DE2527763A1 - NOISE SIMULATION DEVICE FOR DIESEL MODEL TRAINS - Google Patents
NOISE SIMULATION DEVICE FOR DIESEL MODEL TRAINSInfo
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Description
Beschreibung
zum Patentgesuchdescription
to the patent application
der Firma Walter John Schedler, 544 Wildwood Way, Santa Clara, Kalifornien 95050 / U.S.A.of Walter John Schedler, 544 Wildwood Way, Santa Clara, California 95050 / U.S.A.
betreffend:concerning:
" Geräuschsimulationseinrichtung für Dieselmodellbahnzüge ""Noise simulation device for diesel model railroad trains "
Die Erfindung betrifft eine Geräuschsimulationseinrichtung für Dieselmodellbahnzüge.The invention relates to a noise simulation device for diesel model railroad trains.
Die Industrie hat grosse Anstrengungen unternommen, um Modellbahnen originalgetreu zu fertigen. Auch Geräuschsimulatoren sind entwickelt worden, um die Geräusche zu repräsentieren, die normalerweise von den abgebildeten Originalen erzeugt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere bei dieselbetriebenen Modellbahnen diese Geräusche nicht naturgetreu wiedergegeben wurden.The industry has gone to great lengths to create model railways to manufacture true to the original. Sound simulators have also been developed to represent the sounds that are usually generated from the originals shown. It has been shown, however, that especially with diesel-powered Model railways these noises were not faithfully reproduced.
Bei einem dieselgetriebenen Zug rührt das Geräusch hauptsächlich her von dem Dieselmotorauspuff und von dem Turbolader, der für die Speisung der Maschine eingesetzt wird. Wenn beispielsweise ein Dieselmotor beschleunigt wird, ergibt zunächst ein Geräusch niedrigerer Frequenz, das bei zunehmender Dieselmotordrehzahl anschwillt. Diesem ersten Geräusch folgt allmählich das Geräusch de s hochlaufenden Maschinenturboladers. Während der Verzögerung verringat sich das Dieselmotorauspuffgeräusch allmählich in seiner Frequenz und in seiner Intensität direkt proportional zur Drehzahl der Maschine, während die Geräusch-SOS 8 B 7 / 0 3 3 6 In a diesel-powered train, the noise comes mainly from the diesel engine exhaust and the turbocharger that is used to power the machine. For example, when a diesel engine is accelerated, it initially produces a lower frequency noise that increases as the diesel engine speed increases. This first sound is gradually followed by the sound of the engine turbocharger running up. During the deceleration, the diesel engine exhaust noise gradually decreased in frequency and intensity in direct proportion to the engine speed, while the noise - SOS 8 B 7/0 3 3 6
2 b 2 7 7 l> J2 b 2 7 7 l> J
frequenz des Turboladers sich 3 angsarrer varringert.frequency of the turbocharger varies 3 angsarrer.
Wenn eine Geräuschnachbildung eines dieselgetriebenen Zuges beabsichtigt ist, müssen also mehrere Fffekte berücksichtigt v/erden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung für die originalgetreue Abbildung des Geräusches eines dieselgetriebenen Zuges zu schaffen, insbesondere bei der Beschleunigung und Verzögerung in den verschiedenen Drehzahlbereichen, und unter Berücksichtigung der verschiedenen Betriebsbedingungen eines Originalzuges.If you intend to simulate the noise of a diesel-powered train, several effects must be taken into account v / earth. The object of the invention is to provide a device for reproducing the sound of a diesel-powered vehicle true to the original To create train, especially when accelerating and decelerating in the different speed ranges, and under Taking into account the various operating conditions of an original train.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den beigefügten Hauptanspruch, während die Unteransprüche bevorzugte Weiterbildungen definieren. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The solution to this problem results from the attached main claim, while the subclaims define preferred developments. A preferred embodiment of the subject matter The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 ist ein Blockdiagramm des Ausführungsbeispiels,undFigure 1 is a block diagram of the embodiment, and
Figur 2 zeigt grafisch die Art und Weise, in der dieFigure 2 graphically shows the manner in which the
Frequenzen der Oszillatoren des Geräuschgenerators sich ändern, v/ährendFrequencies of the oscillators of the sound generator change while
Figur 3 den Stromlaufplan darstellt.Figure 3 represents the circuit diagram.
Figur 2 zeigt grafisch die verschiedenen durch eine Dieselmaschine erzeugten Frequenzen bei Beschleunigung, Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit und Verzögerung. Es ergibt sich zum Beispiel, daß der von einer Zugdieselmaschine herrührende Lärm hauptsächlich das Ergebnis von zwei Geräuschquellen ist, nämlich dem turbolader und dem Dieselmotor selbst. Es hat sich ferner gezeigt, daß während einer Beschleunigungsstufe das Dieselmotorgeräusch einigermassen direkt proportional der Maschinengeschwindigkeit ist. D.h. mit zunehmender Drehzahl erhöht sich auch die Frequenz des Motorauspuffgeräusches.Figure 2 graphically shows the various by a diesel engine generated frequencies during acceleration, operation at constant speed and deceleration. It follows, for example, that the noise emanating from a train diesel engine is mainly the result of two sources of noise, namely the turbocharger and the diesel engine itself. It has also been shown that the diesel engine noise during an acceleration stage is more or less directly proportional to the machine speed. This means that with increasing speed, the frequency of the engine exhaust noise also increases.
Ein weiteres Phänomen* ist ebenfalls zu berücksichtigen. Der Turbolader ist die andere Hauptgeräuschquelle für den ZugantriebAnother phenomenon * must also be taken into account. The turbocharger is the other main source of noise for the train drive
509887/0336509887/0336
- 3 ORIGINAL INSPECTED- 3 ORIGINAL INSPECTED
- 3 - 2 H 2 7 7 6 3- 3 - 2 H 2 7 7 6 3
und erzeugt eine Geräuschfrequenz, die tendenziell jedoch nicht direkt proportional der Geschwindigkeit ist. Mit anderen Worten beobachtet man eine zeitliche Verschiebung bevor die Turbolader-Geräuschfrequenz einen höheren Wert bei Beschleunigung erreicht und ebenso eine zeitliche Verzögerung bevor sich das Turboladergeräusch in seiner Frequenz bei der Verzögerung vermindert. Während der konstanten Geschwindigkeit bleiben Motor und Turboladergeräusch bei einem einigermassen konstanten Frequenzverhältnis.and generates a frequency of noise, but tends not to is directly proportional to the speed. In other words, a time shift is observed before the turbocharger noise frequency reaches a higher value during acceleration and also a time delay before the turbocharger noise decreased in frequency during the delay. During the constant speed, the engine and turbocharger noise remain with a reasonably constant frequency ratio.
Figur 1 zeigt nun, wie gemäß der Erfindung, unter Berücksichtigung der obigen Überlegungen eine erfindungsgemässe Geräuscherzeugungeinrichtung aufgebaut sein kann, die mit grosser Naturtreue ein Dieselzuggeräusch im gesamten Betriebsbereich nachahmt, jedoch in so kleinen Komponenten aufgebaut v/erden kann, daß sie in einem Mcdellzug untergebracht werden kann. Man erkennt das Kontrollgerät 2o, das üblicherweise ein handbetätigter Spannungsteiler mit eineir Widerstand 21 ist, dessen Schleifer 22 die Betriebsspannung oder Betriebsleistung festlegt, die deir. Zug für die gewünschte Geschwindigkeit zuzuführen ist. Der Leiter 24 ist demgemäß an eine Schiene 23 a angeschlossen, während die andere Schiene 23 b an Masse liegt. Die Schienenspannung von dem Steuergerät gelangt an die Modelllokomotivräder,von wo sie auf den Zugantriebsmotor übertragen wird. Die Spannung gelangt ferner an einen Gleichrichter 25, üblicherweise einen Vollwellengleichrichter, der es ermöglicht, daß man sowohl mit einer Wechselspannungsquelle wie auch mit einer Gleichspannungsquelle beider Polaritäten arbeiten kann. Der Gleichrichter liefert Gleichspannungsleistung an ein Paar von Oszillatoren 26,27, wobei der Oszillator 26 für die Erzeugung eines Signals f 1 ausgelegt ist, mit dem das eigentliche Dieselmotorgeräusch nachgeahmt wird. Der Oszillator ist so aufgebaut, daß er ein Signal liefert, das sich mit der Amplitude der