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Die Erfindung betrifft eine Tankentlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kraftstofftank, an welchen eine zu einem Speicher für gasförmige Kohlenwasserstoffe führende Entlüftungsleitung angeschlossen ist. Ein Ventil dient dem Freigeben der Entlüftungsleitung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Tankentlüftungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Tankentlüftungseinrichtung.
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Die
DE 10 2013 226 584 A1 beschreibt eine Entlüftungseinrichtung für einen Drucktank eines Kraftfahrzeugs. Der in dem Drucktank vorliegende Druck kann hierbei den atmosphärischen Druck überschreiten. Von dem Drucktank führt eine Entlüftungsleitung zu einem Aktivkohlefilter, und in der Entlüftungsleitung ist ein Tankabsperrventil angeordnet.
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Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass es vor einem Betanken des Drucktanks zunächst erforderlich ist, den Druck im Tank abzulassen. Dies geschieht durch Öffnen des Tankabsperrventils. Erst wenn der Druckabbau erfolgt ist, kann der Betankungsvorgang beginnen. Das Entlüften des Drucktanks über die Entlüftungsleitung hin zum Aktivkohlefilter nimmt jedoch vergleichsweise viel Zeit in Anspruch. Diese Wartezeit ist für einen Nutzer des Kraftfahrzeugs lästig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Tankentlüftungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher ein besonders rascher Druckabbau im Kraftstofftank vor dem Betanken erreichbar ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Tankentlüftungseinrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Tankentlüftungseinrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Tankentlüftungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Tankentlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Kraftstofftank, an welchen eine Entlüftungsleitung angeschlossen ist. Die Entlüftungsleitung führt zu einem Speicher für gasförmige Kohlenwasserstoffe. Ein Ventil dient dem Freigeben der Entlüftungsleitung vor einem Betanken des Kraftstofftanks. An die Entlüftungsleitung der Tankentlüftungseinrichtung ist ein Auffangbehältnis für aus dem Kraftstofftank stammende gasförmige Kohlenwasserstoffe angeschlossen. Ein Strömungspfad von der Entlüftungsleitung in das Auffangbehältnis ist durch Öffnen eines weiteren Ventils freigebbar. Durch Öffnen des Ventils und des weiteren Ventils können also zugleich das von dem Speicher verschiedene Auffangbehältnis und der Speicher mit aus dem Kraftstofftank stammenden gasförmigen Kohlenwasserstoffen beaufschlagt werden. Durch das Auffangbehältnis ist somit ein Zusatzvolumen für die Entlüftung des Kraftstofftanks vor dem Betanken bereitgestellt. Folglich lässt sich durch das Öffnen des weiteren Ventils ein besonders rascher Druckabbau in dem Kraftstofftank vor dem Betanken desselben erreichen. Die für den Druckabbau im Kraftstofftank erforderliche Zeit wird somit deutlich reduziert. Dementsprechend verringert sich auch die Wartezeit des Nutzers des Kraftfahrzeugs, welcher den Kraftstofftank mit Kraftstoff befüllen möchte.
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Vorzugsweise ist ein Volumen des Auffangbehältnisses veränderbar. Beispielsweise kann hierfür das Auffangbehältnis nach Art eines Faltenbalgs oder dergleichen ausgebildet sein. Dadurch ist es möglich, dass das Auffangbehältnis eine besonders große Menge der aus dem Kraftstofftank stammenden gasförmigen Kohlenwasserstoffe speichert und dennoch im nicht mit Kraftstoffdämpfen beaufschlagten Zustand ein vergleichsweise geringes Volumen beansprucht. Wenn das Auffangbehältnis jedoch das vergrößerte Volumen bereitstellt, müssen während des Entlüftens beziehungsweise während des Druckabbaus im Kraftstofftank weniger gasförmige Kohlenwasserstoffe durch die Entlüftungsleitung strömen. Da die Entlüftungsleitung üblicherweise einen vergleichsweise geringen durchströmbaren Querschnitt aufweist, ist dies für ein rasches Abbauen beziehungsweise Verringern des Drucks im Kraftstofftank förderlich.
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Insbesondere kann wenigstens eine Wandung des Auffangbehältnisses aus einem elastischen Material gebildet sein. Beispielsweise kann also das Auffangbehältnis nach Art eines Ballons mit einer elastischen beziehungsweise flexiblen Hülle ausgebildet sein. Mit einem derartigen Auffangbehältnis lässt sich auf besonders einfache Art und Weise ein Leeren des mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen beaufschlagten Auffangbehältnisses erreichen. Denn die wenigsten eine elastische Wandung des Auffangbehältnisses sorgt durch ein Sich-Zusammenziehen für ein Abführen der vorübergehend aufgefangenen beziehungsweise gespeicherten gasförmigen Kohlenwasserstoffe.
