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Die Erfindung betrifft eine Batteriebaugruppe und eine Telematikeinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 11.
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Aus der
CN 203 604 463 U ist eine Batteriebaugruppe bekannt, welche wenigstens eine erste Batteriezelle, eine zweite Batteriezelle, eine Leiterplatte und ein Gehäuse umfasst, wobei die Batteriezellen länglich, insbesondere zylinderförmig, ausgebildet sind, wobei in dem Gehäuse die Batteriezellen und die Leiterplatte aufgenommen sind, wobei die Batteriezellen derart angeordnet sind, dass eine Mittellängsachse der ersten Batteriezelle und eine Mittellängsachse der zweiten Batteriezelle parallel zueinander verlaufen und die Leiterplatte zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle angeordnet ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Batteriebaugruppe bzw. eine Telematikeinheit mit einer Batteriebaugruppe vorzuschlagen, welche einen besonders kompakten Aufbau aufweist. Insbesondere ist es auch Aufgabe der Erfindung eine Batteriebaugruppe bzw. eine Telematikeinheit mit einer Batteriebaugruppe vorzuschlagen, bei welcher eine zuverlässige Temperaturüberwachung aller Batteriezellen besonders einfach möglich ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 11 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 11 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Batteriebaugruppe ist eine erste Ebene, welche durch eine Breitseite der Leiterplatte gebildet ist, winklig, zu einer zweiten Ebene angeordnet, wobei die Mittellängsachsen der Batteriezellen die zweite Ebene aufspannen. Hierdurch wird eine gewünschte Beabstandung der Batteriezellen zur Unterbringung der Leiterplatte genutzt, so dass für eine Unterbringung der Leiterplatte in dem Gehäuse wenig zusätzlicher Bauraum zur Verfügung gestellt werden muss. Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die erste Ebene und die zweite Ebene im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Hierdurch bildet die Leiterplatte unter minimalem Platzbedarf eine Wandung zwischen den Batteriezellen. Eine rechtwinklige Anordnung der Ebenen bringt insbesondere auch den Vorteil mit sich, dass beide Batteriezellen in gleicher Weise seitliche der Leiterplatte positioniert werden können und so eine Zusammenbau der Batteriebaugruppe vereinfacht ist.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass die erste Ebene eine Montagefläche der Leiterplatte bildet, auf welcher wenigstens ein Teil der elektronischen Bauteile angeordnet ist. Hierdurch ist wenigstens ein Teil der elektronischen Bauteile ebenfalls zwischen den Batteriezellen angeordnet, so dass zwischen den Batteriezellen vorhandener Bauraum, welcher insbesondere bei einer Verwendung von zylindrischen Batteriezellen vorhanden ist, optimal ausgenutzt wird.
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Es ist auch vorgesehen, dass die Leiterplatte Anschlussleitungen zum Anschluss der Batteriezellen umfasst, wobei Pluspole bzw. Minuspole der Batteriezellen über die Anschlussleitungen mit der Leiterplatte verbunden sind, wobei die Anschlussleitungen insbesondere durch Steckverbindungen an dem Gehäuse fixiert sind. Durch die zentrale, mittige Anordnung der Leiterplatte in dem Innenraum des Gehäuses lassen sich alle Pole der Batteriezellen mit Anschlussleitungen kontaktieren, welche kürzer als eine Länge der Batteriezellen sind, welche in Richtung der Längsachse der Batteriezelle gemessen ist.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Leiterplatte Kontaktleitungen zur elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Gerät, insbesondere einem Telematikgerät umfasst, um Energie abzugeben oder um Energie aufzunehmen, wobei diese Kontaktleitungen quer zu Längsachsen der Batteriezellen durch das Gehäuse hindurch auf eine Außenseite des Gehäuses geführt sind. Durch eine derartige Führung der Kontaktleitungen sind kurze Kontaktleitungen ausreichend, so dass Material und Gewicht eingespart werden kann.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Gehäuse einen Vorsprung mit Führungsrippen umfasst, wobei die Kontaktleitungen mit dem Vorsprung verbunden sind und einen Kontaktierungsbereich bilden. Hierdurch ist eine Art Stecker gebildet, mittels welchem die Batteriebaugruppe sicher und einfach mit einem Gegenstecker eines elektrischen Geräts verbindbar ist.
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Es ist auch vorgesehen, dass das Gehäuse wenigstens eine erste Gehäuseschale und eine zweite Gehäuseschale umfasst, wobei wenigstens eine der Gehäuseschalen wenigstens einen, insbesondere durch gegenüberliegende Rippen gebildeten Schlitz umfasst, in welchen die Leiterplatte eingesteckt ist. Durch eine mehrteilige Ausbildung des Gehäuses lassen sich die Batteriezellen und die Leiterplatte einfach montieren. Rippen lassen sich in dem Innenraum des Gehäuses einfach und platzsparend unterbringen.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass wenigstens eine der Rippen auch eine Anlage für eine Batteriezelle bildet, wobei die Anlage insbesondere als Anlagefläche ausgebildet ist, wobei die Anlagefläche insbesondere an eine Krümmung einer zylindrische Mantelfläche einer der Batteriezellen angepasst ist. In einer Doppelfunktion, in welcher eine Rippe sowohl die Leiterplatte als auch eine der Batteriezellen abstützt, ist diese im Hinblick auf eine Einsparung von Bauraum besonders effektiv.
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Gemäß einer Ausführungsvariante ist es auch vorgesehen, dass eine Elektronikeinheit die Leiterplatte und auf dieser angeordnete elektronische Bauteile umfasst, wobei die Elektronikeinheit weiterhin einen Temperatursensor umfasst, wobei der Temperatursensor insbesondere auf der Leiterplatte angeordnet ist und insbesondere derart angeordnet ist, dass dieser gleiche Abstände zu der ersten Batteriezelle und zu der zweiten Batteriezelle aufweist. Hierdurch kann auch eine Temperatursensor platzsparend untergebracht werden und kann insbesondere mit einem einzigen Temperatursensor eine Temperatur des Gesamtsystems zuverlässig gemessen werden, da die Überwachung unabhängig, von welcher Batteriezelle eine steigende Temperatur verursacht wird, in vergleichbarer Genauigkeit erfolgt.
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Schließlich ist es vorgesehen, eine Ladespannung beim Laden der Batteriezellen und/oder eine Entladespannung beim Entladen der Batteriezellen mittels der Elektronikeinheit insbesondere auch temperaturgesteuert zu regeln. Hierdurch lässt sich sowohl ein Ladevorgang als auch ein Entladevorgang besonders schonend für die Batteriezellen ausführen.
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Bei der erfindungsgemäßen Telematikeinheit für ein Fahrzeug, welche ein Telematikgerät und eine Batteriebaugruppe umfasst, bei welcher das Telematikgerät zur Energieversorgung an ein Bordnetz des Fahrzeugs angeschlossen ist, bei welcher die Batteriebaugruppe zur Energieversorgung des Telematikgeräts bei Ausfall der durch das Bordnetz zur Verfügung gestellten Energieversorgung vorgesehen ist und bei welcher das Telematikgerät wenigstens eine Sende- und Empfangseinheit umfasst, ist es vorgesehen, dass die Batteriebaugruppe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist. Hierdurch ergeben sich für die Telematikeinheit die zu den Ansprüchen 1 bis 10 angeführten Vorteile.
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Im Sinne der Erfindung werden unter elektronischen Bauteilen Widerstände, Kondensatoren, Controller, Leuchtdioden, Sensoren und vergleichbare Bauteile verstanden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Hierbei zeigt:
- 1: eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Batteriebaugruppe;
- 2: eine perspektivische Ansicht der in der 1 gezeigten Batteriebaugruppe im montierten Zustand, wobei eine Montage der Sicherungsmittel noch nicht erfolgt ist;
- 3: eine perspektivische Ansicht der in der 1 gezeigten Batteriebaugruppe im vollständig montierten Zustand;
- 4: eine perspektivische Ansicht der Elektronikeinheit der in der 1 gezeigten Batteriebaugruppe;
- 5: eine perspektivische Ansicht der in die untere Gehäuseschale eingebetteten Elektronikeinheit;
- 6: eine perspektivische Ansicht der in die untere Gehäuseschale eingebetteten Elektronikeinheit bei eingesetzten Batteriezellen und
- 7: eine schematische Darstellung eine Telematikeinheit.
