FR2601190A1 - Method and device for controlling a contactor - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé et dispositif de commande d'un contacteur
L'invention concerne un procède de commande d'un contacteur et le dispositif correspondant.Method and device for controlling a contactor
The invention relates to a method for controlling a contactor and the corresponding device.
Les contacteurs électromécaniques sont en général commandés de la manière suivante : pendant une première période de durée déterminée, ou période d'appel , on impose à leur bobine un courant fort pour attirer l'armature mobile, et pendant une deuxième période, ou période de maintien, on impose à leur bobine un courant plus faible pour assurer le maintien de l'armature en position collée. Usuellement, la période d'appel a une durée suffisante pour que l'armature mobile soit attirée, vienne en position collee et y soit maintenue. Electromechanical contactors are generally controlled as follows: during a first period of fixed duration, or call period, a strong current is imposed on their coil to attract the movable armature, and during a second period, or period of maintenance, a lower current is imposed on their coil to maintain the armature in the glued position. Usually, the calling period has a duration sufficient for the movable armature to be attracted, come into the glued position and be maintained there.
Par mesure de sécurité, la durée de cette période d'appel est majorée, en particulier pour éviter le risque d'ouverture du contacteur -à la suite d'un rebond. I1 en résulte une consommation d'énergie électrique sensiblement supérieure aux besoins réels du contacteur pour assurer le collage de l'armature mobile. As a safety measure, the duration of this call period is increased, in particular to avoid the risk of contactor opening - following a rebound. I1 results in a consumption of electrical energy substantially greater than the real needs of the contactor for bonding the movable armature.
Par ailleurs, lorsque l'armature mobile est attirée par le courant d'appel, elle est accélérée pendant toute son approche. I1 en résulte une choc au moment du collage qui impose des contraintes mécaniques importantes au contacteur et qui détermine ses caractéristiques de construction. Furthermore, when the movable armature is attracted by the inrush current, it is accelerated during its entire approach. I1 results in a shock during bonding which imposes significant mechanical stresses on the contactor and which determines its construction characteristics.
Un but de la présente invention est de proposer une limitation de la durée de la période d'appel aux besoins effectifs du contacteur. An object of the present invention is to propose a limitation of the duration of the call period to the actual needs of the contactor.
Un autre but de l'invention est de proposer de limiter l'intensité du courant d'appel pendant l'approche de l'armature mobile de façon à diminuer l'effet du choc mécanique à la fermeture. Another object of the invention is to propose limiting the intensity of the inrush current during the approach of the movable armature so as to reduce the effect of mechanical shock on closing.
L'invention a pour objet un procédé de commande d'un contacteur électromécanique à armature mobile, du type prévu pour être alimenté en courant alternatif, et alimenté en courant continu par l'intermédiaire d'un hacheur, la bobine étant soumise à un courant moyen de forte valeur .pendant la période d'appel de l'armature. The subject of the invention is a method for controlling an electromechanical contactor with a movable armature, of the type intended to be supplied with alternating current, and supplied with direct current by means of a chopper, the coil being subjected to a current. medium of high value. during the period of call of the frame.
et à un courant moyen de valeur plus faible pendant la période de maintien de l'armature, caractérisé en ce que l'on détecte la diminution du courant dans la bobine du contacteur consécutive au mouvement d'approche de l'armature pour interrompre la période d'appel et passer à la période de maintien.and at an average current of lower value during the period of maintenance of the armature, characterized in that the decrease in the current in the contactor coil following the approach movement of the armature is detected in order to interrupt the period call and go to the holding period.
Selon une caractéristique de l'invention, la détection de la diminution du courant dans la bobine du contacteur se fait par comparaison de l'intensité du courant dans la bobine avec une intensité de référence dont la valeur est de l'ordre de 7 % de la valeur du courant d'appel. According to a characteristic of the invention, the detection of the decrease in the current in the contactor coil is done by comparing the intensity of the current in the coil with a reference intensity whose value is of the order of 7% of the value of the inrush current.
L'invention a également pour objet un dispositif de commAnde d'un contacteur électromécanique à armature mobile, prévu pour être alimenté en courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comporte
- une source d'alimentation en courant continu, pour alimenter la bobine du contacteur,
- un transistor fonctionnant en hacheur avec son circuit de commande
- une résistance montée en série avec la bobine du contacteur et le transistor entre les bornes de la source d'alimentation, la résistance étant montée près de la borne négative, le point commun à la résistance et au transistor étant pris comme point de mesure du courant de iabobine pendant les périodes de conduction du transistor,
- un comparateur comparant la valeur du courant au point de mesure à une valeur de référence
- et un circuit logique définissant plusieurs valeurs de référence du courant, la première pour l'appel de l'armature mobile, la deuxième pour le maintien de l'armature, la troisième pour la détection du mouvement d'approche de l'armature et le passage de la période d'appel à la période de maintien.The invention also relates to a control device for an electromechanical contactor with a movable armature, designed to be supplied with alternating current, characterized in that it comprises
- a DC power source, to power the contactor coil,
- a transistor operating in chopper with its control circuit
a resistor connected in series with the contactor coil and the transistor between the terminals of the power source, the resistor being mounted near the negative terminal, the point common to the resistor and to the transistor being taken as the measurement point of the iabobine current during the conduction periods of the transistor,
- a comparator comparing the value of the current at the measurement point with a reference value
- and a logic circuit defining several reference values of the current, the first for calling up the movable armature, the second for maintaining the armature, the third for detecting the approach movement of the armature and the transition from the call period to the maintenance period.
Selon une caractéristique de l'invention, trois comparateurs sont prévus, munis chacun d'une valeur de référence , le troisième comparateur transmettant son signal de sortie au circuit logique pour déclencher le passage de la période d'appel à la période de maintien. According to a characteristic of the invention, three comparators are provided, each provided with a reference value, the third comparator transmitting its output signal to the logic circuit to trigger the transition from the call period to the holding period.
A titre d'exemple, on a représenté au dessin annexé
Figure 1 : un premier mode de réalisation d'un dispositif de commande d'un contacteur selon l'invention
Figure 2 : un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de commande d'un contacteur selon l'invention
Figure 3 : un schéma représentatif de l'intensité du courant dans la bobine pour un contacteur de type classique, et pour un contacteur selon l'invention.By way of example, there is shown in the accompanying drawing
Figure 1: a first embodiment of a contactor control device according to the invention
Figure 2: a second embodiment of a contactor control device according to the invention
Figure 3: a diagram representative of the current intensity in the coil for a contactor of conventional type, and for a contactor according to the invention.
En se reportant à la figure 1, on voit un contacteur symbolisé par sa bobine l, portant en parallèle une diode 2 de roue libre. Ce contacteur est de type alternatif, mais il est alimenté en .continu entre les bornes 3 et 4 d'une source d'alimentation. En série avec la bobine l du contacteur est prévu un transistor 5 avec son circuit de commande 6. Entre le transistor 5 et la borne négative 4 d'alimentation est disposée une résistance 7. Le point commun au transistor 5 et à -la résistance 7 est le point de mesure 8 de l'intensité du courant dans la bobine l pendant les périodes de conduction du transistor 5.Ce point de mesure est relié à une entrée d'un comparateur 9 dont l'autre entrée, correspondant a l'intensité de référence Ir, est alimentée par un circuit logique l par l'intermédiaire d'un convertisseur numériqueanalogique 12. Une horloge il alimente le circuit logique l en impulsions de fréquence déterminée. Referring to Figure 1, we see a contactor symbolized by its coil l, carrying in parallel a freewheeling diode 2. This contactor is of the AC type, but it is supplied with DC power between terminals 3 and 4 of a power source. In series with the coil l of the contactor is provided a transistor 5 with its control circuit 6. Between the transistor 5 and the negative supply terminal 4 is a resistor 7. The point common to the transistor 5 and to the resistor 7 is the measuring point 8 of the intensity of the current in the coil l during the conduction periods of the transistor 5. This measuring point is connected to an input of a comparator 9 whose other input, corresponding to the intensity Ir, is supplied by a logic circuit l by means of an analog digital converter 12. A clock supplies the logic circuit l with pulses of determined frequency.
Le circuit logique l est relié au circuit 6 de commande du transistor 5 par deux fils : l'un 13, transmet les ordres d'ouverture du transistor 5, l'autre 14, les ordres de fermeture. Ici comme dans toute la description, la notion de fils n'est pas impérative, il s'agit simplement de liaisons électriques, les circuits pouvant etre intégrés. Le circuit logique l@ l est est susceptible de transmettre à sa sortie 15 un signal correspondant a l'état de l'armature mobile du contacteur : collée ou éloignée. The logic circuit l is connected to the circuit 6 for controlling the transistor 5 by two wires: one 13, transmits the opening orders of the transistor 5, the other 14, the closing orders. Here as in all the description, the notion of son is not imperative, it is simply electrical connections, the circuits can be integrated. The logic circuit l @ l is capable of transmitting at its output 15 a signal corresponding to the state of the movable armature of the contactor: stuck or distant.
Enfin, par sa borne d'entrée 16, le circuit logique l est susceptible de recevoir des ordres télécommandés de manoeuvre du contacteur. L'alimentation du circuit de commande n'est pas représentée sur le dessin. Elle peut être permanente, et alors le dispositif fonctionne par télécommande : ou elle peut être prise en parallèle sur le contacteur, et dans ce cas, à la mise sous tension du contacteur, il y a une remise a zéro générale.Finally, by its input terminal 16, the logic circuit 1 is capable of receiving remote control commands for operating the contactor. The power supply of the control circuit is not shown in the drawing. It can be permanent, and then the device works by remote control: or it can be taken in parallel on the contactor, and in this case, when the contactor is energized, there is a general reset.
Le transistor 5 fonctionne en hacheur à fréquence fixe et à rapport cyclique variable. La résistance 7, de faible valeur, n'est parcourue par le courant dans la bobine que pendant les périodes de conduction du transistor 5 ; quand le transistor 5 est bloqué, la diode 2 remplit son rôle de diode de roue libre. De cette manière, on maintient dans la bobine l un courant moyen sensiblement constant, qui circule touJours dans 12 même sens. La valeur de ce courant moyen est élevée pendant la période d'appel de l'armature mobile du contacteur, et faible pendant la période de maintien de l'armature collée. The transistor 5 operates as a chopper with fixed frequency and variable duty cycle. The resistance 7, of low value, is crossed by the current in the coil only during the conduction periods of the transistor 5; when transistor 5 is blocked, diode 2 fulfills its role of freewheeling diode. In this way, a substantially constant mean current is maintained in the coil l, which always flows in the same direction. The value of this average current is high during the call period of the movable armature of the contactor, and low during the period of maintenance of the bonded armature.
Sur la figure 3, on voit que dans les contacteurs de type classique, on impose pendant une période d'appel, de durée tl prédéterminée, uneintensite élevée définie par l'intensité de référence Irl appliquée au comparateur 9. A l'issue de la période d'appel,- on impose au comparateur une intensité de référence Ir2 plus faible pour le maintien de l'armature. Le courant dans la bobine est représenté, globalement, par la courbe en trait plein. In FIG. 3, it can be seen that in contactors of the conventional type, a high intensity defined by the reference intensity Irl applied to the comparator 9 is imposed during a call period, of predetermined duration tl. call period, - a lower reference intensity Ir2 is imposed on the comparator for maintaining the armature. The current in the coil is represented, overall, by the curve in solid line.
En réalité, pendant la période d'appel, après l'établissement du courant dans la bobine1 il y a d'abord une aimantation de l'armature mobile, puis son attraction et son déplacement. Au cours de ce déplacement, l'armature mobile induit un courant dans la bobine. Le courant résultant dans la bobine varie alors selon le profil en V représenté au milieu de la figure 3. En effet, le courant résultant diminue tant que l'armature se déplace, et d'autant plus vite que l'armature se déplace rapidement. Lorsque l'armature est collée, le courant remonte à la valeur de référence Irl. In reality, during the call period, after the establishment of the current in the coil1 there is first a magnetization of the movable armature, then its attraction and its displacement. During this movement, the movable armature induces a current in the coil. The resulting current in the coil then varies according to the V-shaped profile shown in the middle of FIG. 3. Indeed, the resulting current decreases as the armature moves, and all the more quickly as the armature moves quickly. When the armature is glued, the current rises to the reference value Irl.
Selon l'invention, on utilise cette variation du courant dans la bobine pour constater que l'armature mobile est en mouvement, pour interrompre son attraction par la bobine de façon à ne pas l'accélérer jusqu'au choc du collage, pour interrompre corrélativement la période d'appel, et pour passer à la période de maintien de l'armature. A cet effet, on utilise une troisième valeur d'intensité de référence Ir3 dont la valeur est sensiblement égale. aux deux tiers de la valeur Irl, et lorsque l'intensité dans la bobine descend au dessous de cette valeur de référence Ir3, on considère que la période d'appel est terminee et on passe à la période de maintien en imposant la valeur de référence Ir2 pour le courant dans la bobine. According to the invention, this variation of the current in the coil is used to observe that the movable armature is in motion, to interrupt its attraction by the coil so as not to accelerate it until the impact of the bonding, to interrelate correlatively the call period, and to move to the frame maintenance period. To this end, a third reference intensity value Ir3 is used, the value of which is substantially equal. two-thirds of the value Irl, and when the current in the coil drops below this reference value Ir3, we consider that the call period is over and we pass to the holding period by imposing the reference value Ir2 for the current in the coil.
Le courant dans la bobine a alors l'allure de la courbe en trait plein de la figure 3.The current in the coil then looks like the curve in solid line of figure 3.
Le fonctionnement du dispositif de commande de la figure l est le suivant : à la mise sous tension du contacteur, le circuit logique l impose comme valeur de référence au comparateur 9 une intensité Irl forte pour assurer l'appel de l'armature mobile. The operation of the control device in FIG. 1 is as follows: when the contactor is switched on, the logic circuit l imposes a high intensity Irl as a reference value for comparator 9 to ensure the call of the movable armature.
Le hacheur commence à fonctionner à une fréquence fixe imposée par le circuit logique l, et qui, pendant la période d'appel, est par exemple de 1,875 kHz. Le courant Ib dans la bobine a donc tendance à monter et à s'établir juste en dessous de la valeur Irl imposée pendant la période d'appel. The chopper begins to operate at a fixed frequency imposed by the logic circuit l, and which, during the call period, is for example 1.875 kHz. The current Ib in the coil therefore tends to rise and settle just below the value Irl imposed during the call period.
L'établissement du courant dans la bobine, par l'intermédiaire du hacheur, se faisant progressivement, une période de sécurité t2 est prévue pour que le courant dépasse avec certitude la valeur de référence Ir3 qui est de l'ordre de 7 % de Irl. A la fin de cette période de sécurité, le circuit logique l
applique alternativement comme valeur de référence au
comparateur 9 soit la valeur Irl, soit la valeur Ir3,
la commutation se faisant à fréquence élevée. De cette
manière le courant dans la bobine reste sensiblement
égal à la valeur de référence Irl jusqu'à ce que
l'armature mobile soit attirée. A partir du moment où
l'armature se déplace, le courant dans la bobine
diminue comme représenté sur la figure 3.Lorsque
l'intensité du courant devient inférieure à la valeur
de référence Ir3, le comparateur 9 le détecte, la
détection est validée (figure 3), la sortie 15 change
d'état pour indiquer que l'armature est collée, et le
circuit logique 1 applique au comparateur 9 la valeur
de référence Ir2 correspondant au maintien de
l'armature. Le courant dans la bobine diminue alors
jusqu'au collage de l'armature, puis s'établit juste
en dessous de la valeur de référence Ir2 correspondant
au maintien de l'armature. Pendant la période de
maintien, la fréquence du hacheur est fixée, par le
circuit logique 18, à une valeur plus élevée, par
exemple 15 kHz.Le circuit de commande 6 est par
exemple une bascule bistable qui reçoit du circuit
logique 1 les ordres de basculement par le fil 13 et
les ordres de re-basculement par le fil 14.The establishment of the current in the coil, via the chopper, being done gradually, a safety period t2 is provided so that the current surely exceeds the reference value Ir3 which is of the order of 7% of Irl . At the end of this safety period, the logic circuit l
alternately applies as a reference value to
comparator 9 either the Irl value or the Ir3 value,
switching takes place at high frequency. Of this
way the current in the coil remains substantially
equal to the reference value Irl until
the movable frame is attracted. Since the moment when
the armature moves, the current in the coil
decreases as shown in Figure 3.When
the intensity of the current becomes less than the value
Ir3, the comparator 9 detects it, the
detection is validated (figure 3), output 15 changes
to indicate that the frame is glued, and the
logic circuit 1 applies to comparator 9 the value
Ir2 reference corresponding to the maintenance of
the frame. The current in the coil then decreases
until the frame is glued, then just establishes
below the corresponding Ir2 reference value
the maintenance of the frame. During the period of
maintenance, the chopper frequency is fixed, by the
logic circuit 18, at a higher value, by
example 15 kHz. Control circuit 6 is by
example a flip-flop that receives circuit
logic 1 the switching orders via wire 13 and
re-switching orders by wire 14.
Sur la figure 2 est représenté un deuxième mode
de réalisation du dispositif de commande et de contrôle d'un contacteur. Les mêmes références désignent les
mêmes éléments que sur la figure 1. La différence
principale provient du fait qu'au lieu de faire varier
la valeur de référence de l'intènsité Ir en fonction de
l'étape du fonctionnement, on utilise trois
comparateurs 9, 21, 22 recevant chacun en permanence,
une valeur de référence, respectivement Irl, Ir2 et
Ir3. La sortie des deux premiers comparateurs 9, 21,
est appliquée à une porte ET, 20, 18, respectivement,
qui reçoit du circuit logique 1 une impulsion de
validation pendant la période correspondante,
respectivement d'appel et de maintien.En sortie des
portes ET, 20 et 18, des fils 19 et 17, respectivement, transmettent au circuit de commande 6 les ordres de blocage du transistor 5 en fonction du basculement des comparateurs 9, 21.In Figure 2 is shown a second mode
for producing the command and control device for a contactor. The same references designate the
same elements as in figure 1. The difference
main reason is that instead of varying
the reference value of the intensity Ir as a function of
the operating stage, we use three
comparators 9, 21, 22 each receiving permanently,
a reference value, respectively Irl, Ir2 and
Ir3. The output of the first two comparators 9, 21,
is applied to an AND gate, 20, 18, respectively,
which receives from logic circuit 1 a pulse of
validation during the corresponding period,
respectively call and hold.
AND gates, 20 and 18, wires 19 and 17, respectively, transmit to the control circuit 6 the blocking orders of the transistor 5 as a function of the switching of the comparators 9, 21.
Le fil 13 transmet toujours les ordres d'ouverture du transistor 5. The wire 13 always transmits the opening orders of the transistor 5.
Les avantages du dispositif de contrôle et de commande selon l'invention sont, notamment, les suivants. Du fait qu'on utilise un contacteur du type à courant alternatif, on bénéficie d'un gain d'encombrement, de poids et de consommation. Du fait qu'on alimente ce contacteur en continu par l'intermédiaire d'un hacheur, le courant dans la bobine est toujours dans le même sens et on évite les problèmes liés au passage par zéro du courant c'est-à- dire le possible décollement de l'armature et le bruit. The advantages of the monitoring and control device according to the invention are, in particular, the following. Due to the fact that a contactor of the AC type is used, there is a gain in space, weight and consumption. Due to the fact that this contactor is supplied continuously via a chopper, the current in the coil is always in the same direction and the problems associated with the zero crossing of the current are avoided, that is to say the possible detachment of the frame and noise.
Dans les contacteurs usuels, les bobines sont calculées pour une tension d'alimentation déterminée, et on doit changer de bobine si la tension d'alimentation varie de 1% environ. Selon l'invention, on peut accepter pour une même bobine, des gamines de tension variant dans le rapport de 1 à 10. In the usual contactors, the coils are calculated for a given supply voltage, and the coil must be changed if the supply voltage varies by around 1%. According to the invention, it is possible to accept, for the same coil, voltage ranges varying in the ratio from 1 to 10.
Du fait que la résistance de mesure 7 est placée au voisinage immédiat de la borne négative 4 d'alimentation, elle n'est parcourue par le courant que pendant les périodes d'ouverture du hacheur, ce qui lui évite de chauffer. Because the measurement resistor 7 is placed in the immediate vicinity of the negative supply terminal 4, it is traversed by the current only during the opening periods of the chopper, which prevents it from heating.
Pour maintenir dans la bobine du contacteur un courant pratiquement constant pendant chacune des étapes de fonctionnement (appel de l'armature, et maintien de l'armature), on utilise un hacheur à fréquence fixe et à rapport cyclique variable, ce qui permet de contrôler l'impression de bruit associée au fonctionnement du hacheur. To maintain a practically constant current in the contactor coil during each of the operating steps (calling the armature, and maintaining the armature), a chopper with fixed frequency and variable duty cycle is used, which makes it possible to control the impression of noise associated with the operation of the chopper.
Pendant la période d'appel, on utilise une fréquence de hacheur plus faible < environ 1,8 kHz) pour transmettre plus de puissance à la bobine afin d'assurer le collage de l'armature, même pour des tensions d'alimentation faibles. Pendant la période de maintien, on utilise une fréquence de hacheur plus élevée (environ 15 kHz), au-delà du domaine audible pour éliminer l'impression de bruit liée au fonctionnement du hacheur. During the call period, a lower chopper frequency (about 1.8 kHz) is used to transmit more power to the coil to ensure bonding of the armature, even at low supply voltages. During the holding period, a higher chopper frequency (about 15 kHz) is used, beyond the audible range to eliminate the impression of noise linked to the operation of the chopper.
Ainsi, on assure au contacteur une alimentation en forte puissance et fréquence faible pour l'appel de l'armature et une alimentation en faible puissance et fréquence plus élevée pour son maintien. L'intérêt de l'invention est de réduire la durée d'alimentation en forte puissance aux besoins effectifs du contacteur. Thus, the contactor is provided with a high power and low frequency supply for calling the armature and a low power and higher frequency supply for maintaining it. The advantage of the invention is to reduce the duration of high power supply to the effective needs of the contactor.
Lorsque l'intensité du courant dans la bobine passe en dessous de la valeur de référence Ir3, c'est la valeur de référence Ir2 de maintien qui est appliquée au comparateur 9 (figure 1). Il n'y a donc plus d'apport d'énergie à la bobine. Le mouvement mécanique de l'armature continue en raison de l'inertie de l'armature, mais il n'est plus accéléré. Il en résulte un choc mécanique plus faible, moins d'écrasement des surfaces de contact des armatures, et un moindre rebond. En conséquence, la carcasse du contacteur, qui a moins de contraintes mécaniques à supporter, peut être prévue moins résistante mécaniquement, c'es--à- dire moins lourde. When the intensity of the current in the coil drops below the reference value Ir3, it is the holding reference value Ir2 which is applied to the comparator 9 (FIG. 1). There is therefore no more energy input to the coil. The mechanical movement of the armature continues due to the inertia of the armature, but it is no longer accelerated. This results in a lower mechanical shock, less crushing of the contact surfaces of the reinforcements, and less rebound. Consequently, the casing of the contactor, which has less mechanical stresses to bear, can be provided less mechanically resistant, that is to say less heavy.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8609740A FR2601190B1 (en) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A CONTACTOR |
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FR8609740A FR2601190B1 (en) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A CONTACTOR |
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Publication Number | Publication Date |
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FR2601190A1 true FR2601190A1 (en) | 1988-01-08 |
FR2601190B1 FR2601190B1 (en) | 1992-01-10 |
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ID=9337084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8609740A Expired - Fee Related FR2601190B1 (en) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A CONTACTOR |
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Country | Link |
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FR2601190B1 (en) | 1992-01-10 |
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Legal Events
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ST | Notification of lapse |