DE2951340A1 - OPTICAL RECORD CARRIER - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft einen optischen Aufzeichnungsträger mit einer Schicht aus durch auffallendes Licht abzulösendem Absorptionsmaterial auf einem das Licht reflektierenden Material.The invention relates to an optical recording medium with a layer of light to be detached Absorbent material on a light reflecting material.
Bei einem solchen in der US-PS 40 97 895 beschriebenen Aufzeichnungsträger mit einem sogenannten Ablöseaufzeichnungsmedium ist ein lichtreflektierendes Material, wie Aluminium oder Gold, mit einer lichtabsorbierenden Schicht, wie Fluoreszein, bedeckt. Wird ein fokussierter, intensitätsmodulierter Laserstrahl, z.B. von einem Argon- oder Helium/Kadmium-Laser, auf das Aufzeichnungsmedium gerichtet, wird das lichtabsorbierende Material verdampft oder abgelöst und es entsteht ein Loch, durch welches die lichtreflektierende Schicht freigelegt wird. Die Dicke der das Licht absorbierenden Schicht wird so gewählt, daß das Bauelement ein minimales Reflexionsvermögen besitzt. Nach der Aufnahme ergibt sich dann ein maxiamler Kontrast zwischen der minimalen Reflexion der das Licht absorbierenden Schicht und der Reflexion der das Licht reflektierenden Schicht. Es kann auf diese Weise ein Reflexions/Absorptions-Muster in dem Aufzeichnungsträger gebildet werden. Wenn das lichtreflektierende Material als dünne Schicht auf einem nichtleitenden Substrat vorgesehen ist, wird die aus dem Lichtstrahl absorbierte Energie in einer sehr dünnen Schicht konzentriert, weil der Energieverlust sowohl durch Reflexion an der dünnen Absorptionsschicht als auch aufgrund Übertragung durch die Reflexionsschicht gering ist. Die Aufnahmeempfindlichkeit eines solchen Aufzeichnungsträgers ist daher überraschend hoch.In such a recording medium described in US Pat. No. 4,097,895 with a so-called release recording medium is a light reflective material such as aluminum or gold, covered with a light absorbing layer such as fluorescein. Becomes a focused, intensity-modulated Laser beam, e.g. from an argon or helium / cadmium laser, directed onto the recording medium becomes the light absorbing one Material evaporates or detached and a hole is created through which the light-reflecting layer is exposed. The thickness of the light-absorbing layer is chosen so that the component has a minimum Has reflectivity. After the exposure, there is then a maximum contrast between the minimum reflection the light absorbing layer and the reflection of the light reflecting layer. It can be this way a reflection / absorption pattern can be formed in the recording medium. When the light reflective material is used as thin layer is provided on a non-conductive substrate, the energy absorbed from the light beam is in concentrated in a very thin layer because the energy loss is low both due to reflection on the thin absorption layer and due to transmission through the reflection layer. The recording sensitivity of such The recording medium is therefore surprisingly high.
Obwohl das bekannte System an sich zufriedenstellend arbeitet, ist der Nachteil in Kauijzu nehmen, daß es sich bei den verwendeten Argon- und Helium/Kadmium-Lasern umAlthough the known system works satisfactorily per se, the disadvantage in Kauijzu is that it is in the argon and helium / cadmium lasers used
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sperrige Bauelemente handelt, deren Betrieb erhebliche elektrische Energie erfordert. Außerdem wird ein äußerer Lichtmodulator benötigt. Wünschenswert wäre es aber, mit geringerem Energiebedarf arbeiten zu können; das wäre möglich bei Verwendung von Festkörper-Injektionslasern, z.B. Aluminiumgalliumarsenid-Lasern. Solche Laser strahlen Licht im Bereich zwischen 750 und 850 Nanometern (nm) aus.Bulky components are involved, the operation of which requires considerable electrical energy. It also becomes an exterior Light modulator required. However, it would be desirable to be able to work with less energy; that would be possible when using solid-state injection lasers, e.g. aluminum gallium arsenide lasers. Such lasers emit light in the range between 750 and 850 nanometers (nm).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Absorptionsmaterialien für den eingangs genannten optischen Aufzeichnungsträger zu schaffen, das im Wellenlängenbereich der Strahlung von Festkörper-Injektionslasern absorbiert. Für die Anwendbarkeit als Lichtabsorptionsschicht müssen diese Materialien jeweils in Form einer dünnen, gleiten Schicht optischer Qualität und vorbestimmter Dicke herzustellen sein, bei der Frequenz der verwendeten Lichtquelle absorbieren und durch eine solche Bestrahlung das Ablösen oder Schmelzen glatter Löcher gestatten, daß sich ein Informationsmuster mit einem Signal-Rauschspannungsverhältnis von wenigstens etwa 40 Dezibel (dB) ergibt.The invention is based on the object of providing absorption materials for the optical recording medium mentioned at the beginning create that in the wavelength range of radiation from solid-state injection lasers absorbed. These materials must each be used as a light absorption layer be manufactured in the form of a thin, sliding layer of optical quality and predetermined thickness, at the frequency of absorb the light source used and allow the peeling or melting of smooth holes through such irradiation, that there is an information pattern with a signal-to-noise ratio of at least about 40 decibels (dB) results.
Die erfindungsgemäße Lösung ist für den optischen Aufzeichnungsträger eingangs genannter Art gekennzeichnet durch einen das Licht absorbierenden (Farb-)Stoff der FormelThe solution according to the invention is for the optical recording medium of the type mentioned at the beginning characterized by a light-absorbing (color) substance of the formula
P 29 51 540.4 295 13A0 P 29 51 540.4 295 13A0
-S--S-
als Absorptionsmaterial, wobei X Wasserstoff oder Chlor und M Blei, Aluminium, Vanadium oder Zinn (+4) bedeuten.as absorption material, where X is hydrogen or chlorine and M is lead, aluminum, vanadium or tin (+4).
Erfindungsgemäß kann ein Ablöse-Aufzeichnungsträger geschaffen werden, zu dem eine lichtreflektierende Schicht und eine lichtabsorbierende Schicht gehören, wobei letztere aus einem bei etwa 750 bis 850 nm Wellenlänge absorbierenden Farbstoff vorgenannter Formel besteht. Für den erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger sind insbesondere folgende Stoffe geeignet: BIeiphthalοzyanin, Chloraluminiumphthalozyanin, Vanadylphthalozyanin, Zinnphthalοzyanin oder Chloraluminiumchlorphthalozyanin. According to the invention, a release recording medium can be provided which includes a light reflecting layer and a light absorbing layer, the latter consisting of a dye of the aforementioned formula which absorbs at about 750 to 850 nm wavelength. For the invention The following substances are particularly suitable for recording media: Biophthalocyanine, chloroaluminium thaloocyanine, Vanadyl phthalocyanine, tin phthalocyanine or chloroaluminum chlorophthalocyanine.
Alle vorstehenden Verbindungen absorbieren bei den Wellenlängen von Festkörper-Injektionslasern und alle können so auf eine lichtreflektierende Schicht aufgedampft werden, daß sich glatte Lichtabsorptionsschichten mit optischer Qualität ergeben, in denen Informationen mit hohem Signal-Rauschspannungsverhältnis aufzuzeichnen sind. All of the above compounds absorb at the wavelengths of solid-state injection lasers and all of them can do so a light-reflecting layer can be vapor-deposited to form smooth light-absorbing layers with optical quality in which information with a high signal-to-noise ratio is to be recorded.
Vanadylphthalozyanin besitzt einen Brechungsindex von 2,4 und einen Absorptionskoeffizienten K von 1,0 bei 800 mn. Chloraluminiumphthalozyanin besitzt einen Brechungsindex von 3»2 und einen Absorptionskoeffizienten von 0,5 bei 800 nm. Bleiphthalozyanin besitzt einen Brechungsindex von 2,4 und einen Absorptionskoeffizienten von 0,4 bei 800 nm. Chloraluminiumchlorphthalozyanin besitzt einen Brechungsindex von 3»1 und einen Absorptionskoeffizienten von 0,3 bei 800 nm.Vanadyl phthalocyanine has a refractive index of 2.4 and an absorption coefficient K of 1.0 at 800 mn. Chloraluminium thalocyanine has a refractive index of 3 »2 and an absorption coefficient of 0.5 800 nm. Lead phthalocyanine has a refractive index of 2.4 and an absorption coefficient of 0.4 800 nm. Chloraluminum chlorophthalocyanine has a Refractive index of 3 »1 and an absorption coefficient of 0.3 at 800 nm.
Wenn die Lichtreflexionsschicht selbst eine Schicht auf einem Substrat darstellt, ist die Art des Substrats nicht kritisch. Ein solches Substrat sollte eine optisch glatte, ebene Oberfläche besitzen, auf der eine nachträglich aufgebrachte Lichtreflexionsschicht haftet. BeispielsweiseWhen the light reflective layer itself has a layer on it represents a substrate, the type of substrate is not critical. Such a substrate should have an optically smooth, Have a flat surface on which a subsequently applied light reflection layer adheres. For example
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sind Platten oder Scheiben aus Glas oder Kunststoff geeignet. Wenn sich das Lichtreflexionsmaterial als selbsttragende, optisch glatte Schicht herstellen läßt, kann ein Substrat entfallen. Das Lichtreflexionsmaterial soll das zum Aufzeichnen benutzte Licht reflektieren. Geeignete Lichtreflexionsmaterialien sind Aluminium, Rhodium, Gold und ähnliches. Das Lichtreflexionsmaterial besitzt eine solche Dicke, daß es das auf** zeichnende Licht reflektiert.plates or panes made of glass or plastic are suitable. If the light reflection material can be produced as a self-supporting, optically smooth layer, a substrate can be omitted. The light reflecting material should reflect the light used for recording. Suitable light reflective materials are aluminum, rhodium, gold and the like. The light reflecting material having a thickness such that it reflects the drawing on ** light.
Die erfindungsgemäßen Phthalozyanin-Farbstoffe können durch übliches Vakuumverdampfen aufgebracht werden. Der Stoff wird in ein geeignetes Gefäß gegeben und dann in eine Vakuumkammer gesetzt. Das Gefäß wird danach an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen. Ein Substrat wird oberhalb des Farb-Stoffs angeordnet. Die Vakuumkammer wird auf etwa 1,3 x 10 Pa evakuiert. Daraufhin wird das Gefäß über die Spannungsquelle elektrisch beheizt, um die Temperatur des Farbstoffs auf dessen Verdampfungstemperatur zu erhitzen. Die Verdampfung wird solange fortgesetzt, bis eine Farbstoffschicht der erforderlichen Dicke auf der Lichtreflexionsschicht niedergeschlagen worden ist. Wenn dieses Ziel erreicht ist, werden der Strom abgeschaltet und die Kammer belüftet.The phthalocyanine dyes according to the invention can be applied by conventional vacuum evaporation. The fabric will placed in a suitable vessel and then placed in a vacuum chamber. The vessel is then connected to an electrical voltage source. A substrate is created above the dye arranged. The vacuum chamber is evacuated to about 1.3 x 10 Pa. The vessel is then electrically heated by the voltage source to keep the temperature of the dye to be heated to its evaporation temperature. Evaporation continues until a layer of dye the required thickness has been deposited on the light reflective layer. When this goal is achieved the current is switched off and the chamber ventilated.
Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:Further details of the invention are explained on the basis of the schematic representation of exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Aufzeichnungsträger vor der Aufnahme; 1 shows a cross section through a recording medium before recording;
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Aufzeichnungsträger von Fig. 1 nach der Aufnahme; und FIG. 2 shows a cross section through the recording medium of FIG. 1 after recording; and
Fig. 3 ein zum Aufnehmen und Abspielen des Aufzeichnungsträgers geeignetes System. 3 shows a system suitable for recording and playing back the recording medium.
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Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger, der einem aufzeichnenden Lichtstrahl noch nicht ausgesetzt war. Der Aufzeichnungsträger besteht aus einem Glassubstrat 110, einer Lichtreflexionsschicht 112 und einer Lichtabsorptionsschicht 114. Die Lichtreflexionsschicht 112 kann durch eine Goldschicht von etwa 60 mn Dicke gebildet sein. Als Absorptionsschicht 114 wird erfindungsgemäß ein Phthalozyanin-Farbstoff verwendet.1 shows a recording medium according to the invention which has not yet been exposed to a recording light beam was. The recording medium consists of a glass substrate 110, a light reflection layer 112 and a light absorption layer 114. The light-reflecting layer 112 can be formed by a gold layer approximately 60 mm thick. According to the invention, a phthalocyanine dye is used as the absorption layer 114 used.
Fig. 2 zeigt den Aufzeichnungsträger gemäß Fig. 1 nach dem Belichten durch einen aufzeichnenden Lichtstrahl. Die Farbstoff schicht bzw. Absorptionsschicht 114 wird dabei so abgelöst, daß sich eine Ausnehmung bzw. ein Loch 116 ergibt, innerhalb dessen die Lichtreflexionsschicht 112 freigelegt ist. Natürlich weist der Aufzeichnungsträger nach dem "Beschreiben" eine Vielzahl von Ausnehmungen bzw. Löchern 116 auf und nicht nur das eine in Fig. 2 als Beispiel dargestellte.FIG. 2 shows the recording medium according to FIG. 1 after exposure to a recording light beam. The dye layer or absorption layer 114 is peeled off in such a way that a recess or a hole 116 results, within which the light reflective layer 112 is exposed. Of course, the record carrier points after "writing" on a multiplicity of recesses or holes 116 and not just the one in FIG. 2 as an example shown.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsträgers läßt sich im einzelnen anhand von Fig. 3 erläutern. Zum Aufzeichnen wird das von einem Aluminiumgalliumarsenid-Injektionslaser 10 emittierte Licht in Abhängigkeit von einem elektrischen Eingangssignal 114 unmittelbar moduliert. Das modulierte Licht wiederum wird durch eine Aufnahmeoptik 16 vergrößert, um den Durchmesser des intensitätsmodulierten Laserstrahls auszudehnen und dadurch zu erreichen, daß der Laserstrahl die gewünschte Blende einer Objektivlinse 18 in der Ebene parallel und senkrecht zur Ebene des Lasers 10 ausfüllt. Der vergrößerte Laserstrahl wird an einer polarisierenden Teilerplatte 20 total reflektiert und gelangt durch ein strahldrehendes A /4-Plättchen 22 (Viertelwellenlängenplättchen) zu der Objektivlinse 18. Der modulierte Aufzeichnungsstrahl fällt danriauf einen Aufzeichnungs-The use of the optical recording medium according to the invention can be explained in detail with reference to FIG. This is done by an aluminum gallium arsenide injection laser for recording 10 emitted light is modulated directly as a function of an electrical input signal 114. The modulated light in turn is enlarged by a recording optics 16 to the diameter of the intensity-modulated To expand the laser beam and thereby achieve that the laser beam has the desired aperture of an objective lens 18 fills in the plane parallel and perpendicular to the plane of the laser 10. The magnified laser beam is polarized at a Splitter plate 20 is totally reflected and passes through a beam-rotating A / 4 plate 22 (quarter-wave plate) to the objective lens 18. The modulated recording beam is then incident on a recording
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träger 24 gemäß Fig. 1 auf, um einen Teil der Lichtabsorptionsschicht abzulösen oder zu verdampfen und damit einen Teil der Lichtreflexionsschicht freizulegen. Der Aufzeichnungsträger 24 wird mit Hilfe eines Drehtisches 26 mit etwa 1800 Umdrehungen pro Minute rotiert. Ein Schärferegler 28 sorgt für einen konstanten Abstand zwischen der Objektivlinse 18 und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 24.Support 24 according to FIG. 1 to a part of the light absorption layer to detach or evaporate and thus expose part of the light reflection layer. The record carrier 24 is rotated with the aid of a turntable 26 at about 1800 revolutions per minute. A focus control 28 ensures a constant distance between the objective lens 18 and the surface of the recording medium 24.
Zum Lesen wird ein unmodulierter und weniger intensiver Laserstrahl benutzt, d.h. ein Laserstrahl, der das Aufzeichnungsmedium nicht ablöst. Der Lese-Laserstrahl folgt dabei dem Pfad des aufzeichnenden Strahls auf dem Aufzeichnungsträger 24. Das aufgenommene Reflexions-Antireflexions-Muster moduliert das auftreffende Licht und reflektiert es zurück durch die Objektivlinse 18 und das A /4-Plättchen 22. Das nunmehr durch die beiden Passagen durch das Plättchen 22 um 90° in der Polarisationsebene gedrehte Licht gelangt durch die Polarisationsteilerplatte 20 auf die Wiedergabeoptik und zu dem Photodetektor 32. Letzterer wandelt den riflektierten Lichtstrahl in ein dem Eingangssignal 14 entsprechendes elektrisches Ausgangssignal am Signalausgang 34 um. Ein Spurregler 36 überwacht das durch die Wiedergabeoptik 30 fallende Licht, um sicherzustellen, daß die auf dem Aufzeichnungsträger 24 gewählte Spur beim Abspielen dieselbe ist wie diejenige bei der Aufnahme.An unmodulated and less intense laser beam is used for reading is used, i.e., a laser beam that does not peel off the recording medium. The reading laser beam follows this Path of the recording beam on the recording medium 24. The recorded reflection-anti-reflection pattern modulates the incident light and reflects it back through the objective lens 18 and the A / 4 plate 22. Das now through the two passages through the plate 22 rotated by 90 ° in the plane of polarization light passes through the polarization splitter plate 20 to the display optics and to the photodetector 32. The latter converts the riflektierte Light beam into an electrical output signal corresponding to the input signal 14 at the signal output 34. A Tracking controller 36 monitors the light falling through the display optics 30 to ensure that the light on the recording medium 24 selected track during playback is the same as that during recording.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele beschrieben:Further details of the invention are described using the following examples:
Ein Substrat wurde durch Aufdampfen einer etwa 60 Nanometer dicken Goldschicht beschichtet. Das beschichtete Substrat wurde in einer Vakuumkammer oberhalb eines Bleiphthalozyanin enthaltenden Verdampferschiffchens angeordnet. DasA substrate was coated by vapor deposition with a layer of gold about 60 nanometers thick. The coated substrate was placed in a vacuum chamber above a lead phthalocyanine-containing evaporator boat. That
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Schiffchen wurde an eine Stromquelle angeschlossen und die Verdampferkammer auf etwa 1,3 x 10 Pa evakuiert. Das Schiffchen wurde auf etwa 300 bis 4000C erhitzt und dann der Verschluß geöffnet und der genannte Farbstoff mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 Nanometern pro Sekunde aufgedampft. Das Aufdampfen wurde solange fortgesetzt, bis eine Schicht von etwa 60 Nanometern Dicke auf der Goldschicht niedergeschlagen war.The boat was connected to a power source and the vaporizer chamber was evacuated to about 1.3 x 10 Pa. The boat was heated to about 300 to 400 ° C. and then the closure was opened and the dye mentioned was evaporated at a rate of about 4 nanometers per second. The vapor deposition was continued until a layer about 60 nanometers thick was deposited on the gold layer.
Es entstand ein glatter, amorpher, klarer und ununterbrochener Film.The result was a smooth, amorphous, clear and uninterrupted film.
Dieser Aufzeichnungsträger wurde einer Folge von Lichtimpulsen von 50 Nanosekunden Länge in einem Gerät gemäß Fig. 3 ausgesetzt. Es wurde dazu ein kontinuierlicher Aluminiumgalliumarsenid-Injektionslaser benutzt, der Licht von etwa 800 Nanometern Wellenlänge ausstrahlt. Bei dem Bestrahlen wurden regelmäßig geformte, glatte Löcher im Farbstoff-Film erzeugt, die bis zu der darunterliegenden Reflexionsschicht reichten. Die Laser-Ausgangsleistung betrug dabei 31 Milliwatt.This recording medium became a sequence of light pulses of 50 nanoseconds in length in a device according to FIG. 3 exposed. A continuous aluminum gallium arsenide injection laser was used for this purpose used, which emits light with a wavelength of around 800 nanometers. When irradiating Regularly shaped, smooth holes were produced in the dye film, extending to the underlying reflective layer were enough. The laser output power was 31 milliwatts.
Ähnlich wie in Beispiel 1 wurde auf ein goldbeschichtetes Substrat eine Schicht aus Chloraluminiumphthalozyanin von etwa 51 Nanometern Dicke aufgebracht. Beim Bestrahlen mit einem Laser einer Ausgangsleistung von etwa 42 Milliwatt wurden gleichmäßig geformte, glatte Löcher durch den Farbstoff rFilm hindurch erzeugt bzw. abgelöst.Similar to Example 1, a layer of chloroaluminum thaloocyanine from applied about 51 nanometers thick. When irradiated with a laser with an output power of about 42 milliwatts Evenly shaped, smooth holes were created or detached through the dye rFilm.
Ähnlich wie in Beispiel 1 wurde auf ein go!beschichtetes Substrat eine Vanadylphthalozyanin-Schicht von 65 Nanometern Dicke aufgebracht. Das Reflexionsvermögen betrug bei einerSimilar to example 1, a go! A vanadyl phthalocyanine layer 65 nanometers thick is applied to the substrate. The reflectivity was at one
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Wellenlänge von 800 Nanometern etwa 9%. Nach einem Lagern von etwa 6 Wochen war das Reflexionsvermögen unverändert.Wavelength of 800 nanometers about 9%. After a storage about 6 weeks the reflectivity was unchanged.
Die Mindest- bzw. Schwellwertaufzeichnungsenergie des auf die Aufnahmefläche auffallenden Laserstrahls, die zum Ablösen glatter, gleichmäßig geformter Löcher erforderlich war, betrug etwa 3 bis 3,5 Milliwatt.The minimum or threshold value recording energy of the laser beam falling on the recording surface, which is necessary for detachment smooth, uniformly shaped holes was about 3 to 3.5 milliwatts.
Ähnlich wie in Beispiel 1 wurde ein goldbeschichtetes Substrat mit eineifSchicht aus Chloraluminiumchlorphthalozyanin von etwa 40 Nanometern Dicke aufgebracht. Das Reflexionsvermögen betrug bei Licht von 800 Nanometer Wellenlänge etwa 13%.Similar to Example 1, a gold-coated substrate with a layer of chloroaluminum chlorophthalocyanine was prepared applied about 40 nanometers thick. The reflectivity was at 800 nanometer wavelength light about 13%.
Die Schwellwertaufzeichnungsenergie zum Bilden bzw. Ablösen glatter, regelmäßig geformter Löcher in der Aufzeichnungsfläche betrug etwa 3 bis 3,5 Milliwatt.The threshold recording energy for forming or peeling off smooth, regularly shaped holes in the recording surface was about 3 to 3.5 milliwatts.
Ähnlich wie in Beispiel 1 wurden auf mit Gold beschichteten Substraten andere Phthalozyanin-Farbstoffe aufgebracht. Die so entstandenen Schichten waren jedoch zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe nicht geeignet. Die bei den Vergleichsversuchen ermittelten Daten sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.Similar to Example 1, other phthalocyanine dyes were applied to substrates coated with gold. the The layers formed in this way, however, were unsuitable for achieving the object on which the invention is based. The at The data obtained from the comparative tests are compiled in the table below.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2471649A1 (en) | 1981-06-19 |
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