DE2519560A1 - SPIRAL SPRING ARRANGEMENT AS ELECTRIC LINE - Google Patents
SPIRAL SPRING ARRANGEMENT AS ELECTRIC LINEInfo
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Description
A 41 178 bA 41 178 b
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14. April 1975April 14, 1975
Timex Corporation Waterbury, Connecticut 06720 U.S.A.Timex Corporation Waterbury, Connecticut 06720 U.S.A.
Als elektrische Zuleitung dienende Spi ralfederanordnungHelical spring arrangement serving as an electrical supply line
Die Erfindung betrifft eine als elektrische Zuleitung dienende Spiralfederanordnung, welche eine Spiralfeder aufweist, an der ein elektrischer Leiter angebracht ist. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit derartigen Spiralfederanordnungen für elektrische Uhren, Drehspulinstrumente wie Galvanometer und dgl.The invention relates to a spiral spring arrangement which is used as an electrical supply line and which has a spiral spring has to which an electrical conductor is attached. In particular, the invention is concerned with such Coil spring arrangements for electrical clocks, moving coil instruments such as galvanometers and the like.
Spiralfeder-Anordnungen der eingangs erwähnten Art sind bereits bekannt (DT-PS 1,078,677), um eine auf der Unruh einer elektrischen Uhr angebrachte Spule mit einer Antriebsschaltung zu verbinden. Die Spiralfeder bildet dabei die Coil spring arrangements of the type mentioned are already known (DT-PS 1,078,677) to connect a coil attached to the balance of an electric watch with a drive circuit. The spiral spring forms the
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Unruh-Spiralfeder und die eine Leitung der elektrischen Verbindung, während der mit ihr verbundene, elektrische Leiter die zweite Leitung bildet. Bei einer Ausführungsform der bekannten Spiralfederanordnung umgibt eine elektrisch leitende Schicht koaxial einen elektrisch leitenden Kern, während bei einer anderen Ausführungsform zwei flache, elektrisch leitende und gegeneinander anliegende Schichten mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht die Spiralfederanordnung aufbauen; schließlich ist bei einer dritten Ausführungsform eine Spiralfeder als das eigentliche Federelement vorgesehen, längs deren Kante ein elektrischer Leiter verläuft. Die bekannten Spiralfederanordnungen haben sich jedoch in der Praxis nicht durchgesetzt, und zwar traten auf die Unterschiede in den Temperaturausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Teile der Spiralfederanordnung zurückzuführende Schwierigkeiten auf; andere Nachteile sind in den Biegespannungen begründet, welche während des Arbeitens der Spiralfeder auf deren einander gegenüberliegenden Seiten unterschiedliche Vorzeichen haben.Balance-balance spring and the one wire of the electric Connection, while the electrical conductor connected to it forms the second line. In one embodiment of the known spiral spring arrangement, an electrically surrounds conductive layer coaxially an electrically conductive core, while in another embodiment two flat, electrically conductive and mutually adjacent layers with an insulating layer arranged in between the spiral spring arrangement build up; finally, in a third embodiment, a spiral spring is used as the actual spring element provided, along the edge of which an electrical conductor runs. The known spiral spring arrangements However, they have not caught on in practice, namely the differences in the temperature expansion coefficients difficulties attributable to the various parts of the coil spring assembly; other disadvantages are due to the bending stresses which occur during the operation of the spiral spring on its opposite sides have different signs.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die bekannten Spiralfederanordnungen so zu verbessern, daß ihre Eigenschaften weniger temperaturabhängig sind. Bei einer Spiralfederanordnung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der elektrische Leiter so angeordnet wird, daß er im wesentlichen in der Fläche der neutralen Schicht der Spiralfeder liegt. Dadurch wird gleichzeitig der Vorteil erzielt, daß eine solche Spiralfederanordnung eine längere Lebensdauer besitzt, da sie The invention was based on the object of the known spiral spring arrangements to be improved so that their properties are less temperature dependent. With a spiral spring arrangement of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the electrical conductor is arranged so that it lies substantially in the surface of the neutral layer of the coil spring. This will at the same time achieved the advantage that such a spiral spring arrangement has a longer service life because it
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nicht der Gefahr eines Dauerbruchs aufgrund der im Betrieb auftretenden Biegewechselspannungen unterliegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der Spiralfeder mindestens ein elektrischer Leiter angebracht und von dieser elektrisch isoliert, wobei sich der elektrische Leiter im wesentlichen längs der Fläche der neutralen Schicht bzw. der neutralen Faser der Spiralfeder erstreckt. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der elektrische Leiter entlang der oberen oder unteren Schmalseite der Spiralfeder verläuft.is not subject to the risk of fatigue failure due to the alternating bending stresses occurring during operation. At a preferred embodiment of the invention is on the coil spring at least one electrical conductor attached and electrically isolated from this, wherein the electrical Conductor extends substantially along the surface of the neutral layer or the neutral fiber of the spiral spring. Particularly It is useful if the electrical conductor runs along the upper or lower narrow side of the spiral spring.
