DE2462876C2 - Rauchdetektor - Google Patents
RauchdetektorInfo
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Description
detektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es sind Rauchdetektoren bekannt, die den sogenannten Tyndall-Effekt ausnutzen, dem entsprechend Licht
von Rauchteilchen reflektiert bzw. gestreut wird und durch die dieses reflektierte Licht gemessen wird. Ein
dieser Messung entsprechendes Signal wird verstärkt und löst den Alarm aus. Die meisten der handelsüblichen
Detektoren verwenden als Lichtquelle Glühlampen, die dauernd in Betrieb sind. Solch ein Detektor, der In großem Umfang verwendet wird, ist beispielsweise in der
US-PS 33 82 762 beschrieben. Ein Nachteil von Rauchdetektoren dieser Art besteht darin, daß sie einen hohen
Stromverbrauch aufweisen und daß leicht Falschalarme ausgelöst werden, die durch Änderungen der Helligkeit
des Umgebungslichts und durch Spannungsänderungen
auf der Versorgungsleitung verursacht werden. Dementsprechend müssen solche Rauchdetektoren in einem
Gehäuse eingeschlossen sein, das zwar das Hineindiffundieren von Luft In das Gehäuse zuläßt, das aber verhindert, daß Umgebungslicht In dieses eintreten kann. Der
elektrische Schaltkreis muß mit Schaiteinrichtungen ausgerüstet sein, mit denen Änderungen der Versorgungsspannung ausgeglichen werden. Der photoelektrische
Detektor muß In hohem Maße gleichmäßig und stabil sein. Um diese Erfordernisse zu erfüllen. Ist ein beträcht-
Um einige der voranstehenden Nachtelle zu beheben,
ist vorgeschlagen worden, Blitzlichtquellen, wie beispielsweise eine Gasentladungsröhre, zu verwenden, um den
Stromverbrauch herabzusetzen. Es ist auch vorgeschla
gen worden, das gepulste Licht mit einer vorgegebenen
Frequenz zu modulieren und einen Verstärker zu verwenden, der nur auf diese Frequenz anspricht. Ein solches System Ist In der US-PS 33 16 410 beschrieben. Es
Ist außerdem vorgeschlagen worden, den Verstärker für
das vom lichtempfindlichen Element ausgehende Signal
nur dann betriebsbereit zu halten, wenn die Lichtquelle eingeschaltet ist, so daß Änderungen des Umgebungslichts und/oder elektrische Störungen, die auftreten während der Verstärker ausgeschaltet ist, keinen falschen
Alarm auslösen können. Bei einen solchen System verursachen jedoch Schwankungen des Umgebungslichts
und/oder elektrische Störungen, die auftreten während der Verstärker eingeschaltet Ist, dennoch Falschalarme.
Beispielsweise können Änderungen des Umgebungs
llchts, die einen Detektor dieser Art beeinträchtigen,
durch LichtbUtze, starkes Sonnenlicht, Einschalten der Raumbeleuchtung, Photo- und Gewitterblitze hervorgerufen werden. Die Verwendung einer gepulsten Licht-
quelle und. efne gepulsten VerstBrkers bringt den Vorteil
eines geringen Strom verbraucht Möglfche Fafschatorme
können jedoch dadurch nicht ausgeschlossen werden. Zur Vermeidung von Falschalarmen wurde daher die
Empfindlichkeit der Rauchdetektoren verringert.
Häufig wurden Rauehdetektoren dieser Art durch eine
Batterie betrieben. Eine Schwierigkeit beim Batteriebetrieb ergibt sich daraus, daß dann, wenn die Lichtquelle eingeschaltet wird, der Innenwiderstand der Batte-. rie einen Abfall der Klemmenspannung bewirkt. Soweit
der Verstarker aus derselben Batterie gespeist. wird,
erfährt auch dieser einen Spannungsabfall, der ein Spannungsstoßsignal Im Verstärker erzeugt, das ein Ausgangssignal liefern kann, das vielmal größer ist als das
Ausgangssignal, das bei Ansprechen der Einrichtung auf Rauch von der photoempftedllchen Einrichtung geliefert
wird. Es Ist schwierig oder unmöglich, dieses beiden Signalarten voneinander zu trennen.
Das gleiche Problem kann auftreten, wenn eine Vielzahl von Rauehdetektoren in einer Schleife an einer
gemeinsamen Spannungsquelle einer zentralen Schalttafel hängen. Da Detektoren dieser Art sehr wenig Strom
erfordern, besteht einer Ihrer großen Vorteile darin, daß
dünne Drähte für ihre Verbindung mit der tentralen
Schalttafel verwendet werden können. Der plötzliche Strom beim Einschalten der lichtemittierenden Einrichtung, der bis zu 7 Ampere betragen kann, verursacht
einen beträchtlichen Spannungsabfall an den Anschlüssen des Rauchdetektors, und es können dadurch Falschalarme im Verstärker ausgelöst werden.
Es sind verschiedene Anordnungen verwendet worden, um solche Spannungsstoßänderungen In der Stromversorgung zu verhindern. Beispielswelse Ist es möglich,
den Verstärker und die- lichtemittierende Einrichtung durch voneinander getrennte Batterien zu versorgen. Es
ist auch vorgeschlagen worden, den normal«weise ausgeschalteten Verstärker nur einzuschalten, nachdem die
lichtemittierende Einrichtung ausgeschaltet Ist. Bei einem von einer zentralen Steuertafel gespeisten Schleifensystem können getrennte Versorgungsleitungen für
die lichtemittierenden Einrichtungen und für die Verstärker vorgesehen werden. Alle diese Maßnahmen
verursachen jedoch zusätzliche Kosten, die bei den
meisten Rauehdetektoren nicht hinzunehmen sind.
Aus der US-PS 35 55532 Ist ein Rauchdetektor
bekannt, bei dem der die Lichtquelle erregende Oszillator und der Verstärker durch dieselbe Versorgungsquelle
versorgt werden und bei dem an de? von der Versorgungsquelie kommenden Leitung ein Rauschfilter vorgesehen Ist. Ein solches Rauchfilter Ist jedoch nicht in der
Lage zu vermelden, daß In dem Kreis auftretende Spannungsschwankungen den Bereich des Verstärkeis beeinflussen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dem·
gemäß darin, einen Rauchdetektor anzugeben, bei dem Falschalarme vermeldbar sind, die durch Spannungsschwankungen beim Einschalten der lichtemittierenden
Einrichtung entstehen.
Diese Aufgabe wird durch einen wie eingangs bereits erwähnten Rauchdetektor gelöst, der durch die In dem
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs i angegebenen Merkmale gekennzeichnet Ist.
Vorteilhafterwelse weist der erfindungsgemäße Rauchdetektor einen geringen Stromverbrauch auf.
Ein weiterer Vorteil· der vorliegenden Erfindung besieht darin, daß es möglich Ist, sowohl den Verstarker
als auch die lichtemittierende Einrichtung durch ein und dieselbe Spannungsquelle zu versorgen.
Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren naher
erläutert. Es zeigt
Fig. I einen erflndungsgemäßen Rauchdetektor, bei
dem als weitere Einrichtung ein Schalter vorgesehen I?t,
Fig, 2 eine AusfPhrungsform des erflndungsgemäßen
Rauchdetektor, bei dem als weitere Einrichtung eine Drosselspule vorgesehen ist;
Flg.3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rauchdetektors, bei dem als weitere Einrich
tung eine Zener-Diode vorgesehen ist.
Flg. 1 zeigt einen elektronischen Schaltkreis für einen
Rauchdetektor der Art, der mit reflektiertem bzw. gestreutem Licht arbeitet. Der Schaltkreis weist eine
lichtemittierende Diode LED und eine Fotozelle C auf, die sich außerhalb des direkten Strahlenganges der
Leuchtdiode befindet Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich die Fotozelle C in einem Winkel
von ungefähr 120° bis ungefähr 135° zur Achse des Licht-Strahls, um Licht aus einem vor der Diode gelegenen
Anteil des Strahles aufnehmen zu können. Mit dieser Anordnung wird der Vorteil des bekannten »Vorwärtsstreueffektes« ausgenutzt.
stärker A angeschlossen. Dessen Ausgang ist mit einem
verbunden. Der Ausgang des Pegeldetektors Ist an
einen Setzeingang eines Flip-Flop-Schaltkreises FF
angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Integrator
verbunden Ist, der eine alarmgebende Einrichtung K In
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist der pegeldetektor bzw. Differenzvergleicher normalerweise dadurch ausgeschaltet, daß der Signalanschluß desselben
über einen elektronischen Schalter 51 an Masse gelegt Ist.
Um die Leuchtdiode LED intermittierend zu betreiben.
Ist ein Impulsgenerator P vorgesehen, der zusätzlich zu
dem Impulsbetrieb für die Leuchtdiode auch gleichzeitig einen Impuls zum Inbetriebsetzen des Pegeldetektors
und einen Impuls an den Rücksetzeingang des Flip-Flops über den Diskriminator D abgibt. Der Diskriminator
formt aus dem Impuls einen Nadelimpuls, der zu Beginn des Impulszyklus an den Rücksetzeingang des Flip-Flops
gelangt.
Eine Leitung Wl führt von der Spannungsquelle VX
zum Impulsgenerator. Eine weitere Leitung WX, führt von der Spannungsquelle VX zum Verstärker A^ Zum
Pegeldetektor L und zur Fllp-Flop-Schaltung FF.
In die Leitung WX ist ein elektronischer Schalter 52
so zwischen der Spannungsquelle VX und den Schaltungstellen, die Ober diese Leitung gespeist werden, eingefügt.
Zwischen Massepotential und einem Punkt der Leitung Wl, der zwischen dem Impulsgenerator P und der Spannungsquelle Kl Hegt, Ist ein Kondensator Fl vorgeseher..
Zwischen Massepotential und einem Punkt der Leitung Wi, der zwischen den Schaltungstellen und dem Schalter
52 liegt, ist ein Kondensator F\ vorgesehen.
Der Impulsgenerator P gibt zusatzlich zu den voranstehend beschriebenen Funktionen einen Impuls an den
μ Schalter 52, um diesen zu öffnen und damit den Verstarker A und die zugeordnete«, an der Leitung JfI
liegenden Schaltungstelle von der Spannungsquelle wahrend der Zeitdauer zu trennen, wahrend der die Leuchtdiode LED gespeist wird. Auf diese Welse arbeiten der
Verstarker A und die zugeordnete Schaltung wahrend dieser Zeitdauer allein mit der in der Kapazität FX
gespeicherten Ladung
gezeigten Aribrdnung beschrieben. Beispielsweise beträgt
die Dauer des Impulses, während dessen die Leuchtdiode
Strom erhält, 2(^sec. Der Zeitabstand zwischen einzelnen
Impulsen kann ein oder zwei Sekunden betragen. Während der Zeltdauer, In der der Impulsgenerator P ■>
ausgeschaltet ist, werden die Kondensatoren Fl und Fl von der Spannungsquelle Vl her aufgeladen. Wenn von
dem Impulsgenerator P ein Impuls an die Leuchtdiode
LED abgegeben wird, wird gleichzeitig ein Impuls an den
Schalter 52 gegeben, um diesen zu öffnen. Der Verstärker A und andere an der Leitung Wl liegende Schaltungsteile
werden dementsprechend zu einem Zeltpunkt von der Spannungsquelle \'\ getrennt, in dem die Lichtdiode
LED eingeschaltet wird. Die für den Verstärker A erforderliche Versorgungsleistung kommt dann ausschließlich
aus der Kapazität Fl.
