DE3626998A1 - Constant-velocity swivel joint - Google Patents
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- F16D2003/22303—Details of ball cages
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk, im wesent lichen bestehend aus einem Gelenkinnenteil mit außenlie genden Kugelbahnen, einem Kugelkäfig zur Aufnahme und Führung drehmomentübertragender Kugeln und einem äußeren Gelenkkörper mit innenliegenden Kugelbahnen, die insbe sondere in einer innenzylindrischen Ausnehmung des äußeren Gelenkkörpers hinterschnittfrei ausgebildet sind.The invention relates to a constant velocity universal joint, essentially Lichen consisting of an inner joint part with outer ball tracks, a ball cage for accommodation and Guiding torque transmitting balls and an outer Articulated body with internal ball tracks, the esp special in an inner cylindrical recess of the outer Joint body are formed without undercuts.
Derartige Gelenke benötigen in der Ausbildung als Festge lenke notwendigerweise Anschlagflächen, insbesondere als kugelige Ringflächen am äußeren Gelenkkörper für einen der Gelenkinnenkörper, d. h. entweder den inneren Gelenkkörper oder den Kugelkäfig. Als Schiebegelenke ausgebildete Ge lenke dieser Art weisen vorzugsweise derartige Anschlag flächen auf, um den Arbeitsbereich zu begrenzen und ein Auseinandergleiten der Gelenkteile bei übermäßigem Schiebe weg zu verhindern.Such joints require training as Festge necessarily steer stop surfaces, especially as spherical ring surfaces on the outer joint body for one of the Inner joint body, d. H. either the inner joint body or the ball cage. Ge designed as sliding joints Steering of this type preferably have such a stop areas to limit the work area and a Sliding apart of the joint parts with excessive sliding to prevent away.
Aus der US 36 64 152 ist ein Festgelenk der genannten Art bekannt, bei dem Anschlagflächen für den Kugelkäfig in Form von kugeligen Gleitflächen an zwei Buchsenteilen ausgebildet sind, die mit äußeren Zylinderflächen in dem gerade aufgebohrten und mit Absätzen versehenen Gelenk außenteil sitzen. In diesen Buchsenteilen sind zugleich Teile der äußeren Kugelbahnen ausgebildet. Eine axiale Festlegung muß im wesentlichen über den Festsitz der Buchsen selber folgen, da ein auf der einen Seite vorge sehener Deckel und ein auf der anderen Seite unter Zwi schenschaltung eines elastischen Elementes vorgesehener Sprengring eine sichere axiale Festlegung nicht garan tieren können. Der wesentliche Nachteil dieser Anordnung liegt zum einen in der unsicheren axialen Verbindung zwi schen den Anschlagelementen und dem äußeren Gelenkkörper, die höheren Belastungen nicht standhalten kann, zum an deren darin, daß in den Buchsenelementen nicht nur kuge lige Anschlagflächen, sondern weiterhin auch Teile der Kugelrillen ausgebildet werden müssen. Problematisch ist hierbei auch ein mögliches Verdrehen der Buchsenteile zueinander innerhalb des äußeren Gelenkkörpers, das zu einer Zerstörung des Gelenkes führen würde.From US 36 64 152 is a fixed joint of the type mentioned known in the stop surfaces for the ball cage Shape of spherical sliding surfaces on two bush parts are formed with the outer cylindrical surfaces in the just drilled and heeled joint sit outside part. In these socket parts are at the same time Parts of the outer ball tracks formed. An axial Determination must be based on the tight fit of the Follow the bushings themselves, as one is featured on one side seen lid and one on the other side under Zwi circuit provided an elastic element Circlip does not guarantee a secure axial fixation animals. The main disadvantage of this arrangement is on the one hand in the uncertain axial connection between the stop elements and the outer joint body, can't withstand the higher loads at all the fact that not only kuge in the socket elements contact surfaces, but also parts of the Ball grooves must be formed. Is problematic a possible twisting of the socket parts to each other within the outer joint body, which too would destroy the joint.
Aus der JP 5 81 06 620 ist ein Verschiebegelenk der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein axialer Anschlag durch einen Ringkörper gebildet wird, der in der inneren Ausneh mung des äußeren Gelenkkörpers anliegt und mit halbzylin drischen Vorsprüngen in die Kugelbahnen des äußeren Gelenk körpers eingreift. Die Anschlagflächen sind im Bereich dieser in die Kugelbahnen eingreifenden Vorsprünge ausge bildet und werden gegenüber den Kugeln selbst wirksam. Der so ausgebildete Ringkörper ist seinerseits axial durch einen üblichen Sprengring festgelegt. Wesentlicher Nach teil bei dieser Anordnung ist zum einen die punktuelle Be lastung des Anschlagelementes durch einzelne der Kugeln bei gebeugtem Gelenk, zum anderen die komplizierte Form gebung des Ringkörpers, die die Herstellung verteuert.From JP 5 81 06 620 is a sliding joint at the beginning known type, in which an axial stop by an annular body is formed, which is in the inner recess tion of the outer joint body and with half cylinder protrusions in the ball tracks of the outer joint body engages. The stop surfaces are in the area these projections engaging in the ball tracks forms and are effective against the balls themselves. The ring body thus formed is in turn axially through set a usual snap ring. Substantial after part of this arrangement is on the one hand the selective loading load of the stop element by individual balls when the joint is bent, and on the other hand the complicated shape Giving the ring body, which increases the cost of manufacture.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Gelenk der eingangs genannten Art, sei es als Festge lenk oder als Schiebegelenk, eine Anordnung zur axialen Festlegung der Gelenkinnenteile oder zur axialen Wegbegren zung der Gelenkinnenteile vorzuschlagen, die einfach her zustellen und zu montieren ist, erhebliche Belastungen auf nehmen kann und insbesondere die Ausbildung kugelig hinter schnittener Flächen am äußeren Gelenkkörper vermeidet.The present invention has for its object a joint of the type mentioned, be it as a festge steering or as a sliding joint, an arrangement for axial Determination of the inner parts of the joint or for axial displacement propose the joint inner parts, which are easy must be delivered and assembled, considerable loads can take and in particular the training spherical behind cut surfaces on the outer joint body.
Die Lösung hierfür besteht darin, ein Gleichlaufgelenk so zu gestalten, daß zumindest ein Sicherungsring für eines der Gelenkinnenteile, d.h. den Kugelkäfig oder den inneren Gelenkkörper in eine innenliegende Umfangsnut im äußeren Gelenkkörper eingesetzt ist, daß am Sicherungsring eine ringförmige Anschlagfläche für das Gelenkinnenteil vorge sehen ist, die einen zumindest linienförmigen Kontakt mit dem Gelenkinnenteil bilden kann, und daß am Sicherungsring und in der Umfangsnut einander entsprechende konische Ab stützflächen ausgebildet sind, deren Konuswinkel sich in Richtung zum Gelenkinnenteil hin öffnet.The solution to this is to make a constant velocity joint like this to design that at least one circlip for one the inner joint parts, i.e. the ball cage or the inner one Articulated body in an inner circumferential groove in the outer Articulated body is inserted that a pre-shaped annular stop surface for the inner joint part see that has an at least linear contact with can form the inner joint part, and that on the locking ring and corresponding conical ab in the circumferential groove support surfaces are formed, the cone angle in Opens towards the inner joint part.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion und Fertigung des äußeren Gelenkkörpers möglich, die aufgrund der insgesamt hinter schnittfreien Ausgestaltung in spanloser Bearbeitung er folgen kann, wobei anschließend nur ein einfach geformter Einstich zur Ausbildung der Umfangsnut notwendig wird. Dieser Bearbeitungsgang kann ohne weiteres zusammen mit dem Brechen der vorderen Kanten des äußeren Gelenkteiles oder mit dem Anbringen einer äußeren Ringnut für die Auf nahme eines Faltenbalges oder einer Kappe erfolgen, ohne daß ein Umspannen hierfür notwendig wird.With the solution according to the invention is an essential one Simplify the design and manufacture of the exterior Articulated body possible due to the total behind cut-free design in non-cutting machining can follow, after which only a simply shaped Groove is necessary to form the circumferential groove. This processing step can easily be done together with breaking the front edges of the outer joint part or by attaching an outer ring groove for the on Bellows or a cap can be made without that reclamping is necessary for this.
Die konische Form der Abstützfläche ermöglicht in bezug auf die Belastung durch das entsprechende Gelenkinnenteil eine relativ großflächige Einleitung der Kräfte in den äußeren Gelenkkörper bei möglichst geringen Abmessungen des Sicherungsringes. The conical shape of the support surface allows for on the load caused by the corresponding inner joint part a relatively large-scale introduction of forces into the outer joint body with the smallest possible dimensions the circlip.
Der Sicherungsring wird in der Regel als an einer Stelle radial geschlitzter Sprengring aus hochlegiertem Stahl aus gebildet, beispielsweise aus 50 CrV4, dessen Oberfläche ver gütet wird. Im Anschluß an den Vergütungsvorgang ist hier bei die Ausnehmung mit einem Öffnungswinkel von vorzugs weise 20° oder mehr auszubilden. Abweichende Ausgestaltun gen sind in der Weise denkbar, daß der Sicherungsring aus mehreren, beispielsweise zwei oder drei einzelnen Segmen ten besteht, die im eingesetzten Zustand aneinanderstoßen und für den Vorgang des Einsetzens nach innen abgeschrägte Stirnflächen haben. Sofern die auftretenden Belastungen dies zulassen, ist es auch möglich, den Sicherungsring unter plastischer Verformung in die Innennut einzupressen, wobei hierfür Werkstoffe mit besonderen Gleit- oder Not laufeigenschaften in Frage kommen.The snap ring is usually considered in one place radially slotted snap ring made of high-alloy steel formed, for example from 50 CrV4, the surface ver is cared for. Following the compensation process is here in the recess with an opening angle of preferred train 20 ° or more. Different configuration gene are conceivable in such a way that the retaining ring several, for example two or three individual segments ten exists that collide in the inserted state and beveled inward for the process of insertion Have end faces. If the loads that occur allow this, it is also possible to use the locking ring press into the inner groove under plastic deformation, using materials with special gliding or distress running properties come into question.
Eine bevorzugte und sinnvolle Ausgestaltung der Umfangsnut und des Sicherungsringes geht dahin, daß der Konuswinkel der Abstützfläche dem einer tangentialen Ringfläche an das Gelenkinnenteil im Kontaktbereich mit dem Sicherungsring, d.h. insbesondere an der Kante der kugeligen Außenfläche des Gelenkinnenteils, entspricht. Hiermit wird im wesent lichen sichergestellt, daß auf den Ring reine Druckkräfte ausgeübt werden und keine Querkräfte auftreten, die den Ring entweder aus der Nut herausheben könnten oder an der im Querschnitt gesehen kürzeren Kante der Nut einarbeiten würden.A preferred and sensible configuration of the circumferential groove and the circlip goes that the cone angle the support surface of a tangential ring surface to the Inner joint part in the contact area with the circlip, i.e. especially on the edge of the spherical outer surface of the inner joint part. This is essentially Lichen ensured that pure pressure forces on the ring are exercised and no transverse forces occur that the Ring either out of the groove or on the Work in the shorter edge of the groove when viewed in cross section would.
Die weitere bevorzugte Ausgestaltung der innenliegenden Umfangsnut geht dahin, daß diese im Radialschnitt durch die Gelenkachse jeweils eine dreieckige Schnittfläche bildet und der Öffnungswinkel am Grund etwa 90° oder mehr beträgt. Diese Form des Einstiches erleichtert zum einen die Herstellung, zum anderen wird damit zugleich eine zweite konische Fläche am Sicherungsring bestimmt, die bei der Montage die gelenkseitige Stirnfläche bildet und in dieser Weise das Einführen eines als Sprengring ausgebil deten Sicherungsringes erleichert.The further preferred embodiment of the interior Circumferential groove goes through that in radial section the hinge axis each has a triangular cutting surface forms and the opening angle at the bottom about 90 ° or more is. This form of puncture makes it easier on the one hand the production, on the other hand it becomes one at the same time second conical surface on the circlip determined at assembly forms the joint-side end face and in this way the introduction of a snap ring trained facilitated the circlip.
In weiterer günstiger Ausbildung des Sicherungsringes wird dieser bevorzugt so gestaltet, daß er im Radialschnitt durch die Gelenkachse eine im wesentlichen viereckige Schnittfläche bildet, wobei die Anschlagfläche etwa flä chenparallel zur Abstützfläche liegt. Dies bedeutet, daß bei insgesamt konischer Form des Ringskörpers der Ring querschnitt etwa als Rechteck oder Parallelogramm ausge bildet ist, wodurch eine etwa gleichmäßige Materialstärke in Richtung der Druckbelastung entsteht. Dies dient einer Vermeidung von Belastungsspitzen in bezug auf die Ring breite. Wird der Ring dabei mit einer rein konischen An schlagfläche und somit im Schnitt gesehen als reiner Rechteckring ausgebildet, so kann gegenüber der kugeligen Außenfläche des Gelenkinnenteils jeweils nur ein Linienkon takt bestehen. Der wesentliche Vorteil ist hierbei die vereinfachte Herstellbarkeit des Sicherungsringes. Als Alternative kann jedoch auch die Anschlagfläche als ring förmige konkave Kugelabschnittsfläche ausgebildet sein, die mit der entsprechenden kugeligen Außenfläche des Ge lenkinnenteils in flächigem Kontakt steht, wobei sich ein günstigerer Belastungsfall für den Sicherungsring ein stellt.In a further favorable training of the circlip this preferably designed so that it is in radial section through the hinge axis an essentially quadrangular Forms the cut surface, the stop surface being approximately flat is parallel to the support surface. This means that with an overall conical shape of the ring body, the ring cross-section approximately as a rectangle or parallelogram is formed, whereby an approximately uniform material thickness in the direction of the pressure load. This serves one Avoiding peak loads in relation to the ring width. If the ring has a purely conical shape face and thus seen in section as pure Rectangular ring designed so can be spherical Outside surface of the inner joint part only one line con beat. The main advantage here is that simplified manufacture of the circlip. As Alternatively, the stop surface can also be used as a ring shaped concave spherical section surface, with the corresponding spherical outer surface of the Ge steering inner part is in flat contact, whereby a more favorable load case for the circlip poses.
In der Regel wird ein erfindungsgemäßer Sicherungsring mit entsprechender Umfangsnut im äußeren Gelenkkörper an der Eintrittsöffnung für die mit dem inneren Gelenkkörper zu verbindende Welle vorgesehen. Als Anschlag in der Gegen richtung ist normalerweise eine konische oder kugelige Fläche im Boden des äußeren Gelenkkörpers oder in einer besonders eingesetzten Anschlaghülse ausgebildet, wobei dies gleichermaßen für Schiebegelenke und Festgelenke gilt. Eine besonders günstige Weiterbildung des erfin dungsgemäßen Gedankens besteht jedoch in einem Gelenk, dessen äußerer Gelenkkörper zunächst beidseitig offen und vollkommen hinterschnittfrei ist und in dem beiseitig erfindungsgemäße Sicherungselemente als Anschläge für die inneren Gelenkkörper vorgesehen sind. Ein derart ausgebil deter äußerer Gelenkkörper kann beispielsweise aus einem stranggepreßten Material oder innengeräumten Stangenma terial bestehen, wobei die Anbindung eines Wellenzapfens erst nach der Fertigstellung der Innenform des äußeren Gelenkkörpers vorgenommen wird. Grundsätzlich ist jedoch auch bei einem einseitig geschlossenen, beispielsweise durch spanlose Verformung hergestellten äußeren Gelenk körper die Verwendung zweier erfindungsgemäßer Siche rungsringe zur Festlegung der Gelenkinnenteile in beiden Richtungen möglich.As a rule, a retaining ring according to the invention is also used corresponding circumferential groove in the outer joint body on the Entry opening for those with the inner joint body too connecting shaft provided. As a stop in the opposite direction is usually a conical or spherical Surface in the bottom of the outer joint body or in a specially used stop sleeve, wherein this applies equally to sliding joints and fixed joints applies. A particularly favorable further training of the inventor However, the idea of the invention consists in a joint, whose outer joint body is initially open on both sides and is completely free of undercuts and in both sides Securing elements according to the invention as stops for the inner joint body are provided. Such a trained The outer joint body can, for example, from a extruded material or internal rod dimension material exist, the connection of a shaft journal only after the completion of the inner shape of the outer Joint body is made. Basically, however even with a one-sided closed, for example outer joint produced by non-cutting deformation body the use of two siche according to the invention ring rings for fixing the inner joint parts in both Directions possible.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung.Further details of the invention emerge from the attached drawing.
Die Hauptfigur zeigt ein Gelenk mit einem Sicherungsring mit konischer Anschlagfläche.The main figure shows a joint with a locking ring with conical stop surface.
Die Einzelheit in der rechten Darstellung zeigt ein Gelenk mit einem Sicherungsring mit kugeliger Anschlagfläche im Ausschnitt.The detail in the right illustration shows a joint with a circlip with a spherical stop surface in the Neckline.
Die Einzelheit in der linken Darstellung zeigt die Form der Ringnut.The detail on the left shows the shape of the Ring groove.
In der Figur ist ein Gelenk gezeigt, das im einzelnen aus einem Gelenkaußenteil 1 mit innenzylindrischer Ausnehmung 2 und hinterschnittfreien Kugelbahnen 3 aufweist. Die Kugelbahnen 3 nehmen teilweise die drehmomentübertragenden Kugeln 4 auf, die im Kugelkäfig 5 gehalten sind und von diesem bei Beugung des Gelenks auf die winkelhalbierende Ebene geführt werden. Die Kugeln 4 sind weiter in Kugel bahnen 6 eines inneren Gelenkkörpers 7 gehalten, der mit einem Wellenzapfen verbindbar ist. Der innere Gelenkkörper 7 hat eine kugelige Außenfläche 15, die in einer entspre chenden kugeligen Fläche 16 im Kugelkäfig 5 gehalten ist, so daß der Käfig gegenüber dem inneren Gelenkkörper glei tend abwinkelbar ist. Der Kugelkäfig 5 hat weiterhin eine kugelige Außenfläche 17, die in der innenzylindrischen Ausnehmung 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 abwinkelbar gehalten ist. Am einen Ende ist der äußere Gelenkkörper 1 mit einem Bodenteil 14 geschlossen, an das sich ein Wel lenzapfen 17 einstückig anschließt. In Richtung zum Bodenteil 14 hin stützt sich der Kugelkäfig 5 an einer kugeligen Innenfläche 18 des äußeren Gelenkkörpers 1 axial, insbesondere in ringflächenförmigen Kontakt ab. In der entgegengesetzten Richtung stützt sich der Kugelkäfig 5 mit seiner kugeligen Außenfläche 17 an einem erfindungs gemäßen Sicherungsring 19 ab.In the figure, a joint is shown, which has in detail an outer joint part 1 with an inner cylindrical recess 2 and undercut-free ball tracks 3 . The ball tracks 3 partially take up the torque-transmitting balls 4 , which are held in the ball cage 5 and are guided by the latter to the bisecting plane when the joint is bent. The balls 4 are further held in ball tracks 6 of an inner joint body 7 , which can be connected to a shaft journal. The inner joint body 7 has a spherical outer surface 15 which is held in a corre sponding spherical surface 16 in the ball cage 5 , so that the cage can be angled relative to the inner joint body. The ball cage 5 also has a spherical outer surface 17 which is held such that it can be angled in the inner cylindrical recess 2 of the outer joint body 1 . At one end, the outer joint body 1 is closed with a bottom part 14 to which a Wel lenzapfen 17 integrally connects. In the direction of the bottom part 14 , the ball cage 5 is axially supported on a spherical inner surface 18 of the outer joint body 1 , in particular in an annular contact. In the opposite direction, the ball cage 5 is supported with its spherical outer surface 17 on an inventive circlip 19 .
Zwischen dem Sicherungsring 19 und dem Kugelkäfig 5 be steht nach der Hauptfigur ein etwa linienförmiger Kontakt an einer konischen Anschlagfläche 20 des Sicherungsrings 19. Der Sicherungsring 19 ist seinerseits in eine innen liegende Ringnut 21 im äußeren Gelenkkörper 1 eingesetzt, wobei in der Ringnut 21 und am Sicherungsring 19 sich einander entsprechende ebenfalls konische Abstützflächen 22 ausgebildet sind, deren Konuswinkel 2 α sich axial in Richtung zum abgestützten Kugelkäfig 5 hin öffnet. Der Sicherungsring stellt im Radialschnitt etwa eine Recht eckfläche dar, während der Öffnungswinkel δ der Innennut in der Größenordnung von 90° liegt. Between the locking ring 19 and the ball cage 5 be according to the main figure, an approximately linear contact on a conical stop surface 20 of the locking ring 19th The circlip 19 is in turn inserted into an inner annular groove 21 in the outer joint body 1 , with corresponding likewise conical support surfaces 22 being formed in the annular groove 21 and on the circlip 19 , the cone angle 2 α of which opens axially in the direction of the supported ball cage 5 . The circlip represents approximately a rectangular area in radial section, while the opening angle δ of the inner groove is of the order of 90 °.
Als Einzelheit ist in zwei Darstellungen ein Ausschnitt gezeigt, bei dem sich in der rechten Darstellung der Ku gelkäfig 5 an einem Sicherungsring 19 abstützt, dessen Anschlagfläche 20 in diesem Fall kugelig ausgebildet ist. Der Sicherungsring 19 ist in eine Ringnut 21 eingesetzt, wobei einander entsprechende konische Abstützflächen 22 in der Ringnut 21 und am Sicherungsring 19 ausgebildet sind. Der Sicherungsring weist im Radialschnitt eine etwa tra pezförmige Querschnittsfläche mit einer nach innen ausge wölbten Basis auf. In der linken Darstellung ist erkenn bar, daß der Öffnungswinkel δ der Ringnut etwa ein rech ter Winkel ist. As a detail, a detail is shown in two representations, in which in the right representation the Ku gelkäfig 5 is supported on a retaining ring 19 , the stop surface 20 is spherical in this case. The locking ring 19 is inserted into an annular groove 21 , with corresponding conical support surfaces 22 being formed in the annular groove 21 and on the locking ring 19 . The circlip has a tra trapezoidal cross-sectional area in radial section with an inwardly bulging base. In the left representation it can be seen that the opening angle δ of the annular groove is approximately a right angle.
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Bezugszeichenliste
1 äußerer Gelenkkörper
2 innenzylindrische Ausnehmung
3 Kugelbahnen
4 Kugeln
5 Kugelkäfig
6 Kugelbahnen
7 innerer Gelenkkörper
8-11 frei
13 Wellenzapfen
14 Bodenteil
15 kugelige Außenfläche (7)
16 kugelige Innenfläche (5)
17 kugelige Außenfläche (5)
18 kugelige Innenfläche (1)
19 Sicherungsring
20 Anschlagfläche
21 Umfangsnut
22 Abstützfläche 1 outer joint body
2 inner cylindrical recess
3 ball tracks
4 balls
5 ball cage
6 ball tracks
7 inner joint body
8-11 free
13 shaft journals
14 bottom part
15 spherical outer surface ( 7 )
16 spherical inner surface ( 5 )
17 spherical outer surface ( 5 )
18 spherical inner surface ( 1 )
19 circlip
20 stop surface
21 circumferential groove
22 support surface
Claims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863626998 DE3626998A1 (en) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | Constant-velocity swivel joint |
JP19650287A JPS63101522A (en) | 1986-08-08 | 1987-08-07 | Uniform joint |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863626998 DE3626998A1 (en) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | Constant-velocity swivel joint |
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Publication Number | Publication Date |
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DE3626998A1 true DE3626998A1 (en) | 1988-02-18 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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