FR2509534A1 - Hyperfrequency filter with resonant cavity - has capacitive coupling provided by plate at right angles to parallel resonators - Google Patents
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Abstract
Description
FILTRE HYPERFREQUENCE COMPORTANT DES TRONCONSMICROWAVE FILTER HAVING SECTIONS
DE LIGNE COUPLES ENTRE EUXOF LINE COUPLES BETWEEN THEM
La présente invention se rapporte aux filtres hyperfréquence com- The present invention relates to microwave filters including
portant des tronçons de ligne couplés entre eux, à constantes réparties, du type passe bande, ces filtres se présentant dans des technologies diffé- rentes et dans des modes différents de réalisation qui sont classiquement connus sous le nom de filtres "en peigne", "interdigité", "quart d'onde", carrying line sections coupled to each other, with distributed constants, of the bandpass type, these filters appearing in different technologies and in different embodiments which are conventionally known as "comb" filters, " interdigitated "," quarter wave ",
"évanescent", "mmicroruban"."evanescent", "mmicrostrip".
Généralement on détermine la technologie à utiliser d'après un certain nombre de critères qui sont notamment l'affaiblissement toléré en bande passante, les contraintes d'encombrement, de poids, de coût, la possibilité de changer la fréquence d'utilisation du filtre ou la largeur de sa bande passante, les spécifications usuelles portant sur la fréquence centrale et le gabarit en bande passante, la valeur de l'affaiblissement Generally, the technology to be used is determined according to a certain number of criteria which are in particular the tolerated loss in bandwidth, the constraints of space, weight, cost, the possibility of changing the frequency of use of the filter or the width of its bandwidth, the usual specifications relating to the central frequency and the bandwidth mask, the value of the attenuation
d'écho en bande passante, et le gabarit en bande affaiblie (hors bande). bandwidth echo, and the bandwidth mask weakened (out of band).
Le critère qui est retenu dans la description suivante est surtout le The criterion which is retained in the following description is above all the
gabarit du filtre en bande affaiblie Généralement pour obtenir un affaiblissement très important de l'ordre de 90 à 100 d B pour une ou certaines fréquences données hors bande, on utilise uniquement des filtres en peigne repliés Les autres technologies citées ci-dessus ne permettent template of the weakened band filter Generally to obtain a very significant attenuation of the order of 90 to 100 d B for one or certain given frequencies outside the band, only folded comb filters are used The other technologies mentioned above do not allow
pas d'obtenir les affaiblissements très importants définis précédemment. not to obtain the very important attenuations defined previously.
Les affaiblissements se traduisent par une chute de gain (ou d'amplitude) sur la courbe de réponse en fréquence du filtre Lorsque ces chutes sont de 90 à 100 d B, elles correspondent à des pointes infinies qu'on ne peut voir sur la courbe de réponse Les pointes d'affaiblissement infini sont généralement obtenues en effectuant des couplages dits "secondaires" c'est-à-dire des couplages entre résonateurs non adjacents; ce qui The attenuations result in a fall in gain (or amplitude) on the frequency response curve of the filter. When these falls are from 90 to 100 d B, they correspond to infinite points that cannot be seen on the curve. The infinite weakening peaks are generally obtained by performing so-called "secondary" couplings, that is to say couplings between non-adjacent resonators; what
explique l'utilisation de filtres en peigne repliés, dans lesquels les résona- explains the use of folded comb filters, in which the resonants
teurs se trouvent superposés deux à deux. they are superimposed two by two.
Les principaux inconvénients des filtres en peigne repliés sont leur coût et leur encombrement En effet la fabrication de ces filtres demande une précision sur les côtes de l'ordre du 100 ème de mm, et la réalisation The main drawbacks of folded comb filters are their cost and their size. Indeed, the manufacture of these filters requires precision on the coasts of the order of 100 th of mm, and the realization
de ces filtres repliés implique l'utilisation de deux filtres en peigne super- of these folded filters involves the use of two super comb filters
posés, le coût et l'encombrement sont par conséquent doublés. installed, the cost and size are therefore doubled.
Pour remédier à ces problèmes la présente invention propose un filtre comportant des tronçons de ligne couplés entre eux, permettant d'obtenir un affaiblissement de l'ordre de la centaine de décibels à une fréquence fixe déterminée, l'encombrement du filtre étant le même-que To remedy these problems, the present invention proposes a filter comprising line sections coupled together, making it possible to obtain a weakening of the order of a hundred decibels at a fixed fixed frequency, the size of the filter being the same- than
celui d'un filtre à résonateurs couplés classique, et le coût étant sensible- that of a conventional coupled resonator filter, and the cost being appreciable-
ment le même.the same.
L'invention propose un filtre comportant des tronçons de ligne couplés entre eux et placés dans une cavité résonnante parallèlement à une première face de cette cavité, l'une des extrémités de chaque tronçon de ligne étant reliée directement à une deuxième face de la cavité et l'autre étant reliée par un couplage capacitif (Cj) à une troisième face de la cavité, la cavité -comprenant une quatrième face parallèle à la première et enfermant les tronçons de ligne avec les autres faces, principalement caractérisé en ce que la quatrième face comporte en regard des tronçons de ligne (Ri-Rn) au moins une plaque conductrice allongée solidaire et isolée électriquement de la' quatrième face, s'étendant parallèlement à cette face et perpendiculairement aux tronçons de ligne; les extrémités de cette plaque étant repliées respectivement vers un premier (Ri) et un deuxième (Rn) tronçons de ligne non adjacents pour opérer un couplage secondaire entre ces deux tronçons (Ri, Rn) et déterminer une pointe d'affaiblissement infini à une fréquence déterminée par la position de la plaque le long des tronçons de ligne et par la distance The invention provides a filter comprising line sections coupled together and placed in a resonant cavity parallel to a first face of this cavity, one end of each line section being connected directly to a second face of the cavity and the other being connected by a capacitive coupling (Cj) to a third face of the cavity, the cavity comprising a fourth face parallel to the first and enclosing the line sections with the other faces, mainly characterized in that the fourth face comprises opposite line sections (Ri-Rn) at least one elongated conductive plate integral and electrically insulated from the 'fourth face, extending parallel to this face and perpendicular to the line sections; the ends of this plate being folded respectively towards a first (Ri) and a second (Rn) non-adjacent line sections to operate a secondary coupling between these two sections (Ri, Rn) and determine an infinite weakening peak at a frequency determined by the position of the plate along the line sections and by the distance
entre ses-extrémités-et les tronçons vers lesquels elles se replient. between its-ends and the sections to which they fold.
D'autres particularités et avantages apparaitront dans la description Other features and advantages will appear in the description
suivante au regard des figures annexées Bien entendu la description et les following with regard to the appended figures Of course the description and the
dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif de l'invention. drawings are given for information only and are not limitative of the invention.
la figure L représente un filtre selon l'invention; la figure 2 représente une coupe schématique du filtre de la figure 1 la figure 3 représente une deuxième réalisation des extrémités de FIG. L represents a filter according to the invention; 2 shows a schematic section of the filter of Figure 1 Figure 3 shows a second embodiment of the ends of
la plaque conductrice 6 des figures 1 et 2. the conductive plate 6 of FIGS. 1 and 2.
Les filtres en tronçons de ligne couplés entre eux sont généralement réalisés en différentes technologies et le choix de la technologie dépend de la fréquence de travail, de la bande passante utile et de la courbe de réponse en fréquence qu'on désire obtenir Dans cette réalisation on se limitera à une technologie et à un mode de réalisation particulier, Filters in line sections coupled together are generally made in different technologies and the choice of technology depends on the working frequency, the useful bandwidth and the frequency response curve that one wishes to obtain. will be limited to a particular technology and embodiment,
l'invention pouvant s'appliquer aux autres technologies. the invention can be applied to other technologies.
