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Aus
der
DE 37 00 934 C2 ist
eine Gasfeder bekannt, die ein Rohr aufweist, das endseitig Endstücke
enthält. Durch eines der Endstücke führt
abgedichtet die Kolbenstange in den Zylinderraum der Gasfeder.
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Um
die Endstücke mit dem Rohr der Gasfeder zu verbinden, enthält
jedes Endstück eine umlaufende Ringnut mit einem darin
liegenden O-Ring. Mittels eines Walzverfahrens wird in das Rohr
auf Höhe der Ringnut eine umlaufende Sicke eingewalzt,
die die mechanische Verbindung zwischen dem Endstück und
dem Rohr herstellt. Gleichzeitig wird mit dem Einwalzen der Sicke
auch die Abdichtung gegenüber dem Rohrstück erzeugt.
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Diese
Konstruktion eignet sich insbesondere für Gasfedern aus
Edelstahl. Die bis dahin üblichen Verbindungsverfahren
zwischen Endstück und Gasfeder waren auf Edelstahlrohre
nicht übertragbar.
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So
war es beispielsweise bei Edelstahl nicht möglich, das
Rohr über das Endstück ein Stück weit überstehen
zu lassen und diesen überstehenden Rand umzubördeln.
Die Materialeigenschaften von Edelstahl haben eine derartige Umformung
in Verbindung mit Gasfedern unmöglich gemacht.
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Aus
anderen Druckschriften ist es darüber hinaus bekannt, beispielsweise
in dem bodenseitigen Endstück ein Ventil vorzusehen, über
das der Zylinderraum gefüllt wird.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe der Erfindung eine hydraulische oder pneumatische
Einrichtung zu schaffen, bei der die Verbindung zwischen dem Rohr
und dem Endstück weiter vereinfacht ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine hydraulische
oder pneumatische Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1
gelöst.
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Die
neuartige hydraulische oder pneumatische Einrichtung weist ein Rohr
auf, das als Zylinderrohr dient. In jedem Ende des Rohrs sitzt ein
Endstück. Eines der beiden Endstücke enthält
eine Durchgangsbohrung, durch die eine Kolbenstange in das Innere
der Anordnung führt. Auf dem innenliegenden Ende sitzt
auf der Kolbenstange ein Kolben.
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Jedes
der beiden Endstücke ist mit dem Rohr laserverschweißt.
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Das
Laserverschweißen des Endstücks mit dem Rohr hat
den Vorteil, zusätzlichen Dichtungen zwischen dem Endstück
und dem Rohr entbehrlich zu machen. Außerdem ist keine
Ma terialumformung erforderlich, um die Verbindung zwischen dem Rohr und
dem Endstück herzustellen. Dadurch vereinfacht sich die
Herstellung des Endstücks durch Einsparen von Bearbeitungsvorgängen.
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Der
Wärmeeintrag, der beim Laserschweißen entsteht,
ist so gering, dass keine Temperaturerhöhung auftritt,
die die Dichtung der Kolbenstange in irgendeiner Weise negativ beeinflussen
könnte. Andererseits ist die Laserverschweißung
zuverlässig dicht und in der Lage, auch hohe Kräfte
auszuhalten.
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Da
keine Materialverformung auftritt, können auch keine weitergehenden
Spannungen im Rohr entstehen, was zu unerwünschten Durchmesserschwankungen
führen könnte.
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Insbesondere
eignet sich die neue Verbindungstechnik zwischen dem Endstück
und dem Rohr dazu, Gasfedern und dergleichen zu bauen, die keinen
Kreisquerschnitt haben.
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Die
bisherigen Verbindungstechniken wie umbördeln des Rands
oder einprägen einer umlaufenden Sicke setzen einen rotationssymmetrischen Körper
voraus. Die Laserschweißnaht dagegen ist nicht an rotationssymmetrische
Gebilde gebunden.
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Darüber
hinaus kann bei der Laserverschweißung das kopfseitige
Endstück, durch das die Kolbenstange hindurchfährt
fertig vormontiert werden. Bei Gasfedern, bei denen eine andere
stoffschlüssige Verbindungstechnik eingesetzt wird, beispielsweise
beim Verlöten, kann die Dichtung in diesem kopfseitigen
Endstück erst nach dem Einlöten eingelegt werden.
Das Risiko der Beschädigung der eingesetzten Dichtung beim
anschließenden Einsetzen des bodenseitigen Endstücks
ist entsprechend groß. Insbesondere ist es bei der Löttechnik
unmöglich, innerhalb des Endstücks irgendwelche
Dichtungen vorab vorzusehen, beispielsweise Füllventile oder Überströmventile
bei blockierbaren Gasfedern.
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Zum
Abdichten der Kolbenstange kann ein O-Ring oder eine Lippendichtung
verwendet werden.
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Der
Querschnitt des Rohrs ist vorteilhafterweise über die Länge
konstant, kann sich jedoch auch ändern.
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Das
Rohr kann einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen,
beispielsweise einen Rechteckquerschnitt. Bei rechteckförmigen Rohren
ist eine sehr dichte Packung solcher Gasfedern nebeneinander möglich.
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Da
der Kolben im inneren der Gasfeder keine echte Abdichtungsfunktion
erfüllt, jedenfalls nicht bei unblockierbaren Gasfedern,
sondern hier nur als mechanischer Anschlag dient, kommt es auf dessen Dichtwirkung
nicht besonders an. Als Bestandteil von blockierbaren Gasfedern
besteht außerdem die Möglichkeit die Dichtung
auf den Kolbenkörper aufzuvulkanisieren, um in den Ecken
eine gute Dichtung zu erreichen.
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Vorteilhafterweise
bestehen die Verschlussstücke und das Rohr aus demselben
Material. Sie können auch unterschiedlich sein, wenn dies
aus Herstellungsgründen vorteilhaft ist, beispielsweise das
eine oder beide Endstücke spangebend bearbeitet werden
müssen, während die Rohre nur abzulängen
sind.
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Das
Rohr und die Endstücke können aus einem korrosionsbeständigen
Material, beispielsweise Edelstahl, bestehen.
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Wenn
das Endstück an seinem aus dem Rohr vorstehenden Ende mit
einer umlaufenden Schulter versehen ist, dessen radiale Tiefe vorzugsweise
der Wandstärke des Rohr entspricht, vereinfacht sich die
Herstellung. Der zu verschweißende Spalt liegt an der Umfangsfläche,
was es ermöglicht den Schweißkopf radial an das
Rohr, also von der Seite heranführen zu können.
Dadurch ist die Gestaltung der Schweißeinrichtung unabhängig
von der Länge oder dem Durchmesser der hydraulischen oder
pneumatischen Einrichtung.
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Im Übrigen
sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die
nachfolgende Figurenbeschreibung erläutert Aspekte zum
Verständnis der Erfindung. Weitere nicht beschriebene Details
kann der Fachmann in der gewohnten Weise den Zeichnungen entnehmen,
die insoweit die Figurenbeschreibung ergänzen. Es ist klar,
dass eine Reihe von Abwandlungen möglich sind.
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Die
nachfolgenden Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstäblich.
Zur Veranschaulichung der wesentlichen Details kann es sein, dass
bestimmte Bereiche übertrieben groß dargestellt
sind. Darüber hinaus sind die Zeichnungen vereinfacht und
enthalten nicht jedes in der praktischen Ausführung gegebenenfalls
vorhandenen Detail.
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Die
einzige Figur der Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße
Gasfeder in einem Längsschnitt.
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Als
Beispiel für die erfindungsgemäße hydraulische
oder pneumatische Einrichtung ist in der Figur eine nicht blockierbare
Gasfeder 1 gezeigt. Zu der Gasfeder 1 gehört
ein Zylinderrohr 2, in dem endseitig Endstücke 3 und 4 eingesetzt
sind, sowie eine Kolbenstange 5 und ein Kolben 6.
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Das
Zylinderrohr 2 ist ein glattwandiges Rohr mit konstantem
Querschnitt, beispielsweise ein Rundrohr. Das Rohr 2 endet
an beiden Seiten an ringförmigen Stirnflächen 7 und 8,
die parallel zu einander liegen. Die Ebenen, die die Stirnkanten 7 und 8 definieren,
schneiden rechtwinklig die Längsachse des geraden Zylinderrohrs 2.
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Das
Endstück 4 weist einen zylindrischen Abschnitt 9 und
eine außen liegende Stirnfläche 10. Im
Abstand von der Stirnfläche 10 bildet das Endstück 4 einen
radialen Flansch oder Bund 11, der über den Abschnitt 9 radial übersteht.
Der Abschnitt 9 hat, über die Länge gesehen,
konstanten Querschnitt und definiert eine Außenumfangsfläche 12,
so dass er mit geringem Spiel in das Rohr 2 hineinpasst. Der Übergang
zwischen dem Flansch 11 und dem Abschnitt 9 stellt
eine gerade, ringförmige und ebene Schulterfläche 13 dar.
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Die
radiale Tiefe der Schulter 13, d. h. der Überstand
des Flansches 11 über die Außenumfangsfläche 12,
entspricht der Wandstärke des Zylinderrohrs 2.
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In
eingestecktem Zustand, wie er in der Figur gezeigt ist, liegt die
Schulter 13 an der planen, ringförmigen Stirnfläche 7 an.
Die Außenumfangsfläche des Flansches 12 geht
glatt und bündig in die Außenumfangsfläche
des Zylinderrohrs 2 über.
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Durch
das kopfseitige Endstück 4 führt konzentrisch
eine Durchgangsbohrung 14, durch die die Kolbenstange 5 in
das Innere der Gasfeder 1 läuft. Innerhalb der
Durchgangsbohrung 14 ist eine umlaufende, im Querschnitt
rechteckige Ringnut 15 vorgesehen, die einen abdichtenden
O-Ring 16 aufnimmt. In der Ringnut 15 ist der
O-Ring 16 entsprechend gekammert.
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Der
Aufbau des bodenseitigen Endstücks 3 entspricht
dem kopfseitigen Endstück 4 insofern, als sich
das Endstück 3 ebenfalls aus einem Abschnitt 17,
einem Flansch 18 und einer am Übergang zwischen
dem Abschnitt 17 und dem Flansch 18 liegenden
planen Ringschulter 19 zusammensetzt. Das Endstück 3 ist
nach außen von einer ebenen Stirnfläche 20 begrenzt.
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Die
Außenumfangsfläche des Abschnittes 17 entspricht
der lichten Weite des Rohres 2, so dass der Abschnitt 7 stöpselartig
in das Rohr 2 einführbar ist, wie dies auch für
das kopfseitige Endstück 4 zutrifft.
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Durch
das bodenseitige Endstück 3 führt eine
Durchgangsbohrung 21 hindurch, die als Füllbohrung
dient und nach dem Füllen mit einer eingepressten Kugel 22 verschlossen
wird.
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Der
Kolben 6 ist eine ringförmige Scheibe mit einer
Bohrung 23, mit der der Kolben 6 auf einen verjüngten
Zapfen 24 der Kolbenstange 5 aufgeschoben ist.
Nach dem Aufschieben wird der Kolben 2 durch Ausbildung
eines Schließkopfes 25 mit der Kolbenstange 5 vernietet.
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Der
Kolben 6 enthält eine umlaufende Ringnut 26,
in der ein abdichtender O-Ring 27 angeordnet ist. Eine
nicht weiter erkennbare Drosselbohrung, die durch den Kolben 6 hindurch
führt, verbindet die beiden beidseits des Kolbens 6 liegenden
Zylinderkammern.
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Bei
der fertig montierten Gasfeder 1 sind die beiden Endstücke 3 und 4 mit
dem Rohr 2 laserverschweißt. Hierzu wird ein Laserschweißkopf 28 verwendet,
mit dem das austretende Laserlicht 29 auf die Trennfuge
zwischen der Schulter 13 und der Stirnfläche 7 bzw.
der Schulterfläche 19 und der Stirnfläche 8 gerichtet
wird. Es entsteht eine umlaufende Laserschweißnaht, die
den Flansch 11 mit dem Rohr 2 bzw. den Flansch 18 mit
dem Rohr 2 stoffschlüssig verbindet.
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Die
Laserschweißnaht liegt auf der Flanke des Zylinderrohrs 2.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen pneumatischen
oder hydraulischen Anordnung kann wie folgt aussehen: Auf entsprechenden
Drehautomaten oder als Kaltschmiedestück wird das Endstück 2 hergestellt.
Das Gleiche gilt für das kopfseitige Endstück 4.
Nach der Herstellung wird das kopfseitige Endstück 4 mit
der O-Ring Dichtung 16 in der Ringnut 15 versehen.
Anstelle eines O-Rings können hier auch Lippendichtungen
eingesetzt werden. Der O-Ring ist lediglich beispielhaft für
Dichtungen veranschaulicht.
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In
einem parallelen Fertigungsschritt wird der hergestellte scheibenringförmige
Kolben 6 auf den Zapfen 24 der Kolbenstange 5 aufgeschoben
und dort, wie gezeigt, vernietet. Die Außenumfangsfläche des
Kolbens 6 liegt rota tionssymmetrisch zu der Längsachse
der geraden Kolbenstange 5.
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Nachdem
die Einzelteile insoweit vorgefertigt sind, wird beispielsweise
zunächst die Kolbenstange 5 von der rechten Seite,
bezogen auf die Darstellung in der Figur, in das kopfseitige Endstück 4 eingeschoben.
Sodann wird das aus der Kolbenstange 5, dem Kolben 6 und
dem Endstück 4 bestehende Gebilde in das Zylinderrohr 2 eingesteckt,
bis die Schulter 13 an der Stirnfläche 7 anliegt.
Das erhaltene Gebilde wird in eine Laserschweißmaschine
eingelegt und die Laserschweißnaht erzeugt, die dem Flansch 11 mit
dem Rohr 2 an dessen Stirnfläche 7 verbindet.
Dazu kann das Rohr 2 auf Paare von Rollen aufgelegt werden und
gedreht werden, um fortlaufend längs des Umfangs die Laserschweißnaht
mit Hilfe des ortsfesten Laserschweißkopfes 28 zu
erzeugen. Mit Hilfe entsprechender axialer Anschläge wird
dafür gesorgt, dass der Laserstrahl 29 exakt den
Fügespalt zwischen der Schulter 19 und der Stirnfläche 7 trifft,
um die Schweißnaht dort ohne Zuschlagstoffe erzeugen zu
können.
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Der
Abschnitt 9 steckt, wie die Figur erkennen lässt,
stöpselartig in dem Rohr 2, während der Flansch 11 die
Einstecktiefe definiert. Außerdem sorgt der Abschnitt 9 aufgrund
der Lage seiner Außenumfangsfläche 12 dafür,
dass die Bohrung 14 für die Kolbenstange 5 koaxial
zu dem Rohr 2 verläuft.
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Nachdem
auf die beschriebene Art und Weise das kopfseitige Endstück 4 mit
dem Rohr 2 stoffschlüssig und gasdicht verbunden
ist, wird auf der Bodenseite das bodenseitige Endstück 3 in ähnlicher Weise
eingesteckt. Der Abschnitt 17 sitzt wiederum stöpselartig
in dem Rohr 2, wäh rend die Schulter 19 an
der Stirnseite 8 praktisch spaltfrei anliegt. Nunmehr wird
in derselben Schweißmaschine die Schweißnaht wie
oben beschrieben erzeugt, die den Flansch 18 stoffschlüssig
mit dem Rohr 2 längs dem Umfang des Rohrs 2 verbindet.
Die Gasfeder 1 ist damit mechanisch fertiggestellt.
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In
einem weiteren Schritt kann sie über die Füllöffnung 21 mit
entsprechendem inertem Gas gefüllt werden, bis auf den
gewünschten Betriebsdruck. In der Füllmaschine
wird nach dem Erreichen des Betriebsdrucks noch vor dem Abkoppeln
von der Füllmaschine die Stahlkugel 22 eingepresst,
um dauerhaft gasdicht die Füllöffnung 21 zu
verschließen.
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Aufgrund
der Laserschweißnaht, die das bodenseitige Endstück 3 mit
dem Rohr 2 verbindet, wird die glatte Oberfläche
des Rohrs 3 nicht beschädigt. Die Außenseite
des Rohrs 3 kann in der Füllmaschine als Dichtfläche
verwendet werden.
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Ein
weiterer Vorteil der Laserschweißnaht zum Verbinden des
Endstücks 3 mit dem Rohr 2 besteht in
dem Wegfall der sonst erforderlichen Dichtungen, die beim Stand
der Technik auf dem Abschnitt 17 des Endstückes 3 sitzen
würden. Durch den Wegfall dieser Dichtungen und wegen des
extrem geringen Raumbedarfes der Laserschweißnaht kann
das Endstück 3 in axialer Richtung sehr viel schwächer
ausgebildet werden. Es genügt ein axial sehr kurzer Abschnitt 17,
der gerade ausreicht, um die Verschlusskugel 22 sicher
zu halten.
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Nach
dem Füllen ist eine Gasfeder entstanden, die in der bekannten
Weise arbeitet. Die beiden Endstücke 3 und 4 schließen,
zusammen mit dem Rohr 2, einen Gasraum ein, in den die
Kolbenstange 5 mehr oder weniger tief eintaucht. Der Kolben 6 hat überwiegend
die Funktion eines mechanischen Anschlags um ein Herausschleudern
der Kolbenstange 5 zu verhindern. Durch den Kolben 6 hindurchführende
Bohrungen, die der Einfachheit halbe nicht gezeigt sind dienen als
Drosselbohrungen, um die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 6 in
der Gasfeder zu begrenzen, wenn die äußere Belastung
auf der Kolbenstange 5 schlagartig wegfällt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Anordnung liegt der zu verschweißende
Fügespalt an der Außenumfangsfläche des
Rohres 2. Die Lage ergibt sich, weil die Endstücke
mit den radial weg stehenden Flanschen 11 bzw. 18 versehen
sind. Gemäß einer alternativen Ausführungsform,
deren bildliche Darstellung zum Verständnis nicht erforderlich
ist, können diese Flansche 11 und 18 auch
entfallen. Der Fügespalt zwischen dem Endstück 3 bzw. 4 und
dem Rohr 2 würde dann an der Stirnseite des Rohres 2 liegen.
Er folgt der Innenkontur des Rohrs 2 bzw. der Außenumfangsfläche 12 des
Endstücks 4 bzw. der entsprechenden Außenumfangsfläche
an dem Abschnitt 17 des Endstücks 3.
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Es
ist auch denkbar, eine gemischte Variante zu verwenden, bei der
beispielsweise das ohnehin als Drehteil herzustellende Endstück 4 mit
dem Flansch 11 versehen ist, während das Endstück 3 als Stanzteil
ausgeführt ist und keinen Flansch 18 aufweist,
sondern lediglich als Stöpsel in dem Rohr 2 steckt.
In diesem Falle wäre die Stirnfläche 8 mit
der außenliegenden Stirnfläche des Endstücks 3 bündig.
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Im Übrigen
ist dem Fachmann sofort klar, dass die neue der Art der Verbindung
der Endstücke 3, 4 mit dem Rohr 2,
bei allen möglichen Arten von Gasfedern oder Dämpfern
realisierbar verwendbar ist, wie blockierbare Gasfedern, Gasfedern
mit gestufter Kennlinie und dergleichen mehr, indem die aus dem
Bereich der Gasfedern üblichen Zusatzmaßnahmen
vorgesehen werden.
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Bei
einer Gasfeder sind die Endstücke mit dem Zylinderrohr über
eine Laserschweißnaht verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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