EP1070851B1 - Gebläse - Google Patents

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EP1070851B1
EP1070851B1 EP00115430A EP00115430A EP1070851B1 EP 1070851 B1 EP1070851 B1 EP 1070851B1 EP 00115430 A EP00115430 A EP 00115430A EP 00115430 A EP00115430 A EP 00115430A EP 1070851 B1 EP1070851 B1 EP 1070851B1
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EP
European Patent Office
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fan
sound
damping
fan housing
housing
Prior art date
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EP00115430A
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English (en)
French (fr)
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EP1070851A2 (de
EP1070851A3 (de
Inventor
Andreas Dr. Eilemann
Jörg Dipl.-Ing. Kilian
Franz Veitl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1070851A2 publication Critical patent/EP1070851A2/de
Publication of EP1070851A3 publication Critical patent/EP1070851A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation
    • F04D29/665—Sound attenuation by means of resonance chambers or interference
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/40—Organic materials
    • F05D2300/43—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber

Definitions

  • the invention relates to a fan, in particular for the ventilation of the passenger compartment of a motor vehicle with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • a fan is e.g. from EP-A-0 837 246.
  • the fan wheel working in such blowers generates noise when the air flow is conveyed, the sound energy of which, at least partially, passes through the ventilation duct into the passenger compartment together with the conveyed air flow, where it leads to an undesirably high noise level.
  • a sound-absorbing fan housing is known with wall portions consisting of a foam-sheathed support frame.
  • the foam has a sound-absorbing and supporting skeleton a supporting function.
  • a certain thickness of the foam is required, for which there is not always sufficient space available.
  • EP 0 412 454 B1 shows a housing of a single-flow radial fan with a sound-damping effect. It is about one Blower arranged a spiral casing, which consists of a hard, porous and multi-layered material. A layer of this material has a variable specific gravity with the thickness direction and also with the surface direction. As a result, the sound insulation properties are adapted to the local conditions and improved overall space. The production of such a housing requires a lot of technology.
  • the invention has for its object to provide a generic blower, in which the noise emission is reduced.
  • the invention is based on the idea of repeatedly guiding the sound waves generated by an impeller through a damping surface of damping sound-permeable material. With each passage of the sound waves through this damping surface a part of the sound energy is dissipated, which is why the damping surface compared to known sound-insulating surfaces can be made thin and simple in construction. As a result, a noise-reduced blower is created, which is simple and has a low overall volume.
  • This idea is implemented by a fan housing having a damping surface of a damping sound-permeable material and the fan housing in turn is surrounded by a made of a sound-reflecting material reflection box in the region of the damping surface.
  • the reflection box forms a resonance chamber with the blower housing and the damping surface.
  • the ones from Blower wheel generated sound waves propagate through the damping surface in the resonance chamber, whereby they are damped for the first time when passing through the damping surface. After passing through the resonance chamber, they are reflected by the wall and hit the damping surface a second time. On re-passing through the damping surface, this time back to the impeller, the sound waves are once again damped, causing the sound level to reach the desired low level.
  • the reflection box needs to be no additional component, as in many known fan constructions, due to the function of the fan, a suitable box is available.
  • the fan housing in the form of a spiral housing is enclosed by an overflow box for supplying both inlet openings with air.
  • the construction of existing overflow box is designed without additional effort and space as a reflection box.
  • the damping surface is formed in a simple manner by a supporting grid structure, which is covered with a damping membrane, whereby the wall thickness can be kept very low.
  • the damping surface and in particular the entire blower housing is formed of foamed plastic, which can be realized with little effort manufacturing technology. This training also allows a simple way to attach a provided for the protection of the inlet opening inlet grate by lathering the blower housing.
  • Fig. 1 shows a radial fan with a about an axis 13 rotatably movable Radialgebläserad 3 for conveying air.
  • a fan housing 1 the wall portions of which form a fan spiral 10, surrounds the fan wheel 3 so that a discharge opening 12 remains on the circumference.
  • the fan housing 1 On its front side, the fan housing 1 in the region of the axis 13 of the impeller 3 to an inlet opening 9.
  • the inlet opening 9 is covered with an inlet grille 8.
  • the fan housing may have one or more separate damping surfaces 2 arranged on the peripheral side or damping surfaces 2 'arranged on the end side.
  • the entire blower housing 1 as a contiguous damping surface 2, 2 ' is formed, in which the blower housing 1 of a damping sound-transmitting material, and in particular of foamed Plastic is formed.
  • the reflection box 4 is designed as a transfer box 11 with a substantially quadrangular plan view and surrounds the blower housing 1 partially in the region of the damping surfaces 2, 2 '.
  • One corner of the overflow box 11 is arranged in the region of the outflow opening 12; in the remaining three corners of the overflow 11 forms together with the fan housing 1 and the damping surfaces 2 each have a circumferential resonant space 5.
  • the reflection box 4 is made of sound-reflecting material, preferably made of injection-molded plastic.
  • the inlet grate 8 covers the inlet opening 9 and can be connected to the fan housing 1 by gluing, welding, screwing or snap-in connections.
  • the inlet grate 8 is foamed in the edge region 14 of the inlet opening 9 in the material of the blower housing 1.
  • Fig. 2 view of the embodiment of Fig. 1 it is clear that this is a double-flow radial fan, each with an inlet opening 9 on the two end faces of the fan housing 1.
  • the fan housing 1 is surrounded by a transfer box 11 so that both inlet openings 9 are supplied together by the intake openings 15 with fresh air.
  • the fresh air flow is also used for cooling the dashed lines shown Blower motor 16.
  • the overflow box 11 also forms a reflection box 4 in the region of the two end faces of the fan housing 1, which in turn together with the blower housing 1 and its frontal damping surfaces 2 'each form a frontal space 5'.
  • the two end-side spaces 5 ' are connected with one another via the three peripheral spaces 5 shown in FIG. 1 to form a coherent resonance space 5, 5'.
  • the fan housing 1 may also have on its peripheral or end faces one or more damping surfaces 2, each consisting of a support grid 7 and a support grid 7 covering the damping diaphragm 6.
  • damping surfaces 2 are circumferentially arranged on the blower housing 1.
  • the blower shown corresponds to the embodiment of FIGS. 1 and 2, so that the damping surfaces 2 together with the blower housing 1 and designed as a reflection box 4 overflow box 11 in each of its three corners form a circumferential resonant space 5.
  • the existing of a damping diaphragm 6 and a support grid 7 damping surfaces 2 are so far expanded in the circumferential direction 7, that they merge into one another and form a single damping surface 2.
  • the fan is formed with two columns each with an inlet opening 9 on the two end faces of the fan housing 1.
  • the fan housing 1 is enclosed by an overflow box 11, which also forms the reflection box 4.
  • the reflection box 4 together with the blower housing 1 and the damping surface 2 a continuous Resonant chamber 5, 5 ', which consists both of two frontally of the blower housing 1 arranged spaces 5' as well as of Fig. 3 of three peripheral rooms 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gebläse, insbesondere zur Belüftung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. Ein solches Gebläse ist z.B. aus der EP-A-0 837 246 bekannt.
  • Das in solchen Gebläsen drehend arbeitende Gebläserad erzeugt bei der Förderung eines Luftstromes Geräusche, deren Schallenergie zumindest teilweise zusammen mit dem geförderten Luftstrom durch einen Lüftungskanal in den Fahrgastraum gelangt und dort zu einem unerwünscht hohen Geräuschpegel führt.
  • Aus der DE 36 39 138 A1 ist ein schalldämpfendes Gebläsegehäuse bekannt mit Wandbereichen, die aus einem schaumstoffummantelten Stützgerippe bestehen. Der Schaumstoff hat dabei eine schalldämpfende und das Stützgerippe eine tragende Funktion. Zur Erzielung einer wirkungsvollen Schalldämpfung ist dabei jedoch eine bestimmte Dicke des Schaumstoffs erforderlich, wofür nicht immer ausreichend Bauraum vorhanden ist.
  • Die EP 0 412 454 B1 zeigt ein Gehäuse eines einflutigen Radialgebläses mit schalldämmender Wirkung. Dabei ist um ein Gebläserad ein Spiralgehäuse angeordnet, welches aus einem harten, porösen und mehrschichtigen Material besteht. Eine Schicht dieses Materials weist ein mit der Dickenrichtung und auch mit der Oberflächenrichtung veränderliches spezifisches Gewicht auf. Dadurch sollen die Schalldämmeigenschaften den örtlichen Gegebenheiten angepaßt und insgesamt platzsparend verbessert werden. Die Fertigung eines solchen Gehäuses erfordert einen hohen Technologieaufwand.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Gebläse zu schaffen, bei dem die Geräuschemission reduziert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Gebläse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die von einem Gebläserad erzeugten Schallwellen mehrfach durch eine Dämpfungsfläche aus dämpfend schalldurchlässigem Material zu leiten. Bei jedem Durchgang der Schallwellen durch diese Dämpfungsfläche wird ein Teil der Schallenergie dissipiert, weshalb die Dämpfungsfläche im Vergleich zu bekannten schalldämmenden Flächen dünn und in einfacher Bauweise ausgeführt sein kann. Dadurch ist ein geräuschreduziertes Gebläse geschaffen, das einfach aufgebaut ist und ein geringes Bauvolumen aufweist.
  • Diese Idee wird umgesetzt, indem ein Gebläsegehäuse eine Dämpfungsfläche aus einem dämpfend schalldurchlässigen Material aufweist und das Gebläsegehäuse seinerseits von einem aus einem schallreflektierenden Material gefertigten Reflexionskasten im Bereich der Dämpfungsfläche umschlossen wird. Der Reflexionskasten bildet mit dem Gebläsegehäuse und der Dämpfungsfläche einen Resonanzraum. Die vom Gebläserad erzeugten Schallwellen breiten sich durch die Dämpfungsfläche in den Resonanzraum aus, wobei sie beim Durchgang durch die Dämpfungsfläche ein erstes Mal gedämpft werden. Nach Durchlaufen des Resonanzraumes werden sie von der Wand reflektiert und treffen ein zweites Mal auf die Dämpfungsfläche. Beim erneuten Durchgang durch die Dämpfungsfläche, diesmal zurück zum Gebläserad, werden die Schallwellen ein weiteres Mal gedämpft, wodurch der Schallpegel das gewünschte niedrige Niveau erreicht. Der Reflexionskasten braucht dabei kein zusätzliches Bauteil zu sein, da in vielen bekannten Gebläsekonstruktionen, durch die Funktion des Gebläses bedingt, ein geeigneter Kasten vorhanden ist. Bei zweiflutigen Radialgebläsen mit zwei getrennten Einlauföffnungen ist das Gebläsegehäuse in Form eines Spiralgehäuses von einem Überströmkasten zur Versorgung beider Einlauföffnungen mit Luft umschlossen. Der konstruktionsbedingt vorhandene Überströmkasten ist dabei ohne zusätzlichen Aufwand und Platzbedarf als Reflexionskasten ausgebildet.
  • In einer bevorzugten Ausbildung ist die Dämpfungsfläche in einfacher Weise durch eine tragende Gitterstruktur ausgebildet, die mit einer Dämpfungsmembran bespannt ist, wodurch die Wandstärke sehr gering gehalten werden kann.
  • In einer anderen bevorzugten Ausbildung ist die Dämpfungsfläche und insbesondere das ganze Gebläsegehäuse aus aufgeschäumtem Kunststoff gebildet, was fertigungstechnisch mit geringem Aufwand zu realisieren ist. Diese Ausbildung erlaubt auch in einfacher Weise, ein zum Schutz der Einlauföffnung vorgesehenes Einlaufgitter durch Einschäumen am Gebläsegehäuse zu befestigen.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1
    Ein Radialgebläse mit geöffnetem Reflexionskasten und einer Gebläsespirale aus aufgeschäumten Kunststoff in schematischer Darstellung,
    Fig. 2
    das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in einem schematischen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Variante des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 mit einem Stützgitter und einer Dämpfungsmembran,
    Fig. 4
    das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 in einem schematischen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3.
  • Fig. 1 zeigt ein Radialgebläse mit einem um eine Achse 13 drehbar beweglichen Radialgebläserad 3 zur Förderung von Luft. Ein Gebläsegehäuse 1, dessen Wandbereiche eine Gebläsespirale 10 bilden, umschließt das Gebläserad 3 so, daß umfangseitig eine Ausströmöffnung 12 verbleibt. Auf seiner Stirnseite weist das Gebläsegehäuse 1 im Bereich der Achse 13 des Gebläserades 3 eine Einlauföffnung 9 auf. Die Einlauföffnung 9 ist mit einem Einlaufgitter 8 abgedeckt. Das Gebläsegehäuse kann eine oder mehrere separate, auf der Umfangseite angeordnete Dämpfungsflächen 2 oder auf der Stirnseite angeordnete Dämpfungsflächen 2' aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das gesamte Gebläsegehäuse 1 als eine zusammenhängende Dämpfungsfläche 2, 2' ausgebildet, in dem das Gebläsegehäuse 1 aus einem dämpfend schalldurchlässigen Material, und insbesondere aus aufgeschäumtem Kunststoff gebildet ist. Der Reflexionskasten 4 ist als Überströmkasten 11 mit einem im wesentlichen viereckigen Grundriß ausgebildet und umschließt das Gebläsegehäuse 1 teilweise im Bereich der Dämpfungsflächen 2, 2'. Eine Ecke des Überströmkastens 11 ist im Bereich der Ausströmöffnung 12 angeordnet; in den übrigen drei Ecken bildet der Überströmkasten 11 zusammen mit dem Gebläsegehäuse 1 und den Dämpfungsflächen 2 je einen umfangseitigen Resonanzraum 5. Der Reflexionskasten 4 besteht aus schallreflektierendem Material, vorzugsweise aus spritzgegossenem Kunststoff. Das Einlaufgitter 8 deckt die Einlauföffnung 9 ab und kann mit dem Gebläsegehäuse 1 durch Verklebung, Verschweißung, Verschraubung oder mittels Schnappverbindern verbunden sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Einlaufgitter 8 im Randbereich 14 der Einlauföffnung 9 in das Material des Gebläsegehäuses 1 eingeschäumt.
  • Aus der in Fig. 2 gezeigten Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 wird deutlich, daß es sich hier um ein zweiflutiges Radialgebläse handelt mit je einer Einlauföffnung 9 auf den beiden Stirnseiten des Gebläsegehäuses 1. Das Gebläsegehäuse 1 wird von einem Überströmkasten 11 so umschlossen, daß beide Einlauföffnungen 9 gemeinsam durch die Ansaugöffnungen 15 mit Frischluft versorgt werden. Der Frischluftstrom dient dabei auch zur Kühlung des gestrichelt dargestellten Gebläsemotors 16. Durch diese Funktion bedingt bildet der Überströmkasten 11 auch im Bereich der beiden Stirnseiten des Gebläsegehäuses 1 einen Reflexionskasten 4, welcher seinerseits zusammen mit dem Gebläsegehäuse 1 und dessen stirnseitigen Dämpfungsflächen 2' je einen stirnseitigen Raum 5' bildet. Die beiden stirnseitigen Räume 5' sind im gezeigten Ausführungsbeispiel über die drei in Fig. 1 dargestellten umfangseitigen Räume 5 miteinander zu einem zusammenhängenden Resonanzraum 5, 5' verbunden.
  • Das Gebläsegehäuse 1 kann auch auf seinen Umfangs- oder Stirnseiten eine oder mehrere Dämpfungsflächen 2 aufweisen, die je aus einem Stützgitter 7 und einer das Stützgitter 7 bespannenden Dämpfungsmembran 6 bestehen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind derart gestaltete Dämpfungsflächen 2 umfangseitig des Gebläsegehäuses 1 angeordnet. In seinen übrigen Merkmalen entspricht das gezeigte Gebläse dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2, so daß die Dämpfungsflächen 2 zusammen mit dem Gebläsegehäuse 1 und dem als Reflexionskasten 4 ausgeführten Überströmkasten 11 in drei seiner Ecken je einen umfangseitigen Resonanzraum 5 bilden.
  • In dem in Fig. 4 dargestellten Schnitt IV-IV der Fig. 3 ist gezeigt, daß die aus einer Dämpfungsmembran 6 und einem Stützgitter 7 bestehenden Dämpfungsflächen 2 in Umfangsrichtung 7 so weit ausgedehnt sind, daß sie ineinander übergehen und eine einzige Dämpfungsfläche 2 bilden. Wie in Fig. 2 ist das Gebläse zweiflutig ausgebildet mit je einer Einlauföffnung 9 auf den beiden Stirnseiten des Gebläsegehäuses 1. Zur Versorgung der Einlauföffnungen 9 mit Luft ist das Gebläsegehäuse 1 von einem Überströmkasten 11 umschlossen, der auch den Reflexionskasten 4 bildet. Der Reflexionskasten 4 bildet zusammen mit dem Gebläsegehäuse 1 und der Dämpfungsfläche 2 einen zusammenhängenden Resonanzraum 5, 5', der sowohl aus zwei stirnseitig des Gebläsegehäuses 1 angeordneten Räumen 5' als auch nach Fig. 3 aus drei umfangseitigen Räumen 5 besteht.

Claims (6)

  1. Gebläse, insbesondere zur Belüftung eines Fahrzeuginnenraums, bestehend aus einem Gebläsegehäuse (1) mit eine Gebläsespirale (10) bildenden Wandbereichen, die zumindest teilweise als eine geräuschdämpfende Dämpfungsfläche (2) aus einem dämpfend schalldurchlässigen Material ausgebildet sind, sowie einem in dem Gebläsegehäuse (1) angeordneten Radialgebläserad (3),
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse als zweiflutiges Radialgebläse mit zwei getrennten Einlauföffnungen (9) und mit einem Überströmkasten (11) zur Versorgung beider Einlauföffnungen (9) mit Luft ausgebildet ist, und daß das Gebläsegehäuse (1) im Bereich der Dämpfungsfläche (2) von dem Überströmkasten (11) unter Bildung eines aus einem schallreflektierenden Material bestehenden Reflexionskastens (4) so umschlossen wird, daß der Reflexionskasten (4) zusammen mit dem Gebläsegehäuse (1) und der Dämpfungsfläche (2) einen derart abgestimmten Reflexionsraum (5) bilden, daß aus dem Inneren des Gebläsegehäuses (1) durch die Dämpfungsfläche (2) gedämpft hindurchtretende und in den Reflexionsraum (5) eintretende Schallwellen vom Reflexionskasten (4) reflektiert und durch die Dämpfungsfläche (2) ein weiteres Mal schalldämpfend in das Gebläsegehäuse (1) zurückgeleitet werden.
  2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsfläche (2) aus einem mit einer schalldurchlässigen Dämpfungsmembran (6) bespannten Stützgitter (7) besteht.
  3. Gebläse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsfläche (2) aus einem aufgeschäumten, dämpfend schalldurchlässigen Kunststoff besteht.
  4. Gebläse nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläsegehäuse (1) aus einem aufgeschäumten, dämpfend schalldurchlässigen Kunststoff besteht.
  5. Gebläse nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläsegehäuse (1) zwei mit einem Einlaufgitter (8) abgedeckten Einlauföffnungen (9) aufweist, und daß das Einlaufgitter (8) im Randbereich (14) der Einlauföffnungen (9) durch Einschäumen mit dem Gebläsegehäuse (1) verbunden ist.
  6. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionskasten (4) aus Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen besteht.
EP00115430A 1999-07-23 2000-07-18 Gebläse Expired - Lifetime EP1070851B1 (de)

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EP1070851A2 EP1070851A2 (de) 2001-01-24
EP1070851A3 EP1070851A3 (de) 2002-04-17
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