FR2598051A1 - Wide-band and fast-switching device for a high-frequency transmission/reception antenna - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE COMMUTATION RAPIDE ET LARGE BANDE D'UNE ANTENNE D' EMISSION-RECEPTION HAUTE FREQUENCE
La presente invention concerne un dispositif de commutation rapide et large bande d'une antenne d'émissionreception haute frequence. Cette antenne est reliée, par L'intermédiaire du dispositif de commutation, entre une sortie d'un émetteur et une entrée d'un récepteur. Ce dispositif s'applique à L'émission de signaux haute fréquence fournis par un émetteur et appliques à une antenne, ou à la réception de signaux haute fréquence reçus par L'antenne et transmis à un récepteur.FAST AND BROADBAND SWITCHING DEVICE FOR A HIGH FREQUENCY TRANSCEIVED ANTENNA
The present invention relates to a fast and broadband switching device for a high frequency transmitting antenna. This antenna is connected, via the switching device, between an output of a transmitter and an input of a receiver. This device applies to the emission of high frequency signals supplied by a transmitter and applied to an antenna, or to the reception of high frequency signals received by the antenna and transmitted to a receiver.
Ce dispositif est utilisable dans une gamme de fréquences allant de 0,5 à 50 MHz.This device can be used in a frequency range from 0.5 to 50 MHz.
On connaît des dispositifs de commutation rapide d'une antenne d'emission-réception haute fréquence et large bande qui permettent, pour des signaux d'émission de grande puissance, de commuter cette antenne soit sur la sortie d'un émetteur en émission, soit sur L'entrée d'un récepteur en réception. Ce type de dispositif connu comporte généralement, à la sortie de l'*metteur, des moyens de détection de puissance de signaux impulsionnels d'émission ou de réception, notamment lorsque les signaux d'émission presentent une puissance très importante. There are known devices for rapidly switching a high frequency and broadband transmit-receive antenna which make it possible, for high power transmit signals, to switch this antenna either to the output of a transmitter in transmission, or on The input of a receiver in reception. This type of known device generally comprises, at the output of the * transmitter, means for detecting the power of impulse transmission or reception signals, in particular when the transmission signals have a very large power.
L'antenne et le récepteur sont reliés à la sortie de ces moyens de détection de puissance. Ce type de dispositif connu qui permet de commuter une antenne, notament Lorsque les signaux d'émission presentent une puissance très importante, est généralement constitue par des circuits de commutation utilisant des tubes électroniques de puissance. Ces circuits consomment une énergie tres importante, sont très encombrants, très coûteux, d'entretien difficile et les tubes utilisés doivent etre fréquemment changés.The antenna and the receiver are connected to the output of these power detection means. This type of known device which makes it possible to switch an antenna, in particular When the transmission signals have a very large power, is generally constituted by switching circuits using electronic power tubes. These circuits consume a very large energy, are very bulky, very expensive, difficult to maintain and the tubes used must be changed frequently.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et notamment de réaliser un dispositif de commutation rapide et large bande d'une antenne d'émission-réception haute fréquence, notamment lorsque les signaux d'émission présentent une puissance très importante, ce dispositif n'utilisant aucun tube de haute puissance, étant peu encombrant, peu coûteux, consommant peu d'energie et étant tres fiable. The object of the invention is to remedy these drawbacks and in particular to produce a fast and wide-band switching device for a high frequency transmit-receive antenna, in particular when the transmit signals have a very large power, this device not using any high power tube, being compact, inexpensive, consuming little energy and being very reliable.
L'invention a pour objet un dispositif de commutation rapide et large bande d'une antenne d'émission-reception haute fréquence reliée entre une sortie d'un émetteur et une entrée d'un recepteur, ce dispositif comportant des moyens de detection de puissance de signaux impulsionnels d'émission, reLies par une entrée à la sortie de l'émetteur, et reliés par une sortie à
L'antenne et à L'entrée de moyens de commutation de L'antenne, une sortie de ces moyens de commutation étant reliée à L'entrée du recepteur, caractérisé en ce que les moyens de commutation comprennent, relié entre l'entrée et la sortie de ces moyens de commutation, un circuit de commutation comprenant un premier condensateur dont une première borne constitue l'entrée des moyens de commutation et dont une deuxième borne est reliée à une preniere diode dont le sens passant est celui qui va de L'émetteur vers le recepteur, un deuxieme condensateur dont une première borne constitue la sortie des moyens de commutation et dont une deuxième borne est reLiée à une deuxième diode dont le sens passant va du recepteur vers l'émetteur, les première et deuxième diodes etant reliées à un point commun, un troisième condensateur relié au point commun et à une masse de référence, et un ensemble de commande du circuit de commutation relié au point commun et aux deuxièmes bornes du premier et du deuxième condensateurs pour autoriser, à L'émission, la charge du troisième condensateur à travers le premier condensateur et la première diode qui est rendue conductrice et pour bloquer la conduction de la deuxième diode, et pour autoriser, à la réception, La décharge du troisième condensateur et la conduction des première et deuxième diodes.The subject of the invention is a device for fast and wide band switching of a high frequency transmit-receive antenna connected between an output of a transmitter and an input of a receiver, this device comprising power detection means. of transmission impulse signals, connected by an input to the output of the transmitter, and connected by an output to
The antenna and at the input of the switching means of the antenna, an output of these switching means being connected to the input of the receiver, characterized in that the switching means comprise, connected between the input and the output of these switching means, a switching circuit comprising a first capacitor, a first terminal of which constitutes the input of the switching means and a second terminal of which is connected to a diode receptacle whose passing direction is that going from the transmitter towards the receiver, a second capacitor, a first terminal of which constitutes the output of the switching means and a second terminal of which is connected to a second diode the direction of which goes from the receiver to the transmitter, the first and second diodes being connected to a common point, a third capacitor connected to the common point and to a reference ground, and a switching circuit control unit connected to the common point and to the second terminals of the first and second capacitors to authorize, on transmission, the charge of the third capacitor through the first capacitor and the first diode which is made conductive and to block the conduction of the second diode, and to authorize, on reception, the discharge of the third capacitor and the conduction of the first and second diodes.
Selon une autre caractéristique, L'ensemble de commande comporte une première self inductance reliée à la deuxième borne du premier condensateur et à la masse de référence, une deuxième self inductance reliée à la deuxième borne du deuxième condensateur et à la masse de référence, et un transistor de commande dont La base reçoit un signal de commande de commutation, et dont Les deux autres électrodes sont respectivement reliées à une source d'alimentation et à une première borne d'une troisième self inductance dont une deuxième borne est reliée audit point commun, le signal de commande ayant un premier niveau pour bloquer le transistor et la conduction de
La deuxième diode et pour autoriser la conduction de la premiere diode et la charge du troisieme condensateur à L'émission, et un deuxième niveau pour autoriser la conduction du transistor et des première et deuxieme diodes et la décharge du troisième condensateur, à la réception.According to another characteristic, the control assembly comprises a first inductor connected to the second terminal of the first capacitor and to the reference ground, a second inductor connected to the second terminal of the second capacitor and to the reference ground, and a control transistor, the base of which receives a switching control signal, and the two other electrodes of which are respectively connected to a power source and to a first terminal of a third inductor, a second terminal of which is connected to said common point , the control signal having a first level for blocking the transistor and the conduction of
The second diode and to authorize the conduction of the first diode and the charge of the third capacitor on transmission, and a second level to authorize the conduction of the transistor and the first and second diodes and the discharge of the third capacitor, on reception.
Selon une autre caractéristique, tes moyens de détection de puissance de signaux impulsionnels d'émission comprennent deux diodes montées en tête-bèche entre la sortie de l'émetteur et
L'entrée des moyens de commutation.According to another characteristic, the means for detecting the power of impulse transmission signals comprise two diodes mounted at the head between the output of the transmitter and
The input of the switching means.
Les caracteristiques et avantages de L'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée en référence à la figure annexée qui représente schématiquement un dispositif de commutation conforme à L'invention. The characteristics and advantages of the invention will emerge better from the description which follows, given with reference to the appended figure which schematically represents a switching device according to the invention.
Le dispositif 1 de commutation rapide et Large bande d'une antenne A d'emission-reception haute fréquence, conforme à
L'invention, est relie entre une sortie 2 d'un émetteur E et une entrée 3 d'une récepteur R.The fast and wideband switching device 1 of a high frequency transmitting-receiving antenna A, conforming to
The invention is linked between an output 2 of a transmitter E and an input 3 of a receiver R.
On n'a représenté que L'amplificateur de sortie 4 de L'émetteur E et l'amplificateur d'entrée 5 du récepteur R, puisque cet emetteur et ce récepteur sont de types bien connus dans L'état de la technique. Only the output amplifier 4 of the transmitter E and the input amplifier 5 of the receiver R have been shown, since this transmitter and this receiver are of types well known in the state of the art.
Le dispositif 1 conforme à L'invention comporte des moyens de detection 6 de puissance de signaux imputsionnels d'émission qui sont reliés par une entrée 7 à la sortie 2 de
L'émetteur E. Ces moyens de détection sont reliés par une sortie, 8 à l'entrée 9 de moyens 10 de commutation de L'antenne A. Une sortie 11 de ces moyens de commutation est reliée à l'entrée 3 du récepteur R.The device 1 according to the invention comprises means 6 for detecting the power of emission imputational signals which are connected by an input 7 to the output 2 of
The transmitter E. These detection means are connected by an output, 8 to the input 9 of the switching means 10 of the antenna A. An output 11 of these switching means is connected to the input 3 of the receiver R .
Les moyens 10 de commutation de L'antenne A comprennent, reliés en série entre Leur entrée 9 et leur sortie 11, un circuit 12 de commutation. Ce circuit comprend un premier condensateur Ci dont une premiere borne 13 constitue l'entrée des moyens de commutation 10, et dont une deuxième borne 14 est reLiée à une première diode dl dont le sens passant est celui qui va de L'émetteur E vers le recepteur R. Les moyens de commutation comprennent aussi un deuxième condensateur C2 dont une première borne 15 constitue La sortie des moyens de commutation 10, et dont une deuxième borne 16 est reliée à une deuxième diode d2 dont le sens passant va du récepteur R vers l'émetteur E. Les première et deuxième diodes dl, d2 sont reliées à un point commun 17.Le circuit de commutation 12 comprend enfin un troisième condensateur C3 relié au point commun 17 ainsi qu'à une masse de référence M. The switching means 10 of the antenna A comprise, connected in series between their input 9 and their output 11, a switching circuit 12. This circuit comprises a first capacitor Ci, a first terminal 13 of which constitutes the input of the switching means 10, and a second terminal 14 of which is connected to a first diode dl the direction of which is that which goes from the emitter E towards the receiver R. The switching means also comprise a second capacitor C2, a first terminal 15 of which constitutes the output of the switching means 10, and a second terminal 16 of which is connected to a second diode d2 whose direction goes from the receiver R to the transmitter E. The first and second diodes dl, d2 are connected to a common point 17. The switching circuit 12 finally comprises a third capacitor C3 connected to the common point 17 as well as to a reference ground M.
Les moyens de commutation 10 comprennent aussi un ensemble 18 de commande du circuit de commutation 12. Cet ensemble de commande est relié au point commun 17 ainsi qu'aulx deuxièmes bornes 14, 16 des premier et deuxième condensateurs Cl,
C2. Cet ensemble de commande autorise, à L'émission, comme on te verra plus loin en détail, La charge du troisième condensateur
C3, à travers le premier condensateur Cl et La premiere diode dl qui est alors conductrice, la deuxième diode dZ étant bloquée.The switching means 10 also comprise a set 18 for controlling the switching circuit 12. This control set is connected to the common point 17 as well as to the second terminals 14, 16 of the first and second capacitors C1,
C2. This set of controls authorizes, on transmission, as we will see in detail below, the charge of the third capacitor
C3, through the first capacitor C1 and The first diode dl which is then conductive, the second diode dZ being blocked.
Cet ensemble de commande 18 autorise, à la réception, la décharge du troisième condensateur C3 qui a été chargé à L'émission, ainsi que la conduction des premiere et deuxième diodes dl, d2. This control assembly 18 authorizes, on reception, the discharge of the third capacitor C3 which has been charged on transmission, as well as the conduction of the first and second diodes dl, d2.
