EP0196241A1 - Disjoncteur différentiel unipolaire et neutre - Google Patents

Disjoncteur différentiel unipolaire et neutre Download PDF

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EP0196241A1
EP0196241A1 EP86400333A EP86400333A EP0196241A1 EP 0196241 A1 EP0196241 A1 EP 0196241A1 EP 86400333 A EP86400333 A EP 86400333A EP 86400333 A EP86400333 A EP 86400333A EP 0196241 A1 EP0196241 A1 EP 0196241A1
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EP
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neutral
phase
circuit breaker
contacts
differential
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EP0196241B1 (fr
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William Bartolo
Yves Belin
Yves Bonhomme
Michel Lazareth
Gérard Pion Roux
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Merlin Gerin SA
Original Assignee
Merlin Gerin SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H01H83/22—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages
    • H01H83/226—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages with differential transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/002—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00 with provision for switching the neutral conductor

Definitions

  • a known circuit breaker of the kind mentioned (FR-A-2,437,692) is constituted by the assembly of a standard circuit breaker with miniature molded case, and a differential block of the same profile. This assembly is carried out by the installer or the distributor whose stock can thus be limited. The assembly requires an external electrical connection and the load is connected to the terminals of the differential box, different from the terminals of the circuit breaker box normally used, in the absence of a differential block. These connections complicate the task of the installer, especially of an unsophisticated user.
  • the applicant markets a single-pole and neutral circuit breaker which is the subject of European patent 0042.778 facilitating the task of the user.
  • a single housing In a single housing are incorporated phase cut and neutral contacts connected to two input and output terminals arranged on the two opposite narrow faces of the housing.
  • the user connects the two incoming conductors on one side of the device and the two outgoing conductors on the other side.
  • the simultaneous breaking of the neutral circuit and the phase circuit ensures isolation of the circuit by allowing intervention in complete safety.
  • the differential circuit breaker according to the present invention is characterized in that said control mechanism is arranged in the upper part of the housing, the lower part being occupied by said phase and neutral contacts, that said differential part is arranged on the contact side of neutral, said primary neutral winding being connected to said neutral contact and terminal by conductors arranged in the lower part of the housing and said primary phase winding being connected to the circuit breaker part by conductors arranged in the upper part of the housing.
  • the circuit breaker part is a standard circuit breaker, for example described in the aforementioned European patent to which is added a differential block, this addition being carried out in the factory, so as to deliver a single block comprising two input terminals and two output terminals avoiding any Connexion error.
  • the circuit breaker part and the differential part can be integrated side by side in the same molded case, the number of steps, in this case the width, will be greater than that of the standard circuit breaker block. It is also possible to use a standard circuit breaker box, one of the side faces of which is modified to allow the passage of the electrical connections to the differential part housed in an independent box leaned against the circuit breaker box in the factory.
  • phase connection conductors are arranged in the upper part of the housing in which a part of the phase circuit extends, in this case the coil of the electromagnetic trip device and the end of the bimetallic strip constituting the thermal trip device. These connecting conductors pass over the insulating partition between the phase contacts and the neutral contacts without interfering with the neutral circuit.
  • the neutral connection is made in the lower part and presents no difficulty, the parts to be connected being adjacent.
  • connection of the phase differential part takes place on the one hand at the winding of the electromagnetic trip device, and on the other hand at the free end of the bimetallic strip.
  • This connection limits the number of welds to be made, the winding wire can for example be extended to connect directly to the primary winding of the differential part, the braid welded to the end of the bimetallic strip constituting the connection of the other end of the primary winding.
  • the primary neutral winding of the differential part is connected to the neutral circuit of the circuit breaker, preferably by interrupting the connecting conductor of the fixed contact at the output terminal, which avoids any manufacturing of additional complicated parts.
  • a pair of terminals 16, 18 for supplying the device housed in the housing 10, the opposite output face carrying a pair of terminals 20, 22.
  • the opposite terminals 16, 20 belong to a phase circuit housed inside of the housing 10, while the terminals 18, 22 belong to a neutral circuit juxtaposed with the phase circuit.
  • An insulating partition wall 24 is interposed between the shells 12: 1 4 extending parallel to the large lateral faces of the housing 10.
  • the supply terminal 18 carries a fixed contact 26, capable of cooperating with a movable neutral contact 28 carried by an insulating contact arm 30
  • the fixed contact 26 is extended by an arcing horn 32 extending inside an arc extinguishing chamber opposite an arcing horn 34 disposed at the rear of the movable contact 28
  • the arcing 34 is connected by a braid 36 to the movable contact 28 and is extended by a connection conductor 38, which extends transversely to the housing towards an adjacent part containing the differential part of the circuit breaker described below.
  • a second connection conductor 40 parallel to the conductor 38, is extended to the output terminal 22.
  • the phase circuit analogous to the above neutral circuit, includes an input terminal 16 carrying a fixed contact 42 cooperating with a contact mobile 44 carried by the insulating contact arm 30.
  • the fixed contact 42 is extended by an arcing 46, arranged opposite an arcing horn 48 connected to the output terminal 20.
  • a braid 50 connects the contact phase mobile 44 at the input of a coil 52 of an electromagnetic trip device the output of which constitutes a third connection conductor 54 extending towards the differential part 64.
  • a fourth connection conductor 56 in the form of a braid connects the part differential at the end of the bimetallic strip 58 connected to the output terminal 20.
  • the insulating partition 24 separates the neutral contacts 26, 28 from the phase contacts 42, 44 extending in the lower part of the housing 10.
  • the part upper case 10 co Holds the electromagnetic trigger 52 as well as the trigger mechanism designated by the general reference 60 which includes a manual control lever 62.
  • the electromagnetic trigger 52 in the upper part of the housing 10, straddles the intermediate partition 24 and occupies the space at - above phase and neutral contacts.
  • the aforementioned circuit breaker is described in detail in the aforementioned European patent, with the exception of the connection conductors 38, 40, 54, 56, and it suffices to recall that the neutral contacts 26, 28 and of phase 42, 44 are always in the same closed or open position by being controlled by the same mechanism 60. Only the phase circuit has triggers.
  • the differential part 64 of the housing 10, adjacent to the neutral circuit, contains the elements ensuring differential protection, in this case the triggering of the mechanism 60 during a ground fault.
  • the differential part 64 contains a toroidal differential transformer 66 carrying primary neutral 68 and phase 70 windings connected respectively to the connection conductors 38, 40 and 54, 56.
  • the differential transformer 66 carries a secondary winding 72 supplying a polarized relay 74.
  • the polarized relay 74 is connected by mechanical links 76 to the mechanism 60 to transmit on the one hand to this mechanism a trip order, and on the other hand a reset action of the relay 74 after a trip maneuver.
  • Such differential blocks are well known to specialists and for example described in the aforementioned French patent.
  • a ground fault results in an imbalance between the currents flowing through the primary windings 68, 70 which induces a secondary current in the winding 72 actuating the relay 74.
  • the differential part 64 naturally includes a test circuit well known to specialists.
  • the unipolar and neutral differential circuit breaker according to the invention can be produced by standard elements of a unipolar and neutral circuit breaker and a differential block, only certain secondary parts, in particular the arcing horn 34 and the conductors of connection 40, 56 being replaced by different parts. This replacement being carried out in the factory poses no problem and the device delivered to the customer is used like any normal circuit breaker by connecting the input and output circuits to terminals 16, 18, 20, 22.
  • circuit breaker part and the differential part 64 can be housed in the same box 10 or possibly be arranged in separate boxes, the side walls of which are joined during assembly. These side walls naturally include orifices for the passage of electrical connections 38, 40, 54, 56 and mechanical connections 76. It is obvious that the invention is in no way limited to a particular type of circuit breaker or to the embodiment described above.

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Abstract

Un disjoncteur miniature unipolaire et neutre comprend une partie différentielle (64) disposée du côté du circuit de neutre (18, 22) de la partie disjoncteur. Des conducteurs de raccordement électriques (38, 40) du circuit de neutre sont disposés dans la partie inférieure du boîtier du disjoncteur, tandis que les conducteurs de raccordement (54,56) du circuit de phase s'étendent dans la partie supérieure. Le disjoncteur comporte deux bornes d'entrée (16, 18) et de sortie (20, 22) standard évitant toute erreur de connexion lors de l'installation.

Description

  • L'invention est relative à un disjoncteur différentiel unipolaire et neutre à boîtier moulé modulaire, constitué de deux parties distinctes disposées côte à côte, en l'occurrence une partie disjoncteur comprenant :
    • -une paire de contacts de phase reliés à des bomes d'entrée et de sortie de phase, disposées respectivement sur les deux faces étroites opposées du boîtier,
    • -une paire de contacts de neutre juxtaposés aux contacts de phase avec interposition d'une cloison isolante de séparation et reliés à des bomes d'entrée et de sortie de neutre adjacentes auxdites bornes de phase,
    • -un mécanisme de commande manuelle et automatique, ayant un déclencheur électromagnétique et/ou thermique d'ouverture desdits contacts sur défaut,

    et une partie différentielle comprenant :
    • -un transformateur différentiel ayant un enroulement primaire de phase et de neutre et un enroulement secondaire,
    • -un relais électro-magnétique alimenté par ledit enroulement secondaire et relié mécaniquement audit mécanisme.
  • Un disjoncteur connu du genre mentionné (FR-A-2.437.692) est constitué par l'assemblage d'un disjoncteur standard à boîtier moulé miniature, et d'un bloc différentiel de même profil. Cet assemblage est réalisé par l'installateur ou le distributeur dont le stock peut ainsi être limité. L'assemblage nécessite une connexion électrique externe et le raccordement de la charge est effectué sur des bomes du boîtier différentiel, différentes des bornes du boîtier disjoncteur utilisées normalement, en l'absence d'un bloc différentiel. Ces connexions compliquent la tâche de l'installateur, notamment d'un utilisateur peu averti.
  • La demanderesse commercialise un disjoncteur unipolaire et neutre faisant l'objet du brevet européen 0042.778 facilitant la tâche de l'utilisateur. Dans un boîtier unique sont incorporés des contacts de coupure de phase et de neutre raccordés à deux bornes d'entrée et de sortie disposées sur les deux faces étroites opposées du boîtier. L'utilisateur raccorde les deux conducteurs d'arrivée d'un côté de l'appareil et les deux conducteurs de départ de l'autre côté. La coupure simultanée du circuit de neutre et du circuit de phase assure une isolation du circuit en permettant une intervention en toute sécurité. Le besoin s'est fait sentir de disposer d'un disjoncteur de ce genre assurant de plus une protection différentielle contre les défauts à la terre, et la présente invention a pour but de répondre à ce besoin.
  • Le disjoncteur différentiel selon la présente invention est caractérisé en ce que ledit mécanisme de commande est disposé dans la partie supérieure du boîtier, la partie inférieure étant occupée par lesdits contacts de phase et de neutre, que ladite partie différentielle est disposée du côté des contacts de neutre, ledit enroulement primaire de neutre étant relié auxdits contact et borne de neutre par des conducteurs disposés dans la partie inférieure du boîtier et ledit enroulement primaire de phase étant relié à la partie disjoncteur par des conducteurs disposés dans la partie supérieure du boîtier.
  • La partie disjoncteur est un disjoncteur standard, par exemple décrit dans le brevet européen précité auquel est adjoint un bloc différentiel, cette adjonction étant réalisée en usine, de manière à livrer un bloc unique comportant deux bornes d'entrée et deux bornes de sortie évitant toute erreur de connexion. La partie disjoncteur et la partie différentielle peuvent être intégrées côte à côte dans un même boîtier moulé dont le nombre de pas, en l'occurrence la largeur, sera supérieur à celui du bloc disjoncteur standard. Il est également possible d'utiliser un boîtier standard de disjoncteur dont l'une des faces latérales est modifiée pour permettre le passage des connexions électiques vers la partie différentielle logée dans un boîtier indépendant accoté en usine au boîtier du disjoncteur. En disposant la partie différentiel du côté des contacts de neutre, on facilite le raccordement électrique par les conducteurs s'étendant transversalement à l'interface entre les parties disjoncteur et différentielle. Les conducteurs de raccordement de phase sont disposés dans la partie supérieure du boîtier dans laquelle s'étend une partie du circuit de phase, en l'occurrence la bobine du déclencheur électromagnétique et l'extrémité de la bilame constituant le déclencheur thermique. Ces conducteurs de raccordement passent au-dessus de la cloison isolante de séparation entre les contacts de phase et les contacts de neutre sans interférer avec le circuit de neutre. Le raccordement de neutre s'opère dans la partie inférieure et ne présente aucune difficulté, les parties à raccorder étant adjacentes.
  • Selon un développement de l'invention, le raccordement de la partie différentielle de phase s'effectue d'une part au bobinage du déclencheur électromagnétique, et d'autre part à l'extrémité libre de la bilame. Ce raccordement limite le nombre de soudures à effectuer, le fil du bobinage pouvant par exemple être allongé pour se raccorder directement à l'enroulement primaire de la partie différentielle, la tresse soudée à t'extrémité de la bilame constituant le raccordement de l'autre extrémité de l'enroulement primaire. L'enroulement primaire de neutre de la partie différentielle est raccordé au circuit de neutre du disjoncteur, de préférence par interruption du conducteur de liaison du contact fixe à la borne de sortie ce qui évite toute fabrication de pièces compliquées additionnelles.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels :
    • -la figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe suivant la ligne I-I de la fig. 2, d'un disjoncteur selon l'invention;
    • -la figure 2 est une vue en plan du disjoncteur selon la figure 1, représenté en position éclatée des parties différentielle et disjoncteur;
    • -la figure 3 représente en perspective le schéma électrique du disjoncteur.
  • Sur les figures, un boîtier moulé 10 de forme générale parallélépipédique correspondant au système modulaire commercialement dénommé MULTI 9, est constitué par l'assemblage de deux demi-coquilles 12, 14. Sur l'une des faces latérales étroites du boîtier 10 est disposée une paire de bornes 16, 18 d'aliméntation de l'appareil logé dans le boîtier 10, la face opposée de sortie portant une paire de bornes 20, 22. Les bornes opposées 16, 20 appartiennent à un circuit de phase logé à l'intérieur du boîtier 10, tandis que les bomes 18, 22 appartiennent à un circuit de neutre juxtaposé au circuit de phase. Une cloison intermédiaire isolante 24 est intercalée entre les coquilles 12, 14 en s'étendant parallèlement aux grandes faces latérales du boîtier 10.
  • En se référant plus particulièrement à la figure 1, qui montre le circuit de neutre, on voit que la borne d'alimentation 18 porte un contact fixe 26, susceptible de coopérer avec un contact mobile de neutre 28 porté par un bras de contact isolant 30. Le contact fixe 26 est prolongé par une corne d'arc 32 s'étendant à l'intérieur d'une chambre d'extinction d'arc en regard d'une corne d'arc 34 disposée à l'arrière du contact mobile 28. La come d'arc 34 est reliée par une tresse 36 au contact mobile 28 et se prolonge par un conducteur de raccordement 38, qui s'étend transversalement au boîtier vers une partie adjacente contenant la partie différentielle du disjoncteur décrit ci-dessous. Un deuxième conducteur de raccordement 40 parallèle au conducteur 38, est prolongé jusqu'à la borne de sortie 22. Le circuit de phase, analogue au circuit de neutre précité, comporte une borne d'entrée 16 portant un contact fixe 42 coopérant avec un contact mobile 44 porté par le bras de contact isolant 30. Le contact fixe 42 se prolonge par une come d'arc 46, disposée en regard d'une corne d'arc 48 reliée à la borne de sortie 20. Une tresse 50 relie le contact mobile de phase 44 à l'entrée d'une bobine 52 d'un déclencheur électromagnétique dont la sortie constitue un troisième conducteur de racccordement 54 s'étendant vers la partie différentielle 64. Un quatrième conducteur de raccordement 56 en forme de tresse relie la partie différentielle à l'extrémité de la bilame 58 raccordée à la borne de sortie 20. La cloison isolante 24 sépare les contacts de neutre 26, 28 des contacts de phase 42, 44 en s'étendant dans la partie inférieure du boîtier 10. La partie supérieure du boîtier 10 contient le déclencheur électromagnétique 52 ainsi que le mécanisme de déclenchement désigné par le repère général 60 qui comprend une manette de commande manuelle 62. Le déclencheur électromagnétique 52, dans la partie supérieure du boîtier 10, chevauche la cloison intermédiaire 24 et occupe l'espace au-dessus des contacts de phase et de neutre.
  • Le disjoncteur susmentionné est décrit en détail dans le brevet européen précité, à l'exception des conducteurs de raccordement 38, 40, 54, 56, et il suffit de rappeler que les contacts de neutre 26, 28 et de phase 42, 44 sont toujours dans la même position fermée ou ouverte en étant commandés par un même mécanisme 60. Seul le circuit de phase comporte des déclencheurs. La partie différentielle 64 du boîtier 10, adjacente au circuit de neutre, contient les éléments assurant la protection différentielle, en l'occurrence le déclenchement du mécanisme 60 lors d'un défaut à la terre.
  • La partie différentielle 64 contient un transformateur différentiel torique 66 portant des enroulements primaires de neutre 68 et de phase 70 reliés respectivement aux conducteurs de raccordement 38, 40 et 54, 56. Le transformateur différentiel 66 porte un enroulement secondaire 72 alimentant un relais polarisé 74. Le relais polarisé 74 est relié par des liaisons mécaniques 76 au mécanisme 60 pour transmettre d'une part à ce mécanisme un ordre de déclenchement, et d'autre part une action de réarmement du relais 74 après une manoeuvre de déclenchement. De tels blocs différentiels sont bien connus des spécialistes et par exemple décrits dans le brevet français précité. Un défaut à la terre se traduit par un déséquilibre entre les courants parcourant les enroulements primaires 68, 70 qui induit un courant secondaire dans l'enroulement 72 actionnant le relais 74. La partie différentielle 64 comprend bien entendu un circuit test bien connu des spécialistes.
  • En disposant la partie différentielle 64 du côté des contacts de neutre 26, 28 les conducteurs de raccordement de neutre 38, 40 peuvent être disposés dans la partie inférieure du boîtier 10, tandis que les conducteurs de raccordement de phase 54, 56 passent au-dessus de la cloison 24 vers la partie différentielle 64 sans interférer avec le circuit de neutre. On comprend que le disjoncteur différentiel unipolaire et neutre selon l'invention peut être réalisé par des éléments standard d'un disjoncteur unipolaire et neutre et d'un bloc différentiel, seules certaines parties secondaires, notamment la corne d'arc 34 et les conducteurs de raccordement 40, 56 étant remplacées par des pièces différentes. Ce remplacement s'effectuant en usine ne pose aucun problème et l'appareil livré au client s'utilise comme tout disjoncteur normal en raccordant les circuits d'entrée et de sortie aux bornes 16, 18, 20, 22.
  • La partie disjoncteur et la partie différentielle 64 peuvent être logées dans un même boîtier 10 ou éventuellement être disposées dans des boîtiers séparés dont les parois latérales sont accolées lors du montage. Ces parois latérales comprennent bien entendu des orifices de passage des connexions électriques 38, 40, 54, 56 et des liaisons mécaniques 76. Il est évident que l'invention n'est nullement limitée à un type de disjoncteur particulier ou au mode de réalisation décrit ci-dessus.

Claims (5)

1. Disjoncteur différentiel unipolaire et neutre à boîtier (10) moulé modulaire, constitué de deux parties distinctes disposées côte à côte, en l'occurrence une partie disjoncteur comprenant :
-une paire de contacts de phase (42, 44) reliés à des bornes d'entrée (16) et de sortie (20) de phase, disposées respectivement sur les deux faces étroites opposées du boîtier,
-une paire de contacts de neutre (26, 28) juxtaposés aux contacts de phase (42, 44) avec interposition d'une cloison isolante (24) de séparation et reliés à des bomes d'entrée - (18) et de sortie (22) de neutre adjacentes auxdites bornes de phase (16, 20),
- un mécanisme (60) de commande manuelle et automatique, ayant un déclencheur électromagnétique (52) et/ou thermique (58) d'ouverture desdits contacts (26, 28; 42, 44) sur défaut,
et une partie différentielle (64) comprenant :
-un transformateur différentiel (66) ayant un enroulement primaire de phase (70) et de neutre (68) et un enroulement secondaire (72),
-un relais électromagnétique (74) alimenté par ledit enroulement secondaire (72) et relié mécaniquement audit mécanisme (60),
caractérisé en ce que ledit mécanisme (60) de commande est disposé dans la partie supérieure du boîtier (10), la partie inférieure étant occupée par lesdits contacts de phase (42, 44) et de neutre (26, 28), que ladite partie différentielle (64) est disposée du côté des contacts de neutre (26, 28), ledit enroulement primaire (68) de neutre étant relié auxdits contact (28) et borne (22) de neutre par des conducteurs (38, 40) disposés dans la partie inférieure du boîtier (10) et ledit enroulement primaire de phase (70) étant relié à la partie disjoncteur par des conducteurs (56, 58) disposés dans la partie supérieure du boîtier.
2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enroulement primaire (70) de phase est relié d'une part à l'une des extrémités de la bobine (52) du déclencheur électromagnétique et d'autre part à l'extrémité libre du déclencheur thermique (58).
3. Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit mécanisme (60) est disposé au-dessus de la cloison (24) de séparation des contacts (26, 28; 42, 44) dont la hauteur est limitée à la partie inférieure du boîtier - (10).
4. Disjoncteur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la partie disjoncteur est un disjoncteur unipolaire et neutre standard, monté dans un boîtier (10) élargi pour le logement adjacent de la partie différentielle (64), les parties disjoncteur et différentielle étant reliées par quatre connexions électriques (38, 40; 54, 56) et deux connexions mécaniques (76) respectivement de déclenchement et de réarmement, lesdites connexions étant internes au boîtier - (10).
5. Disjoncteur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la partie disjoncteur est un disjoncteur unipolaire et neutre standard à boîtier moulé (10) dont la grande face latérale du côté des contacts de neutre (26, 28) présente des ouvertures de passage de connexions électriques (38, 40; 54, 56) et mécaniques (76) et que la partie différentielle (64) est logée dans un boîtier de même profil accolé à ladite grande face latérale.
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EP0196241A1 true EP0196241A1 (fr) 1986-10-01
EP0196241B1 EP0196241B1 (fr) 1989-11-02
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AT (1) ATE47771T1 (fr)
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