DE102005041362A1 - Multi-chamber fuel tank for motor vehicle has motor-driven pump for balancing the level during refueling, level sensor in each chamber whose output signal is fed to control unit that controls pump motor - Google Patents

Multi-chamber fuel tank for motor vehicle has motor-driven pump for balancing the level during refueling, level sensor in each chamber whose output signal is fed to control unit that controls pump motor Download PDF

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Abstract

The tank has chambers with an upper narrow interconnection, whereby a first chamber (4) has a filler port (2) and a line (13) bridging the constriction (6) makes the connection to a second chamber (5). A motor-driven pump (11) is provided in the line for balancing the level during refueling and a level sensor (17,18) is provided in each chamber whose output signal is fed to a control unit (14) that controls the pump motor (12).

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrkammertank für Kraftfahrzeuge, dessen Kammern über einen hoch liegenden eingeschnürten Bereich ineinander übergehen, wobei eine erste Kammer über einen Einfüllstutzen verfügt und eine die Einschürung überbrückende Leitung die Verbindung zu einer zweiten Kammer herstellt. Derartige Treibstofftanks finden sich in Kraftfahrzeugen mit Hinterradantrieb, aus Sicherheitsgründen vor der Hinterachse, und sind so geformt, dass genug Raum für den Durchtritt der zur Hinterachse führenden Kardanwelle frei bleibt. Daraus ergibt sich deren Form, derentwegen sie auch als Satteltanks bezeichnet werden.The The invention relates to a multi-chamber tank for motor vehicles, whose chambers over a high lying constricted Merge area into each other, being a first chamber over a filler neck has and a bridging line connects to a second chamber. Such fuel tanks are found in motor vehicles with rear-wheel drive, for safety reasons the rear axle, and are shaped to allow enough room for passage leading to the rear axle Propshaft remains free. This results in their shape, for that reason they are also referred to as saddle tanks.

Diese Form erfordert für das Ansaugen und Fördern des Kraftstoffes zum Motor besondere Vorkehrungen, weil eine einzige Förderpumpeneinheit in einer einzigen Kammer offensichtlich nicht genügt. Dazu sind entweder mehrere Förderpumpeneinheiten nötig, eine in jeder Kammer, oder nur eine in einer Kammer und eine Saugstrahlpumpe in der zweiten Kammer. Ein Beispiel für erstere Anordnung ist aus der DE 102 08 788 A1 bekannt, eines für die zweite Anordnung aus der DE 196 27 578 A1 . Beim Betanken derartiger Behälter ist man darauf angewiesen, dass irgendwann der Flüssigkeitsspiegel in der Kammer mit dem Einfüllstutzen den Scheitel des Sattels erreicht und der Kraftstoff so in die zweite Kammer gelangt. Wenn der Scheitel sehr hoch ist, kann zusätzlich ein tief liegendes Verbindungsrohr zwischen den beiden Kammern vorgesehen sein, das allerdings beim Einbau von Tank und/oder Kardanwelle große Schwierigkeiten bereitet. Ein anderer Ausweg besteht darin, beide Kammern mit einem Einfüllstutzen auszustatten, jeden auf einer Seite des Fahrzeuges.This form requires special provisions for the suction and delivery of the fuel to the engine, because a single delivery pump unit in a single chamber obviously does not suffice. For this purpose, either several feed pump units are necessary, one in each chamber, or only one in a chamber and a suction jet pump in the second chamber. An example of former arrangement is from the DE 102 08 788 A1 known, one for the second arrangement of the DE 196 27 578 A1 , When refueling such containers, one must rely on the fact that at some point the liquid level in the chamber with the filler neck reaches the apex of the saddle and the fuel thus enters the second chamber. If the apex is very high, in addition, a deep-lying connecting pipe between the two chambers may be provided, which, however, causes great difficulties in the installation of tank and / or propeller shaft. Another way is to provide both chambers with a filler neck, each on one side of the vehicle.

Das zu lösende Problem besteht somit im Niveauausgleich während des Betankens. Aus der WO 02/38409 A1 ist die Anordnung einer die Einschnürung überbrückenden Verbindungsleitung zwischen den beiden Kammern bekannt, die sich der jedem Küfer bekannten Heberwirkung bedient. Diese Leitung würde ohne Fremdeinwirkung einen Niveauausgleich zwischen beiden Kammern herbeiführen, wenn sie keine Luft enthält. Dazu aber darf ihr Querschnitt nicht zu groß sein und muss sichergestellt sein, dass der Flüssigkeitsspiegel in den beiden Kammern nie unter die jeweilige Öffnung des Rohres absinkt. Letzteres wird gemäß der WO 02/38409 A1 mittels einer von der Saugstrahlpumpe erreicht, die die Verbindungsleitung immer mit Flüssigkeit gefüllt hält. Die Saugstrahlpumpe muss allerdings von der Treibstoffpumpe aus gespeist sein, was bei deren Auslegung zu berücksichtigen ist. Der Querschnitt der Verbindungsleitung ist jedenfalls zu klein, um einen Niveauausgleich herzustellen, der während des Betankens mit dem Flüssigkeitsstrom aus der Zapfpistole Schritt hält. Die beiden Flüssigkeitsströmungsmengen unterscheiden sich um eine ganze Größenordnung.The to be solved Problem is thus in leveling during refueling. From the WO 02/38409 A1 is the arrangement of a connecting line bridging the constriction known between the two chambers, which are known to each coopers Lifting operated. This lead would become one without outside influence Level balance between both chambers if it contains no air. To but their cross section should not be too big and must be ensured that the liquid level never sinks under the respective opening of the tube in the two chambers. The latter is according to WO 02/38409 A1 achieved by means of a of the suction jet pump, the Connection line always with liquid filled. The However, the suction jet pump must be powered by the fuel pump what should be taken into account in their interpretation. The cross section of the In any case, connection line is too small to equalize to produce during the refueling with the liquid stream keeps out of the fuel nozzle. The two fluid flow rates differ by a whole order of magnitude.

Es ist somit Ziel der Erfindung, einen gattungsgemäßen Treibstofftank so auszurüsten, dass während des Betankens durch einen Einfüllstutzen beide Kammern ungefähr gleich schnell gefüllt werden. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass in der Leitung eine für den Niveauausgleich beim Betanken ausgelegte von einem Elektromotor angetriebene Pumpe vorgesehen ist, und dass in beiden Kammern je ein Füllstandssensor vorgesehen ist, deren Ausgangssignale einer Steuereinheit zur Verfügung stehen, die den Elektromotor der Pumpe ansteuert. Die Pumpe kann speziell für diesen einen Zweck, also ohne Kompromiss und in den meisten Fällen nur für eine Förderrichtung, ausgelegt sein. Aus demselben Grund braucht auch deren Elektromotor nicht auf Dauerleistung ausgelegt zu sein. Dadurch baut die Einheit relativ klein. Zumindest ein Füllstandssensor muss sowieso vorgesehen sein, sodass sich der Mehraufwand in Grenzen hält.It is therefore an object of the invention to provide a generic fuel tank so that during the Refueling through a filler neck both Chambers about filled equally fast become. According to the invention achieved in that in the line one for leveling the Refueling designed by an electric motor driven pump provided is, and that in each of the two chambers a level sensor is provided, whose output signals are available to a control unit, which drives the electric motor of the pump. The pump can be special For this a purpose, that is without compromise and in most cases only for one Conveying direction, be designed. For the same reason also needs their electric motor not to be designed for continuous power. This builds the unit relatively small. At least one level sensor must be provided anyway, so that the extra effort is limited holds.

Die Verwendung der Pumpe für nur einen Zweck erlaubt es, eine Turbopumpe mit großem Massenstrom und kleiner Förderhöhe zu wählen, zum Beispiel eine entsprechend ausgelegte Zentrifugal-, eine Halbaxial-, oder gar eine Axial- oder Propellerpumpe. Entsprechend hat auch die Verbindungsleitung einen großen Querschnitt, sodass der von der Pumpe bewegte Förderstrom nicht wesentlich kleiner als der der Zapfpistole ist. Vorzugsweise wird die Pumpe mit ihrem Elektromotor tief in die erste Kammer gelegt, sodass die Verbindungsleitung auf deren Druckseite ist. So braucht die Pumpe nicht ansaugen und kann nach dem Einschalten sofort voll fördern.The Use of the pump for only one purpose allows a turbopump with a large mass flow and small premium to choose Example, a suitably designed centrifugal, a Halbaxial-, or even an axial or propeller pump. Correspondingly, too the connecting line has a large cross section, so that of the pump moving flow not much smaller than that of the fuel nozzle. Preferably put the pump deep in the first chamber with its electric motor, so that the connecting line is on the pressure side. So needs do not aspirate the pump and can fully boost immediately after switching it on.

In Weiterverfolgung des Erfindungsgedankens ist an oder bei dem äusseren Ende des Einfüllstutzens ein Sensor vorgesehen, der der Steuereinheit einen Betankungszustand meldet, worauf diese eine Inbetriebnahme der Pumpe freigibt. Damit ist zunächst sichergestellt, dass die Pumpe nur während des Betankens eingeschaltet werden kann.In Follow-up of the inventive concept is on or at the outer End of the filler neck a sensor is provided, the control unit a refueling state reports, whereupon this releases a commissioning of the pump. In order to is first ensure that the pump is only switched on during refueling can be.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit so gestaltet, dass sie die Pumpe einschaltet, wenn das Signal vom Füllstandssensor in der ersten Kammer einen ersten, unteren Schwellenwert erreicht und sie wieder ausschaltet, wenn das Signal vom Füllstandssensor in der ersten Kammer einen zweiten, oberen, Schwellenwert erreicht. Der untere Schwellenwert ist so gewählt, dass die Pumpe erst eingeschaltet wird, wenn sie bereits gefüllt ist.Preferably the control unit is designed to turn on the pump, if the signal from the level sensor reached in the first chamber, a first, lower threshold and turn it off again when the signal from the level sensor in the first chamber reaches a second, upper threshold. The lower threshold is chosen so that the pump is first switched on will, if already filled is.

In Weiterbildung der Erfindung vergleicht die Steuereinheit nach dem Abschalten die Signale von den beiden Füllstandssensoren und die Pumpe wieder einschaltet, wenn das Signal vom Füllstandssensor in der ersten Kammer größer als das Signal vom Füllstandssensor in der zweiten Kammer ist. Wenn der Förderstrom der Pumpe kleiner als der der Zapfpistole ist, findet so – vorzugsweise nach einem geeignet gewählten Zeitintervall – ein letzter Niveauausgleich zwischen den beiden Kammern statt.In Development of the invention compares the control unit after the Turn off the signals from the two level sensors and the pump turns back on when the signal from the level sensor in the first Chamber bigger than the signal from the level sensor in the second chamber. When the flow rate of the pump is smaller than that of the fuel nozzle is so - preferably after one suitable selected Time interval - on last level balance between the two chambers.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:in the The invention will be described below with reference to figures and explained. They show:

1: Einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Tank in Fahrzeugquerrichtung (in einer YZ-Ebene) 1 : A schematic section through a tank according to the invention in the vehicle transverse direction (in a YZ plane)

2: Eine erste Variante des Detailes A, 2 : A first variant of detail A,

3: Eine zweite Variante des Detailes A. 3 : A second variant of detail A.

4: Detail B in 1. 4 : Detail B in 1 ,

In 1 ist die Seitenwand 1 eines Kraftfahrzeuges nur angedeutet. Durch eine Öffnung 1' in der Seitenwand 1 ist ein Füllrohr 2 zum Betanken zugänglich, das in einen insgesamt mit 3 bezeichneten Tank mündet. Der Tank besteht aus zwei Kammern 4,5, eine auf der rechten und eine auf der linken Seite des Kraftfahrzeuges, und dazwischen einem hochgezogenen und eingeschnürten Bereich 6. Unter diesem und zwischen den beiden Kammern 4,5 ist so ein Freiraum 7 geschaffen, der einer Kardanwelle 8 und gegebenenfalls auch einem Auspuff 9 Raum bietet.In 1 is the sidewall 1 of a motor vehicle only hinted at. Through an opening 1' in the sidewall 1 is a stuffing tube 2 accessible for refueling, in a total with 3 designated tank empties. The tank consists of two chambers 4 . 5 one on the right and one on the left side of the motor vehicle, and in between a raised and constricted area 6 , Under this and between the two chambers 4 . 5 is such a freedom 7 created by a propeller shaft 8th and possibly also an exhaust 9 Room offers.

Im Inneren der rechten Kammer 4 befindet sich möglichst tief unten eine spezielle Pumpe 11 mit einem elektrischen Antriebsmotor 12. Diese Pumpe 11 dient nur dem Niveauausgleich beim Betanken. Für den normalen Betrieb ist eine eigene Installation von Pumpen und gegebenenfalls auch Saugstrahlpumpen vorgesehen, die den Treibstoff zum Verbrennungsmotor des Fahrzeuges befördert. Diese kann von beliebiger Bauart sein, sie ist nicht Gegenstand der Erfindung. Die Pumpe 11 ist für ihren speziellen Zweck für eine große Fördermenge bei kleiner Förderhöhe ausgelegt und fördert in eine Verbindungsleitung 13. Dem entsprechend hat diese einen großen Querschnitt. Dadurch kann während des Betankens der Niveauausgleich zwischen den beiden Kammern ungefähr so schnell erfolgen, wie die Zapfpistole liefert.Inside the right chamber 4 is located as low as possible a special pump 11 with an electric drive motor 12 , This pump 11 serves only for leveling during refueling. For normal operation, a separate installation of pumps and possibly also suction jet pumps is provided, which conveys the fuel to the internal combustion engine of the vehicle. This can be of any type, it is not the subject of the invention. The pump 11 is designed for its special purpose for a large flow rate at low head and promotes in a connecting line 13 , Accordingly, this has a large cross section. As a result, the leveling between the two chambers during refueling can be about as fast as the fuel nozzle delivers.

Die Pumpe 11 mit Motor 12 wird von einer Steuereinheit 14 mit Strom versorgt und ein- beziehungsweise ausgeschaltet. Dazu braucht die Steuereinheit 14 Eingangssignale von zwei Füllstandssensoren 17,18 und von einem Sensor zur Meldung eines Betankungszustandes. Die Sensoren können von beliebiger Bauart sein, hier haben sie je einen Schwimmer 19, und dienen vorwiegend der Füllstandsanzeige im Fahrzeug. Für die Steuerung der Pumpe 11 brauchen sie der Steuereinheit 14 nur bei Erreichen der Maximalniveaus 20,22 und der Minimalniveaus 21,23 in den beiden Kammern 4,5 ein Signal liefern.The pump 11 with engine 12 is from a control unit 14 powered and turned on or off. This requires the control unit 14 Input signals from two level sensors 17 . 18 and a sensor for reporting a refueling condition. The sensors can be of any type, here they each have a float 19 , and serve mainly the level indicator in the vehicle. For the control of the pump 11 you need the control unit 14 only when the maximum levels are reached 20 . 22 and the minimum levels 21 . 23 in the two chambers 4 . 5 provide a signal.

Schließlich ist noch ein Sensor 30 vorhanden, der der Steuereinheit 14 meldet, wenn getankt wird. Nur dann ist ein Einschalten der Pumpe 11 möglich. In 1 ist der Sensor 30 zum Beispiel ein induktiver oder kapazitiver Sensor, der meldet, dass der Tankdeckel 31 abgenommen ist. In 2 ist der Sensor 30' ein ähnlicher Sensor. Der meldet, dass das Mundrohr 32 der Zapfpistole in das Füllrohr 2 eingeführt ist. In 3 ist der Sensor 30'' ein Kontaktsensor oder Bewegungsfühler, der das Öffnen der Tankklappe 33 meldet.Finally, there is a sensor 30 present to the control unit 14 reports when refueling. Only then is the pump switched on 11 possible. In 1 is the sensor 30 For example, an inductive or capacitive sensor that signals that the fuel cap 31 is removed. In 2 is the sensor 30 ' a similar sensor. The reports that the mouth tube 32 the fuel nozzle in the filling tube 2 is introduced. In 3 is the sensor 30 '' a contact sensor or motion sensor that opens the fuel door 33 reports.

In 4 ist noch ein Ausführungsbeispiel einer Pumpe dargestellt, die für eine große Fördermenge bei geringem Druck ausgelegt ist. Sie ist eine aus Pumpe und Motor bestehende Einheit mit vertikaler Achse, vorzugsweise eine Spaltrohrpumpe oder eine Motorpumpe mit durchflutetem Motor. Am unteren Ende der Pumpe 11 ist ein Saugrohr 40, das sich in eine Pumpkammer 41 erweitert. In dieser dreht sich ein Rotor 42 mit halbachsialen Schaufeln 43. Diese erstrecken sich vorwiegend in axialer Richtung, in radialer Richtung sind sie nur kurz. Sie fördern in ein Spiralgehäuse 43, an das die Verbindungsleitung 13 anschließt. Der Durchströmquerschnitt der Pumpe 11 und der Verbindungsleitung 13 ist relativ groß, um einen großen Förderstrom zu gestatten. Die Pumpeinheit ist so tief in der Kammer 4 angeordnet, dass der Rotor 42 bei minimalem Niveau 21 des Treibstoffes noch eintaucht, sodass die Pumpe ohne beim Einschalten ohne Ansaugen sofort zu fördern beginnt.In 4 Yet another embodiment of a pump is shown, which is designed for a large flow rate at low pressure. It is a unit consisting of pump and motor with a vertical axis, preferably a canned pump or a motor pump with a flooded motor. At the bottom of the pump 11 is a suction tube 40 which is in a pumping chamber 41 extended. In this rotates a rotor 42 with half-axial blades 43 , These extend predominantly in the axial direction, in the radial direction they are only short. They promote in a spiral housing 43 to which the connecting line 13 followed. The flow area of the pump 11 and the connection line 13 is relatively large to allow a large flow. The pumping unit is so deep in the chamber 4 arranged that the rotor 42 at a minimal level 21 of the fuel is still immersed, so that the pump immediately starts without suction when switched on.

Die Pumpe 11 kann eingeschaltet werden, wenn zunächst der Sensor 30 einen Betankungszustand anzeigt. Sie wird dann eingeschaltet, wenn das Signal vom Füllstandssensor 17 in der ersten Kammer 4 einen ersten, unteren Schwellenwert 21 erreicht beziehungsweise (wenn vorzeitig nachgetankt wirrd) wenn der Füllstandssensor ein Ansteigen des Niveaus feststellt. Sie wird wieder ausgeschaltet, wenn das Signal vom Füllstandssensor 17 in der ersten Kammer einen zweiten, oberen, Schwellenwert 20 erreicht. Es kann noch vorgesehen sein, dass nach Abschalten der Pumpe nach einem bestimmten Zeitintervall die Pumpe nocheinmal kurz eingeschaltet wird, um die Niveaus ganz abzugleichen. Das empfiehlt sich, wenn die Zapfpistole einen größeren Förderstrom liefert, als die Pumpe.The pump 11 can be turned on when first the sensor 30 indicates a refueling condition. It is then turned on when the signal from the level sensor 17 in the first chamber 4 a first, lower threshold 21 or (if prematurely refilled) if the level sensor detects an increase in the level. It will turn off again when the signal from the level sensor 17 in the first chamber, a second upper threshold 20 reached. It can still be provided that after switching off the pump after a certain time interval, the pump is turned on again briefly to completely adjust the levels. This is recommended if the fuel nozzle delivers a larger flow than the pump.

Claims (8)

Mehrkammertank für Kraftfahrzeuge, dessen Kammern (4,5) über einen hoch liegenden eingeschnürten Bereich (6) ineinander übergehen, wobei eine erste Kammer (4) über einen Einfüllstutzen (2) verfügt und eine die Einschürung überbrückende Leitung (13) die Verbindung zu einer zweiten Kammer (5) herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (13) eine für den Niveauausgleich beim Betanken ausgelegte von einem Elektromotor (12) angetriebene Pumpe (11) vorgesehen ist, und dass in beiden Kammern (4,5) je ein Füllstandssensor (17,18) vorgesehen ist, deren Ausgangssignale einer Steuereinheit (14) zur Verfügung stehen, die den Elektromotor (12) der Pumpe (11) ansteuert.Multi-chamber tank for motor vehicles whose chambers ( 4 . 5 ) over a high-lying constricted area ( 6 ), with a first chamber ( 4 ) via a filler neck ( 2 ) and a bridging line ( 13 ) the connection to a second chamber ( 5 ), characterized in that in the line ( 13 ) a leveling for refueling designed by an electric motor ( 12 ) driven pump ( 11 ) and that in both chambers ( 4 . 5 ) one level sensor each ( 17 . 18 ) is provided whose output signals a control unit ( 14 ) are available, which the electric motor ( 12 ) of the pump ( 11 ). Mehrkammertank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (11) eine Turbopumpe mit großem Massenstrom und kleiner Förderhöhe ist.Multi-chamber tank according to claim 1, characterized in that the pump ( 11 ) is a turbo pump with large mass flow and low head. Mehrkammertank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (11) im Inneren der ersten (4) Kammer ist.Multi-chamber tank according to claim 1, characterized in that the pump ( 11 ) inside the first ( 4 ) Chamber is. Mehrkammertank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an oder bei dem äusseren Ende des Einfüllstutzens (2) ein Sensor (30; 30';30'') vorgesehen ist, der der Steuereinheit (14) einen Betankungszustand meldet, worauf diese die Inbetriebnahme der Pumpe (11) freigibt.Multi-chamber tank according to claim 1, characterized in that at or at the outer end of the filler neck ( 2 ) a sensor ( 30 ; 30 '; 30 '' ) provided to the control unit ( 14 ) reports a refueling state, after which the commissioning of the pump ( 11 ) releases. Mehrkammertank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) die Pumpe einschaltet, wenn das Signal vom Füllstandssensor (17) in der ersten Kammer (4) einen ersten, unteren Schwellenwert (21) erreicht und sie wieder ausschaltet, wenn das Signal vom Füllstandssensor (17) in der ersten Kammer (4) einen zweiten, oberen, Schwellenwert (20) erreicht.Multi-chamber tank according to claim 4, characterized in that the control unit ( 14 ) turns on the pump when the signal from the level sensor ( 17 ) in the first chamber ( 4 ) a first, lower threshold ( 21 ) and turns it off again when the signal from the level sensor ( 17 ) in the first chamber ( 4 ) a second upper threshold ( 20 ) reached. Mehrkammertank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) nach dem Abschalten der Pumpe (11) die Signale von den beiden Füllstandssensoren (17,18) vergleicht und die Pumpe (11) wieder einschaltet, wenn das Signal vom Füllstandssensor (17) in der ersten Kammer (4) größer als das Signal vom Füllstandssensor (18) in der zweiten (5) Kammer ist.Multi-chamber tank according to claim 1, characterized in that the control unit ( 14 ) after switching off the pump ( 11 ) the signals from the two level sensors ( 17 . 18 ) compares and the pump ( 11 ) when the signal from the level sensor ( 17 ) in the first chamber ( 4 ) greater than the signal from the level sensor ( 18 ) in the second ( 5 ) Chamber is. Mehrkammertank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der Signale von den beiden Füllstandssensoren (17,18) nach einem vorgegeben Zeitintervall erfolgt.Multi-chamber tank according to claim 6, characterized in that the comparison of the signals from the two level sensors ( 17 . 18 ) occurs after a predetermined time interval. Mehrkammertank nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (14) aus den Signalen der beiden Füllstandssensoren (17,18) der gesamte Tankinhalt zur Anzeige im Fahrzeug ermittelt wird.Multi-chamber tank according to claim 5, characterized in that in the control unit ( 14 ) from the signals of the two level sensors ( 17 . 18 ) the total tank content for display in the vehicle is determined.
DE200510041362 2004-08-31 2005-08-31 Multi-chamber fuel tank for motor vehicle has motor-driven pump for balancing the level during refueling, level sensor in each chamber whose output signal is fed to control unit that controls pump motor Ceased DE102005041362A1 (en)

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