Aus dem Lichtstrahl reflektierte bzw. gestreute Lichtimpulse treten in die Fotozelle C ein und erzeugen eine
Reihe von Spannungsimpulsen am Eingang des Verstärkers A. Wenn die verstärkten Impulse eine genügende
Höhe haben, um den Bedingungen des Pegeldetektors L zu genügen, wird eine Reihe von Impulsen an den Rücksetzeingang
der Flip-Flop-Schaltung FF gegeben. Diese liefert eine Reihe von Impulsen (da die Flip-Flop-Schaltung
zu Beginn eines jeden Impulses zurückgesetzt wird) an den Integrator T. um einen Alarm auszulösen. Am
Ende eines jeden an der Lichtdiode LED anliegenden Impulses wird der Schalter Sl geschlossen, so daß der
Kondensator Fl um die geringe Ladungsmenge aufgeladen werden kann, die er zur Versorgung des Verstärkers
A und den weiteren Schaltungstellen abgegeben hat.
Bei der dargestellten Ausührungsform kann der für die Leuchtdiode LED vorgesehene Strom etwa 7 bis 10
Ampere betragen. Obgleich dieser Strom nur 20 nsec. lang fließt, würde er einen plötzlichen und wesentlichen
Abfall der Spannung am Verstärker verursachen, es sei denn, der Inner.widerstand der Spannungsquelle wäre so
niedrig, daß sie für kommerzielle Verwendung praktisch nicht in Frage käme. Ohne das Vorhandensein des Schalters
.S 2 und des Kondensators Fl würde ein wesentlicher Abfall der Versorgungsspannung des Verstärkers A
auftreten. Ein solcher Spannungsabfall würde eine plötzliche Änderung der Vorspannung im Verstärker A
bewirken, die von dem Verstärker A als ein Signal gewertet werden würde, das entweder Alarm auslösen oder ihn
unterbinden könnte, je nach der Phasenbeziehung des verwendeten Verstärkers. Eine Änderung der Versorgungsspannung
in einer solchen Größenordnung könnte ein Ausgangssignal des Verstärkers A auslösen, das
mehrfach größer ist als dasjenige Ausgangssignal, das durch ein Signal zu erhalten ist. das auf einer Lichtreflektion
hr*. -streuung an Rauchteilchen beruht.
Wenn das System in einer Schleife von einer Spannungsquelle einer zentralen Überwachungstafei her
betrieben wird, vermeidet die Abtrennung des Verstärkers
A von der Spannungsquelle Il durch Öffnen des
Schalters S2 während der Zeitdauer. :in der die Lichtdiode
LEU Strahlung aussendet, außerdem, daß Spannungsstöße
in der Schleife ein zufälliges Ansprechen des Verstärkers ergeben können.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Rauchdetektors, bei der der von gestrichelten Linien
umgebene Schaitungsteil den Schaltungsteil, der Anordnung
der Fi g 1 ersetzt, der dort von gestrichelten Linien
umgeben ist Der Schaltkreis nach Fig. 2 besitzt eine
Drosselspule CKl anstelle des Schalters Sl und eine
Drosselspule CKl in der zu dem impulsgenerator F
führenden Leitung Wl. Die Drosselspulen CKl und CKl haben derartige elektrische Werte, daß dann, wenn
vom Impulsgenerator P ein Impuls an die Leuchtdiode LED angelegt wird, die Drosselspulen CA-I4 (7(2 den
Verstärker A gegenüber dem negativen Hochfrequenz-Impuls abschirmen bzw. diesen abhalten, der durch den
plötzlichen Spannungabfall in der Spannungsquelle V I erzeugt wird.
Da die dem Verstärker A zugeführte Versorgungsspannung
selbst ein Hochfrequenzimpuls ist, der durch die Drossel CKl nicht hindurchgehen könnte, wird die Versorgungsspannung
für den Verstärker A im wesentlichen vollständig durch den Kondensator Fl geliefert.
