DE102008015154A1 - Führungs- oder Spannschiene in einem Zugmitteltrieb - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft eine Führungs- oder Spannschiene in einem Zugmitteltrieb, wobei die Führungs- oder Spannschiene zumindest ein Lagerauge mit einer Hülse aufweist.
- Hintergrund der Erfindung
- Zugmitteltriebe werden unter anderem zur Übertragung von Drehbewegungen in Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Beispielsweise kann die Drehung einer Kurbelwelle mit Hilfe des Zugmittels auf Nockenwellen oder Nebenaggregate eines Fahrzeugs übertragen werden, wobei als Zugmittel Gurte, Bänder, Keilriemen, Zahnriemen oder Ketten eingesetzt werden. Zur Führung sowie um das Zugmittel unter einer ausreichenden Vorspannung zu halten, ist es bekannt, dass das Zugmittel mit Hilfe von zumindest einer Führungsschiene geführt und mit zumindest einer Spannschiene eine Kraft auf das Zugmittel ausgeübt wird, die im Wesentlichen senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung sowie ins Zentrum des Zugmitteltriebs wirkt. Dazu sind die Führungsschienen üblicherweise fest an einem weiteren Bauteil befestigt, beispielsweise einem Motorblock. Die Spannschienen sind mit einer Federkraft oder durch eine Hyd raulikkraft beaufschlagt und halten das Zugmittel unter ausreichender Vorspannung, gegebenenfalls auch in Abhängigkeit von der Drehzahl des Zugmittels, um unter anderem eine Herabspringen des Zugmittels von einem Antriebsrad zu vermeiden.
- Eine Spannschiene für einen Kettentrieb ist beispielsweise aus der
DE 199 13 288 A1 bekannt. Sie ist aus einem länglichen und hohlen Grundkörper gebildet, der mit einem Metallschaum ausgefüllt ist. Dabei kann die Spannschiene mittels eines Bolzens, der eine Aufnahmebohrung durchgreift, an einem Motorblock befestigt werden. Die Herstellung einer solchen Spannschiene erfordert durch das Ausschäumen jedoch einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand. - Weiterhin offenbart die
DE 199 23 923 A1 eine Spannschiene, die über ein Lagerauge verfügt, in dem eine Metallhülse angeordnet ist. Ist der Grundkörper der Spannschiene beispielsweise aus Kunststoff angefertigt, so wird mit der Metallhülse im Lagerauge eine Beschädigung der Spannschiene bei der Befestigung an einem Motorblock oder dergleichen vermieden, da die Metallhülse wesentlich stabiler ist als das Kunststoffmaterial der Spannschiene. Hierzu kann die Metallhülse in das Lagerauge eingepresst oder eingesenkt bzw. mit Kunststoff umspritzt werden. - Als nachteilig hierbei ist es jedoch anzusehen, dass zum Einsetzen der Hülse in das Lagerauge zusätzliche Werkzeuge, beispielsweise für einen Ultraschallschweißvorgang, benötigt werden, so dass die Spannschiene ebenfalls nur mit erheblichem Aufwand hergestellt werden kann.
- Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Führungs- oder Spannschiene für einen Zugmitteltrieb zu schaffen, die bei ausreichender Dauerfestigkeit dennoch in einfacher Weise herstellbar ist.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine vorzugsweise metallische Hülse in einem Lagerauge einer Führungs- oder Spannschiene in einfacher Weise eingerastet oder verrastet werden kann, um die Montage sowie den Herstellungsprozess erheblich zu vereinfachen. Hierzu ist die im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildete Hülse derart ausgelegt, dass an einem Ende ein radial überstehender Flansch bzw. eine kragenförmige Schulter ausgebildet ist. In diesem überstehenden Flansch sind zwei einander gegenüberliegende Rastausnehmungen ausgebildet, die mit entsprechenden Rastvorsprüngen, die am Lagerauge der Führungs- oder Spannschiene ausgebildet sind, zusammenwirken.