Le filtre selon l'invention comprend une cavité 1 métallique dans laquelle sont placés un ensemble de conducteurs en tronçons de ligne qui sont des résonateurs Ri, Rj, Rn Le filtre représenté sur la figure 1 correspond à une réalisation de filtre en peigne La cavité est, dans cette réalisation, un boîtier 1 muni d'une première face correspondant au fond 2 1 o du bottier et les résonateurs sont tubulaires et parallèles entre eux Le nombre de résonateurs est variable et fonction de la réponse en fréquence qu'on désire avoir Ce nombre permet de déterminer le nombre de pôles de la fonction amplitude/fréquence Ce filtre comporte en plus de façon classique un adaptateur d'impédance ZE pour adapter le sigrial, d'entrée et 13 un adaptateur d'impédance ZS pour adapter le signal de sortie Chaque résonateur est fixé par une extrémité à une deuxième face de la cavité correspondant dans cette réalisation à un côté vertical 3 du boîtier 1, et est relié à une troisième face correspondant au côté vertical opposé 4 par un couplage capacitif Cj Ces couplages capacitifs sont réalisés dans ce cas par des tiges filetées conductrices réf érencées respectivement Ci Cn, qui pénètrent chacune en partie à l'intérieur de chaque résonateur du côté ou le potentiel est non nul Chaque tige est accessible de l'extérieur du boîtier et peut être vissée ou dévissée pour obtenir la fréquence d'accord de chaque résonateur Les tiges permettent donc de faire varier la capacité d'accord correspondante L'entrée E du filtre est prise sur le côté vertical 3 L'adaptateur d'impédance d'entrée ZE est un tronçon de ligne conducteur placé en amont du premier résonateur Ri Cet adaptateur ZE est relié à l'entrée E par l'une de ses extrémités et est relié à la masse par Pautre extrémité La sortie S du filtre est prise sur le côté vertical 3 L'adaptateur ZS est un tronçon de ligne conducteur placé en aval du dernier résonateur Rn Cet adaptateur ZS est relié à la sortie S The filter according to the invention comprises a metal cavity 1 in which are placed a set of conductors in line sections which are resonators Ri, Rj, Rn The filter shown in FIG. 1 corresponds to an embodiment of comb filter The cavity is , in this embodiment, a housing 1 provided with a first face corresponding to the bottom 2 1 o of the shoemaker and the resonators are tubular and parallel to each other The number of resonators is variable and depends on the frequency response that it is desired to have. number makes it possible to determine the number of poles of the amplitude / frequency function This filter comprises in addition in a conventional way an adapter of impedance ZE to adapt the sigrial, of input and 13 an adapter of impedance ZS to adapt the output signal Each resonator is fixed at one end to a second face of the cavity corresponding in this embodiment to a vertical side 3 of the housing 1, and is connected to a third face corresponding to the green side opposite ical 4 by a capacitive coupling Cj These capacitive couplings are carried out in this case by conductive threaded rods referenced respectively Ci Cn, which each penetrate partly inside each resonator on the side where the potential is not zero Each rod is accessible from outside the housing and can be screwed or unscrewed to obtain the tuning frequency of each resonator The rods therefore allow the corresponding tuning capacity to be varied The input E of the filter is taken on the vertical side 3 L input impedance adapter ZE is a section of conductive line placed upstream of the first resonator Ri This ZE adapter is connected to input E by one of its ends and is connected to ground by the other end The output S of the filter is taken on the vertical side 3 The adapter ZS is a section of conductive line placed downstream of the last resonator Rn This adapter ZS is connected to the output S
par l'une de ses extrémités, et est relié à la masse par l'autre extrémité. by one of its ends, and is connected to earth by the other end.
Le domaine des fréquences de filtrage d'un tel filtre peut aller de The filtering frequency range of such a filter can range from
500 Mhz jusqu'à quelques G Hz Pour les filtres en microbande ou inter- 500 Mhz up to a few G Hz For microstrip or inter- band filters
digités et autres, le domaine des fréquences peut être relativement inférieur à 500 M Hz et relativement supérieur à 1 G Hz soit 100 M Hz à digits and others, the frequency domain can be relatively less than 500 M Hz and relatively greater than 1 G Hz, i.e. 100 M Hz at
quelques (Hz.a few (Hz.
La bande passante utile de tels filtres est faible de l'ordre du pour cent de la fréquence centrale pour certaines réalisations, ou très large, The useful bandwidth of such filters is low on the order of one percent of the central frequency for certain embodiments, or very wide,
jusqu'à 10 % de la fréquence centrale pour d'autres réalisations Dans une- up to 10% of the central frequency for other realizations In a-
réalisation particulière on a choisi par exemple une fréquence centrale Fc de l'ordre de 825 M Hz et une bande passante A F utile de l'ordre de 10 % de la fréquence centrale D'autre part on a choisi une réponse amplitude/ fréquence selon Tchebycheff, présentant donc un minimum d'ondulation dans la bande utile Le rapport entre le diamètre des résonateurs (pour des résonateurs tubulaires) et la distance entre le capot et le fond, permet d'obtenir un optimun de surtension Les résonateurs présentent des couplages primaires Mij entre eux Ces couplages entre résonateurs adjacents sont généralement capacitifs et fonction de la distance séparant deux résonateurs adjacents Ri et Rj On a choisi cette distance de façon à obtenir la-foncition de couplage désirée correspondant au gabarit du filtre qu'on s'est fixé et qui se: traduit sur la courbe amplitude/fréquence (ou fonction de transfert du filtre) par des pentes plus ou -moins raides hors particular embodiment we have chosen for example a central frequency Fc of the order of 825 M Hz and a useful AF bandwidth of the order of 10% of the central frequency On the other hand we have chosen an amplitude / frequency response according to Tchebycheff , thus presenting a minimum of ripple in the useful band. The ratio between the diameter of the resonators (for tubular resonators) and the distance between the cover and the bottom, makes it possible to obtain an optimum overvoltage. The resonators have primary couplings Mij between them These couplings between adjacent resonators are generally capacitive and a function of the distance separating two adjacent resonators Ri and Rj. This distance has been chosen so as to obtain the desired coupling function corresponding to the size of the filter which is fixed and which is translated on the amplitude / frequency curve (or filter transfer function) by more or less steep slopes outside
bande.bandaged.
Les références identiques sur les 3 figures indiquent les mêmes Identical references in the 3 figures indicate the same
éléments On se réfère maintenant à la figure 2. elements We now refer to Figure 2.
Le capot 5 du filtre est muni sur sa face intérieure et parallèlement à celle-c 4 c'est-à-dire encore sur la face en regard des résonateurs Ri, Rj Rn 4, d'au moins une plaque conductrice 6 de forme allongée solidaire de ce capot 5 et isolée électriquement de ce dernier L'isolation électrique est réalisée grâce à des entretoises intercalées entre la plaque 6 et le capot 5 Ces entretoises sont réalisées avec de simples joints non conducteurs 15 et 16 La plaque est fixée perpendiculairement aux The cover 5 of the filter is provided on its inner face and parallel to it 4, that is to say also on the opposite face of the resonators Ri, Rj Rn 4, with at least one conductive plate 6 of elongated shape integral with this cover 5 and electrically insulated therefrom The electrical insulation is produced by spacers inserted between the plate 6 and the cover 5 These spacers are produced with simple non-conductive seals 15 and 16 The plate is fixed perpendicular to the
résonateurs par deux vis de fixation 11 et 12, non conductrices électrique- resonators by two fixing screws 11 and 12, non-electrically conductive-
ment 'Les joints 15 et 16 sont -placés autour de chaque vis 11 et 12 respectivement Le nombre de vis de fixation est -choisi de façon à maintenir la plaque 6 solidaire du capot 5 d'une manière fiable Ce nombre peut par conséquent varier suivant les dimensions de la plaque 6 sans pour cela changer le résultat obtenu La tête des vis est placée contre la face intérieure de la plaque 6 au regard des résonateurs Deux écrous 13 et 14 sont vissés autour des vis 11 et 12 respectivement contre la face extérieure du capot 5 Si on adopte une disposition inverse pour ces éléments c'est-à-dire si la tête des vis est à l'extérieur du bottier, et les écrous à l'intérieur, il est évident que les écrous devront être de faible épaisseur et être de préférence constitués d'un matériau isolant Les dimensions de chaque plaque sont relatives aux dimensions du filtre, à l'écartement entre les deux résonateurs qu'on désire coupler et au nombre de plaque conductrices utilisées Ce nombre de plaques conductrices utilisées dépend du nombre de pointes d'affaiblissement infini qu' on désire obtenir hors bande Les extrémités 7 et 8 de chaque plaque sont agencées de façon à capter le maximum d'énergie d'un résonateur Ri par exemple, et l'envoyer sur un autre résonateur Rn par exemple qui est non adjacent au résonateur Ri, pour réaliser ainsi un couplage secondaire Min Le choix des résonateurs sur lesquels on effectue le couplage secondaire afin d'obtenir un affaiblissement infini à une fréquence donnée (Fc + F/2) est déterminé à l'aide de matrices de couplages obtenues par une méthode classique de synthèse des filtres Selon une première réalisation les extrémités 7 et 8 (de chaque plaque) sont recourbées vers le fond 2 dû boîtier 1 et présentent des replis plats 9 et 10 en regard des résonateurs à coupler La distance d existant entre les replis plats 9 et 10, et les résonateurs correspondants détermine la valeur du couplage secondaire et The seals 15 and 16 are placed around each screw 11 and 12 respectively The number of fixing screws is chosen so as to keep the plate 6 secured to the cover 5 in a reliable manner This number can therefore vary according to the dimensions of the plate 6 without changing the result obtained The head of the screws is placed against the inner face of the plate 6 facing the resonators Two nuts 13 and 14 are screwed around the screws 11 and 12 respectively against the outer face of the cover 5 If we adopt a reverse arrangement for these elements, that is to say if the head of the screws is outside the case, and the nuts inside, it is obvious that the nuts should be thin and preferably be made of an insulating material The dimensions of each plate relate to the dimensions of the filter, to the spacing between the two resonators that it is desired to couple and to the number of conductive plates used This number of conductive plates used depends on the number of infinite attenuation points that one wishes to obtain out of band The ends 7 and 8 of each plate are arranged so as to capture the maximum energy of a resonator Ri for example, and send it on a another resonator Rn for example which is not adjacent to the resonator Ri, to thus achieve a secondary coupling Min The choice of the resonators on which the secondary coupling is carried out in order to obtain an infinite attenuation at a given frequency (Fc + F / 2) is determined using coupling matrices obtained by a conventional method of synthesis of filters. According to a first embodiment, the ends 7 and 8 (of each plate) are bent towards the bottom 2 of the housing 1 and have flat folds 9 and 10 in look of the resonators to be coupled The distance d existing between the flat folds 9 and 10, and the corresponding resonators determines the value of the secondary coupling and
détermine par conséquent la position en fréquence de la pointe d'affaiblis- therefore determines the frequency position of the weakening tip.
sement infini Le couplage secondaire est également fonction de la position de la plaque vis à vis du champ électrique existant le long des résonateurs Lorsque la plaque est à proximité du champ électrique minimal (à la masse), il faut que la distance d soit minimale (aussi près que possible jusqu'à la limite du bon fonctionnement) pour obtenir un couplage fort et ainsi avoir une pointe d'affaiblissement infini à une fréquence très proche de la bande utile Cette solution pour obtenir une pointe d'affaiblissement d'une fréquence très proche de la bande utile n'étant pas la meilleure car on risque de provoquer un contact électrique entre l'extrémité 8 de la plaque 6 et le résonateur Rn; il est donc préférable de placer la plaqfc: proximité du champ électrique maximal, la distance d étant alors c l rie maximale, ce maximum permettant encore d'obtenir un couplagr très fort et par conséquent une pointe d'affaiblissement infini à la siéquence désirée-très proche de la bande utile La position en fréquc l e des pointes d'affaiblissement infini ne dépend que de la valeur du couplage secondaire qui lui-même ne dépend que de la distance d et de la position de la plaque conductrice par rapport infinitely infinite The secondary coupling is also a function of the position of the plate with respect to the electric field existing along the resonators When the plate is near the minimum electric field (to ground), the distance d must be minimum ( as close as possible to the limit of correct operation) to obtain a strong coupling and thus to have an infinite weakening peak at a frequency very close to the useful band This solution for obtaining a weakening peak at a very high frequency close to the useful band is not the best because there is a risk of causing electrical contact between the end 8 of the plate 6 and the resonator Rn; it is therefore preferable to place the plate: proximity to the maximum electric field, the distance d then being maximum, this maximum still making it possible to obtain a very strong coupling and therefore an infinite point of weakening at the desired sequence-very close to the useful band The frequency position of the infinite weakening peaks only depends on the value of the secondary coupling which itself only depends on the distance d and the position of the conductive plate with respect to
au champ électrique.to the electric field.