Speisespannung an den Eingangsklemmen ändert. Die Ausgangsspannung vom Steuergerät gelangt ferner an den Oszillator 27, der zur Erzeugung eines das Turboladergeräusch nachahmenden Geräuschsignals f 2 ausgelegt ist. Das Signal f 2 ändert sich mit Verzögerung entsprechend der Versorgungsspannung, die zugeführt wird, weil ein schematisch angedeuteter Kondensator C 1 das Eingangsspannungssignal hinreichend verzögert für die Erzeugung einer Nachahmung des Turboladergeräixsches relativ r.u deir Dieselmotor. Die SchaltungseinzelheitenFigure 1 now shows how according to the invention, taking into account the above considerations a noise generation device according to the invention can be built, which imitates a diesel train noise with great natural fidelity in the entire operating area, but in so small components can be built that they can be accommodated in a Mcdellzug. One recognizes the control device 2o, which is usually a hand-operated voltage divider with a resistor 21, whose wiper 22 supplies the operating voltage or operating performance that deir. Train for the desired speed is to be supplied. The conductor 24 is accordingly connected to a rail 23 a, while the other rail 23 b to Mass lies. The rail voltage from the control unit goes to the model locomotive wheels, from where it is transmitted to the train drive motor will. The voltage is also fed to a rectifier 25, usually a full-wave rectifier, which enables that you can work with both an AC voltage source and a DC voltage source of both polarities. The rectifier supplies DC power to a pair of oscillators 26,27, the oscillator 26 being responsible for generating a signal f 1 is designed, with which the actual diesel engine noise is imitated. The oscillator is designed so that it supplies a signal that changes with the amplitude of the supply voltage at the input terminals. The output voltage from the control unit also arrives at the oscillator 27, which is designed to generate a noise signal f 2 that mimics the turbocharger noise is. The signal f 2 changes with a delay according to the supply voltage that is supplied, because a schematically indicated Capacitor C 1 delays the input voltage signal sufficiently to generate an imitation of the turbocharger noise relatively r.u deir diesel engine. The circuit details
S Π Q R R 7 / Π 3 3RS Π Q R R 7 / Π 3 3R
werden nachstehend, noch erläutert.are explained below.
Demgemäß werden die Ausgangssignale der Oszillatoren 26 und 27 über Widerstände R4, R5 bzw. R6 zwecks Summierung der Signale für die Erzeugung eines Ausgangssignals geleitet, das schliesslich an den Endverstärker 28 gelangt. Der Widerstand R6 ist einstellbar, um die Intensität des Turboladergeräusches zu verändern, womit unterschiedliche Typen von Dieselmaschinen simuliert werden. Der Gleichrichterausgang gelangt ferner über die Leitungen 29 und 3o an den Endverstärker 28, um dessen Ausgangspegel zu steuern. Die Oszillatorsignale werden über Leitung 31 dem Verstärker mit einem Filterkondensator 32 zugeführt, mit dem diese Leitung geerdet wird, um das Frequenzverhalten des Verstärkers zwecks Verhinderung von Rückkopplungsschwingungen zu beeinflussen.Accordingly, the output signals of the oscillators 26 and 27 are passed through resistors R4, R5 and R6, respectively, for the purpose of summing the signals for the generation of an output signal which finally arrives at the output amplifier 28. The resistor R6 is adjustable, to change the intensity of the turbocharger noise, which simulates different types of diesel engines. Of the The rectifier output also reaches the output amplifier 28 via lines 29 and 3o in order to control its output level. the Oscillator signals are fed via line 31 to the amplifier with a filter capacitor 32 with which this line is grounded is used to influence the frequency response of the amplifier in order to prevent feedback oscillations.