Flg. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Rauchdetektors, b-_i der der von gestrichelten Linien
umgebene Schaltungsteil den In Fig. I von gestrichelten
Linien umgebenen Schallungsteil ersetzt. Der Schaltkreis nach Flg. 3 weist Zener-Dloden 21 und 22 auf, die
jeweils zwischen den Leitungen Wl und Wl und Massepotential liegen. Es sind Widerslände Rl und Rl
vorgesehen, die jeweils In der Leitung Wl bzw. Wl zwischen dem Anschluß der jeweiligen Zener-Diode 21
bzw. 22 und der Spannungsquelle Vl liegen. Beim Schaltkreis
nach Flg. 3 ist die Spannung der Spannungsquelle Vl höher, als dies für den Betrieb des Verstärkers A und
des Impulsgenerators P erforderlich wäre. Die Spannung wird durch die Zener-Dloden 21. 22 auf den richtigen
Wert gebracht.
Wenn durch den Impulsgenerator P die Diode LED in Betrieb p.esetzt wird, wird die Leistung dem Kondensator
F2 entnommen. Ein Spannungsabfall am Kondensatoreingang wird durch den Regeleffekt der Zener-Diode 22
verhindert. In gleicher Welse wird die am Verstärker A anliegende Spannung durch die Zener-Diode 21 geregelt,
so daß keine restlichen Spannungsänderungen an der Spannungsquelle Vl aufgrund des Einschaltens der
Lichtdiode LED oder aufgrund anderer Spannungsstöße auf der Versorgungsleitung eine Auslösung des Verstärkers
A bewirken könne. Es können verschiedene Kombinationen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen
abhängig von der jeweiligen Installation des Rauchdetektors verwendet werden. Wenn dieser z. H. mit Batterie
betrieben werden soll, wobei dieselbe Batterie auch die Alarmeinrichtung betreiben soll, empfiehlt es sich, bei
der Ausführungsform nach Fig. A eine Drosselspule In
der zum Impulsgenerator P führenden Leitung Wl vorzusehen, um Wellen bzw. Spannungsstöße auf dieser
Leitung zu vermeiden, die durch die Stromversorgung der Alarmeinrichtung infolge des Inbetriebsetzens des
Impulsgenerators verursacht sein könnten.
Ein Schalter 52 kann, soweit dies gewünscht wird,
auch in einer Ausführungsform nach den Fig. 2 und/oder 3 eingefügt werden.
Bei jeder im Rahmen der Erfindung liegenden Ausführungsform oder Kombination derselben, ist es wesentlich,
daß während der Dauer, in der der Verstärker für eine Verstärkung eines Impulses der Fotozelle oder einer
ihr entsprechenden Einrichtung betriebs-bzw. empfangsbereit
ist, und diesen Impuls an eine signalgebende Einrichtung weiterleitet, die Spannungen an den Kondensatoren
Fl und Fl gleich groß sind, abgesehen von der sehr
kleinen Differenz der Spannungen, die auf dem Umstand beruht, daß während der Betriebspause die lichterzeugende
Einrichtung etwa mehr Leistung aus dem Kondensator F2 entnimmt, als der Verstärker und die zügehörigen Schaltungsteile aus dem Kondensator Fl entnehmen.
Die Kondensatoren sind jedoch in bezug auf die erforderliche Leistung zürn Betrieb der betreffenden Scnaitüngsteile
ausreichend groß, so daß der Spannungsabfall an
Ihnen sehr klein Ist Im Vergleich zur Versorgungsspannung. Dementsprechend Ist die Spannungsdifferenz
zwischen den Kondensatoren am Ende des Impulses vernachlässigbar.
Obgleich bei der dargestellten AusfUhrungsform der
Verstärker dauernd mit Strom versorgt wird und der
Pegeldetektor normalerweise ausgeschaltet Ist und nur dann mit Strom versorgt wird, wenn die lichtemittierende Diode Licht emittiert, kann der Verstärker auch
normalerweise ausgeschaltet sein und nur während eines Anteils der Dauer, In der die lichtemittierende Diode eingeschaltet Ist, mit Strom versorgt sein.
Claims (11)
1. Rauchdetektor mit einer Lichtimpulse aussendenden Lichtquelle, mit einer Lfchtbewertungselnrichtung in Form einer auf Lichtimpulse hin bei einer
entsprechenden Reflexion an Rauchteilen elektrische Impulse erzeugenden Einrichtung und In Form einer
einen Pegeldetektor aufweisenden Auswerteschaltung für diese Impulse, deren Ausgangssignale zu einer
Alarmauslösung führen, wobei wenigstens für die Versorgung der Lichtbewertungseinrichtung eine
Spannungsquelle vorgesehen ist, der ein Kondensator parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine wettere Einrichtung (Sl, CKl, Rl und 11) vorgesehen ist, die dann, wenn die Lichtquelle (LED)
kein Licht erzeugt, einen Stromfluß zur Lichtbewertungselnrichtung (A, L, FF) und zum Kondensator
(Fl) zuläßt, und die, wenn die' Lichtquelle (LED) Licht erzeugt, diesen Stromfluß unterbricht, so daß in
diesem Fall die Lichtbewertungseinrichtung (A, L, FF)
durch den Kondensator (Fl) versorgt wird und im
Empfindllchkeltsberelch der Lichtbewertungseinrichtung (A, L, FF) liegende Spannungsimpulse gesperrt
werden.
2. Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Lichtquelle (LED)
erregender Impulsgenerator (P) vorgesehen ist, der von der Spannungsquelle (Vl, Vl) über eine eigene
Zuleitung (Wl) unter Umgehung der weiteren Einrichtung (Sl, CKl, R1 und 11) gespeist wird.
3. Rauchdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die "(gene Zuleitung (Wl)
parallel zur Spannungsversorgung ein weiterer Kondensator (Fl) geschaltet ist und *iaß die maßgeblichen
Schaltelemente so bemessen sind, daß die Spannungen am Kondensator (Fl) und am weiteren Kondensator (Fl) immer etwa gleich groß sind.
4. Rauchdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einrichtung ein Schalter (Sl) Ist (Fl g. I).
5. Rauchdetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (P) den
Schalter (Sl) betätigt (Flg. 1).
6. Rauchdetektor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einrichtung eine zwischen die Spannungsquelle (Vl) und den Kondensator
(Fl) eingefügte Impedanz (CKl) ist, die die Llchtbewertungselnrichtung (A, L, FF) gegen beim Einschalten des Impulsgenerators (P) auftretende Spannungsschwankungen schützt (Flg.2).
7. Rauchdetektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz eine Induktivität
(CKl) Ist, deren elektrische Charakteristik so bemessen Ist, daß sie Spannungsimpulse Im Frequenzbereich, In dem die Lichtbewertungseinrichtung
(A, L, Wempfindlich Ist, nicht hindurchläßt (Fig. 2).
8. Rauchdetektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschluß des weiteren Kondensators (Fl) und der Spannungsquelle
(V\) in die eigene Zuleitung (Wl) eine weitere Impe>
danz (CKl) eingefügt Ist, die wie die Impedanz (CKl)
gewährleistet, daß die Spannung am weiteren Kondensator (F 1) von Spannungsstößen der Spannungsquelle
(Vl) unbeeinflußt bleibt.
9. Rauchdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Einrichtung eine
Zenerdlode (21) dem Kondensator (Fl) parallel
geschaltet Ist und ein Widerstand (R IJ zwischen dem
jeweiligen Zenerdlodenanschluß und der Spannungsquelle (Vl) vorgesehen Ist,
10. Rauchdetektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum weiteren Kondensator (FV eine weitere Zenerdiode (22) geschaltet !st
and daß ein weiterer Widerstand (Rl) zwischen dem
jeweiligen Zenerdiodenanschluß und der Speisequelle (Vl) in der eigenen Zuleitung (Wl) vorgesehen Ist
ίο (FIg. 3).
11. Rauchdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (A) der Lichtbewertungseinrichtung (A, L, FF) während
eines Anteils der Dauer, in der die Lichtquelle (LED)
!5 eingeschaltet Ist, mit Strom versorgt wird.
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- 1975-01-31 FR FR7503156A patent/FR2254024B3/fr not_active Expired
Patent Citations (3)
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