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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung.
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Die heutzutage in Kraftfahrzeugen eingesetzten Kraftstoffbehälter werden meist aus Kunststoff im Spritzguss- oder im Glasverfahren gefertigt und sind beispielsweise aus der
DE 100 63 414 A1 bekannt.
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Solche Kraftstoffbehälter umfassen eine Abscheidevorrichtung, wie beispielsweise einen Ausperlbehälter, zur Abscheidung von Kraftstoff aus Kraftstoffdämpfen, wobei der Ausperlbehälter über einen Aktivkohlefilter mit der Umgebung verbunden ist. Über den Aktivkohlefilter erfolgt ein Druckausgleich der Kammer bei einem Nachtanken des Kraftstoffbehälters oder bei einem Temperaturwechsel. In der Leitung zu dem Aktivkohlefilter ist ein Ventil angeordnet, welches beispielsweise bei extremen Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs oder bei einem Überschlag die Leitung verschließt und damit einen Austritt von Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter verhindert.
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Aus der
EP 1 504 943 B1 ist es bekannt, die in dem Ausperlbehälter enthaltene Flüssigkeit mittels einer Saugstrahlpumpe aktiv abzusaugen und in den Kraftstoffbehälter zurückzuführen.
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Um zu verhindern, dass Kraftstoff direkt aus dem Kraftstoffbehälter in den Ausperlgehälter gelangt, wird zwischen Saugstrahlpumpe und Ausperlbehälter ein Rückschlagventil angeordnet.
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Bei einer Saugstrahlpumpe wird die Saugwirkung durch einen Fluidstrahl, auch Treibmedium genannt, erzeugt, der durch Impulsaustausch ein anderes Medium, auch Saugmedium genannt, ansaugt, beschleunigt und verdichtet/fördert. Die heutzutage üblicherweise in Kraftfahrzeugen eingesetzten Saugstrahlpumpen erzeugen beispielsweise einen Unterdruck von 100 mbar. Befindet sich zwischen der Saugstrahlpumpe und dem Auspedbehälter ein zusätzliches Rückschlagventil, so müssen mittels des erzeugten Unterdrucks sowohl das Rückschlagventil geöffnet wie auch die in dem Ausperlbehälter enthaltene Flüssigkeit abgesaugt werden. Nachteilig an dem aus dem Stand der Technik bekannten Rückschlagventilen zwischen Saugstrahlpumpe und Ausperlbehälter, welche beispielsweise als sog. „Pilzventile” ausgebildet sind, ist, dass ein Teil des Wirkunterdrucks der Saugstrahlpumpe durch das Öffnen des Rückschlagventils verloren geht. Um den Verlust des Wirkunterdrucks der Saugstrahlpumpe zu verringern, wird die Schließkraft des Rückschlagventils meist begrenzt, was jedoch zu Lasten der Dichtigkeit des Rückschlagventils geht. Des weiteren führen bei einer geringen Schließkraft des Rückschlagventils Verschmutzungen schneller zu Undichtigkeiten.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche bei laufender Saugstrahlpumpe eine Fluidverbindung zwischen Saugstrahlpumpe und Abscheidevorrichtung, wie beispielsweise einen Ausperlbehälter, herstellt und bei abgestellter Saugstrahlpumpe die Fluidverbindung zwischen Kraftstoffbehälter und Abscheidevorrichtung dicht verschließt, insbesondere welche einen Verlust des Wirkunterdrucks der Saugstrahlpumpe minimiert.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung, umfassend eine Saugstrahlpumpe umfassend eine Vorlaufleitung, eine Ausgangsleitung und die Ansaugöffnung; einen in Förderrichtung der Saugstrahlpumpe innerhalb der Vorlaufleistung verschiebbar angeordneten Ventilkörper mit einer durch den Vorlaufdruck der Saugstrahlpumpe beaufschlagbaren Wirkfläche; und ein Federelement, angeordnet zwischen der Vorlaufleitung und dem Ventilkörper, zur Aufbringung einer Kraft, entgegengesetzt zu dem Vorlaufdruck innerhalb der Vorlaufleitung; wobei die Wirkfläche des Ventilkörpers und das Federelement so ausgelegt sind, dass der Ventilkörper die Ansaugöffnung unterhalb eines vorbestimmten Drucks innerhalb der Vorlaufleitung fluiddicht verschließt und bei Überschreiten des vorbestimmten Drucks innerhalb der Vorlaufleitung freigibt.
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Die Erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie in Abhängigkeit von dem Druck in der Vorlaufleitung der Saugstrahlpumpe die Ansaugöffnung zwischen Saugstrahlpumpe und Abscheidevorrichtung öffnet bzw. schließt. Der beim Betrieb der Saugstrahlpumpe in der Vorlaufleitung anliegende Druck betätigt somit ein im Ruhezustand geschlossenes Ventil, wodurch die Ansaugöffnung freigegeben wird. Unterschreitet der Druck in der Vorlaufleitung der Saugstrahlpumpe einen vorbestimmten Druck, so wird das Ventil in den Ruhezustand zurück versetzt und die Ansaugöffnung fluiddicht verschlossen. Durch die Größe der Wirkfläche des Ventilkörpers in Verbindung mit dem Vorlaufdruck der Saugstrahlpumpe kann die Öffnungskraft der erfindungsgemäßen Vorrichtung frei gewählt werden. Die durch das Federelement aufgebrachten Schließkräfte sind entsprechend der gewünschten Dichtkräfte auszulegen, unter Berücksichtigung des Vorlaufdrucks der Saugstrahlpumpe und der Wirkfläche des Ventilkörpers, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks innerhalb der Vorlaufleitung die Vorlaufleitung freigibt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich insbesondere durch einen sehr geringen Druckverlust zwischen Saugstrahlpumpe und Abscheidevorrichtung aus und erhöht somit den Wirkungsgrad der Saugstrahlpumpe.
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Gemäß einer Variante der Erfindung ist zwischen der Vorlaufleitung und dem Ventilkörper wenigstens ein erstes Dichtungselement angeordnet. Durch das erste Dichtungselement wird verhindert, dass das in der Vorlaufleitung transportierte Fluid durch die Verbindungsstelle zwischen Vorlaufleitung und verschiebbar darin angeordnetem Ventilkörper austreten kann.
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Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist an dem Ventilkörper im Bereich der Ansaugöffnung der Saugstrahlpumpe ein zweites Dichtungselement angeordnet. Mittels des zweiten Dichtungselements wird die Dichtigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Ansaugöffnung unterhalb des vorbestimmten Drucks innerhalb der Vorlaufleitung verbessert.
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Nach einer Variante der Erfindung weist der Ventilkörper einen fluiddurchlässigen, in Förderrichtung der Saugstrahlpumpe angeordneten, Durchlass auf, welcher als Teil der Vorlaufleitung der Saugstrahlpumpe dient. Der Ventilkörper dient somit mittels des Durchlasses als Teil der Vorlaufleitung. Dadurch wird ein möglichst geradliniger Fluss von Fluid durch die Vorlaufleitung erreicht, wodurch die Druckverluste durch die erfindungsgemäße Vorrichtung minimiert werden.
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In einer weiteren Variante der Erfindung weist der Querschnitt im Bereich zwischen Vorlaufleitung und Ausgangsleitung eine Verengung auf, beispielsweise ausgebildet durch zwei gegeneinander gerichtete Konen, die an der Stelle des geringsten Durchmessers vereint sind. In unmittelbarer Umgebung zu der Verengung ist eine mit der Ansaugöffnung verbundene Fluidleitung angeordnet. Wird durch die Vorlaufleitung ein Fluid mit einem bestimmten Vorlaufdruck gefördert, so ist an der Verengung der dynamische Druck maximal und der statische Druck minimal, wodurch die Geschwindigkeit des geförderten Fluids zunimmt. Gleichzeitig sinkt der Druck in der Fluidleitung zu der Ansaugöffnung. Durch den entstehenden Unterdruck kann ein Fluid durch die Ansaugöffnung angesaugt werden.
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Nach einer weiteren Variante der Erfindung umfasst die Saugstrahlpumpe weiterhin eine Düse, angeordnet in Förderrichtung der Saugstrahlpumpe am Ende der Vorlaufleitung. Eine Düse im Sinne der Erfindung ist eine röhrenförmige technische Vorrichtung, welche auf ihrer gesamten Länge den gleichen Flächeninhalt haben kann, sich erweitern kann, sich verjüngen oder weitere komplexe Formen aufweisen kann. Mittels der Düse kann der innerhalb der Vorlaufleitung anliegende Druck in Bewegungsenergie umgewandelt werde, wodurch sich der Wirkunterdruck der Saugstrahlpumpe weiter erhöht.
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Nach einer besonders zweckmäßigen Variante der Erfindung sind der Ventilkörper und die Düse einstückig ausgebildet. Insbesondere sind die Wirkfläche des Ventilkörpers und das Federelement so ausgelegt, dass die Düse bei der üblicherweise auftretenden Auslenkung des Ventilkörpers in der optimalen Position angeordnet ist, relativ zu der Ausgangsleitung der Saugstrahlpumpe, um eine größtmögliche Saugwirkung der Saugstrahlpumpe zu erzielen. Da der üblicherweise in der Vorlaufleitung vorherrschende Druck bekannt ist, können die Wirkfläche des Ventilkörpers und das Federelement so ausgelegt werden, dass die einstückig mit dem Ventilkörper ausgebildete Düse bei der üblicherweise auftretenden Auslenkung des Ventilkörpers bei dem üblicherweise in der Vorlaufleitung anliegenden Druck optimal zu der Ausgangsleitung der Saugstrahlpumpe angeordnet ist, wodurch die Saugwirkung der Saugstrahlpumpe maximiert wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kraftstoffbehälter, umfassend eine Vorrichtung zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung gemäß der vorstehenden Beschreibung.
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In einer Variante des Kraftstoffbehälters ist die Vorlaufleitung über eine erste Kraftstoffleitung mit einer Kraftstoffförderpumpe verbunden, die Ausgangsleitung über eine zweite Kraftstoffleitung mit dem Inneren des Kraftstoffbehälters verbunden und die Ansaugöffnung mit einer Abscheidevorrichtung, insbesondere einem Ausperlbehälter, verbunden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei so ausgelegt, dass die Abscheidevorrichtung von der Saugstrahlpumpe ausgesaugt wird, wenn die Kraftstoffförderpumpe einen vorbestimmten Druck innerhalb der Vorlaufleitung zur Verfügung stellt.
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Alternativ ist die Ansaugöffnung mit der Wandung eines Schwalltopfes verbunden. Fördert die Kraftstoffpumpe Kraftstoff durch die Vorlaufleitung und Ausgangsleitung der Saugstrahlpumpe, so wird mittels der Saugstrahlpumpe ebenfalls Kraftstoff über die in der Wandung des Schwalltopfes angeordnete Ansaugöffnung gefördert. Ist die Kraftstoffförderpumpe ausgeschaltet, so sinkt der Druck innerhalb der Vorlaufleitung unterhalb des vorbestimmten Drucks und die Ansaugöffnung in der Wandung des Schwalltopfes wird durch den Ventilkörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschlossen. Der Schwalltopf, in welchem üblicherweise die Kraftstoffförderpumpe angeordnet ist, kann somit bei einem Stillstand der Kraftstoffförderpumpe nicht leer laufen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:
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Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht eines Kraftstoffbehälters mit darin angeordneter Vorrichtung zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung, und
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2 eine Detailansicht der Vorrichtung zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung.
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1 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung durch einen Kraftstoffbehälter 1 mit einer Kammer zur Aufnahme von Kraftstoff. Der Kraftstoffbehälter 1 umfasst einen Einfüllstutzen 2 zum Befüllen des Kraftstoffbehälters 1.
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Am in Einbaulage oberen Ende des Kraftstoffbehälters 1 sind Entlüftungsventile 3 angeordnet, welche zum Regulieren des Drucks innerhalb des Kraftstoffbehälters 1 dienen.
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Der Ausperlbehälter 4 dient zur Abscheidung von Kraftstoff aus Kraftstoffdämpfen und wird meist über ein Aktivkohlefilter mit der Umgebung verbunden. Der in dem Ausperlbehälter 4 anfallende Kraftstoff wird üblicherweise aktiv abgesaugt, beispielsweise mittels einer Saugstrahlpumpe 11. Dabei muss jedoch sichergestellt werden, dass bei abgeschalteter Saugstrahlpumpe 11 kein Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter 1 in den Ausperlbehälter 4 gelangt.
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Erfindungsgemäß ist dazu innerhalb des Kraftstoffbehälters 1 eine Vorrichtung 6 zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung 10 angeordnet.
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Die Vorrichtung 6 zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung 10 umfasst eine Vorlaufleitung 12, die über eine erste Kraftstoffleitung 7 mit einer Kraftstoffförderpumpe 5 verbunden ist, eine Ausgangsleitung 13, die über eine zweite Kraftstoffleitung 8 mit dem Inneren des Kraftstoffbehälters verbunden ist, und die Ansaugöffnung 10, die mit dem Ausperlbehälter 4 über eine dritte Kraftstoffleitung 9 verbunden ist. Die zweite Kraftstoffleitung 8 wird auch als Summenleitung bezeichnet und ist mit dem Inneren des Kraftstoffbehälters 1 verbunden, um den aus dem Ausperlbehälter 4 abgesaugten Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 1 zurückzuführen.
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Zweckmäßigerweise ist die erste Kraftstoffleitung 7 nicht alleine mit der Kraftstoffpumpe 5 verbunden, sondern als Abzweig einer Hauptförderleitung (nicht dargestellt) ausgebildet, um einen Teil des von der Kraftstoffpumpe 5 geförderten Kraftstoffs abzuzweigen und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 6 zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung 10 zu führen.
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2 zeigt eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung 10 umfassend eine Saugstrahlpumpe 11, umfassend die Vorlaufleitung 12, die Ausgangsleitung 13 und die Ansaugöffnung 10; einen in Förderrichtung 14 der Saugstrahlpumpe 11 innerhalb der Vorlaufleitung 12 verschiebbar angeordneten Ventilkörper 15 mit einer durch den Vorlaufdruck der Saugstrahlpumpe 11 beaufschlagbaren Wirkfläche 16; und ein Federelement 17 angeordnet zwischen der Vorlaufleitung 12 und dem Ventilkörper 15, zur Aufbringung einer Kraft entgegengesetzt zu dem Vorlaufdruck innerhalb der Vorlaufleitung 12. Die Wirkfläche 16 des Ventilkörpers 15 und das Federelement 17 sind so ausgelegt, dass der Ventilkörper 15 die Ansaugöffnung 10 unterhalb eines vorbestimmten Drucks innerhalb der Vorlaufleitung 12 fluiddicht verschließt und bei Überschreiten des vorbestimmten Drucks innerhalb der Vorlaufleitung 12 freigibt. Die Bewegung des Ventilkörpers 15 innerhalb der Vorlaufleitung 12 wird somit durch den Vorlaufdruck innerhalb der Vorlaufleitung 12 gesteuert, wobei der Vorlaufdruck innerhalb der Vorlaufleitung 12 durch die Kraftstoffförderpumpe 5 aufgebracht wird.
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Zwischen der Vorlaufleitung 12 und dem Ventilkörper 15 sind gemäß 2 zwei erste Dichtungselemente 18 angeordnet, welche in Form eines O-Rings ausgebildet sind. Die ersten Dichtungselemente 18 dichten die Verbindung zwischen Vorlaufleitung 12 und verschiebbar darin angeordnetem Ventilkörper 15 ab.
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Der Ventilkörper 15 umfasst im Bereich der Ansaugöffnung 10 der Saugstrahlpumpe 11 ein zweites Dichtungselement 19, welches die Dichtigkeit zwischen Ventilkörper 15 und Ansaugöffnung 10 im geschlossenen Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung 10 verbessert.
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Der Ventilkörper 15 weist zusätzlich einen fluiddurchlässigen, in Förderrichtung 14 der Saugstrahlpumpe 11 angeordneten Durchlass 20 auf, welcher als Teil der Vorlaufleitung 12 der Saugstrahlpumpe 11 dient. Somit kann ein möglichst geradliniger Fluss von Kraftstoff von der Kraftstoffförderpumpe 5 über die Vorlaufleitung 12 und den Durchlass 20 im Ventilkörper 15 zu der Ausgangsleitung 13 erzielt werden.
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Die Saugstrahlpumpe 11 umfasst weiterhin eine Verengung 21 des Querschnitts im Bereich zwischen Vorlaufleitung 12 und Ausgangsleitung 13, welche beispielsweise ausgebildet ist durch zwei gegeneinander gerichtete Konen, die an der Stelle des geringsten Durchmessers vereint sind. Eine solche Ausgestaltung wird auch als Venturi-Düse bezeichnet und ist eine Möglichkeit, die Saugwirkung einer Saugstrahlpumpe 11 zu erzielen.
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Weiterhin umfasst die Saugstrahlpumpe 11 gemäß 2 eine Düse 22, angeordnet in Förderrichtung 14 der Saugstrahlpumpe 11 am Ende der Vorlaufleitung 12, welche durch den Durchlass 20 fortgebildet wird. Da die Düse 22 den Druck innerhalb der Vorlaufleitung 12 in Bewegungsenergie umwandelt, wird die Saugwirkung der Saugstrahlpumpe 11 mittels der Düse 22 verbessert.
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Wie der 2 entnommen werden kann, sind der Ventilkörper 15 und die Düse 22 einstückig ausgebildet.
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Die Wirkfläche 16 des Ventilkörpers 15 und das Federelement 17 sind so ausgelegt, dass die Düse 22 bei der üblicherweise auftretenden Auslenkung des Ventilkörpers 15 in der optimalen Position angeordnet ist, relativ zu der Ausgangsleitung 13 der Saugstrahlpumpe 11, um eine größtmögliche Saugwirkung zu erzielen. Die üblicherweise auftretende Auslenkung des Ventilkörpers 15 kann anhand des in der Vorlaufleitung 12 anliegenden Drucks sowie der Wirkfläche 16 des Ventilkörpers 15 und der Federkraft des Federelements 17 bestimmt werden. Der Druck innerhalb der Vorlaufleitung 12 wird durch die Kraftstoffförderpumpe 5 aufgebracht und ist üblicherweise stabil.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftstoffbehälter
- 2
- Einfüllstutzen
- 3
- Entlüftungsventil
- 4
- Ausperlbehälter
- 5
- Kraftstoffförderpumpe
- 6
- Vorrichtung zum druckabhängigen Öffnen einer Ansaugöffnung
- 7
- Erste Kraftstoffleitung
- 8
- Zweite Kraftstoffleitung/Summenleitung
- 9
- Dritte Kraftstoffleitung
- 10
- Ansaugöffnung
- 11
- Saugstrahlpumpe
- 12
- Vorlaufleitung
- 13
- Ausgangsleitung
- 14
- Förderrichtung
- 15
- Ventilkörper
- 16
- Wirkfläche
- 17
- Federelement
- 18
- Erstes Dichtungselement
- 19
- Zweites Dichtungselement
- 20
- Durchlass
- 21
- Verengung
- 22
- Düse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10063414 A1 [0002]
- EP 1504943 B1 [0004]
