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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entschäumung bzw. Entlüftung von Öl in einem Schmiermittelkreislauf, insbesondere in einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Getriebeölmodul eines Kraftfahrzeugs mit einer solchen Vorrichtung.
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Aus der
US 2007/0039475 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Entschäumung bzw. Entlüftung von Öl im Schmiermittelkreislauf einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Bei der bekannten Vorrichtung ist das in eine Ölwanne zurückfließende Schmieröl von einer Ölabsaugpumpe in einen separaten Öltank förderbar. An diesem Öltank ist dabei vorzugsweise ein Ölabscheider befestigt. Der Ölabscheider wiederum weist einen Entlüftungsraum auf, in dem ein Drahtgeflechtkörper aufgenommen ist. Dieser Drahtgeflechtkörper soll dabei der Entlüftung bzw. Entschäumung des Öls dienen.
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Aus der
US 8,500,869 B1 ist eine weitere Vorrichtung zur Entschäumung bzw. Entlüftung von Öl bekannt.
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Aus Kraftfahrzeugen ist es bekannt, dass es insbesondere im Bereich von Getriebeölmodulen mitunter zu einem Problem der Schaumbildung des Getriebeöls durch zu viele Turbulenzen kommen kann. Aus diesem Grund ist es dringend erforderlich, das Getriebeöl zu entschäumen bzw. zu entlüften.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine verbesserte Entlüftung bzw. Entschäumung von Öl ermöglicht. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Beruhigung bzw. zur Entschäumung und damit insbesondere auch zur Entlüftung von Öl in einem Schmiermittelkreislauf einer Brennkraftmaschine, einem Elektromotor oder einem Hybridsystem, ein zumindest bereichsweise mit einem Vlies belegtes Prallblech zu verwenden, wobei das Vlies aufgrund seiner Struktur eine Entlüftung und damit auch eine Entschäumung und das darunter angeordnete Prallblech eine Beruhigung bewirkt. Zusätzlich oder alternativ zu dem Prallblech kann auch ein Vliesformkörper oder ein mit einem Filtermaterial belegter Trägerkörper zur Beruhigung des Öls vorgesehen sein. Der Vliesformkörper kann dabei tiefgezogen sein und mit oder ohne Unterstützung (Gitter, Blech, Lochblech) die Funktion des Prallblechs und die Entschäumung übernehmen. Ein tiefgezogener Vliesformkörper lässt sich insbesondere kostengünstig herstellen. Das Filtermaterial könnte auch als Trägerkörper ein Kunststoffgitter besitzen. Das Filtermaterial oder der Vliesformkörper könnte auch z.B. auf dem Prallblech mit Neigung und "Ablaufrinne" aufgebracht sein, um Drainage und Ableitung zu realisieren. Somit würde das Filtermaterial selbstragend sein. Dies hat den Vorteil, dass das Prallblech nur noch reine Strömungsführungseigenschaften aufweisen muss.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt dabei in bekannter Weise ein Gehäuse mit einem Zulauf, wobei in dem Gehäuse zusätzlich das zuvor beschriebene Prallblech, der Vliesformkörper oder der mit Filtermaterial belegte Trägerkörper zur Beruhigung des Öls angeordnet ist. Zumindest in seinem dem Zulauf zugewandten Bereich ist dabei das Prallblech erfindungsgemäß mit dem Vlies belegt. Unter dem Begriff "Prallblech" muss natürlich nicht unbedingt ein Blech verstanden werden, so dass auch Kunststoffplatten dieselbe Funktion erfüllen. Das Öl strömt somit über den Zulauf in das Gehäuse und trifft nach dem Zulauf auf das Vlies, den Vlieskörper oder das Filtermaterial auf. Bei dem zulaufenden Öl handelt es sich dabei um ein Öl-Luft-Gemisch, welches das Vlies benetzt und tränkt. Anschließend tritt das entlüftete bzw. entschäumte Öl auf der Unterseite des Vlieses aus und trifft dabei auf die Prallplatte und wird auf dieser zusätzlich beruhigt bzw. kann über diese in einen Ölsammelraum abfließen. Der Vlieskörper kann dabei so steif sein, dass auf eine zusätzliche Unterstützung verzichtet werden kann, wobei aber auch denkbar ist, dass dieser durch einen Trägerkörper gestützt wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich, ein aufgrund von Turbulenzen in einem Getriebeölmodul entstehendes Öl-Luft-Gemisch zu entschäumen bzw. zu entlüften und dadurch die Schmierwirkung des Öls zu erhalten.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Prallblech, der Vliesformkörper oder der Trägerkörper vom Zulauf in Richtung des Ölsammelraums geneigt. Hierdurch fließt das mittels des darüber angeordneten Vlieses entschäumte Öl selbsttätig und schwerkraftbedingt vom Zulauf über das Prallblech, den Vliesformkörper oder den Trägerkörper zum Ölsammelraum.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind das Prallblech oder der Trägerkörper einstückig mit dem Gehäuse der Vorrichtung ausgebildet. Eine einstückige Ausbildung des Prallblechs oder des Trägerkörpers mit dem Gehäuse bietet dabei den großen Vorteil, dass eine nachträgliche Montage des Prallblechs oder des Trägerkörpers im Gehäuse und damit auch die hiermit in Zusammenhang stehenden Montagekosten entfallen. Lediglich noch das Vlies muss auf dem Prallblech angeordnet werden. In diesem Fall entfallen jedoch nicht nur die Montagekosten, sondern es reduziert sich auch die Teilevielfalt, wodurch sich eine Reduzierung der Lager- und Logistikkosten ergibt. Das Prallblech oder der Trägerkörper können im günstigsten Fall durch eine entsprechende Ausbildung eines Kunststoffspritzgusswerkzeugs zusammen mit einem Gehäuseteil des Gehäuses der Vorrichtung gespritzt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist das Prallblech oder der Trägerkörper zumindest eine Erhebung auf, die derart ausgebildet bzw. angeordnet ist, dass sie eine weitere Beruhigung des Öls bewirkt. Eine derartige weitere Beruhigung des Öls kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Erhebung als quer zur Strömungsrichtung des Öls auf dem Prallblech oder dem Trägerkörper angeordneter Wulst ausgebildet ist. Ein derartiger Wulst dient dabei als Rückhalt für das auf der schiefen Prallplatte oder dem Trägerkörper strömende Öl und verringert somit die Strömungsgeschwindigkeit, wodurch sich die Beruhigung ergibt. Der Wulst kann dabei einen teilkreisförmigen Querschnitt aufweisen und ist dadurch leicht überströmbar und besitzt darüber hinaus keine Kanten, die wiederum zu Turbulenzen bzw. zum Eintrag von Luft führen könnten.
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Zweckmäßig weist das Vlies oder das Filtermaterial Fasern, insbesondere Kunststofffasern, Zellulosefasern und/oder Metallfasern, auf. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltige Ausführungsformen für das Vlies/Filtermaterial möglich sind, sofern dieses lediglich aufgrund seiner Faserlänge bzw. Faserdicke dazu in der Lage ist, das darauf aufgebrachte Öl-Luft-Gemisch zu entschäumen bzw. zu entlüften. Besonders Zellulosefasern bieten sich hierbei an, da diese aus einem nachhaltigen und regenerativen Rohstoff bestehen.
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Zweckmäßig ist das gesamte Prallblech mit Vlies belegt. In den vorherigen Absätzen wurde beschrieben, dass das erfindungsgemäße Prallblech zumindest im Bereich seines Zulaufs mit dem Vlies belegt ist, wobei zu einer weiteren Steigerung der Entlüftungs- bzw. Entschäumungswirkung auch das gesamte Prallblech mit einem derartigen Vlies belegt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Getriebeöl eines Kraftfahrzeuges mit einer zuvor beschriebenen Vorrichtung auszustatten. Hierdurch lässt sich die vorteilhafte Wirkung hinsichtlich der Entschäumung bzw. der Entlüftung von Öl mittels der Vorrichtung in Getriebeölmodulen einsetzen, bei welchen eine Entschäumung bzw. Entlüftung des Öls zur Aufrechterhaltung einer ausreichenden Schmierwirkung unbedingt erforderlich ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebeölmoduls sind eine Filtereinrichtung und eine Ölpumpe vorgesehen, wobei die Ölpumpe stromab der Vorrichtung und stromauf der Filtereinrichtung angeordnet ist. Insbesondere können dabei auch die Ölpumpe bzw. die Filtereinrichtung in das Gehäuse der Vorrichtung integriert sein, wodurch eine einfach zu handhabende und auch einfach einzubauende Baugruppe entsteht. Um den Wirkungsgrad der Pumpe zu optimieren, ist diese stromab der Vorrichtung angeordnet und kann dadurch ausschließlich entschäumtes bzw. entlüftetes Öl fördern.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch
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1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entschäumung bzw. Entlüftung von Öl im Bereich eines Getriebeölmoduls,
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2 eine Darstellung wie aus 1, jedoch aus einer anderen Ansicht,
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3 eine Ansicht von oben auf ein erfindungsgemäß mit einem Vlies belegtes Prallblech der Vorrichtung,
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4 eine Schnittdarstellung im Bereich des Prallblechs,
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5, 6 Schnittdarstellungen durch unterschiedliche Ausführungsformen möglicher Vliese.
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Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Entschäumung bzw. Entlüftung von Öl in einem Schmiermittelkreislauf einer Brennkraftmaschine 2 ein Gehäuse 3 mit einem Zulauf 4 und einem Ablauf 9 (vgl. 4) auf. Selbstverständlich kann die Vorrichtung 1 auch bei einem Elektromotor 20 oder einem Hybridsystem 21 zum Einsatz kommen. Erfindungsgemäß ist nun ein Prallblech 5 zur Beruhigung des Öls vorgesehen, wobei dieses Prallblech 5 selbstverständlich nicht als Blech ausgebildet sein muss, sondern generell auch als Prallplatte aus beliebigem Material ausgebildet sein kann. Das Prallblech 5 ist dabei erfindungsgemäß zumindest bereichsweise, insbesondere in seinem dem Zulauf 4 zugewandten Bereich, mit einem Vlies 6 belegt, welches eine entschäumende bzw. entlüftende Wirkung zusätzlich unterstützt. Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass ein Vliesformkörper 5a oder ein mit einem Filtermaterial 22 belegter Trägerkörper 5b, der auf oder an einem Prallblech 5 angeordnet ist, zur Beruhigung des Öls vorgesehen ist. Der Vliesformkörper 5a kann dabei tiefgezogen sein und mit oder ohne Unterstützung (Gitter, Blech, Lochblech) die Funktion des Prallblechs 5 und der Entschäumung übernehmen. Ein tiefgezogener Vliesformkörper 5a lässt sich insbesondere kostengünstig herstellen.
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Das Filtermaterial 22 könnte auch als Trägerkörper 5b ein Kunststoffgitter besitzen. Das Filtermaterial 22 oder der Vliesformkörper 5a könnten auch z.B. auf dem Prallblech 5 mit Neigung und "Ablaufrinne" aufgebracht sein, um Drainage und Ableitung zu realisieren. Somit würde das Filtermaterial 22 selbstragend sein. Dies hat den Vorteil, dass das Prallblech 5 nur noch reine Strömungsführungseigenschaften aufweisen muss. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass der Vliesformkörper 5a oder der mit Filtermaterial 22 belegte Trägerkörper 5b selbst die Ableitung des Öls übernehmen, das heißt ohne zusätzliches Prallblech 5.
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Betrachtet man die 1 bis 4 weiter, so kann man erkennen, dass das Prallblech 5 oder der Trägerkörper 5b zumindest eine Erhebung 7, hier mehrere Erhebungen 7, aufweist, die derart ausgebildet bzw. angeordnet sind, dass sie eine weitere Beruhigung des auf dem Prallblech 5 bzw. dem Trägerkörper 5b entlang strömenden Öls bewirken. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Erhebung 7 bzw. die Erhebungen 7 als quer zur Strömungsrichtung 8 des Öls auf dem Prallblech 5 bzw. dem Trägerkörper 5b angeordneter Wulst ausgebildet sind. Der Wulst besitzt dabei einen kreissegmentförmigen Querschnitt mit einer abgerundeten Oberfläche, so dass durch mehrere derartiger Erhebungen 7 eine Art Wellenstruktur entsteht. Die Erhebungen 7 bewirken dabei ein zumindest geringfügiges Aufstauen des Öls und damit eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit des Öls.
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Das Vlies 6 bzw. das Filtermaterial 22 kann dabei Fasern 10, insbesondere Kunststofffasern, Zellulosefasern und/oder Metallfasern aufweisen und dient der Entlüftung bzw. Entschäumung des Öls. Über die feinen Fasern 10 werden kleinste im Öl gelöste Luftbläschen gefangen bzw. haften an diesen Fasern 10 an und agglomerieren dort zu größeren Luftblasen, die dann selbständig aufsteigen und aus dem Öl austreten können. Die Aufzählung der einzelnen Fasertypen bzw. Materialien für Fasern 10, soll dabei nicht als abschließend betrachtet werden, sondern lediglich als Anregung, und Vorstellung welch mannigfaltige Ausführungsformen hier denkbar sind. Die Fasern 10 sollten lediglich beständig gegenüber dem Öl, insbesondere dem Getriebeöl sein.
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Um die Entlüftungs- bzw. Entschäumungswirkung weiter steigern zu können, kann auch vorgesehen sein, dass das Prallblech 5 komplett mit einem solchen Vlies 6 belegt ist.
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Die 5 und 6 zeigen mögliche Ausführungsformen der Vliese 6, welche bspw. eine große Dicke von ca. 2 bis 15 mm aufweisen, und gemäß 5 mehrlagig aufgebaut sind. Vorteilhaft ist es hierbei, eine Stützlage 23 mit gröberen Strukturen (dickere Kunststoffasern oder mehrfach miteinander verbundene evtl. versponnene dünnere Fäden), eine Zwischenlage 24 und eine Decklage 25 vorzusehen. Die Zwischenlage 24 kann als großvolumige Lage (ca. 80% der Vliesdicke) ausgeführt sein, deren Filamente die Stützlage 23 (ca. 10% der Vliesdicke) mit der Decklage 25 (ca. 10% der Vliesdicke) verbindet. Alternativ kann die Zwischenlage 24 auch eine dünne Vliesmatte (ca. 1–5% der Vliesdicke) sein, welche zwischen die formstabile Stützlage 23 (ca. 49% der Vliesdicke) und die wirre Fasern aufweisende Decklage 25 (ca. 49% der Vliesdicke) eingebracht ist. Aufgrund der Dicke des Vlieses 6 sind viele Kontaktstellen des zu entschäumenden Öls mit den Fasern 10 gegeben. Durch die vielen Fasern 10 werden die Schaumblasen zuverlässig zerstört, wodurch eine verbesserte Entschäumung erreicht wird.
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Das in 6 gezeigte Vlies (6) weist ein 3D-Gewirke 26 auf.
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Betrachtet man die 1 bis 4 weiter, so kann man erkennen, dass stromab des Prallblechs 5, des Vliesformkörpers 5a oder des Trägerkörpers 5b und im vorliegenden Fall unterhalb desselben ein Ölsammelraum 11 angeordnet ist, in welchem das entlüftete und entschäumte Öl gesammelt und anschließend über einen Schnorchel 12 in Richtung des Ablaufs 9 abgesaugt werden kann. Alternativ kann stromab des Prallblechs 5, des Vliesformkörpers 5a oder des Trägerkörpers 5b und im vorliegenden Fall unterhalb desselben auch eine Saugstelle für eine Ölpumpe 19 angeordnet sein. Um ein Ablaufen des auf das Prallblech 5, den Vliesformkörper 5a oder den Trägerkörper 5b auftreffenden Öls zu gewährleisten, ist dieses vorzugsweise vom Zulauf 4 in Richtung des Ölsammelraums 11 oder der Saugstelle für eine Ölpumpe 19 geneigt. Das Prallblech 5, der Vliesformkörper 5a oder der Trägerkörper 5b ist im vorliegenden Fall als separates Bauteil ausgebildet und formschlüssig im Gehäuse 3 der Vorrichtung 1 gelagert. Hierzu weist das Gehäuse 3 beispielsweise entsprechende Dome 13 auf, welche entsprechend komplementär dazu ausgebildete Ausnehmungen 14 im Prallblech 5, im Vliesformkörper 5a oder im Trägerkörper 5b durchgreifen und darüber eine eindeutige Einbaulage im Gehäuse 3 definieren. Entsprechende Ausnehmungen 14' können auch an einem Rand des Prallblechs 5, des Vliesformkörpers 5a oder des Trägerkörpers 5b angeordnet sein, wobei in diesem Fall Schraubdome 15 eine komplementär dazu gebildete Außenkontur aufweisen, woraus ebenfalls eine formschlüssige Einbausituation resultiert.
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Eine Verbindung zwischen dem Vlies 6 und der Prallplatte 5 bzw. dem Trägerkörper 5b kann je nach Werkstoffen auch über ein Verschweißen oder ein Durchstechen mit Pin/ Haken (Metall) erfolgen.
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Rein theoretisch ist selbstverständlich auch denkbar, dass das Prallblech 5 oder der Trägerkörper 5b einstückig mit dem Gehäuse 3 ausgebildet ist, wodurch insbesondere ein nachträglicher Montageprozess und verbunden damit die hierbei anfallenden Montagekosten vermieden werden können. Eine einstückige Ausbildung des Prallblechs 5 oder des Trägerkörpers 5b mit dem Gehäuse 3 bewirkt darüber hinaus eine Reduzierung der Teilevielfalt, wodurch sich auch die Lager- und Logistikkosten reduzieren lassen.
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Betrachtet man die 1 und 2, so kann man erkennen, dass die Vorrichtung 1 Bestandteil eines Getriebeölmoduls 16 eines Kraftfahrzeuges ist, wobei in dem Getriebeölmodul 16 zusätzlich noch eine Filtereinrichtung 17, ein Wärmeübertrager 18 und eine Ölpumpe 19 vorgesehen sein können, wobei die Ölpumpe 19 stromab der Vorrichtung 1 und stromauf der Filtereinrichtung 17 angeordnet ist, so dass sie aus dem Ablauf 9 bereits entlüftetes und entschäumtes Öl ansaugt und dieses an die Filtereinrichtung 17 weiterleitet.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und insbesondere dem erfindungsgemäßen Getriebeölmodul 16 lässt sich somit Öl besonders wirkungsvoll entschäumen bzw. entlüften, wodurch dessen Schmierwirkung auch langfristig aufrechterhalten werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2007/0039475 A1 [0002]
- US 8500869 B1 [0003]
