JPS61129883A - 光検出装置 - Google Patents
光検出装置Info
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- JPS61129883A JPS61129883A JP60237808A JP23780885A JPS61129883A JP S61129883 A JPS61129883 A JP S61129883A JP 60237808 A JP60237808 A JP 60237808A JP 23780885 A JP23780885 A JP 23780885A JP S61129883 A JPS61129883 A JP S61129883A
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
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- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims 1
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- 235000019169 all-trans-retinol Nutrition 0.000 claims 1
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 9
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- 108090000699 N-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
この発明は光検出装置に関するものであり、特に、それ
のみに限定されるものではないが、光通信の受信装置と
して使用されるモノリシック集積可能な光検出装置に関
するものである。
のみに限定されるものではないが、光通信の受信装置と
して使用されるモノリシック集積可能な光検出装置に関
するものである。
［発明の概要１
この発明によれば、共通の半絶縁性基体上に高電子移動
度トランジスタ（ＨＥＭＴ）と共にモノリシックに集積
されたフォトコンダクタを備え、フォトコンダクタは前
記半絶縁性基体上に配置されチャンネル層を構成する第
１の導電型の第１の層と、この第１の層上に配置された
第１の導電型で第１の層よりも高いバンドギャップの第
２の層と、チャンネル層と接触している第１および第２
の間隔を置いた接触手段とを具備し、前記第１および第
２の接触手段の一方は使用時に他方よりも正にバイアス
され、光が前記第２の層に入射するとき電子−ホール対
がチャンネル層に発生されて、その対中の電子が正にバ
イアスされた方の接触手段に移動し、その対中のホール
は他方の接触手段に移動し、ＨＥＭＴはフォトコンダク
タと同じ材料からなり、前記第１および第２の層に対応
する層を備え、フォトコンダクタの第２の層は雑音を減
少するようにＨＥＭＴの第２の層よりも薄くされており
、ＨＥＭＴのゲートは前記第１および第２の接触手段の
一方に接続されて使用時にバイアス抵抗によって負また
は正にバイアスされ、前記第１および第２の接触手段の
他方のものは使用時に反対極性にバイアスされているこ
とを特徴とする光検出装置が提供される。
度トランジスタ（ＨＥＭＴ）と共にモノリシックに集積
されたフォトコンダクタを備え、フォトコンダクタは前
記半絶縁性基体上に配置されチャンネル層を構成する第
１の導電型の第１の層と、この第１の層上に配置された
第１の導電型で第１の層よりも高いバンドギャップの第
２の層と、チャンネル層と接触している第１および第２
の間隔を置いた接触手段とを具備し、前記第１および第
２の接触手段の一方は使用時に他方よりも正にバイアス
され、光が前記第２の層に入射するとき電子−ホール対
がチャンネル層に発生されて、その対中の電子が正にバ
イアスされた方の接触手段に移動し、その対中のホール
は他方の接触手段に移動し、ＨＥＭＴはフォトコンダク
タと同じ材料からなり、前記第１および第２の層に対応
する層を備え、フォトコンダクタの第２の層は雑音を減
少するようにＨＥＭＴの第２の層よりも薄くされており
、ＨＥＭＴのゲートは前記第１および第２の接触手段の
一方に接続されて使用時にバイアス抵抗によって負また
は正にバイアスされ、前記第１および第２の接触手段の
他方のものは使用時に反対極性にバイアスされているこ
とを特徴とする光検出装置が提供される。
［実施例１
以下、添附図面を参照に実施例で説明する。
第１図に示された高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ
）は半絶縁性基体１、非常に低ドープのｎ型チャンネル
層２、ｎ型のそれより高バンドギャップの層３、合金ま
たはｎ十注入によるソース４およびドレイン５、および
