DE3629705C2 - Verfahren zur Codierung und Übertragung von Information - Google Patents
Verfahren zur Codierung und Übertragung von InformationInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Codierung
und Übertragung von Information.
Aufgabe der Erfindung ist es eine solche Codierung vorzusehen, damit eine
große Übertragungssicherheit bei einem schmalen Frequenzband zustandekommt,
wobei die Laufzeitunterschiede auch klein gehalten werden sollen.
Dies wird durch die Kombination verschiedener Elemente erreicht, wie sie
in dem Patentanspruch 1 offenbart sind.
Solche Einzelelemente der Kombination sind an und für sich bekannt, wie z. B.
die PAM-Abtastung, PCM-Codierung, Phasen-Amplitudencodierung, wie z. B.
die Amplituden von Halbwellen oder Perioden eines Wechselstromes für die
Codierung vorzusehen. Auch die Kombination von Impulslängen ist bekannt.
Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft bei Funk einsetzen, da sich
kleine Störungen nicht auswirken. Dabei kann auch der Sendewechselstrom zugleich
als Codierwechselstrom vorgesehen werden. Insbesondere bei Vorstufenmodulation
wird man die bis zur Endstufe auftretenden Störspannungen und
Oberwellen in der Endstufe kompensieren, indem man über einen Abzweigkreis
diese um 180° phasenverschiebt und später wieder an den Hauptstromkreis
schaltet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können 2 Codierwechselströme
für dieselbe Information mit solchen Frequenzen versehen werden, daß bei
auftretendem selektiven Schwund nur ein Frequenzbereich betroffen wird.
Die vorstehenden Merkmale sind auch allgemein anwendbar.
Dadurch, daß die Codierung nur mit einem Wechselstrom erfolgt
und nur 2-3stufige Amplitudenkennzustände hergenommen
werden, liegen bei der Übertragung Zustände wie bei der
Pulscodemodulation vor. Diese Codierung kann bei der Einseitenbandmodulation
angewendet werden. Es ergibt sich,
daß diese Methode der Codierung und Übertragung
sich sehr vorteilhaft auswirkt.
Nachstehend wird nun die Erfindung näher erläutert. Zuerst
werden Einzelschaltungen, die bei der Codierung verwendet
werden, erläutert. In der Fig. 1 ist eine Methode für die phasengerechte
Umschaltung von Halbwellen eines Wechselstromes
mit großen und kleinen Amplituden, also mit 2 Kennzuständen
dargestellt. Im Generator G wird der Codierwechselstrom erzeugt.
Zur Codierung der großen und kleinen Amplituden sind
2 Wechselsstromkreise mit den Widerständen R1 und R2 bzw. entsprechenden
Verlängerungsleitungen vorgesehen. Wird der jeweilige
Stromkreis mit dem elektronischen Schalter eS geschlossen,
so entstehen am Ausgang entweder große Amplituden gr oder
kleine Amplituden kl. Dieser elektronische Schalter wird durch
den Codierer Cod bei 0/360 Grad bzw. 180 Grad der jeweiligen
Periode des Wechselstromes betätigt. Am Ausgang ist dann der
Codierwechselstrom CW. Für die Steuerung des elektronischen
Schalters und die Synchronisierung der Steuerung ist ein weiterer
Wechselstromkreis über den Begrenzer B vorhanden. Dieser
erzeugt aus dem Wechselstrom Synchronisierimpulse J, die dem
Codierer Cod zugeführt werden. An den Codierer Cod ist auch der
Code geschaltet. Vom Codierer aus werden dann die Umschaltbefehle
entsprechend dem Code an den elektronischen Schalter gegeben.
Während die Schaltung der Fig. 1 nur für einen 2stufigen Wechselstromcode
ausgelegt ist, ist in der Fig. 2 eine Schaltung für
einen 4stufigen Wechselstromcode dargestellt. Im Beispiel
sind 4 Wechselstromparallelkreise mit den Widerständen R1-R4,
von denen jeweils einer mit dem elektronischen Schalter I, II,
III oder IV angeschaltet wird, vorhanden. Die Synchronisierung
wird wieder im Begrenzer B erzeugt. An den Codierer Cod ist
der Code angeschaltet und vom Begrenzer kommen die Synchronisierimpulse.
Der Codierer steuert dann die elektronischen Schalter
I, II, III und IV. Eine kontinuierliche Stufenschaltung, wie
sie am Ausgang A dargestellt ist, kann man z. B. bei einer weichen
Tastung vorsehen.
Bei der Phasenmodulation werden z. B. die Phasensprünge durch
Veränderung der Amplituden zweier um 90 Grad gegeneinander
phasenverchobener sinusförmiger Wechselströme gleicher Frequenz
erzeugt. Solche Phasensprünge wurden durch eine Änderung
einer Amplitude durchgeführt. Im Summenwechelstrom, der durch
Addition der um 90 Grad phasenverschobenen Wechselströme gebildet
wurde, entstanden bei jedem Phasensprung große Verzerrungen
und Amplitudenänderungen. Um solche Verzerrungen klein zu
halten, kann man die Phasensprünge stufenweise vornehmen. In
der Fig. 3 ist ein Phasensprung in 4 Stufen dargestellt. Die Stufen
werden mit dem Vektor V, mit den Vektoren V1, V2, V3, V4 nach
jedem Nulldurchgang des Wechselstromes erzeugt. Wie aus der
Fig. 3 hervorgeht, ändert sich jeweils dabei auch die Amplitude
des Summenvektors US. Will man dabei die Amplitudenänderung
vermeiden, muß, wie in der Fig. 4 dargestellt ist, bei jeder
Änderung des Vektors V auch eine Änderung des Vektors U erfolgen,
z. B. V1/U1, V2/U2, V3/U3. Eine Prinzipschaltung solcher
stufenweisen Phasensprünge ist in der Fig. 5 dargestellt. Der
Codierwechselstrom wird in dieser im Generator G erzeugt.
Zwei Gruppen von Wechselstromkreisen sind vorgesehen, die
eine Gruppe liegt unmittelbar am Oszillator und wird
durch Parallelstromkreise Wi11 bis Wi11n, die jeweils über elektronische
Schalter 11es bis 11nes angeschaltet werden, gebildet.
Die andere Gruppe Wi1 bis Win und es1 bis esn wird
durch denselben Generator G gespeist, jedoch wird dieser
durch den Phasenschieber Ph um 90 Grad phasenverschoben.
Die Wechselströme der jeweils angeschalteten Stromkreise
werden dann an den Addierer Ad geführt und als Summenwechselstrom
weiter verwendet. Um eine Umschaltung des Codierwechselstromes
bei 0/360 Grad bzw. bei 180 Grad zu gewährleisten,
ist eine Synchronisierung der Steuerung dergestalt
vorgesehen, indem nach dem Addierer ein Summenwechselstrom
zum Begrenzer B abgezweigt wird. In diesem werden in
bereits beschriebener Weise Synchronisierimpulse J erzeugt
und dem Codierer Cod zugeführt. Der ebenfalls zugeführte
Code wird dann vom Codierer zeitgerecht in Betätigungen
der elektronischen Schalter umgesetzt, so daß durch die
Veränderung der Amplituden der Vektoren der beiden Wechselströme Phasensprünge
entsprechend der Fig. 4 entstehen. Die Parallelstromkreise
können natürlich auch als Reihenstromkreise
ausgebildet werden, dann müssen die Widerstände kurzgeschlossen
werden.
Für die Übertragungssicherheit ist der Code von großer Bedeutung.
Es wird daher ein Code verwendet, der sowohl die
Vorteile der Pulscodemodulation, als auch der Frequenzmodulation
aufweist. Dabei soll nur die Bandbreite der Einseitenbandmodulation
benötigt werden. In Fig. 6 ist ein Digitalcode
dargestellt, bei dem die Codeelemente durch die Zahl von Perioden
nur eines Wechselstromes gebildet werden. Die Kennabschnitte
werden durch zwei Kennzustände markiert, und zwar
durch einen großen und einen kleinen Amplitudenwert der Perioden.
A ist der große Amplitudenwert und A1 der kleine.
Der Übergang von einem zum anderen Kennzustand erfolgt durch
Zwischenstufen AÜ1 und AÜ2. Es können auch mehr Zwischenstufen,
z. B. 4 wie in der Fig. 2 am Ausgang A dargestellt ist, verwendet
werden. Die Zwischenstufen können den Codeelementen
mit zugerechnet werden. Der Zahl der Perioden für die Codeelemente
können auch Toleranzen zugeordnet werden. Man kann
auch einen analogen Code durch die Zahl der Perioden festlegen.
In Fig. 7 ist ein analoger Code dargestellt. Jede
Probeentnahme wird durch eine Amplitudenänderung gekennzeichnet.
Zwei Amplitudengrößen sind hierfür in der Fig.
7 vorgesehen, A und A1. Ein weicher Übergang von der einen
zur anderen Amplitudengröße kann natürlich auch verwendet
werden. Bei den Codierungen der Fig. 6 und 7 kann man zusätzlich die Phase für die Codierung vorsehen. Die Phasenänderung
wird dabei auf die Zahl der Perioden eines Codeelementes
verteilt. Die Periodendauer T ändert sich dann
nur geringfügig je Periode, in Fig. 8 auf T1 die nächste Periode.
Das Prinzip der stufenweisen Phasenänderung wurde
bereits bei der Beschreibung der Fig. 4 und 5 dargestellt.
Bei der analogen Codierung nach der Fig. 7 kann man z. B. die
untere Hälfte der größtmöglichen Probeentnahme durch die
Zahl der Perioden und die obere Hälfte durch eine Phasenverschiebung
und der Zahl von Perioden kennzeichnen. Bei
der digitalen Codierung nach der Fig. 6 erhält man durch eine
zusätzliche Phasenverschiebung mehr Codestufen. Als Code
kann man z. B. einen Telegrafencode vorsehen, oder einen
entsprechend der Fig. 9. Beim Letzteren wird jedem Zeichen
eine vorbestimmte Codekombination aus zwei oder mehreren
ein- zwei- oder mehrstelligen Kennabschnitten, seriell und/
oder parallel angeordnet, zugeordnet. Die Zeichenkombination
wird dabei aus der Zahl der Codeelemente der Kennabschnitte
in Verbindung mit ihrer zeitlichen oder/und örtlichen Lage
gebildet (Patentanmeldung P 29 38 776.6-31).
Nachstehend werden einige Prinzipschaltungen der Erfindung
beschrieben. In der Fig. 10 wird dem Fernsprechkanal K mit
dem Abtaster Probeentnahmen, z. B. im Rhythmus von 8 kHz, entnommen.
Im PAM/Cod werden die Probeentnahmen in digitale
Codeelemente (Fig. 6) oder analoge Codeelemente (Fig. 7) umgewandelt.
Dieser Codierwechselstrom wird einem Amplitudenmodulator
M einem Träger Tr aufmoduliert. Der Träger und
das obere oder untere Seitenband bzw. Seitenfrequenz werden
mit dem Filter Fi ausgesiebt. Am Ausgang EB liegt dann
nur mehr ein Seitenband. Auf dieser Basis können natürlich
mehrere Kanäle nach dem Prinzip der TF-Technik zusammengefaßt
werden. Auf der Basis der Einseitenbandmodulation
kann man den Codierwechselstrom einer Frequenz nach den Fig.
6 oder 7 sehr schmalbandig nach dem Prinzip der Pulscodemodulation
und auch der Amplitudentastung besonderer Art übertragen.
In der Fig. 11 werden n Kanäle von einem elektronischen Abtast
Abt pulsamplitudenmoduliert abgegriffen. Die Probeentnahmen
PAM werden entsprechend z. B. der Fig. 6, 7 und 8 codiert
einem Amplitudenmodulator M mit dem Träger Tr zugeführt.
Der Träger und die obere oder untere Seitenfrequenz
bzw. Seitenband werden ausgesiebt (Fi) und einseitenbandmoduliert
übertragen (EB). Man kann dann auch mehrere solcher
Multiplexkanäle auf dem Prinzip der TF-Technik übertragen.
In der Fig. 12 ist die Prinzipschaltung einer erfindungsgemäßen
Anordnung für Funk dargestellt. Sprache und Musik soll
in Stereo übertragen werden. Die Signale L+R und L-R werden
entsprechend den Fig. 6, 7 oder/und 8 codiert, wobei der Codierwechselstrom
von L-R um 90 Grad gegenüber dem von L+R
phasenverschoben ist. Beide Codierwechselströme werden in
Ad addiert und dem Amplitudenmodulator M mit dem Träger Tr
zugeführt. Durch das Filter Fi wird der Träger und das untere
oder obere Seitenband ausgesiebt. Das Einseitenband
wird über einen Verstärker V und weiteren Stufen (nicht eingezeichnet)
der Endstufe E und der Antenne zugeführt.
In der Fig. 13 sind 2 Stereoprogramme entsprechend der Fig. 12
zusammengefaßt, und zwar über einen Entkoppler E und einem
Amplitudenmodulator M mit Träger Tr zugeführt. ImFilter Fi
wird der Träger und eines der Seitenbänder ausgesiebt. Über
Verstärkerstufen V und der Endstufe E werden dann die codierten
Einseitenbandsignale der Antenne zugeführt. Oberwellen
und sonstige Störspannungen werden bei dieser Anordnung vor
der Endstufe abgezweigt und einem Filter Fi, das die
Nutzsignale sperrt, zugeführt. Eine Phasenumkehr von 180
Grad (Ph) bewirkt dann in der Endstufe eine Aufhebung der
Oberwellen und Störspannungen. An Stelle eines 2. Programmes
kann man ein Programm mit je einem Wechselstrom verschiedener
Frequenz übertragen, so daß eine Auslöschung eines Programmes
durch selektiven Schwund nicht möglich ist. Auf dieser
Basis kann man natürlich auch mehrere Programme zeitmultiplex
zusammenfassen.
In der Fig. 14 ist die Prinzipschaltung für die zeitmultiplexe
Übertragung der Information einer Vielzahl von Kanälen
mit einer Codierung z. B. entsprechend den Fig. 6 bis 8 dargestellt.
Die Information soll stereo übertragen werden. Für
die Kanäle K1 bis Kn L+R und K1 bis Kn L-R sind je ein
eigener Abtaster Abt vorgesehen. Die Probeentnahmen werden
dem PAM/Cod zugeführt. In diesem werden sie entweder digital
oder analog z. B. entsprechend den Fig. 6 bis 8 codiert.
Der Codierwechselstrom von L-R Cod 90° ist um 90 Grad gegenüber
dem Codierwechselstrom von L+R phasenverschoben. Die
beiden Wechselströme gleicher Frequenz werden addiert (Ad)
und dem Amplitudenmodulator M mit Träger Tr zugeführt. Am
Ausgang des Modulators ist ein Filter (nicht eingezeichnet),
das dann den Träger und ein Seitenband aussiebt. Man kann
nun mehrere solcher Schaltungen zusammenschalten und auf
der Basis der TF-Technik übertragen, oder aber auch auf diese
Weise eine Vielzahl von Programmen über Funk übertragen.
Werden bei der Übertragung über Funk Frequenzen verwendet,
die schwundanfällig sind, so kann man noch parallel zu den
PAM/Cod noch ein weiteres Paar einsetzen, die mit einem anderen
Codierwechselstrom arbeiten. In der Fig. 14 ist die
Parallelschaltung gestrichelt angedeutet. Nach dem PAM/Cod
werden dann die Doppelprogramme DPr wieder einem Addierer Ad
und von diesem einem Entkoppler zugeführt. An diesem liegen
auch die primären Programme. Für die primären und Doppelprogramme
wird man solche Frequenzen wählen, bei denen nicht
gleichzeitig Schwunderscheinungen auftreten.
In der Fig. 15 sind 3 Multiplexgruppen mit den Kanälen K1-
Kn und ihren Abtastern Abt 1, 2 und 3 dargestellt. Vom Abtaster
gehen die Probeentnahmen an die jeweilige PAM/Cod
Schaltung und zum Modulator M und zur Aussiebung des jeweiligen Trägers und eines
Seitenbandes über ein Filter Fi zu einem Entkoppler E.
Der Entkoppler kann ein Teil eines TF-Systems sein.
Um die Übertragungsmenge an Information zu steigern, wurden,
wie auch zum Teil auch bei der vorliegenden Erfindung, mehrwertige
Codes eingesetzt. Die Zahl der erforderlichen Codewörter
N ist von der Zahl der unterscheidbaren Zustände des
Codeelementes q und von den Codeelementen pro Codewort abhängig,
N=qm. Bei der beschriebenen Erfindung kann das
Codeelement folgende Zustände erhalten: die Zahl von Perioden
bzw. Halbwellen, Amplitudengröße derselben, die Phasenverschiebung
einer oder mehrerer Perioden, die Richtung der
Phasenverschiebung, die Änderung von Zuständen ohne Phasenverschiebung.
Als weiterer Zustand kommt hinzu der Phasenzustand
des Codierwechselstromes, in dem eine Änderung z. B.
der Amplitudenngröße oder Phase erfolgt. In Fig. 16 ist ein
Codierwechselstrom mit 2 Amplitudengrößen dargestellt. Am
Punkt A1 erfolgt die Amplitudenänderung bei 0/360 Grad, bei
A2 und A3 bei 180 Grad der Wechselstromperiode. In der Fig.
17 ist ein Codierwechselstrom dargestellt, bei dem 2mal
eine Phasenänderung erfolgt. Ohne Phasenänderung ist die halbe
Periodendauer T/2, bei der Phasenänderung T 1/2. Man sieht,
daß bei A1 die Phasenänderung bei 0+360 Grad und bei A2 bei
180 Grad der jeweiligen Periode ist.
Claims (10)
1. Verfahren für die Codierung und Übertragung von Information,gekennzeichnet
durch die Kombination folgender Merkmale:
- a. Die Information wird pulsamplitudenmoduliert und in der Folge in einen Digital- oder Analogcode umgewandelt
- b. Das Codeelement wird durch eine Vielzahl von Halbwellen bzw. Perioden eines Wechselstromes dargestellt
- c. Die Codierung erfolgt durch eine unterschiedliche Vielzahl von Halbwellen bzw. Perioden in Verbindung mit der Amplitudengröße und durch die den Halbwellen bzw. Perioden zugeordneten Summen von Phasenstufen und/oder deren Richtung (voreilend, nacheilend oder gleichbleibend).
2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Kompensation von Störspannungen, insbesondere bei Funk mit Vorstufenmodulation
vor der Endstufe eine Abzweigung dergestalt vorgesehen wird
(Fig. 13, V, Fi+Ph), daß im Abzweigstromkreis das Nutzsignal, das vorzugsweise
Codier- und Sendewechselstrom ist, gesperrt wird, wobei im Abzweigstromkreis
weiterhin Mittel für eine 180° Phasenverschiebung angeordnet
sind (Fig. 13, Ph), daß weiterhin dieser Abzweigstromkreis der Endstufe
zugeschaltet wird, sodaß damit eine Kompensation der Stör- und Oberwellensignale
erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Codierung und Übertragung von Information über Funkt zur Vermeidung
von Schwundausfällen in der Weise erfolgt, indem die Information mit 2
solchen Abtastfrequenzen PAM-moduliert und analog oder digitalisiert
auf die Halbwellen oder Perioden von Wechselströmen übertragen wird,
daß bei der Übertragung, ggf. bei weiterer Trägerung die Frequenzbereiche
der beiden gleichen Informationen so liegen, daß der bekannte
insbesondere in bestimmten Frequenzbereichen auftretende selektive
Schwund nur bei einem der beiden Frequenzbereiche auftritt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
den Codeelementen Toleranzen zugeordnet werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Übergang von einem Kennzustand zum folgenden kontinuierlich erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Übertragung auf der Basis der Einseitenbandmodulation erfolgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, daß der Übergang von einem
zum folgenden Kennzustand beim Nulldurchgang erfolgt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß gleichzeitig 2 Informationskanäle in der Weise übertragen werden,
indem die Codierwechselströme gegeneinander um 90° phasenverschoben
und für die Übertragung addiert werden, wobei beiden die gleiche Frequenz
zugeordnet wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Kanäle zeitmultiplex abgetastet und so als eine Information
codiert und übertragen werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
eine zusätzliche Kombination durch die Änderung des Kennzustandes bei 0°
oder 180° vorgesehen wird. (Fig. 16, 17).
Priority Applications (1)
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DE19863629705 DE3629705C2 (de) | 1985-03-12 | 1986-09-01 | Verfahren zur Codierung und Übertragung von Information |
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DE19863629705 DE3629705C2 (de) | 1985-03-12 | 1986-09-01 | Verfahren zur Codierung und Übertragung von Information |
Publications (2)
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DE3629705A1 DE3629705A1 (de) | 1988-05-11 |
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Family
ID=25830242
Family Applications (1)
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DE19863629705 Expired - Fee Related DE3629705C2 (de) | 1985-03-12 | 1986-09-01 | Verfahren zur Codierung und Übertragung von Information |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3629705C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19530114A1 (de) * | 1994-10-13 | 1996-04-25 | Hewlett Packard Co | PI/4-DQPSK-Modulation mit Abbildungsvorrichtungs-Grobpräzession und Filter-Feinpräzession |
Families Citing this family (1)
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DE4326997C1 (de) * | 1993-08-11 | 1995-03-09 | Dirr Josef | Verfahren für die mehrstufige Codierung von Information |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2938776A1 (de) * | 1979-09-25 | 1981-03-26 | Josef Dipl.-Ing. Dirr (FH), 81679 München | Schaltungsanordnung fuer die markierung, uebertragung ueber leitungen und auswertung von telegrafie-daten- oder waehlkennzeichen, insbesondere fuer fernmeldeanlagen |
DE3125536A1 (de) * | 1981-06-29 | 1985-05-15 | Josef Ing.(grad.) 8000 München Dirr | Verfahren fuer eine pulscodemodulierte uebertragung v on funk- und fernsehsignalen |
DE3340378A1 (de) * | 1983-11-08 | 1985-05-15 | Josef Ing.(grad.) 8000 München Dirr | Verfahren fuer die uebertragung von nachrichten, bei dem die codierung der signale durch die groesse der amplituden der halbwellen oder perioden eines sinusfoermigen wechselstromes erfolgt |
DE3508773A1 (de) * | 1985-03-12 | 1986-09-25 | Josef Dipl.-Ing. Dirr (FH), 8000 München | Verfahren fuer die phasengerechte an-ab- und umschaltung von halbwellen bzw. perioden von wechselstroemen, die fuer die codierung und uebertragung von information, insbesondere fuer fernmeldeanlagen vorgesehen sind |
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1986
- 1986-09-01 DE DE19863629705 patent/DE3629705C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE3629705A1 (de) | 1988-05-11 |
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