EP0816680B1 - Vane pump - Google Patents
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- EP0816680B1 EP0816680B1 EP97110211A EP97110211A EP0816680B1 EP 0816680 B1 EP0816680 B1 EP 0816680B1 EP 97110211 A EP97110211 A EP 97110211A EP 97110211 A EP97110211 A EP 97110211A EP 0816680 B1 EP0816680 B1 EP 0816680B1
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
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- F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
- F01C21/106—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
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- F04C2/3446—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface
Definitions
- the invention relates to a vane pump according to Preamble of claim 1.
- Vane pumps of this type are generally known. They usually include a rotor, in the peripheral wall of the wing receiving slots are introduced. The rotor turns inside a contour ring that is used in a double-stroke vane pump forms two crescent-shaped delivery rooms, that are passed through by the wings. Each of these delivery spaces is an inlet opening and a Assigned outlet opening. Through the inlet opening the fluid to be pumped into one between two Suction-trained feed cell and sucked ejected through the outlet opening.
- the delivery of the fluid is achieved in that due to the geometry of the contour ring Increase vane volume in the intake area and reduce in the print area.
- the object of the invention is therefore to to create a vane pump where none or only slight cavitation noises occur.
- a vane pump 1 has a housing 3, in which a rotor 5 rotatably mounted clockwise is.
- a peripheral wall 7 of the rotor 5 are several in the present embodiment ten radially running slots 9 introduced.
- the slots 9 are used to accommodate radially movable wings 11, with their end facing away from the rotor during the rotation of the rotor 5 on an inner wall 13 of a contour ring 15.
- the contour ring 15 is designed so that at a rotation of the rotor 5 that shown in Figure 2 Stroke course of the wing in a double-stroke Pump results.
- Two angular ranges 101 in which the stroke -also a movement of the wings in another direction - im remains essentially constant.
- These angular ranges another angular range follows, in which the wing moves radially outwards and thus is experiencing an increasing stroke.
- Another Rotation of the rotor 5 presses the contour ring on the wing again radially inwards, the stroke reduction initially flat in an area 105, the means relatively slow, and in a subsequent one Angular range 107 is steeper, that is to say faster.
- the angular range 107 then follows the one already specified Angular range 101.
- the volume curve can be divided into three Subdivide areas, namely a suction area 119, a pre-compression area 125 and one Print area 131.
- Figure 1 is partially as a sealing surface acting pressure plate 20 to recognize the -related the drawing level on the lower face of the Rotor 5 and the contour ring 15 is sealing. Another on the upper end of the rotor 5 adjacent also acting as a sealing surface Pressure plate is not shown. Between the peripheral wall 7 of the rotor 5, the inner wall 13 the contour ring 15, the two pressure plates and neighboring Wings 11 form conveyor cells 17 with a variable cell volume. In the intake area 119 increases the volume of each Delivery cell 17, so that by one in the lower Pressure plate 20 provided suction opening 21st Fluid is sucked into the cell.
- the pre-compression area 125 a for example as a deepening in the surface of the pressure plate facing the rotor 20 trained breakthrough 33 which starts from the edge 23 of the suction opening 21 and extends in the direction of rotation.
- This breakthrough 33 serves as an opening extension of the suction opening 21 into the pre-compression area 125.
- the side lies in the area of the opening Area of a wing crossing the breakthrough not directly on the pressure plate, so that in the Delivery cell 17 fluid present during pre-compression flow back into the suction area 21 can.
- suction opening 21 is formed as a notch 33 ', the tip in the direction of rotation of the rotor 5 shows, that is towards the following Print area. This results in the direction of rotation seen - a strongly decreasing flowable area the notch 33 '.
- a delivery cell 17 that means the leading wing this cell, the suction area 119 and sucks due to the increasing cell volume, Fluid through the suction opening 21, for example from an oil sump. Very often it is sucked in Oil contains air previously, for example introduced by the gears of an automatic transmission has been.
- the delivery cell 17 i.e. the trailing wing
- the area boundary between suction area 119 and pre-compression area Has exceeded 125 is the connection between delivery cell 17 and suction opening 21 essentially interrupted. Within the pre-compression area the cell volume experiences a reduction, so the pressure inside the feed cell 17 due to the contour of the contour ring 15 rises sharply.
- the delivery cell 17 it is possible to use the delivery cell 17 only open to the printing area, when the rear wing crossed the notch 33 ' Has. However, it is also possible to have an overlap allow, so that at least in the short term Connection between pressure area and suction area about the feed cell 17 and the notch 33 '. Because of the very small flow cross-section however, the notch 33 'does not result in any significant Short circuit.
- the notch geometry results in an almost independent of operating pressure Pressure increase in the pre-compression area, as long as no connection with the operating pressure via the conveyor opening 29.
Landscapes
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- Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe gemäß
Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a vane pump according to
Preamble of
Derartige Flügelzellenpumpen sind allgemein bekannt. Sie umfassen üblicherweise einen Rotor, in dessen Umfangswandung Flügel aufnehmende Schlitze eingebracht sind. Der Rotor dreht sich innerhalb eines Konturrings, der bei einer doppelhubigen Flügelzellenpumpe zwei sichelförmige Förderräume bildet, die von den Flügeln durchlaufen werden. Jedem dieser Förderräume ist eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung zugeordnet. Durch die Einlaßöffnung wird das zu fördernde Fluid in eine zwischen zwei Flügeln ausgebildete Förderzelle eingesaugt und durch die Auslaßöffnung hindurch wieder ausgestoßen.Vane pumps of this type are generally known. They usually include a rotor, in the peripheral wall of the wing receiving slots are introduced. The rotor turns inside a contour ring that is used in a double-stroke vane pump forms two crescent-shaped delivery rooms, that are passed through by the wings. Each of these delivery spaces is an inlet opening and a Assigned outlet opening. Through the inlet opening the fluid to be pumped into one between two Suction-trained feed cell and sucked ejected through the outlet opening.
Das Fördern des Fluids wird dadurch erreicht, daß sich aufgrund der Geometrie des Konturrings die Flügelzellenvolumina im Ansaugbereich vergrößern und im Druckbereich verkleinern.The delivery of the fluid is achieved in that due to the geometry of the contour ring Increase vane volume in the intake area and reduce in the print area.
Insbesondere beim Einsatz derartiger Flügelzellenpumpen im Zusammenspiel mit Automatikgetrieben ergibt sich der Nachteil, daß die im Fluid, insbesondere Hydrauliköl, enthaltene Luft sehr schnell stark komprimiert wird, was zu sehr störenden Kavitationsgeräuschen führt. Especially when using such vane pumps in interaction with automatic transmissions the disadvantage is that in the fluid, in particular Hydraulic oil, contained air very quickly is strongly compressed, which leads to very disturbing cavitation noises leads.
Zur Vermeidung dieser Geräusche wurde vorgeschlagen, den Konturring so auszubilden, daß ein sanfter Druckanstieg erzielt wird. Es ergibt sich dadurch jedoch der Nachteil, daß der Druckanstieg stark toleranzabhängig bezüglich der Form des Konturrings wird. Kleine herstellungsbedingte Schwankungen im Konturring-Verlauf führen folglich schon zu spürbaren Änderungen beim Druckanstieg. Steigt der Druck infolgedessen zu stark, führt dies wieder zu Kavitationsgeräuschen.To avoid these noises, it has been proposed the contour ring so that a gentle Pressure increase is achieved. It follows from this however, the disadvantage that the pressure increase is highly tolerance-dependent regarding the shape of the contour ring becomes. Small manufacturing-related fluctuations in the The contour ring course therefore already leads to noticeable Changes in pressure increase. The pressure increases consequently too strong, this leads to cavitation noises again.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Flügelzellenpumpe zu schaffen, bei der keine beziehungsweise nur geringe Kavitationsgeräusche auftreten.The object of the invention is therefore to to create a vane pump where none or only slight cavitation noises occur.
Diese Aufgabe wird durch eine Flügelzellenpumpe mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß
der Konturring so ausgebildet wird, daß eine starke
kinematische Vorkompression erzielt wird, läßt sich
die Toleranzempfindlichkeit senken. Unter kinematischer
Vorkompression ist diejenige Kompression gemeint,
die alleine durch die Geometrie des Konturrings,
das heißt die Verkleinerung des Zellvolumens
bewirkt wird. Herstellungsbedingte Schwankungen im
Konturring-Verlauf beeinflussen die Vorkrompression
nur unwesentlich. Der sich daraus ergebende an sich
ungewünschte starke Druckanstieg wird dadurch abgeschwächt,
daß die Einlaßöffnung eine in Drehrichtung
des Rotors sich erstreckende Öffnungserweiterung,
vorzugsweise eine Kerbe, aufweist. Durch entsprechende
Ausgestaltung dieser Öffnungserweiterung
ist die aus einem Vorkompressionsbereich in den Ansaugbereich
zurückströmende Volumenmenge einstellbar,
und damit auch der Grad des Druckanstiegs.This task is accomplished by using a vane pump
solved the features of
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention result from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1- schematisch einen Ausschnitt, nämlich einen Pumpenabschnitt, einer doppelhubigen Flügelzellenpumpe im Querschnitt, und
- Figur 2
- ein Diagramm des Konturverlaufs und des Volumenverlaufs einer Förderzelle.
- Figure 1
- schematically shows a section, namely a pump section, a double-stroke vane pump in cross section, and
- Figure 2
- a diagram of the contour profile and the volume profile of a delivery cell.
Eine Flügelzellenpumpe 1 weist ein Gehäuse 3 auf,
in dem ein Rotor 5 im Uhrzeigersinn drehbar gelagert
ist.A
In eine Umfangswandung 7 des Rotors 5 sind mehrere,
im vorliegenden Ausführungsbeispiel zehn radial
verlaufende Schlitze 9 eingebracht. Die Schlitze 9
dienen der Aufnahme von radial verschiebbaren Flügeln
11, die mit ihren vom Rotor abgewandten Ende
während der Drehung des Rotors 5 an einer Innenwandung
13 eines Konturrings 15 anliegen.In a
Der Konturring 15 ist so ausgebildet, daß sich bei
einer Drehung des Rotors 5 der in Figur 2 dargestellte
Hubverlauf der Flügel bei einer doppelhubigen
Pumpe ergibt. Deutlich zu erkennen sind dabei
zwei Winkelbereiche 101, in denen der Hub -also
eine Bewegung der Flügel in anderer Richtung- im
wesentlichen konstant bleibt. Diesen Winkelbereichen
folgt jeweils ein weiterer Winkelbereich, in
dem der Flügel radial nach außen fährt und damit
einen zunehmenden Hub erfährt. Bei einer weiteren
Drehung des Rotors 5 drückt der Konturring den Flügel
wieder radial nach innen, wobei die Hubverkleinerung
in einem Bereich 105 zunächst flach, das
heißt relativ langsam, und in einem anschließenden
Winkelbereich 107 steiler, also schneller, ausfällt.
Im Bereich 105 ist die Veränderung des Hubs
größer 3,5µm/Grad über einen Winkel von mindestens
30° (bei acht Flügeln >3µm/Grad über mindestens
40°, bei sechs Flügeln >2,5µm über mindestens 55°).
Dem Winkelbereich 107 folgt dann der bereits angegebene
Winkelbereich 101.The
Im selben Diagramm ist auch der Verlauf des von
zwei Flügeln begrenzten Zellvolumens mit gestrichelter
Linie gezeigt, wobei der erste Flügel, also
der in Drehrichtung vorauseilende Flügel, den auf
der Abszisse aufgetragenen Winkel bestimmt. Deutlich
zu erkennen ist, daß der Verlauf des Volumens
gegenüber dem Verlauf des Hubs winkelversetzt ist.
Grundsätzlich läßt sich der Volumenverlauf in drei
Bereiche untergliedern, nämlich einen Ansaugbereich
119, einen Vorkompressionsbereich 125 und einen
Druckbereich 131.In the same diagram is also the course of the von
two wings of limited cell volume with dashed lines
Line shown, the first wing, so
the wing leading in the direction of rotation, the
of the abscissa plotted angle. Clear
it can be seen that the course of the volume
is angularly offset from the course of the stroke.
Basically, the volume curve can be divided into three
Subdivide areas, namely a
In Figur 1 ist teilweise eine als Dichtfläche
wirkende Druckplatte 20 zu erkennen, die -bezüglich
der Zeichnungsebene- an der unteren Stirnseite des
Rotors 5 und des Konturrings 15 dichtend anliegt.
Eine weitere an der oberen Stirnseite des Rotors 5
anliegende ebenfalls als Dichtfläche wirkende
Druckplatte ist nicht gezeigt. Zwischen der Umfangswandung
7 des Rotors 5, der Innenwandung 13
des Konturrings 15, den beiden Druckplatten und benachbarten
Flügeln 11 bilden sich Förderzellen 17
mit einem variablen Zellvolumen aus. Im Ansaugbereich
119 vergrößert sich das Volumen der jeweiligen
Förderzelle 17, so daß durch eine in der unteren
Druckplatte 20 vorgesehene Ansaugöffnung 21
Fluid in die Zelle angesaugt wird.In Figure 1 is partially as a sealing surface
Sobald der in Drehrichtung hinten liegende Flügel
der jeweiligen Förderzelle 17 die in Drehrichtung
vordere Kante 23 der Ansaugöffnung 21 überschritten
hat, ist die Verbindung zwischen Förderzelle 17 und
Ansaugbereich 21 weitgehend unterbrochen. Die Förderzelle
17 hat nun auf jeden Fall den Vorkompressionsbereich
125 erreicht. Durch entsprechende Ausgestaltung
des Konturrings 15 wird in diesem Bereich
das Förderzellenvolumen um ein bestimmtes Maß
verkleinert. Im weiteren Verlauf der Drehung des
Rotors erreicht dann der vordere Flügel der Förderzelle
17 eine Kante 27 einer Förderöffnung 29,
die in Verbindung mit dem Druckbereich der Flügelzellenpumpe
1 steht. Durch weitere Verkleinerung
des Förderzellenvolumens wird das darin vorhandene
Fluid beim Durchlaufen des Druckbereichs 131 durch
die Förderöffnung 29 hindurch in den Druckbereich
gefördert.As soon as the wing is at the back in the direction of rotation
the respective feed cell 17 in the direction of
In der Figur ist darüber hinaus im Vorkompressionsbereich
125 ein beispielsweise als Vertiefung in
der dem Rotor zugewandten Oberfläche der Druckplatte
20 ausgebildeter Durchbruch 33 zu erkennen,
der von der Kante 23 der Ansaugöffnung 21 ausgeht
und sich in Drehrichtung erstreckt. Dieser Durchbruch
33 dient als Öffnungserweiterung der Ansaugöffnung
21 in den Vorkompressionsbereich 125 hinein.
Im Bereich des Durchbruchs liegt die seitliche
Fläche eines den Durchbruch überfahrenden Flügels
nicht direkt an der Druckplatte an, so daß in der
Förderzelle 17 vorhandenes Fluid während der Vorkompression
in den Ansaugbereich 21 zurückströmen
kann.In the figure is also in the pre-compression area
125 a for example as a deepening in
the surface of the pressure plate facing the
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist diese Erweiterung
der Ansaugöffnung 21 als Kerbe 33' ausgebildet,
deren Spitze in Drehrichtung des Rotors 5
zeigt, das heißt in Richtung des nachfolgenden
Druckbereichs. Damit ergibt sich -in Drehrichtung
gesehen- eine stark abnehmende durchströmbare Fläche
der Kerbe 33'.This extension is in the present exemplary embodiment
the suction opening 21 is formed as a notch 33 ',
the tip in the direction of rotation of the
Im folgenden soll nun die Funktionsweise der Pumpe und insbesondere der Kerbe 33' beschrieben werden:The operation of the pump is now described below and in particular the notch 33 ':
Während der Drehung des Rotors 5 erreicht eine Förderzelle
17, das heißt der vorauseilende Flügel
dieser Zelle, den Ansaugbereich 119 und saugt, bedingt
durch das sich vergrößernde Zellvolumen,
Fluid durch die Ansaugöffnung 21, beispielsweise
aus einem Ölsumpf, an. Sehr häufig ist im angesaugten
Öl Luft enthalten, die zuvor beispielsweise
durch die Zahnräder eines Automatikgetriebes eingebracht
wurde. Unmittelbar nachdem die Förderzelle
17, das heißt der nacheilende Flügel, die Bereichsgrenze
zwischen Ansaugbereich 119 und Vorkompressionsbereich
125 überschritten hat, ist die Verbindung
zwischen Förderzelle 17 und Ansaugöffnung 21
im wesentlichen unterbrochen. Innerhalb des Vorkompressionsbereichs
erfährt das Zellvolumen eine Verkleinerung,
so daß der Druck innerhalb der Förderzelle
17 bedingt durch die Kontur des Konturrings
15 stark ansteigt. Dieser Druckanstieg wird jedoch
abgeflacht dadurch, daß während des Druckaufbaus Öl
aus der Förderzelle 17 über die Kerbe 33' zurück in
den Ansaugbereich strömt. Da die durchströmte Querschnittsfläche
der Kerbe 33 in Drehrichtung abnimmt,
verringert sich dadurch auch die zurückfliessende
Ölmenge bis der hinten liegende Flügel
die Spitze der Kerbe 33' erreicht hat. Die Verbindung
in den Ansaugbereich ist damit geschlossen.During the rotation of the
Mit Hilfe des flacheren Druckanstiegs im Vorkompressionsbereich
125 läßt sich verhindern, daß die
im Öl vorhandene ungelöste Luft zu stark komprimiert
wird und damit Kavitationsgeräusche verursacht.
Darüber hinaus läßt sich das Zellvolumen im
Vorkompressionsbereich 125 stärker verringern, wobei
der sich daraus ergebende starke Druckanstieg
durch die Wirkung der Kerbe abgeschwächt wird. Der
Vorteil dabei liegt darin, daß toleranzbedingte Abweichungen
der Innenwandung des Konturrings 15
nicht mehr so stark ins Gewicht fallen.With the help of the flatter rise in pressure in the
Sobald der nacheilende Flügel einer Förderzelle 17
die Kerbe 33' überlaufen hat, erreicht der vorauseilende
Flügel 11 die in Drehrichtung gesehen
hintere, Kante 27 der Förderöffnung 29. Die Förderzelle
17 steht somit in Verbindung mit dem Druckbereich
und das kleiner werdende Volumen der Förderzelle
17 führt zu einem Ausstoß des in dieser Förderzelle
eingeschlossenen Öls durch die Förderöffnung
29 hindurch. As soon as the trailing wing of a feed cell 17th
has passed the notch 33 ', the leading one reaches
Es ist je nach Anwendungsfall möglich, die Förderzelle 17 erst dann zum Druckbereich hin zu öffnen, wenn der hintere Flügel die Kerbe 33' überschritten hat. Es ist jedoch auch möglich, eine Überschneidung zuzulassen, so daß zumindest kurzfristig eine Verbindung zwischen Druckbereich und Ansaugbereich über die Förderzelle 17 und die Kerbe 33' besteht. Aufgrund des sehr geringen Strömungsquerschnitts der Kerbe 33' führt dies jedoch nicht zu einem nennenswerten Kurzschluß.Depending on the application, it is possible to use the delivery cell 17 only open to the printing area, when the rear wing crossed the notch 33 ' Has. However, it is also possible to have an overlap allow, so that at least in the short term Connection between pressure area and suction area about the feed cell 17 and the notch 33 '. Because of the very small flow cross-section however, the notch 33 'does not result in any significant Short circuit.
Selbstverständlich kann neben der beschriebenen
Kerbenform jede andere geometrische Form für den
Durchbruch 33 eingesetzt werden.Of course, in addition to the described
Notch shape any other geometric shape for the
Die Kerbengeometrie bewirkt einen nahezu betriebsdruckunabhängigen
Druckanstieg in den Vorkompressonsbereich,
solange keine Verbindung mit dem Betriebsdruck
über die Förderöffnung 29 besteht.The notch geometry results in an almost independent of operating pressure
Pressure increase in the pre-compression area,
as long as no connection with the operating pressure
via the
Claims (8)
- Vane pump comprising a rotor (5) which has radially extending slots (9) to accommodate vanes (11) in a displaceable manner and which abuts with its end faces against sealing surfaces which are provided with intake and delivery openings associated with suction and pressure regions, and comprising a contour ring (15) surrounding the vanes (11) and forming suction, pre-compression and pressure regions, characterised in that the contour ring (15) is so configured that the kinematic pre-compression in a delivery cell is greater than the desired pre-compression, and in that the intake opening (21) has a widening (33) which extends in the direction of rotation and reduces a steep rise in pressure in the pre-compression region (125) to the desired value.
- Vane pump according to claim 1, characterised in that the widening (33) of the opening is formed as a notch (33'), the tip of which points in the direction of rotation.
- Vane pump according to claim 1 or 2, characterised in that the widening (33) of the opening extends at the most so far that a separation is guaranteed between intake opening (21) and delivery opening (29) via a delivery cell (17).
- Vane pump according to claim 1 or 2, characterised in that the widening (33) of the opening extends at least so far in the direction of rotation that a connection between delivery opening (29) and intake opening (21) via a delivery cell (17) is only just not produced.
- Vane pump according to one of the preceding claims, characterised in that the contour ring (15) is so configured that the volume of a delivery cell (17) is reduced in the pre-compression region (125).
- Vane pump according to one of the preceding claims, characterised in that two suction, pre-compression and pressure regions are formed.
- Vane pump according to one of the preceding claims, characterised in that, with altogether ten vanes in the pre-compression region, the stroke of a vane is greater than 3.5 µm/degrees over an angular region of at least 30°.
- Vane pump according to one of the preceding claims, characterised in that the sealing surfaces are configured as a pressure plate (20) and in that the widening (33) of the opening is introduced as a groove into a surface of the pressure plate (20) facing the rotor (5), said groove being open at its edge towards the intake opening.
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EP0816680B1 true EP0816680B1 (en) | 2003-03-12 |
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