Durch die Erfindung wurde also eine Spiralfederanordnung geschaffen, die sich für solche sich bewegenden Elemente eignet, zu denen mindestens zwei elektrische Verbindungen gezogen werden müssen; zu diesem Zweck wird mindestens ein elektrischer Leiter in Form eines Leitungsdrahts oder einer elektrisch leitenden Schicht auf einer Schmalseite der Spiralfeder angeordnet, und zwar an der Stelle geringster Spannungen während des Arbeitens der Spiralfeder.The invention thus created a coil spring arrangement which is suitable for such moving elements suitable, to which at least two electrical connections must be made; for this purpose, at least an electrical conductor in the form of a conductor wire or an electrically conductive layer on one narrow side the spiral spring arranged, namely at the point of lowest stresses during the work of the spiral spring.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Ansprüche 2-7.Further features of the invention are the subject of the appended claims 2-7.
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der beigefügten zeichnerischen Darstellung verschiedener Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Spiralfederanordnung und der nachfolgenden Beschreibung. Die Zeichnung zeigt in:Details and advantages of the invention also emerge from the attached drawing of various embodiments of the spiral spring arrangement according to the invention and the description below. The drawing shows in:
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Fig. 1 eine vereinfachte Draufsicht auf eine mit einer Spule versehene Unruh einer elektrischen Uhr, welche eine erfindungsgemäße Spiralfederanordnung aufweisen soll/ in den1 shows a simplified plan view of a balance wheel of an electric watch provided with a coil, which should have a coil spring arrangement according to the invention / in the
Fig.2-5 Querschnitte durch die Spiralfederanordnungen verschiedener Ausführungsformen in größerem Maßstab, inFig. 2-5 Cross sections through the spiral spring arrangements various designs on a larger scale, in
Fig. 6 einen Ausschnitt eines Spiralfederschlüssels einer erfindungsgemäßen Spiralfederanordnung in größerem Maßstab, und in6 shows a larger detail of a spiral spring key of a spiral spring arrangement according to the invention Scale, and in
Fig. 7 einen Teil einer erfindungsgemäßen Spiralfederanordnung in der Draufsicht und'in vergrößertem Maßstab.7 shows a part of a spiral spring arrangement according to the invention in plan view and on an enlarged scale.
Die Figur 1 zeigt eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Unruh mit einer Nabe 2, wobei auf der Unruh eine kleine elektrische Spule 3 angeordnet ist, welche mit nicht gezeigten, fest angeordneten Magneten zusammenwirken soll, um die Unruh in bekannter Weise anzutreiben. Ein Ende einer Spiralfeder 4 ist in einem Widerlager 5 festgelegt, und der Regulierung der wirksamen Länge der Spiralfeder dient ein Schlüssel 20, dessen in Figur 1 dargestelltes Ende in bekannter Weise längs der Spiralfeder 4 verschoben werden kann.FIG. 1 shows a balance wheel designated as a whole by 1 with a hub 2, with a small electric balance on the balance wheel Coil 3 is arranged, which is to interact with fixed magnets, not shown, to move the balance wheel in known way to drive. One end of a coil spring 4 is set in an abutment 5, and the regulation the effective length of the spiral spring is a key 20, the end of which is shown in Figure 1 in a known manner can be moved along the spiral spring 4.
Die Unruh 1 kann Teil einer elektrischen Uhr sein, wie sie beispw. die DT-PS 1,078,677 zeigt.The balance wheel 1 can be part of an electric clock, as shown, for example, in DT-PS 1,078,677.
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Das andere Ende der Spiralfeder 4 ist an einer Nabe 2 befestigt, und geeignete elektrische Verbindungen dienen dazu, die Spule 3 mit einer nicht gezeigten Antriebsschaltung zu verbinden; zu diesem Zweck führen Verbindungsleitungen 6 von den beiden Enden der Spulenwicklung zu der Spiralfeder bzw. zur Unruh und Verbindungsleitungen 7 von der Spiralfeder und vom Widerlager 5 zu der nicht dargestellten Antriebsschaltung.The other end of the coil spring 4 is attached to a hub 2, and suitable electrical connections are used to connect the coil 3 to a drive circuit, not shown; for this purpose connecting lines 6 lead from the two ends of the coil winding to the Spiral spring or to the balance and connecting lines 7 from the spiral spring and from the abutment 5 to the not shown Drive circuit.