Das Signal, das vom Verstärker 28 geliefert wird, hat also eine Amplitude, die abhängt von der Einstellung des Steuergerätes 2o mit einem Frequenzausgang, der abhängt von den kombinierten Ausgangssignalen der Oszillatoren 26 und 27. Dieses Verstärkersignal wird über einen Blockkondensator 34 geführt, um Gleichspannungssignalkomponenten auszuscheiden, und gelangt dann an einen Lautsprecher 35, der sich im Modellzug befindet. Man kann also erkennen, daß beide Signale, d.h. sowohl das Turboladegeräusch wie auch das DieseJmotorgeräuschsignal an den Lautsprecher gelangen, um den Dieselzuglärm zu simulieren.The signal which is supplied by the amplifier 28 thus has an amplitude which depends on the setting of the control device 2o with a frequency output that depends on the combined output signals of the oscillators 26 and 27. This amplifier signal is passed through a block capacitor 34 to generate DC voltage signal components to be eliminated, and then arrives at a loudspeaker 35, which is located in the model train. So you can see that both signals, i.e. both the turbo charging noise and the engine noise signal, reach the loudspeaker, to simulate the diesel train noise.
Figur 3 zeigt den Stromlaufplan des insoweit beschriebenen Blockdiagrams. Man erkennt das Steuergerät 2o, den VollweHengleichrichter 25, den Oszillator 26 für die Frequenz f 1, den Oszillator 27 für das Signal f 2, einen Filter 36 und einen Verstärker 28, dessen Ausgang an den Lautsprecher 35 angeschlossen ist.Figure 3 shows the circuit diagram of the block diagram described so far. One recognizes the control device 2o, the full wave rectifier 25, the oscillator 26 for the frequency f 1, the oscillator 27 for the signal f 2, a filter 36 and an amplifier 28, the output of which is connected to the loudspeaker 35.
Der Ausgang vom Steuergerät gelangt über den Vollwellengleichrichter 25 und Leitung 37 an Oszillator 26. Dieses Spannungssignal wird über den Widerstand Rl an den Widerstand 38 und Widerstand gelegt, die an die Basisanschlüsse der TRansistoren Ql bzw. Q2 angeschlossen sind. Ein Spannungseinsteller bestehend aus Widerstand Rl und Zenerdiode Zl ist vorgesehen, um die Maximalspannung zuThe output from the control unit goes through the full wave rectifier 25 and line 37 to oscillator 26. This voltage signal is sent via resistor R1 to resistor 38 and resistor placed, which are connected to the base terminals of the TRansistors Ql and Q2. A voltage adjuster consisting of a resistor Rl and Zener diode Zl is provided to the maximum voltage
509887/0336509887/0336
klemmen, die an diese Transistoren angelegt werden kann. Die Kollektorspannungen für die Transistoren Ql und Q2 werden über die Widerstände 4o bzw. 41 zugeführt. Die Emitteranschlüsse der Transistoren liegen an Masse und von jedem Kollektor führt zur Basis des jeweils andaren Transistors eine Verbindung, die einen Kondensator 42 bzw. 44 enthält.clamp that can be applied to these transistors. the Collector voltages for the transistors Q1 and Q2 are supplied through the resistors 40 and 41, respectively. The emitter connections of the transistors are grounded and a connection leads from each collector to the base of the respective transistor a capacitor 42 and 44, respectively.
Die Transistoren Ql und Q2 leiten abwechselnd. Demgemäß arbeitet der Oszillator in an sich bekannter Weise derart, daß wenn einer der TRansistoren durchschaltet, er seinerseits die Basisspannung des anderen Transistors hinreichend absenkt, um diesen zu sperren. Die ßreguenz der Schwingung hängt ab von der Spannung, die über die Leitung 37 zugeführt wird. Es wird jedoch eine Spitzenspannung festgelegt durch die Durchbruchsspannung der Einstelleinrichtung Vl7 die ihrerseits abhängt von der Durchbruchsspannung der Zenerdiode Zl. Man erkennt demgemäß, daß der Oszillator 26 ein Ausgangssignal liefert, das direkt proportional der Eingangsspannung ist, die über den Gleichrichter von dem Steuergerät zugeführt wird. Üblicherweise liegt das Ausgangssignal in der Grössenordnung von 25 bis loo Hertz, um das Geräusch eines Dieselmotorauspuffs zu simulieren.The transistors Ql and Q2 conduct alternately. Accordingly, the oscillator operates in a manner known per se in such a way that when one of the TRansistors turns on, it in turn lowers the base voltage of the other transistor sufficiently to block it. The frequency of oscillation depends on the voltage that is supplied via line 37. However, a peak voltage is determined by the breakdown voltage of the setting device Vl 7, which in turn depends on the breakdown voltage of the Zener diode Zl. Accordingly, it can be seen that the oscillator 26 supplies an output signal that is directly proportional to the input voltage supplied by the control unit via the rectifier will. The output signal is usually of the order of 25 to 100 Hertz in order to simulate the noise of a diesel engine exhaust.
