DE102018106987A1 - Achsparalleles Hybridmodul mit Kettentrieb und Spannsystem - Google Patents
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- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle (2) und einer elektromotorisch antreibbaren Verbindungswelle (3), die über ein Endloszugmittel (4) drehmomentübertragend miteinander verbindbar sind, wobei ein Exzenterspanner (5) zum Spannen des Endloszugmittels (4) eingesetzt ist. Ferner betrifft die Erfindung auch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer E-Maschine (20) und einer Verbrennungskraftmaschine, die über ein erfindungsgemäßes Hybridmodul (1) miteinander verbunden sind.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie bspw. ein Pkw, ein Lkw oder ein anderes Nutzfahrzeug, mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle und einer elektromotorisch antreibbaren Verbindungswelle, die über ein Endloszugmittel drehmomentübertragend miteinander verbindbar sind.
- Aus der
DE 10 2016 205 019 A1 ist ein achsparalleler Hybridantrieb mit montageoptimierter Lagerung und Montageverfahren bekannt. Diese Druckschrift beschreibt einen Hybridantrieb mit einem motor- oder getriebefesten Gehäuse und einem mit Drehmoment von einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer Elektromaschine versorgbarem Drehmomentweitergabeaggregat, mit einem Riemen zum Verbringen von Drehmoment von der Elektromaschine zum Drehmomentweitergabeaggregat, wobei ein gehäusefester mehrteiliger Träger ein erstes Halteteil besitzt, dessen Außenkontur bei Betrachtung in Richtung einer Antriebswelle zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Drehmomentweitergabeaggregat innerhalb des Riemens angeordnet ist und ein mit dem ersten Halteteil fest verbundenes zweites Halteteil besitzt, das den Riemen übergreift. Ferner wird auch ein Montageverfahren zum drehmomentübertragenden Kontaktieren eines Riemens mit einem Drehmomentausgabeorgan und einem Drehmomentaufnahmeorgan und zum Anbringen eines Trägers an einem motor- oder getriebefesten Gehäuse beschrieben, wobei ein erstes Halteteil des Trägers vor dem Anbringen des Riemens auf dem Drehmomentausgabeorgan und dem Drehmomentaufnahmeorgan montiert wird und ein zweites Halteteil des Trägers nach diesem Riemenmontageschritt am ersten Halteteil, am Lagerträger und/oder einem motor- oder getriebefesten Gehäuse befestigt wird. - Wird in einem solchen Hybridantrieb als ein Endloszugmittel eine Kette verwendet, muss diese meistens auf einem großen Teilkreis auf der Drehachse des Verbrenners laufen, um die Übersetzung zur E-Maschine zu gewährleisten. Somit ist die Kette in so einer Anwendung intensiv belastet und insbesondere die Umlaufgeschwindigkeit ist als besonders kritisch anzusehen. Auch die Momente, die dynamisch zu übertragen sind, sind ebenso sehr hoch. Durch diese Belastungen sind eine Längung und ein Verschleiß der Kette nicht zu vermeiden.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern, und insbesondere ein System vorzusehen, in dem das Endloszugmittel, das vorzugsweise als eine Kette ausgebildet ist, im Betrieb immer eine bestimmte Spannung aufweist, welche vorzugsweise konstant ist.
- Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Hybridmodul erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Exzenterspanner zum Spannen des Endloszugmittels eingesetzt ist.
- Dadurch kann der Schlageffekt des Endloszugmittels (wie bspw. der Kette) reduziert werden und NVH-Störungen vermieden werden. Auch bei der Montage ist es vorteilhaft, den Abstand zwischen den zwei Drehachsen der beiden Zahnräder bzw. der Riemenscheiben (der E-Maschine und des Verbrenners) reduzieren zu können, damit das Endloszugmittel sauber eingebaut werden kann.
- Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
- So ist es von Vorteil, wenn das Endloszugmittel als Kette ausgebildet ist. Eine Kette ist mit höheren Kräften und Momenten belastbar als andere Endloszugmittel, wie bspw. ein Riemen. Somit sind mit einer Kette höhere Drehmomente von dem/den Antriebsaggregat/en auf eine Welle eines Antriebsstrangs übertragbar.
- Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Exzenterspanner an einem Hybridmodulgehäuse in seiner Position veränderlich festlegbar ist, d.h., beim Bewegen um die Exzenterdrehachse in unterschiedlichen Positionen an dem Gehäuse festlegbar ist. Somit kann der Abstand zwischen den beiden Drehachsen der Zahnräder (oder der Riemenscheiben), um die das Endloszugmittel läuft, verstellt werden, um die Spannkraft des Endloszugmittels individuell und möglichst exakt einzustellen.
- Hierfür ist es von Vorteil, wenn die Drehachse der Verbindungswelle zu der Drehachse des Exzenterspanners versetzt ist. Dadurch wird beim Verdrehen des Exzenterspanners um seine Drehachse der Abstand der Drehachse der Verbindungswelle zu der Drehachse der Antriebswelle verändert.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Exzenterspanner in ein erstes Exzenterbauteil und ein davon separates zweites Exzenterbauteil, etwa entlang einer orthogonal zur Drehachse der Verbindungswelle oder der Drehachse des Exzenterspanners verlaufenden Ebene, aufgeteilt ist. Eine solche Aufteilung ermöglicht eine vereinfachte Montage bzw. Zusammenbau des Hybridmoduls.
- Hierbei ist es von Vorteil, wenn das erste Exzenterbauteil mit dem zweiten Exzenterbauteil verschraubt ist. Eine Verschraubung ist eine lösbare Verbindung, durch welche die Demontage des Exzenterspanners ebenfalls vereinfacht wird.
- Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Hybridmodulgehäuse zum Führen der Relativbewegung des Exzenterspanners zumindest ein Langloch, vorzugsweise zwei Langlöcher aufweist. Das Langloch bzw. die Langlöcher helfen dabei, die Bewegung des Exzenterspanners relativ zum Gehäuse zu führen, und so die Positionierung des Exzenterspanners zu vereinfachen.
- In Kombination mit den Langlöchern ist es hierbei von Vorteil, wenn der Exzenterspanner zum Festlegen der Position an dem Hybridmodulgehäuse zumindest eine Verstellschraube, vorzugsweise zwei Verstellschrauben aufweist. Diese werden durch die Langlöcher hindurchgesteckt und mit dem Exzenterspanner verschraubt. Durch das Festziehen bzw. das Lockern der Schrauben kann die Position des Exzenterspanners entweder festgelegt werden oder verändert werden, wobei die Schrauben in den Langlöchern geführt werden und so die Bewegung des Exzenterspanners relativ zum Gehäuse geführt ist.
- Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Verbindungswelle einen Zahnkranz aufweist, der einen größeren Außendurchmesser aufweist als die Verbindungswelle und vorzugsweise einteilig mit der Verbindungswelle ausgeführt ist. Die einteilige Ausführung des Zahnkranzes mit der Verbindungswelle erhöht die Stabilität und somit die übertragbaren Kräfte und Momente.
- Ferner betrifft die Erfindung auch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer E-Maschine und einer Verbrennungskraftmaschine, die über ein erfindungsgemäßes Hybridmodul miteinander verbunden sind.
- Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, dass ein System entwickelt wurde, welches den Abstand zwischen zwei Zahnrad-Drehachsen verstellen kann und die Abdichtung des Systems gewährleistet. Das System besteht hierbei aus dem Exzenter-Prinzip. Der Exzenter an sich ist in dem Fall zweiteilig ausgebildet und lagert die Welle zur E-Maschine, wie bspw. ein Elektromotor. Das motorseitige Exzenterstück, d.h., das Teil des Exzenters, welches auf der Seite der E-Maschine angeordnet ist, ist im motorseitigen Gehäuseteil des Hybridmoduls am Außendurchmesser angelegt und zentriert. An dieser Stelle wird ebenso die Abdichtung mit einem O-Ring vorgesehen, welches ein bekanntes und zuverlässiges Abdichtungsprinzip ist. Das getriebeseitige Exzenterstück, d.h., das Teil des Exzenters, welches auf der Seite des Getriebes angeordnet ist, wird auf dem motorseitigen Exzenterstück angeschraubt und bestimmt die axiale Position des Exzenters zum Gehäuse und dadurch auch die Axialposition der (Verbindungs-) Welle in dem Hybridmodul. Die Abdichtung der beiden Gehäusestücke wird mit einer flachen Metallsickenfolie ausgeführt. Auf dem motorseitigen Exzenterstück wird die E-Maschine angeschraubt. Damit die dynamischen Belastungen auf der E-Maschine im Betrieb übertragen werden können, wird die E-Maschine ebenso durch eine Halterung am Motorblock verbunden.
- Das motorseitige Exzenterstück hat darüber hinaus eine Bohrung im Außenbereich. Diese Bohrung wird benutzt, um den Exzenter zu verstellen und somit, um das Endloszugmittel, wie bspw. die Kette, nach der Montage auf eine bestimmte Kraft zu spannen. Der Exzenter wird um seinen Sitz (d.h., um seine Drehachse) im Gehäuse gedreht, um den Abstand zwischen den beiden Drehachsen der Zahnräder zu vergrö-ßern.
- Ebenso ist das motorseitige Exzenterstück am Gehäuse angeschraubt, in diesem Fall zweimal. Um die Verstellung des Exzenters zu ermöglichen, sind die beiden Schrauben in Langlöchern im Gehäuse eingebaut. Beim Spannen müssen diese Schrauben gelöst werden. Wenn die bestimmte Spannkraft der Schraube erreicht ist, können die beiden Schrauben wieder fest verschraubt werden. Es wird ferner geplant, bei der Autoinspektion die Spannkraft zu kontrollieren und ggf. den Exzenter wieder anzuziehen. Die Spannbohrung und die beiden Verstellschrauben sind daher im Fahrzeug zugänglich.
- Man kann also auch sagen, dass gemäß der Erfindung in einem achsparallelen Hybridmodul ein zweiteiliger Exzenter vorgesehen ist. Ein erster Teil des Exzenters ist mit einer Außenseite eines Gehäuses einer Verbrennungskraftmaschine einstellbar verbunden. Eine elektrische Maschine ist mit dem ersten Teil des Exzenters verbunden. Ein zweiter Teil des Exzenters ist mit dem ersten Teil des Exzenters verbunden. Ein O-Ring ist zwischen dem ersten Teil des Exzenters und dem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen. Eine Dichtfolie ist zwischen dem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine und einem Gehäuse eines Getriebes vorgesehen, welches den zweiten Teil des Exzenters aufnimmt.
- Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Figuren näher erläutert, in denen unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigen:
-
1 eine Vorderansicht eines Hybridmoduls gemäß einer ersten Ausführungsform; -
2 die Vorderansicht aus1 , wobei ein getriebeseitiges Gehäuseteil des Hybridmoduls entfernt wurde; -
3 eine Rückansicht des Hybridmoduls in der ersten beispielhaften Ausführungsform; -
4 eine Längsschnittansicht des SchnittsIV-IV aus2 , wobei eine E-Maschine sowie eine Kurbelwelle angedeutet sind; -
5 eine vergrößert dargestellte Detailansicht von vorne, zur Verdeutlichung der Exzenterverstellung; -
6 eine perspektivische Längsschnittdarstellung eines Teilbereichs des Hybridmoduls im Bereich einer Verbindungswelle; und -
7 eine perspektivische Schnittdarstellung des Hybridmoduls. - Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
- Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch in anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden. Sie sind also untereinander austauschbar.
-
1 zeigt eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls1 . In2 besser ersichtlich, ist zu erkennen, dass in dem Hybridmodul1 eine Antriebswelle2 und eine Verbindungswelle3 über ein Endloszugmittel4 drehmomentübertragend verbunden sind. Um das Endloszugmittel4 vorspannen zu können, ist ein Exzenterspanner5 vorgesehen. Das Endloszugmittel4 ist hier beispielhaft als eine Kette6 ausgebildet. Dieser Kettentrieb wird auch als Hauptkettentrieb bezeichnet. Ein Nebenkettentrieb7 ist in2 ebenfalls zu erkennen. Das Hybridmodul1 weist ein Hybridmodulgehäuse8 auf, welches zweiteilig ausgebildet ist. Ein erstes Hybridmodulgehäuseteil wird als motorseitiges Hybridmodulgehäuseteil9 bezeichnet und ein zweites Hybridmodulgehäuseteil wird als getriebeseitiges Hybridmodulgehäuseteil10 bezeichnet. - Der Exzenterspanner
5 ist ebenfalls zweiteilig ausgeführt und weist ein erstes (motorseitiges) Exzenterbauteil11 sowie ein zweites (getriebeseitiges) Exzenterbauteil12 auf. Die beiden Exzenterbauteile11 ,12 sind mittels mehrerer Verbindungsschrauben13 miteinander verbunden.3 zeigt das Hybridmodul1 von der entgegengesetzten Seite wie2 . Auch hier ist das motorseitige Hybridmodulgehäuseteil9 abgebildet. Gut zu erkennen ist hier auch die Form des ersten Exzenterbauteils11 . Sowohl in2 als auch in3 ist eine Anziehbohrung14 zu erkennen. An dieser Bohrung14 kann ein externes Bauteil, wie bspw. ein Haken etc., angesetzt werden, um das Exzenterbauteil11 bzw. den Exzenter5 um seine Drehachse15 (siehe hierzu auch4 ) zu verdrehen. Ist die gewünschte Position des Exzenters bzw. Exzenterspanners5 erreicht, wird der Exzenterspanner5 über ein Verstellmechanismus16 relativ zum Hybridmodulgehäuse8 festgelegt. - In
2 ist der Verstellmechanismus16 in einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Der Verstellmechanismus16 umfasst zwei Langlöcher17 , welche in dem Hybridmodulgehäuse8 ausgebildet sind, sowie zwei Verstellschrauben18 , die in den Langlöchern17 geführt sind und mit dem Exzenterspanner5 verschraubt sind.1 zeigt, dass die Köpfe der Verstellschrauben18 im Durchmesser größer sind als die Breite der Langlöcher, wodurch sie auf dem Hybridmodulgehäuse8 aufliegen. - In
3 ist ferner zu erkennen, dass der Exzenterspanner5 mehrere Anschraubbohrungen19 aufweist, die dazu dienen, eine E-Maschine20 (siehe auch4 ) anzuschrauben. -
4 zeigt eine Längsschnittansicht des Hybridmoduls1 , welche dessen Zusammenbau sehr gut verdeutlicht. Es ist zu erkennen, dass der Exzenterspanner5 zweiteilig aufgebaut ist, wobei die beiden Teile11 ,12 über die Verbindungsschrauben13 miteinander verschraubt sind. Das motorseitige Exzenterbauteil11 ist am Außendurchmesser an dem motorseitigen Hybridmodulgehäuseteil9 zentriert und über einen O-Ring21 abgedichtet. Ferner ist zu erkennen, dass die beiden Hybridmodulgehäuseteile9 ,10 über Verbindungsschrauben22 miteinander verschraubt sind. Die beiden Hybridmodulgehäuseteile9 ,10 werden über eine Dichtfolie23 abgedichtet. In dem Schnitt in4 sind die E-Maschine20 sowie eine Kurbelwelle24 der Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt) angedeutet. - Die Drehachse
25 der Verbrennungskraftmaschine ist gleichzeitig die Drehachse eines ersten Zahnkranzes26 , auf dem die Kette6 läuft. Eine Drehachse27 der E-Maschine20 ist gleichzeitig die Drehachse eines zweiten Zahnkranzes28 . Der zweite Zahnkranz28 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig mit der Verbindungswelle3 ausgebildet und hat einen kleineren Durchmesser als der erste Zahnkranz26 . Die Kette6 läuft sowohl auf dem ersten Zahnkranz26 als auch auf dem zweiten Zahnkranz28 und verbindet somit die Verbindungswelle3 und die Antriebswelle2 drehmomentübertragend miteinander. - Innerhalb des Exzenterspanners
5 ist die Verbindungswelle3 über zwei Lager29 ,30 gelagert, um sich relativ zum Exzenterspanner5 drehen zu können. Die Drehachse15 des Exzenterspanners5 ist zu der Drehachse28 der E-Maschine20 versetzt angeordnet. Dadurch ist es möglich, wie in5 veranschaulicht, den Abstand zwischen der Drehachse28 der E-Maschine20 und der Drehachse25 der Verbrennungskraftmaschine mittels einer Drehung des Exzenterspanners5 um seine Drehachse15 zu verstellen. Hierfür wird in die Anziehbohrung14 eine SpannkraftF , die in Richtung des eingezeichneten Pfeils wirkt, aufgebracht, nachdem die Verstellschrauben18 gelockert wurden. Die SpannkraftF bewirkt, dass sich der Exzenterspanner5 um seine Drehachse15 verdreht, was durch einen VerstellwegW angegeben wird. Der VerstellwegW wird einmal als Verdrehung um die Drehachse15 angegeben und zweimal als eine durch die Langlöcher17 geführte Bewegung der Verstellschrauben18 angegeben. Dieser VerstellwegW bewirkt, dass die Drehachse27 der E-Maschine20 , welche sich in der hier gezeigten Position in der so genannten Null-Position (Ausgangsposition) befindet, heraus bewegt wird, was eine Spannung der Kette6 hervorruft. - Mit Bezug zurück zu
4 ist zu erkennen, dass die Ausgangs- bzw. Abtriebswelle der E-Maschine20 über einen Welle-Nabe-Bereich31 mit der Verbindungswelle3 drehmomentübertragend verbindbar ist. -
6 und7 zeigen perspektivische Schnittdarstellungen, wobei7 die perspektivische Darstellung der Längsschnittansicht von4 zeigt, und6 eine vergrößerte Teilansicht der in7 gezeigten perspektivischen Schnittansicht des Bereichs nahe der Verbindungswelle3 und des Exzenterspanners5 abbildet. - Hier ist zu erkennen, dass der Exzenterspanner
5 in dem Hybridmodulgehäuse9 derart aufgenommen ist, dass er relativ zu diesem verdrehbar ist, und nur über den Verstellmechanismus16 in seiner Position gegenüber dem Hybridmodulgehäuse8 festlegbar ist. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hybridmodul
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Verbindungswelle
- 4
- Endloszugmittel
- 5
- Exzenterspanner
- 6
- Kette
- 7
- Nebenkettentrieb
- 8
- Hybridmodulgehäuse
- 9
- motorseitiges Hybridmodulgehäuseteil
- 10
- getriebeseitiges Hybridmodulgehäuseteil
- 11
- erstes (motorseitiges) Exzenterbauteil
- 12
- zweites (getriebeseitiges) Exzenterbauteil
- 13
- Verbindungsschraube
- 14
- Anziehbohrung
- 15
- Exzenterdrehachse
- 16
- Verstellmechanismus
- 17
- Langloch
- 18
- Verstellschraube
- 19
- Anschraubbohrung
- 20
- E-Maschine
- 21
- O-Ring
- 22
- Verbindungsschraube
- 23
- Dichtfolie
- 24
- Kurbelwelle
- 25
- Drehachse der Verbrennungskraftmaschine
- 26
- erster Zahnkranz
- 27
- Drehachse der E-Maschine
- 28
- zweiter Zahnkranz
- 29
- Lager
- 30
- Lager
- 31
- Welle-Nabe-Bereich
- F
- Spannkraft
- W
- Verstellweg
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016205019 A1 [0002]
Claims (10)
- Hybridmodul (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer verbrennungsmotorisch antreibbaren Antriebswelle (2) und einer elektromotorisch antreibbaren Verbindungswelle (3), die über ein Endloszugmittel (4) drehmomentübertragend miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Exzenterspanner (5) zum Spannen des Endloszugmittels (4) eingesetzt ist.
- Hybridmodul (1) gemäß
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Endloszugmittel (4) als eine Kette (6) ausgebildet ist. - Hybridmodul (1) gemäß
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterspanner (5) an einem Hybridmodulgehäuse (8) in seiner Position veränderlich festlegbar ist. - Hybridmodul (1) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (27) der Verbindungswelle (3) zu der Drehachse (15) des Exzenterspanners (5) versetzt ist. - Hybridmodul (1) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterspanner (5) in ein erstes Exzenterbauteil (11) und ein davon separates zweites Exzenterbauteil (12) aufgeteilt ist. - Hybridmodul (1) gemäß
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Exzenterbauteil (11) mit dem zweiten Exzenterbauteil (12) verschraubt ist. - Hybridmodul (1) gemäß einem der
Ansprüche 3 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridmodulgehäuse (8) zum Führen der Relativbewegung des Exzenterspanners (5) zumindest ein Langloch (17) aufweist. - Hybridmodul (1) gemäß einem der
Ansprüche 3 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterspanner (5) zum Festlegen der Position an dem Hybridmodulgehäuse (8) zumindest eine Verstellschraube (18) aufweist. - Hybridmodul (1) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (3) einen Zahnkranz (28) aufweist, der einen größeren Außendurchmesser aufweist als die Verbindungswelle (3) und vorzugsweise einteilig mit der Verbindungswelle (3) ausgeführt ist. - Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer E-Maschine (20) und einer Verbrennungskraftmaschine, die über ein Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche miteinander verbunden sind.
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-
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- 2019-03-05 WO PCT/DE2019/100196 patent/WO2019179560A1/de active Application Filing
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