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Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem für einen Betriebs- und/oder Hilfsstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei dem Betriebs- und/oder Hilfsstoff kann es sich insbesondere um eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine handeln.
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Stand der Technik
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Die Abgase von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen, müssen aufgrund gesetzlicher Vorgaben bestimmte Schadstoff-Grenzwerte einhalten. Zur Einhaltung dieser Grenzwerte kommen Abgasnachbehandlungssysteme zum Einsatz, mittels welcher die Partikel- und/oder Stickoxidkonzentration im Abgas gesenkt werden kann. Der Betrieb eines solchen Abgasnachbehandlungssystems erfordert in der Regel das Einbringen eines Oxidations- und/oder Reduktionsmittels, beispielsweise einer wässrigen Harnstofflösung, in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine. Die wässrige Harnstofflösung bewirkt im Abgasstrang die Bildung von Ammoniak, der mit den im Abgas enthaltenen Stickoxiden in einem nachgeschalteten Katalysator zu harmlosem Stickstoff und Wasser reagiert („selektive katalytische Reduktion“). Entsprechend sinkt die Stickoxidkonzentration im Abgas.
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Zum Einbringen der wässrigen Harnstofflösung in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine wird in der Regel ein Dosiersystem verwendet, das einen Tank, ein Fördermodul und ein Dosiermodul umfasst. Mit Hilfe des Fördermoduls kann die wässrige Harnstofflösung dem Tank entnommen und dem Dosiermodul zugeführt werden. Mit Hilfe des Dosiermoduls kann die wässrige Harnstofflösung als Spray in den Abgasstrang der Brennkraftmaschine eindosiert werden. Um das Dosiermodul vor dem Eintrag schädlicher Partikel zu schützen, kann ferner ein Filter vorgesehen sein, der dem Dosiermodul vorgeschaltet ist.
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Ein Dosiersystem der vorstehend genannten Art geht beispielhaft aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2017 201 124 A1 hervor. Zum Schutz vor schädlichen Partikeln ist in das Fördermodul ein Filter integriert. Das bekannte Dosiersystem weist somit eine erhöhte Funktionssicherheit auf.
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Da sich ein Filter über die Zeit zusetzt, muss er in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. Die integrale Anordnung des Filters im Fördermodul erschwert diesen Austausch. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dosiersystem für einen Betriebs- und/oder Hilfsstoff, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung, anzugeben, das vergleichsweise einfach zu warten ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird das Dosiersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorgeschlagen wird ein Dosiersystem für einen Betriebs- und/oder Hilfsstoff, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine. Das vorgeschlagene Dosiersystem umfasst ein Fördermodul, mit dessen Hilfe der Betriebs- und/oder Hilfsstoff einem Tank entnehmbar und einem Dosiermodul zuführbar ist. Dem Dosiermodul ist dabei ein Filter vorgeschaltet, der in das Fördermodul oder in eine andere Komponente des Dosiersystems integriert ist. Erfindungsgemäß weist der Filter einen ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt und einen mit dem Endabschnitt verbundenen Bügel auf, der gegenüber dem Endabschnitt beweglich, insbesondere klappbar und/oder schwenkbar, ist.
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Bei dem vorgeschlagenen Dosiersystem ist demnach der Filter ebenfalls in eine Komponente des Dosiersystems integriert, so dass die Demontage bei einem notwendigen Austausch des Filters erschwert wird. Dies gilt insbesondere, wenn der Filter vollständig in der Komponente aufgenommen ist, so dass ein Ergreifen des Filters nicht oder nur schwer möglich ist. Um die Demontage, insbesondere das Ergreifen des Filters zu erleichtern, weist der Filter eines erfindungsgemäßen Dosiersystems einen gegenüber einem Endabschnitt des Filters beweglichen Bügel auf, der als Griffelement dient. Der Filter kann somit ohne zusätzliches Werkzeug einfach demontiert und ausgetauscht werden. Aufgrund der Beweglichkeit des Bügels kann dieser erst im Bedarfsfall ausgeklappt und/oder verschwenkt werden, so dass dieser leicht ergriffen werden kann. Bis zu diesem Zeitpunkt kann der Bügel in einer Position verwahrt werden, in welcher er keinen zusätzlichen Bauraum benötigt. Vorzugsweise liegt der Bügel flach am Endabschnitt des Filters an und wird erst bei Bedarf in der Weise gegenüber dem Endabschnitt bewegt, insbesondere ausgeklappt und/oder verschwenkt, dass er leicht zu ergreifen ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der ring- oder scheibenförmige Endabschnitt des Filters und der Bügel über mindestens ein Gelenk verbunden. Das Gelenk bildet einen Drehpunkt aus, um den herum der Bügel geklappt und/oder verschwenkt werden kann. Vorteilhafterweise sind der ring- oder scheibenförmige Endabschnitt und der Bügel über zwei Gelenke verbunden. Ein Bügel mit zwei Enden kann somit jeweils endseitig über ein Gelenk mit dem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt verbunden sein. Der an beiden Enden gehaltene ausgeklappte Bügel bildet in diesem Fall eine Art Schlaufe oder Öse aus, die besonders einfach ergriffen werden kann. Zum Beispiel kann ein Finger in die Schlaufe oder Öse gesteckt werden. Vorzugsweise sind die beiden Gelenke derart angeordnet, dass sie gemeinsam eine Dreh- oder Schwenkachse definieren, um die herum der Bügel geklappt und/oder verschwenkt werden kann.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Bügel zumindest abschnittsweise bogenförmig, vorzugsweise kreisbogenförmig, geformt ist. Durch die Bogenform wird das Ergreifen des Bügels weiter vereinfacht. Ferner sinkt die Verletzungsgefahr.
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Ferner bevorzugt weist der ring- oder scheibenförmige Endabschnitt des Filters eine an die Form des Bügels angepasste Ausnehmung auf, in welcher der Bügel, vorzugsweise flächenbündig, aufgenommen oder aufnehmbar ist. Der Bügel kann somit bis zum Austausch des Filters besonders platzsparend verwahrt werden. Steht der Austausch des Filters an, wird der Bügel in der Weise gegenüber dem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt bewegt, insbesondere geklappt und/oder verschwenkt, dass er gegenüber dem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt aufgestellt wird. In dieser Position kann er einfach ergriffen werden.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Bügel im Querschnitt in zumindest einem Abschnitt eine hinterschnittene Geometrie aufweist, so dass der Bügel einfacher zu greifen ist, und zwar insbesondere dann, wenn er, vorzugsweise flächenbündig, in einer Ausnehmung des ring- oder scheibenförmigen Endabschnitts des Filters aufgenommen ist. Die hinterschnittene Geometrie kann beispielsweise durch einen Bügelabschnitt mit einem L-, U- oder T-förmigen Querschnitt realisiert werden. Dabei ist zumindest ein Schenkel oder Steg des L-, U- oder T-förmigen Querschnitts derart zu orientieren, dass man bei eingeklapptem Bügel mit einem Finger dahinter greifen kann. Die hinterschnittene Geometrie kann alternativ durch eine als Griffmulde dienende Ausnehmung realisiert werden.
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Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Bügel im Querschnitt in zumindest einem Abschnitt eine vorspringende Geometrie aufweist, die in eine vorzugsweise gegengleich ausgebildete Geometrie des ring- oder scheibenförmigen Endabschnitts eingreift, so dass ein Formschluss erreicht wird. Der Formschluss stellt sicher, dass der Bügel bis zum Austausch des Filters in der zur Verwahrung vorgesehenen Position verharrt. Der Bügel ist somit lagefixiert.
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Vorteilhafterweise ist die vorspringende Geometrie des Bügels im Bereich eines elastisch verformbaren Abschnitts des Bügels angeordnet. In diesem Fall kann der über die vorspringende Geometrie bewirkte Formschluss in einfacher Weise durch eine elastische Verformung des Bügels aufgehoben und der Bügel ausgeklappt bzw. aufgestellt werden. Bei einem bogenförmigen, insbesondere kreisbogenförmigen Bügel kann die vorspringende Geometrie zum Beispiel im Bereich eines Scheitelpunkts des Bogens ausgebildet sein. Der Scheitelpunkt ist der von den beiden Enden des Bügels am weitesten entfernte Punkt. Da der Bügel vorzugsweise über seine beiden Enden am ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt des Filters festgelegt ist, kann in diesen Bereichen keine elastische Verformung des Bügels bewirkt werden. Je weiter der elastisch zu verformende Abschnitt von den beiden Enden entfernt ist, desto einfache ist die gewünschte elastische Verformung des Bügels zu realisieren.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die vorspringende Geometrie des Bügels im Bereich des Formschlusses eine schräge Rampe ausbildet. Die schräge Rampe unterstützt eine elastische Verformung des Bügels, um den Formschluss der vorspringenden Geometrie des Bügels mit der Ausnehmung des ring- oder scheibenförmigen Endabschnitts aufzuheben. Am ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt kann im Bereich der Ausnehmung ebenfalls eine schräge Rampe zur Abstützung der schrägen Rampe des Bügels ausgebildet sein.
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Idealerweise ist die vorspringende Geometrie des Bügels zur Realisierung eines Formschlusses mit dem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt des Filters derart gestaltet, dass der Bügel einfach ausgeklappt bzw. aufgestellt werden kann, aber ein Einklappen des Bügels sicher verhindert wird. Dadurch ist sichergestellt, dass ein einmal demontierter Filter irrtümlicherweise nicht wieder eingebaut und weiterverwendet wird. Die erfolgte Demontage des Filters ist an dem ausgeklappten Bügel zu erkennen. Beispielsweise kann die vorspringende Geometrie des Bügels einerseits eine schräge Rampe aufweisen, die in Ausklapprichtung wirksam wird, und andererseits eine gerade verlaufende Fläche aufweisen, die verhindert, dass ein erneuter Formschluss mit der Ausnehmung des ring- oder scheibenförmigen Endabschnitts wiederhergestellt bzw. der Bügel wieder eingeklappt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Filter ganz oder teilweise aus Kunststoff gefertigt. Insbesondere der ring- oder scheibenförmige Endabschnitt des Filters und/oder der Bügel kann bzw. können aus Kunststoff gefertigt sein. Als Kunststoffteil können diese besonders einfach und kostengünstig gefertigt werden. Ferner kann Gewicht eingespart werden, wenn statt eines metallischen Werkstoffs Kunststoff verwendet wird. Bevorzugt ist der Filter ganz oder teilweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt worden. Insbesondere kann bzw. können der ring- oder scheibenförmige Endabschnitt und/oder der Bügel in einem Spritzgussverfahren hergestellt worden sein.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Filter aus unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere aus unterschiedlichen Kunststoffen, gefertigt ist. Insbesondere der ring- oder scheibenförmige Endabschnitt und der Bügel können aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein. Beispielsweise kann ein Teil aus Kunststoff, das andere Teil aus Metall gefertigt sein. Es können auch unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Sofern der ring- oder scheibenförmige Endabschnitt und der Bügel aus unterschiedlichen Kunststoffen gefertigt sind, sind diese bevorzugt in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt worden. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht die integrale Ausbildung eines Gelenks zur Verbindung des Bügels mit dem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt des Filters. Das heißt, dass das Gelenk nicht erst separat gefertigt und die mehreren Teile anschließend gefügt werden müssen. Die Herstellung des Filters wird somit vereinfacht.
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Bevorzugt umfasst der Filter ein Filtermaterial, das zwischen dem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt und einem weiteren ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt angeordnet ist. Die Anordnung des Filtermaterials zwischen zwei ring- oder scheibenförmigen Endabschnitten erhöht die Formsteifigkeit und damit die Stabilität des Filters.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
- 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Filter für ein erfindungsgemäßes Dosiersystem, a) mit eingeklapptem Bügel und b) mit ausgeklapptem Bügel,
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt der 1a),
- 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein Gelenk zur Verbindung eines Bügels mit einem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt eines Filters für ein erfindungsgemäßes Dosiersystem,
- 4 a) bis d) jeweils einen schematischen Längsschnitt durch eine vorspringende Geometrie eines Bügels zur Herstellung eines Formschlusses mit einem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt eines Filters für ein erfindungsgemäßes Dosiersystem in unterschiedlichen Positionen, und
- 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dosiersystems.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Den 1a) und 1b) ist ein Filter 6 für ein Dosiersystem 1 zu entnehmen, das dem Eindosieren eines Betriebs- und/oder Hilfsstoffs 2, insbesondere dem Eindosieren einer wässrigen Harnstofflösung in einen Abgasstrang 19 einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt), dient. Mit Hilfe der wässrigen Harnstofflösung können im Abgas enthaltenen Stickoxide reduziert werden.
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Wie beispielhaft in der 5 dargestellt, kann der in den 1a) und 1b) dargestellte Filter 6 in eine Komponente des Dosiersystems 1 integriert sein. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 ist der Filter 6 in ein Fördermodul 3 des Dosiersystems 1 integriert. Mit Hilfe des Fördermoduls 3 wird der Betriebs- und/oder Hilfsstoff 2 bzw. die wässrige Harnstofflösung einem Tank 4 entnommen und einem am Abgasstrang 19 angeordneten Dosiermodul 5 des Dosiersystems 1 zugeführt. Mit Hilfe des Dosiermoduls 5 wird dann der Betriebs- und/oder Hilfsstoff 2 bzw. die wässrige Harnstofflösung als Spray stromaufwärts eines SCR-Katalysators 20 in den Abgasstrang 19 eingebracht. Im Abgasstrang 19 bewirkt die wässrige Harnstofflösung die Bildung von Ammoniak, der mit den im Abgas enthaltenen Stickoxiden in dem nachgeschalteten SCR-Katalysator 20 zu harmlosem Stickstoff und Wasser reagiert. Die Mengenzumessung der wässrigen Harnstofflösung wird über ein Steuergerät 23 gesteuert bzw. geregelt, das hierzu über Steuerleitungen 24 mit dem Fördermodul 3 und dem Dosiermodul 5 verbunden ist. Über weitere Steuerleitungen 24 erhält das Steuergerät 23 Signale von einem NOx-Sensor 22, der stromabwärts des SCR-Katalysators 20 angeordnet ist, sowie Signale von Temperatursensoren 21, von denen einer stromaufwärts und einer stromabwärts des SCR-Katalysators 20 angeordnet ist.
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In der 5 ist der Filter 6 im Bereich des Auslasses bzw. auf der Druckseite des Fördermoduls 3 angeordnet. Auf diese Weise wird verhindert, dass in der wässrigen Harnstofflösung enthaltene Partikel in das empfindliche Dosiermodul 5 gelangen und dieses beschädigen. Da sich der Filter 6 über die Zeit zusetzt, muss er früher oder später ausgetauscht werden. Das heißt, dass er aus dem Fördermodul 3 ausgebaut werden muss.
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Um den Ausbau zu erleichtern, weist der in den 1a) und 1b) dargestellte Filter 6 einen ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt 7 mit einem Bügel 8 auf, der an seinen beiden Enden jeweils über ein Gelenk 9 mit dem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt 7 verbunden ist. Dank der Gelenke 9 kann der Bügel 8 gegenüber dem ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt 7 bewegt, insbesondere geklappt bzw. verschwenkt, werden. Neben dem den Bügel 8 aufweisenden ring- oder scheibenförmigen Endabschnitt 7 ist ein weiterer ring- oder scheibenförmiger Endabschnitt 16 vorgesehen, der das andere Ende des Filters 6 bildet. Mit diesem Ende voran wird der Filter 6 in eine Komponente des Dosiersystems 1 eingebaut, so dass der Filter 6, insbesondere ein zwischen den beiden Endabschnitten 7, 16 angeordnetes Filtermaterial 15 des Filters 6 von dem Betriebs- und/oder Hilfsstoff 2 bzw. der wässrigen Harnstofflösung durchströmt wird. Beide ring- oder scheibenförmige Endabschnitte 7, 16 weisen außenumfangseitig jeweils einen Dichtring 17 auf, welcher der Abdichtung einer in der Komponente vorhandenen Ausnehmung zur Aufnahme des Filters 6 dient.
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Vorteilhafterweise wird der Filter 6 flächenbündig in eine Komponente des Dosiersystems 1 eingebaut. Der flächenbündige Einbau erschwert jedoch den Ausbau, wenn der Filter 6 ausgetauscht werden muss. Bei dem Filter 6 der 1a) und 1b) kann jedoch der Bügel 8 aus einer eingeklappten Position ( 1a)) in eine ausgeklappte Position (1b)) überführt werden, so dass dieser ein Griffelement ausbildet, das den Ausbau des Filters 6 erleichtert.
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Wie der vergrößerten Darstellung der 2 zu entnehmen ist, ist der Bügel 8 im eingeklappten Zustand flächenbündig in einer Ausnehmung 10 des ring- oder scheibenförmigen Endabschnitts 7 aufgenommen. Um das Ausklappen des Bügels 8 zu erleichtern, weist dieser zumindest abschnittsweise einen L-förmigen Querschnitt auf. Auf diese Weise bildet der Bügel im Querschnitt eine hinterschnittene Geometrie 11 aus, hinter die ein Finger geführt werden kann, um den Bügel 8 auszuklappen. Der Bügel 8 führt dabei eine Schwenkbewegung um die Gelenke 9 aus, wie in der 2 angedeutet.
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Eine alternative Ausführung eines Gelenks 9 ist in der 3 dargestellt. Das Gelenk 9 ist bei der Herstellung des ring- oder scheibenförmigen Endabschnitts 7 und des Bügels 8 in einem Spritzprozess direkt mit ausgebildet worden. Es ermöglicht ein Verschwenken des Bügels 8 gegenüber dem Endabschnitt 7 im Servicefall, so dass der Filter 6 einfach, insbesondere ohne zusätzliches Werkzeug, entnommen und ausgetauscht werden kann.
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Ein weiterer Filter 6 für ein erfindungsgemäßes Dosiersystem 1 ist den 4a) bis 4d) zu entnehmen. Der Bügel 8 weist in diesem Ausführungsbeispiel im Querschnitt eine vorspringende Geometrie 12 auf, die eine gegengleich ausgebildete Geometrie 13 des ring- oder scheibenförmigen Endabschnitts 7 hintergreift, so dass ein Formschluss bewirkt wird, wenn der Bügel 8 eingeklappt ist (siehe 4a)). Soll der Filter 6 ausgetauscht werden, wird der Bügel 8 ausgeklappt. Über eine an der vorspringenden Geometrie 12 ausgebildete schräge Rampe 14 wird dabei eine elastische Verformung des Bügels 8 erreicht, so dass der Bügel 8 seitlich weggedrückt wird (siehe 4b)) und der Formschluss schließlich aufgehoben wird (siehe 4c)). Außerhalb der Ausnehmung 10 des ring- oder scheibenförmigen Endabschnitts 7, in welcher der Bügel 8 in eingeklapptem Zustand flächenbündig aufgenommen ist, federt der elastisch verformte Abschnitt des Bügels 8 zurück, so dass der Bügel 8 wieder seine ursprüngliche Form aufweist. Dadurch, dass die vorspringende Geometrie 11 in eine gerade Stirnfläche 18 des Bügels übergeht, kann der Bügel 8 nicht mehr eingeklappt werden (siehe 4d)). Dadurch wird verhindert, dass ein demontierter Filter 6 irrtümlicherweise erneut eingebaut wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017201124 A1 [0004]
