DE2124934A1 - Magnetkopf zum Aufzeichnen von binaren Digits in großer Dichte - Google Patents
Magnetkopf zum Aufzeichnen von binaren Digits in großer DichteInfo
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Description
H. F. E L L M E R
6«7 I D S T E I N
FRIEDENSSTRASSE £9/31
TELEFON: IDSTEIN Ii 17
ERA-1953 ΛΛΛ,Λ
ρ 123024 2124934
SPERRT RAND CORPORATION, N-ew York, N. X./USA
Magnetkopf zum Aufzeichnen von binären Digits in großer Dichte
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Schreibkopf zum Aufzeichnen
von binären Digits auf einem sich bewegenden Magnetband mit einem dünnen, magnetischen Film von uniaxialer Anisotropie in einer zur
Ausbildung von Bloch- oder Querdomänenwänden unzureichenden Dicke,
dessen leichte Magnetisierungsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft.
Gemäß einem früheren, eigenen Vorschlag wird eine hohe, magnetische
Aufzeichnungsdichte mit Hilfe eines Magnetkopfes erreicht, dessen Aufzeichnungsspalt induktiv mit einem sich bewegenden, dünnen, ferromagnetischen
Film als Aufzeichnungsträger gekoppelt ist. Das Aufzeichnungsmedium hat eine Dicke, die zur Aufnahme von Blochwänden
nicht ausreicht, so daß es zwischen benachbarten Domänen nur Neelwände
enthalten kann, wobei seine leichte Achse orthogonal zur Richtung der Relativbewegung verläuft, also die Aufzeichnungen in der Querrichtung
erfolgen. Die Domänenzwischenwände des Aufzeichnungsträgers sind derart ausgebildet, daß die Magnetisierung innerhalb der Wände
denselben Drehsinn, also denselben Wicklungssinn, z. B. in der oder gegen die Uhrzeigerrichtung aufweist, weil im Aufzeichnungsspalt orthogonale
Felder Hr und Hn, wirksam werden. Das Feld Hr längs der
leichten Achse des Aufzeichnungsträgers besitzt also die eine oder andere (entgegengesetzte) Polung, während das Feld H- quer zur leichten
Achse des Aufzeichnungsträgers auch die eine oder andere (entgegengesetzte) Polung annehmen kann, damit während der Erzeugung der
Domänenzwischenwände das resultierende Feld Hq im selben Wicklungssinn rotieren kann. Dadurch daß Neel-Domänenzwischenwände vom selben
Wicklungssinn zur Anwendung kommen, sind diese Wände nahezu unzerstörbar, so daß magnetische Aufzeichnungen in hoher Dichte unter
Verwendung von magnetisierbaren Materialien durchführbar sind, die
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eine kleine Schaltfeldstärke aufweisen; die Wände werden im Aufzeichnungsträger
von der Vorderkante des nachlaufenden Polschuhes exakt angeordnet, was durch die Zeitpunkte der Polungsumkehr der
gleichzeitig angelegten Stromsignale, die die Felder IL und Hm erzeugen,
festgesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Schreibkopf
anzugeben, der beim Aufzeichnen hintereinander liegender Domänen von entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung zwischen diesen Neel-Domänenzwischenwände
vom selben Wicklungssinn also entwederstets im oder stets gegen den Uhrzeigersinn aufbaut.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Aufzeichnungsspalt
des magnetischen Kreises im Schreibkopf, in seiner Längsrichtung gesehen, senkrecht zur Bewegungsrichtung des Magnetbandes
gestellt ist, und daß ein Treibleiter den magnetischen Kreis durchsetzt und schräg zur Bewegungsrichtung des Magnetbandes angeordnet
ist.
Wenn dieser Treibleiter erregt wird, besitzt das im Spalt befindliche
Feld sowohl eine große Komponente quer zum Spalt, die auf die Magnetisierung des magnetischen Kreises zurückzuführen ist, als auch eine
kleine Komponente in Längsrichtung des Spaltes, die eine Komponente des schräggestellten Feldes ist, die von dem durch den Treibleiter
hindurchgehenden Strom erzeugt wird. Bei einer Stromumkehr im Treibleiter wird eine wirksame Rotation des Feldes innerhalb des Spaltes
hervorgerufen.
