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Die Erfindung betrifft einen Plattenwärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein Plattenwärmeübertrager mit mehreren Plattenstapeln ist bspw. in dem Dokument
DE 41 25 079 A1 beschrieben. Dieser Plattenwärmeübertrager ist relativ großbauend und aus relativ vielen Bauteilen zusammengesetzt, so dass seine Herstellung kostenintensiv ist und für seine Montage viel Bauraum benötigt wird, obwohl man sich kompakte und kostengünstige Plattenwärmeübertrager wünscht.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform für einen Plattenwärmeübertrager anzugeben.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insb. durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Plattenwärmeübertrager vorgeschlagen, der zumindest einen Plattenstapel aus zwei einstückigen Wärmeübertrager-Platten und einer Abdeckplatte umfasst. Dabei weisen die besagten einstückigen Wärmeübertrager-Platten jeweils einen ebenen Plattenboden mit einer Wannenfläche, einer diesbezüglich entgegengesetzt orientierten Rückenfläche, mindestens einem Durchgang und einem umlaufenden Plattenrand auf, wobei der mindestens eine Durchgang den Plattenboden vollständig durchsetzt und von einem ringsum vollständig umlaufenden Biegekragen eingefasst ist, der vom Plattenboden gebildet ist und bezüglich einer senkrecht auf dem Plattenboden stehenden Querrichtung winkelig vom Plattenboden über die Wannenfläche des Plattenbodens wegragt, und wobei der Plattenrand den Plattenboden ringsum vollständig umläuft und in Querrichtung winkelig vom Plattenboden über die Wannenfläche des Plattenbodens wegragt. Die besagte Abdeckplatte weist einen ebenen Abdeckplattenboden mit einer Vorderfläche, einer diesbezüglich entgegengesetzt orientierten Rückenfläche, mindestens einen den Abdeckplattenboden vollständig durchsetzenden Durchgang und einen den Abdeckplattenboden ringsum vollständig umlaufenden Plattenrand auf. Der besagte Plattenstapel setzt sich zweckmäßigerweise aus den aufeinandergestapelten Wärmeübertrager-Platten und der Abdeckplatte zusammen, wobei letztere sandwichartig zwischen den beiden einstückigen Wärmeübertrager-Platten angeordnet insb. eingeklemmt ist. Konkret ist vorgesehen, dass die zwei einstückigen Wärmeübertrager-Platten und die Abdeckplatte in einer parallel zu den Querrichtungen orientierten Stapelrichtung deckungsgleich aufeinandergestapelt sind, so dass ihre Durchgänge in Stapelrichtung zueinander fluchten und/oder konzentrisch sind. Hierdurch bilden die jeweils fluchtenden Durchgänge jeweils einen Durchgangskanal. Durch die Stapelung stützen sich der Plattenrand und der mindestens eine Biegekragen der einen einstückigen Wärmeübertrager-Platte berührend an der Rückenfläche der in Stapelrichtung unmittelbar benachbarten Abdeckplatte ab, wobei zwischen der Wannenfläche dieser einstückigen Wärmeübertrager-Platte und der Rückenfläche der unmittelbar benachbarten Abdeckplatte ein durchströmbarer Öl-Kanal oder alternativ ein durchströmbarer Kühlwasserkanal gebildet oder begrenzt ist. Weiterhin stützt sich der Plattenrand der Abdeckplatte berührend an einer Rückenfläche der in Stapelrichtung unmittelbar benachbarten weiteren einstückigen Wärmeübertrager-Platte ab, wobei zwischen der Vorderfläche der Abdeckplatte und einer Rückenfläche dieser weiteren einstückigen Wärmeübertrager-Platte ein durchströmbarer weiterer Öl-Kanal oder alternativ ein durchströmbarer weiterer Kühlwasserkanal gebildet oder begrenzt ist. Dabei sind zumindest ein oder alle Biegekragen fluiddicht an die Rückenflächen angelötet. Ferner können auch ein oder alle Plattenränder verlötet sein.
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Dass ein jeweiliger Biegekragen bezüglich einer senkrecht auf dem Plattenboden stehenden Querrichtung winkelig vom Plattenboden über die Wannenfläche des Plattenbodens wegragt, kann zweckmäßigerweise bedeuten, dass der Biegekragen von der jeweiligen Öffnung bzw. dem jeweiligen Durchgang weg gekröpft ist.
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Weiter zweckmäßigerweise ist der mindestens eine Biegekragen oder sind alle Biegekraggen u-förmig gestaltet. Insbesondere ist er oder sind sie von der jeweiligen Öffnung bzw. dem jeweiligen Durchgang u-förmig weg gekröpft. Dies kann beispielsweise in der Art realisiert sein, dass ein Plattenboden einen ersten Schenkel des jeweiligen u-förmigen Biegekragens realisiert, wobei ein zweiter, bezüglich dem ersten Schenkel mit Abstand und im Wesentlichen parallel verlaufender Schenkel des jeweiligen u-förmigen Biegekragens über ein gebogenes oder gekrümmtes Biegeverbindungsstück des jeweiligen u-förmigen Biegekragens mit dem ersten Schenkel verbunden ist, wobei das Biegeverbindungsstück zur Öffnung bzw. zum jeweiligen Durchgang beispielsweise mit einer konvexen Seite zugewandt und/oder unmittelbar benachbart ist.
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Weiterhin kann optional vorgesehen sein, dass zumindest ein Biegekragen als ein aufgeweiteter oder gerollter Biegekragen realisiert ist.
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Damit ist ein Plattenwärmeübertrager mit zumindest einem Plattenstapel angegeben, wobei dieser mehrere durchströmbare Öl-Kanäle und/oder mehrere durchströmbare Kühlwasserkanäle bildet oder begrenzt. Zweckmäßigerweise kann zwischen den Öl-Kanälen und den Kühlwasserkanälen Wärmeenergie übertragen werden, wobei die Kühlwasserkanäle üblicherweise als Wärmeenergiesenke und die Öl-Kanäle als Wärmeenergiequelle fungieren. Es versteht sich für einen Fachmann von selbst, dass sich eine beliebige Anzahl von Plattenstapeln aufeinanderstapeln lassen, bspw. in Abhängigkeit der zu erzielenden Kühlleistung. Es versteht sich für einen Fachmann auch von selbst, dass die einstückigen Wärmeübertrager-Platten und die Abdeckplatte eines einzigen Plattenstapels sowie die Plattenstapel untereinander fluiddicht miteinander verlötet sein können. Das fluiddichte Anlöten der Biegekragen bzw. Plattenränder an die Rückenflächen hat den Vorteil, dass der Plattenstapel ohne weitere Fixiermittel integral zusammenhält, womit der erfindungsgemäße Plattenwärmeübertrager aus relativ wenigen Bauteilen kostengünstig zusammengesetzt werden kann.
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Zweckmäßig ist, wenn der Plattenboden mindestens einer einstückigen Wärmeübertrager-Platte von einer rechteckförmigen, ebenen monolithischen Platte mit abgerundeten Plattenecken gebildet ist. Dadurch ist eine einstückige Wärmeübertrager-Platte angegeben, die bspw. im Rahmen eines Um- oder Urformprozesses relativ kostengünstig hergestellt werden kann. Derartige Wärmeübertrager-Platten können für die Herstellung eines nachfolgend präsentierten Plattenwärmeübertragers genutzt werden.
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Weiter zweckmäßigerweise kann der mindestens eine Biegekragen durch Aufweiten oder Rollen oder Tiefziehen des Plattenbodens als integraler Bestandteil des Plattenbodens realisiert sein.
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Die Abdeckplatten können ebenfalls jeweils von einer rechteckförmigen, ebenen monolithischen Platte mit abgerundeten Plattenecken gebildet sein.
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Zweckmäßig ist ferner, wenn zwischen zwei in Stapelrichtung deckungsgleich aufeinandergestapelten Plattenstapeln ein durchströmbarer weiterer Öl-Kanal oder ein durchströmbarer weiterer Kühlwasserkanal gebildet ist. Dies wird zweckmäßig dadurch erreicht, indem sich der Plattenrand und der mindestens eine Biegekragen einer einstückigen Wärmeübertrager-Platte des einen Plattenstapels berührend an der Rückenfläche der in Stapelrichtung unmittelbar benachbarten weiteren einstückigen Wärmeübertrager-Platte des anderen Plattenstapels abstützt. Dadurch lassen sich beim Aufeinanderstapeln der Plattenstapel weitere durchströmbare ÖI-Kanäle und/oder Kühlwasserkanäle bereitstellen, so dass bezogen auf den verfügbaren Bauraum eine maximale Kühlleistung erzielbar ist. Es versteht sich für einen Fachmann auch von selbst, dass die Wärmeübertrager-Platten der betreffenden Plattenstapel fluiddicht miteinander verlötet sein können.
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Weiterhin kann jeder Durchgangskanal einen Verschraubungskanal realisieren oder bilden. Durch jeden dieser Verschraubungskanäle kann ein Schraubenbolzen eingeführt werden, um den Plattenwärmeübertrager zu montieren. Zweckmäßig ist, wenn der Plattenwärmeübertrager eine der Anzahl der Verschraubungskanäle entsprechende Anzahl von Schraubenbolzen aufweist, die jeweils einen Schraubenschaft besitzen, an dem einenends ein integraler Schraubenkopf und anderenends ein Schraubgewinde angeordnet ist. Im montierten Zustand des Plattenwärmeübertragers, d.h. wenn dieser an einem als Gegenkörper bezeichneten Halter angeordnet ist, ist zumindest ein Schraubenbolzen durch den mindestens einen Verschraubungskanal vollständig hindurchgesteckt und an dem Gegenkörper eingeschraubt. Hierbei kann der Schraubenkopf berührend an einer den zumindest einen Plattenstapel in Stapelrichtung abschließenden Schlussplatte anliegen, um den zumindest einen Plattenstapel in Stapelrichtung über eine weitere Schlussplatte mit einer vorgegebenen oder vorgebbaren Schraubenspannkraft auf den Gegenkörper vorzuspannen. Dadurch kann der Plattenwärmeübertrager mit relativ einfachen, kostengünstigen Mitteln und mit einer relativ genau vorgegebenen oder vorgebbaren Schraubenspannkraft an einem Gegenkörper fixiert werden. Als Gegenkörper kommen bspw. Filtermodule, Motorblöcke, Getriebe und Adapterplatten in Frage. Durch den Einsatz der Schraubenbolzen und der Schlussplatten kann eine Entlastung der Plattenstapel erreicht werden, so dass der Plattenwärmeübertrager insgesamt eine relativ hohe Lebensdauer bzw. Zyklenzahlen erreicht.
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Als zweckmäßig kann weiterhin angesehen werden, wenn die Schraubenspannkraft der Schraubenbolzen auf den mindestens einen Plattenstapel aufgebracht bzw. ertragen wird, wobei der mindestens eine Plattenstapel keine in die Durchgangskanäle oder die Verschraubungskanäle eingesetzten Stutzhülsen aufweist. Dadurch kann eine entsprechende Hülse entfallen, so dass der Plattenwärmeübertrager relativ leicht und kompakt zu realisiert ist.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Durchgangskanäle in Totströmungsbereichen der Öl-Kanäle und Kühlwasserkanäle angeordnet sind. Dadurch ist eine vorteilhafte Position der Durchgangskanäle bzw. der Durchgänge bestimmt.
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Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft vorzugsweise eine einstückige Wärmeübertrager-Platte, mit einem ebenen Plattenboden, der eine Wannenfläche und eine diesbezüglich entgegengesetzt orientierte Rückenfläche, mindestens einen Durchgang und einen umlaufenden Plattenrand aufweist, wobei der mindestens eine Durchgang den Plattenboden durchsetzt und von einem ringsum umlaufenden Biegekragen eingefasst ist, der vom Plattenboden gebildet ist und bezüglich einer senkrecht auf dem Plattenboden stehenden Querrichtung winkelig vom Plattenboden über eine Wannenfläche des Plattenbodens wegragt, wobei der Plattenrand den Plattenboden ringsum umläuft und in Querrichtung winkelig vom Plattenboden über die Wannenfläche des Plattenbodens wegragt. Die Erfindung betrifft außerdem einen Plattenwärmeübertrager mit zumindest einem Plattenstapel aus zwei besagten einstückigen Wärmeübertrager-Platten und einer Abdeckplatte.
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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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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Plattenwärmeübertragers,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten weiteren Ausführungsbeispiels des Plattenwärmeübertragers,
- 3 einen Längsschnitt durch den Plattenwärmeübertrager aus 2 gemäß einer dort mit gestrichelter Linie eingetragenen Ebene mit Blick in Richtung der Pfeile III.
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Die 1 bis 3 zeigen zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele eines im Gesamten mit der Bezugsziffer 11 bezeichneten Plattenwärmeübertragers, der bspw. an Filtermodulen, Motorblöcken, Getrieben und Adapterplatten angeordnet und mit deren Fluidkreisläufen fluidisch kommunizierend verbunden sein kann.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Plattenwärmeübertragers 11, wobei dieser mehrere in einer durch einen Pfeil angedeuteten Stapelrichtung 18 deckungsgleich aufeinandergestapelte Plattenstapel 12 aufweist, die jeweils aus zwei einstückigen Wärmeübertrager-Platten 1 und einer Abdeckplatte 13 aufgebaut sind. Die Plattenstapel 12 sind zwischen einer Schlussplatte 27 und einer weiteren Schlussplatte 28 flankierend eingefasst und über zwei Schraubenbolzen 23 an einem nicht illustrierten Gegenkörper festgespannt.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten weiteren Ausführungsbeispiels des Plattenwärmeübertragers 11, wobei im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach 1 lediglich die eine, gegenkörperabgewandte Schlussplatte 27 etwas abgeändert ist.
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Bezugnehmend auf 3 ist festzuhalten, dass dort ein Längsschnitt des Plattenwärmeübertragers 11 aus 2 gemäß einer dort mit gestrichelter Linie eingetragenen Ebene mit Blick in Richtung von Pfeilen III gezeigt ist. Die Schraubenbolzen 23 sind nicht geschnitten dargestellt. Da die in 1 sowie 2 vorgestellten Plattenwärmeübertrager 11 eine hochgradige Ähnlichkeit in ihrer konstruktiven Gestaltung besitzen, können die nachfolgenden Ausführungen sowohl für das weitere Ausführungsbeispiel nach 2 und 3 aber auch für das Ausführungsbeispiel gemäß 1 gelten. 3 zeigt in einem umrahmten Ausschnitt detailliert, dass die besagten einstückigen Wärmeübertrager-Platten 1 jeweils einen ebenen Plattenboden 2 mit einer Wannenfläche 3, einer diesbezüglich entgegengesetzt orientierten Rückenfläche 4, mindestens einen Durchgang 5 und einen umlaufenden Plattenrand 6 aufweisen. Die Plattenböden 2 sind dabei exemplarisch von einer rechteckförmigen, ebenen monolithischen Platte mit abgerundeten Plattenecken gebildet. Weiterhin kann man erkennen, dass der mindestens eine Durchgang 5 den Plattenboden 2 vollständig durchsetzt und dass jeder Durchgang 5 von einem ringsum umlaufenden Biegekragen 7 eingefasst ist, der integral vom Plattenboden 2 gebildet ist und bezüglich einer senkrecht auf dem Plattenboden 2 stehenden Querrichtung 8, die exemplarisch parallel zur Stapelrichtung 18 ausgerichtet ist, winkelig vom Plattenboden 2 über die Wannenfläche 3 des Plattenbodens 2 wegragt. Mit anderen Worten ist der jeweilige Biegekragen 7 von der Öffnung bzw. dem Durchgang 5 weg gebogen oder weg gekröpft. Der Plattenrand 6 umläuft den Plattenboden 2 ringsum vollständig und ragt in Querrichtung 8 winkelig vom Plattenboden 2 über die Wannenfläche 3 des Plattenbodens 2 weg, also in dieselbe Richtung wie die Biegekragen 7. Die Abdeckplatte 13 zeichnet sich durch einen ebenen Abdeckplattenboden 29 aus, der eine Vorderfläche 14, eine diesbezüglich entgegengesetzt orientierte Rückenfläche 15, mindestens einen den Abdeckplattenboden 29 durchsetzenden Durchgang 16 und einen den Abdeckplattenboden 29 ringsum umlaufenden Plattenrand 17 aufweist.
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In 3 kann man weiterhin erkennen, dass die zwei einstückigen Wärmeübertrager-Platten 1 und die Abdeckplatte 13 in Stapelrichtung 18 so deckungsgleich aufeinandergestapelt sind, dass ihre Durchgänge 5, 16 in Stapelrichtung 18 zueinander fluchten und konzentrisch sind. Hierdurch bilden die jeweils fluchtenden Durchgänge 5, 16 jeweils einen Durchgangskanal 19. Da die Biegekragen 7 exemplarisch fluiddicht an die Rückenflächen 4, 15 angelötet sind, bilden die Durchgangskanäle 19 fluiddichte Durchgangskanäle 19, die vorliegend als Verschraubungskanäle 22 genutzt und realisiert sind.
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Ferner zeigt 3, dass sich der Plattenrand 6 und der mindestens eine Biegekragen 7 der einen einstückigen Wärmeübertrager-Platte 1 berührend an der Rückenfläche 15 der in Stapelrichtung 18 unmittelbar benachbarten Abdeckplatte 13 abstützten, wobei zwischen der Wannenfläche 3 dieser einstückigen Wärmeübertrager-Platte 1 und der Rückenfläche 15 der unmittelbar benachbarten Abdeckplatte 13 ein durchströmbarer Öl-Kanal 20 oder durchströmbarer Kühlwasserkanal 21 gebildet oder begrenzt ist. Ferner kann man erkennen, dass sich der Plattenrand 17 der Abdeckplatte 13 berührend an einer Rückenfläche 4 der in Stapelrichtung 18 unmittelbar benachbarten weiteren einstückigen Wärmeübertrager-Platte 1 abstützt, wobei zwischen der Vorderfläche 14 der Abdeckplatte 13 und einer Rückenfläche 4 dieser weiteren einstückigen Wärmeübertrager-Platte 1 ein durchströmbarer weiterer Öl-Kanal 20 oder ein durchströmbarer weiterer Kühlwasserkanal 21 gebildet oder begrenzt ist. Weiterhin sind die Plattenstapel 12 so in Stapelrichtung 18 deckungsgleich aufeinandergestapelt, dass in Stapelrichtung 18 axial zwischen ihnen ein durchströmbarer weiterer Öl-Kanal 20 oder ein durchströmbarer weiterer Kühlwasserkanal 21 gebildet oder begrenzt ist, wobei sich der Plattenrand 6 und der mindestens eine Biegekragen 7 einer einstückigen Wärmeübertrager-Platte 1 des einen Plattenstapels 12 berührend an der Rückenfläche 4 der in Stapelrichtung 18 unmittelbar benachbarten weiteren einstückigen Wärmeübertrager-Platte 1 des anderen Plattenstapels 12 abstützten. Auch hier kann eine fluiddichte Verbindung durch Löten erreicht werden.
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Zuletzt kann man in 3 erkennen, dass der Plattenwärmeübertrager 11 eine der Anzahl der gebildeten Verschraubungskanäle 22 entsprechende Anzahl von Schraubenbolzen 23 aufweist, hier nämlich zwei Schraubenbolzen 23, die jeweils einen Schraubenschaft 24 besitzen, an denen jeweils einenends ein Schraubenkopf 25 und anderenends ein Schraubgewinde 26 angeordnet ist. Im montierten Zustand des Plattenwärmeübertragers 11 sind die beiden Schraubenbolzen 23 durch jeweils einen der beiden Verschraubungskanäle 22 hindurchgesteckt und an einem nicht illustrierten Gegenkörper eingeschraubt, so dass sich ihre Schraubenköpfe 25 berührend an einer die Plattenstapel 12 in Stapelrichtung 18 flankierenden Schlussplatte 27 abstützen. Hierdurch können die Plattenstapel 12 in Stapelrichtung 18 über eine weitere Schlussplatte 28, die exemplarisch zwischen dem nicht illustrierten Gegenkörper und den Plattenstapeln 12 angeordnet ist, mit einer vorgegebenen oder vorgebbaren Schraubenspannkraft auf den Gegenkörper vorgespannt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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