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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfiltervorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2011 011 595 A1 ist eine Luftfiltervorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die ein in ein Filtergehäuse einsetzbares Filterelement aufweist, welches an seiner Anström-Stirnseite mit einem Rahmenteil verbunden ist. Das Rahmenteil überragt die Mantelfläche des Filterelementes in seitlicher Richtung und dient zur Abstützung am stirnseitigen Rand des Filtergehäuses. Das Rahmenteil wird von einem aufgesetzten Deckel, der über Spannklammern mit dem Filtergehäuse zu verbinden ist, gegen das Filtergehäuse gedrückt. Die Luftzufuhr erfolgt über den Deckel, der als zweiteiliger Zyklonabscheider ausgebildet ist.
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Aus der
US 6,117,202 ist eine Luftfiltervorrichtung für Reinräume bekannt, die ein faltenförmiges Filterelement mit einem seitlichen Rahmenteil aufweist, das im Bereich einer Stirnseite U-förmig ausgebildet ist und ein Dichtungselement aufnimmt. In die U-förmige Aufnahme mit dem darin angeordneten Dichtungselement ragt ein Vorsprung eines Filtergehäuses ein, in welches das Filterelement eingesetzt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine dichte und dauerhafte Verbindung zwischen einem Luftfilterelement und einem aufnehmenden Filtergehäuse zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Luftfiltervorrichtung wird beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um die der Brennkraftmaschine zuzuführende Verbrennungsluft einer Filtration zu unterziehen. In Betracht kommt sowohl eine Anwendung bei Lastkraftwagen als auch bei Personenkraftwagen.
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Die Luftfiltervorrichtung weist ein Filtergehäuse und ein in das Filtergehäuse einsetzbares Filterelement auf, das teilweise oder vollständig von einem umgreifenden Rahmenteil eingefasst ist. Das Rahmenteil befindet sich vorzugsweise an einer Stirnseite des Filterelementes, insbesondere an der Anström-Stirnseite.
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Am Rahmenteil ist ein Dichtungselement angeordnet, dem am Filtergehäuse ein Abstützwulst zugeordnet ist. Das Dichtungselement liegt dichtend an dem gehäuseseitigen Abstützwulst an, so dass eine strömungsdichte Verbindung zwischen dem filterelementseitigen Dichtungselement und dem gehäuseseitigen Abstützwulst gegeben ist und Fehlluftströme vermieden werden. Der Abstützwulst steht hierbei über die unmittelbar benachbarten Abschnitte der Filtergehäusewandung, an der der Abstützwulst angeordnet ist, über, so dass sich der Abstützwulst in das Material des Dichtungselementes eindrückt. Dies hat den Vorteil, dass die Gefahr eines Abscherens des Dichtungselementes bei einer Relativbewegung zwischen Filterelement bzw. Rahmenteil und Filtergehäuse reduziert ist. Es kann außerdem vermieden werden, dass ein Teil des Dichtungselementes zwischen dem Filtergehäuse und dem Rahmenteil eingeklemmt wird, was zu einer Verringerung der Dichtungswirkung und ggf. einer Zerstörung des Dichtungselementes führen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist der Abstützwulst zumindest in dem in das Dichtungselement einragenden Abschnitt eine geringere Breite auf als das Dichtungselement, so dass der Abstützwulst bei mittiger Beaufschlagung des Dichtungselementes einen seitlichen Abstand zu den Rahmenteilwandabschnitten aufweist, welche das Dichtungselement einfassen. Es erfolgt somit nur eine Dichtabstützung zwischen dem Dichtungselement und dem Abstützwulst.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Dichtungselement in einem umlaufenden, nach außen offenen Aufnahmeraum am Rahmenteil aufgenommen. Das Rahmenteil weist zwei beabstandete, den Aufnahmeraum seitlich begrenzende Schenkel auf, die vorzugsweise einteilig mit dem Rahmenteil ausgebildet sind. Der Aufnahmeraum bildet am Rahmenteil eine umlaufende Nut, in die das vorzugsweise einteilig und durchgehend ausgebildete Dichtungselement eingesetzt ist. Vorteilhafterweise überragt das Dichtungselement in seinem unbelasteten Zustand die Stirnseiten der seitlich begrenzenden Schenkel des Aufnahmeraums nicht. Gemeinsam mit dem überstehenden Abstützwulst führt dies in der Dichtposition dazu, dass der Abstützwulst in das Dichtmaterial einragt und zugleich die Stirnseite des Dichtungselementes sich maximal bis zu den Stirnseiten der begrenzenden Schenkel des Aufnahmeraums erstreckt. Hierdurch ist über den einragenden Abschnitt des Abstützwulstes im Dichtungselement sowohl eine Abstützung und Abdichtung entlang der Verbindungslinie von Dichtungselement und Abstützwulst als auch in Querrichtung hierzu gegeben.
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Der Abstützwulst ist fest an der Wandung des Filtergehäuses angeordnet. Es kommt sowohl eine einteilige Ausführung in Betracht, bei der der Abstützwulst einen überstehenden Abschnitt an der Wandung des Filtergehäuses bildet, als auch eine zweiteilige Ausführung, bei der der Abstützwulst als ein separates Bauteil ausgebildet ist, das aber fest mit der Wandung des Filtergehäuses verbunden ist.
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Der Abstützwulst weist beispielsweise eine Pilzform auf, wobei der Pilzhut auf der dem Dichtungselement abgewandten Seite liegt und der Pilzstiel in Kontakt mit dem Dichtungselement tritt. Vorteilhafterweise ist der Abstützwulst auf der dem Dichtungselement zugewandten Seite abgerundet ausgebildet, beispielsweise teilkreisförmig, wodurch die Gefahr eines Einschneidens in das Material des Dichtungselementes reduziert ist. Die abgerundete Stirnseite unterstützt vielmehr ein Zusammendrücken des Dichtungselementes.
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Der Abstützwulst ist, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, umlaufend am Filtergehäuse ausgebildet, ebenso das Dichtungselement, welches am Rahmenteil angeordnet ist. Dadurch wird eine allseitige Abdichtung zwischen dem Filterelement und dem aufnehmenden Filtergehäuse erreicht.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung bildet das umlaufende Rahmenteil eine Aufnahme für einen Luftkanal, der Teil des Luftströmungswegs durch die Luftfiltervorrichtung ist. Das Rahmenteil nimmt den Luftkanal auf und verbindet diesen mit dem Filterelement. Der Luftkanal dient vorzugsweise für die Zufuhr von Rohluft zur Roh- bzw. Anströmseite des Filterelementes; möglich ist aber auch eine Anordnung des Luftkanals an der Rein- bzw. Abströmseite des Filterelementes und dementsprechend eine Ausführung als Reinluftkanal.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Rahmenteil im montierten Zustand zumindest teilweise an der Außenseite des Filtergehäuses angeordnet. Dies ermöglicht es, dass der Luftkanal unmittelbar mit dem Rahmenteil verbunden werden kann. Außerdem kann der außen liegende Abschnitt des Rahmenteils zur Verbindung mit dem Filtergehäuse herangezogen werden. Dem Rahmenteil kommt somit eine doppelte Funktion zu: zum einen die Verbindung des Filterelementes mit dem Filtergehäuse und zum anderen die Verbindung des Luftkanals mit dem Filterelement. Eine zusätzliche Befestigungseinrichtung für die Befestigung des Luftkanals am Filtergehäuse ist nicht erforderlich.
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Das Rahmenteil kann mit dem Filterelement verklebt sein. Das Verkleben erfolgt mithilfe eines Flüssigklebers, der im nicht-abgebundenen Zustand in einen Klebstoffaufnahmeraum eingefüllt wird, welcher zwischen dem Rahmenteil und dem Filterelement liegt. Um zu verhindern, dass der Flüssigkleber vor dem Aushärten entlang der Außenseite des Filterelementes entlang strömt, befindet sich zwischen dem Rahmenteil und dem Filterelement vorteilhafterweise eine Dichtlippe, die den Klebstoffaufnahmeraum zwischen Rahmenteil und Filterelement begrenzt. Die Dichtlippe verhindert ein unkontrolliertes Abströmen des Flüssigklebers während des Verbindungsprozesses zwischen Rahmenteil und Filterelement. Die Dichtlippe kann auch nach dem Fertigstellen der Verbindung am Filterelement bzw. am Rahmenteil verbleiben und gemeinsam mit diesen Bauteilen in das Filtergehäuse eingesetzt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht eine Luftfiltervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Filtergehäuse und einem an der Stirnseite eingesetzten Filterelement, das von einem umlaufenden Rahmenteil eingefasst ist, über das das Filterelement am Filtergehäuse gehalten ist,
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2 ein quaderförmiges Filterelement mit stirnseitigem Rahmenteil,
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3 eine 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit einem in das Rahmenteil des Filterelementes eingesetzten Luftkanal,
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4 einen Schnitt längs durch die Luftfiltervorrichtung gemäß 3,
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5 eine stirnseitige Ansicht der Luftfiltervorrichtung im Bereich der Anströmseite des Filterelementes,
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6 einen Schnitt vertikal durch die Luftfiltervorrichtung,
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7 das Detail VII aus 4 in vergrößerter Darstellung, mit einem Dichtungselement am Rahmenteil, dem ein gehäuseseitiger Abstützwulst zugeordnet ist, sowie mit einer Dichtlippe, die einen Klebstoffaufnahmeraum zwischen Rahmenteil und Filterelement begrenzt,
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8 das Detail VIII aus 6 in vergrößerter Darstellung, mit dem rahmenseitigen Dichtungselement und dem gehäuseseitigen Abstützwulst,
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9 das Detail IX aus 3, mit einer Spannklammer zur Sicherung des Rahmenteils am Filtergehäuse,
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10 das Detail X aus 3, mit einer Darstellung der formschlüssigen Verbindung des Luftkanals am Rahmenteil.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren ist eine Luftfiltervorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise für einen Lastkraftwagen dargestellt, die zur Filtration der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft eingesetzt wird. Die Luftfiltervorrichtung 1 weist in einem Filtergehäuse 2 ein Filterelement 3 auf, das im Bereich seiner stirnseitigen Anströmseite von einem umlaufenden Rahmenteil 4 eingefasst ist. Das Filterelement 3 ist beispielhaft als faltenförmiger Filterbalg ausgeführt.
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Das Rahmenteil 4 befindet sich unmittelbar benachbart zu der Anström- bzw. Rohseite 5 des Filterelementes 3, dem gemäß Pfeil 6 die zu reinigende Luft zugeführt wird. Nach der Filtration tritt die gereinigte Luft über die Rein- bzw. Abströmseite des Filterelements aus und verlässt über einen Abströmstutzen 9 gemäß Pfeil 7 das Filtergehäuse 2. Das Filterelement 3 ist über Spannklammern 8, welche das Rahmenteil 4 mit dem Filtergehäuse 2 verbinden, am Filtergehäuse 2 gesichert. Im montierten Zustand übergreift das Rahmenteil 4 die Stirnkante des Filtergehäuses und erstreckt sich bis zu der außen liegenden Mantelfläche des Filtergehäuses in dem der Einsetzöffnung für das Filterelement benachbarten Bereich.
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Wie der Einzeldarstellung gemäß 2 zu entnehmen, ist das Filterelement 3 quaderförmig ausgebildet und besitzt einen rechteckförmigen Querschnitt. Dementsprechend sind auch die Anströmseite 5 des Filterelementes 3 sowie das Rahmenteil 4 rechteckförmig ausgebildet. Das Rahmenteil 4 steht über die Außenseiten des Filterelementes 3 über, wobei die Stirnseite des Rahmenteils am überstehenden Abschnitt auf der der Anströmseite 5 abgewandten Seite eine Abstützfläche bildet, die im montierten Zustand an der offenen Stirnseite des Filtergehäuses aufliegt. Diese Abstützfläche am Rahmenteil 4 ist mit Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
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Im montierten Zustand liegt das Rahmenteil 4 zumindest im Wesentlichen außerhalb des Filtergehäuses 2 (1, 3 und 4) und wird über die Spannklammern 8 mit dem Filtergehäuse 2 verbunden. Das Rahmenteil 4 bildet im Bereich der Anströmseite des Filterelementes 3 eine Aufnahme für einen Luftkanal 11 (3, 4), über den Rohluft gemäß Pfeil 6 der Luftfiltervorrichtung 1 zugeführt wird. Der Luftkanal 11 wird in die Aufnahme im Rahmenteil 4 eingesteckt und mithilfe einer Formschlussverbindung 12 formschlüssig mit dem Rahmenteil 4 verbunden. Die Formschlussverbindung 12, die in 10 im Detail dargestellt ist, umfasst Ausnehmungen 13 im Rahmenteil 4 sowie elastisch federnde Rastnasen 14 an der der Stirnseite zugewandten Außenseite des Luftkanals 11. Die Rastnasen 14 können in Radialrichtung elastisch nach innen gedrückt werden, so dass ein Einführen des Luftkanals 11 bis zum formschlüssigen Einrasten der Rastnasen 14 in die Ausnehmungen 13 möglich ist. In gleicher Weise kann die Formschlussverbindung 12 durch radiales Herausdrücken der Rastnasen 14 aus den Ausnehmungen 13 auch wieder gelöst werden. Die Verbindung zwischen Luftkanal 11 und Rahmenteil 4 erfolgt ausschließlich über die Formschlussverbindung 12 und damit zwischen diesen beiden Bauteilen. Eine Verbindung zwischen dem Luftkanal 11 und dem Filtergehäuse 2 ist dagegen nicht vorgesehen. Die Formschlussverbindung 12 liegt unmittelbar außerhalb der stirnseitigen Öffnung im Filtergehäuse 2.
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In den 7 und 8 ist eine Dichtungsanordnung zwischen dem Rahmenteil 4 und dem Filtergehäuse 2 gezeigt. Die Dichtungsanordnung umfasst ein Dichtungselement 15, das in einen umlaufenden Aufnahmeraum 16 am Rahmenteil 4 eingesetzt ist. Der Aufnahmeraum 16 ist an der dem Filtergehäuse 2 zugewandten Stirnseite offen ausgebildet und wird von zwei zueinander beabstandeten Schenkeln 17 und 18 begrenzt, die einteilig mit dem Rahmenteil 16 ausgebildet sind.
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Am Filtergehäuse 2 befindet sich ein Abstützwulst 19, der mit dem Dichtungselement 15 zusammenwirkt. Der Abstützwulst 19 kann einteilig mit dem Filtergehäuse 2 oder als separat ausgeführtes Bauteil ausgebildet sein, welches aus einem anderen Material als das Filtergehäuse bestehen kann, jedoch fest mit dem Filtergehäuse 2 verbunden ist. Der Abstützwulst 19 weist im Querschnitt eine Pilzform auf, wobei ein schmalerer Stiel des Abstützwulstes 19 dem Dichtungselement 15 zugewandt ist und mit diesem in Kontakt steht. Der Schenkel des Abstützwulstes 19 weist eine geringere Breite als das Dichtungselement 15 auf und beaufschlagt das Dichtungselement 15 mittig. Diese Ausführung ist hinreichend strömungsdicht, außerdem ist die Gefahr eines Abscherens im Bereich des Dichtungselementes 15 erheblich reduziert. Das Dichtungselement 15 schließt vorteilhafterweise mit der Stirnseite der Schenkel 17, 18 ab, so dass auch bei einer Relativbewegung zwischen dem Rahmenteil 4 und dem Filtergehäuse 2 kein Abscheren im Bereich der Stirnseite des Dichtungselementes 15 erfolgen kann.
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Der Abstützwulst 19 steht über die unmittelbar benachbarten Wandungen des Filtergehäuses 2 über und drückt in das nachgiebige Material des Dichtungselementes 15 ein. Die Stirnseite des Stiels des Abstützwulstes 19, der in das Dichtungselement 15 einragt, ist abgerundet ausgeführt.
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Des Weiteren ist den 7 und 8 in Verbindung mit den 5 und 6 zu entnehmen, dass das Rahmenteil 4 mit dem Filterelement 3 verklebt ist. Die Verklebung erfolgt über einen umlaufend angeordneten Klebstoffeintrag 20, der in einen Klebstoffaufnahmeraum 21 zwischen dem Rahmenteil 4 und dem Filterelement 3 eingefüllt ist. Das Einfüllen erfolgt während des Herstellungsprozesses im flüssigen Kleberzustand, der anschließend aushärtet. Um während des Aushärtevorgangs zu vermeiden, dass Klebstoff 20 aus dem Klebstoffaufnahmeraum 21 nach unten abströmt, ist an dem im Querschnitt etwa dreieckförmigen Klebstoffaufnahmeraum 21 eine Dichtlippe 22 angeordnet (5, 7). Die Dichtlippe 22 ist fest mit dem Rahmenteil 4 verbunden und bleibt auch im ausgehärteten Zustand des Klebstoffes 20 am Rahmenteil 4 angeordnet.
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Der Klebstoffaufnahmeraum 21 ist gegenüber dem Aufnahmeraum 16 zur Aufnahme des Dichtungselementes 15 radial nach innen versetzt angeordnet und gegenüber dem Aufnahmeraum 16 für das Dichtungselement 15 von dem Schenkel 18 separiert, der zugleich den Klebstoffaufnahmeraum 21 seitlich begrenzt. Am Fuß des Schenkels 18 ist die Dichtlippe 22 angeordnet, welche sich schräg nach innen erstreckt und die spitz zulaufende Seite des Klebstoffaufnahmeraums begrenzt; die freie Stirnseite der Dichtlippe 22 liegt an der äußeren Mantelfläche des Filterelementes 3 an.
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Die Dichtlippe 22 ist an den beiden gegenüberliegenden Längsseiten des rechteckförmigen Rahmenteils 4 angeordnet (5). An den Schmalseiten des Filterelementes 3 befindet sich jeweils ein Seitenband 23, das fest mit dem Filterelement 3 verbunden ist und das im Bereich der Schmalseiten den Klebstoffaufnahmeraum 21 zu seiner spitz zulaufenden Seite hin begrenzt (5, 6 und 8).
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In 9 ist die Abstützung des Rahmenteils 4 an einer Gegenkontaktfläche am Filtergehäuse 2 sowie die Verbindung über die Spannklammer 8 dargestellt. Der das Filterelement radial überragende Teil des Rahmenteils 4 weist die Abstützfläche 10 auf (siehe auch 2), welche der Anströmseite abgewandt ist und im verbundenen Zustand an der Gegenkontaktfläche 24 am Filtergehäuse anliegt. Die Spannklammer 8 ist schwenkbeweglich an der Außenfläche des Filtergehäuses 2 gehalten und übergreift im gespannten Zustand sowohl den gehäuseseitigen Abschnitt mit der Gegenkontaktfläche 24 als auch den Abschnitt des Rahmenteils 4 mit der Abstützfläche 10. Die Spannklammer 8 ist elastisch ausgeführt, im gespannten Zustand übergreift ein Spannabschnitt 8a den Absatz am Rahmenteil 4, an dem die Abstützfläche 10 angeordnet ist, und drückt hiermit das Rahmenteil 4 mit der Abstützfläche 10 gegen die Gegenkontaktfläche 24 am Filtergehäuse 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011011595 A1 [0002]
- US 6117202 [0003]