L'ensemble de commande 18 du circuit de commutation 12, comprend une première self inductance L1 reliée à La deuxième borne 14 du premier condensateur C1 et à la masse de référence. The control assembly 18 of the switching circuit 12 includes a first inductance choke L1 connected to the second terminal 14 of the first capacitor C1 and to the reference ground.
Cet ensemble de commande comprend aussi une deuxième seLf inductane L2 reLiée à la deuxième borne 16 du deuxième condensateur C2 et à la masse de référence. Enfin, cet ensemble de commande comprend un transistor de commande T dont La base reçoit, à travers une résistance de Limitation de courant un signal de commande de commutation S appliqué sur une entrée 19. This control assembly also includes a second inductan seLf L2 connected to the second terminal 16 of the second capacitor C2 and to the reference ground. Finally, this control assembly comprises a control transistor T, the base of which receives, through a current limiting resistor, a switching control signal S applied to an input 19.
Les deux autres électrodes de ce transistor sont respectivement reliées à une source d'alimentation -V et à une première borne d'une troisieme self inductance L3, dont une deuxième borne est reliée au point commun 17. Dans l'exemple de réalisation represente sur cette figure, le transistor T est de type NPN. Son emetteur est relié à la source d'alimentation -V, tandis que son collecteur est relie à la troisième self inductance L3.The two other electrodes of this transistor are respectively connected to a power source -V and to a first terminal of a third self-inductance L3, a second terminal of which is connected to the common point 17. In the embodiment shown on this figure, the transistor T is of the NPN type. Its transmitter is connected to the power source -V, while its collector is connected to the third inductor L3.
Le signal de commande S presente un premier niveau qui permet, comme on le verra plus loin en détail, de bloquer la conduction de la deuxieme diode d2 et d'autoriser la charge du troisième condensateur C3 à L'émission. Un deuxième niveau de ce signal autorise ta conduction des première et deuxième diodes dl, dZ, et la charge du troisième condensateur C3, à la réception. The control signal S presents a first level which makes it possible, as will be seen below in detail, to block the conduction of the second diode d2 and to authorize the charging of the third capacitor C3 at transmission. A second level of this signal authorizes your conduction of the first and second diodes dl, dZ, and the charge of the third capacitor C3, on reception.
Les moyens de detection 6 de puissance de signaux impulsionnels d'émission comprennent deux diodes D1, D2 montées en tête-bêche entre la sortie 2 de l'émetteur et l'entrée 9 des moyens de commutation 10. The means for detecting the power of transmission pulse signals 6 comprise two diodes D1, D2 mounted head to tail between the output 2 of the transmitter and the input 9 of the switching means 10.
Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de La manière suivante :
- à L'émission, il s'agit de connecter la sortie de l'amplificateur 2 à L'antenne A, tout en empêchant la réception du signal emis par L'émetteur E, par le récepteur R.The device which has just been described operates in the following manner:
- On transmission, this involves connecting the output of amplifier 2 to antenna A, while preventing reception of the signal emitted by transmitter E, by receiver R.
La connexion de L'émetteur E à l'antenne A à l'émission, s'effectue de la manière suivante : les impulsions électriques haute frequence et de grande puissance, alternativement positives et negatives présentes à la sortie 2 de l'émetteur E, provoquent la conduction des deux diodes D1, D2 des moyens de détection 6. The connection of transmitter E to antenna A on transmission is carried out as follows: the high frequency and high power electrical pulses, alternately positive and negative present at output 2 of transmitter E, cause the two diodes D1, D2 to conduct the detection means 6.
Cette conduction de ces deux diodes s'effectue dans une zone de faible impédance dynamique, dès que l'énergie de l'impulsion haute fréquence provenant de L'émetteur E atteint une puissance de l'ordre de 1W par exemple. L'émetteur, E et plus particulierement la sortie de l'amplificateur 4 de cet emetteur, peut alors être considéré comme connecté à L'antenne A pendant toute la duree de chaque impulsion haute fréquence d'émission. La puissance admissible en sortie de L'émetteur E dépend de La caractéristique de courant directe maximum admissible dans les diodes Dl, D2 des moyens de détection de puissance 6.This conduction of these two diodes takes place in a zone of low dynamic impedance, as soon as the energy of the high frequency pulse coming from the emitter E reaches a power of the order of 1W for example. The transmitter, E and more particularly the output of the amplifier 4 of this transmitter, can then be considered as connected to the antenna A throughout the duration of each high frequency transmission pulse. The admissible power at the output of the emitter E depends on the maximum direct current characteristic admissible in the diodes Dl, D2 of the power detection means 6.
Les signaux d'émission fournis par L'émetteur E ne doivent pas parvenir, pendant toute La durée de l'impulsion de puissance haute frequence, à L'entrée du recepteur R. Pour cela, les tensions éLectriques alternativement positive et négative (impulsions de haute fréquence) qui sont appliquées à l'antenne
A, par la sortie 8 des moyens de detection 6, traversent te premier condensateur C1. La transistor T de L'ensemble de commande de commutation 18 est en état de non conduction grSce à l'application d'un signal de commande S de niveau bas par exempLe, sur sa base 19.Les impulsions haute frequence positives provoquent la conduction de La diode dl et chargent Le troisieme condensateur C2 à une valeur positive suffisante pour assurer Le blocage de la diode d2 qui est ainsi polarisée en inverse. La diode dZ presente une grande impédance à L'état bloque et assure ainsi une isolation électrique du recepteur R (60 décibels au minimum dans l'exempLe considéré). Une energie négligeable est prélevée à la sortie 8 des moyens de detection 6 pour assurer ainsi L'isolation du recepteur R. The emission signals supplied by the transmitter E must not reach, during the whole duration of the high frequency power pulse, at the input of the receiver R. For this, the electric voltages alternately positive and negative (pulses of high frequency) which are applied to the antenna
A, through the output 8 of the detection means 6, pass through the first capacitor C1. The transistor T of the switching control assembly 18 is in a non-conduction state owing to the application of a low-level control signal S, for example, on its base 19. The positive high frequency pulses cause the conduction of The diode dl and charge the third capacitor C2 to a positive value sufficient to ensure the blocking of the diode d2 which is thus reverse biased. The diode dZ has a high impedance in the blocked state and thus ensures electrical isolation of the receiver R (60 decibels at least in the example considered). Negligible energy is taken at the output 8 of the detection means 6 to thus ensure the isolation of the receiver R.
A la réception, iL s'agit au contraire de connecter t'antenne A avec L'entrée 3 du recepteur R, en interdisant l'application des signaux de reception reçus par L'antenne, sur la sortie de l'émetteur 2. On reception, on the contrary, it is a question of connecting the antenna A with the input 3 of the receiver R, by prohibiting the application of the reception signals received by the antenna, on the output of the transmitter 2.
L'isolation de L'émetteur 2 s'effectue de la manière suivante pendant la réception : Aussitbt que L'énergie électrique presente à la sortie de L'amplificateur 4 de L'émetteur E de puissance decroft et atteint une valeur inférieure à un seuil (1mW par exemple), la tension des impulsions alternativement positives et négatives fournies par l'émetteur, n'est pLus suffisante pour assurer La conduction des diodes D1, D2 des moyens de détection 6. Isolation of the transmitter 2 is carried out as follows during reception: As soon as the electrical energy is present at the output of amplifier 4 of the transmitter E of decroft power and reaches a value below a threshold (1mW for example), the voltage of the alternately positive and negative pulses supplied by the transmitter, is no longer sufficient to ensure the conduction of the diodes D1, D2 of the detection means 6.
L'impédance de chacune de ces diodes devient alors très grande et on peut alors considérer que L'émetteur 2 est isole de
L'antenne A. Cette isolation est réelle tant qu'une interférence électrique d'une énergie supérieure à un mW par exemple n'est pas captée à L'antenne A.The impedance of each of these diodes then becomes very large and it can then be considered that the transmitter 2 is isolated from
Antenna A. This insulation is real as long as an electrical interference of an energy higher than one mW for example is not picked up at Antenna A.
La connexion de l'antenne A avec l'entrée du récepteur R s'effectue de la manière suivante, à la réception : le transistor
T est rendu conducteur, par exempLe par l'application d'un signal de commande S, de niveau haut sur la base 19 de ce transistor. La conduction du transistor T provoque la décharge du troisième condensateur C3 ainsi que la mise en état de conduction des diodes dl et dZ à travers les première et troisième self inductances Li, L3, pour la diode dl, et à travers les deuxième et troisième self inductances L2, L3, pour la diode d2.The connection of the antenna A with the input of the receiver R is carried out as follows, on reception: the transistor
T is made conductive, for example by the application of a control signal S, of high level on the base 19 of this transistor. The conduction of the transistor T causes the discharge of the third capacitor C3 as well as the setting in conduction state of the diodes dl and dZ through the first and third inductors Li, L3, for the diode dl, and through the second and third inductors inductors L2, L3, for diode d2.
L'impédance des première et deuxième diodes dl, d2 devient alors tres faible. En effet dans ce cas, les impédances des première, deuxième et troisième self inductances L1, L2, U, ainsi que
L'impédance du troisième condensateur C3, sont élevées et que les impédances des premier et deuxieme condensateurs C1, CZ sont faibles. On peut alors considérer que le récepteur R est connecté à l'antenne A, tant que le transistor T est en état de conduction.The impedance of the first and second diodes dl, d2 then becomes very low. Indeed in this case, the impedances of the first, second and third self inductors L1, L2, U, as well as
The impedance of the third capacitor C3, are high and that the impedances of the first and second capacitors C1, CZ are low. We can then consider that the receiver R is connected to the antenna A, as long as the transistor T is in conduction state.
L'application du signal de commande S sur La base du transistor T, qui permet la réception, est effectuée pendant une période reservée à la reception. Par contre, pour l'émission, l'antenne n'est reliée à L'émetteur que s'il y a détection de signaux impulsionnels haute fréquence, de puissance. The application of the control signal S on the base of the transistor T, which allows reception, is carried out during a period reserved for reception. On the other hand, for the emission, the antenna is only connected to the transmitter if there is detection of high frequency impulse signals, of power.
Il est évident que les composants utilisés dans ce dispositif sont des composants de puissance. Ce dispositif fonctionne de façon très satisfaisante pour une puissance d'émission de plusieurs kW, avec un taux d'occupation de 5X dans une gamme de fréquence de 1 à 30 mGHz. La vitesse de commutation est voisine de 1 s. Les pertes, lors de la connexion de l'antenne sur la sortie de l'émetteur, sont inférieures à 0,3 décibel, tandis que ces pertes sont inférieures à 0,5 décibel lors de la connexion de l'antenne sur L'entrée du récepteur. Le taux d'onde stationnaire est inférieur à 1,5 et l'isolation du recepteur est voisine de 70 decibels. It is obvious that the components used in this device are power components. This device works very satisfactorily for a transmission power of several kW, with an occupancy rate of 5X in a frequency range from 1 to 30 mGHz. The switching speed is close to 1 s. Losses, when connecting the antenna to the output of the transmitter, are less than 0.3 decibel, while these losses are less than 0.5 decibel when connecting the antenna to the input of the receiver. The standing wave rate is less than 1.5 and the insulation of the receiver is close to 70 decibels.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8605962A FR2598051B1 (en) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | FAST AND BROADBAND SWITCHING DEVICE OF A HIGH FREQUENCY TRANSCEIVING ANTENNA |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8605962A FR2598051B1 (en) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | FAST AND BROADBAND SWITCHING DEVICE OF A HIGH FREQUENCY TRANSCEIVING ANTENNA |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2598051A1 true FR2598051A1 (en) | 1987-10-30 |
| FR2598051B1 FR2598051B1 (en) | 1988-09-09 |
Family
ID=9334588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8605962A Expired FR2598051B1 (en) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | FAST AND BROADBAND SWITCHING DEVICE OF A HIGH FREQUENCY TRANSCEIVING ANTENNA |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2598051B1 (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2598051B1 (en) | 1988-09-09 |
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