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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für
einen Dieselmotor.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
Dieselmotor weist eine Common Rail bzw. gemeinsame Druckleitung
auf, in der ein Kraftstoff unter hohem Druck gesammelt wird. Der
unter hohem Druck stehende Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffeinspritzdüse
in einen Verbrennungsraum des Dieselmotors eingespritzt. Der Druck
in der Common Rail, der als ein Common-Rail-Druck bezeichnet wird,
wird durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) gesteuert. Ein
derartiges Kraftstoffeinspritzsystem ist in der
JP-11-93735A offenbart.
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Bis
sich der Motor nach dem Starten des Dieselmotors aufgewärmt
hat, kann es zu einem rauen bzw. umrunden Leerlauf (einer als unangenehm empfundenen
Vibration aufgrund eines instabilen Motorleerlaufbetriebs, sogenanntes
Klopfen) oder zu Weißrauchbildung im Abgas kommen. Es ist
denkbar, dass diese Art von rauem bzw. unrundem Leerlauf und Weißrauchbildung
aufgrund von Variationen der Kraftstoffeinspritzmenge und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts,
einer Veränderung der Kraftstoffstrahlform, einer Variation
des Common-Rail-Drucks und dergleichen entstehen können.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts des vorstehend erläuterten
Sachverhalts entwickelt worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Steuervorrichtung für einen Dieselmotor zu
schaffen, die in der Lage ist, den rauen bzw. unrunden Leerlauf
und die Weißrauchbildung zu reduzieren bzw. einzuschränken.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung detektiert eine Motorsteuervorrichtung eine
Motordrehzahlvariation und erhöht den Common-Rail-Druck entsprechend
der Motordrehzahlvariation. Somit ist es möglich, den unrunden
Leerlauf einzuschränken bzw. zu reduzieren.
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Wenn
die Motordrehzahlvariation einen spezifizierten bzw. vorgegebenen
Referenzwert überschreitet, wird der Druck in der Common-Rail
auf einen Wert erhöht, der über einem normalen
Common-Rail-Druck liegt, der durch eine Leerlaufdrehzahlregelung
definiert wird. Wenn die Motordrehzahlvariation den spezifizierten
bzw. vorgegebenen Referenzwert unterschreitet, wird der Common-Rail-Druck
auf den normalen Common-Rail-Druck eingestellt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Motordrehzahlvariation basierend
auf einem erfassten Wert eines Motordrehzahlsensors detektiert,
der die Motordrehzahl erfasst. Auf diese Weise wird die Motordrehzahlvariation
korrekt detektiert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Motordrehzahlvariation basierend
auf einem erfassten Wert eines Klopfsensors detektiert, der ein
Klopfen des Motors erfasst.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoff-Luftverhältnis
in einem Abgas detektiert, und der Common-Rail-Druck wird entsprechend
dem detektierten Kraftstoff-Luftverhältnis erhöht.
Somit kann verhindert werden, dass das Abgas eine übermäßig
hohe Menge an unverbranntem Kraftstoff enthält.
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Wenn
das Kraftstoff-Luftverhältnis einen spezifizierten Referenzwert
unterschreitet, wird der Druck in der Common-Rail auf einen Wert
erhöht, der über einem normalen Common-Rail-Druck
liegt, der durch eine Leerlaufdrehzahlregelung definiert wird. Wenn
das Kraftstoff-Luftverhältnis den spezifizierten Referenzwert überschreitet,
wird der Common-Rail-Druck auf den normalen Common-Rail-Druck eingestellt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Druck der Common-Rail erhöht,
wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis einem spezifizierten
bzw. vorgegebenen Wert entspricht, bei dem es im Abgas zur Weißrauchbildung
kommt. Auf diese Weise wird die Entstehung von Weißrauch
im Abgas verhindert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Druckerhöhung
des Drucks in der Common-Rail basierend auf der Motorkühlmitteltemperatur
eingestellt.
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Auf
diese Weise kann die Druckerhöhung einem Fahrbetriebszustand
des Motors entsprechend auf einen angemessen Wert eingestellt werden.
Das heißt, dass verhindert wird, dass der raue bzw. unrunde
Leerlauf und die Weißrauchbildung aufgrund einer unzureichenden
Druckerhöhung nicht ausreichend reduziert bzw. eingeschränkt
werden können. Zudem werden eine übermäßige
Verstärkung von Verbrennungsgeräuschen und ein übermäßig
hoher Kraftstoffverbrauch verhindert.
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Es
ist zu bevorzugen, dass die Druckerhöhung um so mehr ansteigt,
je niedriger die Motorkühlmitteltemperatur ist. Somit kann
eine Einschränkung des unrunden Leerlaufs und der Weißrauchbildung erreicht
werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Druckerhöhung
des Drucks in der Common-Rail basierend auf einer Zeit eingestellt,
die seit dem Starten des Motors verstrichen ist.
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Somit
kann die Druckerhöhung einem Fahrbetriebszustand des Motors
entsprechend auf einen angemessen Wert eingestellt werden. Das heißt, dass
verhindert wird, dass der raue Leerlauf und die Weißrauchbildung
aufgrund einer unzureichenden Druckerhöhung nicht ausreichend
reduziert bzw. verringert werden können. Außerdem
werden eine übermäßige Verstärkung
von Verbrennungsgeräuschen und ein übermäßig
hoher Kraftstoffverbrauch verhindert.
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Bevorzugt
wird die Druckerhöhung umso größer eingestellt,
je kürzer die Zeit ist, die seit dem Starten des Dieselmotors
verstrichen ist. Auf diese Weise ist eine Einschränkung
bzw. eine Reduktion des rauen bzw. unrunden Leerlaufs und der Weißrauchbildung
möglich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Anhand
der nachstehenden Beschreibung werden weitere Aspekte, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung, in der identische Element mit identischen Bezugszeichen
versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Dieselmotorsteuervorrichtung
darstellt;
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2 ein
Flussdiagramm, das eine Verarbeitung darstellt, die durch die Dieselmotorsteuervorrichtung
ausgeführt wird;
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3 ein
Logikdiagramm, dass die Verarbeitung zeigt, die durch die Dieselmotorsteuervorrichtung
ausgeführt wird; und
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4 einen
Graphen zur Erläuterung eines Vorteils der Dieselmotorsteuervorrichtung.
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Ausführliche Beschreibung
der Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird eine Konfiguration einer
Steuervorrichtung 3 für einen Dieselmotor 1 beschrieben.
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Die
Steuervorrichtung 3 beinhaltet einen Kraftstofftank 5,
eine Hochdruckpumpe 7, die den Kraftstoff unter Druck setzt,
eine Common-Rail 9, die den unter hohem Druck stehenden
Kraftstoff sammelt, eine Kraftstoffeinspritzdüse 13,
die den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in einen Verbrennungsraum
eines jeweiligen Zylinders 11 einspritzt, und eine elektronische
Steuervorrichtungseinheit (ECU) 15.
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Die
Hochdruckpumpe 7 weist eine Speisepumpe (nicht gezeigt)
auf, die den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 5 pumpt.
Bei der Hochdruckpumpe 7 handelt es sich um eine hinlänglich
bekannte Plungerkolbenpumpe. Die Hochdruckpumpe 7 weist
zudem ein Regulierventil (nicht gezeigt) auf, das die Kraftstoffmenge
reguliert, die durch die Hochdruckpumpe 7 eingesogen wird.
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Bei
der Kraftstoffeinspritzdüse 7 handelt es sich
um eine hinlänglich bekannte elektromagnetische Einspritzdüse.
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Die
ECU 15 besteht vorwiegend aus einem Mikrocomputer mit einer
CPU, einem ROM, einem RAM und einem Flash-Speicher. Ein Drucksensor 7 erfasst
den Kraftstoffdruck in der Common-Rail 9 (den Common-Rail-Druck),
ein Startschalter 19 erfasst einen Motorstart, ein Motordrehzahlsensor 21 erfasst
die Drehzahl des Motors 1, ein Kühlmittelsensor 23 erfasst
die Temperatur des Motorkühlmittels und ein K/L-Sensor 25 erfasst
das Kraftstoff-Luftverhältnis des Abgases. Die ECU 15 empfängt
Ausgangssignale von den vorstehend angeführten Sensoren,
um die Abführ- bzw. Austragsmenge der Hochdruckpumpe 7,
die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzsteuerzeitpunkt
der Kraftstoffeinspritzdüse 13 zu steuern. Im
Speziellen wird die Abführmenge der Hochdruckpumpe 7 so
gesteuert, dass dadurch der Common-Rail-Druck auf einen spezifizierten
Wert eingestellt wird.
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Die
ECU 15 führt im ROM- oder Flash-Speicher gesammelte
Steuervorrichtungsprogramme aus. Eine durch die Steuervorrichtung 3 ausgeführte Verarbeitung
wird unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte
Flussdiagramm beschrieben. Diese Verarbeitung wird in spezifizierten
Zeitintervallen wiederholt ausgeführt, nachdem ein Zündschalter
(nicht gezeigt) eingeschaltet worden ist.
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In
Schritt S10 bestimmt der Computer basierend auf dem erfassten Signal
des Startschalters 19, ob der Motor 1 gestartet
worden ist. Lautet die Antwort Ja, wird das Verfahren bei Schritt
S20 fortgesetzt. Lautet die Antwort Nein, bleibt das Verfahren bei
Schritt S10 stehen.
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In
Schritt 20 misst der Motordrehzahlsensor 21 die
Motordrehzahl für eine spezifizierte Zeitspanne, und der
Computer berechnet eine Variation ΔNE der Motordrehzahl.
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Dann
bestimmt der Computer, ob die Variation ΔNE größer
als ein Referenzwert KNE ist. Wenn die Antwort
Ja lautet, wird das Verfahren bei Schritt S30 fortgesetzt. Wenn
die Antwort Nein lautet, wird das Verfahren bei Schritt S40 fortgesetzt.
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In
Schritt S30 wird der Common-Rail-Druck so eingestellt, dass er um ΔP
höher als ein normaler Druck P ist. Es ist zu beachten,
dass der normale Druck P durch eine hinlänglich bekannte
Leerlaufdrehzahlregelung (ISC bzw. Idle Speed Control) eingestellt
wird. Auf die Art und Weise des Einstellens der Druckerhöhung ΔP
wird in der Beschreibung an späterer Stelle eingegangen.
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In
Schritt S40 bestimmt der Computer, ob das durch den K/L-Sensor 25 detektierte
Kraftstoff-Luftverhältnis einen Referenzwert-KKL unterschreitet.
Lautet die Antwort in Schritt 40 Ja, wird das Verfahren
bei Schritt S30 fortgesetzt. Lautet die Antwort Nein, wird das Verfahren
bei Schritt S50 fortgesetzt. Es ist zu beachten, dass der Referenzwert
KKL im Hinblick auf die Weißrauchbildung
einen Grenzwert darstellt. Das heißt, dass es zur Weißrauchbildung
im Abgas kommt, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis den
Referenzwert KKL unterschreitet.
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In
Schritt S50 wird der Common-Rail-Druck auf den normalen Druck P
eingestellt.
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Unter
Bezugnahme auf 3 wird die vorstehende Verarbeitung
ausführlicher beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung
wird auch auf den Verfahrensschritt in Schritt 30 eingegangen.
Während des Betriebs R1 wird ΔP1 entsprechend
der Motorkühlmitteltemperatur eingestellt, die durch den Kühlmittelsensor 23 detektiert
wird. Insbesondere unter Bezugnahme auf ein Kennfeld, das eine Beziehung
zwischen der Motorkühlmitteltemperatur und ΔP1
darstellt, ist zu erkennen, dass ΔP1 entsprechend der Motorkühlmitteltemperatur
definiert wird. In diesem Kennfeld ist ΔP1 um so höher,
je niedriger die Motorkühlmitteltemperatur ist. Gespeichert
ist das Kennfeld im ROM der ECU 15.
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Während
des Betriebs R2 wird ΔP2 basierend auf einer Zeit eingestellt,
die seit dem Starten des Motors 1 verstrichen ist. Insbesondere
unter Bezugnahme auf eine Kennfeld, das eine Beziehung zwischen
der Zeit, die seit dem Starten des Motors 1 verstrichen
ist, und ΔP2 darstellt, ist zu erkennen, dass ΔP2
entsprechend der Zeit definiert wird, die verstrichen ist, nachdem
der Startschalter 19 den Motorstart detektiert hat. In
diesem Kennfeld ist die verstrichene Zeit umso kürzer,
je höher ΔP2 ist. Dieses Kennfeld wird ebenfalls
im ROM der ECU 15 gespeichert.
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Während
eines Betriebs R3 wird ΔP1 mit ΔP2 multipliziert,
um die Druckerhöhung ΔP zu erhalten. Während
eines Betriebs R4 wird der normale Druck P durch eine hinlänglich
bekannte Leerlaufdrehzahlregelung (ISC) eingestellt. Während
eines Betriebs R5 wird die Druckerhöhung ΔP dem
normalen Druck P hinzuaddiert, um den Common-Rail-Druck (P + ΔP)
zu erhalten.
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Es
ist zu beachten, dass der Vorgang in S30 ausgeführt wird,
wenn die Variation ΔNE größer als der
Referenzwert KNE ist oder wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis
den Referenzwert KKL unterschreitet.
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In
einem Schaltabschnitt SW sind ein Anschluss „B” und
ein Anschluss „C” so miteinander verbunden, dass
die Druckerhöhung ΔP dem normalen Druck P hinzuaddiert
wird.
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In
Schritt 50 wird der normale Druck P, der während
des Betriebs R4 festgelegt wird, als der Common-Rail-Druck definiert.
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Es
ist zu beachten, dass der Vorgang in Schritt S50 ausgeführt
wird, wenn die Variation ΔNE kleiner oder gleich dem Referenzwert
KNE ist oder wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis
größer oder gleich dem Referenzwert KKL ist.
In dem Schaltabschnitt SW werden ein Anschluss „A” oder
ein Anschluss „C” derart miteinander verbunden,
dass die Druckerhöhung ΔP zum normalen Druck P
nicht hinzuaddiert wird.
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Nachstehend
werden die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
- (1) Die Motorsteuervorrichtung 3 detektiert
eine Variation ΔNE der Motordrehzahl und erhöht
den Common-Rail-Druck gemäß der Variation ΔNE. Auf
diese Weise kann ein rauer Leerlauf reduziert werden.
- (2) Die Motorsteuervorrichtung 3 detektiert das Kraftstoff-Luftverhältnis
im Abgas und erhöht den Common-Rail-Druck entsprechend
dem Kraftstoff-Luftverhältnis. Auf diese Weise wird verhindert,
dass der Kraftstoff überschüssigen unverbrannten
Kraftstoff enthält.
- (3) Die Motorsteuervorrichtung 3 bewirkt, dass die Druckerhöhung ΔP
umso mehr ansteigt, je niedriger die Motorkühlmitteltemperatur
ist.
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Somit
kann die Druckerhöhung ΔP entsprechend einem Fahrbetriebszustand
des Motors 1 auf einen angemessenen Wert eingestellt werden.
Das heißt, dass verhindert wird, dass der raue Leerlauf und
die Weißrauchbildung aufgrund einer unzureichenden Druckerhöhung ΔP
nicht ausreichend reduziert werden können. Zudem werden
eine übermäßige Verstärkung
von Verbrennungsgeräuschen und ein übermäßig
hoher Kraftstoffverbrauch verhindert.
- (4) Die
Motorsteuervorrichtung 3 bewirkt, dass die Druckerhöhung ΔP
umso mehr ansteigt, je kürzer die Zeit ist, die seit dem
Starten des Motors verstrichen ist.
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Auf
diese Weise kann die Druckerhöhung ΔP entsprechend
einem Fahrbetriebszustand des Motors 1 auf einen angemessenen
Wert eingestellt werden. Das heißt, dass verhindert wird,
dass der raue Leerlauf und die Weißrauchbildung aufgrund
einer unzureichenden Druckerhöhung ΔP nicht ausreichend
reduziert werden können. Zudem werden eine übermäßige
Verstärkung von Verbrennungsgeräuschen und ein übermäßig
hoher Kraftstoffverbrauch verhindert.
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Unter
Bezugnahme auf 4 erfolgt die Beschreibung eines
im Experiment erhaltenen Ergebnisses. Anhand dieses Experiment konnten
sich die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform bestätigen.
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Eine
Beziehung zwischen einer Variation ΔPC des Common-Rail-Drucks
und einer Variation ΔNE der Motordrehzahl wird gegenüber
einem Fall, wo der Common-Rail-Druck Pc ein normaler Druck Px ist,
und einem Fall gemessen, wo der Common-Rail-Druck Pc der normale
Druck Px + 10 MPa ist. Die Bedingungen, unter denen das Experiment ausgeführt
wurde, sind wie folgt:
Der Motor befindet sich im Leerlaufzustand,
die Motorkühlmitteltemperatur beträgt 5 bis 15°C
und die Außentemperatur beträgt 0°C.
Es ist gut möglich, dass die Variation ΔPC des
Common-Rail-Drucks aufgrund niedriger Außenlufttemperaturen,
Fertigungsschwankungen in Bauteilen und einer Variation beim Steuern
hervorgerufen wird. Durch eine derartige Variation ΔPC
kommt es zu einer Verstärkung der Variation ΔNE
der Motordrehzahl.
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Wie
in 4 gezeigt ist, wird die Variation ΔNE
der Motordrehzahl schwächer, wenn der Common-Rail-Druck
ansteigt. Dieses im Experiment erhaltene Ergebnis zeigt, dass die
Variation ΔNE und die Weißrauchbildung durch die
Druckerhöhung ΔP des Common-Rail-Drucks P reduziert
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarte Ausführungsform
beschränkt, sondern kann auch auf andere Art und Weise
implementiert werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Die Variation ΔNE der Motordrehzahl kann z. B. basierend
auf einem Ausgangssignal eines Klopfsensors, der ein Klopfen erfasst,
detektiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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