ゲート６を備えている。その対応するエネルギバンド構
造は第５ａ図に示されている。また、高バンドギャップ
層３は理想的にはチャンネル層に隣接した薄いドープさ
れない領域を備えている。
）は半絶縁性基体１、非常に低ドープのｎ型チャンネル
層２、ｎ型のそれより高バンドギャップの層３、合金ま
たはｎ十注入によるソース４およびドレイン５、および
ゲート６を備えている。その対応するエネルギバンド構
造は第５ａ図に示されている。また、高バンドギャップ
層３は理想的にはチャンネル層に隣接した薄いドープさ
れない領域を備えている。
この発明による光検出装置の７ォトコンダクタは第２図
に示されている。それは第１図のＨＥＭＴ構造に基づい
ており、ゲートは除かれ、ＩＩ３に対応する高バンドギ
ャップ層の部分７は層９中に生じるシート導電度を減少
させて、雑音を減少させるために残りの部分よりも薄く
されている。したがって第２因のフォトコンダクタは半
絶縁性基体８、ｎ型チャンネル層９．ｎ型の高バンドギ
ャップ層７および合金またはｎ十注入領域１０および１
１を備えている。光が層７に入射すると、フォトンによ
り誘起した電子−ホール対がチャンネル層９に発生し、
その中のホールは負にバイアスされた領ｍ＜領域１１）
に移動し、その中の電子は正にバイアスされた領域〈領
域１０）に移動する。層７の部分の幅（ＨＥＭＴのチャ
ンネル幅と等しい）は典型的には≧２μｍである。
に示されている。それは第１図のＨＥＭＴ構造に基づい
ており、ゲートは除かれ、ＩＩ３に対応する高バンドギ
ャップ層の部分７は層９中に生じるシート導電度を減少
させて、雑音を減少させるために残りの部分よりも薄く
されている。したがって第２因のフォトコンダクタは半
絶縁性基体８、ｎ型チャンネル層９．ｎ型の高バンドギ
ャップ層７および合金またはｎ十注入領域１０および１
１を備えている。光が層７に入射すると、フォトンによ
り誘起した電子−ホール対がチャンネル層９に発生し、
その中のホールは負にバイアスされた領ｍ＜領域１１）
に移動し、その中の電子は正にバイアスされた領域〈領
域１０）に移動する。層７の部分の幅（ＨＥＭＴのチャ
ンネル幅と等しい）は典型的には≧２μｍである。
第２図の７オトコンダクタは第３図に記載されたような
増幅器と共に受信回路（光検出装置り中で使用されるこ
とができ、フォトコンダクタは抵抗Ｒとキャパシタンス
Ｃ１により表わされる。最良の特性を得るためには抵抗
Ｒの値はできるだけ＾（、キャパシタンスＣ１の値はで
きるだけ低くすることが必要である。２乗平均雑音電流
は（４ｋＴＢ）／Ｒに等しい。ここで、ｋ−ボルツマン
定数、Ｔ−絶対温度、Ｂ＝バンド幅である。
増幅器と共に受信回路（光検出装置り中で使用されるこ
とができ、フォトコンダクタは抵抗Ｒとキャパシタンス
Ｃ１により表わされる。最良の特性を得るためには抵抗
Ｒの値はできるだけ＾（、キャパシタンスＣ１の値はで
きるだけ低くすることが必要である。２乗平均雑音電流
は（４ｋＴＢ）／Ｒに等しい。ここで、ｋ−ボルツマン
定数、Ｔ−絶対温度、Ｂ＝バンド幅である。
回路はさらにバイアス抵抗Ｒ１およびＦＥＴトランジス
タＴ１を含み、このトランジスタＴ１のゲートＧにフォ
トコンダクタの出力が供給され、それは光が入射したと
きＦＥＴトランジスタＴ１の導電性をバイアスの極性に
応じて増加或いは減少させるように作用する。実際には
キャパシタンスＣ２ちまたできるだけ小さくなければな
らない。
タＴ１を含み、このトランジスタＴ１のゲートＧにフォ
トコンダクタの出力が供給され、それは光が入射したと
きＦＥＴトランジスタＴ１の導電性をバイアスの極性に
応じて増加或いは減少させるように作用する。実際には
キャパシタンスＣ２ちまたできるだけ小さくなければな
らない。
フォトコンダクタ、ＦＥＴおよびバイアス抵抗Ｒ１は容
易にモノリシック集積可することができる。ＦＥＴはＨ
ＥＭＴによって構成される。そのような集積構造の製造
中、フォトコンダクタの層７の部分およびＨＥＭＴの層
３となる層はフォトコンダクタの領域において局部的に
薄くされることが必要であり、これは化学的エツチング
またはプラズマエツチングによって行なうことができる
。
易にモノリシック集積可することができる。ＦＥＴはＨ
ＥＭＴによって構成される。そのような集積構造の製造
中、フォトコンダクタの層７の部分およびＨＥＭＴの層
３となる層はフォトコンダクタの領域において局部的に
薄くされることが必要であり、これは化学的エツチング
またはプラズマエツチングによって行なうことができる
。
第４図は集積されたフォトコンダクタおよびＨＥＭＴを
備えた光検出装置の平面図である。フォトコンダクタお
よびＨＥＭＴはウェハのそれぞれの区域に形成され、半
絶縁性の基体１．８上に配置されたそれぞれのメサに形
成することによって第２図の領域１１と接触する延長さ
れたゲート６′を除いては互いに電気的に分離されてい
る。バイアス抵抗Ｒ１は例えば厚膜技術によって必要な
電気的接続または接触部と共に半絶縁性の基体の露出部
分に形成される。
備えた光検出装置の平面図である。フォトコンダクタお
よびＨＥＭＴはウェハのそれぞれの区域に形成され、半
絶縁性の基体１．８上に配置されたそれぞれのメサに形
成することによって第２図の領域１１と接触する延長さ
れたゲート６′を除いては互いに電気的に分離されてい
る。バイアス抵抗Ｒ１は例えば厚膜技術によって必要な
電気的接続または接触部と共に半絶縁性の基体の露出部
分に形成される。
フォトコンダクタのエネルギバンド構造は第５ｂ図に示
されている。ＨＥＭＴのもの（第５ａ図）に比較して高
いバンドギャップ層の厚さを減少させることによる効果
が明瞭に示されている。光で発生した電子とホールの分
離のためのチャンネルを慣切って充分の電界が存在する
ことを確実にするために、薄いｐドープの高バンドギャ
ップ層１２（第５Ｃ図）が第５Ｃ図に示すようにチャン
ネル層の部分の端の第５ｂ図のチャンネル層９と半絶縁
性の基体８との間に生成され、その結果、電子がスロー
プを下ってチャンネル９と高バンドギャップ層７との間
の接合に向かって移動にすることができる。これに対応
してホールはスロープを登って移動する。
されている。ＨＥＭＴのもの（第５ａ図）に比較して高
いバンドギャップ層の厚さを減少させることによる効果
が明瞭に示されている。光で発生した電子とホールの分
離のためのチャンネルを慣切って充分の電界が存在する
ことを確実にするために、薄いｐドープの高バンドギャ
ップ層１２（第５Ｃ図）が第５Ｃ図に示すようにチャン
ネル層の部分の端の第５ｂ図のチャンネル層９と半絶縁
性の基体８との間に生成され、その結果、電子がスロー
プを下ってチャンネル９と高バンドギャップ層７との間
の接合に向かって移動にすることができる。これに対応
してホールはスロープを登って移動する。
１．６μｍ以下の波長の光の検出装置として使用するた
めに、装置は半絶縁性１ｎＰ基体を備え、ｎ−Ｇａ Ｉ
ｎＡＳチャンネル層とｎ” ＩｎＰまたはＡｌｊｎＡ
ｓの高バンドギャップ層が設けられる。薄いｎドープ高
バンドギャップ層はこの場合ＩｎＰでよい。０．８８μ
ｍ以下の波長の光の検出に使用する場合には、ｎドープ
高バンドギャップ層はＡ Ｉ ＧａＡＳ、チャンネル層
はＧａＡＳであり、ｐドープＡ Ｉ ＧａＡＳのｎドー
プ高バンドギャップ層および半絶縁性ＧａＡＳの基体が
使用される。
めに、装置は半絶縁性１ｎＰ基体を備え、ｎ−Ｇａ Ｉ
ｎＡＳチャンネル層とｎ” ＩｎＰまたはＡｌｊｎＡ
ｓの高バンドギャップ層が設けられる。薄いｎドープ高
バンドギャップ層はこの場合ＩｎＰでよい。０．８８μ
ｍ以下の波長の光の検出に使用する場合には、ｎドープ
高バンドギャップ層はＡ Ｉ ＧａＡＳ、チャンネル層
はＧａＡＳであり、ｐドープＡ Ｉ ＧａＡＳのｎドー
プ高バンドギャップ層および半絶縁性ＧａＡＳの基体が
使用される。
特性を改善するために、光が入射するフォトコンダクタ
の実行面積を第４図のものより増加させることもできる
。例えば第６図に略図で示すようにざらにインターデジ
タル（交差指状）な電極構造を使用することができる。
の実行面積を第４図のものより増加させることもできる
。例えば第６図に略図で示すようにざらにインターデジ
タル（交差指状）な電極構造を使用することができる。
第４図中の素子と同じ機能を有する第６図中の池の素子
は同じ符号が付けられている。
は同じ符号が付けられている。
第１図は高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の断面
図を示し、第２図は光検出装置用のフォトコンダクタの
断面図を示し、第３図はこの発明の光検出装置の１実施
例の等価回路を示し、第４図はこの発明の光検出装置の
１実施例の概略平面図を示し、第５ａ図、第５ｂ図、第
５Ｃ図はそれぞれ３つの異なった層構造に対するエネル
ギバンド構造を示し、第６図はこの発明の光検出装置の
別の実施例の概略平面図を示す。 １．８・・・半絶縁性基体、２・・・ｎ型チャンネル層
、３・・・ｎ型島バンドギャップ層、４・・・ソース、
５・・・ドレイン、６・・・ゲート、７・・・高バンド
ギャップ層、９・・・チャンネル層、１０．１１・・・
ｎ十領域。
図を示し、第２図は光検出装置用のフォトコンダクタの
断面図を示し、第３図はこの発明の光検出装置の１実施
例の等価回路を示し、第４図はこの発明の光検出装置の
１実施例の概略平面図を示し、第５ａ図、第５ｂ図、第
５Ｃ図はそれぞれ３つの異なった層構造に対するエネル
ギバンド構造を示し、第６図はこの発明の光検出装置の
別の実施例の概略平面図を示す。 １．８・・・半絶縁性基体、２・・・ｎ型チャンネル層
、３・・・ｎ型島バンドギャップ層、４・・・ソース、
５・・・ドレイン、６・・・ゲート、７・・・高バンド
ギャップ層、９・・・チャンネル層、１０．１１・・・
ｎ十領域。
Claims (9)
- （１）共通の半絶縁性基体上に高電子移動度トランジス
タ（ＨＥＭＴ）と共にモノリシックに集積されたフォト
コンダクタを備え、 フォトコンダクタは前記半絶縁性基体上に配置されチャ
ンネル層を構成する第１の導電型の第１の層と、この第
１の層上に配置された第１の導電型であつて第１の層よ
りも高いバンドギャップの第２の層と、チャンネル層と
接触している第１および第２の間隔を置いた接触手段と
を具備し、前記第１および第２の接触手段の一方は使用
時に他方よりも正にバイアスされ、光が前記第２の層に
入射するとき電子−ホール対がチャンネル層に発生され
て、その対中の電子が正にバイアスされた方の接触手段
に移動し、その対中のホールは他方の接触手段に移動し
、ＨＥＭＴはフォトコンダクタと同じ材料からなり、前
記第１および第２の層に対応する層を備え、フォトコン
ダクタの第２の層は雑音を減少するようにＨＥＭＴの第
２の層よりも薄くされており、ＨＥＭＴのゲートは前記
第１および第２の接触手段の一方に接続されて使用時に
バイアス抵抗によつて負または正にバイアスされ、前記
第１および第２の接触手段の他方のものは使用時に反対
極性にバイアスされていることを特徴とする光検出装置
。 - （２）フォトコンダクタが、基体と前記チャンネルとの
間に配置された反対の導電型の高バンドギャップ層を具
備している特許請求の範囲第１項記載の光検出装置。 - （３）基体がＩｎＰよりなり、第１の層がｎ型のＧａＩ
ｎＡｓであり、第２の層がｎ型のＩｎＰまたはＡｌＩｎ
Ａｓである特許請求の範囲第１項記載の光検出装置。 - （４）フォトコンダクタが、基体と前記チャンネルとの
間に配置されたｐ型のＩｎＰ層を具備している特許請求
の範囲第３項記載の光検出装置。 - （５）基体がＧａＡｓよりなり、第１の層がｎ型のＧａ
Ａｓであり、第２の層がｎ型のＡｌＧａＡＳである特許
請求の範囲第１項記載の光検出装置。 - （６）フォトコンダクタが、基体と前記チャンネルとの
間に配置されたｐ型のＡｌＧａＡｓ層を具備している特
許請求の範囲第５項記載の光検出装置。 - （７）バイアス抵抗がフォトコンダおよびＨＥＭＴと共
に集積されている特許請求の範囲第１項乃至第６項のい
ずれか１項記載の光検出装置。 - （８）半絶縁性基体と、前記半絶縁性基体上に配置され
チャンネルを構成する第１の導電型の第１の層と、この
第１の層上に配置された第１の導電型であつて第１の層
よりも高いバンドギャップの第２の層と、チャンネル層
と接触している第１および第２の間隔を置いた接触手段
とを具備し、前記第１および第２の接触手段の一方は使
用時に他方よりも正にバイアスされ、光が前記第２の層
に入射するとき電子−ホール対がチャンネル層に発生さ
れて、その対中の電子がより正にバイアスされた方の接
触手段に移動し、その対のホールは他方の接触手段に移
動することを特徴とする光検出装置。 - （９）半絶縁性基体と、前記半絶縁性基体上に配置され
た第１の導電型の第１の層と、第１の層上に配置された
第１の導電型であつて第１の層よりも高いバンドギャッ
プの第２の層と、チャンネル層と接触している第１およ
び第２の間隔を置いた接触手段とを具備し、第２の層は
第１および第２の間隔を置いた接触手段の間の領域にお
いて厚さが減少され、雑音を減少するために使用時にそ
こに光を入射させるようにされており、 前記第１および第２の接触手段の一方は使用時に他方よ
りも正にバイアスされ、光が前記第２の層に入射すると
き電子−ホール対がその下のチャンネル層に発生されて
、その対中の電子が正にバイアスされた方の接触手段に
移動し、その対のホールは他方の接触手段に移動するこ
とを特徴とする光検出装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8427179 | 1984-10-26 | ||
| GB08427179A GB2166286B (en) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | Photo-detectors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61129883A true JPS61129883A (ja) | 1986-06-17 |
Family
ID=10568829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60237808A Pending JPS61129883A (ja) | 1984-10-26 | 1985-10-25 | 光検出装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4740823A (ja) |
| JP (1) | JPS61129883A (ja) |
| AU (1) | AU4851785A (ja) |
| DE (1) | DE3537677A1 (ja) |
| FR (1) | FR2572588B1 (ja) |