Beim magnetischen Aufzeichnen in hoher Dichte wird der Spalt des magnetischen Schreibkopfes mit dem sich bewegenden, dünnen, ferromagnetischen
Film als Aufzeichnungsträger induktiv gekoppelt, dessen
Dicke jedoch so bemessen ist, daß er nur Neelwände zwischen den benachbarten
Domänen ausbilden kann; seine leichte Achse verläuft zur Richtung der Relativbewegung senkrecht oder zur Längsrichtung des
Aufzeichnungsspaltes parallel. Die Magnetisierung aller Neel-Domänen-
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zwischenwände des Aufzeichnungsträgers besitzt denselben Drehsinn,
also Wicklungssinn (z. B. in der Uhrzeigerrichtung). Das bipolare Signalfeld des Treibleiters ist im spitzen Winkel zum Aufzeichnungsspalt gerichtet, damit das Spaltfeld und eine orthogonale Komponente
des Signalfeldes aus der Treibleitung orthogonal bzw. parallel zur Richtung der leichten Achse des Aufzeichnungsträgers aufgeprägt werden
können.
Der Schreibkopf enthält einen mattierten, dünnen, ferromagnetischen
Film als magnetisierbar Schicht und einen leitenden Körper. In dieser
Schicht ist der Aufzeichnungsspalt unter einem spitzen Winkel Θ- zur
Längsachse des leitenden Körpers ausgebildet; die leichte Achse der Schicht ist außerdem bezüglich der Längsachse des leitenden Körpers
schräggestellt. Der Aufzeichnungsspalt ist parallel zur leichten Achse des Aufzeichnungsträgers gerichtet und derart induktiv gekoppelt,
daß bei einer Aufprägung eines Signalfeldes Ho mit Hilfe des leitenden
Körpers das sich ergebende Spaltfeld Hq ein Treibfeld in die harte
Achse des Aufzeichnungsträgers ist, das die Magnetisierung VL, des
Aufzeichnungsträgers längs dessen harter Achse ausrichtet. Infolge der Anlegung des Stromsignals an den eingeschobenen leitenden Körper
weist das Signalfeld einen spitzen Winkel 0 « 90 - Θ- zum Aufzeichnungsspalt
auf; seine Stärke ist viel kleiner als die des Spaltfeldes Hq; Hq '-- Ho. Das Signalfeld Hg erzeugt auch eine Vektorkomponente
als Vormagnetisierungsfeld Hß orthogonal zum Spaltfeld Hq und parallel
zum Schreibspalt. Dieses Vormagnetisierungsfeld Hg baut in Kombination
mit dem Spaltfeld Hq ein resultierendes Feld H^ von solcher
Stärke im Aufzeichnungsspalt auf, daß die Magnetisierung VL, des Aufzeichnungsträgers
in Richtung auf den einen oder anderen stabilen Magnetisierungszustand aus der harten Achse herausgeführt wird. Während
der Aufzeichnungsspalt und sein Feld am Aufzeichnungsträger entlanglaufen, folgt die Magnetisierung M^ des Aufzeichnungsträgers dem
Feld in die Ausrichtung aur leichten Achse, und die Polung wird durch
die zugehörige Polung des angelegten Signalfeldes Hg vorgegeben.
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- Bei einer Polungsumkehr des Signalfeldes Hg z. B. zum Schreiben der
binären Digitfolge 0, 1, 0 usw. bewirkt die Stärke des Signalfeldes,
wenn es Unter die Größe H^ der magnetisierbaren Schicht des Schreibkopfes
abfällt, daß die Magnetisierung It, des Aufzeichnungsträgers
aus der Lage in der harten Achse z.B. gegen den Uhrzeigersinn durch die so gebildete Domänenzwischenwand in die Richtung der leichten
Achse der magnetisierbaren Schicht gedreht wird und bei einer Umkehr der Polung des Signalfeldes Hg wieder gegen den Uhrzeigersinn in
Richtung auf die neue Ausrichtung zur harten Achse gedreht wird. Während der Aufzeichnungsspalt am Aufzeichnungsträger entlangläuft,
fällt die Magnetisierung KL· des Aufzeichnungsträgers in die leichte
Achse in der neuen Richtung, die durch die zugehörige neue Richtung des angelegten Signalfeldes Hg festgelegt ist.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden ausführlich erläutert. Die Einzelheiten der Figuren geben die wichtigsten Merkmale der Erfindung wieder. Es stellen
dar:
Figur 1 in perspektivischer Ansicht die Anordnung des magnetischen
Schreibkopfes gemäß der Erfindung,
Figur 2 die Magnetisierungsrichtungen der Domänen für das in der ' Querrichtung aufzeichnende System der Erfindung,
Figur 3 den Verlauf des Signalfeldes Hg, je ein Vektordiagramm mit
dem Spaltfeld Hq1 dem Signalfeld Hg, dem Vormagnetisierungsfeld
Hg und das resultierende. Feld H^ und die sich
ergebenden Orientierungen der Magnetisierung in den Aufz ei chnungsträgern,
Figur 4 die gegen den Uhrzeigersinn rotierenden Vektoren in einer
Neel-Domänenzwischenwand zwischen benachbarten, je eine
binäre Null und Eins wiedergebenden Domänen und
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Figur 5 die gegen den Uhrzeigersinn rotierenden Vektoren in einer Neel-Domänenzwischenwand zwischen benachbarten Domänen, die
eine binäre Eins und Null wiedergeben.
Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht eines magnetischen Schreibkopfes
10, in dem eine Unterlage 12, eine magnetisierbare Schicht 14» eine leitende Schicht 16 und eine weitere magnetisierbare Schicht 18
gestapelt übereinander liegen und vorzugsweise in einem ununterbrochenen Vakuumaufdampfverfahren ausgebildet sind. Beispielsweise kann
die leitende Schicht 16 ein Kupferband von 40.000 A Dicke und 10 Mil (0,25 mm) Breite sein, während die magnetisierbaren Schichten 14 und
18 dünne, ferromagnetische Filme aus 81 $ Nickel und 19 % Eisen in
einer Dicke von 4.000 A und in einer Breite von 15 Mil (0,38 mm) sind; die beiden Schichten weisen eine ausgerichtete, leichte Achse 22 auf,
die gegenüber der zu einer Längsachse 24 der leitenden Schicht 16 parallelen Richtung so weit schräg gestellt ist, daß eine zufällige
Dispersion oder Schrägstellung der Magnetisierung des Kopfes verhindert wird, so daß sich bei einer Anlegung des Feldes von der leitenden
Schicht 16 an die magnetisierbaren Schichten 14 und 18 die gesamte Magnetisierung in einer einzigen Richtung dreht. Bei dieser Schrägstellung
addiert sich das von der im Kopf rotierenden Magnetisierung erzeugte Streufeld zu dem steuernden Feld der Schicht 16 und hält
außerdem ein steuerndes Feld bei, während der Strom in der Schicht 16 und sein zugehöriges Feld durch Null hindurchgehen. Die Breite eines
Aufzeichnungsspaltes 20 kann in der Größenordnung von 0,1 Mil (0,0025 mm) liegen; er ist unter einem Winkel von θ- β 30° zur Längsachse
24 der leitenden Schicht 16 gedreht. Oberhalb des Schreibkopfes 10 bewegt sich ein magnetisierbarer Aufzeichnungsträger 28 in der
Richtung eines Pfeiles 34; seine Längsachse 26 ist orthogonal zum Aufzeichnungsspalt 20 angeordnet; der Aufzeichnungsträger ist ein
dünner, ferromagnetischer Film mit einer Dicke, bei der sich zwischen den benachbarten Domänen keine Blochwände, sondern nur Neelwände ausbilden
können; eine leichte Achse 30 des Filmes verläuft parallel zum Aufzeichnungsspalt 20· Von einer Signalquelle 32 wird ein Stromsignal
passender Polung der leitenden Schicht 16 zugeleitet, wodurch
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eine binäre Eins oder Null im Aufzeichnungsträger 28 in Form der einen
oder anderen Polung seiner Magnetisierung K, längs der leichten
Achse 30 eingeschrieben wird.
40 In Figur 2 sind die Magnetisierungsrichtungen von Domänen/bei dem
in der Querrichtung aufzeichnenden System der Erfindung anschaulich gemacht. Sie verlaufen in der einen oder anderen Richtung längs einer leichten Achse 42 eines magnetisierbaren Mediums 44. Zwischen
den benachbarten Domänen von entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung sind folglich Domänenzwischenwände 46 parallel zur leichten Achse
42 vorhanden, die die eigentümlich hohe Wandstabilität hervorrufen«
Doraänengrenzen 48 zwischen Domänen gleicher Magnetisierungsrichtung
existieren nicht, sondern die benachbarten Domänen gleicher Polung bilden eine einzige große Domäne. Parallel zur leichten Achse 42 des
magnetisierbaren Mediums 44 ist ein Aufzeichnungsspalt 50 gezeigt, dessen hinterer Rand die scharf begrenzten Domänenwände 46 von hoher
Stabilität aufbaut.
In Figur 3 sind untereinander der Verlauf des Signalfeldes Hg, das
von der leitenden Schicht 16 erzeugt wird, sobald aus der Signalquelle 32 (Figur 1) Stromsignale passender Polung angelegt werden, die
Vektordiagramme mit dem Spaltfeld Hq, dem Signalfeld H« und dem Vormagnetisierungsfeld
Hn ferner die Richtung des resultierenden Feldes
Ψ HR im Aufzeichnungsspalt 20, die auf das Signalfeld Hg zurückzuführen
ist, und die Orientierung der resultierenden Magnetisierung Mj, in je
einem Aufzeichnungsträger 60 gezeichnet, nachdem an diesem der hintere Rand des Aufzeichnungsspaltes 20 entlang gelaufen ist. Das einzelne,
bipolare Signalfeld Hg erzeugt infolge der Wechselwirkung mit den
magnetisierbaren Schichten des Kopfes das Spaltfeld Hq und das Vormagnetisierungsfeld
Hg, das lediglich die orthogonale Komponente des
Signalfeldes H« in der Länge des Aufzeichnungsspaltes ist, um das resultierende
Feld HR im Aufzeichnungsspalt 20 zn erzeugen, das während
der Entstehung der Domänenzwischenwänd® im Aufzeichnungsträger 60 in
derselben Wicklungsrichtung rotiert. Das resultierende Feld HR bewirkt
seinerseits, daß die resultierende Magnetisierung M^ im Aufzeichnungsträger
60 zum Einschreiben der digitalen Information su» standekommt.
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In Figur 3 ist am magnetischen Aufzeichnungsträger 60 eine leichte
Achse 66 angegeben, und er bewegt sich in der Sichtung eines Pfeiles
68. Er möge eine einzige Spurbreite mit zahlreichen Domänen 70 aufweisen, wobei diejenigen von entgegengesetzter Magnetisierung durch eine
Neel-Domänenzwischenwand 72 von einander getrennt sind· FUr die Erfindung
ist das Zustandekommen der Magnetisierung innerhalb der Neel-Domänenzwischenwände
im selben Wicklungssinn wesentlich. Ein gleichförmiger Wicklungssinn z. B. gegen die Uhrzeigerrichtung bedeutet, daß
die'Magnetisierungsrichtungen längs der leichten Achse 66 in benachbarten Domänen entgegengesetzt sind.
In den Figuren 4 und 5 ist der gegen den Uhrzeigersinn rotierende Vektor
in einer Domänenzwischenwand 72b bzw. 72d ausführlich wiedergegeben, um beim Aufzeichnen den Übergang innerhalb einer Digitfolge von
einer binären Null und Eins bzw. Eins und Null zu veranschaulichen.
Falls die Stromquelle 32 der leitenden Schicht 16 ein Stromsignal zuführt,
wird um diese Schicht herum und insbesondere im Bereich der magnetisierbaren Schichten 14 und 18 das Signalfeld Hg mit einer positiven
Polung 58 erzeugt. Letzteres verläuft in diesem Bereich in Umfangsrichtung unter einem spitzen Winkel 0 — 90 - Θ- gegenüber dem
Aufzeichnungsspalt 20 und der leichten Achse 30 des Aufzeichnungsträgers 28. Wenn die magnetisierbaren Schulten 14 und 18 dünne, ferromagnetische
Filme von hoher Koerzitivkraft sind, rufen sie quer zum Aufzeichnungsspalt 20 unter dem Winkel Θ· bezüglich des Signalfeldes
Hg ein Spaltfeld Hq alt einer Stärke hervor, die die des Signalfeldes
Hg um mehrere Größenordnungen übertrifft. Das Signalfeld Hg erzeugt
das Vormagnetisierungsfeld Hß, das die zum Spaltfeld Hq innerhalb des
Spaltes 20 orthogonale Komponente des Signalfeldes Hg ist. Dieses
Vormagnetisierungsfeld Hg magnetisiert das viel intensivere Spaltfeld
Hq in der einen oder anderen (entgegengesetzten) Richtung entsprechend
der Polung des angelegten Signalfeldes Hg vor, wodurch die Orientierung
des resultierenden Feldes HR hervorgerufen wird. Während des
Laufes des Aufzeichnungsspaltes 20 längs des Aufzeichnungsträgers 60 fällt dessen Magnetisierung Mn in die leichte Achse 66 in derjenigen
Richtung, die durch die Polung des angelegten Signalfeldes Hg bestimmt
ist
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Wenn jener Abschnitt des Aufzeichnungsträgers 60, der sich am Aufzeichnungsspalt
20 des Schreibkopfes 10 befunden hatte und vom re-'sultierenden
Feld Hß eines Vektors 90a beeinflußt war, unter diesem
Aufzeichnungsspalt herausläuft, richtet sich die resultierende Magnetisierung Mj4 bezüglich der leichten Achse 66 nach oben aus, wie
durch einen Vektor 92a gezeigt ist, wobei eine binäre Null eingeschrieben sein möge. Falls ein gleiches Signal, also eine* Null in
eine benachbarte Domäne 70b zu einer Zeit t-, eingeschrieben werden
soll, braucht, die Stromquelle 32 bloß weiterhin ihr positives Stromsignal
der leitenden Schicht 16 zuzuführen, wodurch die Magnetisierung Mjj der Domäne 70b nach oben längs der leichten Achse 66 ausgerichtet wird, wie durch einen Vektor 90b veranschaulicht ist, der
dem Vektor 90a zu einer Zeit t entspricht·
Falls verschiedene digitale Daten, z. B. eine binäre Sins in einer
benachbarten Domäne 70c eingeschrieben werden sollen, führt die Stromquelle 32 zu einer Zeit t2 ein negatives Stromsignal der leitenden
Schicht 16 zu und erzeugt dabei das Signalfeld Hg mit einer negativen
Amplitude 94» die dieselbe Größe, aber ein entgegengesetztes Vorzeichen
wie die Amplitude 56 hat. Während das Signalfeld Hg durch Null abfällt,
wird das Spaltfeld Hq infolge der Magnetisierung der Schichten 14 und
18 derart beeinflußt, daß das resultierende Feld HR sich gegen den
Uhrzeigersinn bewegt und durch einen nach links gerichteten Vektor
94 c rotiert. Wenn die Stärke des Signalfeldes Hg im Negativen zunimmt,
wird das Spaltfeld Hq wieder derart beeinflußt, daß das resultierende
Feld H™ sich weiterhin gegen den Uhrzeigersinn dreht, bis
es als Vektor 90c nach unten gerichtet ist. Sobald dieser Abschnitt des Aufzeichnungsträgers 60 den Aufzeichnungsspalt 20 des Schreibkopfes
10 verläßt und vom resultierenden Feld HR des Vektors 90c nicht
mehr beeinflußt wird, richtet sich die resultierende Magnetisierung Mg! nach unten auf die leichte Achse 66 aus, wie durch einen Vektor
92c angegeben ist. Hierdurch möge eine binäre Eins eingeschrieben sein. Wenn dasselbe Signal, also die binäre Eins in eine benachbarte
Domäne 70d zu einer Zeit t, eingeschrieben werden soll, braucht die
Stromquelle 32 bloß weiterhin dieses Stromsignal dem leitenden Körper 16 zuiuleiten, wodurch das negative Signalfeld Hg mit der Amplitude
94 beibehalten und die Magnetisierung Mjj der Domäne 70d nach unten
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längs der leichten Achse 66 gerichtet wird, wie als Vektor 92d dargestellt
ist.
Falls unterschiedliche digitale Daten, z. B. eine binäre Null in eine
benachbarte Domäne 7Oe eingeschrieben werden sollen, führt die Stromquelle 32 zu einer Zeit t, der leitenden Schicht 16 ein positives
Stromsignal zu, um das Signalfeld H« mit der positiven Amplitude 58
zu erzeugen. Wenn die Intensität des Signalfeldes Hg unter die Anisotropiefeldstärke
Hg der magnetisierbaren Schichten 14 und 18 des
Schreibkopfes 10 absinkt und durch Null hindurchgeht, wird das Spaltfeld
Hq infolge der Magnetisierung der Schichten I4 und 18 so beeinflußt,
daß das resultierende Feld H™ gegen den Uhrzeigersinn durch
die Richtung eines Vektors 94e nach rechts rotiert. Sobald die Stärke des Signalfeldes Hg ins Positive über die Anisotropiefeldstärke H^
der magnetisierbaren Schichten 14 und 18 hinaus zunimmt, wird das Spaltfeld H« wieder derart beeinflußt, daß das resultierende Feld Hd
die Rotation gegen den Uhrzeigersinn fortsetzt, bis die Richtung eines Vektors 90e nach oben erreicht ist. Wenn jener Abschnitt des Aufzeichnungsträgers
60, der sich im Aufzeichnungsspalt 20 des Schreibkopfes 10 befunden hat und durch das resultierende Feld Hp des Vektors
90e beeinflußt war, unter dem Aufzeichnungsspalt hervorkommt, richtet sich die resultierende Magnetisierung M» nach oben auf die
leichte Achse 66 aus, wie durch einen Vektor 92e in Figur 3 zu sehen ist. Hierbei ist eine binäre Null eingeschrieben.
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Claims (2)
- PATENTANSPRÜCHEMagnetischer Schreibkopf zum Aufzeichnen von binären Digits auf einem sich bewegenden Magnetband mit einem dünnen, magnetischen Film von uniaxialer Anisotropie in einer zur Ausbildung von Bloch- oder Querdomänenwänden unzureichenden Dicke, dessen leichte Magnetisierungsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsspalt (20) des magnetischen Kreises im Schreibkopf (10), in seiner Längsrichtung gesehen, senkrecht zur Bewegungsrichtung (34) des Magnetbandes (28) gestellt ist, und daß ein Treibleiter (16) den magnetischen Kreis durchsetzt und schräg zur Bewegungsrichtung des Magnetbandes (28) angeordnet ist.
- 2) Schreibkopf nach dem Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der magnetische Kreis des Schreibkopfes (10) Schichten (14 und 18) aus einem magnetischen Film von uniaxialer Anisotropie aufweist, die den Treibleiter (16) umgeben, und daß die leichte Achse (22) der Schichten (14 und 18) zum Treibleiter (16) unter einem Winkel geneigt ist, der zumindest gleich dem Dispersionswinkel des Films ist.109886/1631Leer seife
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
EGA | New person/name/address of the applicant | ||
8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |