JPS62167229A - 光学素子成形用型 - Google Patents
光学素子成形用型Info
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
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- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
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- Materials Engineering (AREA)
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
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】
[産業上の利用分野]
本発明は、光学素子成形用型の関する。
[従来の技術]
一般に、光学ガラスを加熱プレスにより所望に成形して
光学素子を得ることは、例えば特公昭55−11624
号公報により知られている。ところで、この加熱プレス
手段による場合は、成形用型の離型性のよいことが必要
であり、特に像形成用光学レンズに要求される厳密な表
面形状及び表面特性を満足するには、離型性が重要な問
題である0通常、離型性は、成形用型の材料に起因する
ガラス接着力に大きく依存している。
光学素子を得ることは、例えば特公昭55−11624
号公報により知られている。ところで、この加熱プレス
手段による場合は、成形用型の離型性のよいことが必要
であり、特に像形成用光学レンズに要求される厳密な表
面形状及び表面特性を満足するには、離型性が重要な問
題である0通常、離型性は、成形用型の材料に起因する
ガラス接着力に大きく依存している。
従来、光学素子成形用型としては、米国特許第3168
61号明細書に開示さえるように5US400系ステン
レス鋼を用いたものや、特開昭59−123629号公
報に開示されているように金属材料からなる型の表面に
密化チタン(TiN )層を形成したものがある0文、
その他の技術としては、型表面にCrメッキを施したも
のがある。
61号明細書に開示さえるように5US400系ステン
レス鋼を用いたものや、特開昭59−123629号公
報に開示されているように金属材料からなる型の表面に
密化チタン(TiN )層を形成したものがある0文、
その他の技術としては、型表面にCrメッキを施したも
のがある。
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、上記従来の成形型においては、金型の離
型性及び型表面に形成される全屈表層膜の密若性が悪く
、金型寿命も著しく短命であるという問題点があった・ 本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、金型のflil型性、金型表層膜の密着性を良好に
した光学素子成形用型を提供することを目的とする。
型性及び型表面に形成される全屈表層膜の密若性が悪く
、金型寿命も著しく短命であるという問題点があった・ 本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、金型のflil型性、金型表層膜の密着性を良好に
した光学素子成形用型を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段及び作用]本発明は、金
属又はセラミックスよりなる金型基台の少なくとも成形
面にC−BN及びアモルファスBNの混在した薄膜を被
着して構成し、金型の離型性及び被着膜の密着性を最良
のものとし、金型寿命を延命化させたものである。
属又はセラミックスよりなる金型基台の少なくとも成形
面にC−BN及びアモルファスBNの混在した薄膜を被
着して構成し、金型の離型性及び被着膜の密着性を最良
のものとし、金型寿命を延命化させたものである。
[実施例]
以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明
する。
する。
(第一実施例)
第1図は、本発明に係る光学素子成形用型lを示すもの
であり、図に示すごと〈成形用型1は、金型基台(金型
基材もしくは金型基体)2と金型基台2における成形面
2aに非着された薄膜層3とにより構成しである。金型
基台2全体に薄膜層3を被着してもよいことは勿論であ
る。
であり、図に示すごと〈成形用型1は、金型基台(金型
基材もしくは金型基体)2と金型基台2における成形面
2aに非着された薄膜層3とにより構成しである。金型
基台2全体に薄膜層3を被着してもよいことは勿論であ
る。
金型基台2は、SUS鋼(ステンレス鋼)種に比較して
変態点、融点等が高く、強酸2強塩基に対しても安定で
ある等の特性を有するNiltll合金材料(例えばイ
ンコネル718)を加工して形設しである。金型基台2
の成形面2aは、ダイヤモンドパウター、5i02系研
磨剤を用いてO,05pm (RmaX)以下、望まし
くは0.02μm (Rraax )以下に研磨加工仕
上げしてあり、この研磨加工された成形面2aにて直接
光学素子を成形しうる程度に研磨仕上げしである。成形
面2aが被球面形状の場合には、ダイヤモンド砥石にて
研削加工した後にS i02系又はAl2O3系研磨剤
を用いて仕上げ研磨することにより、0.05μm(R
max)以下、望ましくは0.02μm (RIIax
)に仕上げ加工する。
変態点、融点等が高く、強酸2強塩基に対しても安定で
ある等の特性を有するNiltll合金材料(例えばイ
ンコネル718)を加工して形設しである。金型基台2
の成形面2aは、ダイヤモンドパウター、5i02系研
磨剤を用いてO,05pm (RmaX)以下、望まし
くは0.02μm (Rraax )以下に研磨加工仕
上げしてあり、この研磨加工された成形面2aにて直接
光学素子を成形しうる程度に研磨仕上げしである。成形
面2aが被球面形状の場合には、ダイヤモンド砥石にて
研削加工した後にS i02系又はAl2O3系研磨剤
を用いて仕上げ研磨することにより、0.05μm(R
max)以下、望ましくは0.02μm (RIIax
)に仕上げ加工する。
金型基台2の成形面2aに非着される薄膜層3は、C−
BN及びa−BN(アモルファスBN)の混在したBH
膜にて構成されており、この薄膜層3は、PVD法(物
理的蒸着法)の一種であるスパッタリングにより金型基
台2の成形面2aに被着構成しである。薄膜層3.即ち
BNI模の膜厚は、0.1μm〜5μ履程度、特に0.
5μm〜1.5μmの膜厚が最も有効であり、本実施例
では約1μmの厚さにて被着しである。0.1μm以下
の膜厚の場合には密着性もよくないし、殆どんどC−B
Nのものは存在しておらず、又5μm以上の膜厚の場合
には硬質の膜厚となって膜中にクラックを生ずる傾向が
生じてしまうので除外しである。薄膜層3の被着手段と
しては、CVD法(化学的蒸着法)を用いてもよい。P
VD法。
BN及びa−BN(アモルファスBN)の混在したBH
膜にて構成されており、この薄膜層3は、PVD法(物
理的蒸着法)の一種であるスパッタリングにより金型基
台2の成形面2aに被着構成しである。薄膜層3.即ち
BNI模の膜厚は、0.1μm〜5μ履程度、特に0.
5μm〜1.5μmの膜厚が最も有効であり、本実施例
では約1μmの厚さにて被着しである。0.1μm以下
の膜厚の場合には密着性もよくないし、殆どんどC−B
Nのものは存在しておらず、又5μm以上の膜厚の場合
には硬質の膜厚となって膜中にクラックを生ずる傾向が
生じてしまうので除外しである。薄膜層3の被着手段と
しては、CVD法(化学的蒸着法)を用いてもよい。P
VD法。
CVD法のいずれの場合にも蒸着速度を大きくとること
はできないが、膜層面の表面粗さは基台研磨面(成形面
2a)のそれよりも良好である。
はできないが、膜層面の表面粗さは基台研磨面(成形面
2a)のそれよりも良好である。
C−BN及びa−BNの混在した°BN膜よりなる薄膜
層3は、密着性の点から考察すると、完全に結晶化した
BH膜よりもより高く、金型基台2への被着膜としては
C−BN及びa−BNの混在したBH膜の方がより有効
であることが出願人の研究により判った。即ち、ガラス
を成形して光学素子を得る場合、成形用型1は常時40
0〜500℃以上の温度にさらされ、さらにガラス素材
との間で熱交換が行なわれるが、この場合、完全に結晶
化した膜よりもC−BNとa−BNとが混在した膜の方
がいわゆる耐ヒートシヨツク性が良好なのである。かか
る理由から、成形面2aの薄膜層3としてC−BN及び
a−BNR在したものである。BNは、特にアモルファ
スBNの場合は、B(ポロン)とN(窒素)の元素比が
1:1になりにくく、Nに対してBが多く含まれ易い傾
向にあるので、できるだけBとNの元素比がl:lとな
るようにNイオンビームを適用して被着させるのが有効
である。本実施例においては、各種分析手段からBの成
分40〜80mo文%、Nの成分15〜50mo旦%に
て薄膜層3を構成してあり、この成分が最も有効である
ことを認識した。スパッリングにより金型基台2の成形
面2aにC−BN及びa−BNの混在したBH膜を被着
する場合には、高周波によるプラズマを発生させ、BN
の結晶化を補助し、さらにNイオンビームを成形面(被
覆面)2aに対して照射することにより、BNの非化学
量論性を小さくすることができる。又、C−BNとa−
BHの混在した中にまれにh−BNの存在が認られる場
合もあるが、この場合にも、成形用型lへの適用には何
ら問題はない。
層3は、密着性の点から考察すると、完全に結晶化した
BH膜よりもより高く、金型基台2への被着膜としては
C−BN及びa−BNの混在したBH膜の方がより有効
であることが出願人の研究により判った。即ち、ガラス
を成形して光学素子を得る場合、成形用型1は常時40
0〜500℃以上の温度にさらされ、さらにガラス素材
との間で熱交換が行なわれるが、この場合、完全に結晶
化した膜よりもC−BNとa−BNとが混在した膜の方
がいわゆる耐ヒートシヨツク性が良好なのである。かか
る理由から、成形面2aの薄膜層3としてC−BN及び
a−BNR在したものである。BNは、特にアモルファ
スBNの場合は、B(ポロン)とN(窒素)の元素比が
1:1になりにくく、Nに対してBが多く含まれ易い傾
向にあるので、できるだけBとNの元素比がl:lとな
るようにNイオンビームを適用して被着させるのが有効
である。本実施例においては、各種分析手段からBの成
分40〜80mo文%、Nの成分15〜50mo旦%に
て薄膜層3を構成してあり、この成分が最も有効である
ことを認識した。スパッリングにより金型基台2の成形
面2aにC−BN及びa−BNの混在したBH膜を被着
する場合には、高周波によるプラズマを発生させ、BN
の結晶化を補助し、さらにNイオンビームを成形面(被
覆面)2aに対して照射することにより、BNの非化学
量論性を小さくすることができる。又、C−BNとa−
BHの混在した中にまれにh−BNの存在が認られる場
合もあるが、この場合にも、成形用型lへの適用には何
ら問題はない。
次に、上記構成に基づく作用について説明する。
光学素子成形用の金型1は、特に高温状態にてプレス成
形を行なう場合には、高温耐酸化性、耐食性、形状精度
9表面粗さ、硬度等について高レベルの特性が要求され
るが、さらにガラスモールドレンズ成形用型の場合には
、離型性の良いことが要求される。又、金型表面に被膜
を施す場合にはその密着性の良好なことが要求される。
形を行なう場合には、高温耐酸化性、耐食性、形状精度
9表面粗さ、硬度等について高レベルの特性が要求され
るが、さらにガラスモールドレンズ成形用型の場合には
、離型性の良いことが要求される。又、金型表面に被膜
を施す場合にはその密着性の良好なことが要求される。
上記構成よりなる本実施例の成形用型lを用いて、フリ
ント系光学ガラスを成形素材として金型温度500℃以
上で光学素子の連続成形を行なったところ、10000
シヨツトの成形後も表面形状に異常はなく、表面粗さも
成形前と比較して殆ど変化が認められなかった。さらに
、電子顕微鏡にて拡大して観察してみたがクラック等の
発生は一切認められなかった。従って、本実施例の構成
によれば、従来技術のようにCr系メッキやTiNを被
覆した金型に比して密着性等の点において極めて優れて
いることが実証された。
ント系光学ガラスを成形素材として金型温度500℃以
上で光学素子の連続成形を行なったところ、10000
シヨツトの成形後も表面形状に異常はなく、表面粗さも
成形前と比較して殆ど変化が認められなかった。さらに
、電子顕微鏡にて拡大して観察してみたがクラック等の
発生は一切認められなかった。従って、本実施例の構成
によれば、従来技術のようにCr系メッキやTiNを被
覆した金型に比して密着性等の点において極めて優れて
いることが実証された。
又、本発明の初期的な性能を調べるため、加熱したガラ
スと成形用型1との接着力(密着性)を測定した。第2
図に、従来技術における接着力と本実施例における接着
力とを比較した結果を示す0図は、横軸に金型温度(°
C)をとり、縦軸に接着力(MPa)をとったグラフ図
であり、10で示すグラフは本実施例の成形用型1の場
合、11で示すグラフは旧Nを被覆した金型の場合はC
r系メッキを施した金型の場合を示すものである。この
グラフ図からも判るように、本実施例の成形用型lの場
合には、従来技術の金型に比して最も金型温度に適した
480℃においてl/3以下の接着力であり、離型性が
極めて良好であることが理解せきる。
スと成形用型1との接着力(密着性)を測定した。第2
図に、従来技術における接着力と本実施例における接着
力とを比較した結果を示す0図は、横軸に金型温度(°
C)をとり、縦軸に接着力(MPa)をとったグラフ図
であり、10で示すグラフは本実施例の成形用型1の場
合、11で示すグラフは旧Nを被覆した金型の場合はC
r系メッキを施した金型の場合を示すものである。この
グラフ図からも判るように、本実施例の成形用型lの場
合には、従来技術の金型に比して最も金型温度に適した
480℃においてl/3以下の接着力であり、離型性が
極めて良好であることが理解せきる。
以上のように、本実施例によれば、従来の金型に比して
薄膜層3と金型基台2との密着性及び離型性が極めて良
好となり、又、金型lの寿命の延命化が図れるものであ
る。
薄膜層3と金型基台2との密着性及び離型性が極めて良
好となり、又、金型lの寿命の延命化が図れるものであ
る。
(第2実施例)
成形用型1の金型基台2は、超硬合金を用いて構成する
ことも可能である。この場合には、第1実施例と同様に
金型基台2の成形面2aに加工、研磨を施し、加工、研
磨後の成形面2aにCVD法によりC−BN及びa−B
Nの混在したBN膜の薄膜3を被着構成する。CVD法
の場合には、PVD法の場合よりもより高い処理温度(
約500〜700℃)を必要とするが、超硬合金で構成
しであるので問題はない。
ことも可能である。この場合には、第1実施例と同様に
金型基台2の成形面2aに加工、研磨を施し、加工、研
磨後の成形面2aにCVD法によりC−BN及びa−B
Nの混在したBN膜の薄膜3を被着構成する。CVD法
の場合には、PVD法の場合よりもより高い処理温度(
約500〜700℃)を必要とするが、超硬合金で構成
しであるので問題はない。
上記BN膜の薄膜層3を1.5μmの膜厚にて被覆した
成形用型1の硬度をマイクロビッカース硬度計で測定し
たところ、2000kg/ms2以上の値が得られた。
成形用型1の硬度をマイクロビッカース硬度計で測定し
たところ、2000kg/ms2以上の値が得られた。
又、BN膜被覆後の表面粗さも0.03ua+ (Rw
ax )以下と極めて小さく、又、成形により高温を必
要とするLak硝材の成形10000シヨツトにおいて
も、BN膜を被覆した成形面の変形、クラックの発生は
一切認められなかった。従って、本実施例においても、
第1実施例と同様の効果を奏しうるものである。
ax )以下と極めて小さく、又、成形により高温を必
要とするLak硝材の成形10000シヨツトにおいて
も、BN膜を被覆した成形面の変形、クラックの発生は
一切認められなかった。従って、本実施例においても、
第1実施例と同様の効果を奏しうるものである。
(第3実施例)
成形用型1の金型基台2は、セラミックスを用いて構成
することも可能である。但し、完全に緻密でポアズのな
い研磨面は現在のところ得られてないので、 A文20
3等よりなる酸化物系セラミックスで金型基台2を構成
し、その成形面上にCVD法によりSiCの厚膜(10
0μm以上)を被覆した後、その表面を研磨加工し、光
学的に充分な平滑面に仕上げる。そして、この研磨仕上
げされた成形面にCVD法又はレーザ蒸着法により。
することも可能である。但し、完全に緻密でポアズのな
い研磨面は現在のところ得られてないので、 A文20
3等よりなる酸化物系セラミックスで金型基台2を構成
し、その成形面上にCVD法によりSiCの厚膜(10
0μm以上)を被覆した後、その表面を研磨加工し、光
学的に充分な平滑面に仕上げる。そして、この研磨仕上
げされた成形面にCVD法又はレーザ蒸着法により。
C−BN及びa−BNの混在したBN膜を被着する。レ
ーザ蒸着法の場合には、第1実施例と同様にNイオン照
射を併用するのが有効である。
ーザ蒸着法の場合には、第1実施例と同様にNイオン照
射を併用するのが有効である。
本実施例の場合には、金型製作に関して第1゜第2実施
例よりも多くの工数を必要とするが、高温を必要とする
硝材の成形に対し第1.第2実施例よりもより大きな金
型1の延命化が図れる利点がある。具体的には、La5
K硝材による光学素子の成形に対し、従来技術に比して
3〜5倍の寿命を得ることができた。その他の効果は、
第1実施例と同様であるので、その説明は省略する。
例よりも多くの工数を必要とするが、高温を必要とする
硝材の成形に対し第1.第2実施例よりもより大きな金
型1の延命化が図れる利点がある。具体的には、La5
K硝材による光学素子の成形に対し、従来技術に比して
3〜5倍の寿命を得ることができた。その他の効果は、
第1実施例と同様であるので、その説明は省略する。
上記第1.第2.第3実施例の構成例の他、金型基台2
をステンレス鋼、 M o 、 W 、 T a等にて
構成してもよく、この場合にも第1実施例と同様のBN
膜を被着させることにより第1実施例と同様の作用、効
果を奏しうるものである。又、第2図は、SFI 1硝
材に対する接着力を示すグラフ図であるが、SF8硝材
の場合には600℃に加熱する。
をステンレス鋼、 M o 、 W 、 T a等にて
構成してもよく、この場合にも第1実施例と同様のBN
膜を被着させることにより第1実施例と同様の作用、効
果を奏しうるものである。又、第2図は、SFI 1硝
材に対する接着力を示すグラフ図であるが、SF8硝材
の場合には600℃に加熱する。
[発明の効果]
以上のように本発明によれば、従来の金型に比して極め
て良好な離型性と、成形面に被着される被覆面の密着性
を得ることができ、ひいては金型寿命の大幅な延命化を
図りうるちのである。
て良好な離型性と、成形面に被着される被覆面の密着性
を得ることができ、ひいては金型寿命の大幅な延命化を
図りうるちのである。
第1図は本発明に係る金型の実施例の構成を示す断面説
明図、第2図は第1図にて示した金型と従来の金型との
接着力の比較を示すグラフ図である。 l・・・成形用型 2・・・金型基台 2a・・・成形面 3・・・薄膜層 第1図 第2図 手続補正書(自発) 昭和61年4月2日 昭和61年 特 許 願 第9622号2、発明の名称 光学素子成形用型 3、補正をする者 事件との関係 特許出頴人 住 所 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号名 称
(037)オリンパス光学工業株式会社代表者 下
山敏部 、代 理 人 、補正の対象 7、補正の内容 (1)明細書第3頁第16行目に記載する「成形面2a
に非情」を「成形面2aに被着」と補正する。 (り 明細書第4頁第8行目に記載する「被球面形状」
をr非球面形状(アスフェリカル等)」と補正する。 (3)明細書第4頁第13行目に記載する「成形面2a
に非情」を「成形面2aに被着」と補正する。 (4明細書第4頁第17行目に記載する「スパッタリン
グにより」を「゛スパッタリングの応用により」と補正
する。 ■ 明細書第5頁第4行目に記載する「硬質の膜厚」を
「硬質の膜」と補正する。 (e 明細書第8頁第10行目に記載するrHiN J
をrTiN Jと補正する。 ■ 明細書第11頁第8行目に記載する「600℃」を
「400℃」と補正する。
明図、第2図は第1図にて示した金型と従来の金型との
接着力の比較を示すグラフ図である。 l・・・成形用型 2・・・金型基台 2a・・・成形面 3・・・薄膜層 第1図 第2図 手続補正書(自発) 昭和61年4月2日 昭和61年 特 許 願 第9622号2、発明の名称 光学素子成形用型 3、補正をする者 事件との関係 特許出頴人 住 所 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号名 称
(037)オリンパス光学工業株式会社代表者 下
山敏部 、代 理 人 、補正の対象 7、補正の内容 (1)明細書第3頁第16行目に記載する「成形面2a
に非情」を「成形面2aに被着」と補正する。 (り 明細書第4頁第8行目に記載する「被球面形状」
をr非球面形状(アスフェリカル等)」と補正する。 (3)明細書第4頁第13行目に記載する「成形面2a
に非情」を「成形面2aに被着」と補正する。 (4明細書第4頁第17行目に記載する「スパッタリン
グにより」を「゛スパッタリングの応用により」と補正
する。 ■ 明細書第5頁第4行目に記載する「硬質の膜厚」を
「硬質の膜」と補正する。 (e 明細書第8頁第10行目に記載するrHiN J
をrTiN Jと補正する。 ■ 明細書第11頁第8行目に記載する「600℃」を
「400℃」と補正する。
Claims (2)
- (1)金属又はセラミックスよりなる金型基台の少なく
とも成形面にC−BN及びアモルファスBNの混在した
薄膜を被着して構成したことを特徴とする光学素子成形
用型。 - (2)前記C−BN及びアモルファスBNの混在した薄
膜には、h−BNも混在していることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の光学素子成形用型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP962286A JPS62167229A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 光学素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP962286A JPS62167229A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 光学素子成形用型 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62167229A true JPS62167229A (ja) | 1987-07-23 |
JPH0361615B2 JPH0361615B2 (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=11725366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP962286A Granted JPS62167229A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 光学素子成形用型 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62167229A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5676723A (en) * | 1992-06-25 | 1997-10-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Mold for forming an optical element |
-
1986
- 1986-01-20 JP JP962286A patent/JPS62167229A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5676723A (en) * | 1992-06-25 | 1997-10-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Mold for forming an optical element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0361615B2 (ja) | 1991-09-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |