufgebaut ist, die abhängig vor. der Polarität der eingangsseitig anliegenden Gleichspannungsdifferenz
das über die Impedanzwandlerstufe an as tien Kippstufeneingang gelangende Potential der Betriebsstromquelle
derart auf die eine oder andere ■ Ausgangsklemme durchschalten, daß über kollektorseitig
vorgesehene an Masse geführte Widerstände an ihrem mit dem Eingang der Doppelstromübertragungsschaltung
gekoppelten Ausgang ein Gleichstrom wechselnder Richtung zustande kommt.
Vorteilhaft weisen die dem Eingang der Kippstufe über ein Impedanzglied und über eine Impedanzwandlerstufe
parallelen Widerstände der Brückenschaltung gegenüber herkömmlichen Schaltungen wesentlich niedrigere Ohmwerte auf, so daß die Leitungsstromverluste
in der Brückenschaltung gering gehalten werden und eingangsseitig entsprechend größere Leitungslängen verwirklicht werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind diese Widerstände der Brückenschaltung unterschiedlich
dimensioniert, wobei vorzugsweise der Widerstand des NachbildstromKreises zwecks Verringerung
der Verlustleistung durch den Nachbildstrom gegenüber dem Widerstand des Leitungsstromkreises
höherohmig gewählt wird.
Eine zweckmäßige und einfache Ausbildung erfährt die hier vorliegende Erfindung dadurch, daß das der
Impedanzwandlerstufe vorgeschaltete der Zeichen- SQ abflachung dienende Impedanzglied aus kapazitiven
und ohmschen Schaltelementen gebildet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Transistor der Teilschaltung der Impedanzwandlerstufe,
die dem mit dem Einfachstromsignal beauf-55 schlagten Widerstand der Brückenschaltung zugeordnet
ist, mit einem spannungsbegrenzenden Element verbunden, daß in einer speziellen Ausführung aus
einer zwischen Basis und Kollektor des Transistors geschalteten Zenerdiode bestehen kann. Die Zener-6o
diode verhindert bei ansteigendem Leitungsstrom das Überschreiten der für den Transistor höchstzulässigen
Basis-Emitter-Spercspannung und stellt somit einen wirksamen Schutz gegen eventuelle Kurzschlüsse im
Leitungsstromkreis dar.
65 Die mit ihrem Eingang an dem Ausgang der Kippstufe
geschaltet? Doppelstromübertragungsschaltung besteht vorzugsweise aus einem elektronischen Telegrafenrelais.
Hierbei ergibt sich als besonderer Vor-
teil, daß der bei elektronischen Relais im Vergleich zu elektromechanischen Relais erforderliche höhere
Haltegleichstrom über den Leitungsersatzwiderstand und demzufolge höherer Verlustleistung verringert
werden kann. Entsprechend kann auch der kapazitive Haltestrom durch andere Dimensionierung des HaI-tekondensatorzweiges
wesentlich verkleinert werden, wodurch ein geringerer Volumenbedarf zu erzielen
ist.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
sei an einem Ausführungsoeispicl gemäß Fig. 3 erläutert: Die Schaltung besteht eingangsseitig
aus einer symmetrisch aufgebauten Kollektorbasis-Vorstufe mit den beiden Transistoren Tl
und 7'2. Ein in Kollektorbasisschaltung betriebener Transistor hat bekanntlich die Eigenschaft eines Impedanzwandlcrs.
wobei die Ausgangsspannung die gleiche Phase und annähernd die gleiche Höhe wie die Steucreingangsspaniuing hat. Hierdurch ergibt
sich ein großer Eingangswiderstand und damit eine guie Entkopplung gegenüber den beiden Brückenwiderständen
Rl, Rl, die den Linien- bzw. Nachbildstrom führen. Außerdem entsteht sr>
ein sehr kleiner Innenwidersland der Stcuerspannungsquclle für die
Kippstufe. Diese ist mit zwei Transistoren bestückt und hat die Eigenschaften eines Schmitt Triggers. Ist
f.. B. der Eimitter des Transistors Tl positiver als der des Transistors Tl, so wird der Transistor T3 leitend
und der Transistor T4 gesperrt. Dieser Vorgang wird durch die Rückkopplungsströme über die Widerstände
RIO und RS bzw. über die Widerstände R9 und R6 beschleunigt. Geht nämlich der Transistor T4
aus dem leitenden in den gesperrten Zustand über, dann fließt über den Kollektorwiderstand R8 und den
Rückkopplungswiderstand RIO ein erhöhter Strom, der seinerseits an dem Widerstand RS einen Spannungsabfall
erzeugt 'welcher sich zu der Emitterspannung
des Transistors Tl in dem Sinne addiert, daß eine positive Rückkopplung entsteht, indem der Basis-Steuerstrom
des Transistors T3 erhöht wird. Gleichzeitig wird der vorher an den Widerstand R6
aufgetretene Spannungsabfall bei dem in den leitenden Zustand umgesteuerten Transistor T3 verkleinert,
wodurch für den Transistor TA der Übergang in den Sperrzustand beschleunigt wird. Der Eingang
der angesteuerten Doppelstromübertragungsschaltung
ist über einen Widerstand Rl an die Kollektoren der Transistoren T3 und T4 geschaltet.
Vor der Kollektorbasisstufe Tl, Tl liegt ein symmetrisches
RC-Glied, womit durch Abflachung der Zeichen Sicherheit vor kurzzeitigen Störspitzen erzielt
wird. Die zwischen Basis und Kollektor des Transistors Tl liegende Zenerdiode SZ schützt diesen vor
unzulässig hoher Basis-Emitter-Sperrspannung; deren zulässiger Grenzwert könnte nämlich andernfalls
bei einer zu hohen Differenzspannung an der Widerstandsbrücke, d.h. insbesondere bei ζω hohem Leitungsstrom
I1 (z.B. infolge Erdschluß) überschritten
werden. Der Mittelabgriff der Widerstandsbrücke ist unmittelbar mit den Kollektoren der Transistoren Tl
und Tl verbunden; dieser gemeinsame Anschlußpunkt für die Betriebsspannung muß bei der Transistorbestückung
(Vorstufe: pnp-Transistoren, Kippstufe: pnp-Transistoren) nach Fig. 3 Htets negatives
Potential haben. Bei umgekehrter Peilung der Betriebsspannung muß umgekehrte Bestückung erfolgen.
Da diö F.ingangswiderständc der Vorstufe sehr
hochohmig sind, ist es möglich, die Brückenwiderstände unterschiedlich groß zu machen und dies durch
ein umgekehrt proportionales Verhältnis der Ströme /. und /v wieder auszugleichen. Dadurch kann an
Nachbildstrom gespart werden.
F i g. 4 zeigt eine vereinfachte Gesamtschaltung für
die Einfachstrom-Doppelstrom-Umsetzung, wobei die angesteuerte Doppelstromübertragungsschaltung
aus einem elektronischen Telegrafenrelais AE besteht. Eingangsseitig ist die Transistorschaltung ge-
»o maß Fig. 3 KS an die Abgriffe einer Widerstandsbrückc
mit den Widerständen Rl und R2 geführt, deren Zweige einerseits durch den Tcilnehmeranschluß
FsM und die Zweidrahtleitung ZL. andererseits durch den Nachbildstromkreis RN gebildet wer-
1S den. Die Brückcnwidcrslande können sein niedcmhmig
gewählt werden. In einem ausgeführten Heispiel betragen ihre Werte je 68 Ohm. Zwecks Einsparung
von Nachbildstrom kann hier jedoch der von diesem diirchflossene Brückenwiderstand Rl auf /.B. IXO
J° Ohm erhöht werden. Damit erniedrigt sich der erforderliche
mittlere Wert des Nachbildstromes auf ca. 7.5 ηιΛ. Diese Maßnahme beeinflußt wegen der sehr
hochohmigen Eingangswiderstände ( "6 kOhm) der Transistorschaltung deien Eigenschaften nicht naeh-
a5 teilig. dagegen soll der vom Leitungsstrom durchflossene
Brückcnwiderstnnd Rl niedcrohmig sein (68 Ohm), um einen Verlust ;ni Leitungslänge zu vermeiden.
Der in der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 vorhandenc
/,C'-Tiefpaß entfallt, seine Funktion wird
durch das symmetrische RC-Glied in Fig. 3 übernommen. Bei einer Betriebsspannung UH — 60 V erfolgte
beispielsweise die Ansteuerung des elektronischen Relais AE mit einem definierten Rechleckstrom
von /, = ± 6 mA bzw. /, = ± 5 mA bei U11 = 48 V.
Hierbei ergab sich der in Fig. 5 gezeigte Zusammenhang
zwischen Eingangsstrom /, und Steuerstrom Ih.
Für /. = 0 ... 21 mA wird das nachgeschaltetc elektronische Relais AE mit I1= — 6 mA ( - 5 mA)
angesteuert, bei /; = 21.1 mA tritt der Kippvorgang
ein und es fließt ein Steuerstrom /, = 4 6 mA (+5 mA). Bei Verringerung von /, kippt die Transistorschaltung
bei /, = 19,7 mA in die ursprüngliche Lage zurück. Die Ansprcchsichcrheit ist also, bezogen
auf den mittleren Wert von /, = 20 mA, sehr groß Die Flankensteilheit von /f beim Kippvorgang bei angeschlossenem
Relais ergab Werte -.; 1 m A (.see. Eine
Flug/.eitvergrößerung bei abgeflachten Telegrafiezei·
chen kann damit nicht auftreten.
Auf Grund der sehr großen Ansprechsicherheit dei Transistorschaltung ermöglicht sie große Reichweiter
und kleine Verzerrungen. In dem geschilderten Aus führungsbeispiel wurden z. B. bei den jeweils angege
benen Textverzerrungen ό die folgenden Leitungs
längen überbrückt:
85 km 1,4 mm Kabelleitung bei 50-Bd-Unter brechunsstastung mit δ s 2,5 Ci-,
35 km 0,9 mm Kabelleitung bei 200-Bd-Gegen spannungstastung mit bso^c.
•c Die Rückschlagsicherheit beim Senden von de
Umsetzerschaltung zum Teilnehmer war in der Ver suchsschaltung auch noch bei um 30 % erhöhter
Nachbildstrom gewährleistet. Auch eine Einfach strom-Ortsübertragung zeigte keinerlei Neigung ζ
«5 Instabilitäten. Als Haltegleichstrom über den Lei
tungsersatzwiderstand RH sowie als kapazitive Haltestrom über den Haltekondensator CH genügte
je 40 mA. bei einem Wert der Kapazität CH vo
°'6DieFals \uführungsbeispiel oben geschilderte
Schaltung erwies sich auf Grund ihres völlig; symmetrischen
Aufbaus von Schwankungen der Betriebsspannung (±10*) und der Temperatur (bis
+ 80J C) praktisch unabhängig. Zusätzliche Steuei
vorgänge (z.B. Besetztzeichen-Signalisierung) sin wegen des hochohmigen Eingangswiderstandes d<
Kippschaltung einfach und mit kleinen Steuerströme durchführbar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Gleichstrom-Telegrafiezeiehen, insbesondere zur
Umsetzung der von einem Teilnehmer-Anschluß über eine Zweidrahtleitung einlaufenden Einfachstromsignale
in für die Ansteuerung einer Doppelst rom übertragungsschaltung geeignete
Doppelstromsignale, dadurch ge kenn- to
zeichnet, daß Widerständen (Rl, R2) in den
Zweigen einer an sich bekannten aus dem Teilnehmeranschlußkreis einerseits und einem Nachbildstrumkreis
andererseits bestehenden Brükkenschaltung über ein symmetrisches, der Zei- iu
chenabflachung dienendes Impedanzglied und über eine diesem nachgeschaltete Impedanzwandlerstufe
der Eingang einer bistabilen Kippstufe parallel geschaltet ist, daß die Impedanzwandlerstufi;
aus gleichartig ausgebildeten, je einem der Widerstände in den Brückenzweigen
zugeordneten Teilschaltungen besieht, die in Kollektorbasisschaltung betriebene Transistoren (Tl,
T2) enthalten, deren Fußpunkte unmittelbar leitend verbunden sind mit dem der Betriebsstromquelle
(— TB) einerseits und den Widerstanden (Rl, R2) andererseits gemeinsamen Schaltungspunkt,
und daß die bistabile Kippstufe aus über Widerstände wechselseitig rückgekoppelten
Transistoren ' Γ3, 74) symmetrisch aufgebaut ist,
die abhängig von der Polarität der eingangsseitig anliegenden Gleichspannung ,differenz das über
die Impedanzwandlerstufe an den Kippstufeneingang gelangenden Potential uer Betriebsstromquelle
derart auf die eine oder andere Ausgangsklemme durchschalten, daß über kollektorseitig
vorgesehene an Masse geführte Widerstände (Rl,
R8) an ihrem mit dem Eingang der Doppelstromübertragungsschaltung gekoppelten Ausgang ein
Gleichstrom wechselnder Richtung zustande kommt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Eingang der
Kippstufe über ein Impedanzglied und über eine Impedanzwandlerstufe parallelen Widerstände
(Rl, R2) der Brückenschaltung gegenüber herkömmlichen Schaltungen niedrigere Ohmwerte
aufweisen.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und
2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Eingang der Kippstufe über ein Impedaiizglied und über
eine Impedanzwandlerstufe parallelen Widerstände (Rl, R2) der Brückenschaltung unterschiedlich
dimensioniert sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Impedanzwandlerstufe
vorgeschaltete Impedanzglied aus kapazitiven und ohmschen Schaltelementen (Cl1
A3, R4) gebildet ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (71) der
Teilschaltung der Impedanzwandlerstufe, die dem mit dem Einfachstromsignal beaufschlagten Widerstand
(Rl) zugeordnet ist, mit einem spannungsbegrenzenden Element verbunden ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das spannunjjsbegrenzende
Element aus einer zwischen Basis und Kollektor des Transisiors geschalteten Zenerdiode
(SZ) besteht.
7. Schallungsanordnung nach Anspruch 1 bis h,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit ihrem Eingang an den Ausgang der Kippstufe geschaltete
Doppelstmmiiberiragiingsschaltung aus einem
elektronischen Relais (AE) besteht.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
DE2021754A DE2021754C3 (de) | 1970-05-04 | 1970-05-04 | Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Gleichstrom-Telegrafiezeichen |
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CA112,088A CA955855A (en) | 1970-05-04 | 1971-05-04 | Circuit arrangement for the conversion of direct-current telegraphy signals |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2021754A DE2021754C3 (de) | 1970-05-04 | 1970-05-04 | Schaltungsanordnung zur Umsetzung von Gleichstrom-Telegrafiezeichen |
Publications (3)
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DE2021754A1 DE2021754A1 (de) | 1971-12-02 |
DE2021754B2 DE2021754B2 (de) | 1973-06-07 |
DE2021754C3 true DE2021754C3 (de) | 1973-12-20 |
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ID=5770190
Family Applications (1)
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1971
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- 1971-05-04 CA CA112,088A patent/CA955855A/en not_active Expired
Also Published As
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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