DE102012012890B4 - injector - Google Patents
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- F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
- F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
- F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
Abstract
Injektor (1) mit einem magnetaktuatorbetätigten Pilotventil (2), wobei der Anker (7) des Aktuators (3) in einem Ankerraum (9) am Injektor (1) zur Verlagerung des Ventilglieds (12) des Pilotventils (2) bewegbar ist, wobei der Injektor (1) zur Einbringung von Druckgas in den Ankerraum (9) ausgebildet ist, um gegen Leckage zu wirken, welche über einen Leckagepfad in den Ankerraum (9) gelangen kann, wobei der Injektor (1) wenigstens eine Leckageabfuhrleitung (20, 29) aufweist, über welche das Druckgas und/oder mittels des Druckgases verdrängte Leckage aus dem Ankerraum (9) abführbar ist.Injector (1) with a solenoid actuator operated pilot valve (2), wherein the armature (7) of the actuator (3) in an armature space (9) on the injector (1) for displacing the valve member (12) of the pilot valve (2) is movable the injector (1) is designed to introduce pressurized gas into the armature space (9) in order to counteract leakage which can enter the armature space (9) via a leakage path, the injector (1) comprising at least one leakage discharge line (20, 29 ), via which the compressed gas and / or by means of the compressed gas displaced leakage from the armature space (9) can be discharged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor.The present invention relates to an injector.
Elektromagnetisch betätigte Injektoren mit Pilotventil haben die Magnetspule bzw. das Magnetpaket des Aktuators möglichst nahe an der Düse positioniert, um die bewegten Massen gering und die hydraulischen Wege zum Steuerraum, i. e. oberhalb der Düsennadel, kurz zu halten. Hierbei ist es regelmäßig nicht zu vermeiden, dass Magnet und Ankerplatte des Aktuators bedingt durch Leckage an der Ankerstangenführung von Kraftstoff umgeben werden, wodurch einer Bewegung der Ankerplatte ein hoher hydraulischer Widerstand entgegensteht.Electromagnetically actuated injectors with pilot valve have the magnetic coil or the magnetic core of the actuator positioned as close to the nozzle to the moving masses low and the hydraulic paths to the control room, i. e. above the nozzle needle, to keep it short. In this case, it is regularly unavoidable that magnet and armature plate of the actuator are surrounded due to leakage at the anchor rod guide of fuel, whereby a movement of the armature plate is prevented by a high hydraulic resistance.
Zur Verringerung des hydraulischen Widerstands ist es im Stand der Technik aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Injektor bereitzustellen, welcher die Nachteile des Standes der Technik überwindet und eine optimierte Pilotventilöffnungs- bzw. Schließcharakteristik ermöglicht, insbesondere je eine Verkürzung der Öffnungs- bzw. Schließdauer eines über den Anker selektiv öffenbaren Pilotventils.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide an injector which overcomes the disadvantages of the prior art and enables an optimized pilot valve opening or closing characteristic, in particular a shortening of the opening or closing duration of a pilot valve which can be selectively opened via the armature.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is solved by the features of
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Injektor, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, weiterhin insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Der jeweilige Injektor kann bevorzugt zur Verwendung in einem Common-Rail-System bereitgestellt sein, insbesondere je auch einen Einzeldruckspeicher aufweisen, wobei der Injektor allgemein zur Verwendung mit Brennkraftmaschinen in Form von Otto- oder Dieselmotoren, insbesondere Großdieselmotoren und weiterhin insbesondere Fahrzeugmotoren vorgesehen ist, z. B. in Offroad- oder Schiffsanwendungen. Besonders bevorzugt kann der Injektor mit Schiffen oder Nutzkraftwagen verwendet werden.According to the invention, an injector is proposed, in particular for a fuel injection device, furthermore in particular of a motor vehicle. The respective injector may preferably be provided for use in a common rail system, in particular also each having a single pressure accumulator, the injector is generally provided for use with internal combustion engines in the form of gasoline or diesel engines, especially large diesel engines and further in particular vehicle engines, z , In off-road or marine applications. Particularly preferably, the injector can be used with ships or commercial vehicles.
Der vorgeschlagene Injektor umfasst ein magnetaktuatorbetätigtes Ventil, wobei der Anker des Aktuators, bevorzugt in Form einer Ankerplatte, in einem Ankerraum am Injektor zur Verlagerung des Ventilglieds bewegbar ist. Der Ankerraum kann bevorzugt in einem Ventilgehäuse des Injektors gebildet sein, alternativ z. B. in einem Druckspeichergehäuse oder einem davon verschiedenen Gehäuseelement des Injektors. Das Magnetpaket des Aktuators kann benachbart zum Ankerraum angeordnet sein, insbesondere in einem dafür vorgesehenen Magnetraum. Über das selektiv bestrombare Magnetpaket – bevorzugt weiterhin über eine durch den Aktuator bereitgestellte Federlast kann der Anker im Ankerraum hierbei verlagert werden, ein Ventilglied über den Anker insoweit mitverlagert werden. Bevorzugt bilden Magnetraum und Ankerraum gemeinsam einen Raum bzw. ein Volumen.The proposed injector comprises a magnetaktuatorbetätigtes valve, wherein the armature of the actuator, preferably in the form of an anchor plate, in an armature space on the injector for displacing the valve member is movable. The armature space may preferably be formed in a valve housing of the injector, alternatively z. B. in a pressure accumulator housing or a different housing element of the injector. The magnetic packet of the actuator may be arranged adjacent to the armature space, in particular in a magnet space provided for this purpose. The armature in the armature space can be displaced in this case via the selectively energisable magnetic packet-preferably furthermore via a spring load provided by the actuator-and a valve member can thus be displaced via the armature in this respect. Magnetic space and armature space preferably together form a space or a volume.
Erfindungsgemäß ist das Ventil ein Steuerventil bzw. Pilotventil des Injektors. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Injektor mit einem druckunausgeglichenen bzw. druckbelasteten oder mit einem nicht druckbelasteten bzw. druckausgeglichenen(Magnet-)Ventil, z. B. gebildet als 2/2-Wegeventil, ausgeführt sein. Als druckbelastetes Ventil ist vorliegend insbesondere ein Ventil bezeichnet, auf dessen Ventilglied bei anliegendem Hochdruck bzw. Systemdruck am Injektor in der Schließstellung axiale Druckkräfte einwirken, d. h. in Öffnungsrichtung des Ventilglieds. Als druckausgeglichenes Ventil ist demgegenüber insbesondere ein Ventil bezeichnet, dessen Ventilglied in der Schließstellung keine axial wirksamen Druckkräfte erfährt.According to the invention, the valve is a control valve or pilot valve of the injector. In the context of the present invention, the injector with a pressure unbalanced or pressure-loaded or with a non-pressure-loaded or pressure-balanced (solenoid) valve, z. B. formed as a 2/2-way valve, be executed. In the present case, a pressure-loaded valve is in particular a valve, on the valve member of which, when the high pressure or system pressure is present, acts on the injector in the closed position, axial pressure forces, d. H. in the opening direction of the valve member. In contrast, a pressure-compensated valve, in particular, denotes a valve whose valve member does not experience any axially effective pressure forces in the closed position.
Über ein solches Ventil können die Druckverhältnisse in einem Steuerraum für die Düsennadel gestellt werden, allgemein deren Bewegung zwischen Offen- und Schließstellungen im Hinblick auf ein damit gebildetes Düsenventil gesteuert werden. Das Ventilglied kann hierzu mit einem Ventilsitz zusammenwirken, um einen Strömungsweg zum Steuerraum, welcher in einem Düsenkörper des Injektors gebildet sein kann, selektiv freizugeben, den Steuerraum insbesondere zu entlasten. Bevorzugt kann das Ventilglied mit einem Ventilsitz in der Weise zusammen zusammenwirken, dass sich eine linienförmige Dichtkontur ergibt.About such a valve, the pressure conditions can be placed in a control chamber for the nozzle needle, generally their movement between open and closed positions are controlled with respect to a nozzle valve formed therewith. For this purpose, the valve member can interact with a valve seat in order to selectively release a flow path to the control chamber, which can be formed in a nozzle body of the injector, in particular to relieve the control chamber. Preferably, the valve member cooperate with a valve seat in the manner that results in a linear sealing contour.
Das mittels des Ankers verlagerbare Ventilglied bzw. Schließelement ist insbesondere an einer Ankerstange oder auch von bzw. durch die Ankerstange gebildet bzw. bereitgestellt, weiterhin insbesondere an einem Ende derselben. Das Ventilglied kann eine ringförmige Dichtkante ausbilden, z. B. bei einem druckausgeglichenen Ventil. Das Ventilglied kann kugel- oder kegelförmig oder auf davon verschiedene Weise ausgeführt sein, z. B. bei einem druckunausgeglichenen Ventil, z. B. auch flach. Die Ankerstange ist bevorzugt in einer Ankerstangenführung aufgenommen und darin verlagerbar, insbesondere in der axialen Verlagerungsrichtung der Düsennadel, wobei die Ankerstangenführung ebenfalls im Ventilgehäuse bzw. im Injektor gebildet sein kann.The displaceable by means of the armature valve member or closing element is formed or provided in particular on an anchor rod or by or by the anchor rod, more particularly at one end thereof. The valve member may form an annular sealing edge, for. B. in a pressure balanced valve. The valve member may be spherical or conical or on it be executed in various ways, for. B. at a druckunausgeglichenen valve, z. B. also flat. The anchor rod is preferably received in an anchor rod guide and displaceable therein, in particular in the axial displacement direction of the nozzle needle, wherein the anchor rod guide can also be formed in the valve housing or in the injector.
Um insbesondere eine vorteilhaft schnelle Bewegung des Ankers in dem Ankerraum – einhergehend mit verkürzten Öffnungs- und Schließzeiten des Ventils – zu ermöglichen, insbesondere im Rahmen des vorgesehenen Betriebs des Injektors, ist der Injektor erfindungsgemäß zur Einbringung von Druckgas in den Ankerraum ausgebildet, um gegen Befüllmedium, insbesondere Leckage, zu wirken, insbesondere den Ankerraum trockenzulegen bzw. trockenlegen zu können. Hierdurch kann ein hydraulischer Widerstand ausgehend von der Leckage, welchen der Anker bei einer Bewegung im Ankerraum ansonsten erfahren könnte, reduziert oder minimiert werden. Eingebrachtes Druckgas kann hierbei gegen Leckage wirken, welche beispielsweise über die Ankerstangenführung in den Ankerraum eintreten kann.In order to allow in particular an advantageously fast movement of the armature in the armature space - along with shortened opening and closing times of the valve - in particular in the context of the intended operation of the injector, the injector is inventively designed for introducing pressurized gas into the armature space to against filling , in particular leakage, to act, in particular to drain or dry out the anchor space. As a result, a hydraulic resistance based on the leakage, which could otherwise experience the armature when moving in the armature space, reduced or minimized. Incorporated pressurized gas can act against leakage, which can occur, for example via the anchor rod guide in the armature space.
Zur Einbringung von Druckgas in den Ankerraum ist im Injektor bevorzugt ein Druckgas-Strömungskanal, insbesondere in Form wenigstens einer Bohrung gebildet. Über diesen kann der Ankerraum bevorzugt mit einem Druckgaseinlass am Injektor kommunizieren, welcher zur Verbindung mit einer Druckgas-, bevorzugt einer Druckluftquelle, vorgesehen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Rückschlagventil im Druckgas-Strömungskanal angeordnet, um auszuschließen, dass Leckage eine Druckgasversorgung beeinträchtigt.For introducing pressurized gas into the armature space, a compressed gas flow channel, in particular in the form of at least one bore, is preferably formed in the injector. About this, the armature space preferably communicate with a compressed gas inlet at the injector, which is for connection to a compressed gas, preferably a compressed air source, provided. In a preferred embodiment, a check valve in the compressed gas flow channel is arranged to preclude leakage affects a compressed gas supply.
Erfindungsgemäß ist der Injektor weiterhin ausgebildet, eingebrachtes Druckgas über wenigstens eine Leckageabfuhrleitung aus dem Ankerraum abzuführen, insbesondere auch mittels des Druckgases verdrängte Leckage. Vorgesehen kann sein, sowohl Druckgas als auch Leckage über eine Leckageabfuhrleitung aus dem Ankerraum abzuführen, d. h. gemeinsam, so dass der Injektor unaufwändig herstellbar ist. Die wenigstens eine Leckageabfuhrleitung mündet bevorzugt an einem ventilseitigen Ende, insbesondere stromabwärtigen Ende, des Ankerraums ab.According to the invention, the injector is further designed to remove introduced compressed gas via at least one leakage discharge line from the armature space, in particular by means of the compressed gas displaced leakage. It can be provided to discharge both compressed gas and leakage via a leakage discharge line from the anchor space, d. H. together, so that the injector is inexpensive to produce. The at least one leakage discharge line preferably discharges at a valve-side end, in particular at the downstream end, of the armature space.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt auch vorgesehen, den Injektor derart auszubilden, dass Druckgas über einen Magnetraum in den Ankerraum einbringbar ist, wobei der Magnetraum insbesondere mit dem Ankerraum kommuniziert. Derart kann Befüllmedium bzw. Leckage, insbesondere je in Form von Kraftstoff, auch aus dem Magnetraum verdrängt werden bzw. der Eintritt in denselben verhindert werden, i. e. sowohl der Ankerraum als auch der Magnetraum können mittels Druckgas trockengelegt werden.In the context of the present invention, it is preferably also provided to design the injector in such a way that pressurized gas can be introduced into the armature space via a magnet space, wherein the magnet space communicates in particular with the armature space. In this way, filling medium or leakage, in particular in the form of fuel, can also be displaced out of the magnetic space or the entry into the same can be prevented, i. e. Both the armature space and the magnetic space can be drained by means of compressed gas.
Ein Druckgas-Strömungskanal, insbesondere in Form wenigstens einer Bohrung, ist hierbei an den Magnetraum geführt, so dass der Ankerraum seitens des Magnetraums mit Druckgas beaufschlagbar ist.A pressurized gas flow channel, in particular in the form of at least one bore, is in this case guided to the magnet space, so that the armature space can be acted upon by pressurized gas from the magnet space.
Vorgeschlagen wird auch eine Einrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei die Einrichtung wenigstens einen wie vorstehend beschriebenen Injektor aufweist, insbesondere auch eine Mehrzahl von Injektoren. Bevorzugt bildet die Einrichtung ein Kraftstoffeinspritzsystem aus. Allgemein ist die Einrichtung insbesondere zur pneumatischen Anströmung des Ankerraums des wenigstens einen Injektors ausgebildet, um gegen Befüllmedium bzw. Leckage zu wirken.Also proposed is a device, in particular for a motor vehicle, wherein the device has at least one injector as described above, in particular also a plurality of injectors. The device preferably forms a fuel injection system. In general, the device is designed in particular for the pneumatic flow of the armature space of the at least one injector in order to act against the filling medium or leakage.
Um Befüllmedium aus dem jeweiligen Ankerraum verdrängen zu können bzw. an einem Eintritt in denselben zu hindern, i. e. mittels Sperrluft, weist die Einrichtung wenigstens eine Druckgasquelle auf, z. B. auch zwei oder mehr Druckgasquellen. Über die wenigstens eine Druckgasquelle, insbesondere eine Druckluftquelle, kann ein jeweiliger Ankerraum mit Druckgas angeströmt bzw. beaufschlagt werden. Hierneben kann die Einrichtung geeignete Strömungswege bereitstellen, welche an jeweilige Druckgas-Einlässe, d. h. an Druckgasströmungskanäle jeweiliger Injektoren, anbindbar bzw. angebunden sind.To be able to displace filling medium from the respective armature space or to prevent it from entering it, i. e. by means of sealing air, the device has at least one compressed gas source, for. B. also two or more sources of compressed gas. About the at least one compressed gas source, in particular a compressed air source, a respective armature space can be flowed or acted upon with compressed gas. Also, the device may provide suitable flow paths which are communicated to respective pressurized gas inlets, i. H. at Druckgasströmungskanäle respective injectors, are connected or connected.
Bevorzugt ist der jeweilige Ankerraum über die Einrichtung selektiv anströmbar. Hierzu kann die Einrichtung ausgebildet sein, die Druckgasquelle insbesondere durch eine Steuer- oder Regeleinrichtung aktivieren zu können, z. B. über ein oder mehrere steuerbare Ventile, insbesondere auch dazu, ein gewünschtes Druckgas-Druckniveau in dem jeweiligen Ankerraum einzustellen.Preferably, the respective armature space can be selectively flowed over by the device. For this purpose, the device may be designed to be able to activate the compressed gas source in particular by a control or regulating device, for. B. via one or more controllable valves, in particular also to set a desired pressure gas pressure level in the respective armature space.
Bevorzugt kann die Einrichtung ausgestaltet sein, Befüllmedium am Eintritt in einen jeweiligen Ankerraum zu hindern, i. e. mittels Sperrluft, insbesondere während eines ersten Betriebszustands des Injektors und/oder ausgebildet sein, Befüllmedium mittels in den Ankerraum eingebrachten Druckgases aus dem jeweiligen Ankerraum zu verdrängen, insbesondere während wenigstens eines zweiten Betriebszustands des Injektors.The device can preferably be designed to prevent filling medium from entering a respective armature space, i. e. by means of sealing air, in particular during a first operating state of the injector and / or be designed to displace filling medium by means of introduced into the armature space compressed gas from the respective armature space, in particular during at least a second operating state of the injector.
Der Injektor bzw. die Einrichtung sind bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Schiff oder einem Nutzkraftwagen verwendbar, insbesondere mit jenen, welche eine bordeigene Druckgasquelle bereitstellen. Die bordeigene Druckgasquelle ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur pneumatischen Anströmung eines Ankerraums wenigstens eines Injektors vorgesehen. Die Druckgasquelle kann bei Schiffen z. B. durch ein Druckluftnetz, bei Nutzkraftfahrzeugen z. B. durch das Druckluft-Bremssystem bereitgestellt sein.The injector or the device are preferably usable in a motor vehicle, in particular a ship or a utility vehicle, in particular with those which provide an onboard compressed gas source. The on-board compressed gas source is within the scope of the present invention for the pneumatic flow of an armature space provided at least one injector. The compressed gas source can be used in ships z. B. by a compressed air network in commercial vehicles z. B. be provided by the compressed air braking system.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawings, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.In the following description and the drawings, the same reference numerals correspond to elements of the same or comparable function.
Der Magnetaktuator
Mit dem Anker
Am Ende der Ankerstange
Das Ventil
Über das Pilotventil
Bei Öffnen des Pilotventils
Im Zuge der Druckentlastung kann die Düsennadel
Bei geschlossenem Ventil
Über die Ankerstangenführung
Um den Ankerraum
Leckage seitens des Ankerraums
Gemäß
Der Injektor
Die Ankerstange
Bei anliegendem Hochdruck und geschlossenem Ventil
Um den Ankerraum
Der Injektor
Um Druckgas bedarfsgerecht an den Injektor
Die Einrichtung
Dies wird nachfolgend in Zusammenschau mit der Ausführungsform des Injektors
In einem ersten Betriebszustand, korrespondierend mit z. B. einem Ruhezustand (i. e. der Injektor
Für einen zweiten Betriebszustand entsprechend z. B. einem Einspritzvorgang öffnet das Pilotventil
Für den geschilderten Fall, bei welchem der Injektor
Beim Abstellen des Motors, d. h. abfallenden Drücken, werden der Ankerraum
Mit der Erfindung kann im Motorbetrieb vorteilhaft eine Verkürzung der Pilotventilöffnungsdauer um ca. 50% und eine Verkürzung der Schließdauer, je nach Federauslegung, von ca. 40% erreicht werden. Die Erfindung kann mit verschiedenen Ventilen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Injektorinjector
- 22
- VentilValve
- 33
- Aktuatoractuator
- 44
- Magnetpaketmagnet set
- 55
- Injektorgehäuseinjector
- 66
- Magnetraummagnetic space
- 77
- Ankeranchor
- 88th
- Pfeilarrow
- 99
- Ankerraumarmature space
- 1010
- Ankerstangeanchor rod
- 1111
- AnkerstangenführungAnchor rod guide
- 1212
- Ventilgliedvalve member
- 1313
- Ventilsitzvalve seat
- 1414
- Druckfedercompression spring
- 1515
- Düsennadelnozzle needle
- 1616
- Düsenkörpernozzle body
- 1717
- Düsenfedernozzle spring
- 1818
- Steuerraumcontrol room
- 1919
- Hülseshell
- 2020
- LeckageabfuhrleitungLeakage discharge pipe
- 2121
- Nadelsitzneedle seat
- 2222
- HochdruckleitungHigh-pressure line
- 2323
- SpeicherStorage
- 2424
- MengenbegrenzungsventilFlow regulator
- 2525
- Zweigbranch
- 2626
- DruckgaskanalCompressed gas channel
- 2727
- Einlassinlet
- 2828
- Sperrventilcheck valve
- 2929
- LeckageabfuhrleitungLeakage discharge pipe
- 3030
- Sperrventilcheck valve
- 3131
- Leckageleitungleakage line
- 3232
- EinrichtungFacility
- 3333
- DruckgasquelleCompressed gas source
- 3434
- DruckgasversorgungsleitungPressure gas supply line
- 3535
- Steuereinrichtungcontrol device
- 3636
- VentilValve
- 3737
- Drosselthrottle
- 3838
- Kammerchamber
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DE3690391T1 (en) * | 1985-07-19 | 1987-09-17 | ||
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DE3690391T1 (en) * | 1985-07-19 | 1987-09-17 | ||
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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Representative=s name: FISH & RICHARDSON P.C., DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: WOODWARD L'ORANGE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: L'ORANGE GMBH, 70435 STUTTGART, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: FISH & RICHARDSON P.C., DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |