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APPAREILS ELECTRONIQUES A HAUTE FREQUENCE.
La présente invention est relative à des appareils électronique,. et-son @ objet principal est de fournir des appareils à décharges utilises pour la réception et la transformation de signaux d'une longueur d'ondes de quelques centimètres (de l à 10),-
Il est désirable que ces appareils puissent être employés pour des ondes ultra-courtes, dans des circuits tels que des cavités résonnantes et des lignes de transmission coaxiales. Un autre objet de l'invention est de fournir des tubes électroniques pouvant être utilisés en combinaison avec de tels circuits.
Un autre objet de l'invention est de fournir des tubes à haute fréquence qui, même lorsqu'ils sont fabriqués en grande série, possèdent des caractéristiques identiques.
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une caractéristique importante de l'intention eat l'utilisation d'un tube possédant un profil en forme d'esoalier, Cette forme facilite beaucoup l'insertion
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du tube dans un oscillateur à cavité résonnante ou un appareil similaire, en plaçant les électrodes du tube bout à bout, en les munissant d'extrémités latérales de tail- le progressivement décroissantes et en supportant les extrémités par des cylindres
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isolants de dimensions gradu4es6
Une seconde caractéristique importante de l'invention est une nouvelle strue ture de culot,
adaptée spécialement pour l'utilisation d'un tube de la configuration générale décrite plus haut.
Une antre caractéristique est l'arrangement par lequel l'une des extrémités d'une électrode sert de connexion d'alimentation à haute fréquence pour son électro- de associée, bien qutelle soit isolée de cette dernière lors du passage de courants continuât Ceci est spécialement avantageux dans certaine types d'appareils à haute fréquence pour lesquels ltutilisation de condensateurs de blocage extérieurs n'est pas possible ou pas pratique4
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de
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l'invention, en se référant à la description suivante et aux dessins qui ltaccompa- gnent, donnés simplement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels t
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La Figtl représente en coupe un tube déchargea à trois éléments,
tel que le prévoit la présente Invention; La 9ig*À montre un tube identique celui décrit à la regel, en combinai- son avec Ttt circuit approprié, servant à Illustrer l'utilité de l'invention La 71g,1 est une vue en plan d'une forme moditiée de grille, utilisée dans une construction analogue à celle de la 1FIgelg La rlg*4 montre la surface active d'une cathode adaptée pour être utilisée avec la grille décrite à la rIgt3t La Pig.6 est une vue partielle illustrant une autre modification apportée à la grillei La ig.6 Illustre partiellement un tube à décharges à deux éléments résu- ment certaines oarac%éris%1q%es de ltiarentions La Pig47 représente l'application de l'Invention à.
un tube à quatre élé- mentst , Nous référant à la Pig*l# on voit que l'appareil à décharges comprend trois parties métalliques circulaires 10* 11 et Iet qui sont séparées par des
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cylindres vitreux, par exemple en verre, 13 et 14, Les parties métalliques 10, 11 et 12 et les cylindres 13 et 14, sont de diamètres progressivement décroissants d'une
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extrémité du tube à l'autre, de aorte que le tube présente un profil en forme d'sacs- liera caractéristique dont l'utilité et l'Importance seront complètement expliquées plus loin.
La partie métallique 10 comprend une partie plane 18 ayant une ouverture
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centrale 19 et un bord circulaire 80t A l'intérieur de l'ouverture 19 et s'étendant à travers cette ouverture, se trouve une cathode qui comprend une tubulure à brides
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24, un cylindre z8 constitué de préférence en un métal extrêmement fin (par exemple une lame de métal).
et un disque 26 supporté par l'extrémité supérieure du cylindre
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254 Le disque 26 est constitua de préférence en nickel et sa surface peut être re- couverte d'une couche active de carbonates de baryum et de etroutiumo 8 'intérieur de la cathode il y a une tubulure relativement longue 28 supportée à son extrémité
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supérieure par une bride 29 maintenue à un rebord du cylindre %5 et 116 fixement au disque 26* Dans l'axe de la tubulure 88, se trouve un filament chauffant Z8 J3Yant ses extrémités fixées aux fils de support 35 et 36, s'étendant transversalement* Le but du filament 32 est de maintenir la plaque 26 .
la température d' 6mhsion, otent- à-dire à la température de 800 degrés C, environ* La fonction de la partie 2e est de conduire la chaleur vers le disque 26x et la fonction de la lame Op est de dimi- nuer la transmission de chaleur du disque 86 aux autres parties du tube  cause de sa fonction, la lame 85 est constituée en un alliage nickel, feri cobalt (feraloo)t cet alliage ayant une très faible conductibilité the=iqueo Le fernioo présente l'avantage supplémentaire de posséder un faible coefficient de dilatation thermique, de sorte que des variations du température ne produisent pas un déplacement sensible du disque 26.
Dans le but de maintenir la cathode, celle-ci est'connectée à un élément plan circulaire 39, lui-même supporte par une série de conducteurs relativement ri-
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gides 40, ceux-ci étant attachés â l'élément 39 au moyen 4.#il1et8 4 qui sont sou- dés ou fixés par d'autres moyens aux parties correspondantete Lt4U.rnen:fJ 39 est placé faoe-à-faoe avec la surface inférieure de la partie ,8 mais en est maintenue à une distance fixe par l'Interposition d'une feuille ou'une couche d'une substance dié- lectrique 428 constituée par exemple de mica ou d'un* autre matériau isolant inorga- nique.
Le résultat de cet arrangement est que la cathode est isolée de la partie 10 pour des courants continus, alors qu'elle y est connectée effectivement (par exemple à travers la capacité entre les surfaces opposées des parties 18 et 39), lors du
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passage de courants à haute trdqueaceb Conne conséquence. la partie 10 sert
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de borne haute fréquence pour la cathode.
Un potentiel continu est appliqué à la cathode et du courant de chauffage est fourni au filament 32 au moyen des conducteurs d'arrivée 40 et des conducteurs
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supplémentaires 45, conn8cts aux fila 35 et 36v Dana le dispositif de la Big,l, ces conducteurs d'arrivée sont fixes à travers le dispositif de fermeture 50, li hermti quement au bord Inférieur du rebord circulaire 80, Le dispositif de fermeture 60 aom prend une partie tubulaire centrale 51 qui peut servir de cheville de guidage pour lao- caliser le tube dans son sOCket.
et une série de scellements en verre 536 Chacun des conducteurs d'arrivée comprend une bride supérieure 55 qui sert à égaliser les ten- sions thermiques dans les différente scellements, dues au flux de chaleur le long des conducteurs et, par conséquent, pour diminuer le bris du scellement attribuable à cet-
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te Clause.
Le joint entre la partie formée 60 et le rebord 20 est constitué d'une oe r taine quantité de soudure molle 57* dtaprès le procédé général déorit dans notre bre- vet belge¯444v08T du 8 janvier 1942è Comme expliqué dans ce brevet, l'opération de soellement peut être effectuée en m3>ne temps qu'on fait le vide dans le tube, l'eva- ouation des Cas ayant lieu par l'interstice existant entre les parties 5o et 10, avant que celles-ci ne soient soudées ensemble, La cylindre vitreux 13 est scellé à la surface supérieure de la partie plane 18 dans une région surmontant la cathode, le joint entre oes deux parties étant néoee-
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aairement berodtique#à Pour faciliter la production d'un joint de cette eopéce,
11 est recomuladd de faire les parties 10 ainsi que les disques 11 et 12 en fet et dtuti- liser, pour les cylindbea 13 et 14, un verre capable d'6tre scellé au ter, de tels verres étant d4e#1ts dans notre brevet 438,613 du 6 avril 1940, Pour faciliter la production d'un joint de cette espèce; les diverses parties métalliques en question sont d'abord recouvertes de cuivre dont l'effet est d'accroître la conductibilité de la surfape de ces parties, lors du passage de courante haute fréquence.
Le cuivre est oxyde dans une certaine mesure* pendant l'opération de scellement et il est dési- rable de déplacer cet oxyde avant de mettre en plaoe la cathode et la partie fermée 50
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sur laquelle la cathode est montde* Comme préliminaire à l'évacuation de l'appareil et au scellement de la partie fermée, 11 a été trouve utile dans certains cas, daar- genter ou de dorer à la fois les surfaces Intérieures et extérieures des parties 10,
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11 et 18 pour que ces surfaces soient parfaitement propres et résistantes à la corso- ros1on.
Le disque 11, qui est scellé à l'extrémité supérieure du cylindre 13, est muni d'une ouverture centrale 59 et supporte une grille à mailles 60
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couvrant cette ouverture, la grille étant distante de quelques millimètres seule- ment de la surface active du disque 26, Au-dessus de la grille et coopérant avec
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la Stille et la cathode se trouve une anode en forme de cylindre plein 6fi, Celui-ci s'étend à travers une ouverture pratiquée au centre du disque 12 et est connecté au- dessus du disque à un bloc terminal cylindrique 67 qui, comme indiqua ont de plus petit diamètre que le disque 12, bien qu'étant de plus grand diamètre que le trou pratiqua dans le disque.
Un Joint en métal fusible pratique entre la bloc terminal
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67 et le disque 12. corme indiqué en 69, rend hérétique l'extrémité du tube et com- plète la fermeture de l'appareil. Lors de l'utilisation du tube, a8 bloc terminal 67 possède, comme fonction secondaire, de conduire la chaleur do l'anpde à des àiapO8i- tifs convenables de dissipation de lha1eur.
En plus des avantagea évidents de aa simplicité la construction illustrée à .a Plie6l a été trouvée extrêmement utile pour les circuits à haute fréquence, tels que des cavités et des lignes de transmission résonnantes, geai est illustré par le dispositif de la Fig.2 dans lequel les parties du tube visibles extf1euret sont désignées par des numéros correspondant à des parties similaires de la Fi ,$.
Il est à noter que les bornes d'alimentation 40 employées :pope fournir du courant et un
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potentiel fixe 4 la cathode du tube, sont Insérées dans un sociwt J5 de forme plus ou moins conventionnelle et qui porte un nambre de bornes convenables 96t Des 004duo- teurs d'amenée de courant 77 sont placés parallèles à l'axe d'una tubulure 78 fixée au fond du dispositif, comme Indiqué en 79,
Le système haute fréquence comprend une paire de lignes de transmission résonnantes coaxiales connectées respectivement dans les circuits grille-cathode et grille-anode du tube, La ligne grille-cathode comprend un conducteur creux extérieur
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88 qui est connecté directement la grille au moyen d'un disque transversal 83 supportant un anneau de doigts flexibles 84.
Ces doigts te1'mlne.ux constituent un cor- tact symétrique avec le disque 11 supportant la grille,
A l'intérieur du conducteur tubulaire 82 se trouve un second conducteur
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tubulaire 86 qui porte 4 son extrémité supérieure un anneau de 4ctte de contact élas- tiques 8'T Ces doigts portent sur le contour extérieur de la partie métallique 104 Comme il a été expliqué précédemment pour la figolp la partie 10 est effectivement au potentiel de la cathode aussi longtemps que passent des courants haute fréquence et ce, à cause du couplage capacitif avec la partie $9 supportant la cathode, (F1g.1).
Par conséquent, une extrémité de la ligne de transmission entre les
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conducteurs 52 et 86 est connectée à travers l'interstice existant entre la cathode et la grille du tube, de sorte que cet interstice peut, dans des conditions appro- priées. représenter la chute de tension de la ligne de transmission. Pour assurer oette condition* ou une condition favorable équivalente, il est prévu un anneau mo- bile 89 muni d'un grand nombre de doigta de contact 91 en forme d'U portant symétri- quement sur les surfaces opposées des deux conducteurs tubulaires 82 et 86, Ces doigts de contact constituent une extrémité de courtcircuit pour la ligne et il est clair que la caractéristique de résonance de la ligne est déterminée en grande partie par la position de l'anneau 89.
Ceci peut être contrôla par le déplacement approprié des tiges 193 et 194 accessibles de l'extérieur et, durant le fonctionnement de l'appareil le réglage de l'anneau 89 se fait de préférence de manière que la longueur effective de la ligne de transmission 82-86 corresponde à un nombre impair de quarts de lon- gueur d'onde, à la fréquence de fonctionnement de l'appareil
Le circuit résonnant grille-anode est d'un caractère généralement similaire et comprend un conducteur extérieur 82' (en fait, une extension du conducteur 82) et un conducteur cylindrique Intérieur 98.
Ce conducteur 98 s'étend jusqu'à proximité du disque 12 supportant l'anode, mais est un peu séparé de lui au moyen d'un diélec- trique (par exemple du mica) 100, de sorte qu'aucune connexion n'existe entre l'anode et le cylindre 98 pour des courants continus. Néanmoins, le potentiel continu de l'anode est fixe par un conducteur séparé 102, qui est coaxial avec le conducteur 98 et qui se termine par un chapeau de contact élastique 104 fixé à l'extrémité 67 de l'anode. L'écartement entre les conducteurs 98 et 102 est maintenu fixe au moyen d'un isolateur de traversée 106.
On voit que, malgré l'absence d'une connexion conductrice entre le cylindre 98 et l'anode terminale, ces éléments sont couplés capaoitivement (par exemple à tre- vers le diélectrique 100) à un degré qui justifie l'affirmation qu'ils sont connectés directement tant que passent des courants haute fréquence. De la même façon, l'in- terstioe entre la grille et l'anode fournit un circuit ouvert pour la ligne de trans- mission formée par les conducteurs 82' et 98. La longueur de cette ligne et sa con- dition de résonance sont déterminées au moyen d'un anneau mobile 110 qui porte des doigta de contact en forme d'U 112, et qui opère au moyen de tiges 114.
Un avantage de l'arrangement ainsi décrit , qui résulte en partie de la construction du tube de la Fig.l, réside dans le fait que les éléments de résonance comprenant les deux lignes de transmission, peuvent être maintenus à un poten- tiel continu commun puisque toutes leurs parties sont connectées comme indi-
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-que* (Avec l'arrangement illustré, le potentiel de fonctionnement des éléments de résonance est manifestement le même que le potentiel de la grille du tube à décharges puisque ces éléments sont connectés à la grille terminale 11).
Un autre avantage de la construction de la Fig.1 appliquée dans le dispo- sitif de la Pigé?., est la facilité avec laquelle le tube peut être inséré dans la. cavité résonnantes On voit que le résultat de la configuration en escalier du tube à décharge, est qu'on peut le mettre en place par insertion dans le tube 86 par exem- ple avant ou en même temps que la tubulure 78. Puisque les différente éléments du tube sont de diamètres progressivement décroissants Jusqu'à l'anode terminale 67, cette méthode d'assemblage est rapide et Inversement, le tube à décharges peut être facilement enlevé à des fins de remplacement quand cela devient nécessaire.
On a trouvé qu'avec un couplage approprié entre les deux lignée de trans- mission résonnantes de la fig.2, l'appareil est capable de fournir des oscillations entretenues. (Cela suppose évidemment que les différentes électrodes soient maintenues à des potentiels continus appropriés, par des connexions convenables à leurs bornes courant'continu, et que les deux lignes de transmission noient accordées à une fré- quence de fonctionnement convenable). Avec le dispositif de la Fig.2. le couplage de réaction convenable est obtenu au moyen d'un conducteur 118, traversant le disque transversal 83. ce conducteur étant supporté par un isolateur de traversée 119.
On peut aussi employer à cette fin, une paire de boucles de couplage interconnectêes (non Indiquées), placées respectivement des deux côtés du disque 83,
Dans certains cas, il est avantageux que le couplage de réaction soit fourni par la capacité interne du tube lui-même, sans avoir recours à des moyens de couplage extérieure* Là où la capacité anode-cathode n'est pas suffisante & cette fin il est possible de l'augmenter de la manière illustrée à la Fig.3, qui montre une grille à mailles 125 supportée au centre d'un disque conducteur 127, correspondant au disque 11 de la Fig.1.
La grille est munie d'une ouverture centrale 138 à travers laquelle la cathode (indiquée par la ligne en pointillé 130 , peut "voir" l'anode sur une étendue plus grande que dans le cas où l'ouverture n'existe pas* L'existence de l'ouverture accroît la capacité entre l'anode et la cathode.
Lors de l'utilisation d'une grille telle que celle de la Fig.3. 1 est avantageux d'employer une cathode ayant une- surface active$, analogue à celle de la Fig.4. Dans ce dispositif, la cathode désignée par le numéro 130, a sa.surface active revêtue d'un matériau émissif (par exemple un matériau alcalino-terreux) sur une surface annulaire, comme indiqué en 131. La partie centrale de la cathode
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est dépourvue de revêtement sur une surface 132, correspondant au diamètre de ltouverture 128 de la grille (Fig.3).
Cela a pour effet d'éviter l'existence d'une caractéristique variable$ qu'on obtiendrait si la partie de la cathode corres- pondant à l'ouverture de la grille, était émissive. Une autre façon d'accroître la réaction est de pratiquât une série d'ouvertures dans le disque supportant la grille, plut8t que dans la grille elle-même. (Cette modification n'est pas représentée sur le dessin)*
Une autre modification de la grille, qui est avantause du point de vue du contrôle des caractéristiques de fonctionnement du tube (pas nécessairement la capacité entre électrodes), est illustrée à la Fig.5. qui montre seulement la partie centrale du tube, dont les caractéristiques générales sont les mêmes que celles du tube Illustré complètement à la Fig.1.
Les éléments décrits spécialement comprennent une catiode 140, une anode 141, im disque 142 supportant une grille, et une grille 143 Le dernier élément, constitué en mailles fines de nickel, par exemple, a un profil correspondant approximativement à une section tronoonique et comprend une partie cen- trale aplatie 143t et une partie conique 143". (La dernière partie est un peu concave vers le haut)* Une telle grille peut être obtenue par déformation d'une grille plane et présente sur cette dernière l'avantage d'être moins sujette à pendre quand elle est chauffée à de hautes températures.
En outre, en façonnant la arille in situ, c'est-à-dire en la formant à partir d'une pièce initiale plane à mailles, après avoir scellé le disque portant la grille entre les cylindres en verre 145 et 146 et après avoir joint les disque. d'anode et de cathode (non indiqués) à ces cylindres, on peut établir un Intervalle exact entre la surface 143' de la grille et les surfaces oppo- oies de la cathode 140 et de l'anode 141,
La Fig.6 représente l'application de l'invention à un tube diode qui est utilisé dans les systèmes à haute fréquence à cause de sa faible capacité interne.
Dans ce cas, le dispositif comprend une partie circulaire trouée 150 , une tubulure à brides ICI, une cathode chauffée indirectement par un filament 153, alimenté par du courant de chauffage au moyen des bornes d'alimentation 155. Des conducteurs d'alimentation supplémentaires 156 sont employés dans le but de pupporter la cathode et de lui fournir un potentiel continu. Le oouplage serré capacitif, entre l'anode et la partie 150, est obtenu au moyen d'une partie métallique plane 159 conectée à la cathode et distante de la partie 150 au moyen d'un interstice en mica 160, et ce dans un but d'isolement.
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L'ouverture inférieure de la partie circulaire 150 est fermée au moyen d'un dispositif 161 en forme de cloche, qui est courbée en sens inverse pour fournir une extension circonférentielle à travers la partie 162. Cette dernière partie est adaptée pour recevoir le bord extrême /le la partie 150 et, lorsqu'elle est remplie de soudure, comme indiqué en 163, elle fournit un scellement hermétique. Les fils d'ali- mentation 155 et 156 sont scellée à travers la partie 161 au moyen de plusieurs scel- lements verre-métal montrés en 164.
Le bord Inférieur du dispositif en forme de cloche 161 est munie de pointes courbées vers l'intérieur, qui servent à engager at retenir un ajusteur de socket 167 constitué en un matériau convenable Isolant, tel qu'une résine synthétique. Lâajus- teur est muni d'un bout central 167' et supporte un nombre de dents de contact creuses 168 auxquelles sont attachées les extrémités des conducteurs 155 et 156,
L'anode de l'appareil comprend un disque plat 169 maintenu à une distance fixe de la surface active de la cathode 151 par suite de son scellement à l'extrémité du cylindre en verre 170. Le disque 4.
anode 165 et le cylindre 166 sont tous les deux de plus petit diamètre que la partie 160 pour que le tube puisse être insère dans un dispositif à haute fréquence de la manière décrite pour le dispositif de la Fige±*
La Fig.7 illustre l'application de l'invention à une tétrode à haute fré- quence, Ici, l'enveloppe est faite d'une série de quatre éléments espaces l'un de l'autre, 171 à 174, en combinaison avec trois parties Isolantes en verre 175 à 177.
La partie métallique 174 forme la base du tube et fournit une extrémité à haute fré- quence pour la cathode 178, Une. anode 180 ayant une extrémité accesible de l'exéê- rieur 181 est supportée par le disque 171.
Une première grille indiquée en 182, est montée dans une ouverture centrale du disque 173 et est espacée légèrement de la surface active de la cathode 178 de manière à pouvoir contrôler le passage du courant de la cathode. Une seconde grille 183 utilisée comme grille-écran ou grille similaire, est employée er connexion avec le disque 172.
L'isolement de la grille 182 par rapport à la grille 183 comprend un anneau relativement mince en verre 176, scellé entre les disques 172 et 173. L'épaisseur de l'anneau en verre est suffisamment faible pour qu'un couplage capacitif serré exis- te entre les deux grilles. De cette façon. dans un système dans lequel la grille 182 est mise à la terre tant que les fréquences de radio sont envoyées, l'écran sera aussi mis à la terre, bien qu'il puisse être maintenu à un potentiel continu quel- conque au-dessus ou en-dessous du potentiel de la terre.
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Bien qu'on ait représenté plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est 'vident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données simplement % titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que, par consé- quent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.