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Vorzugsweise weist das Auffangbehältnis in einem mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen beaufschlagten Zustand, in welchem das Auffangbehältnis ein gegenüber einem Grundzustand des Auffangbehältnisses vergrößertes Volumen aufweist, einen Abstand von wenigstens einem Fahrwerksbauteil des Kraftfahrzeugs auf. Dieser Abstand ist geringer als ein im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs einzuhaltender Sollabstand von dem wenigstens einem Fahrwerksbauteil.
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Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich bei stehendem Kraftfahrzeug auch die Fahrwerksbauteile des Kraftfahrzeugs nicht bewegen. Beim Entlüften des Kraftstofftanks vor dem Betanken des Kraftstofftanks führen die Fahrwerksbauteile dementsprechend ebenfalls keine Bewegung durch. Insofern braucht auch nicht sichergestellt zu werden, dass es zu keiner Kollision eines sich bewegenden Fahrwerksbauteils mit dem Auffangbehältnis kommt. Daher kann das Auffangbehältnis das vergrößerte Volumen aufweisen, ohne dass hierbei darauf geachtet werden müsste, den Sollabstand nicht zu unterschreiten. Dadurch ist insbesondere eine Anordnung des Auffangbehältnisses an einer Stelle der Tankentlüftungseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs ermöglicht, an welcher das Auffangbehältnis in dem Zustand mit vergrößertem Volumen bei fahrendem Kraftfahrzeug möglicherweise stören würde. Folglich sind besonders vielfältige Möglichkeiten der Anordnung des Auffangbehältnisses gegeben, und das Auffangbehältnis lässt sich vereinfacht unterbringen.
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Insbesondere kann das wenigstens eine Fahrwerksbauteil als ein Rad des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Denn die Entlüftungsleitung kann insbesondere entlang einer Radhausverkleidung des Kraftfahrzeugs verlaufen. Hier ist sicherzustellen, dass auch im schlimmsten Fall, also etwa bei starken Querbeschleunigungen des sich drehenden Rads, stets der Sollabstand von der Entlüftungsleitung eingehalten wird. Bei stehendem Rad kann hingegen das mit den gasförmigen Kohlenwasserstoffen beaufschlagte Auffangbehältnis, welches sich also in dem Zustand mit dem vergrößertem Volumen befindet, diesen Sollabstand von dem Rad unterschreiten. Als Fahrwerksbauteile kommen jedoch auch weitere Komponenten des Fahrwerks wie beispielsweise ein Querlenker, ein Stabilisator oder dergleichen Bauteile in Betracht, welche im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs einen größeren Raumbedarf haben als bei stehendem Kraftfahrzeug.
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Vorzugsweise umfasst die Tankentlüftungseinrichtung eine Steuerungseinrichtung, welche zum Schließen des weiteren Ventils in Abhängigkeit von einem in dem Auffangbehältnis vorliegenden Druck ausgebildet ist. So lässt sich sicherstellen, dass der Druck in dem Auffangbehältnis einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, beispielsweise einen Wert von etwa 200 mbar über den Umgebungsdruck. So kann insbesondere die dauerhafte Funktionstüchtigkeit des Auffangbehältnisses sichergestellt werden.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Öffnen des weiteren Ventils während des Betankens des Kraftstofftanks zu bewirken. Dann steht nämlich ausreichend Zeit zur Verfügung, das Auffangbehältnis wieder zu leeren, also die vorübergehend in dem Auffangbehältnis aufgefangenen oder gespeicherten gasförmigen Kohlenwasserstoffe wieder abzugeben, insbesondere über die Entlüftungsleitung an den Speicher für gasförmige Kohlenwasserstoffe.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Tankentlüftungseinrichtung. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet sein, beispielsweise als Plug-In-Hybridfahrzeug oder Steckdosenhybridfahrzeug. Bei einem derartigen Hybridfahrzeug kann sich nämlich während der rein elektrischen Fahrt ein Überdruck im folglich als Drucktank ausgebildeten Kraftstofftank aufbauen. Denn im elektrischen Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs ist dafür zu sorgen, dass keine beziehungsweise möglichst wenige gasförmige Kohlenwasserstoffe zu dem Speicher für gasförmige Kohlenwasserstoffe gelangen. Dies liegt daran, dass im elektrischen Fahrbetrieb ein Spülen des Speichers, welcher insbesondere als Aktivkohlefilter ausgebildet ist, nicht möglich ist.
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Die für die erfindungsgemäße Tankentlüftungseinrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Tankentlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug wird vor einem Betanken eines Kraftstofftanks der Tankentlüftungseinrichtung ein Ventil geöffnet. Das Ventil gibt eine von dem Kraftstofftank zu einem Speicher für gasförmige Kohlenwasserstoffe führende Entlüftungsleitung frei. Des Weiteren wird ein Strömungspfad in ein Auffangbehältnis für aus dem Kraftstofftank stammende gasförmige Kohlenwasserstoffe durch Öffnen eines weiteren Ventils freigegeben. Der Strömungspfad führt von der Entlüftungsleitung zu dem Auffangbehältnis. Die zum Zweck des Druckabbaus aus dem Kraftstofftank abgeführten Kohlenwasserstoffe können also sowohl in den Speicher für gasförmige Kohlenwasserstoffe als auch in das Auffangbehältnis gelangen. So lässt sich vor dem Betanken ein besonders rascher Druckabbau im Kraftstofftank erreichen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Tankentlüftungseinrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 stark schematisiert eine Tankentlüftungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs im Fahrzustand des Kraftfahrzeugs; und
- 2 die Tankentlüftungseinrichtung gemäß 1 vor einem Betanken eines Kraftstofftanks der Tankentlüftungseinrichtung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in 1 stark schematisiert gezeigte Tankentlüftungseinrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Kraftstofftank 12, welcher als Drucktank ausgebildet ist. Die Tankentlüftungseinrichtung 10 umfasst des Weiteren eine an den Kraftstofftank 12 angeschlossene Entlüftungsleitung 14, welche zu einem vorliegend als Aktivkohlefilter 16 ausgebildeten Speicher der Tankentlüftungseinrichtung 10 führt. In dem Aktivkohlefilter 16 können aus dem Kraftstofftank stammende gasförmige Kohlenwasserstoffe gespeichert werden.
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Das Kraftfahrzeug ist vorliegend als Plug-In-Hybridfahrzeug ausgebildet. Im elektrischen Fahrbetrieb dieses Hybridfahrzeugs wird ein Tankentlüftungsventil 18 geschlossen, welches insbesondere in oder an dem Kraftstofftank 12 oder, wie vorliegend beispielhaft gezeigt, in der Entlüftungsleitung 14 angeordnet sein kann. Bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 18 kann sich somit der Druck innerhalb des Kraftstofftanks 12 erhöhen. Wenn ein Nutzer beziehungsweise Fahrer des Kraftfahrzeugs den Kraftstofftank 12 betanken will, so fährt der Nutzer an eine Tankstelle und betätigt einen Tankklappenschalter des Kraftfahrzeugs. Bevor jedoch eine (vorliegend nicht gezeigte) Tankklappe öffnet und der Kraftstofftank 12 mit Kraftstoff 20 befüllt werden kann, wird der Druck im Kraftstofftank 12 abgelassen. Ein Öffnen der Tankklappe ist erst möglich, wenn der Druckabbau erfolgt ist.
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Der Druckabbau wird ermöglicht, indem ein Steuergerät 22 ein Öffnen des Tankentlüftungsventils 18 bewirkt. Dadurch wird die Entlüftungsleitung 14 beziehungsweise der Entlüftungspfad zum Aktivkohlefilter 16 freigegeben. Die für den Druckabbau erforderliche Zeit ist abhängig vom durchströmbaren Querschnitt der Entlüftungsleitung 14. Der Querschnitt der Entlüftungsleitung 14 ist jedoch vom Package des Kraftfahrzeugs, also von der Anordnung der einzelnen Komponenten in dem Kraftfahrzeug beziehungsweise vom Einbauort der Entlüftungsleitung 14 abhängig. Hierbei müssen auch in einem Worst-Case-Szenario bestimmte Sollabstände zu Komponenten des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Tankentlüftungseinrichtung 10 eingehalten werden.
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Beispielsweise veranschaulicht in 1 eine Kurve 24 schematisch eine Hüllkurve eines (nicht gezeigten) Rads des Kraftfahrzeugs. Im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs kann insbesondere aufgrund von Querbeschleunigungen und dergleichen das Rad bis an diese Kurve 24 heranreichen. Die vorliegend am Beispiel des Rads beschriebenen Gegebenheiten können jedoch auch auf andere der Tankentlüftungseinrichtung 10 zugeordneten Fahrwerksbauteile zutreffen. Beispielsweise können nämlich auch Fahrwerksbauteile wie ein Querlenker, ein Stabilisator oder dergleichen während der Fahrt des Kraftfahrzeugs einen größeren Raumbedarf haben als im Stand des Kraftfahrzeugs.
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Vorliegend ist dafür gesorgt, dass der Druckabbau, also das Verringern des im Kraftstofftank 12 herrschenden Drucks, besonders rasch erfolgen kann. An der Entlüftungsleitung 14 ist nämlich ein weiteres Ventil in Form eines Bypassventils 26 angeordnet. Durch Öffnen des Bypassventils 26 wird ein Strömungspfad in ein Auffangbehältnis 28 oder Züsatzbehältnis freigegeben, welches in 1 in einem drucklosen Grundzustand schematisch gezeigt ist. Das Volumen des Auffangbehältnisses 28 ist veränderbar, etwa indem eine Wandung 30 des Auffangbehältnisses 28 aus einem elastischen Material gebildet ist. Das beispielsweise nach Art eines aufblasbaren Ballons ausgebildete Auffangbehältnis 28 hat also die Eigenschaft eines flexiblen, vom Druck abhängigen Volumens.
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In dem in 1 gezeigten, drucklosen Grundzustand liegt ein Freigang zu Fahrwerksbauteilen wie dem vorliegend beispielhaft genannten Rad vor. Entsprechend reicht das Auffangbehältnis 28 maximal bis zu der Kurve 24. Betätigt nun der Nutzer des Kraftfahrzeugs den Tankklappenschalter, so bewirkt das Steuergerät 22 sowohl ein Öffnen des Tankentlüftungsventils 18 als auch des Bypassventils 26. Daraufhin entweichen die unter Druck stehenden gasförmigen Kohlenwasserstoffe aus dem Kraftstofftank 12. Die Kraftstoffdämpfe strömen also einerseits über die Entlüftungsleitung 14 hin zum Aktivkohlefilter 16 und andererseits in das Auffangbehältnis 28, dessen Volumen sich hierdurch vergrößert.
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In 2 ist das Auffangbehältnis 28 in dem mit Druck beaufschlagten beziehungsweise mit den gasförmigen Kohlenwasserstoffen beaufschlagten Zustand gezeigt. In diesem Zustand ist das Volumen des Auffangbehältnisses 28 gegenüber dem in 1 gezeigten Grundzustand des Auffangbehältnisses 28 vergrößert. Entsprechend werden die Freigänge beziehungsweise Sollabstände zu Fahrwerksbauteilen wie beispielsweise dem Rad des Kraftfahrzeugs unterschritten. Dies ist in 2 beispielhaft dadurch veranschaulicht, dass das Auffangbehältnis 28 in einen durch die Kurve 24 begrenzten Raum beziehungsweise Bereich hineinreicht. Bei stehendem Kraftfahrzeug, also in der Situation vor dem eigentlichen Betanken des Kraftstofftanks 12, ist dies jedoch möglich, eben weil das Kraftfahrzeug steht. Dynamische Effekte, welche einen gegebenenfalls erhöhten Raumbedarf der im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs bewegten Fahrzeugbauteile wie beispielsweise des Rads mit sich bringen, finden nämlich dann keine Anwendung.
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Bevorzugt wird, sobald der Druck in dem Auffangbehältnis 28 einen definierten Wert erreicht hat, das Bypassventil 26 geschlossen. Nachdem der Druck im Kraftstofftank 12 wie vorstehend beschrieben rasch abgebaut wurde, öffnet die (nicht gezeigte) Tankklappe und eine (ebenfalls nicht gezeigte) Zapfpistole kann in einen Einfüllstutzen 32 Tankentlüftungseinrichtung 10 eingeführt werden. Über eine Befüllleitung 34 kann dann der Kraftstofftank 12 mit Kraftstoff 20 befüllt werden.
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Bereits während dieses Betankens kann das Auffangbehältnis 28 wieder geleert werden. Das Entleeren des Auffangbehältnisses 28 kann jedoch auch nach dem Abschluss des Betankens erfolgen, jedoch bevorzugt, bevor sich das Kraftfahrzeug wieder in Bewegung setzt. Anschließend bewirkt das Steuergerät 22 ein Verschließen des Bypassventils 26. Somit steht das dann wieder drucklose Auffangbehältnis 28 (vergleiche 1) erneut für einen Druckausgleich vor einem Betanken des Kraftstofftanks 12 zur Verfügung.
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1 zeigt also das durch das Auffangbehältnis 28 zur Verfügung gestellte Zusatzvolumen im Fahrzustand des Kraftfahrzeugs. Demgegenüber zeigt 2 schematisch das durch das Auffangbehältnis 28 bereitgestellte Zusatzvolumen im Tankzustand, also während des Betankens des Kraftstofftanks 12.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung bei einem Drucktank ein flexibles Zusatzvolumen für einen Druckabbau bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013226584 A1 [0002]
