DE202007006934U1 - Plug-in surge arrester - Google Patents
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Abstract
Steckbarer Überspannungsableiter mit einem Gehäuse (1) zur Aufnahme des Ableiterelements (5), welches über leitende Verbinder (4; 6) an Steckkontakten (4b; 6b), die den Gehäuseboden durchdringen, angeschlossen ist, wobei zwischen einem Anschluss des Ableiterelements (5) und dem zugehörigen Verbinder (4; 6) eine thermische, unter Federvorspannung stehende Lot-Trennstelle (4e) ausgebildet ist, sowie mit einem auf die Lot-Trennstelle (4e) einwirkenden, die Vorspannkraft übertragenden Abtrennbock (2) und einer Zustandsanzeige (2d), dadurch gekennzeichnet, dass einer der leitenden Verbinder (4) eine Schaltzunge (4c) umfasst, deren Zungenende in eine Lotkontaktstelle (4d) übergeht und die Schaltzunge (4c) eine stromsensitive Solltrennstelle (4e) aufweist oder stromsensitive Eigenschaften besitzt, wobei diese Solltrennstelle oder Stromsensitivität (4e) mindestens im Bereich der Vorspannkrafteinwirkung ausgebildet oder vorhanden ist.Plug-in surge arrester with a housing (1) for receiving the arrester element (5), which via conductive Connector (4; 6) on plug contacts (4b; 6b), the housing bottom penetrate, connected, being between a connection of the arrester element (5) and the associated connector (4; 6) has a thermal, formed under spring bias Lot-separation point (4e) is, as well as with a on the solder separation point (4e) acting, the biasing force transmitted separating block (2) and a status display (2d), characterized in that a the conductive connector (4) comprises a switching tongue (4c) whose Tongue end passes into a solder pad (4d) and the tongue (4c) has a current-sensitive predetermined breaking point (4e) or current-sensitive Properties, wherein this predetermined separation point or current sensitivity (4e) at least formed or present in the area of the biasing force is.
Description
Die Erfindung betrifft einen steckbaren Überspannungsableiter mit einem Gehäuse zur Aufnahme des Ableiterelements, welches über leitende Verbinder an Steckkontakten, die den Gehäuseboden durchdringen, angeschlossen ist, wobei zwischen einem Anschluss des Ableiterelements und dem zugehörigen Verbinder eine thermische, unter Federvorspannung stehende Lot-Trennstelle ausgebildet ist, sowie mit einem auf die Lot-Trennstelle einwirkenden, die Vorspannkraft übertragenden Abtrennbock und einer Zustandsanzeige, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a pluggable surge arrester with a casing for receiving the arrester element, which via conductive connectors on plug contacts, penetrate the caseback, is connected, wherein between a terminal of the arrester element and its associated Connector a thermal, spring-biased solder joint is formed, and with a force acting on the solder separation point, transmitting the biasing force Abtrennbock and a status display, according to the preamble of the claim 1.
Für verschiedene Anforderungen und Netzkonfigurationen sind unterschiedliche Beschaltungsmaßnahmen im Hinblick der Anordnung von Überspannungsableitern notwendig, die Besonderheiten der jeweiligen Anwendung entsprechen müssen.For different Requirements and network configurations are different wiring measures with regard to the arrangement of surge arresters necessary to match the specifics of each application have to.
Im Niederspannungsnetz werden an verschiedenen Schnittstellen der Installation Blitzstrom- und Überspannungsableiter nach dem Blitzschutzzonenkonzept eingesetzt. Diese abgestimmten und koordinierten Einheiten beherrschen dann alle Arten der transienten Überspannungen bis hin zu den energiereicheren Beanspruchungen bei einer direkten Blitzentladung.in the Low voltage network will be at various interfaces of the installation Lightning and surge arresters used according to the lightning protection zone concept. This coordinated and coordinated units then dominate all types of transient overvoltages up to the more energetic loads with a direct lightning discharge.
Durch eine auf die Netzkonfiguration abgestimmte Verschaltung der jeweiligen Überspannungsableiter mit den Außenleitern bzw. den spannungsführenden Leitungen mit dem Neutralleiter oder der örtlichen Erde ergibt sich ein auf die jeweilige Netzform abgestimmtes Schutzkonzept, das sowohl in Bezug auf die optimale Schutzwirkung als auch Fehlersicherheit ausgelegt ist. Einzelne Beschaltungen für Niederspannungsnetze sind in der DIN VDE 0100 Teil 534 erläutert.By an interconnection of the respective surge arresters matched to the network configuration with the outer conductors or the energetic one Lines with the neutral conductor or the local earth results adapted to the respective network form protection concept, both in terms of optimum protection as well as failure safety is designed. Single circuits for low voltage networks are in the DIN VDE 0100 part 534 explained.
Für die Beschaltung von TT-Systemen wird eine sogenannte 3+1-Schaltung eingesetzt, bei der die drei spannungsführenden Außenleiter gegen den Neutralleiter verschaltet sind, während zwischen dem Neutralleiter und der örtlichen Erde (PE/Schutzleitersystem) ein weiterer, sogenannter N/PE-Ableiter angeordnet ist.For the wiring TT systems use a so-called 3 + 1 circuit, at the three live-in outer conductor are interconnected to the neutral conductor, while between the neutral conductor and the local Earth (PE / protective conductor system) arranged another, so-called N / PE arrester is.
Im Falle einer blitzbedingten Überspannung sprechen die Netzableiter und der N/PE-Ableiter an, so dass sich der daraus resultierende Blitzstrom auf die Ableitungen, die das System zur Verfügung stellt, aufteilt. In der Regel sind dies die Außenleiter gegen die örtliche Erde. Demzufolge verteilt sich der Blitzstrom in zu etwa gleichen Teilen auf die Außenleiter, während der gesamte Strom von den Außenleitern über den N/PE-Ableiter gegen die örtliche Erde abfließt. Dies bedeutet, dass der N/PE-Ableiter auf den Gesamtstrom und die Ableiter in den Außenleitern nur für die jeweiligen Teilströme auszulegen sind.in the Case of lightning overvoltage the line arrester and the N / PE arrester, so that the resulting resulting lightning current on the discharges that the system for disposal places, divides. As a rule, these are the outer conductors against the local ones Earth. As a result, the lightning current is distributed in about the same Sharing on the outer conductor, during the entire current from the outer conductors over the N / PE arrester against the local Earth drains off. This means that the N / PE arrester on the total current and the Arresters in the outer conductors only for the respective partial flows are to be interpreted.
Aufgrund dieser vielfachen Belastungsfälle, die hauptsächlich den N/PE-Ableiter betreffen, ist es nicht auszuschließen, dass dieser Ableiter im durchgeschalteten Zustand, also dort, wo er seine Schutzfunktion ausübt, überlastet wird.by virtue of these multiple load cases that mainly the N / PE arrester it can not be ruled out that this arrester may be in switched state, ie where it has its protective function exercises, overloaded becomes.
Eine beginnende Überlastung macht sich zunächst in Form einer Erwärmung bemerkbar. Hier befindet sich der Ableiter in einem Zustand, den er über eine gewisse Zeit ohne Folgeschäden übersteht. Wird diese Zeit überschritten bzw. erreicht die Temperatur Werte, von denen eine Brandgefahr ausgehen kann, wird vorgeschlagen, eine definierte Abschaltung vorzunehmen, und zwar insbesondere bei Innenraumanwendungen des Ableiters.A beginning overload makes himself first in the form of a warming noticeable. Here the arrester is in a condition that he over one certain time without consequential damage. Becomes exceeded this time or the temperature reaches values that pose a fire hazard can, it is proposed to make a defined shutdown, in particular in interior applications of the arrester.
Als Folge einer starken Belastung kann der Ableiter mechanisch zerstört werden, da sich z.B. zunächst nur die stromführenden Teile innerhalb von Bruchteilen von Sekunden erwärmen. Hierbei kann es zu einem Durchglühen von Verbindungen kommen, wodurch letztendlich das Ableitergehäuse thermisch zerstört oder gar durch den entstehenden Lichtbogen zersprengt werden kann.When As a result of a heavy load, the arrester can be mechanically destroyed. since e.g. first only the live ones Heat parts in fractions of a second. This can lead to a by annealing come from connections, whereby ultimately the arrester housing thermal destroyed or even can be shattered by the resulting arc.
Um Folgefehler für die erläuterten Belastungsfälle auszuschließen, ist eine auf den Anwendungsfall bzw. das Zerstörungsverhalten des N/PE-Ableiters abgestimmte Schutzeinrichtung notwendig, die den stromführenden Teil des Ableiters bei Überlast abtrennt und eine sichere elektrische Trennung gegenüber den auftretenden Spannungen gewährleistet.Around Following error for the explained loading cases ruled out is one on the application case or the destructive behavior of the N / PE arrester matched protective device necessary that the current-carrying Part of arrester in case of overload disconnects and a safe electrical isolation against the ensures occurring voltages.
Beispielsweise kommen hier sogenannte thermische Abtrennvorrichtungen zum Einsatz, die im Regelfall eine Lotstelle umfassen. Beim Überschreiten der Schmelztemperatur des Lotes findet eine Öffnung der Kontaktverbindung statt.For example come here so-called thermal separation devices used, which usually include a Lotstelle. When the melting temperature is exceeded of the solder finds an opening the contact connection instead.
Gemäß dem Stand der Technik werden derzeit Gasentladungsableiter bzw. Funkenstrecken als N/PE-Ableiter eingesetzt. Dies hat den Vorteil, dass für den normalen Betriebszustand im Vergleich zu Varistorableitern, wie sie auf der Seite der Außenleiter Anwendung finden, ein großer Isolationswiderstand erreicht werden kann.According to the state The technology is currently Gas discharge or spark gaps used as N / PE arrester. This has the advantage of being for the normal Operating condition compared to varistor discharge, as shown on the Side of the outer conductor Find a great application Insulation resistance can be achieved.
Für Gasentladungsableiter sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt, die einen Kurzschlussbügel aufweisen, der thermisch ausgelöst wird und den Ableiter überbrückt. Ein solcher Zustand ist im Fall eines N/PE-Ableiters im Niederspannungsnetz aus sicherheitstechnischen Gründen allerdings nicht erwünscht.For gas discharge arresters are a variety of solutions known, which have a shorting bar, the thermally triggered is bridged and the arrester. One such condition is in the case of an N / PE arrester in the low voltage network for safety reasons but not desired.
Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten steckbaren Überspannungsableiter mit einem Gehäuse zur Aufnahme des Ableiterelements, welches über leitende Verbinder- an Steckkontakten, die den Gehäuseboden durchdringen, angeschlossen ist, anzugeben, wobei der Ableiter sowohl bei gemäßigten als auch bei starken Überlastfällen eine wirksame und definierte Abschaltung gewährleistet.From the foregoing, it is an object of the invention to provide a further developed pluggable Surge arrester with a housing for receiving the arrester element, which is connected via conductive connector on plug contacts, which penetrate the housing bottom, indicate, the arrester ensures an effective and defined shutdown both in moderate and in heavy overloads.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The solution the object of the invention is carried out according to the combination of features Claim 1, wherein the dependent claims at least expedient embodiments and represent further education.
Erfindungsgemäß ist einer der leitenden Verbinder so ausgeführt, dass er eine Schaltzunge umfasst oder in eine solche Schaltzunge übergeht, deren Zungenende eine Lotkontaktstelle aufweist.According to the invention is one the conductive connector designed so that it has a switching tongue includes or goes into such a tongue whose tongue end a Having solder pad.
Die Schaltzunge ist darüber hinaus stromsensitiv, z.B. durch eine Sollbruchstelle, wobei diese Sollbruchstelle im Bereich der Vorspannkrafteinwirkung eines an sich bekannten Abtrennbocks ausgebildet ist.The Tongue is over it In addition, current-sensitive, e.g. by a predetermined breaking point, this predetermined breaking point in the field of biasing force of a known separation block is trained.
Weiterhin ist erfindungsgemäß eine zwischen Lotkontaktstelle und dem Ableiterelement angeordnete elektrisch- und wärmeleitfähige Koppelplatte, welche einen Lotfortsatz aufweist.Farther is an intervening according to the invention Lotkontaktstelle and the arrester element arranged electrically and thermally conductive coupling plate, which has a Lotfortsatz.
Das Zungenende der Schaltzunge weist eine Querschnittsform auf, die geeignet ist, den Lotfortsatz in Abtrennrichtung teilweise zu umschließen, so dass nur eine definierte, recht geringe Lotmenge mit trotzdem sicherer Lotverbindung aufgenommen wird.The Tongue end of the tongue has a cross-sectional shape, the is suitable to partially enclose the Lotfortsatz in Abtrennrichtung, so that only a defined, quite low Lotmenge with nevertheless safer Lotverbindung is added.
Der Lotfortsatz der Koppelplatte ist als Anschlussstift und das Zungenende als hierzu komplementäre Schale, Rinne oder Hohlkehle ausgebildet.Of the Lotfortsatz the coupling plate is as a pin and the tongue end as complementary thereto Shell, gutter or groove formed.
Am Abtrennbock ist erfindungsgemäß ein nasenförmiger Aufleger angeformt oder angeordnet, dessen freies Ende im Bereich der Sollbruchstelle der Schaltzunge mit dieser in mechanischem Kontakt steht.At the Abtrennbock is inventively a nose-shaped trailer molded or arranged, the free end in the region of the predetermined breaking point of the Tongue with this in mechanical contact.
Im Abtrennfall bewegt sich der nasenförmige Aufleger in die Trennstelle hinein und unterdrückt hierbei einen möglicherweise entstehenden Lichtbogen.in the Separation case moves the nose-shaped trailer in the separation point into and suppresses this one maybe resulting arc.
Der Abtrennbock wiederum ist verschwenkbar über eine Stiftlagerung im Gehäuse geführt.Of the Separating block in turn is guided pivotably over a pin bearing in the housing.
Die Koppelplatte weist an ihrer dem Lotfortsatz gegenüberliegenden Seite eine Oberflächenkontur auf, die zur entsprechenden Kontaktfläche des Ableiterelements komplementär ist, so dass eine sichere, einfache mechanische und elektrische Verbindung zwischen diesen Teilen gewährleistet wird.The Coupling plate has at its the Lotfortsatz opposite Page a surface contour on, which is complementary to the corresponding contact surface of the arrester element, so that a safe, simple mechanical and electrical connection ensured between these parts becomes.
Über die Wahl der Geometrie und/oder des Materials der Koppelplatte lässt sich das thermische Ansprechverhalten der Trennstelle einstellen, d.h. es wird die Wärmestromdichte aus dem Inneren des Ableiterelements an die thermische Überwachungsstelle bzw. Lotstelle gezielt beeinflusst. Diese Beeinflussung ermöglicht je nach Einbausituation und Netzbedingungen sowie nach Leistungsfähigkeit des verwendeten Ableiterelements eine Gestaltung der Empfindlichkeit oder der Trägheit der Abtrennanordnung.About the Choice of geometry and / or the material of the coupling plate can be adjust the thermal response of the separation point, i. it becomes the heat flux density from the interior of the arrester element to the thermal monitoring point or specifically influenced by Lotstelle. This influence allows ever according to installation situation and network conditions as well as performance the used Ableiterelements a design of the sensitivity or inertia the separation arrangement.
Mindestens der leitende Verbinder mit Schaltzunge ist aus einem einzigen Stanz-Prägeteil gefertigt. Dieses Stanz-Prägeteil weist auch den zugehörigen, den Gehäuseboden durchdringenden Steckkontakt auf.At least the conductive connector with tongue is made of a single stamped stamped part. This stamping stamping part also has the associated, the caseback penetrating plug contact.
Im Bereich der Schaltzunge kann ergänzend eine Spannfeder integriert werden, die aus einer Federspange oder einem Bimetall- oder einem Memorymetallstreifen besteht.in the Area of the tongue can complement a Tension spring can be integrated, which consists of a spring clip or a Bimetallic or a memory metal strip exists.
Der weitere leitende Verbinder wird bevorzugt ebenfalls als Stanz-Prägeteil mit Steckkontakt gefertigt, wobei dieser Verbinder einen großflächigen Kontaktbereich besitzt, welcher sich im Kraftschluss mit der entsprechenden Kontaktfläche des Ableiterelements befindet.Of the Another conductive connector is preferably also as a punch-stamped part with Made of plug contact, said connector has a large contact area has, which in the frictional connection with the corresponding contact surface of Arrester element is located.
Der weitere leitende Verbinder besitzt federnde Eigenschaften und stützt sich gegen die Wandung des Gehäuses ab. Um einen gleichmäßigen Kontaktdruck bezogen auf das Ableiterelement zu gewährleisten, sind mindestens im Bereich des Gehäuses mit Abstützfunktion Verstärkungsrippen oder dergleichen konstruktive Ausbildungen vorgesehen.Of the other conductive connector has resilient properties and supports against the wall of the housing from. For a uniform contact pressure to ensure based on the arrester element are at least in the area of the housing with support function reinforcing ribs or the like constructive training provided.
Das Ableiterelement kann bevorzugt als Gasableiter mit gegenüberliegenden, strukturierten Kontaktflächen ausgebildet sein, wobei diese Kontaktflächen eine z.B. konkave Form aufweisen.The Conductor element may be preferred as a gas arrester with opposite, structured contact surfaces be formed, these contact surfaces a. concave shape exhibit.
In diesem Fall ist die Koppelplatte an ihrer dem Lotfortsatz gegenüberliegenden Fläche konvex ausgebildet.In In this case, the coupling plate is opposite to the Lotfortsatz area convex.
Der erfindungsgemäße Überspannungsableiter wird bevorzugt in einem Überspannungsschutzgerät für die Installation zwischen Neutralleiter und dem Erdleitungssystem einer Niederspannungsanlage verwendet, wobei das Grundprinzip der Erfindung auch auf andere Applikationen von Überspannungsableitern übertragbar ist.Of the inventive surge arrester is preferred in a surge protector for installation between the neutral conductor and the grounding system of a low-voltage system used, the basic principle of the invention also applies to others Applications of surge arresters transferable is.
Wie bereits dargelegt, besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, eine Kombination einer Lot-Trennstelle als thermische Überwachung und einer Solltrennstelle mit angepassten Eigenschaften im Ableiterstoßstrompfad als zusätzliche Stromüberwachung bzw. Stromabschaltung auszuführen.As already stated, an essential feature of the invention is a combination of a solder separation point as thermal monitoring and a predetermined separation point with adapted properties in Ableiterstoßstrompfad as additional Current monitoring or power shutdown.
Die Lot-Trennstelle überwacht dabei die Wärme, die sich bei gemäßigter Überlast über die Kontakte auf die Anschlüsse überträgt, und schaltet die unter Vorspannung stehende Schaltzunge ab, sobald die Erwärmung das eingesetzte Lot zum Schmelzen gebracht hat.The Lot separation point monitors while the heat, at moderate overload through the contacts transfers to the connections, and switches off the biased switching tongue as soon as the warming has melted the solder used.
Die Stromüberwachung hingegen berücksichtigt das besondere Verhalten des Ableiters bei Überlastung durch Stoßstrom. In diesem Fall wäre die Lotüberwachung viel zu träge und würde keine ausreichende Schutzfunktion bewirken. Durch eine entsprechend gestaltete Zuleitung, d.h. eine besondere Ausführung des Querschnitts und/oder Modellierung des Zuleiters, ähnlich einer Schmelzsicherung, ist gewährleistet, dass die Abtrennvorrichtung ausreichend flink und mit entsprechendem Ausschaltvermögen ausgestaltet werden kann.The power Management however, considered the special behavior of the arrester when overloaded by surge current. In this case, that would be Lotüberwachung way too slow and would do not provide adequate protection. By a corresponding designed feed line, i. a special embodiment of the cross section and / or Modeling the feeder, similar a fuse is guaranteed that the separating device sufficiently fast and with appropriate breaking can be configured.
Die kombinierte Abtrenneinheit ist kompakt aufgebaut und besteht aus einem einzigen Element, das sich aus Leitungszuführung, Solltrennstelle und Lot-Trennstelle bzw. Lotschalter zusammensetzt, wobei der Lotschalter direkt an dem zu überwachenden Bauteil, im vorliegenden Fall vorzugsweise einer Gasentladungs-Funkenstrecke befindlich ist.The Combined separation unit is compact and consists of a single element consisting of line infeed, break point and solder joint or Lotschalter composed, the Lotschalter directly to the component to be monitored, in the present case preferably a gas discharge spark gap is located.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The Invention is based on an embodiment and with the aid of figures will be explained in more detail.
Hierbei zeigen:in this connection demonstrate:
Gemäß der Darstellung
nach
Diese
Zustandsanzeige
Die
Gesamtanordnung, wie in der
Die
Steckkontakte
Diese
beiden äußeren Steckkontakte
Gemäß Ausführungsbeispiel
werden beide Kontaktstücke/Verbinder
Einer
der Verbinder bzw. Kontaktstücke
wird als kombinierte Abtrennvorrichtung ausgebildet. Dieser Verbinder
besteht aus einer mittig ausgeprägten Schiene
Am
Ende der Schaltzunge befindet sich eine Lotkontaktstelle
Die
Schaltbewegung der Schaltzunge
Durch
die Drehbewegung des Abtrennbocks
Gleichzeitig
wird die vom Abtrennbock
Für die Unterbrechung
des Stromkreises bei starker Überlastung
wirkt die durch Ausprägung
gebildete Schaltzunge
Bei
Abtrennbewegung schiebt sich der Abtrennbock
Wie
bereits erläutert,
wird die Vorspannung für
die Schaltzunge
Die
Federvorspannkraft greift also über
den Abtrennbock
Die
Lotkontaktstelle, die die Schaltzunge
Dieser
Punkt wird durch die Wahl des Lotes bestimmt, wobei auch die beschriebene
mechanische Vorspannung einen wesentlichen Anteil liefert. Weiterhin
ist die Lotmenge an der Lotstelle
Die
Lotkontaktstelle
Der
weitere Verbinder bzw. das weitere Kontaktstück
Durch
die Abstützungen
oder Stege
Die
erfindungswesentliche Koppelplatte
Diese Beeinflussung ermöglicht je nach Einbausituation und Netzbedingungen sowie nach Leistungsfähigkeit der verwendeten Funkenstrecke/GDT eine Einstellung der Empfindlichkeit, d.h. des Ansprechverhaltens der Abtrennanordnung.These Influencing allows depending on the installation situation and network conditions as well as on performance the spark gap / GDT used a sensitivity setting, i.e. the response of the separation arrangement.
So ist es prinzipiell möglich, durch ein schlecht wärmeleitfähiges Material, z.B. Eisen oder eine ungünstige geometrische Gestaltung in Form eines langgestreckten Leiters mit kleinem Querschnitt, eine relativ unempfindliche thermische Abtrennvorrichtung auszuführen. Diese Maßnahme führt dazu, dass im erläuterten Fall die Wärmestromdichte reduziert und damit die Zeit zum Erreichen der Schmelztemperatur an der Lotkontaktstelle vergrößert wird.So is it possible in principle by a poorly thermally conductive material, e.g. Iron or an unfavorable one geometric design in the form of an elongated conductor with small cross-section, a relatively insensitive thermal separation device perform. This measure leads to in the explained Case the heat flux density reduces and thus the time to reach the melting temperature is enlarged at the solder pad.
Im
gegenteiligen Fall ist es möglich,
durch Verwendung eines sehr gut leitfähigen Materials für die Koppelplatte
In
dem Bereich, in dem der nasenförmige Aufleger
Diese
Bohrung spart den Boden des hohlkehligen Profils aus, während die
Seitenteile oder Schenkel dieses Profils zumindest größtenteils
erhalten bleiben. Hierdurch entsteht eine Verengung des Querschnitts,
die bereits in der Erwärmungsphase unter
dem Einfluss der Vorspannung des Abtrennbocks einknickt und somit
sowohl die Auftrennung als auch die Lichtbogenlöschung durch den Abtrennbock
Das
auslaufende Ende der Schaltzunge
Diese
Teile bilden den thermosensitiven Bereich der Abtrennvorrichtung,
d.h. denjenigen, der auf die Erwärmung
des Ableiters
Das
Endstück
Erfolgt
infolge einer Strombelastung des Ableiters
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
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