- Zur Montage wird die Hülse von einer Seite her in das Lagerauge eingeführt, wobei die Rastvorsprünge am Lagerauge bzw. das freie Ende der Hülse, an dem kein radial überstehender Flansch ausgebildet ist, gegebenenfalls mit Abschrägungen versehen sein können, um das Einführen der Hülse in das Lagerauge zu erleichtern. Die Hülse wird soweit eingeführt, bis die Rastvorsprünge in den Rastausnehmungen des Flansches bzw. der Hülse in Eingriff gebracht sind. Somit kann die Hülse ohne weitere Werkzeuge oder Bearbeitungsvorgänge im Lagerauge arretiert werden. Insbesondere ist kein weiteres Festschweißen, beispielsweise mit Hilfe eines Ultraschallschweißvorgangs, der Hülse im Lagerauge notwendig. Der Außendurchmesser der im Wesentlichen hohlzylindrischen Hülse ist derart ausgelegt, dass die Hülse einfach in das Lagerauge eingesetzt werden kann. Es versteht sich, dass die Rastausnehmungen und die Rastvorsprünge auch jeweils am anderen Bauteil beziehungsweise verteilt an beiden Bauteilen vorgesehen sein können.
- Weiterhin ist es auch möglich, dass in dem Flansch nur eine Rastausnehmung oder mehr als zwei Rastausnehmungen, beispielsweise drei oder vier Rastausnehmungen ausgebildet sind, wobei jeweils eine entsprechende Anzahl an dazu korrespondierenden Rastvorsprüngen am Lagerauge ausgebildet sind. Sind mehr als zwei Rastausnehmungen bzw. Rastvorsprünge vorhanden, so sind diese vorzugsweise äquidistant um den Umfang des Flansches bzw. des Lagerauges verteilt angeordnet.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Führungs- oder Spannschiene aus einem Kunststoffmaterial und die Hülse aus einem Metall bzw. einer metallischen Legierung bestehen. Dabei ist die Hülse in einer fachmännisch sachgerechten Dimensionierung ausgeführt, um eine Zerstörung der Hülse bei der Montage der Führungs- oder Spannschiene beispielsweise an einem Motorblock oder während des bestimmungsgemäßen Betriebs zu vermeiden. Hierzu kann ein Gewindebolzen oder dergleichen durch die Hülse hindurchgeführt und in einer entsprechend dimensionierten Gewindebohrung im Motorblock eingeschraubt werden. Dementsprechend werden die wesentlichen Haltekräfte, die von dem Gewindebolzen auf die Führungs- oder Spannschiene bzw. die Hülse übertragen werden, von der Hülse aufgenommen.
- Um das lagerichtige Einführen der Hülse in das Lagerauge zu gewährleisten und um damit die Montage zu vereinfachen, sind am Außenumfang der Hülse plane, axial ausgerichtete Führungsflächen ausgebildet, die mit entsprechenden planen, axial ausgerichteten Führungsflächen an der Innenseite des Lagerauges zusammenwirken. Somit ist gewährleistet, dass die Hülse nur derart in das Lagerauge eingeführt werden kann, dass eine plane Führungsfläche am Außenumfang der Hülse beim Einführen unmittelbar an der korrespondierenden planen Führungsfläche des Lagerauges anliegt. Insbesondere sind diese planen Führungsflächen jeweils den Rastausnehmungen bzw. den Rastvorsprüngen zugeordnet, so dass die Rastvorsprünge zuverlässig in den Rastausnehmungen in Eingriff gebracht werden können.
- Um die Führungs- oder Spannschiene in an sich beliebigen Positionen ortsfest und verschwenkbar einbauen zu können, verfügt diese über zwei Lageraugen, wobei ein Lagerauge von einem Gewindebolzen zur Befestigung an einem ortsfesten Bauteil durchdrungen wird, während in das andere Lagerauge ein Koppelglied zur Kraftbeaufschlagung der Führungs- oder Spannschiene eingreifen kann.
- Zum Ausgleich von Toleranzen sowie zur korrekten Justierung beispielsweise der Führungs- oder Spannschiene an einem Motorblock ist zumindest eines der Lageraugen als Langloch ausgeführt, um die Hülse innerhalb dieses Langlochs zumindest in geringem Maße hin- und herbewegen zu können. Wird nachfolgend die Führungs- oder Spannschiene z. B. mit Hilfe von einem Gewindebolzen an dem Motorblock montiert, so können durch ein geringfügiges Hin- und Herschieben der Hülse im Langloch und dem nachfolgenden Festziehen des Gewindebolzens Maßtoleranzen ausgeglichen werden. Prinzipiell können auch beide oder mehrere Lageraugen als Langlöcher ausgebildet sein, wobei bei zwei Lageraugen sich eine senkrecht zueinander ausgerichtete Anordnung der Langlöcher anbietet.
- In gleicher Weise kann zur Feinjustierung sowie zum Ausgleich von Maßfehlern der Außendurchmesser der Hülse geringfügig kleiner gewählt sein als der Innendurchmesser des Lagerauges, um hier ebenfalls über einen gewissen Spielraum bei der Montage zu verfügen. Dieser Unterschied soll jedoch nicht zu groß gewählt werden, um ein Verkanten der Hülse innerhalb des Lagerauges zu vermeiden.
- In weiterhin gleicher Weise kann die Länge der Hülse in axialer Richtung gesehen geringfügig kleiner gewählt sein als die Tiefe des Lagerauges bzw. die Breite der Führungs- oder Spannschiene. Vorzugsweise wird dabei vorzusehen sein, dass diese Längendifferenz mindestens 0,5% der maximalen Länge der Hülse bzw. der minimalen Tiefe des Lagerauges, unter Berücksichtigung der Herstellungstoleranzen, beträgt. Höchstens sollte diese Längendifferenz 5% der minimalen Höhe der Hülse bzw. der maximalen Tiefe des Lagerauges, unter Berücksichtigung der Herstellungstoleranzen, gewählt werden. Bei einer solchen Dimensionierung ist sichergestellt, dass das Kunststoffmaterial unter der axialen Last eines durch die Hülse geführten Gewindebolzens nicht zerstört wird.
- Wird bei einer solchen Ausgestaltung beispielsweise ein Gewindebolzen durch die Hülse hindurch gesteckt, um die Führungs- oder Spannschiene in einer Gewindebohrung ortsfest anzuschrauben, so kommt der Kopf des Gewindebolzens beim Anziehen zuerst mit dem Plastik- oder Kunststoffmaterial der Führungs- oder Spannschiene in Berührung, da diese axial geringfügig über die metallische Hülse übersteht. Beim weiteren Anziehen wird dieses Kunststoffmaterial geringfügig zusammengepresst, bis der Gewindebolzen an der Stirnseite der vorzugsweise metallischen Hülse ansteht, die selbstverständlich eine wesentlich größere Festigkeit aufweist als der Kunststoff der Führungs- oder Spannschiene.
- Wird nunmehr der Gewindebolzen mit einem ausreichenden Drehmoment angezogen, so wird das Kunststoffmaterial der Führungs- oder Spannschiene geringfügig unter Druck gesetzt, wobei entsprechend den vorstehend beschriebenen Höhendifferenzen der einzelnen Bauteile ein nicht zu großer Druck auf dieses Kunststoffmaterial ausgeübt wird, so dass eine Zerstörung des Kunststoffmaterials vermieden wird. Außerdem wird durch diesen Aufbau erreicht, dass in der Führungs- oder Spannschiene während des Betriebs keine störenden Vibrationen entstehen, da durch den Gewindekopf das Kunststoffmaterial in ausreichendem Maße beispielsweise an den Motorblock gepresst wird.
- Gemäß einer dazu alternativen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Länge der Hülse in axialer Richtung gesehen geringfügig größer gewählt wird als die Tiefe des Lagerauges bzw. die Breite der Führungs- oder Spannschiene. Dies kann ebenfalls mit vorstehend beschriebenen Längendifferenzen ausgeführt werden. Eine solche Ausgestaltung bietet sich an, falls Vibrationen der Führungs- oder Spannschiene, die beispielsweise aus Kunststoff besteht, praktisch nicht relevant sind. Während der Montage der Führungs- oder Spannschiene wird der Gewindebolzen durch die Hülse hindurchgeführt und in einer Gewindebohrung festgeschraubt. Da die vorzugsweise metallische Hülse höher bzw. länger ist als es der Breite der Führungs- oder Spannschiene entspricht, liegt ein Kopf des Gewindebolzens lediglich an der Hülse an, so dass die Führungs- oder Spannschiene praktisch nicht zusammengepresst wird. Somit wird keine Kraft in axialer Richtung des Gewindebolzens gesehen auf die Führungs- oder Spannschiene ausgeübt.
- Aufgrund des einfachen geometrischen Aufbaus der Hülse, die im Wesentlichen durch einen zylindrischen Körper mit einem überstehenden Flansch an einem Ende gebildet ist, kann diese auch kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere kann ein pulvermetallurgisches Verfahren genutzt werden, um derartige Hülsen in Großserie kostengünstig und mit ausreichenden Toleranzen herzustellen. Hierzu können Metalle oder Metalllegierungen mit Korngrößen von beispielsweise unter 0,6 mm verwendet werden, die in entsprechenden Formen oder Presswerkzeugen in die gewünschte Form gebracht werden können. Nachfolgend erfolgt durch die Wärmebehandlung ein Sintervorgang. Prinzipiell kann eine solche Hülse auch durch ein Pulverspritzgussverfahren hergestellt werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigt
-
1 eine Führungsschiene in einer perspektivischen Darstellung, in deren Lageraugen jeweils eine Hülse eingesetzt ist, -
2 eine Hülse gemäß1 in einer perspektivischen, geschnittenen Darstellung, -
3a ein Lagerauge der Führungsschiene gemäß1 in perspektivischer Darstellung, -
3b das Lagerauge gemäß3a im Querschnitt, -
4a eine in die Führungsschiene eingesetzte Hülse in einer Draufsicht, und -
4b die in die Führungsschiene eingesetzte Hülse aus4a im Querschnitt. - Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
- Die in
1 dargestellte Führungsschiene1 besteht aus einem fachwerkförmig aufgebauten Grundkörper2 aus einem Kunststoff sowie einer Berührungsfläche3 , an der ein Zugmittel, beispielsweise eine Kette für einen Nockenwellenantrieb, entlang gleiten kann. Prinzipiell kann eine solche Führungsschiene1 auch zur Ausübung einer Vorspannung auf das Zugmittel genutzt werden, wobei diese dann als Spannschiene um einen Lagerpunkt herum verschwenkbar gelagert ist und von einem druckmittelbetätigbaren Aktuator oder einer Druckfeder mit einer Kraft in Richtung zum Zugmittel beaufschlagt wird. - Weiterhin verfügt die Führungsschiene
1 über zwei Lageraugen4a und4b , in die jeweils eine metallische Hülse5 eingesetzt ist. Zur Befestigung der Spannschiene1 beispielsweise an einem Motorblock eines Kraftfahrzeugs werden beispielsweise nicht gezeigte Gewindebolzen durch die Hülsen5 hindurchgeführt und z. B. in Gewindebohrungen im Motorblock eingeschraubt. - In
2 ist eine solche Hülse5 in einer perspektivischen Schnittdarstellung dargestellt. Die vorzugsweise metallische Hülse5 weist eine im Wesentlichen hohlzylindrische Geometrie auf, mit einer inneren zylindrischen Oberfläche6 und einer äußeren zylindrischen Oberfläche7 . Die Hülse5 ist mit einer entsprechenden Materialstärke ausgeführt, um den auftretenden Betriebsbelastungen standhalten zu können. An der äußeren zylindrischen Oberfläche7 sind zwei einander gegenüberliegende plane Führungsflächen8 ausgebildet, die jeweils Rastausnehmungen9 zugeordnet sind. Die Rastausnehmungen9 sind in einem radial über die Hülse5 überstehenden Flansch10 , der auch als schulterartiger Kragen bezeichnet werden kann, ausgebildet. Die Rastausnehmungen9 sind derart ausgebildet, dass sie mit den im Folgenden beschriebenen Rastvorsprüngen13 an einem Lagerauge4 zusammenwirken können. - In den
3a und3b ist das Lagerauge4 der Spannschiene1 in perspektivischer Darstellung bzw. in einem Querschnitt dargestellt. Das Lagerauge4 verfügt über eine weitgehend zylindrische Innenwand11 , wobei in dieser zylind rischen Innenwand11 jeweils zwei einander gegenüberliegende plane Führungsflächen12 ausgebildet sind, die mit dem vorstehend genannten planen Führungsflächen8 an der äußeren zylindrischen Oberfläche7 der Hülse5 derart zusammenwirken, dass die Hülse5 nur lagerichtig in das Lagerauge4 eingeführt werden kann. Somit ist gewährleistet, dass die Rastvorsprünge13 am Lagerauge4 unmittelbar in den Rastausnehmungen9 der Hülse5 in Eingriff gebracht werden können. An den Rastvorsprüngen13 bzw. den Rastausnehmungen9 können wie dargestellt entsprechende Abschrägungen ausgebildet sein, um das Einführen der Hülse5 in das Lagerauge4 zu erleichtern. Im zusammengesetzten Zustand werden die Rastausnehmungen9 im Flansch10 von schnabelartigen, radial nach innen weisenden Fortsätzen der Rastvorsprünge13 hintergriffen, um derart die Hülse5 im Lagerauge4 zu fixieren. Insbesondere werden keine weiteren Werkzeuge oder Hilfsmittel benötigt, um ein Lagerauge4 der Kunststoff-Führungsschiene1 mit einer metallischen Hülse5 zu verstärken und somit die gesamte Führungsschiene1 vor Beschädigungen zu schützen. - In den
4a und4b ist die in das Lagerauge4 eingesetzte Hülse5 einmal in Draufsicht und einmal im Querschnitt dargestellt. Dabei sind entsprechend der4a die Rastvorsprünge13 in den Rastausnehmungen9 des Flansches10 der Hülse5 eingerastet, wobei die Breite der Rastvorsprünge13 geringfügig kleiner gewählt sein kann, als die Breite der Rastausnehmung9 . Dies ist in4a durch den Differenzpfeil D1 angedeutet, um beim Einsetzen der Hülse5 in das Lagerauge4 noch ein ausreichendes Spiel zu haben. - Ebenso können, wie durch die Differenzpfeile D2, D3, D4 und D5 in
4b gezeigt ist, jeweils Toleranzen oder Spiel zwischen dem äußeren Durchmesser der Hülse5 und dem inneren Durchmesser des Lagerauges4 sowie wie weiter vorne schon kurz erläutert zwischen der Höhe der Hülse5 und der Tiefe des Lagerauges4 vorgesehen sein. - Ist beispielsweise die Hülse
5 geringfügig kürzer als es der Tiefe des Lagerauges4 entspricht (Längendifferenz D3), so kommt beim Einschrauben eines Ge windebolzens zur Befestigung der Führungs- oder Spannschiene1 zunächst der Kopf bzw. eine Anschlagschulter des Gewindebolzens mit dem Kunststoffmaterial der Führungsschiene1 in Berührung und drückt das Kunststoffmaterial beim weiteren Anziehen des Gewindebolzens zumindest geringfügig zusammen. Dies erfolgt so lange, bis der vorzugsweise ebenfalls metallische Gewindebolzen an der Stirnseite der Hülse5 in Anschlag gelangt und somit die Führungsschiene1 insgesamt festgelegt wird. Dabei wird durch den Gewindebolzen eine nicht zu große Pressung auf das Kunststoffmaterial der Spannschiene1 ausgeübt, so dass insbesondere keine strukturelle Beschädigung der Führungsschiene1 stattfindet. Jedoch ist dieser axiale Versatz bzw. die Toleranz D3 vorzugsweise in einer derartigen Größe oder Länge gewählt, dass die Führungsschiene1 mit einer ausreichenden Haltekraft angepresst wird, um Vibrationen der Spannschiene1 am Haltepunkt zu vermeiden. - Bei einer anderen Bauform kann die Hülse
5 gemäß der Längendifferenz D2 axial auch länger ausgebildet sein als das Lagerauge4 . - Ebenso sind bevorzugt gewisse Toleranzen D4, D5 und D6 vorgesehen, um zwischen dem Rastvorsprung
13 und der Rastausnehmung9 in radialer und axialer Richtung einerseits ein ausreichendes Spiel zu haben, und um andererseits die Hülse5 sicher in dem jeweiligen Lagerauge4 festzuhalten. - Die Hülse
5 kann aufgrund ihres einfachen Aufbaus vorzugsweise in einem pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt werden. -
- 1
- Führungsschiene, Spannschiene
- 2
- Grundkörper
- 3
- Berührungsfläche
- 4a
- Lagerauge, kreisförmig
- 4b
- Lagerauge, langlochförmig
- 5
- Hülse
- 6
- Innere zylindrische Oberfläche der Hülse
- 7
- Äußere zylindrische Oberfläche der Hülse
- 8
- Plane Führungsfläche an der Hülse
- 9
- Rastausnehmung
- 10
- Flansch
- 11
- Zylindrische Innenwand des Lagerauges
- 12
- Plane Führungsfläche im Lagerauge
- 13
- Rastvorsprung
- D1–D6
- Toleranz, Spiel
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19913288 A1 [0003]
- - DE 19923923 A1 [0004]
Claims (8)
- Führungs- oder Spannschiene in einem Zugmitteltrieb, wobei die Führungs- oder Spannschiene (
1 ) zumindest ein Lagerauge (4a ,4b ) mit einer Hülse (5 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5 ) an einem Ende einen radial überstehenden Flansch (10 ) mit zwei einander gegenüberliegenden Rastausnehmungen (9 ) aufweist, und am Lagerauge (4 ) zwei korrespondierende Rastvorsprünge (13 ) ausgebildet sind. - Führungs- oder Spannschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- oder Spannschiene (
1 ) aus Kunststoff und die Hülse (5 ) aus einem Metall bestehen. - Führungs- oder Spannschiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hülse (
5 ) plane Führungsflächen (8 ) und am Lagerauge (4 ) plane Führungsflächen (12 ) im Bereich der Rastausnehmungen (9 ) bzw. im Bereich der Rastvorsprünge (13 ) ausgebildet sind. - Führungs- oder Spannschiene nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- oder Spannschiene (
1 ) über zwei Lageraugen (4a ,4b ) verfügt, wovon ein Lagerauge (4b ) langlochförmig ausgebildet ist. - Führungs- oder Spannschiene nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser der Hülse (
5 ) geringfügig kleiner ist als ein Innendurchmesser des Lagerauges (4 ). - Führungs- oder Spannschiene nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge der Hülse (
5 ) geringfügig kleiner oder größer ist als eine Tiefe des Lagerauges (4 ). - Führungs- oder Spannschiene nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (
5 ) in einem pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt ist. - Führungs- oder Spannschiene nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- oder Spannschiene (
1 ) zweiteilig ausgebildet ist, mit einem die Lageraugen (4a ,4b ) aufweisenden Grundkörper (2 ) und einem eine Berührungsfläche (3 ) zur Anlage an das Zugmittel aufweisenden zweiten Bauteil, die fest miteinander verbindbar sind.
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US8430773B2 (en) | 2013-04-30 |
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