Selon une deuxième ré lhsation les extrémités 7 et 8 de chaque plaque conductrice 6 sont en forme d'anneau 9 a conformément à la figure 3 Le rayon de l'anneau tvt choisi suivant les mêmes critères que la distance d dans la première r-alisation pour obtenir un couplage et par According to a second re lhsation the ends 7 and 8 of each conductive plate 6 are in the form of a ring 9 a in accordance with FIG. 3 The radius of the ring tvt chosen according to the same criteria as the distance d in the first embodiment to get a coupling and by
conséquent une pointe dlaffaibh;îsement infini. therefore a hint of dlaffaibh; isment infinite.
Dans cette réalisation o,, a décrit un filtre avec une seule plaque conductrice Il est clair que le filtre peut être réalisé avec plusieurs plaques conductrices effectuant des couplages secondaires sur différents résonateurs ((Mi,n) (Mj,n 4 1) par exemple), pour obtenir plusieurs In this embodiment o ,, described a filter with a single conductive plate It is clear that the filter can be produced with several conductive plates performing secondary couplings on different resonators ((Mi, n) (Mj, n 4 1) for example ), to obtain several
pointes d'affaiblissement à dce Iréquences données. weakening peaks at dce Given frequencies.
La fixation de telles plaques conductrices (métalliques) permet de réaliser des couplages secondaires entre résonateurs et ainsi d'avoir une ou plusieurs pointes d'affaibi- ement infini à des fréquences désirées, pour obtenir une réponse pseud,, elliptique et répondre au gabarit du filtre demandé, sans avoir à multiplier par deux les coûts et l'encombrement The fixing of such conductive (metal) plates makes it possible to make secondary couplings between resonators and thus to have one or more infinitely weakening spikes at desired frequencies, to obtain a pseud, elliptical response and respond to the size of the filter requested, without having to double costs and size
d'un tel filtre -of such a filter -
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8113319A FR2509534A1 (en) | 1981-07-07 | 1981-07-07 | Hyperfrequency filter with resonant cavity - has capacitive coupling provided by plate at right angles to parallel resonators |
Applications Claiming Priority (1)
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FR8113319A FR2509534A1 (en) | 1981-07-07 | 1981-07-07 | Hyperfrequency filter with resonant cavity - has capacitive coupling provided by plate at right angles to parallel resonators |
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Publication Number | Publication Date |
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FR2509534A1 true FR2509534A1 (en) | 1983-01-14 |
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Family
ID=9260283
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Country Status (1)
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FR (1) | FR2509534A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2639776A1 (en) * | 1988-11-30 | 1990-06-01 | Thomson Hybrides | Passive band-pass filter |
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GB792142A (en) * | 1955-03-12 | 1958-03-19 | Rudolf Brinkmann To Broxten | Improvements in or relating to a suspending device for suspension filing systems |
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US3516030A (en) * | 1967-09-19 | 1970-06-02 | Joseph S Brumbelow | Dual cavity bandpass filter |
DE2218277A1 (en) * | 1972-04-15 | 1973-10-31 | Licentia Gmbh | MICROWAVE FILTER, COMPOSED OF BETWEEN PARALLEL PLATES, RESONATORS LOCATED BACK TO ONE IN THE REPRODUCTION DIRECTION OF THE WAVE |
-
1981
- 1981-07-07 FR FR8113319A patent/FR2509534A1/en active Granted
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FR2509534B1 (en) | 1984-11-30 |
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