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Die Erfindung betrifft eine Elektrosteuerungseinrichtung mit elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, die durch Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur und/oder einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, an der eine derartige Elektrosteuerungseinrichtung befestigt ist.
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Aus dem US-Patent
US 5,705,104 ist ein Fahrzeug-Armaturenbrett bekannt, in das mindestens ein Leiter eingebettet ist. Aus der veröffentlichten US-Patentanmeldung
US 2010/0195959 A1 ist ein Transport-Fahrzeug mit einer mehrlagigen Unterbodenplatte bekannt, die mindestens eine Lage umfasst, in der Leitungen angeordnet sind. Aus der deutschen Auslegeschrift
DE 21 28 318 ist eine Bodengruppe für Kraftfahrzeuge bekannt, die aus einem Kunststoffkörper in Sandwichbauweise besteht und eingeschäumte, dem Transport elektrischer Energie dienende eigensteife metallische Einlagen enthält, die als Gitter isolationsloser Stromschienen mit Kuppelstücken ausgebildet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektrosteuerungseinrichtung mit elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, die durch Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur, an der eine derartige Elektrosteuerungseinrichtung befestigt ist, zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar beziehungsweise montierbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einer eine Elektrosteuerungseinrichtung mit elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, die durch Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind, dadurch gelöst, dass die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten mit den Verbindungsleitungen und/oder Anschlussleitungen in einer Montageeinheit zusammengefasst sind. Bei den elektrischen beziehungsweise elektronischen Komponenten handelt es sich beispielsweise um Steuergeräte, die untereinander durch elektrische Kabel verbunden sind. Durch das Zusammenfassen der Komponenten mit den Verbindungsleitungen und/oder Anschlussleitungen in der Montageeinheit wird deren Handhabung bei der Herstellung beziehungsweise Montage von Kraftfahrzeugen erheblich vereinfacht.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektrosteuerungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten mit den Verbindungsleitungen und/oder Anschlussleitungen teilweise in ein Trägermaterial eingebettet sind, das die Montageeinheit darstellt. Die Komponenten mit den Verbindungsleitungen und/oder Anschlussleitungen sind vorzugsweise, zumindest teilweise, mit dem Trägermaterial umgossen. Das nach dem Gießen verfestigte Trägermaterial stellt eine Matrix für die Komponenten und die Verbindungsleitungen und/oder Anschlussleitungen dar. In dem verfestigten Trägermaterial sind die Komponenten und die Verbindungsleitungen beziehungsweise Anschlussleitungen relativ zueinander positioniert. Dadurch wird das Anschließen der Elektrosteuerungseinrichtung, zum Beispiel an eine elektrische Energiespeichereinrichtung in einem Kraftfahrzeug erheblich vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektrosteuerungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial Kühlrippen aufweist. Die Kühlrippen können einstückig oder stoffschlüssig mit dem Trägermaterial verbunden sein. Die Kühlrippen können auch in das Trägermaterial eingelegt beziehungsweise eingebettet sein. Durch die Kühlrippen wird die Abfuhr von Wärme aus einer elektrischen Energiespeichereinrichtung vereinfacht, an welche die erfindungsgemäße Montageeinheit angebaut ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Elektrosteuerungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein Kunststoffgussmaterial umfasst. Die Montageeinheit mit den elektrischen und/oder elektronischen Komponenten mit den Verbindungsleitungen und/oder Anschlussleitungen ist zum Beispiel als Spritzgussteil oder Spritzprägeteil beziehungsweise Spritzpressteil ausgeführt.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur und/oder einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, an der eine vorab beschriebene Elektrosteuerungseinrichtung befestigt ist. Die erfindungsgemäße Montageeinheit liefert den Vorteil, dass die elektrischen beziehungsweise die elektronischen Komponenten nicht einzeln an der Tragstruktur positioniert und befestigt werden müssen. Die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten können besonders vorteilhaft zusammen mit den Verbindungsleitungen und/oder Anschlussleitungen als Montageeinheit in einem Arbeitsgang an der Tragstruktur positioniert und gegebenenfalls befestigt werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug als Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit einer Leistungselektronik ausgeführt ist, welche die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten umfasst, die durch Hochvolt-Verbindungskabel miteinander verbunden sind. Im Hinblick auf die im Betrieb auftretenden relativ hohen Spannungen hat sich das Einbetten der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten mit den Verbindungsleitungen und/oder Anschlussleitungen in das Trägermaterial als besonders vorteilhaft erwiesen. Dabei ist das Trägermaterial vorteilhaft aus einem elektrisch nicht oder nur schlecht leitenden Material gebildet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur Längsträger umfasst, die sich in einer zentralen Längsträgeranordnung geradlinig zwischen einem vorderen und einem hinteren Bereich über die gesamte Länge des Kraftfahrzeugs erstrecken. Die Tragstruktur wird auch als Rohbaustruktur oder Rohbau bezeichnet. Die zentrale Längsträgeranordnung der Längsträger ermöglicht die Verwendung der Tragstruktur in unterschiedlichen Kraftfahrzeugen mit einer gemeinsamen Plattform. Die zentrale Längsträgeranordnung ermöglicht die Montage von unterschiedlichen Aufbauten und Fahrwerken. In der zentralen Längsträgeranordnung können auf einfache Art und Weise Komponenten des Kraftfahrzeugs, wie Energiespeichereinrichtungen, untergebracht werden.
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Die Längsträger sind vorteilhaft als Hohlprofile ausgeführt. Dabei haben die Längsträger zum Beispiel einen rechteckigen Querschnitt und sind vorteilhaft als Strangpressprofile ausgeführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier Längsträger in Fahrzeugquerrichtung mittig so angeordnet sind, dass sie einen Aufnahmeraum begrenzen. Der Begriff mittig bezieht sich auf die Fahrzeugquerrichtung, die auch als y-Richtung bezeichnet wird. Der Aufnahmeraum hat vorzugsweise die Gestalt eines lang gezogenen Quaders und kann oben, unten, hinten, vorne und/oder seitlich offen beziehungsweise zugänglich sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufnahmeraum eine beziehungsweise die elektrische Energiespeichereinrichtung angeordnet ist, der die Elektrosteuerungseinrichtung zugeordnet ist. Die elektrische Energiespeichereinrichtung umfasst mindestens eine Batterie, vorzugsweise mehrere Batterien. Die Batterie ist vorzugsweise als Traktionsbatterie oder Hochvoltbatterie ausgeführt. Die Gestalt der Energiespeichereinrichtung ist vorzugsweise an den Aufnahmeraum angepasst, oder umgekehrt.
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Die Längsträger sind vorzugsweise an mehreren Stellen fest miteinander verbunden. Die Längsträger können zum Beispiel durch Blechschalen, Profile und/oder Rohre, vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Längsträger, miteinander verbunden sein.
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Zwei obere Längsträger sind vorzugsweise in einer ersten horizontalen Ebene parallel zu einer zweiten horizontalen Ebene angeordnet, in der zwei untere Längsträger angeordnet sind. Horizontal bedeutet parallel zu einem Boden, auf dem das Kraftfahrzeug steht oder fährt. Die Längsrichtung des Kraftfahrzeugs wird auch als x-Richtung bezeichnet. Die Längsträger sind, im Querschnitt betrachtet, vorzugsweise in den Ecken eines Rechtecks, insbesondere eines Quadrats, angeordnet.
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An den Enden der oberen Längsträger können ein vorderer und ein hinterer Stoßfänger angebracht sein. Alternativ können die Stoßfänger an den Enden der unteren Längsträger angebracht sein. Es ist auch möglich, die Stoßfänger sowohl an den Enden der oberen als auch an den Enden der unteren Längsträger anzubringen.
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Ein linker oberer Längsträger ist vorzugsweise zusammen mit einem linken unteren Längsträger in einer ersten vertikalen Ebene parallel zu einer zweiten vertikalen Ebene angeordnet, in der ein rechter oberer Längsträger zusammen mit einem unteren rechten Längsträger angeordnet ist. Vertikal bedeutet senkrecht zu einem Boden, auf dem das Kraftfahrzeug steht oder fährt. Die Begriffe rechts und links beziehen sich auf eine Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Montageeinheit durch mindestens eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung an der Tragstruktur befestigt ist. Bei der formschlüssigen Verbindung handelt es sich zum Beispiel um eine Clipsverbindung oder um eine Schraubverbindung. Bei der stoffschlüssigen Verbindung handelt es sich zum Beispiel um eine Klebverbindung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1a eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektrosteuerungseinrichtung;
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1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Tragstruktur;
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2 das Kraftfahrzeug aus 1 mit der erfindungsgemäßen Elektrosteuerungseinrichtung aus 1, die an der Tragstruktur angebracht ist;
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3 die Elektrosteuerungseinrichtung aus 2 im Querschnitt;
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4 die Tragstruktur im Querschnitt;
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5 die Tragstruktur mit der montierten Elektrosteuerungseinrichtung im Querschnitt; die
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6 bis 8 ähnliche Darstellungen wie in den 3 bis 5 mit einer Elektrosteuerungseinrichtung, die zusätzlich mit Kühlrippen versehen ist;
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9 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines ähnlichen Kraftfahrzeugs wie in 1 mit einer Tragstruktur mit Nabenmotoren;
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10 das Kraftfahrzeug aus 9 mit einer erfindungsgemäßen Elektrosteuerungseinrichtung, die an der Tragstruktur angebracht ist;
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11a eine perspektivische Darstellung der Elektrosteuerungseinrichtung aus 10;
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11 eine perspektivische Darstellung eines Trägermaterials für die Elektrosteuerungseinrichtung aus 11a;
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12 eine perspektivische Darstellung der an eine elektrische Energiespeichereinrichtung montierten Elektrosteuerungseinrichtung;
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13 eine perspektivische Darstellung der elektrischen Energiespeichereinrichtung aus 12 mit der Elektrosteuerungseinrichtung kombiniert mit der Tragstruktur und
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14 ein ähnliches Kraftfahrzeug wie in 10 ohne Nabenmotoren.
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In den 1, 2 und 9, 10 beziehungsweise 14 sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines Kraftfahrzeugs 1; 41 mit einer Tragstruktur 5; 45 und vier Rädern 6 bis 9; 46 bis 49 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Bei dem Kraftfahrzeug 1; 41 handelt es sich um ein Elektrofahrzeug mit Radnabenmotoren, in die mindestens zwei Räder, vorzugsweise in alle Räder 6 bis 9; 46 bis 49 integriert sind.
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Die Tragstruktur 5 umfasst eine Längsträgeranordnung 10; 50 mit vier Längsträgern 11 bis 14; 51 bis 54. Die Längsträger 11 bis 14; 51 bis 54 erstrecken sich über die gesamte Länge des Kraftfahrzeugs 1; 41. Die Längsträger 11 bis 14; 51 bis 54 sind als gerade Hohlprofile mit einem quadratischen Querschnitt ausgeführt.
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Die vier Längsträger 11 bis 14; 51 bis 54 sind (nicht dargestellt) in Verbindungsbereichen fest miteinander verbunden. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine stabile Längsträgeranordnung 10; 50 geschaffen.
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Die Längsträgeranordnungen 10; 50 sind in einem vorderen und einem hinteren Bereich mit Crashelementen ausgestattet. Die Crashelemente ermöglichen bei einem Zusammenstoß, insbesondere einem Auffahrunfall, dass sich die Längsträgeranordnungen 10, 50 definiert verformen, um Bewegungsenergie abzubauen.
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Die Längsträger 11 bis 14; 51 bis 54 sind in der zentralen Längsträgeranordnung 10; 50 so angeordnet, dass sie einen zentralen Aufnahmeraum für eine elektrische Energiespeichereinrichtung 20; 60 begrenzen. Die Energiespeichereinrichtung 20; 60 umfasst vorzugsweise mehrere quaderförmige Batterien, die als Hochvoltbatterien oder Traktionsbatterien ausgeführt sind.
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Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Kraftfahrzeug 1 sind an den Enden der oberen Längsträger 11, 12 ein vorderer Stoßfänger 25 und ein hinterer Stoßfänger 26 angebracht. Darüber hinaus sind an der Längsträgeranordnung 10 seitlich Radaufhängungsstrukturen 31, 32 zur Aufhängung der Räder 6 bis 9 angebracht. Die Räder 6 bis 9 werden durch Elektromotoren 21 bis 24 angetrieben, die an der Tragstruktur 5 befestigt sind.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist eine Elektrosteuerungseinrichtung in Form einer Montageeinheit 35 an der Tragstruktur 5 angebracht. In der Montageeinheit 35 sind elektrische beziehungsweise elektronische Komponenten 36, 37, 38, 39 mit Verbindungsleitungen 40 und Anschlussleitungen 42 zusammengefasst.
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Bei den Komponenten 36 bis 39 handelt es sich beispielsweise um Steuergeräte, welche durch die Verbindungsleitungen 40 untereinander verbunden sind. Über die Anschlussleitungen 42 ist die Elektrosteuereinrichtung 35 an die elektrische Energiespeichereinrichtung 20 angeschlossen.
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In den 3 bis 5 sieht man, dass die einzelnen Komponenten 36 bis 39 sowie die Verbindungsleitungen 40 und die Anschlussleitungen 42 teilweise in ein Trägermaterial 43 aus Kunststoff eingebettet sind.
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Die Komponenten 36 bis 39 werden bei der Herstellung der Montageeinheit 35 zusammen mit den Verbindungsleitungen 40 und den Anschlussleitungen 42 in einer Gussform angeordnet, die dann mit einem Kunststoffmaterial ausgegossen wird. Daraus ergibt sich ein einfach handhabbares Kunststoffbauteil, das die Komponenten 36 bis 39 mit samt den Verbindungsleitungen 40 und den Anschlussleitungen 42 umfasst.
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In 1a ist die Montageeinheit 35 allein perspektivisch dargestellt. In der Montageeinheit 35 sind die Komponenten 36 bis 39 zusammen mit den Verbindungsleitungen 40 und den Anschlussleitungen 42 in das Trägermaterial 43 eingebettet. Dadurch wird eine Montageeinheit 35 mit einem U-förmigen Querschnitt geschaffen.
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Der U-förmige Querschnitt umfasst eine Basis 55, von der zwei Schenkel 56, 57 abgewinkelt sind. Die Schenkel 56, 57 sind durch das Trägermaterial 43 einstückig mit der Basis 55 verbunden. Die so geschaffene Montageeinheit 35 ist einfach handhabbar und montierbar. In den 6 bis 8 ist angedeutet, dass die Montageeinheit 35 außen mit Kühlrippen 44 versehen sein kann. Die Kühlrippen 44 dienen dazu, im Betrieb auftretende Wärme abzuführen. Dabei kann zusätzlich zu den Komponenten 36 bis 39 und den Verbindungsleitungen 40 sowie den Anschlussleitungen 42 mindestens ein Kühlkreislauf in die Montageeinheit 35 integriert sein.
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Die Montageeinheit 35 ist beispielsweise durch Clipse, Schrauben und/oder Kleber an der Tragstruktur 5 beziehungsweise der elektrischen Energiespeichereinrichtung 20 befestigt.
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In den 9 und 10 sind Nabenmotoren 61 bis 64 in die Räder 46 bis 49 integriert. Die Nabenmotoren 61 bis 64 werden aus der elektrischen Energiespeichereinrichtung 60 mit elektrischer Energie versorgt.
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Bei dem in den 9 und 14 dargestellten Ausführungsbeispiel ist angedeutet, dass elektrische oder elektronische Komponenten 66 bis 69 auch mit Hilfe von Verbindungsleitungen 70 selbst in einer Montageeinheit 65 zusammengefasst werden können. Eine derartige Montageeinheit 65 ist in 11a allein perspektivisch dargestellt.
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In 11a sind die elektronischen Komponenten 66 bis 69 mit den Verbindungsleitungen 70 und den Anschlussleitungen 72 allein perspektivisch dargestellt. Die Handhabung und Montage der Montageeinheit 65 wird jedoch erheblich vereinfacht, wenn die elektronischen Komponenten 66 bis 69 mit den Verbindungsleitungen 70 und den Anschlussleitungen 72 in ein Trägermaterial 75 eingebettet werden, wie es in 11 allein perspektivisch dargestellt ist.
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In 12 ist die Montageeinheit 65 mit dem Trägermaterial 75 zusammen mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 60 dargestellt. Die elektrischen oder elektronischen Komponenten 66 bis 69 sind mit Hilfe von Anschlussleitungen 72 an die elektrische Energiespeichereinrichtung 60 angeschlossen.
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In 13 ist die Montageeinheit 65 zusammen mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 60 und der Längsträgeranordnung 50 dargestellt. Die Montageeinheit 65 ist zum Beispiel durch Klebverbindungen an der Längsträgeranordnung 50 beziehungsweise der elektrischen Energiespeichereinrichtung 60 befestigt. Die Verbindung kann lösbar ausgeführt sein. Die Verbindung kann alternativ oder zusätzlich auch formschlüssig ausgeführt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5705104 [0002]
- US 2010/0195959 A1 [0002]
- DE 2128318 [0002]
