JPH04233360A - 搬送波再生装置 - Google Patents

搬送波再生装置

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JPH04233360A
JPH04233360A JP3162143A JP16214391A JPH04233360A JP H04233360 A JPH04233360 A JP H04233360A JP 3162143 A JP3162143 A JP 3162143A JP 16214391 A JP16214391 A JP 16214391A JP H04233360 A JPH04233360 A JP H04233360A
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JP
Japan
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signal
phase
carrier wave
frequency
polarity
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Pending
Application number
JP3162143A
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English (en)
Inventor
Joel Labat
ジョエル・ラバ
Dominique Leroux
ドミニケ・レルー
Patrick Vandamme
パトリック・ヴァンダム
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Orange SA
France Telecom R&D SA
Original Assignee
France Telecom SA
Centre National dEtudes des Telecommunications CNET
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Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom SA, Centre National dEtudes des Telecommunications CNET filed Critical France Telecom SA
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    • H04L27/2271—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses only the demodulated signals
    • H04L27/2273—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses only the demodulated signals associated with quadrature demodulation, e.g. Costas loop
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、N相位相変調された
ディジタル信号からフッキング時あるいは捕捉時に発生
する不要周波数成分を除去する搬送波再生装置に関する
。
【0002】
【従来の技術】この発明は、ディジタル通信の応用分野
で使われ、特に、変調を用いて電磁波を送信した後で、
コヒーレントな復調によって情報を復元する場合に用い
られる。したがって、この発明の応用分野は、非常に広
く、データ通信の変調器や復調器、電磁波、宇宙通信シ
ステム、光(ヘテロダイン・リンクの場合)まで及ぶ。 信号を復調するには、受信側において送信された搬送波
の周波数と位相角を知ることが当然、必要のことである
。このため、復調波が電圧制御発振器によって生成され
る。この電圧制御発振器を制御する制御信号は、位相比
較器によって供給される。さらに、この位相比較器には
、変調された搬送波と発振器よって生成された信号との
位相偏移Φに従う位相誤差の電圧が供給される。
【0003】搬送波は、振幅変調あるいは位相変調もし
くはその双方の変調がなされるので、位相比較器の構成
は、使用された変調方式によって決定される。PLLに
よって搬送波を再生するためには、発振器の周波数が、
受信した変調波の周波数と近いことが必要であるので、
受信した変調波と発振器によって供給される信号との位
相を比較することによって、発振器の周波数は、変調波
の周波数に近づくまで、連続的に変化させられる。実際
には、不要な周波数成分は、特に、弱い周波数と局部発
振器の周波数との差が、ハーフ・モジュレーション(h
alf the modulation) の全逓倍で
あるときに発生する。 この現象は、ディジタル変換の時間がゆっくりである場
合、および、ドップラー効果(衛星通信の場合)を考慮
して構成された発振器のドリフトが広い範囲を要求場合
において通常発生する。例えば、これは、インマルサッ
ト・スタンダード・Cタイプの伝送システムが該当する
。
【0004】2つの位相状態で変調された信号をコヒー
レント復調をする装置として、図6に示す“コスタスル
ープ”が一般に知られている。この図に示す装置では、
位相変調が2つの状態である場合のとき、不要な周波数
成分の問題を解決できない。しかしながら、この装置で
は、不要な周波数成分の基本的な検出と発振器の制御信
号によって発生した成分の再送出とが可能である。この
ことは、後述する。以下、このコスタスループを用いた
従来の搬送波再生装置を、図を用いて説明する。図6は
、この従来例のブロック図である。まず、受信した変調
信号は、復調器1および2の入力端20、23にそれぞ
れ供給される。復調器1、2は一種の乗算器である。 復調器1は、2つの入力端20、21と出力端22を有
する。一方の入力端20では、変調された信号を受信し
、他方の入力端21では、電圧制御発振器4の出力信号
が入力される。同様に、復調器2は、2つの入力端20
、21と出力端22を有する。一方の入力端23では、
変調された信号を受信し、他方の入力端24では、電圧
制御発振器4の出力信号を移相器3によって位相が90
度だけシフトした信号が入力される。そして、出力端2
2では、信号Y1が出力される。
【0005】次に、復調器1の出力信号X1は、低域通
過フィルタ5に供給される。低域通過フィルタ5は、復
調器の出力信号X1に含まれている高調波成分を除去し
て、その出力信号P(t)を乗算器8の一方の入力端と
しきい値検出器9とにそれぞれ供給する。同様に、低域
通過フィルタ6は、復調器2の出力信号Y1の高調波成
分を除去して、その出力信号Q(t)を乗算器8の他方
の入力端に供給する。そして、乗算器8は、P(T)と
Q(T)と乗算して、その出力信号をループフィルタ7
に供給する。このループフィルタ7は、乗算器8の乗算
結果から、位相誤差ε(Φ)を生成して電圧制御発振器
4の入力端27に供給する。電圧制御発振器4は、位相
誤差ε(Φ)に応じて位相の変化する信号を出力端26
から、復調器1の一方の入力端21と移相器3にそれぞ
れ供給する。上記のように構成された装置は、一種のP
LLを構成している。
【0006】一方、しきい値検出器9の出力信号は、識
別器10に供給される。識別器10は、クロック・パル
ス(図示省略)によって制御される。この装置では、低
域通過フィルタの出力信号の値を知ることができ、PL
Lが正確にロックしているかが判別される。例えば、P
LLが正確にロックしているときは、2つの信号のうち
一方がゼロになる。しかしながら、不要成分があるため
に、2つの信号は、まったく同一の動作をする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な簡単な構成のシステムには、多くの変調状態が混在す
るときにおいて、変調を拡張できないという問題があっ
た。詳細に言えば、局部電圧制御発振器が上記周波数シ
フトを減少させるように適用される用途に関しては、周
波数シフトを指示できないという問題があった。ただし
、この点については、局部発振器の入力に、スキャン信
号として知られる周期的な低周波信号を入力することに
よって解決することができる。これは上述した基準が証
明されると、直ちに抑制可能である。一方、この解決方
法は、その処理時間にスキャン信号の全周期を必要とす
るが、スキャン信号は上述のように低周波信号であるか
ら、結果として捕捉時間は依然として長くかかってしま
う。
【0008】しかしながら、電圧制御発振器を適合させ
ることが必要な用途において、この時間は十分に減衰可
能であることを出願人は認識している。第2の方法は、
不要成分の存在に直面した場合、システムが正確にロッ
クされたときは、ループノイズが大きくなるという見解
から成立する。しかし、この判断基準は、信頼性がより
低い。ループノイズが大きくなると、伝送状態が弱くな
ったことに結び付けられるかもしれないので、ループノ
イズの大きさが、不要な周波数成分を示しているとは限
らない。したがって、この方法は、非常に多くの批判を
浴びている。
【0009】かなり以前になるが、N相位相変調信号に
加えられるコスタス型復調器を用いた搬送波再生装置に
関する発明が、1983年10月4日にフランスで出願
され、番号2552959号で登録されている。この発
明の原理は、サーボシステムの誤差電圧と周波数シフト
でフィルタでろ波した後で比例する電圧とを生成するよ
うに、コスタス型復調器の4倍の位相チャンネルを表す
信号P(t)、Q(t)を一般的な工程を実行すること
によって成り立っている。この技術は、スキャン信号を
用いるシステムに比べて、はるかに捕捉時間を減少する
ことが可能である。
【0010】しかしながら、この装置では、不要な周波
数成分を除去する問題を解決していない。例えば、イン
マルサット・スタンダード・Cタイプの伝送システムの
ように、特に、ディジタル伝送速度が低い場合があげら
れる。実際、このような伝送システムでは、弱くなった
信号の周波数と局部発振器の周波数との差が、ハーフ・
モジュレーション(half the modulat
ion) の全逓倍であるときに、不要な周波数成分が
発生する。この発明は、上記の欠点に鑑み案出されたも
ので、その目的とするところは、不要な周波数成分の除
去手段を有する搬送波再生装置を実現することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】N相(N=2p、pは正
の整数)の位相状態で変調された信号の不要な周波数成
分を除去する搬送波再生装置において、変調信号を復調
し信号X1(t)およびY1(t)を供給する復調手段
と電圧制御発振器と前記信号X1(t)およびY1(t
)をろ波する低域通過フィルタとp=1においてコスタ
ス型の位相比較器あるいは乗算器とループフィルタと信
号X(t)および信号Y(t)をサンプリング周波数F
e(Fe>(2p+1)|n|/T、nは整数、Tは変
調速度の逆数)で標本化するサンプリング手段とで構成
されるPLLと、位相誤差の変化方向を評価するための
信号を生成する信号発生手段と位相/周波数比較器と同
期損失および成分検波手段とで構成されたループと、前
記PLLに挿入される適当なろ波手段とを具備すること
を特徴とする。
【0012】
【作用】識別手段、位相/周波数比較手段および低域通
過フィルタによって制御された電圧制御発振器は不要な
周波数成分を除去する
【0013】
【実施例】以下、この発明の第一実施例を図面を用いて
説明する。図1は、p=1のときにおいて、この発明の
第一実施例による搬送波再生装置の構造を示すブロック
図である。この図において、図6における従来例と、同
じ番号の部分は同一の機能を有する。この発明による搬
送波再生装置は、ディジタル位相変調された2つの信号
をそれぞれ受信する復調器1、2によって構成されてい
る。この復調器1、2は移相器3が接続されている。こ
の移相器3は、位相を90度だけシフトするものであり
、基準信号とその4逓倍の信号とを復調器1、2に供給
する。復調器1は信号X1(t)を出力し、同様に、復
調器2は信号Y1(t)を出力する。
【0014】低域通過フィルタ5は、信号X1(t)を
ろ波して、信号X(t)をサンプリング装置10に供給
する。同様に、低域通過フィルタ6は、信号Y1(t)
をろ波して、信号Y(t)をサンプリング装置11に供
給する。サンプリング装置10は、信号X(t)を周波
数Feにて標本化する。周波数Feは周期Te(Fe=
1/Te)であり、周期Teは次に示す数1のようにな
る。
【数1】  Te>(2p+1)|n|/Tここで、T
は変調速度の逆数、すなわち、周期であり、nは整数で
ある。同様に、サンプリング装置11は、信号Y(t)
を周波数Feにて標本化する。
【0015】発生器40は、位相誤差の変化方向を評価
するために、2つの信号を生成する。まず、発生器40
には、標本化された信号P(tk)と信号Q(tk)と
が入力される。この信号P(tk)、Q(tk)は、標
本化された信号X(t)、Y(t)あるいは信号X(t
)、Y(t)をフィルタでろ波した信号のどちらか一方
である。また、発生器40は、位相誤差SIN(2Φk
)、COS(2Φk)を表す2つの信号を生成し、これ
ら2つの信号のそれぞれをフィルタでろ波することによ
って、2つの位相誤差の極性信号を得る。この2つの位
相誤差の極性信号を位相/周波数比較器50に供給する
。
【0016】位相/周波数比較器50では、位相誤差S
IN(2Φk)、COS(2Φk)の極性信号を入力す
ることによって、位相誤差の変化方向を検出が可能とな
り、これによって、適切な誤差信号が出力される。識別
器60は、位相/周波数比較器50からの信号を基に、
2つの信号を供給する。一方の信号は、スイッチ12、
13の位置がIIであるときの不要成分に対応する信号
であり、他方の信号は、スイッチ12、13の位置がI
であるときの同期損失に対応する信号である。このシス
テムが正しく動作すると、適切なフィルタは、位相と4
チャンネルを通過させる。
【0017】次に、この発明の第二実施例による搬送波
再生装置を図を参照して説明する。第一実施例はp=1
のときに対応したものであったが、第二実施例はpが一
般的な場合に対応したものである。図2は、第二実施例
による搬送波再生装置の構造を示すブロック図である。 この図において、第一実施例における図1との相違点は
、発生器40が発生器70に置き換わった点と、乗算器
8が位相比較器14に置き換わった点である。以下、こ
れについて説明する。
【0018】発生器70もまた、発生器40と同じよう
に、位相誤差の変化方向を評価するために、2つの信号
を生成する。この2つの信号は、位相誤差SIN(2p
Φk)、COS(2pΦk)を、それぞれフィルタでろ
波することによって得る、位相誤差の極性信号である。 この役割は、第一実施例において図1に示した発生器4
0の位相誤差SIN(2Φk)、COS(2Φk)をろ
波した位相誤差の極性信号の関係と同一である。
【0019】位相比較器14は、コスタス型のもので、
図1における乗算器8を置き換えたものである。この位
相比較器14は、信号P(tk)と信号Q(tk)から
、pの性質に応じた出力信号を供給する。例えば、p=
2のとき、位相比較器14は、信号P(tk)、Q(t
k)、P2(tk)−Q2(tk)を供給する。
【0020】次に、発生器70、位相/周波数比較器5
0および識別器60について詳細に説明する。図3は、
発生器70の詳細な構成図である。この発生器70は、
位相誤差の変化方向を評価するための2つの信号を供給
することが可能である。この発生器70は、算術論理ユ
ニット41とディジタルフィルタ42、43によって構
成されており、位相誤差の変化方向を検出するための2
つの信号を供給する。
【0021】この算術論理ユニット41は、信号SIN
(2pΦk)を出力してディジタルフィルタ42に供給
し、信号COS(2pΦk)を出力してディジタルフィ
ルタ43に供給する。この算術論理ユニット41では、
標本化された信号Q(tk)に対応した信号を受信する
。実際には、この算術論理ユニット41では、2pΦk
 なるサイン波およびコサイン波を供給することが可能
となる。 つまり、この算術論理ユニット41は、1/Teの割合
で信号P(tk)とQ(tk)に対応する2値化信号を
受信する。
【0022】この算術論理ユニット41では、それ自体
では決まりきっており、次に示す方法で、1/Teの割
合で信号SIN(2pΦk)と信号COS(2pΦk)
とをそれぞれ別々に得ることができる。トリゴノメトリ
ック・デコンポジション・ルール(trigonome
trical decompo−sition  ru
les)によって、SIN(Φk)とCOS(Φk)は
、SIN(2pΦk)とCOS(2pΦk)とにそれぞ
れ置き換わる。この2つの信号は極性が正確化される前
にフィルタでろ波される。このフィルタによるろ波は、
ディジタルフィルタ42、43の手助けを伴うこの2つ
の信号に影響を与える。1/Teの割合におけるディジ
タルフィルタの機能は、その伝達関数の低域通過特性か
ら得ることが可能である。
【0023】フィルタ出力の極性信号だけが、位相/周
波数比較器によって使われる。このようにしてディジタ
ルフィルタ42は、 SIN(2pΦk)の極性信号を
ろ波して供給し、同様に、ディジタルフィルタ43は、
 COS(2pΦk)の極性信号をろ波して供給する。 図4は、位相/周波数比較器50の1例で、周知の原理
で構成されている。この原理は、(フランスで)198
3年10月4日に申請(番号83−15794)されて
、登録番号2552959号において公布された特許で
述べられている。しかしながら、特にN相位相変調のあ
る特定の場合、この特許で述べられている全体的な構造
とこの実施例における位相/周波数比較器50との相違
を考慮すると、位相誤差COS(NΦk) を1度ろ波
した極性信号することによって、信号Fx、Fyを置き
換える移植を簡略化することできる。つまり、SIN(
2pΦk)をろ波した極性信号が、前述の特許における
信号Eに対応する。COS(2pΦk)をろ波した極性
信号が、前述の特許における信号Fx、Fyに置き換わ
る。前述の特許で信号STを信号Sから得ているように
、同一の方法でSIN(2pΦk)をろ波した極性信号
から信号STを得ている。このようにして、位相/周波
数比較器50の構造は、図4に示すように簡略化される
。
【0024】次に、この構成について説明する。この位
相/周波数比較器50は、3入力の論理ゲート51とD
−フリップフロップ52によって構成されており、論理
ゲート51の出力端は、D−フリップフロップ52のク
ロック入力端に接続されている。論理ゲート51の入力
される信号は、周波数信号1/Te、信号ST、COS
(2pΦk)をろ波した極性信号の3つである。D−フ
リップフロップ52のD入力端には、SIN(2pΦk
)をろ波した極性信号が供給され、また、クロック入力
端には、論理ゲート51の出力信号が供給される。この
出力端Qでの出力信号は、位相誤差の極性を示し、電圧
制御発振器へ供給されても良い。
【0025】図5は、図1および図2における識別器6
0の一例であり、同期およびフッキング検出を行う。こ
の装置は、フィルタリングされた信号SIN(2pΦk
)、正のままの COS(2pΦk) の符号の連続的
に変化する与えられた番号(ナンバ)をカウントするこ
とができるカウンタを備えている。このように行なうた
めに、このカウンタは、その入力端に、フィルタリング
された符号信号COS(2pΦk)が正の時だけに有効
となる信号STを授受する。また、カウンタは、スレッ
シュホールド比較器64によって引続き動作する。符号
変遷の連続的な特性を保証するために、フィルタリング
された符号信号COS(2pΦk)が負である時の変遷
のいかなる検出は、カウンタ63を再初期化する。これ
は、一方の入力端に信号STが供給され、他方の入力端
に反転器(インバータ)65によって反転されたフィル
タリングされた符号信号COS(2pΦk)が供給され
た符号62で示される論理ゲートの出力ETによっても
たらされる。
【0026】比較器64のスレッシュホールドは、8で
述べた特定の応用の中で8に設定されている。比較器6
4は、取得した検出信号を送出し、位置II上のスイッ
チ12および13の傾きを制御することを可能にする。 論理ゲート62の出力は、同期検出信号の損失を送出す
ることを可能にする。実際には、フィルタリングされた
符号信号SIN(2pΦk)の状態変遷が観測され、フ
ィルタリングされた符号信号COS(2pΦk)が負で
あると、同期検出信号の損失が検出される。この論理ゲ
ート62の出力は、位置I上のスイッチ12、13の傾
きを制御することを可能とさせる。
【0027】N(N=2p)相位相態の変調の場合にお
いて、期間Te<T/(2p+1|n|)と、1/Tで
示される変調速度とを有するサンプリング周波数の選択
は、前述したように、装置が周波数シフトの存在を検出
し、それを無効にすることを可能にさせる信号P(t)
およびQ(t)の過剰サンプリングを得ることを可能に
し、ダミーの周波数取得の問題を1つの試みで解決する
。さらに、上述した装置は、システムが正確にロックさ
れることを決定するために、COS(2pΦt)(各C
OS(2pΦk)) が正のままであるのに対して、生
じたSIN(2pΦt)(各SIN(2pΦk))の符
号の連続的な変化を表す所定の数Mの計数をとることに
よって自動制御の正確なロックを検出することを可能に
する。
【0028】これより、適切なフィルタリングは、位相
および4つのチャンネルに影響を及ぼし、従来のコスタ
ス・ループが用いられる。実際には、前述した位相/周
波数比較器50は、位相ノイズを発生する。この位相ノ
イズは、重要であり、特に、流れが弱くなった時、すな
わちこの説明している状況において発生する。これは、
単純に、比較器が連続的に適切な補正信号を供給すると
いう現実に結び付いている。上記補正信号とは、第1の
近似においては、事実上の周期である。この補正信号は
、ループフィルタの時間定数に応じた、かなりの位相ノ
イズを発生する。これに対して、もし、流れが強ければ
、この位相ノイズは、即、無視してよいものとなる。
【0029】さらに、上述した装置は、いかなるアンフ
ッキングをも検出することができ、このシステムが正確
にロックしないどんな場合においても、位置Iに設定さ
れたスイッチ12および13の助けで、取得した位相を
再送出することを可能にする。
【0030】
【発明の効果】上記のように構成された搬送波再生装置
では、N相位相変調されたディジタル信号からフッキン
グ時あるいは捕捉時に発生する不要周波数成分を除去す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】p=1のときにおける、この発明の搬送波再生
装置を示すブロック図である。
【図2】pが一般的のときにおける、この発明の搬送波
再生装置を示すブロック図である。
【図3】この発明における発生器40の構成を示すブロ
ック図である。
【図4】この発明における位相/周波数比較器50の構
成を示すブロック図である。
【図5】この発明における識別器60の構成を示すブロ
ック図である。
【図6】p=1のときにおける、従来例の搬送波再生装
置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1、2  復調器 3  移相器 4  電圧制御発振器 5、6  低域通過フィルタ 7  ループフィルタ 8  乗算器 9  しきい値検出器 10  識別器 11、12、13  スイッチ 40  発生器 50  位相/周波数比較器 60  識別器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  N相(N=2p、pは正の整数)の位
    相状態で変調された信号の不要な周波数成分を除去する
    搬送波再生装置において、 a)変調信号を復調し信号X1(t)およびY1(t)
    を供給する復調手段と、電圧制御発振器と、前記信号X
    1(t)およびY1(t)をろ波する低域通過フィルタ
    と、p=1においてコスタス型の位相比較器あるいは乗
    算器と、ループフィルタと信号X(t)および信号Y(
    t)をサンプリング周波数Fe(Fe>(2p+1)|
    n|/T、nは整数、Tは変調速度の逆数)で標本化す
    るサンプリング手段とで構成されるPLLと、b)位相
    誤差の変化方向を評価するための信号を生成する信号発
    生手段と、位相/周波数比較器と、同期損失成分検波手
    段で構成されたループと、 c)前記PLLに挿入されるろ波手段とを具備すること
    を特徴とする搬送波再生装置。
  2. 【請求項2】  標本化された信号P(tk)および信
    号Q(tk)を受信し、搬送波と前記電圧制御発振器と
    の位相誤差を表す第1の信号SIN (2pΦk)およ
    び第2の信号COS(2pΦk)を供給する算術論理回
    路と、前記第1の信号あるいは第2の信号のどちらか一
    方をろ波するディジタルフィルタと、によって上記信号
    発生手段を構成したことを特徴とする請求項1記載の搬
    送波再生装置。
  3. 【請求項3】  上記位相/周波数比較器は、位相誤差
    を表す信号と標本化された信号と前記位相誤差を表す信
    号をろ波した信号とを入力する論理ゲートと、前記第1
    の信号の極性信号をD入力とし前記論理ゲートの出力を
    クロック入力とするD−フリップフロップとで構成され
    ることを特徴とする請求項1または2記載の搬送波再生
    装置。
  4. 【請求項4】  上記同期損失成分検波手段は、前記第
    2の信号が有効であるときに前記第1の信号の極性の変
    化を計数するカウンタと、前記カウンタの出力を入力し
    成分検波信号出力するしきい値検出器と、前記第1の信
    号の極性信号の変化を表す信号STおよび前記第2の信
    号の極性信号とを入力する第1の論理ゲートと、前記信
    号STおよび前記第2の極性信号を反転した信号を入力
    し前記カウンタを初期化する信号を出力する第2の論理
    ゲートと、によって構成されることを特徴とする請求項
    1から3いづれかに記載の搬送波再生装置。
JP3162143A 1990-06-06 1991-06-06 搬送波再生装置 Pending JPH04233360A (ja)

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FR2663177B1 (fr) 1992-08-21
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FR2663177A1 (fr) 1991-12-13
CA2043645C (fr) 2002-07-09
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