FR2466558A1 - Needling machine for non-woven fabrics - has primary and secondary inertia forces balanced, to increase speed of work - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé pour équilibrer les forces d'inertie dans une aiguilleteuse pour nappes non-tissées. The present invention relates to a method for balancing the inertial forces in a needling machine for nonwoven fabrics.
Elle concerne également une aiguilleteuse faisant application de ce procédé. It also relates to a needling machine applying this method.
Les aiguilleteuses comprennent généralement une ou plusieurs planches à aiguilles animées d'un mouvement alternatif vertical pour faire pénétrer les aiguilles dans la nappe. Ce mouvement, généralement réalisé par l'intermédiaire d'un système bielle-manivelle, est, du fait des forces d'inertie mises en jeu, générateur de vibrations nuisibles. Needling machines generally include one or more needle boards in a vertical reciprocating movement to make the needles penetrate the sheet. This movement, generally carried out by means of a connecting rod-crank system, is, due to the inertial forces brought into play, generating harmful vibrations.
Les vibrations sont d'autant plus importantes que la vitesse de fonctionnement de la machine est grande. The greater the vibration, the greater the operating speed of the machine.
Elles s'opposent donc à l'augmentation de la cadence de frappe et limitent ainsi I'efficaEité des machines.They therefore oppose the increase in the rate of strike and thus limit the efficiency of the machines.
On sait que les forces d'inertie , calculées par un développement en série de Fourier comprennent des forces d'inertie primaires, faisant intervenir les lignes trigonométriques de l'angle O (angle de rotation de la manivelle), et des forces d'inertie secondaires, faisant intervenir les lignes trigonométriques de l'angle 2 e . On néglige généralement les termes d'ordre supérieur. We know that the inertial forces, calculated by a Fourier series development, include primary inertial forces, involving the trigonometric lines of the angle O (angle of rotation of the crank), and inertial forces secondary, involving the trigonometric lines of the angle 2 e. Generally higher order terms are overlooked.
Si dans la réalisation des aiguilleteuses on a déjà recherché des solutions pour équilibrer certaines forces d'inertie, on a négligé les forces d'inertie secondaires, de sorte que dans la pratique les machines connues sont relativement lentes, ne dépassant pas 1000 coups/minute en pointe et 850 en marche continue. If in the production of needling machines we have already sought solutions to balance certain inertial forces, we neglected the secondary inertial forces, so that in practice the known machines are relatively slow, not exceeding 1000 strokes / minute peak and 850 in continuous operation.
On a ainsi proposé de placer un contrepoids sur la manivelle. Mais cette solution n'élimine que certaines réactions horizontales, sans équilibrer les forces d'inertie primaires et secondaires verticales. It has thus been proposed to place a counterweight on the crank. But this solution eliminates only certain horizontal reactions, without balancing the primary primary and secondary vertical forces of inertia.
De plus, le couple de renversement provoqué par le gui dage de la bielle n'est nullement équilibré.In addition, the overturning torque caused by the guide of the connecting rod is in no way balanced.
On a également proposé de remplacer le contrepoids par un deuxième système bielle-manivelle opposé au premier. Mais les couples de renversement s'additionnent. It has also been proposed to replace the counterweight with a second rod-crank system opposite the first. But the overturning couples add up.
De plus, les bielles ne pouvant être en face l'une de l'autre, on crée un nouveau couple perturbateur.In addition, since the connecting rods cannot face each other, a new disturbing torque is created.
Une solution du même genre, où la seconde bielle, dirigée vers la planche à aiguilles, actionne uniquement un contrepoids, parvient à équilibrer les forces d'inertie primaires, mais double les forces d'inertie secondaires. A similar solution, where the second connecting rod, directed towards the needle board, activates only a counterweight, manages to balance the primary inertia forces, but doubles the secondary inertia forces.
Un progrès important a été réalisé en prévoyant deux arbres moteurs tournant en sens inverse et actionnant chacun un système bielle-manivelle avec contrepoids, chacun de ces systèmes actionnant une planche à aiguilles indépendante, ou les deux systèmes étant reliés à une même planche. Les forces d'inertie primaires sont équilibrées, mais les forces d'inertie secondaires ne le sont pas. Par contre, les couples de renversement s'équilibrent. Significant progress has been made in providing two drive shafts rotating in opposite directions and each actuating a rod-crank system with counterweight, each of these systems actuating an independent needle board, or the two systems being connected to the same board. The primary inertia forces are balanced, but the secondary inertia forces are not. On the other hand, the overturning torques are balanced.
La présente invention vise à réaliser un procédé d'équilibrage principalement applicable à une aiguilleteuse, qui permette non seulement d'équilibrer les forces d'inertie primaires et les couples de renversement, mais également les forces d'inertie secondaires, et qui permette, par là, d'augmenter dans des proportions importantes la cadence de frappe des machines. The present invention aims to achieve a balancing process mainly applicable to a needling machine, which allows not only to balance the primary inertia forces and the overturning torques, but also the secondary inertia forces, and which allows, by there, to increase in significant proportions the rate of strike of the machines.
Suivant un premier aspect de l'invention, le procédé pour équilibrer les forces d'inertie de pièces en mouvement dans une aiguilleteuse pour nappes non-tissées, comprenant une planche à aiguilles animée d'un mouvement alternatif par rapport à un bâti grâce à au moins une paire d'ensembles bielle-manivelle, les axes de rotation des manivelles étant parallèles, consiste notamment à munir chaque manivelle d'un contrepoids d'équilibrage de valeur prédéterminée. Il est caractérisé pn ce qu'on élimine les forces d'inertie secondaires en associant, à chaque ensemble bielle-manivelle, au moins une masselotte excentrée qu'on fait tourner autour d'un axe parallèle à celui de la manivelle, à une vitesse angulaire sensiblement double de celle de la manivelle. According to a first aspect of the invention, the method for balancing the inertial forces of moving parts in a needling machine for nonwoven fabrics, comprising a needle board driven by an alternating movement relative to a frame thanks to the at least one pair of rod-crank assemblies, the axes of rotation of the cranks being parallel, consists in particular in providing each crank with a balancing counterweight of predetermined value. It is characterized by the fact that the secondary inertia forces are eliminated by associating, with each rod-crank assembly, at least one eccentric counterweight which is made to rotate around an axis parallel to that of the crank, at a speed angular substantially double that of the crank.
On a constaté qu'ainsi les forces d'inertie secondaires étaient également équilibrées, ce qui permet de porter la cadence de frappe à environ 1.500 coups/ minute en marche continue, et 2.000 en pointe, sans engendrer de vibrations nuisibles. It was found that thus the secondary inertia forces were also balanced, which makes it possible to bring the rate of strike to approximately 1,500 strokes / minute in continuous motion, and 2,000 at peak, without generating harmful vibrations.
On peut expliquer ce résultat par le fait que le doublement de la vitesse angulaire fait intervenir l'angle 2 e qui est précisément le paramètre conditionnant les forces d'inertie secondaires. We can explain this result by the fact that the doubling of the angular speed involves the angle 2 e which is precisely the parameter conditioning the secondary inertia forces.
Suivant une réalisation perfectionnée de l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'on associe à chaque planche à aiguilles deux paires d'ensembles bielles-manivelles, les manivelles d'un meme ensemble étant accouplées deux à deux sur un même arbre, et les deux arbres, parallèles entre eux, étant entraînés en rotation en sens contraires ainsi que les masselottes d'équilibrage des forces d'inertie secondaires. According to an improved embodiment of the invention, the method is characterized in that two pairs of rod-crank assemblies are associated with each needle board, the cranks of the same assembly being coupled in pairs on the same shaft, and the two shafts, parallel to each other, being driven in rotation in opposite directions as well as the counterweights for balancing the secondary inertia forces.
Suivant cette réalisation, on constate que non seulement les forces d'inertie primaires et secondaires sont équilibrées, mais également les couples de renversement dus aux réactions de guidage. According to this embodiment, it can be seen that not only the primary and secondary inertia forces are balanced, but also the overturning torques due to the guiding reactions.
De préférence, on cale la masselotte excentrée de manière qu'elle soit au point mort haut, quand le contrepoids de la manivelle associée est au point mort haut ou bas. Preferably, the eccentric counterweight is wedged so that it is in top dead center, when the counterweight of the associated crank is in top or bottom dead center.
On a trouvé qu'on obtenait le meilleur résultat si la masse de la masselotte excentrée d'équilibrage -des forces d'inertie secondaires répondait sensiblement à la formule
où
mp est la masse de la planche à aiguilles associée à la bielle considérée,
mb est la masse de la bielle,
b est la longueur de la biellé entre axes de tête et de pied,
2 est la distance du centre de gravité de la bielle à l'axe de la tête de bielle,
q est le rapport de la longueur du bras de manivelle à la longueur de la bielle,
r est la longueur du bras de manivelle,
d7 est 1'excentration du centre de gravité de la masselotte de la pièce tournante.or
mp is the mass of the needle board associated with the rod considered,
mb is the mass of the connecting rod,
b is the length of the link between the head and foot axes,
2 is the distance from the center of gravity of the connecting rod to the axis of the connecting rod head,
q is the ratio of the length of the crank arm to the length of the connecting rod,
r is the length of the crank arm,
d7 is the eccentricity of the center of gravity of the counterweight of the rotating part.
Suivant un second aspect de l'invention, l'aiguilleteuse appliquant notamment un procédé conforme celui qui vientbd'être décrit comprend au moins une planche à aiguilles animée d'un mouvement alternatif vertical par rapport à un bâti grace à au moins une paire d'ensembles bielle-manivelle attelés à ladite planche, d'axes parallèles et pourvus de contrepoids d'équilibrage de valeur prédéterminée. Elle est caractérisée en ce qu'elle comprend, en association avec chaque ensemble, une masselotte dwéquilibrage montée rotativement autour d'un axe parallèle à celui de la manivelle, et des moyens sont prévus pour entraîner en rotation cette masselotte à une vitesse angulaire sensiblement double de celle de la manivelle. According to a second aspect of the invention, the needling machine applying in particular a method in accordance with that which has just been described comprises at least one needle board driven by a vertical reciprocating movement relative to a frame thanks to at least one pair of rod-crank assemblies coupled to said board, with parallel axes and provided with balancing counterweights of predetermined value. It is characterized in that it comprises, in association with each assembly, a balancing weight mounted rotatably about an axis parallel to that of the crank, and means are provided for rotating this weight at a substantially double angular speed. that of the crank.
Suivant une réalisation perfectionnée de l'aiguilleteuse, celle-ci comprend deux paires d'ensembles bielle-manivelle, montés suivant deux axes parallèles entre eux, et des moyens de transmission sont prévus pour faire tourner ces manivelles en sens contraires d'un arbre à l'autre, tandis que les contrepoids d'équilibrage et les masselottes sont respectivement en positionssymétriques. According to an improved embodiment of the needling machine, it comprises two pairs of connecting rod-crank assemblies, mounted along two axes parallel to each other, and transmission means are provided to rotate these cranks in opposite directions from one shaft to the other, while the balancing counterweights and the counterweights are respectively in asymmetrical positions.
En outre, la masselotte d'équilibrage des forces d'inertie secondaires est calée de manière qu'elle soit située au point mort haut, quand le contrepoids de la manivelle qui lui est associée est au point mort haut ou bas. In addition, the counterweight for balancing the secondary inertia forces is set so that it is located in top dead center, when the counterweight of the crank associated with it is in top or bottom dead center.
Suivant une disposition avantageuse de l'invention, la masselotte est portée par une pièce tournante reliée mécaniquement à la manivelle. According to an advantageous arrangement of the invention, the counterweight is carried by a rotating part mechanically connected to the crank.
La pièce tournante et la manivelle sont ainsi animées par les mêmes moyens moteurs. The rotating part and the crank are thus driven by the same motor means.
Suivant les circonstances, les moyens moteurs peuvent attaquer directement la pièce tournante, le mouvement étant transmis à la manivelle suivant le rapport de vitesse voulu, ou attaquer la manivelle, le mouvement étant transmis à la pièce tournante. Depending on the circumstances, the drive means can directly attack the rotating part, the movement being transmitted to the crank according to the desired speed ratio, or attack the crank, the movement being transmitted to the rotating part.
La transmission s'effectue de préférence au moyen d'une courroie crantée pour éviter tout glissement qui ferait varier le calage. The transmission is preferably carried out by means of a toothed belt to avoid any slip which would vary the timing.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Other features and advantages of the invention will emerge from the detailed description which follows.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs
- la Figure 1 est une vue en élévation, de face, d'une aiguilleteuse conforme à l'invention,
- la Figure 2 est une vue en coupe suivant Il-Il de la Figure 1, après rotation partielle des arbres,
- la Figure 3 est un schéma destiné à l'explication du procédé conforme à l'invention,
- les Figures 4 à 7 sont des vues en perspective de divers exemples de réalisation de l'invention. In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples
FIG. 1 is a front elevation view of a needling machine according to the invention,
FIG. 2 is a sectional view along line II-II of FIG. 1, after partial rotation of the shafts,
FIG. 3 is a diagram intended for explaining the process according to the invention,
- Figures 4 to 7 are perspective views of various embodiments of the invention.
En référence aux Figures 1 et 2, une aiguilleteuse comprend une poutre I en I fixée sur deux piliers 2, l'ensemble constituant le bâti de la machine. Referring to Figures 1 and 2, a needling machine comprises an I-I beam fixed on two pillars 2, the assembly constituting the frame of the machine.
Deux planches à aiguilles 3a, 3b sont situées au-dessus d'un chemin de guidage 4 prévu pour une nappe de non-tissé 5. Two needle boards 3a, 3b are located above a guide path 4 provided for a nonwoven web 5.
Les planches sont suspendues à deux mécanismes 6, 7 (Figure 1) composés chacun de deux ensembles biellemanivelle 8a, 8b. Les bielles telles que 9a, 9b du mécanisme 6 sont calées de façon sensiblement symétriques des bielles correspondantes du mécanisme 7 par rapport au plan médian longitudinal M de la machine. The boards are suspended from two mechanisms 6, 7 (Figure 1) each composed of two rod-crank assemblies 8a, 8b. The connecting rods such as 9a, 9b of the mechanism 6 are wedged in a substantially symmetrical manner with the corresponding connecting rods of the mechanism 7 relative to the longitudinal median plane M of the machine.
Chaque ensemble 8a, 3b comprend un volant Ila, îîb muni d'un contrepoids d'équilibrage 12 semi-circulaire dont le centre de gravité est diamétralement opposé, sur le volant, à la tête de bielle. Each set 8a, 3b comprises a flywheel Ila, îîb provided with a semi-circular balancing counterweight 12 whose center of gravity is diametrically opposite, on the flywheel, to the connecting rod head.
Les deux pieds de bielle 13a, 13b sont réunis dans un dispositif d'accouplement et de guidage 14 (Figure 2). The two connecting rod feet 13a, 13b are combined in a coupling and guiding device 14 (Figure 2).
Dans chacun des mécanismes 6 et 7, le volant lla est cranté pour coopérer avec une courroie crantée 15 qui le relie à une poulie 16 de diamètre moitié de celui du volant. In each of the mechanisms 6 and 7, the flywheel 11a is notched to cooperate with a toothed belt 15 which connects it to a pulley 16 with a diameter half that of the flywheel.
Chacune des poulies 16 est calée sur un bout d'arbre 17 d'un renvoi d'angle 18 attaqué par un arbre de distribution 19 lui-même actionné par un moteur 21. Each of the pulleys 16 is wedged on a shaft end 17 of a bevel gear 18 driven by a timing shaft 19 itself actuated by a motor 21.
Les renvois d'angle 18 sont disposés de manière que les poulies 16, et par conséquent les volants des mécanismes 6 et 7, tournent en sens inverse. The bevel gear 18 are arranged so that the pulleys 16, and therefore the flywheels of the mechanisms 6 and 7, rotate in opposite directions.
Chacune des poulies 16 comporte une gorge circulaire 22 dans laquelle est fixée une masselotte excentrée 23. Each of the pulleys 16 has a circular groove 22 in which an eccentric flyweight 23 is fixed.
Le calage angulaire relatif d la masselotte 23 et des contrepoids 12 est tel que cette masselotte soit au point mort haut quand les contrepoids sont au point mort haut ou bas. il s'ensuit que, quand la masselotte est au point mort bas, les contrepoids se situent sur les diamètres horizontaux des volants. The relative angular setting of the counterweight 23 and the counterweights 12 is such that this counterweight is in top dead center when the counterweights are in top or bottom dead center. it follows that, when the flyweight is in bottom dead center, the counterweights are located on the horizontal diameters of the flywheels.
La masse m2 de la masselotte 23 est calculée conformément à la formule
où
mp est la masse de la planche à aiguilles associée à la bielle considérée,
Bb est la masse de la bielle,
b est la longueur de la bielle entre axes de tête et de pied,
b2 eSt la distance du centre de gravité de la bielle à l'axe de la tête de bielle,
g est le rapport de la longueur du bras de manivelle à la longueur de la bielle ( r )
= b
r est la longueur du bras de manivelle,
d2 est l'excentration du centre de gravité de la masselotte de la pièce tournante.or
mp is the mass of the needle board associated with the rod considered,
Bb is the mass of the connecting rod,
b is the length of the connecting rod between the head and foot axes,
b2 is the distance from the center of gravity of the connecting rod to the axis of the connecting rod head,
g is the ratio of the length of the crank arm to the length of the connecting rod (r)
= b
r is the length of the crank arm,
d2 is the eccentricity of the center of gravity of the counterweight of the rotating part.
Les données géométriques ont été reportées sur le schéma de la Figure 3. The geometric data have been plotted on the diagram in Figure 3.
On voit sur ce schéma que les volants tournent en sens contraire l'un de l'autre, à des vitesses respectives LO et - X ,tandis que les poulies tournent à des vitesses 2 W et - 2 oJ . We can see on this diagram that the flywheels rotate in opposite directions to each other, at respective speeds LO and - X, while the pulleys rotate at speeds 2 W and - 2 oJ.
On comprend facilement que les réactions de guidage N et N' s'annulent par effet de symétrie, ainsi que les couples de renversement OA.N et O'A'.N' qui en résultent. It is easy to understand that the guidance reactions N and N 'cancel each other out by symmetry, as well as the overturning torques OA.N and O'A'.N' which result therefrom.
Les réactions latérales des contrepoids et masselottes s'annulent également par raison de symétrie. The lateral reactions of the counterweights and weights are also canceled out for reasons of symmetry.
Les masses des contrepoids 12 des volants sont calculées de façon connue en soi pour annuler à la fois la force centrifuge relative à la tête de bielle et des forces d'inertie primaires XT1 et X'T1
L'expérience montre que les masselottes des poulies développent des forces verticales qui équilibrent les forces d'inertie secondaires XT2 et X'T2 , quand elles sont calculées suivant la formule précitée.The masses of the counterweights 12 of the flywheels are calculated in a manner known per se to cancel both the centrifugal force relative to the connecting rod head and the primary inertial forces XT1 and X'T1
Experience shows that the pulley weights develop vertical forces which balance the secondary inertia forces XT2 and X'T2, when they are calculated according to the above formula.
I1 est à noter que la transmission par courroie crantée permet de conserver rigoureusement le calage initial. It should be noted that the transmission by toothed belt makes it possible to rigorously preserve the initial setting.
Dans l'exemple décrit, les données numériques sont les suivantes
mp = 6-8 kg mb = 8,4 kg w = 2000 tr/min.In the example described, the numerical data are as follows
mp = 6-8 kg mb = 8.4 kg w = 2000 rpm.
b2 = 120 mm b = 360 mm r = 37,5 mm
Ces valeurs conduisent, par un calcul connu, à une valeur de force d'inertie secondaire (pour ces données
XT2 = 12.131 N soit une force égale au poids d'une masse de 1.230 kg, ce qui montre bien l'importance considérable des forces d'inertie secondaires à de telles vitesses.b2 = 120 mm b = 360 mm r = 37.5 mm
These values lead, by a known calculation, to a value of secondary force of inertia (for these data
XT2 = 12.131 N or a force equal to the weight of a mass of 1.230 kg, which clearly shows the considerable importance of the secondary inertia forces at such speeds.
Avec, comme donnée complémentaire :
d2 = 80 mm, la formule précitée donne pour la masselotte une masse
m2 = 0,864 kg.With, as additional data:
d2 = 80 mm, the above formula gives the mass a mass
m2 = 0.864 kg.
L'adjonction de cette masse relativement réduite annule l'effet des forces d'inertie secondaires et permet de pousser la cadence de frappe jusqu'à 2000 coups/min en pointe, et 1500 coups/min en régime continu. The addition of this relatively reduced mass cancels the effect of the secondary inertia forces and makes it possible to push the striking rate up to 2000 strokes / min in peak, and 1500 strokes / min in continuous regime.
On a représenté sur les Figures 4 à 7 diverses dispositions qui peuvent être adoptées en fonction de contraintes particulières. There are shown in Figures 4 to 7 various arrangements which can be adopted according to particular constraints.
Sur les Figures 4 et 5, les arbres ll9a, 119b et 219a, 219b des mécanismes sont perpendiculaires à la direction d'avance de la nappe(F)ètte disposition est relativement avantageuse, car elle évite l'emploi de renvois d'angle. Toutefois, elle n'est applicable que si la largeur de la machine n'est pas trop grande, en raison des vibrations de torsion qui pourraient prendre naissance dans les arbres longs assurant la transmission, à savoir les arbres 117a, 117b des poulies (Figure 4) ou les arbres 219a, 219b des mécanismes (Figure 5). In FIGS. 4 and 5, the shafts ll9a, 119b and 219a, 219b of the mechanisms are perpendicular to the direction of advance of the ply (F) and this arrangement is relatively advantageous, because it avoids the use of angular gear. However, it is only applicable if the width of the machine is not too large, due to the torsional vibrations which could arise in the long shafts ensuring the transmission, namely the shafts 117a, 117b of the pulleys (Figure 4) or the shafts 219a, 219b of the mechanisms (Figure 5).
Cet inconvénient a moins de risque de se produire dans les réalisations des Figures 6 et 7, où les arbres 419a, 419b et 519a, 519b des mécanismes sont courts, ainsi que les arbres 417a, 417b et 517a, 517b des poulies,tous ces arbres ént parallèles à l'avance de la nappe. This drawback is less likely to occur in the embodiments of Figures 6 and 7, where the shafts 419a, 419b and 519a, 519b of the mechanisms are short, as well as the shafts 417a, 417b and 517a, 517b of the pulleys, all these trees ent parallel to the advance of the tablecloth.
Bien entendu, cette disposition nécessite ltem- ploi de renvois d'angle 18. Of course, this arrangement requires the use of angular gearboxes 18.
Dans les deux cas, on peut soit attaquer les poulies 116a, 116b et 51-, 516b qui transmettent leur mouvement aux volants (Figures 4 et 6), soit attaquer les volants qui transmettent leur mouvement aux poulies. In both cases, one can either attack the pulleys 116a, 116b and 51-, 516b which transmit their movement to the flywheels (Figures 4 and 6), or attack the flywheels which transmit their movement to the pulleys.
Le choix entre les deux solutions est fonction des circonstances particulières de chaque installation.The choice between the two solutions depends on the particular circumstances of each installation.
Sur les Figures 4 à 7, on a représenté les masselottes des poulies au point mort bas et les contrepoids des volants sur les diamètres horizontaux des volants, ce qui correspond bien au calage indiqué plus haut. In FIGS. 4 to 7, the weights of the pulleys at bottom dead center and the counterweights of the flywheels are shown on the horizontal diameters of the flywheels, which corresponds well to the setting indicated above.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et l'on pourrait concevoir de nombreuses variantes de réalisation dont notamment les Figures 4 à 7 donnent quelques exemples. Of course, the invention is not limited to the examples described and one could conceive of numerous variant embodiments of which in particular Figures 4 to 7 give some examples.
Claims (11)
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|---|---|---|---|
| FR7924223A FR2466558A1 (en) | 1979-09-28 | 1979-09-28 | Needling machine for non-woven fabrics - has primary and secondary inertia forces balanced, to increase speed of work |
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Publications (2)
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| FR2466558B1 FR2466558B1 (en) | 1983-03-11 |
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ID=9230127
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Country Status (1)
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|---|---|
| FR (1) | FR2466558A1 (en) |
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