FR2494942A1 - Television signal receptor with internal frequency converter - sealed and pressurised to protect polyimide component - Google Patents
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Abstract
Description
"TETE DE RECEPTION DE TELEVISION"
La présente invention concerne une tête de réception de télévision comportant un guide d'onde hyperfréquence couplé à un circuit de conversion de fréquence muni de connexions électriques."TELEVISION RECEIVING HEAD"
The present invention relates to a television reception head comprising a microwave waveguide coupled to a frequency conversion circuit provided with electrical connections.
En association avec une antenne, la tête de réception de télévision selon l'invention est notamment destinée à capter les émissions TV provenant d'un satellite de télécommunications, par exemple en orbite géostationnaire. In association with an antenna, the television reception head according to the invention is in particular intended to receive TV emissions originating from a telecommunications satellite, for example in geostationary orbit.
Les têtes de réception de télévision connues actuellement, comme celle décrite par John MAGARSHAK dans "Proceedings of the 1979 tnterna- tional Conference on Communications, Boston, Massachussets, 10-13 June 1979", comportent un guide d'onde hyperfréquence qui reçoit, et transmet à un circuit de conversion de fréquence, un signal d'entrée dont la fréquence est d'environ 12 GHz. Ledit circuit de conversion de fréquence comporte, en général, un préamplificateur 12 0Hz à faible bruit, un oscillateur/mélangeur qui transforme le signal d'entrée à 12 0Hz en un signal de sortie dont la fréquence est située autour de 1 GHz, et un amplificateur 1 GHz.Dans l'état actuel de la technique, et afin d'obtenir simultanément performances optimales et coût minimum, les circuits de conversion de fréquence comportent un certain nombre de composants électroniques non encapsulés, notamment des transistors à effet de champ en GaAs utilisés en "puces". Or, ces composants sont particulièrement sensibles aux agents atmosphériques, ce qui ne permet pas d'envisager 1' utilisation des têtes de réception de télévision existantes comme équipements d'extérieur, par exemple pour la réception des émissions Tv par satellites. Currently known television reception heads, such as that described by John MAGARSHAK in "Proceedings of the 1979 tnternational Conference on Communications, Boston, Massachussets, 10-13 June 1979", include a microwave waveguide which receives, and transmits an input signal whose frequency is about 12 GHz to a frequency conversion circuit. Said frequency conversion circuit generally comprises a low noise 12 0Hz preamplifier, an oscillator / mixer which transforms the input signal at 12 0Hz into an output signal whose frequency is around 1 GHz, and a 1 GHz amplifier. In the current state of the art, and in order to simultaneously obtain optimal performance and minimum cost, frequency conversion circuits include a number of non-encapsulated electronic components, in particular GaAs field effect transistors used in "chips". However, these components are particularly sensitive to atmospheric agents, which does not make it possible to envisage the use of existing television reception heads as outdoor equipment, for example for the reception of Tv broadcasts by satellites.
Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient. The object of the present invention is to remedy this drawback.
Elle est basée sur l'idée que l'on pourrait protéger le circuit de conversion de fréquence à l'intérieur d'une enceinte hermétiquement fermée.It is based on the idea that one could protect the frequency conversion circuit inside a hermetically closed enclosure.
En effet, selon la présente invention, une tête de réception de télévision comportant un guide d'onde hyperfréquence couplé à un circuit de conversion de fréquence muni de connexions électriques est notamment remarquable en ce que le guide d'onde hyperfréquence et le circuit de conversion de fréquence sont enfermés dans une ampoule de verre scellée, vidée de son air et remplie d'un gaz inerte, les connexions de sortie débouchant à l'extérieur de l'ampoule de verre à travers un passage étanche.Cette technologie a l'avantage d'être peu coûteuse et sans inconvénients quant aux performances de la tête de réception de télévision selon l'invention, la Demanderesse ayant montré que le passage direct, à travers l'ampoule de verre, du rayonnement hyperfréquence incident à 12 GHz, n'entraine qu'une très faible atténuation du signal d'entrée, à condition que l'épaisseur de verre ne soit pas trop grande. In fact, according to the present invention, a television reception head comprising a microwave waveguide coupled to a frequency conversion circuit provided with electrical connections is notably remarkable in that the microwave waveguide and the conversion circuit frequency are enclosed in a sealed glass bulb, emptied of its air and filled with an inert gas, the output connections opening to the outside of the glass bulb through a sealed passage. This technology has the advantage to be inexpensive and without drawbacks as to the performance of the television reception head according to the invention, the Applicant having shown that the direct passage, through the glass bulb, of incident microwave radiation at 12 GHz, does not causes very little attenuation of the input signal, provided that the glass thickness is not too large.
Ainsi, les composants électroniques du circuit de conversion de fréquence se trouvent à l'abri de l'oxydation et de l'humidité atmosphériques.Thus, the electronic components of the frequency conversion circuit are protected from atmospheric oxidation and humidity.
En outre, l'ampoule de verre constitue une bonne protection mécanique de la tête de réception de télévision selon l'invention.In addition, the glass bulb constitutes good mechanical protection of the television reception head according to the invention.
Afin d'augmenter la conductibilité thermique à l'intérieur de l'ampoule, et donc de favoriser l'évacuation vers l'extérieur de la chaleur dégagée par les composants du circuit de conversion de fréquence, il est prévu que le gaz inerte est à une pression supérieure à la pression atmosphérique normale, les composants peuvent ainsi fonctionner à plus basse température, ce qui augmente la fiabilité de la tête de réception selon l'invention. D'autre part, on a avantage à utiliser un gaz à la fois très faiblement réactif et bon marché ; c'est pourquoi, de préférence, le gaz inerte est choisi dans la liste formée par l'azote et l'argon. In order to increase the thermal conductivity inside the bulb, and therefore to favor the evacuation towards the outside of the heat released by the components of the frequency conversion circuit, it is provided that the inert gas is at a pressure higher than normal atmospheric pressure, the components can thus operate at a lower temperature, which increases the reliability of the receiving head according to the invention. On the other hand, it is advantageous to use a gas which is both very weakly reactive and inexpensive; this is why, preferably, the inert gas is chosen from the list formed by nitrogen and argon.
Dans le but d'assurer le blindage électrique de la tête de réception de télévision selon l'invention, une partie de l'ampoule de erre, partie entourant l'ensemble formé par le guide d'onde et le circuit de conversion de fréquence, porte une métallisation interne. La partie non métallisée de l'ampoule de verre située au niveau de l'entrée du guide d'onde permet le passage, avec une faible atténuation, du rayonnement hyperfréquence incident. In order to ensure the electrical shielding of the television reception head according to the invention, part of the glass bulb, part surrounding the assembly formed by the waveguide and the frequency conversion circuit, has internal metallization. The non-metallized part of the glass bulb located at the entry of the waveguide allows the passage, with a weak attenuation, of the incident microwave radiation.
Par ailleurs, le circuit de conversion de fréquence se présentant généralement sous la forme d'une plaquette simplement engagée à une de ses extrémités à l'intérieur du guide d'onde hyperfréquence, on prévoit avantageusement que la tête de réception de télévision selon l'invention comporte également des moyens de centrage mécanique du circuit de conversion de fréquence à l'intérieur de l'ampoule de verre. Dans une première forme de réalisation de l'invention, lesdits moyens de centrage mécanique sont constitués par au moins une lamelle métallique munie d'une ouverture dans laquelle le circuit de conversion de fréquence est engagé, ladite lamelle métallique comportant également à sa périphérie des moyens élastiques d'ajustage dans l'ampoule de verre.Outre qu'elle garantit la stabilité mécanique du circuit de conversion de fréquence, la lamelle métallique offre également le double avantage, d'une part, de servir de retour de masse entre la métallisation interne de l'ampoule de verre et le circuit de conversion de fréquence, et, d'autre part, de protéger ledit circuit de conversion de fréquence au moment du scellement de ladite ampoule de verre. Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, lesdits moyens de centrage mécanique sont constitués par un manchon métallique dont une première extrémité est fermée par une paroi munie d'une ouverture dans laquelle le circuit de conversion de fréquence est engagé, tandis qu'à une deuxième extrémité le manchon métallique reçoit le guide d'onde hyperfréquence.Cette dernière disposition présente l'avantage supplémentaire qu'avant le montage dans l'ampoule de verre, des essais et réglages de la tête de réception de télévision selon l'invention peuvent être réalisés dans les mêmes conditions de positionnement mécanique et de blindage électrique qu'après montage dans l'ampoule de verre. Furthermore, the frequency conversion circuit generally being in the form of a plate simply engaged at one of its ends inside the microwave waveguide, provision is advantageously made for the television reception head according to the The invention also includes means for mechanically centering the frequency conversion circuit inside the glass bulb. In a first embodiment of the invention, said mechanical centering means are constituted by at least one metal strip provided with an opening in which the frequency conversion circuit is engaged, said metal strip also comprising at its periphery means adjustment elastics in the glass bulb. In addition to ensuring the mechanical stability of the frequency conversion circuit, the metal strip also offers the double advantage, on the one hand, of serving as a mass return between the internal metallization of the glass bulb and the frequency conversion circuit, and, on the other hand, to protect said frequency conversion circuit at the time of sealing of said glass bulb. In a second embodiment of the invention, said mechanical centering means consist of a metal sleeve of which a first end is closed by a wall provided with an opening in which the frequency conversion circuit is engaged, while at a second end, the metal sleeve receives the microwave waveguide. This latter arrangement has the additional advantage that before mounting in the glass bulb, tests and adjustments of the television reception head according to the invention can be made under the same mechanical positioning and electrical shielding conditions as after mounting in the glass bulb.
L'atmosphère chimiqùement inerte régnant à l'intérieur de l'ampoule de verre permet d'utiliser pour la réalisation du circuit de conversion de fréquence des technologies qu'il serait impossible d'envisager en l'absence de protection. Ainsi, il est prévu que le circuit de conversion de fréquence est un circuit hybride comportant au moins en partie des couches sérigraphiées. Cette technologie a notamment l'avantage d'être moins onéreuse que la technologie dite "en couches minces" utilisée également pour la réalisation des circuits hybrides. De même, on envisage que ledit circuit de conversion de fréquence est un circuit hybride comportant au moins un composant semiconducteur nu disposé sur un film de polyimide muni de pistes métalliques.Cette technologie, avantageuse en ce qu'elle permet de réaliser des liaisons électriques plus tacilement, est rendue possible dans la mesure où le film de polyimide, qui se dégrade rapidement à l'humidité, est protégé de l'atmosphère libre par l'ampoule de verre. The chemically inert atmosphere prevailing inside the glass bulb allows the use of technologies for the frequency conversion circuit that would be impossible to envisage without protection. Thus, it is expected that the frequency conversion circuit is a hybrid circuit comprising at least in part screen-printed layers. This technology has in particular the advantage of being less expensive than the technology known as "in thin layers" also used for the realization of the hybrid circuits. Similarly, it is envisaged that said frequency conversion circuit is a hybrid circuit comprising at least one bare semiconductor component disposed on a polyimide film provided with metal tracks. This technology, advantageous in that it makes it possible to make more electrical connections. tacilely, is made possible insofar as the polyimide film, which degrades quickly to humidity, is protected from the free atmosphere by the glass bulb.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment est réalisée l'invention. The description which follows with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention is made.
La figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'une tête de réception de télévision selon l'invention. Figure 1 is a sectional view of a first embodiment of a television reception head according to the invention.
La figure 2 est une vue en perspective d'un moyen de centrage mécanique analogue à celui représenté à la figure 1. FIG. 2 is a perspective view of a mechanical centering means similar to that shown in FIG. 1.
La figure 3 représente partiellement un circuit de conversion de fréquence coopérant avec le moyen de centrage mécanique de la figure 2. FIG. 3 partially represents a frequency conversion circuit cooperating with the mechanical centering means of FIG. 2.
La figure 4 est une vue en coupe, analogue à celle de la figure 1, d'un second mode de réalisation d'une tête de réception de télévision selon l'invention. Figure 4 is a sectional view, similar to that of Figure 1, of a second embodiment of a television reception head according to the invention.
Une tête de réception de télévision, représentée dans un premier mode de réalisation en coupe à-la figure 1, comporte un guide 11 d'onde hyperfréquence, par exemple en matière plastique métallisée, couplé à un circuit 12 de conversion de fréquence muni de connexions 13 éîedtriques qui, dans le mode de réalisation de l'invention montré à la figure 1, est une prise coaxiale. A television reception head, represented in a first embodiment in section in FIG. 1, comprises a microwave waveguide 11, for example made of metallized plastic, coupled to a frequency conversion circuit 12 provided with connections 13 éîedtriques which, in the embodiment of the invention shown in Figure 1, is a coaxial socket.
La transition entre le guide 11 d'onde et le circuit 12 de conversion de fréquence est réalisée à l'aide de tout dispositif connu tel que, par exemple, un dipôle électrique disposé à l'extrémité 14 du circuit 12 de conversion de fréquence engagée dans le guide 11 d'onde. La tête de réception de télévision représentée à la figure 1 est notamment destinée à recevoir les émissions TV provenant d'un satellite de télécommunications, par exemple en orbite géostationnaire. Dans cette application, la tête de réception de télévision selon l'invention est associée, par exemple, à une antenne parabolique, le plan 15 d'entrée du guide 11 d'onde étant alors placé sensiblement dans le plan focal de ladite antenne. Le guide 11 d'onde reçoit, directement à travers l'ampoule 16 de verre, un signal d'entrée d'environ 12 0Hz que le circuit 12 de conversion de fréquence transforme en un signal dont la fréquence est située autour de 1 GHz. The transition between the waveguide 11 and the frequency conversion circuit 12 is carried out using any known device such as, for example, an electrical dipole disposed at the end 14 of the engaged frequency conversion circuit 12 in wave guide 11. The television reception head shown in FIG. 1 is in particular intended to receive TV broadcasts originating from a telecommunications satellite, for example in geostationary orbit. In this application, the television reception head according to the invention is associated, for example, with a parabolic antenna, the input plane 15 of the waveguide 11 then being placed substantially in the focal plane of said antenna. The waveguide 11 receives, directly through the glass bulb 16, an input signal of approximately 12 Hz which the frequency conversion circuit 12 transforms into a signal whose frequency is situated around 1 GHz.
Conformément à 1' invention , le guide 11 d'onde hyperfréquence et le circuit 12 de conversion de fréquence sont enfermés dans une ampoule 16 de verre scellée, vidée de son air et remplie d'un gaz inerte, les connexions 13 électriques débouchant à l'extérieur de l'ampoule 16 de verre à travers un passage étanche 17. Ainsi, le circuit 12 de conversion de fréquence se trouve protégé de l'action corrosive des agents atmohphériques. Le scellement et le pompage de l'ampoule de verre sont réalisés par toute méthode connue.In accordance with the invention, the microwave waveguide 11 and the frequency conversion circuit 12 are enclosed in a sealed glass bulb 16, emptied of its air and filled with an inert gas, the electrical connections 13 opening out to the exterior of the glass bulb 16 through a sealed passage 17. Thus, the frequency conversion circuit 12 is protected from the corrosive action of atmospheric agents. The glass bulb is sealed and pumped by any known method.
Avantageusement, le gaz inerte est à une pression supérieure à la pression atmosphérique normale, ceci dans le but d'augmenter la conductibilité thermique dudit gaz inerte et donc de faciliter l'évacuation de la chaleur dégagée par le circuit 12 de conversion de fréquence afin de permettre aux composants électroniques de travailler à plus basse température. D'autre part, pour des raisons de coût, le gaz inerte est choisi, de préférence, dans la liste formée par l'azote et l'argon. Advantageously, the inert gas is at a pressure higher than normal atmospheric pressure, this in order to increase the thermal conductivity of said inert gas and therefore to facilitate the evacuation of the heat given off by the frequency conversion circuit 12 in order to allow electronic components to work at a lower temperature. On the other hand, for cost reasons, the inert gas is preferably chosen from the list formed by nitrogen and argon.
Comme on peut le constater à la figure 1, une partie 18 de l'ampoule 16 de verre, partie entrourant l'ensemble formé, par le guide 11 d'onde et le circuit 12 de conversion de fréquence, porte, selon l'invention, une métallisation 19 interne. Ladite métallisation 19 assure ainsi le blindage électrique de la tête de réception de télévision selon l'invention. La partie 25 non métallisés de l'ampoule 16 de verre, située au niveau du plan 15 d'entrée du guide 11 d'onde permet le passage direct, et avec une très faible atténuation, du rayonnement hyperfréquence incident. As can be seen in FIG. 1, a part 18 of the glass bulb 16, part surrounding the assembly formed by the wave guide 11 and the frequency conversion circuit 12, door, according to the invention , an internal metallization 19. Said metallization 19 thus ensures the electrical shielding of the television reception head according to the invention. The non-metallized portion 25 of the glass bulb 16, located at the level of the input plane 15 of the waveguide 11 allows the direct passage, and with very little attenuation, of the incident microwave radiation.
D'autre part, afin de garantir la stabilité mécanique du circuit 12 de conversion de fréquence par rapport au guide 11 d'onde, la tête de réception de télévision selon l'invention comporte également des moyens de centrage mécanique du circuit 12 de conversion de fréquence à l'intérieur de l'ampoule 16 de verre. Lesdits moyens de centrage mécanique sont, dans la forme de réalisation particulière représentée en coupe à la figure 1 et en perspective à la figure 2, constitués par une lamelle métallique 20 munie d'une ouverture 21 dans laquelle le circuit 12 de conversion de fréquence de la figure 3 est engagé.La figure 2 montre, en outre, que ladite lamelle mécanique 20 comporte également à sa périphérie des moyens élastiques d'ajustage dans l'ampoules de verre, moyens qui dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, sont des dents 22 rabattues perpendiculairement au plan de la lamelle métallique 20. On the other hand, in order to guarantee the mechanical stability of the frequency conversion circuit 12 relative to the waveguide 11, the television reception head according to the invention also comprises means for mechanical centering of the frequency conversion circuit 12 frequency inside the glass bulb 16. Said mechanical centering means are, in the particular embodiment shown in section in FIG. 1 and in perspective in FIG. 2, constituted by a metal strip 20 provided with an opening 21 in which the circuit 12 for frequency conversion of FIG. 3 is engaged. FIG. 2 also shows that said mechanical strip 20 also has elastic adjustment means in its periphery in the glass ampoules, means which in the example shown in FIGS. 1 and 2, are teeth 22 folded back perpendicular to the plane of the metal strip 20.
En plus de sa fonction de centrage mécanique, la lamelle 20 métallique sert de retour de masse entre la métallisation 19 interne de l'ampoule de verre et le circuit 12 de conversion de fréquence ; elle permet d'autre part de proteger ledit circuit de conversion de fréquence au moment du scellement de l'ampoule 16 de verre au niveau du plan 24.In addition to its mechanical centering function, the metal strip 20 serves as a mass return between the internal metallization 19 of the glass bulb and the frequency conversion circuit 12; it also makes it possible to protect said frequency conversion circuit when the glass bulb 16 is sealed at the plane 24.
Comme on peut le voir à la figure 3, le circuit 12 de conversion de fréquence est un circuit hybride comportant des couches sérigraphiées 31 déposées sur un substrat 32 d'alumine ou en Duroide. Ces couches sérigraphiées sont de préférence en cuivre plutôt qu'en or, car meilleur marché. Le circuit 12 de conversion de fréquence comporte en outre des composants semiconducteurs 33 nus disposés sur un film 34 de polyimide muni de pistes métalliques 35. L'utilisation de ces technologies avantageuses est rendue possible dans la mesure où les couches sérigraphiées et le film de polyimide sont protégés des agents atmosphériques par la capsule de verre. As can be seen in FIG. 3, the frequency conversion circuit 12 is a hybrid circuit comprising screen-printed layers 31 deposited on an alumina substrate 32 or in Duroide. These screen-printed layers are preferably made of copper rather than gold, because they are cheaper. The frequency conversion circuit 12 further comprises bare semiconductor components 33 placed on a polyimide film 34 provided with metal tracks 35. The use of these advantageous technologies is made possible insofar as the screen-printed layers and the polyimide film are protected from atmospheric agents by the glass capsule.
La figure 4 montre une deuxième forme de réalisation de l'invention dans laquelle lesdits moyens de centrage mécanique du circuit 12 de conversion de fréquence sont constitués par un manchon métallique 41 dont une première extrémité 42 est fermée par une paroi 43 munie d'une ouverture 44 dans laquelle le circuit 12 de conversion de fréquence- est engagé, tandis qu'une deuxième extrémité 45 reçoit le guide 11 d'onde hyperfréquence. Ainsi, le circuit de conversion de fréquence et le guide d'onde constituent un ensemble électriquement et mécaniquement solidaire sur lequel il est aisé de réaliser réglages et essais avant montage dans l'ampoule de verre. Dans cette deuxième forme de réalisation de l'invention, la métalisation interne de l'ampoule peut être supprimée car remplacée par le manchon métallique dans sa fonction de blindage électrique. FIG. 4 shows a second embodiment of the invention in which said mechanical centering means of the frequency conversion circuit 12 are constituted by a metal sleeve 41 of which a first end 42 is closed by a wall 43 provided with an opening 44 in which the frequency conversion circuit 12 is engaged, while a second end 45 receives the microwave wave guide 11. Thus, the frequency conversion circuit and the waveguide constitute an electrically and mechanically integral assembly on which it is easy to carry out adjustments and tests before mounting in the glass bulb. In this second embodiment of the invention, the internal metallization of the bulb can be eliminated since it is replaced by the metal sleeve in its electrical shielding function.
Par ailleurs, il doit être signalé que la forme du guide d'onde dépend de la polarisation de l'onde hyperfréquence incidente. Pour une polarisation linéaire le guide comporte, à l'entrée, une première partie prismatique à base carrée, servant d'adaptation, puis une deuxième partie parallélépipédique de section rectangulaire. Lorsque l'onde incidente est polarisée circulairement, le guide est constitué d'un câhe d'adaptation suivi d'une partie cylindrique dans laquelle est placée une lame de conversion de polarisation diune onde circulaire en onde linéaire. Furthermore, it should be noted that the shape of the waveguide depends on the polarization of the incident microwave wave. For linear polarization, the guide comprises, at the entrance, a first prismatic part with a square base, serving as adaptation, then a second rectangular part of rectangular section. When the incident wave is circularly polarized, the guide consists of an adapter cable followed by a cylindrical part in which is placed a blade for converting polarization from a circular wave to a linear wave.
Enfin, dans le but d'éliminer des fréquences parasites, le guide d'onde peut, si on le désire, être muni d'un filtre passe bande. Finally, in order to eliminate parasitic frequencies, the waveguide can, if desired, be provided with a bandpass filter.
Claims (9)
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| FR8024775A FR2494942B1 (en) | 1980-11-21 | 1980-11-21 | TELEVISION RECEIVING HEAD |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR8024775A FR2494942B1 (en) | 1980-11-21 | 1980-11-21 | TELEVISION RECEIVING HEAD |
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| FR2494942A1 true FR2494942A1 (en) | 1982-05-28 |
| FR2494942B1 FR2494942B1 (en) | 1985-07-12 |
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ID=9248234
Family Applications (1)
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2874276A (en) * | 1952-05-08 | 1959-02-17 | Int Standard Electric Corp | Unitary antenna-receiver utilizing microstrip conductors |
-
1980
- 1980-11-21 FR FR8024775A patent/FR2494942B1/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2874276A (en) * | 1952-05-08 | 1959-02-17 | Int Standard Electric Corp | Unitary antenna-receiver utilizing microstrip conductors |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| EXBK/79 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2494942B1 (en) | 1985-07-12 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |