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Die Erfindung betrifft eine Bauteilanordnung mit einem ersten Bauteil und einem in einer Ausnehmung des ersten Bauteils angeordneten zweiten Bauteil, wobei in der Ausnehmung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil eine als Dichtring ausgebildete Dichtung vorliegt, die in einer Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils wenigstens bereichsweise angeordnet ist.
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Die Bauteilanordnung besteht also wenigstens aus dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil. Selbstverständlich können neben diesen beiden Bauteilen weitere Bauteile beziehungsweise Bauelemente vorgesehen sein. Das erste Bauteil weist die Ausnehmung auf, wobei diese vorzugsweise eine Verbindung zwischen einer Außenumgebung und einem Innenraum des ersten Bauteils herstellt, solange das zweite Bauteil nicht in der Ausnehmung angeordnet ist. Beispielsweise durchgreift also die Ausnehmung eine Wandung des ersten Bauteils vollständig. Bevorzugt sind das erste Bauteil und das zweite Bauteil im Rahmen der Bauteilanordnung ortsfest aneinander befestigt. Es ist also nach der Montage, bei welcher das zweite Bauteil in die Ausnehmung eingebracht und dort befestigt wird, keine oder allenfalls eine geringfügige Relativbewegung zwischen den Bauteilen vorgesehen.
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Um eine zuverlässige Abdichtung zu erzielen, ist die als Dichtring ausgebildete Dichtung vorgesehen. Beispielsweise dient die Dichtung dazu, den Innenraum des ersten Bauteils gegenüber der Außenumgebung abzudichten. Die Dichtung liegt in der Ausnehmung vor beziehungsweise ist dort angeordnet. Zum Halten der Dichtung ist die Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils vorgesehen, in welcher die Dichtung wenigstens bereichsweise angeordnet ist. Diese Aufnahmevertiefung ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Dichtung in axialer Richtung – bezüglich einer Längsmittelachse der Ausnehmung – festgesetzt ist oder allenfalls mit einem geringen Spiel gehalten ist. Die Aufnahmevertiefung durchgreift vorzugsweise eine Außenumfangsfläche des zweiten Bauteils und liegt dabei in axialer Richtung gesehen im Bereich der Ausnehmung vor. Um eine ausreichende Dichtwirkung zu erzielen, ragt die Dichtung aus der Aufnahmevertiefung in Richtung des ersten Bauteils hervor. Entsprechend kann sie dichtend an dem ersten Bauteil anliegen, während sie in axialer Richtung von der Aufnahmevertiefung gehalten ist.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2007 021 593 A1 bekannt, welche eine Kraftstoffpumpe für ein Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine beschreibt. Dabei ist es vorgesehen, einen Ringkanal mittels einer Dichteinheit, die zum Beispiel O-Ringe aufweist, abzudichten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bauteilanordnung vorzuschlagen, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist, insbesondere bessere Dichteigenschaften aufweist und/oder einen Versatz der Bauteile gegeneinander besser ausgleichen kann.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Bauteilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Dichtung in eine Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils eingreift, wobei die Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils und/oder die Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils in axialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse der Ausnehmung größere Abmessungen aufweisen/aufweist als die Dichtung. Die Dichtung liegt, wie bereits vorstehend erläutert, als Dichtring vor, umgreift also das zweite Bauteil in Umfangsrichtung – wiederum bezüglich der Längsmittelachse – vollständig. Er liegt nun gleichzeitig in der Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils sowie der Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils vor. Die Aufnahmevertiefungen der beiden Bauteile sind entsprechend in axialer Richtung gesehen zumindest bereichsweise überlappend angeordnet.
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Bevorzugt ist der Abstand zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil im Bereich der beiden Aufnahmevertiefungen kleiner als die Abmessungen einer Schnittfläche der Dichtung in radialer Richtung in unverformtem Zustand. Das bedeutet, dass die unverformte Dichtung beziehungsweise ihre Schnittfläche in radialer Richtung mindestens genauso groß, bevorzugt größer ist als der Abstand zwischen den Bodenflächen der Aufnahmevertiefungen an derjenigen Stelle, an welcher dieser maximal ist. Entsprechend ist die Dichtung derart ausgebildet, dass sie stets die beiden Bauteile zuverlässig gegeneinander abdichtet, unabhängig von einem Versatz der Bauteile in lateraler und/oder angularer Richtung. Anders ausgedrückt, soll die Dichtung stets – unabhängig von dem Versatz in lateraler und/oder angularer Richtung – an jedem der Bauteile, insbesondere jeweils im Bereich der entsprechenden Aufnahmevertiefung, dichtend anliegen.
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Sowohl die Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils als auch die Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils liegen bevorzugt in Umfangsrichtung durchgehend vor, weisen also keine Unterbrechung auf. Die Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils ist dabei in einer Innenumfangsfläche des ersten Bauteils vorgesehen, durchgreift diese also. Analog dazu durchgreift die Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils dessen Außenumfangsfläche. Die Innenumfangsfläche definiert dabei die Ausnehmung des ersten Bauteils, in welcher das zweite Bauteil angeordnet ist. Im Längsschnitt gesehen erstrecken sich die Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils und die Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils jeweils von einem ersten Rand bis hin zu einem zweiten Rand, wobei an diesen beiden Rändern jeweils der Übergang in die Innenumfangsfläche beziehungsweise die Außenumfangsfläche vorliegt.
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Um ein besonders effizientes Ausgleichen von Achsversätzen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils zueinander auszugleichen, weist die Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils oder die Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils in axialer Richtung eine Erstreckung auf, welche größer ist als diejenige der Dichtung. Selbstverständlich können auch beide Aufnahmevertiefungen, also die des ersten Bauteils und die des zweiten Bauteils, jeweils die größere Erstreckung aufweisen. Das bedeutet, dass die beiden Ränder der jeweiligen Aufnahmevertiefung in axialer Richtung weiter voneinander beabstandet sind als diejenigen beiden Seiten der Dichtung, welche in axialer Richtung den größten Abstand voneinander aufweisen.
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Die im Längsschnitt vorliegenden größten Abmessungen der Aufnahmevertiefung beziehungsweise der Aufnahmevertiefungen, entsprechend dem Abstand zwischen den jeweiligen Rändern der Aufnahmevertiefung beziehungsweise der Aufnahmevertiefungen, sollen also größer sein als die im Längsschnitt vorliegenden größten Abmessungen der Dichtung. Auf diese Art und Weise wird das elastische Dehnvermögen der elastischen Dichtung besonders effizient genutzt, um Achsversätze der beiden Bauteile zueinander auszugleichen. Dabei können sowohl Achsversätze in lateraler als auch in angularer Richtung ausgeglichen werden.
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Von Bedeutung ist dabei insbesondere, dass die Dichtung unmittelbar zwischen den beiden Bauteilen angeordnet werden kann, ohne dass zusätzliche Dichtelemente beziehungsweise Zwischenelemente an dem ersten Bauteil und/oder dem zweiten Bauteil angeordnet werden müssen. Es ist ausreichend, die Aufnahmevertiefungen an dem ersten Bauteil sowie dem zweiten Bauteil herzustellen, beispielsweise durch Formfallen oder durch mechanische Bearbeitung. Sowohl die Ausnehmung als auch das zweite Bauteil können im Bereich der Ausnehmung im Querschnitt bezüglich der Längsmittelachse der Ausnehmung oder einer Längsmittelachse des zweiten Bauteils gesehen rund sein. Alternativ ist jedoch auch eine alternative Formgebung möglich. Bei der hier vorgestellten Bauteilanordnung kann aufgrund der Anordnung der Dichtung in den speziell ausgestalteten Aufnahmevertiefungen auf die üblicherweise vorhandenen Flansche, Dichtelemente und/oder Befestigungselemente verzichtet werden. Entsprechend ist der Aufwand sowohl bei der Herstellung als auch während der Montage deutlich verringert, sodass geringere Kosten erzielt werden können.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Längsschnitt gesehen eine Wandung der Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils und/oder eine Wandung der Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils zwischen Rändern der jeweiligen Aufnahmevertiefung zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, stetig verlaufen/verläuft. Die Wandung definiert insoweit einen Boden der jeweiligen Aufnahmevertiefung. Die Wandung schließt sich jeweils an den Rändern an die Innenumfangsfläche des ersten Bauteils beziehungsweise an die Außenumfangsfläche des zweiten Bauteils an. Beispielsweise liegt an wenigstens einem der Ränder, insbesondere an beiden Rändern, im Längsschnitt gesehen ein unstetiger Übergang zwischen der Wandung und der Innenumfangsfläche beziehungsweise der Außenumfangsfläche vor. Es kann jedoch auch ein stetiger Übergang realisiert sein. Um eine gute Dichtwirkung zu erzielen und gleichzeitig einen Versatzausgleich in großem Umfang zu ermöglichen, verläuft die Wandung im Längsschnitt gesehen zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig, stetig, weist also keinerlei Unstetigkeiten beziehungsweise Stufen auf. Das bedeutet, dass sich die Dichtung in besonders vorteilhafter Weise an die Wandung der jeweiligen Aufnahmevertiefung anpassen kann und möglichst großflächig an dieser anliegt.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtung im Längsschnitt gesehen eine runde Schnittfläche aufweist. Selbstverständlich ist jedoch auch eine alternativ Schnittflächenform, beispielsweise rechteckig, insbesondere quadratisch, realisierbar. Mit der runden Schnittfläche wird jedoch eine besonders hervorragende Flexibilität der Dichtung und mithin ein besonders guter Versatzausgleich erzielt. Im Querschnitt gesehen ist die Dichtung ringförmig und liegt mithin als Dichtring vor. Der Dichtring ist dabei an die Form des zweiten Bauteils beziehungsweise dessen Außenumfangsfläche angepasst. Beispielsweise ist er rund, wenn die Außenumfangsfläche des zweiten Bauteils im Querschnitt gesehen ebenfalls rund ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils und/oder die Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils im Längsschnitt gesehen zumindest bereichsweise die Form der Schnittfläche der Dichtung aufweist. In wenigstens einer Position der Dichtung bezüglich der jeweiligen Aufnahmevertiefung kann diese also mit einer besonders großen Fläche an der Wandung der jeweiligen Aufnahmevertiefung anliegen. Die Aufnahmevertiefung ist dabei derart ausgeführt, dass sie zumindest bereichsweise entsprechend der Außenkontur der Schnittfläche der Dichtung ausgestaltet ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils und/oder die Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils im Längsschnitt gesehen zumindest bereichsweise kreisabschnittsförmig, ovalabschnittsförmig oder halbtropfenförmig ist. Vorteilhafterweise weisen beide Aufnahmevertiefungen eine der genannten Formen auf. Besonders bevorzugt weisen sie unterschiedliche Formen auf. Besonders bevorzugt liegt die jeweilige Form im Längsschnitt gesehen von einem Rand der jeweiligen Aufnahmevertiefung bis zu dem jeweils gegenüberliegenden Rand vor. Alternativ kann die entsprechende Form jedoch auch nur in einem Bereich der Aufnahmevertiefung realisiert sein. Unter der Ovalabschnittsform ist zu verstehen, dass der Verlauf der Wandung der jeweiligen Aufnahmevertiefung im Längsschnitt gesehen gekrümmt ist. Ist die Krümmung über den gesamten Verlauf gleich, so liegt die Kreisabschnittsform vor; bei unterschiedlichen Krümmungen die Ovalabschnittsform. Die Halbtropfenform setzt sich besonders bevorzugt aus einem Kreisabschnitt und einer geraden Linie zusammen, wobei der Übergang zwischen dem Kreisabschnitt und der Linie stetig ist.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass im Längsschnitt gesehen die Ränder der Aufnahmevertiefung des ersten Bauteils und/oder die Ränder der Aufnahmevertiefung des zweiten Bauteils auf unterschiedlichen radialen Positionen vorgesehen sind. Für wenigstens eine der Aufnahmevertiefungen, bevorzugt jedoch für beide Aufnahmevertiefungen, sind also die Ränder auf unterschiedlichen radialen Positionen bezüglich der Längsmittelachse der Ausnehmung und/oder der Längsmittelachse des zweiten Bauteils vorgesehen. Das bedeutet, dass die Innenumfangsfläche beziehungsweise die Außenumfangsfläche beidseitig der jeweiligen Aufnahmevertiefung nicht in derselben Ebene vorliegt. Vielmehr liegt die Außenumfangsfläche auf der einen Seite der Aufnahmevertiefung in einer ersten Ebene und auf der anderen Seite der Aufnahmevertiefung in einer anderen Eben vor, welche sich zumindest an den Rändern hinsichtlich ihrer radialen Position unterscheiden. Besonders bevorzugt liegen die Ebenen parallel zueinander vor, liegen also durchgehend auf unterschiedlichen Radialpositionen. Alternativ können sich die Ebenen jedoch auch schneiden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch einen Bereich einer Bauteilanordnung mit einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil.
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Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen Bereich einer Bauteilanordnung 1, welche zumindest ein erstes Bauteil 2 und ein zweites Bauteil 3 aufweist. In dem ersten Bauteil 2 ist eine Ausnehmung 4 vorgesehen, in welcher das zweite Bauteil 3 angeordnet ist. Das erste Bauteil 2 beziehungsweise die Ausnehmung 4 weist dabei eine erste Längsmittelachse 5, das zweite Bauteil 3 beziehungsweise ein in der Ausnehmung 4 angeordnete Vorsprung 6 des zweiten Bauteils 3 eine zweite Längsmittelachse 7. Wie hier dargestellt, kann es vorgesehen sein, dass das zweite Bauteil 3 die Ausnehmung 4 vollständig durchgreift. Selbstverständlich kann das zweite Bauteil 3 alternativ auch lediglich in die Ausnehmung 4 eingreifen, sodass diese lediglich teilweise durchgriffen ist.
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Es ist erkennbar, dass die Längsmittelachsen 5 und 7 nicht parallel zueinander verlaufen, sondern vielmehr einen Winkelversatz zueinander aufweisen. Um diesen auszugleichen und gleichzeitig dennoch eine gute Dichtwirkung zwischen den Bauteilen 2 und 3 zu erzielen, ist in der Ausnehmung 4 eine Dichtung 8 angeordnet, welche als Dichtring vorliegt. Entsprechend umgreift sie in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse 5 das zweite Bauteil 3 vollständig. Die Dichtung 8 ist hier unverformt dargestellt, liegt jedoch bevorzugt selbstverständlich verformt vor, um eine zuverlässige Dichtwirkung zu realisieren.
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Die Dichtung 8 greift sowohl in eine Aufnahmevertiefung 9 des ersten Bauteils 2 als auch in eine Aufnahmevertiefung 10 des zweiten Bauteils 3 ein. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Dichtung 8 eine größte Erstreckung d in axialer Richtung aufweist, welche beispielsweise einem Durchmesser ihrer Schnittfläche entspricht. Diese Erstreckung d ist kleiner als die Erstreckung der Aufnahmevertiefung 9 und/oder der Aufnahmevertiefung 10 in axialer Richtung. Die axiale Erstreckung der Aufnahmevertiefung 9 wird durch ihre Ränder 11 und 12, die der Aufnahmevertiefung 10 durch ihre Ränder 13 und 14 definiert.
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Im Bereich der Ränder 11 und 12 geht die Aufnahmevertiefung 9 in eine Innenumfangsfläche 15 der Ausnehmung 4 beziehungsweise des ersten Bauteils 2 über, entsprechend geht analog die Aufnahmevertiefung 10 im Bereich ihrer Ränder 13 und 14 in eine Außenumfangsfläche 16 des zweiten Bauteils 3 über. Die Übergänge können dabei stetig oder unstetig sein, wobei in der hier dargestellten Ausführungsform für alle Ränder 11 bis 14 letzteres der Fall ist.
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Es ist deutlich erkennbar, dass die Aufnahmevertiefung 9 in einem Bereich 17 an die Schnittflächenform der Dichtung 8 formangepasst ist. Entsprechendes gilt für einen Bereich 18 der Aufnahmevertiefung 10. In diesen Bereichen 17 und 18 liegt jeweils über einen bestimmten Winkelbereich, beispielsweise von mindestens 10°, mindestens 20°, mindestens 30°, mindestens 40° oder mindestens 45° (bezogen auf einen Mittelpunkt 19 der Schnittfläche der Dichtung 8) dieselbe Form von Aufnahmevertiefung 9 beziehungsweise 10 und der Schnittfläche der Dichtung 8 vor. Dabei kann die Dichtung in verformtem Zustand nach ihrem Einbau oder in unverformten Zustand betrachtet werden. In letzterem ist die Dichtung nicht zwischen den Bauteilen 2 und 3 eingebaut. Selbstverständlich kann auch eine Ausführungsform realisiert werden, bei welcher eine derartige Formanpassung der Dichtung 8 nicht vorgesehen ist.
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Die Aufnahmevertiefungen 9 und 10 weisen im Längsschnitt gesehen eine bestimmte Formgebung auf. So ist die Aufnahmevertiefung 9 vorzugsweise halbtropfenförmig, während die Aufnahmevertiefung 10 beispielswiese ovalabschnittsförmig ist. Selbstverständlich sind für beide Aufnahmevertiefungen 9 und 10 auch andere Formen realisierbar, wobei die Formen entweder identisch oder bevorzugt zueinander verschieden sind. Die Form der Aufnahmevertiefungen 9 und 10 kann beispielsweise aus den Formen Kreisabschnittsform, Ovalabschnittsform oder Halbtropfenform ausgewählt werden.
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Schließlich ist zu erkennen, dass die Ränder 11 und 12 der Aufnahmevertiefung 9 bezüglich der Längsmittelachse 5 auf unterschiedlichen radialen Positionen vorliegen. Das bedeutet, dass die Innenumfangsfläche 15 von der Aufnahmevertiefung 9 in zwei Bereiche aufgeteilt wird, wobei der erste Bereich, welcher auf der einen Seite der Aufnahmevertiefung 9 vorliegt, in einer ersten Ebene und der zweite Bereich, welcher auf einer gegenüberliegenden Seite der Aufnahmevertiefung 9 vorliegt, auf einer zu dieser verschiedenen, insbesondere zu dieser parallelen Ebene, liegt. Dagegen sind die Ränder 13 und 14 der Aufnahmevertiefung 10 auf derselben radialen Position angeordnet, insbesondere bezüglich der zweiten Längsmittelachse 7. Das bedeutet, dass zwar auch hier die Außenumfangsfläche 16 von der Aufnahmevertiefung 10 in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt wird, diese Bereiche jedoch in derselben Ebene liegen.
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Bevorzugt ist die Dichtung 8 derart ausgebildet, dass sie nach ihrem Einbau in die Aufnahmevertiefungen 9 und 10 – unabhängig von dem lateralen und/oder angularen Versatz der Bauteile 2 und 3 zueinander – stets vorgespannt ist, also aus ihrem unverformten Zustand heraus verformt ist. Auf diese Art und Weise wird eine zuverlässige Dichtwirkung der Dichtung 8 zwischen den Bauteilen 2 und 3 erzielt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteilanordnung
- 2
- 1. Bauteil
- 3
- 2. Bauteil
- 4
- Ausnehmung
- 5
- 1. Längsmittelachse
- 6
- Vorsprung
- 7
- 2. Längsmittelachse
- 8
- Dichtung
- 9
- Aufnahmevertiefung
- 10
- Aufnahmevertiefung
- 11
- Rand
- 12
- Rand
- 13
- Rand
- 14
- Rand
- 15
- Innenumfangsfläche
- 16
- Außenumfangsfläche
- 17
- Bereich
- 18
- Bereich
- 19
- Mittelpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007021593 A1 [0004]