Auch der Oszillator 27 empfängt das Ausgangssignal vom Gleichrichter 25. Dieses Signal gelangt über Widerstände R3 und R7 an den Knotenpunkt 45. Zwischen diesem Knotenpunkt und I. 3se ist jedoch auch der Kondensator Cl gelegt, der in dem dargestellten Beispiel ein 68 Mikrofarad/ Io Volt Kondensator ist. Dieser Kondensator dient dazu, das Spannungssignal hinreichend zu verzögern und damit auch die REaktion des Oszillators 27, der das verzögerte Frequenzsignal liefern solJ./ das notwendig ist für die Nachahmung des Turboladergeräusches. In der gleichen Weise wie unter Bezugnahme auf den Oszillator 26 beschrieben, erhält der Oszillator 27 von dem Knotenpunkt 45 eine Basisspannung für ein Paar von Transistoren Q3 und Q4. In ähnlicher Weise werden die Transistorkollektorspannungen über die Widerstände 46 bzw. 47 zugefihrt, während die Emitteransdiüsse an Masse liegen, wie in dem erst beschriebenen Oszillator. Demgemäß arbeitet dieser Oszilllator in genau derselben Weise wie der Oszillator 26, mit der Ausnahme, daß sich eine zeitliche Verzögerung bei dem Frequenzaufbau ergibt, wenn dasThe oscillator 27 also receives the output signal from the rectifier 25. This signal arrives at node 45 via resistors R3 and R7. Between this node and I. 3se is However, the capacitor C1 is also placed, which in the example shown is a 68 microfarad / Io volt capacitor. This capacitor serves to sufficiently delay the voltage signal and thus also the reaction of the oscillator 27, which delayed it Provide a frequency signal that is necessary for the imitation the turbocharger noise. In the same way as described with reference to the oscillator 26, the oscillator 27 receives from to node 45, a base voltage for a pair of transistors Q3 and Q4. Similarly, the transistor collector voltages via the resistors 46 and 47, respectively, while the emitter connections are connected to ground, as in the first described Oscillator. Accordingly, this oscillator operates in exactly the same manner as oscillator 26, except that there is a time delay in the frequency build-up if that
509887/0336509887/0336
-C--C-
2 5 27 7 (3 32 5 27 7 (3 3
Spannungssignal, das zugeführt wird, zunimmt und zwar infolge dfer Wirkung des Kondensators Cl. Die Frequenz dieses Signals liegt in der Grössenordnung von 2.ooo bis 5.ooo Hertz, um so das Turboladergeräusch eines Dieselmotors zu simulieren.Voltage signal that is supplied increases as a result dfer effect of the capacitor Cl. The frequency of this signal is in the order of magnitude of 2, ooo to 5, ooo Hertz, so that To simulate the turbocharger noise of a diesel engine.
Wie oben erläutert, gelangt das Ausgangssignal vom Oszillator 27 über Widerstände R6 und R5 an den Knotenpunkt 48, an dem auch über den Widerstand R4 das Ausgangssignal vom Oszillator 26 liegt. Das resultierende Signal speist den Knotenpunkt 49, an den ein Kondensator 5o angeschlossen ist, dessen anderer Belag an Masse liegt. Der Verstärker 28 verstärkt dieses Signal mit einem Ausgangspegel, der abhängt vom Spannungsausgangssignal, das ihm über den Gleichrichter 25 zugeführt wird. Die Gleichrichterausgangsspannung wird über Leitung 51 zugeführt, an der auch ein Filter, bestehend aus zwei Kondensatoren 52 und 53, angeschlossen ist; das Filter dient zum Glätten des gleichgerichteten Leistungssignals, dem. eine relativ hohe Brummspannung überlagert sein kann, infolge des Ausgangssignals von der Anlagenstromversorgung 2o. Wenn man ein solches Filter wegliesse, könnte ein solches Brummsignal zu einer unerwünschten Modulation des Ausgangssignals im Tonfrequenzbereich führen, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen würde. Das Gleichrichterausgangssignal wird also dem Kollektor des Transistors Q6 zugeführt, dessen Basis über die Diode 54 mit dem Kollektor des Transistors Q5 verbunden ist. Der Emitter ist in gleicher Weise an die Ausgangsklemme 55 angeschlossen und an den Emitter des TRansistors Ql, während dessen Kollektor an Masse liegt.As explained above, the output signal from the oscillator 27 reaches the node 48 via resistors R6 and R5, at which the output signal from the oscillator 26 is also located via the resistor R4. The resulting signal feeds the node 49, to which a capacitor 5o is connected, the other surface of which is connected to ground. The amplifier 28 amplifies this signal with an output level which depends on the voltage output signal which is fed to it via the rectifier 25. The rectifier output voltage is supplied via line 51, to which a filter consisting of two capacitors 52 and 53 is also connected; the filter is used to smooth the rectified power signal, the. a relatively high ripple voltage may be superimposed due to the output signal from the system power supply 2o. If such a filter were omitted, such a hum signal could lead to an undesirable modulation of the output signal in the audio frequency range, which would be perceived by the human ear. The rectifier output is thus applied to the collector of transistor Q6, the base of which is connected through diode 54 to the collector of transistor Q5. The emitter is connected in the same way to the output terminal 55 and to the emitter of the transistor Ql , while its collector is connected to ground.
Bei dem beschriebenen Aufbau hat der Verstärker 28 einen Spannungsausgangsbereich, der abhängt vom Spannungsausgangssignal des Gleichrichters 25 für die Verstärkung des resultierenden Signals, abgeleitet durch Addition der Oszillatorausgangssignale an dem Knotenpunkt 48. Dieses Signal wird über einen Kondensator zwecks Ausscheidung von Gleichkomponenten dem Lautsprecher 35 zur Ansteuerung zugeführt. Die Intensität des Lautsprecherausgangssignals hängt ab von dem Spannungsberei ch des Verstärkers 28, der seinerseits abhängt von der Amplitude des Spannungsausgangssignals vom Steuergerät 2o.In the structure described, the amplifier 28 has a voltage output range, which depends on the voltage output signal of the rectifier 25 for the amplification of the resulting signal, derived by adding the oscillator output signals at node 48. This signal is passed through a capacitor for the purpose of The elimination of the same components is fed to the loudspeaker 35 for control. The intensity of the speaker output signal depends on the voltage range of the amplifier 28, which in turn depends on the amplitude of the voltage output signal from control unit 2o.
B09887 /0336B09887 / 0336
— *7 —- * 7 -
25277R325277R3
Man erkennt demgemäß, daß die insoweit beschriebene Schaltung derart betrieben wird, daß ein Paar von Oszillatorsignalen erzeugt, von denen eines relativ zu dem anderen verzögert ist,die jedoch beide in ihrer Frequenz abhängen von der Spannung des Steuergeräteausgangs, wobei zugleich die Intensität von der Spannung des Ausgangs am Steuergerät abhängt.Auf diese Weise erhält man ein Dieselmaschinengeräusch, das sich in seiner Intensität mit der dem Motor zugeführten Leistung ändert und sich in seinem Frequenzverhalten an die Betriebsweise der Maschine anpasst, d.h. die Geschwindigkeit des Zuges und dessen Beschleunigung oder Verzögerung.It can be seen accordingly that the circuit described so far operated to generate a pair of oscillator signals, one of which is delayed relative to the other, the however, both in their frequency depend on the voltage of the control unit output, while the intensity of the The voltage of the output on the control unit depends. This is how it gets a diesel engine noise that changes in intensity with the power supplied to the engine and changes into adapts its frequency behavior to the operating mode of the machine, i.e. the speed of the train and its acceleration or deceleration.
( Patentansprüche )(Patent claims)
509887/0336509887/0336
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US3893107A (en) | 1975-07-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |