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Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung mit einem Ventilkörper und mit einem Aktorkörper. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein rotierendes Maschinenelement, insbesondere eine Kupplungsanordnung, mit einer derartigen Ventileinrichtung.
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Die Kupplungsanordnung umfasst zum Beispiel eine Reibungskupplung wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2005 014 633 A1 offenbart ist. Diese Offenlegungsschrift offenbart eine Kupplung und eine Kupplungsaktorik sowie ein Verfahren zum Betätigen zumindest einer Kupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Es gibt Überlegungen, Reibungskupplungen für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen hydraulisch zu betätigen, wobei die hydraulische Betätigung gegebenenfalls in ein rotierendes Maschinenelement der Kupplung integriert werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere im Rahmen der vorstehenden Überlegungen, unerwünschte Beeinträchtigungen im Betrieb einer Ventileinrichtung mit einem Ventilkörper und mit einem Aktorkörper, speziell unter Fliehkraftwirkung, abzustellen.
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Die Aufgabe ist bei einer Ventileinrichtung mit einem Ventilkörper und mit einem Aktorkörper dadurch gelöst, dass der Ventilkörper so mit einer Ausgleichsmasse oder/und mit dem Aktorkörper gekoppelt ist, dass sich beschleunigungsbedingte Massenkräfte, insbesondere fliehkraftbedingte Massenkräfte, des Ventilkörpers und der Ausgleichsmasse oder/und des Aktorkörpers im Wesentlichen aufheben. Der Ventilkörper und der Aktorkörper führen im Betrieb der Ventileinrichtung begrenzte Bewegungen aus. Beim Einbau der Ventileinrichtung in ein rotierendes Maschinenelement wirken beschleunigungsbedingt Massenkräfte, insbesondere fliehkraftbedingte Massenkräfte, auf den Ventilkörper und den Aktorkörper. Je nach Einbaulage führen diese Beschleunigungskräfte zu unterschiedlichen Problemen. Durch die erfindungsgemäße Kopplung des Ventilkörpers mit der Ausgleichsmasse oder/und mit dem Aktorkörper können Drehzahleinflüsse oder Fliehkrafteinflüsse, die zu einer Beeinträchtigung der Ventilfunktion führen könnten, minimiert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper, die Ausgleichsmasse oder/und der Aktorkörper im Wesentlichen radial zu einer Drehachse eines rotierenden Maschinenelements bewegbar sind. Das rotierende Maschinenelement gehört vorzugsweise zu einer Kupplung, zum Beispiel einer Reibungskupplung, die, zum Beispiel mit einer hydraulischen Pumpe, hydraulisch betätigt wird. Eine Hydraulikanordnung zum hydraulischen Betätigen der Kupplung ist vorzugsweise in die Kupplung integriert. Der Ventilkörper ist beim Betätigen der Ventileinrichtung in der im Wesentlichen radialen Richtung bewegbar. Bei radialer Bewegungsrichtung des Ventilkörpers führt die Beschleunigungskraft im Betrieb der Kupplung zu einer Veränderung eines Kräftegleichgewichts am Ventilkörper und so eventuell zu einer Verstellung der Ventileinrichtung. Durch die Kopplung mit der Ausgleichsmasse oder/und mit dem Aktorkörper kann einer unerwünschten Verstellung der Ventileinrichtung unter Fliehkrafteinwirkung entgegengewirkt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper über eine Kopplungseinrichtung mit der Ausgleichsmasse gekoppelt ist. Die Kopplungseinrichtung umfasst zum Beispiel ein Kopplungsgestänge und/oder eine Gelenkanordnung. Durch die Kopplungseinrichtung wird der Ventilkörper so mit der Ausgleichsmasse gekoppelt, dass bei einer fliehkraftbedingten Beschleunigung des Ventilkörpers aufgrund einer fliehkraftbedingten Beschleunigung der Ausgleichsmasse eine ausgleichende Kraft auf den Ventilkörper bewirkt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper über eine beziehungsweise die Kopplungseinrichtung mit dem Aktorkörper gekoppelt ist. Der Aktorkörper kann direkt mit dem Ventilkörper kombiniert sein. Der Aktorkörper kann aber auch separat von dem Ventilkörper angeordnet werden. Bei der separaten Anordnung kann der Aktorkörper vorteilhaft über die Kopplungseinrichtung mit dem Ventilkörper gekoppelt werden. Dadurch kann eine Masse des Aktorkörpers zum Ausgleich der fliehkraftbedingten Beschleunigungskräfte auf den Ventilkörper verwendet werden. Dadurch wiederum kann die Ausgleichsmasse reduziert werden. Gegebenenfalls kann die Ausgleichsmasse, zumindest in der Theorie, auch komplett entfallen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung als Kopplungsgetriebe ausgeführt ist. Über das Kopplungsgetriebe erfolgt eine Kraftumlenkung.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsgetriebe als Zahnstangengetriebe ausgeführt ist. Das Zahnstangengetriebe umfasst zum Beispiel ein Zahnrad, das über Zahnstangen mit dem Ventilkörper, der Ausgleichsmasse oder/und mit dem Aktorkörper gekoppelt ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung einen Wiegehebel mit einer Wiegekontur umfasst, die auf einer Auflagefläche abrollt. Durch das Abrollen der Wiegekontur auf der Auflagefläche ergibt sich eine Verschiebung des Auflagepunkts und damit eine Veränderung der Hebellängen. Dadurch kann vorteilhaft eine Zunahme der Beschleunigungskräfte durch eine Übersetzungsänderung ausgeglichen werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper und die Ausgleichsmasse auf der gleichen Seite der Kopplungseinrichtung angeordnet sind. Die Ausrichtung des Wiegehebels kann parallel oder tangential zur Drehachse des rotierenden Maschinenelements sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper und die Ausgleichmasse auf entgegengesetzten Seiten der Kopplungseinrichtung angeordnet sind. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Ausgleichsmasse ein fester Bestandteil des Wiegehebels.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein rotierendes Maschinenelement, insbesondere eine Kupplungsanordnung, mit einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer Ventileinrichtung, insbesondere in einem rotierenden Maschinenelement.
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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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1 eine stark vereinfachte Darstellung einer Kupplung mit einem rotierenden Maschinenelement, in das eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung integriert ist;
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2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung mit einer als Zahnstangengetriebe ausgeführten Kopplungseinrichtung;
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung mit einer Kopplungseinrichtung, die einen Wiegehebel umfasst;
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4 die Ventileinrichtung aus 3 mit einem verkippten Wiegehebel;
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5 eine ähnliche Ventileinrichtung wie in 3 mit einem Wiegehebel und geringfügig veränderten Bewegungsachsen;
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6 die Ventileinrichtung aus 5 mit einem verkippten Wiegehebel; die
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7 bis 10 ähnliche Ventileinrichtungen wie in den 3 und 4 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen und
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11 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung mit einer an einem Wiegehebel ausgebildeten Ausgleichsmasse.
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In 1 ist eine Kupplung 1 mit einem um eine Drehachse 4 rotierenden Maschinenelement 3 stark vereinfacht dargestellt. Eine Ventileinrichtung 5 ist in das rotierende Maschinenelement 3 integriert. Demzufolge bewegt sich die Ventileinrichtung 5 mit, wenn sich das Maschinenelement 3 im Betrieb der Kupplung 1 um die Drehachse 4 dreht.
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Die Ventileinrichtung 5 ist als hydraulisches Proportionalventil mit einem Ventilkörper 6 und einem Aktorkörper 8 ausgeführt. Bei dem Ventilkörper 6 handelt es sich zum Beispiel um einen Ventilkolben. Bei dem Aktorkörper 8 handelt es sich zum Beispiel um einen Magnetanker.
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In 1 ist durch eine strichpunktierte Linie eine Bewegungslinie oder eine Bewegungsachse 9 angedeutet, entlang der sich der Ventilkörper 6 und der Aktorkörper 8 bei einer Betätigung der Ventileinrichtung 5 hin und her bewegen. Die Bewegungslinie oder Bewegungsachse 9 verläuft senkrecht, also radial, zur Drehachse 4 des rotierenden Maschinenteils 3.
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In den 2 bis 11 sind verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie eine Ausgleichsmasse 20; 50; 60 mit dem Ventilkörper 6 beziehungsweise dem Aktorkörper 8 so gekoppelt werden können, dass sich beim Rotieren des rotierenden Maschinenteils 3 um die Drehachse 4 auftretende Massenkräfte, die insbesondere fliehkraftbedingt auf den Ventilkörper 6 beziehungsweise den Aktorkörper 8 und die Ausgleichsmasse 20; 50; 60 wirken, aufheben.
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Durch das Aufheben oder Ausgleichen der Massenkräfte können unerwünschte Beeinträchtigungen der Ventilfunktion durch Drehzahleinflüsse und/oder Fliehkrafteinflüsse im Betrieb der Ventileinrichtung 5 im eingebauten Zustand in dem rotierenden Maschinenteil 3 wirksam minimiert werden.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausgleichsmasse 20 über eine Kopplungseinrichtung 15 mit dem Ventilkörper 6 und dem Aktorkörper 8 gekoppelt. Die Kopplungseinrichtung 15 ist als lineares Getriebe ausgeführt. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um ein Zahnstangengetriebe mit einem Zahnrad 16, mit dem zwei Zahnstangen 17, 18 kämmen.
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Das Zahnrad 16 ist in dem rotierenden Maschinenteil (3 in 1) drehbar gelagert. An einem in 2 oberen Ende der Zahnstange 17 ist der Ventilkörper 6 befestigt. An einem in 2 oberen Ende der Zahnstange 18 ist die Ausgleichsmasse 20 befestigt.
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Ein Massenschwerpunkt 10 der Ventileinrichtung 5 kann sich entlang der Bewegungsachse 9 bewegen. Durch einen Pfeil 24 ist eine Massenkraft auf der Ventilseite angedeutet. Die Ausgleichsmasse 20 mit dem Massenschwerpunkt 21 kann sich entlang einer Bewegungslinie oder Bewegungsachse 23 bewegen. Durch einen Pfeil 25 ist eine Massenkraft auf der Seite der Ausgleichsmasse 20 angedeutet.
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Bei den in den 3 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Kopplungseinrichtung 30 mit einem Wiegehebel 34 ausgeführt. Der Wiegehebel 34 ist mit einer Wiegekontur 31 ausgestattet, die auf einer Auflagefläche 32 abrollt. Durch das Abrollen ergibt sich eine vorteilhafte Verschiebung des Auflagepunkts und damit eine Veränderung der Hebellängen im Betrieb der Kopplungseinrichtung 30.
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Durch die Verschiebung des Auflagepunkts beim Abrollen wird der Hebelarm der nach außen bewegten Masse kleiner, und umgekehrt. Durch die mit der Verschiebung des Auflagepunkts erreichte Übersetzungsänderung kann vorteilhaft eine Zunahme der Beschleunigungskräfte ausgeglichen werden.
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Der Ventilkörper 6 ist über einen Stößel 35 mit dem Wiegehebel 34 gekoppelt. Die Ausgleichsmasse 20 ist über einen Stößel 36 mit dem Wiegehebel 34 gekoppelt.
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In 3 sind die Bewegungsachsen 9 und 23 parallel zueinander angeordnet. Dabei verlaufen die Bewegungsachsen 9 und 23 vorzugsweise radial zur Drehachse (4 in 1). Der Wiegehebel 34 ist parallel zur Drehachse ausgerichtet.
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In 3 steht der Wiegehebel 34, wie durch die gleich langen Pfeile 24 und 25 angedeutet ist.
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In 4 ist der Wiegehebel 34 verkippt. Die Massenkraft 25 ist etwas größer als die Massenkraft 24.
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In den 5 und 6 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in den 3 und 4 dargestellt. Im Unterschied zu den 3 und 4 sind bei dem in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel die Bewegungsachsen 41 und 42 schräg zueinander angeordnet, weil der Wiegehebel 34 nicht, wie in den 3 und 4 achsparallel, sondern tangential zu der Drehachse (4 in 1) angeordnet ist. Ansonsten entspricht das in den 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel.
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In den 7 bis 10 ist dargestellt, dass der Ventilkörper 6 und der Aktorkörper 8 auch auf unterschiedlichen Seiten, also rechts und links, aber auch oben oder unten angeordnet werden können. Die Anordnung oben wird auch als stehende Anordnung bezeichnet. Analog wird die Anordnung unten als hängende Anordnung bezeichnet. Die Begriffe stehend und hängend beziehen sich dabei auf den Wiegehebel 34.
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In 7 ist der Ventilkörper 6 dem linken Ende des Wiegehebels 34 zugeordnet. Der Aktorkörper 8 und die Ausgleichsmasse 50 sind dem rechten Ende des Wiegehebels 34 zugeordnet. Alle Massen sind oberhalb des Wiegehebels 34 angeordnet, also stehend.
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In 8 sind die Ausgleichsmasse 50 und der Aktorkörper 8 im Unterschied zu 7 unten angeordnet, also hängend.
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In 9 sind im Unterschied zu 7 alle Massen unterhalb des Wiegehebels 34 angeordnet, also hängend.
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In 10 ist der Ventilkörper 6 im Unterschied zu 7 unterhalb des Wiegehebels 34 angeordnet, also hängend.
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Bei der Anordnung der Massen sind die Verhältnisse der Umlaufradien um die Drehachse (4 in 1) zu berücksichtigen.
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In 11 sind der Ventilkörper 6 und der Aktorkörper 8, wie bei dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, dem linken Ende des Wiegehebels 34 zugeordnet. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist die Ausgleichsmasse 60 mit ihrem Schwerpunkt 61 fester Bestandteil des Wiegehebels 34. Ansonsten hat das in 11 dargestellte Ausführungsbeispiel die gleiche Funktion wie das in den 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsanordnung
- 2
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- 3
- rotierendes Maschinenelement
- 4
- Drehachse
- 5
- Ventileinrichtung
- 6
- Ventilkörper
- 7
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- 8
- Aktorkörper
- 9
- Bewegungsachse
- 10
- Schwerpunkt
- 11
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- 12
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- 13
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- 14
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- 15
- Kopplungseinrichtung
- 16
- Zahnrad
- 17
- Zahnstange
- 18
- Zahnstange
- 19
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- 20
- Ausgleichsmasse
- 21
- Schwerpunkt
- 22
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- 23
- Bewegungsachse
- 24
- Pfeil
- 25
- Pfeil
- 26
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- 27
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- 28
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- 29
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- 30
- Kopplungseinrichtung
- 31
- Wiegekontur
- 32
- Auflagefläche
- 33
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- 34
- Wiegehebel
- 35
- Stößel
- 36
- Stößel
- 37
-
- 38
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- 39
-
- 40
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- 41
- Bewegungsachse
- 42
- Bewegungsachse
- 43
-
- 44
-
- 45
-
- 46
-
- 47
-
- 48
-
- 49
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- 50
- Ausgleichsmasse
- 51
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- 52
-
- 53
-
- 54
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- 55
-
- 56
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- 57
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- 58
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- 59
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- 60
- Ausgleichsmasse
- 61
- Schwerpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005014633 A1 [0002]