| GB (1) | GB2166286B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63157625U (ja) * | 1987-04-01 | 1988-10-17 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6351681A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置 |
| NL8703119A (nl) * | 1987-12-23 | 1989-07-17 | Philips Nv | Element voor toepassing in een elektrische schakeling. |
| US5103280A (en) * | 1988-06-29 | 1992-04-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Dual active layer photoconductor |
| US4970566A (en) * | 1988-08-08 | 1990-11-13 | Trw Inc. | High speed photo detector |
| US4970386A (en) * | 1989-06-22 | 1990-11-13 | Westinghouse Electric Corp. | Vertical FET high speed optical sensor |
| JPH0394479A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-04-19 | Hitachi Ltd | 感光性を有する半導体装置 |
| US5027177A (en) * | 1989-07-24 | 1991-06-25 | Hughes Aircraft Company | Floating base lateral bipolar phototransistor with field effect gate voltage control |
| US4962410A (en) * | 1989-08-04 | 1990-10-09 | Arizona Board Of Regents | QUADFET-A novel field effect transistor |
| DE4101389C2 (de) * | 1991-01-18 | 1994-03-17 | Max Planck Gesellschaft | Verfahren zur Messung elektromagnetischer Strahlung, Halbleiter-Strahlungsdetektor zur Durchführung des Verfahrens und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Strahlungsdetektors |
| US5453630A (en) * | 1992-11-12 | 1995-09-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Variable gain optical detector |
| US5567973A (en) * | 1995-08-04 | 1996-10-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Optical field-effect transistor with improved sensitivity |
| US10186626B2 (en) * | 2014-08-08 | 2019-01-22 | Forwarding Technology Ltd | Photon-effect transistor |
| US10276816B2 (en) * | 2014-12-11 | 2019-04-30 | International Business Machines Corporation | Illumination sensitive current control device |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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| GB8427179D0 (en) | 1984-12-05 |
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| DE3537677A1 (de) | 1986-04-30 |
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