Die Spiralfeder 4 stellt nun eine Zweileiter-Anordnung dar, wobei der eine Leiter elektrisch leitend mit der Unruh 1 verbunden ist - ggf. über die Nabe 2 -, während der andere Leiter hiervon elektrisch isoliert sein soll.The spiral spring 4 now represents a two-wire arrangement, one conductor being electrically conductive with the balance wheel 1 is connected - possibly via the hub 2 -, while the other conductor should be electrically isolated therefrom.
Die Figur 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1, und zwar durch eine erste Ausführungsform der Spiralfeder. Diese umfaßt ein Federband 8, welches das eigentliche Federelement darstellt und einen ungefähr rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken besitzt. Es besteht aus einem elektrisch leitenden Material mit geeigneten elastischen Eigenschaften, insbesondere aus einer Nickel-Eisen-Legierung, einer Berylliumlegierung oder aus Stahl. Erfindungsgemäß ist nun ein drahtförmiger, elektrischer Leiter 9 mit dem Federband 8 verbunden; dieser Leiter kann blank oder mit einer Isolierschicht versehen sein und er verläuft längs einer Schmalkante des Federbands 8, an der er mit Hilfe eines elektrisch isolierenden Klebers 10 befestigt ist. Der Durchmesser des Leiters 9 liegt vorzugsweise unter der Dicke des Federbands 8. Als Kleber verwendetFIG. 2 shows a section along the line A-A in FIG. 1, through a first embodiment of FIG Coil spring. This comprises a spring band 8, which represents the actual spring element, and an approximately rectangular one Has a cross-section with rounded corners. It consists of an electrically conductive material with suitable elastic properties, in particular from a nickel-iron alloy, a beryllium alloy or from Stole. According to the invention, a wire-shaped, electrical conductor 9 is now connected to the spring band 8; this ladder can be bare or provided with an insulating layer and it runs along a narrow edge of the spring strip 8 which it is attached with the aid of an electrically insulating adhesive 10. The diameter of the conductor 9 is preferably under the thickness of the spring band 8. Used as an adhesive
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man zweckmäßigerweise Epoxyharz oder einen Lack, so daß der Leiter 9 nicht nur am Federband 8 befestigt, sondern gleichzeitig gegenüber diesem elektrisch isoliert wird. Zwar' ist der besondere Klebertyp nicht kritisch, es sollte jedoch gewährleistet sein, daß der Leiter 9 über der Mitte der Schmalseite des Federbands 8 gehalten wird, d.h. über der Stelle geringster Biegebeanspruchungen. Dies bedeutet, daß der elektrische Leiter über der neutralen Schicht der eigentlichen Spiralfeder liegen soll, wobei sich die besten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Spiralfederanordnung dann ergeben,wenn die Verbindungslinie der Querschnittsflächenschwerpunkte des elektrischen Leiters in der Fläche der neutralen Schicht der Spiralfeder liegt. Bei der dargestellten Ausführungsform verläuft die neutrale Faser bzw. die neutrale Schicht der Spiralfeder durch das Zentrum des den Querschnitt bildenden Rechtecks, und zwar erstreckt sich die neutrale Schicht parallel zu der Richtung der größeren Abmessung der Spiralfeder.expediently epoxy resin or a lacquer, so that the conductor 9 is not only attached to the spring band 8, but is electrically isolated from this at the same time. The particular type of adhesive is not critical, it should however, it must be ensured that the conductor 9 is held over the middle of the narrow side of the spring band 8, i.e. over the point of lowest bending stress. This means that the electrical conductor is above the neutral layer of the actual spiral spring should lie, with the best properties of the spiral spring arrangement according to the invention result when the line connecting the cross-sectional area centroids of the electrical conductor lies in the surface of the neutral layer of the spiral spring. In the The embodiment shown runs the neutral fiber or the neutral layer of the spiral spring extends through the center of the rectangle forming the cross section the neutral layer is parallel to the direction of the larger dimension of the coil spring.
Die Fig. 3 zeigt statt eines drahtförmigen, elektrischen Leiters einen elektrisch leitenden Folienstreifen 12, der auf einer der Schmalseiten des Federbands 8 angeordnet ist. Mit 11 wurde eine elektrische Isolierschicht bezeichnet, die zweckmäßigerweise zunächst auf das Federband 8 aufgetragen wird und bei der es sich mit Vorteil um eine Glas-, eine Lack- oder eine Silikonschicht handelt. Erst dann wird der Folienstreifen 12 aufgebracht, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, chemische oder elektrochemische Auftragungsverfahren anzuwenden oder den Folienstreifen3 shows, instead of a wire-shaped, electrical conductor, an electrically conductive film strip 12, the is arranged on one of the narrow sides of the spring band 8. With 11 an electrical insulating layer was designated, which is expediently first applied to the spring strip 8 and which is advantageously a glass, a lacquer or a silicone layer is involved. Only then is the film strip 12 applied, and it turns out to be has proven advantageous to use chemical or electrochemical application processes or the film strip
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im Vakuum aufzudampfen. Es eignen sich vor allem serigraphische Verfahren, es kann aber auch gestrichen, aufgesprüht oder elektroplatiert werden.to evaporate in a vacuum. Serigraphic processes are particularly suitable, but it can also be painted or sprayed on or electroplated.
Für manche Anwendungsgebiete kann es wünschenswert sein, das eigentliche Federelement aus elektrisch nicht leitendem Material wie Kunststoff oder Glasfasern herzustellen. Für solche Fälle eignet sich die Ausführungsform gemäß Fig. 4 mit einem elektrisch nicht leitenden Federband 13. Benötigt man dann zwei elektrische Leiter, so werden zweckmäßigerweise zwei drahtförmige Leiter 9 und 14 mittels Kleberschichten 10 und 15 angebracht, und zwar wieder über den Mitten der Schmalseiten des Federbands 13. In diesem Fall muß es sich bei dem Kleber natürlich nicht um einen isolierenden Klebstoff handeln.For some areas of application it may be desirable to make the actual spring element from electrically non-conductive Manufacture material such as plastic or fiberglass. The embodiment according to FIG. 4 is suitable for such cases with an electrically non-conductive spring band 13. If two electrical conductors are then required, it is expedient to use two wire-shaped conductors 9 and 14 attached by means of adhesive layers 10 and 15, again over the middle of the Narrow sides of the spring strip 13. In this case, of course, the adhesive need not be an insulating adhesive Act.
Selbstverständlich könnten bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 an die Stelle der drahtförmigen Leiter 9 und 14 auch leitende Folienstreifen treten, wie dies die Fig. 3 offenbart. Of course, in the embodiment according to 4, instead of the wire-shaped conductors 9 and 14, conductive foil strips are also used, as shown in FIG. 3.
Bei allen Ausführungsformen könnten die elektrischen Leiter auch nach außen elektrisch isoliert sein.In all embodiments, the electrical conductors could also be electrically isolated from the outside.
Eine weitere Ausführungsform zeigt die Fig. 5; hier ist ein Federdraht 16 mit rundem Querschnitt dargestellt, bei dem es sich zweckmäßigerweise um einen Federdraht handelt, wie ihn die US-PS 3,528,237 offenbart. Dieser Federdraht stellt den einen elektrischen Leiter dar, während einAnother embodiment is shown in FIG. 5; here is a spring wire 16 is shown with a round cross-section, which is expediently a spring wire, as disclosed in U.S. Patent 3,528,237. This spring wire represents an electrical conductor while a
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zweiter von einem Leiterdraht 17 gebildet wird, welcher mit dem Federdraht 16 durch eine Isolierschicht 18 verbunden ist. Es kann dabei vorteilhaft sein, daß es sich auch bei dem Leiterdraht 17 um einen Federdraht handelt, der dann aus einem anderen Material als der Federdraht 16 hergestellt sein kann, um die Spiralfederanordnung temperaturmäßig zu kompensieren; bei dieser Ausführungsform können sich also die elastischen Eigenschaften der Drähte 16 und 17 mit der Temperatur unterschiedlich ändern. Diese Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist die Vorteile auf, daß sich größere Querschnittsmodule bzw. Flächenträgheitsmomente ergeben als mit einem Federdraht, runden Querschnitts, daß das Temperaturverhalten der Spiralfederanordnung besser ist und daß die letztere zwei elektrisch voneinander getrennte Leiter zur Verfügung stellt. Auch hier soll der Leiterdraht 17 wieder über der neutralen Schicht des Federdrahts 16 verlaufen.the second is formed by a conductor wire 17 which is connected to the spring wire 16 by an insulating layer 18 is. It can be advantageous that the conductor wire 17 is also a spring wire, which can then be made of a different material than the spring wire 16 to the temperature of the spiral spring assembly to compensate; in this embodiment, the elastic properties of the wires 16 and 17 change differently with the temperature. This embodiment according to FIG. 5 has the advantages that larger cross-sectional modules or area moments of inertia result than with a spring wire, round cross-section, that the temperature behavior of the spiral spring arrangement is better and that the latter two are electrical provides separate conductors. Here, too, the conductor wire 17 should again be above the neutral one Layer of the spring wire 16 run.
Die Fig. 6 läßt einen Teil des Schlüssels 20 in größerem Maßstab als in Fig. 1 erkennen; dieser Schlüssel hat einen üblichen Regulierschlitz 21, durch den sich die Spiralfeder hindurcherstreckt. Der Regulierschlitz besitzt eine verbreiterte Öffnung 22, die den Leiter 9 umgibt, so daß nicht die Gefahr besteht, daß dieser elektrische Leiter mit einem an Masse liegenden Teil in Berührung kommt, wenn die Spiralfeder in üblicher Weise oszilliert.FIG. 6 shows part of the key 20 on a larger scale than in FIG. 1; this key has one usual regulating slot 21 through which the spiral spring extends. The regulating slot has a widened one Opening 22 surrounding the conductor 9, so that there is no risk of this electrical conductor with a part lying on earth comes into contact when the spiral spring oscillates in the usual way.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform, dieIdie Fig. 6 zeigt, sind sowohl das Federband 8 als auch der drahtförmige Leiter 9 mit Isolierschichten 8a und 9a versehen.In a preferred embodiment, shown in FIG shows, both the spring band 8 and the wire-shaped conductor 9 are provided with insulating layers 8a and 9a.
Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Spiralfederanordnung ist aus der Fig. 7 ersichtlich, die einen Teilbereich des Federbands 8 und des drahtförmigen Leiters 9 in der Draufsicht zeigt. Es ist bekannt, daß ein einer Bxegebeanspruchung unterworfenes Teil eine neutrale Faser oder eine neutrale Schicht besitzt, die definiert ist als diejenige Fläche, in der weder Zug- noch Druckbeanspruchungen des Werkstoffs auftreten. Diese neutrale Faser oder neutrale Schicht ist in Fig. 7 mit 19 bezeichnet worden. Bei einem Teil gleichförmigen Querschnitts wie bei dem Federband 8 verläuft die neutrale Schicht durch das Zentrum des Teils. Erfindunsgemäß ist der Leiter 9 auch in dieser neutralen Schicht angeordnet, wo er am wenigsten durch die Zug- und Druckspannungen beansprucht wird, die beim Oszillieren der Spiralfeder auftreten.The functional principle of the spiral spring arrangement according to the invention can be seen from FIG. 7, which shows a partial area of the spring band 8 and the wire-shaped conductor 9 in plan view. It is known that a one The stressed part has a neutral fiber or layer which is defined as the area in which neither tensile nor compressive loads occur on the material. This neutral fiber or neutral layer has been designated by 19 in FIG. 7. With a part of uniform cross-section like that Spring band 8 runs the neutral layer through the center of the part. According to the invention, the conductor 9 is also in this neutral layer, where it is least stressed by the tensile and compressive stresses that occur when oscillating the spiral spring occur.
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509849/0654509849/0654
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US47239374A | 1974-05-22 | 1974-05-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2519560A1 true DE2519560A1 (en) | 1975-12-04 |
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ID=23875343
Family Applications (1)
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE2519560A1 (en) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10119974A1 (en) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Karlheinz Beckhausen | Signals relaying device e.g. for motor vehicle, trains and buses, includes intermediate conductors designed as partly conducting springs |
-
1975
- 1975-05-02 DE DE19752519560 patent/DE2519560A1/en not_active Withdrawn
- 1975-05-20 CH CH642175A patent/CH588112B5/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-05-20 CH CH642175D patent/CH642175A4/xx unknown
- 1975-05-22 FR FR7516006A patent/FR2272432A1/en active Granted
- 1975-05-22 JP JP6145975A patent/JPS512469A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10119974A1 (en) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Karlheinz Beckhausen | Signals relaying device e.g. for motor vehicle, trains and buses, includes intermediate conductors designed as partly conducting springs |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2272432B3 (en) | 1978-12-01 |
| FR2272432A1 (en) | 1975-12-19 |
| JPS512469A (en) | 1976-01-10 |
| CH588112B5 (en) | 1977-05-31 |
| CH642175A4 (en) | 1976-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |