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Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Installationsschaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei Leitungsschutzschaltern und Motorschutzschaltern verwendet werden.
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Leitungsschutzschalter und Motorschutzschalter dienen dazu, im Störungsfall elektrische Leitungen, die mit Überströmen hoher Stromstärke belastet sind, vom speisenden Netz zu trennen. Hierzu sind üblicherweise ein festes und ein bewegliches Kontaktstück in einem Lichtbogen-Vorkammerraum vorgesehen, die mit den jeweiligen Anschlussklemmen verbunden sind. Die Anschlussklemmen befinden sich üblicherweise in einem Anschlussraum, der durch eine Anschlussraumabtrennung von dem Lichtbogen-Vorkammerraum getrennt ist.
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Beim Öffnen des Schaltkontaktes, d. h. beim Abheben des beweglichen Kontaktstückes vom feststehenden Kontaktstück, entsteht ein Schaltlichtbogen, welcher in einer hierzu vorgesehenen Löscheinrichtung gelöscht wird. Der gezogene Lichtbogen kommutiert von den geöffneten Kontaktstücken auf Lichtbogenleitschienen, um sich anschließend in einem Lichtbogenlöschblechpaket, auch bezeichnet als Deion-Löschkammer, zu unterteilen. Dort wird eine hohe Lichtbogenspannung zur Strombegrenzung erzeugt, so dass der Lichtbogen erlischt.
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Wenn bei der Kontaktöffnung zwischen den Kontaktstücken im Vorkammerraum ein Lichtbogen entsteht, so geht damit eine Druckerhöhung im Vorkammerraum beziehungsweise im Schaltgerät einher. Dieser Druck soll schnell abgebaut werden, da es ansonsten zu einem ungewollt negativen Einfluss auf das Lichtbogenlauf- und Löschverhalten kommen kann.
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Um den Überdruck in der Lichtbogenlöschkammer abzubauen, hat diese an ihrem dem Lichtbogeneintritt gegenüberliegenden Ende Gasaustrittsöffnungen. Es gibt Installationsschaltgeräte, die einen Abluftkanal mit einer Abluftöffnung nach außen haben, so dass die Lichtbogengase des Schaltlichtbogens aus dem Installationsschaltgerät nach außen in dessen Umgebung abgeleitet werden. Die Lichtbogengase sind allerdings ionisierte und damit elektrisch leitfähige Gase. Daher ist das Herausleiten dieser Gase aus dem Gerät problematisch bezüglich möglicher elektrischer Überschläge hin zu benachbarten Geräten mit dort anliegenden elektrischen Potentialen und auch bezüglich einer erhöhten Brandgefahr, da die heißen ionisierten Gase eine Zündquelle darstellen.
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Es sind auch Geräte bekannt, bei denen der Vorkammerraum mit Vorkammerplatten abgedeckt ist, wobei sich zwischen den Vorkammerplatten und der Gehäusewand des Gerätes ein Spalt befindet, welcher eine Rückströmung des Schaltgases aus dem Vorkammerraum heraus zurück zum Schaltlichtbogen ermöglicht. Man nennt dies Vorkammerraum mit Umluft oder Umströmung des Vorkammerraumes. Bei dieser Lösung ist es allerdings nicht gewährleistet, dass die Gase nicht schnell genug abkühlen, und somit bleibt eine erhöhte Gefahr von Rückzündungen bestehen.
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Die
DE 10 2005 007 301 A1 zeigt ein Installationsschaltgerät mit beiden oben beschriebenen Lösungen. Dort ist an einer Seite des Lichtbogen-Vorkammerraumes eine Vorkammerplatte aus einem Isoliermaterial derart angeordnet, dass sich zwischen der Gehäusewandung und der Vorkammerplatte ein Rückströmungskanal ausbildet, und eine Umlenkung leitet die durch den Rückströmungskanal strömenden Gase zurück zum Lichtbogen-Vorkammerraum. Die der Vorkammerplatte gegenüberliegende Gehäusewandung ist mit einer Umlenkung versehen, welche die aus dem Lichtbogenlöschblechpaket mit erhöhtem Druck austretenden Gase direkt in eine seitliche Abluftöffnung einleitet. Allerdings sind die Vorkammerplatten zusätzliche Bauteile, die in den Aufwand bei der Fertigung erhöhen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum und strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung zu schaffen, welche bei optimaler Funktionsweise einen vereinfachten Aufbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Erfindungsgemäß hat das Schaltmodul an der Abgas-Ausleitseite eine innere Stirnwand und eine äußere Stirnwand, wobei zwischen der inneren und der äußeren Stirnwand ein Abgas-Aufnahmekanal gebildet ist, wobei entlang jeweils einer Längsseite des inneren Gehäuses jeweils ein weiterer Gasrückführungskanal gebildet ist, und wobei der Abgas-Aufnahmekanal in kommunizierender Verbindung zu den Gasrückführungskanälen und den weiteren Gasrückführungskanälen steht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind in der inneren Stirnwand Abgas-Austrittsöffnungen ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist einer der weiteren Gasrückführungskanälen zwischen einer Längsseite des inneren Gehäuses und der Innenseite der Rückwand des äußeren Gehäuses gebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein weiterer der weiteren Gasrückführungskanäle zwischen der anderen Längsseite des inneren Gehäuses und einer inneren Trennwand innerhalb des äußeren Gehäuses gebildet.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
- 1 schematisch und exemplarisch einen Schnitt durch ein Schaltgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2 schematisch und exemplarisch eine Darstellung eines einlegbaren Schaltmoduls, in der Ansicht von oben,
- 3 schematisch und exemplarisch eine isometrische Darstellung eines einlegbaren Schaltmoduls.
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Es werde zunächst die 1 betrachtet. Ein Installationsschaltgerät 102, beispielsweise ein Leitungsschutzschalter 102, hat ein Gehäuse 2 aus Isolierstoff, mit einer Frontseite 121, Schmalseiten 122, 123 und einer Befestigungsseite 124. An der Schmalseite 123 befindet sich eine erste Anschlussklemme 125 zum Anschluss eines Anschlussleiters, und an der gegenüberliegenden Schmalseite 122 befindet sich eine zweite Anschlussklemme 126, zum Anschluss eines weiteren Anschlussleiters. Im Inneren des Installationsschaltgerätes verläuft ein Strompfad von der ersten Anschlussklemme 125, einer ersten Klemmenstromschiene 127, einem thermomechanischen Wandler 101 auf eine bewegliche Litze 108. Die Litze 108 ist mit ihrem freien Ende an einem schwenkbar gelagerten Kontakthebel 128 angeschweißt. An dem freien Ende des Kontakthebels 128 befindet sich ein bewegliches Kontaktstück 113, das zusammen mit einem festen Kontaktstück 112 eine Kontaktstelle bildet. In der Darstellung der Figur ist die Kontaktstelle in geöffnetem Zustand dargestellt, wenn der Kontakthebel 128 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt würde, würde die Kontaktstelle geschlossen werden.
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Das feste Kontaktstück 112 befindet sich an einem in Form eines als Festkontakthorn ausgebildeten Festkontaktträgers 129. Von dem Festkontaktträger 129 verläuft der Strompfad weiter über die Spule 130 eines magnetischen Schlagankersystems 131 zu der zweiten Anschlussklemme 126.
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Das Schlagankersystem 131 ist über eine erste Wirkverbindungslinie 132 mit dem Kontakthebel 128 gekoppelt. Weiter umfasst das Installationsschaltgerät 102 ein Schaltschloss oder Schaltwerk 133. Das Schaltwerk 133 ist über eine zweite Wirkverbindungslinie 141 ebenfalls mit dem Kontakthebel 128 gekoppelt. Der thermomechanische Wandler 108 ist über eine dritte Wirkverbindungslinie 134 ebenfalls mit dem Schaltwerk 133 gekoppelt.
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An der Frontseite 121 befindet sich ein schwenkbarer Schalthebel 136, der über eine vierte Wirkverbindungslinie 135 ebenfalls mit dem Schaltwerk 133 gekoppelt ist.
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Im Falle eines Kurzschlussstromes schlägt das Schlagankersystem 131 die Kontaktstelle schnell auf, und wirkt über eine fünfte Wirkverbindungslinie 142 gleichzeitig auf das Schaltschloss 133 zur dauernden Offenhaltung der Kontaktstelle.
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Wenn die Kontaktstelle schnell geöffnet wird, kann dort ein Schaltlichtbogen 9 zwischen dem festen und dem beweglichen Kontaktstück 112, 113 entstehen. Aufgrund einer magnetischen Blaswirkung wird dieser von der Kontaktstelle weg nach rechts getrieben. Sein einer Fußpunkt kommutiert dabei von dem beweglichen Kontaktstück 113 zu dem schräg auf die Kontaktstelle zu verlaufenden ersten Schenkel 137 einer Lichtbogen-Leitschiene 116, deren zweiter Schenkel 138 nahe der Befestigungsseite 124 und etwa parallel zu dieser im Gehäuse 120 angebracht ist. Der zweite Fußpunkt des Schaltlichtbogens 9 kommutiert von dem gebogenen Abschnitt des Festkontakthorns 129 zu einer Festkontaktleitschiene 115, die parallel zu der Lichtbogen-Leitschiene 116 in Abstand zu dieser im Gehäuse 2 angeordnet ist. Zwischen den beiden Leitschienen 115, 116 befindet sich eine Lichtbogenlöscheinrichtung 114, in die der Lichtbogen hineinläuft und in der er in eine Serie von Teil-Lichtbögen aufgespaltet wird, so dass sich die Lichtbogenspannung insgesamt erhöht und dadurch der Lichtbogen zu einem schnellen Erlöschen gebracht wird. Der Raum in dem der Lichtbogen 9 entsteht, befindet sich in Lichtbogenlaufrichtung vor der Lichtbogenlöscheinrichtung und wird daher auch Lichtbogenvorkammerraum 100 genannt. Der Lichtbogenvorkammerraum 100 ist im einfachsten Fall seitlich durch die Innenseiten der Gehäusebreitseiten begrenzt. Es gibt auch Ausführungsformen von Installationsschaltgeräten, bei denen der Lichtvorkammerraum 100 durch spezielle Vorkammerplatten aus isolierendem Material begrenzt ist, die zusätzlich im Inneren des Gehäuses 2 eingebaut sind. Dabei können in einer weiteren Variante die Vorkammerplatten auch eine Eiseneinlage haben, bei deren Aufmagnetisierung ein Magnetfeld entsteht, das den Lichtbogen zusätzlich antreibt bei seiner Bewegung hin zu der Lichtbogenlöschvorrichtung 114.
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Mittels des Schaltgriffes 136 kann die Kontaktstelle manuell ein- und ausgeschaltet werden, indem ein Verschwenken des Schalthebels über die Wirkverbindungslinie 135 den inneren Zustand des Schaltschlosses ändert, so dass einmal die Verklinkungsstelle entklinkt wird, wodurch der Kontakthebel zu einem von einer Feder angetriebenen Verschwenken nach links in die Öffnungsstellung freigegeben ist, oder dass die Verklinkungsstelle wieder verklinkt wird, so dass die Schwenkbewegung des Schalthebels 136 in eine Schwenkbewegung des Kontakthebels umgesetzt werden kann, wodurch der Kontakthebel in eine solche Lage kommt, in der eine Kontaktdruckfeder (nicht abgebildet) ihn mit der erforderlichen Kontaktdruckkraft gegen das feste Kontaktstück drückt.
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Im Falle eines thermischen Überstroms biegt sich der thermomechanische Wandler 101 aus. Die Ausbiegung erfolgt um die breite Seite, in der Darstellung nach der Figur also senkrecht zur Zeichenebene. Die Darstellung der Figur dient der übersichtlicheren Darstellung und ist als schematisch zu betrachten. Oft ist der thermomechanische Wandler in dem Installationsschaltgerät so angeordnet, dass die Verbiegung um seine Breitseite hin zu einer der Schmalseiten des Gehäuses erfolgt.
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Über die Wirkverbindungslinie 134 wirkt der thermomechanische Wandler 101 bei seiner Verbiegung dann auf das Schaltwerk 133 in der Art ein, dass die Verklinkungsstelle entklinkt und der Kontakthebel 128 in die geöffnete Stellung verbracht wird, wie oben beschrieben.
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Es wird nun die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lichtbogenlöscheinrichtung beschrieben und dazu Bezug genommen auf die 2 und 3, jeweils in Verbindung mit 1.
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In dem für die Lichtbogenlöscheinrichtung vorgesehenen Bereich ist in das Installationsschaltgerät 102 ein Schaltmodul 16 eingesetzt. Das Schaltmodul 16 hat ein inneres Gehäuse 17 aus einem Isolierstoff, beispielsweise aus einem Thermoplast, in dem das Lichtbogenlöschblechpaket aufgenommen ist. Die einzelnen Löschbleche 32 können in dem inneren Gehäuse 17 in entsprechend darin vorgesehene Nuten eingeklipst oder vom Kunststoffmaterial des inneren Gehäuses 17 umspritzt sein.
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Das Schaltmodul 16 hat zwei einander gegenüberliegende Schmalseiten, zwei einander gegenüberliegende Breitseiten 20 und zwei einander gegenüberliegende Längsseiten 26. Eingesetzt in das Gehäuse 2 des Installationsschaltgerätes 102 liegen die Breitseiten 20 des Schaltmoduls 16 parallel zu den Breitseiten des Installationsschaltgerätes 102, die Schmalseiten 26 des Schaltmoduls 16 liegen parallel zu den beiden Schmalseiten 122, 123 des Gehäuses 2 des Installationsschaltgerätes 102, und die beiden Längsseiten des Schaltmoduls 16 liegen in etwa parallel zu der Rückseite 124 und der Frontseite 121 des Gehäuses 2 des Installationsschaltgerätes.
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Das Schaltmodul 16 hat an der einen Längsseite des inneren Gehäuses 17 eine Lichtbogen-Einlaufseite 18 und an der gegenüberliegenden Schmalseite des inneren Gehäuses 17 eine Abgas-Ausleitseite 19. Die Lichtbogen-Einlaufseite ist der Vorkammer 100 zugewandt und zur Vorkammer 100 hin offen.
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Zwischen jeweils einer Breitseite 20 des inneren Gehäuses 17 und jeweils einer inneren Breitseite 21 des äußeren Gehäuses 2 des Installationsschaltgerätes 102 ist ein Gasrückführungskanal 24 ausgebildet, der aus der Lichtbogenlöscheinrichtung 114 am Schaltmodul 16 austretende Gase aufnimmt und zum Lichtbogen-Vorkammerraum 100 zurückführt. In den 1 und 2 ist die Abgasrückführung durch diese Gasrückführungskanäle 24, die im Wesentlichen parallel zu den Breitseiten des Gehäuses 2 des Installationsschaltgerätes verlaufen, durch gestrichelt dargestellte Pfeile 30 veranschaulicht.
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Weiterhin hat das Schaltmodul 16 an der Abgas-Ausleitseite 19 des inneren Gehäuses 17 eine innere Stirnwand 22 und eine äußere Stirnwand 23, die voneinander beabstandet sind, so dass zwischen der inneren und der äußeren Stirnwand 22, 23 ein Abgas-Aufnahmekanal 25 gebildet ist. In der inneren Stirnwand 22 sind dazu Abgas-Austrittsöffnungen 28 ausgebildet, durch die das Abgas aus dem Löschblechpaket in den Abgas-Aufnahmekanal 25 hinein austreten kann.
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Entlang jeweils einer Längsseite 26 des inneren Gehäuses 17 ist jeweils ein weiterer Gasrückführungskanal 27, 27a gebildet. Einer 27 der weiteren Gasrückführungskanäle, mit Bezugsziffer 27 bezeichnet, ist zwischen einer Längsseite 26 des inneren Gehäuses 17 und der Innenseite der Rückwand 124 des äußeren Gehäuses 2 gebildet. Ein weiterer der weiteren Gasrückführungskanäle, mit der Bezugsziffer 27a bezeichnet, ist zwischen der anderen Längsseite des inneren Gehäuses 17 und einer inneren Trennwand 29 innerhalb des äußeren Gehäuses 2 gebildet.
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Der Abgas-Aufnahmekanal 25 steht in kommunizierender Verbindung zu den Gasrückführungskanälen 24 und den weiteren Gasrückführungskanälen 27, 27a.
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Abgas tritt aus dem Löschblechpaket an den Austrittsöffnungen 28 in den Abgas-Aufnahmekanal 25 ein. Von dort wird ein Teil des Abgases über die Gasrückführungskanäle 24, die im Wesentlichen parallel zu den Breitseiten des Gehäuses 2 des Installationsschaltgerätes verlaufen, in den Vorkammerbereich hin zurückgeführt. Ein anderer Teil des Abgases wird über die weiteren Gasrückführungskanäle 27, 27a zurückgeführt. In den 1 und 2 ist die Abgasrückführung durch diese weiteren Gasrückführungskanäle 27, 27a, die im Wesentlichen parallel zu den Längsseiten 26 des inneren Gehäuses 17 des Schaltmoduls 16 verlaufen, durch gestrichelt dargestellte Pfeile 31veranschaulicht.
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Die Abgase aus der Löschkammer werden erst hinter der Löschkammer über seitliche Kanäle, gebildet jeweils zwischen Breitseiten und Längsseiten des inneren Gehäuses des Schaltmoduls und der Gehäuseinnenwand zurück zur Kontaktstelle geführt, dort hinter den entstandenen Lichtbogen. Somit entsteht im „Rücken“ des Lichtbogens in Richtung zu der Löschkammer hin kein Unterdruck, die Bewegung des Lichtbogens hin in die Löschkammer ist nicht durch einen Unterdruck gehemmt. Weiterhin ist durch die Rückführung auf zwei Wegen, einmal in den Gasrückführungskanälen 24 und zum Anderen in den weiteren Gasrückführungskanälen 27, 27a für eine gute Kühlung der rückgeführten Abgase gesorgt.
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Durch die Ausführung des Schaltmoduls, wie hier gezeigt, als ein Einlegeteil lässt sich im Bereich der Abluft eine sichere Gestaltung zu anderen Potentialen (wie z.B. zu der Klemme) realisieren
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Gehäuse
- 9
- Lichtbogen
- 16
- Schaltmodul
- 17
- Inneres Gehäuse
- 18
- Lichtbogen-Einlaufseite
- 19
- Abgas-Ausleitseite
- 20
- Breitseite des inneren Gehäuses
- 21
- innere Breitseite des äußeren Gehäuses
- 22
- innere Stirnwand
- 23
- äußere Stirnwand
- 24
- Gasrückführungskanal
- 25
- Abgas-Aufnahmekanal
- 26
- Längsseite des inneren Gehäuses
- 27, 27a
- weiterer Gasrückführungskanal
- 28
- Abgas-Austrittsöffnung
- 29
- Innere Trennwand
- 30
- Pfeile, Abgasrückführung im Gasrückführungskanal 24
- 31
- Pfeile, Abgasrückführung im weiteren Gasrückführungskanal 27, 27a
- 32
- Löschblech
- 101
- thermomechanischer Wandler
- 102
- Installationsschaltgerät
- 108
- Litze
- 112
- festes Kontaktstück
- 113
- bewegliches Kontaktstück
- 114
- Lichtbogenlöscheinrichtung
- 115
- Festkontaktleitschiene
- 116
- Lichtbogen-Leitschiene
- 121
- Frontseite
- 122
- Schmalseite
- 123
- Schmalseite
- 124
- Befestigungsseite, Rückseite
- 125
- erste Anschlussklemme
- 126
- zweite Anschlussklemme
- 127
- erste Klemmenstromschiene
- 128
- Kontakthebel
- 129
- Festkontaktträger
- 130
- Spule
- 131
- Schlagankersystem
- 132
- erste Wirkverbindungslinie
- 133
- Schaltwerk
- 134
- dritte Wirkverbindungslinie
- 135
- vierte Wirkverbindungslinie
- 136
- Schalthebel
- 137
- erster Schenkel
- 138
- zweiter Schenkel
- 141
- zweite Wirkverbindungslinie
- 142
- fünfte Wirkverbindungslinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005007301 A1 [0007]