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In der 1 ist eine erfindungsgemäße Batteriebaugruppe 1 in Explosionsansicht gezeigt. Die Batteriebaugruppe 1 umfasst einer erste Batteriezelle 2, eine zweite Batteriezelle 3, eine Elektronikeinheit 6 und ein Gehäuse 5. Die Elektronikeinheit 6 umfasst eine Leiterplatte 7 und auf dieser angeordnete elektronische Bauteile 8 (siehe auch 4 und 5, wobei die Bauteile 8 nur exemplarisch mit Bezugszeichen bezeichnet sind). Das Gehäuse 5 umfasst eine erste, untere Gehäuseschale 9 und eine zweite obere Gehäuseschale 10 sowie zwei Sicherungsmittel 11, 12, welche durch zu Ringen geschlossene Klebebandstreifen 13, 14 gebildet sind. Die Elektronikeinheit 6 umfasst weiterhin Anschlussleitungen 15a, 15b, 16, welche zum Anschluss der Batteriezellen 2, 3 an die Elektronikeinheit 6 vorgesehen sind. Weiterhin umfasst die Elektronikeinheit 6 Kontaktleitungen 17, 18, 19, 20 und 21, welche zum elektrischen Anschluss der Batteriebaugruppe 1 an ein in der 7 schematische dargestelltes elektrisches Gerät 101 dienen.
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In der 2 ist die Batteriebaugruppe 1 ausgenommen der Sicherungsmittel 11, 12 im zusammengebauten Zustand in perspektivischer Ansicht gezeigt. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass die obere Gehäuseschale 10 mit einer angeformten Lasche 22 formschlüssig mit der unteren Gehäuseschale 9 verbunden ist, wobei die Lasche 22 hierzu eine Ausnehmung 22a aufweist und die untere Gehäuseschale 9 hierzu einen keilartigen Vorsprung 23 (siehe auch 1) umfasst. Gegenüberliegend zu der Lasche 22 und dem Vorsprung 23 sind an den Gehäuseschalen 9, 10 eine weitere Lasche und ein weiterer Vorsprung angeordnet, so dass die Gehäuseschalen 9, 10 an gegenüberliegenden Querseiten 25, 26 des Gehäuses 5 miteinander verbunden sind.
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In der 3 ist die Batteriebaugruppe 1 dann in einem vollständig montierten Zustand gezeigt, in welchem die Sicherungsmittel 12, 13 das aus den beiden Gehäuseschalen 9, 10 zusammengesetzte Gehäuse 5 umgreifen, so dass die miteinander rastend verbundenen Gehäuseschalen 9, 10 sich auch bei Erschütterungen nicht voneinander trennen können. Die Gehäuseschalen 9, 10 sind durch sich gegenseitige überlappende Randbereiche und/oder eine nicht dargestellte Dichtung derart miteinander verbunden, dass ein Innenraum 24 (siehe 6) des Gehäuses 5 gegenüber einer Umgebung U wasserdicht abgedichtet ist.
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In den 4, 5 und 6 ist nun in Schritten eine Art Montageablauf dargestellt. In der 4 sind auf der Leiterplatte 7 die elektronischen Bauteile 8 erkennbar. Weiterhin sind die Anschlussleitung 15a und 15b mit der Leiterplatte 7 verbunden, so dass diese bei eingesetzten Batteriezellen 2, 3 mit einem Pluspol 27a der ersten Batteriezelle 2 und einen Minuspol 28b der zweiten Batteriezelle 3 verbunden ist (siehe auch 1). Hierbei sind die in Reihe geschalteten Batteriezellen 2, 3 mit einem Minuspol 27b der ersten Batteriezelle 2 und einem Pluspol 28a der zweiten Batteriezelle 3 über die Anschlussleitung 16 verbunden (siehe auch 1), welche - wie in der 5 gezeigt - an der unteren Gehäuseschale 9 fixiert ist und keinen elektrischen Kontakt zu der Leiterplatte 7 aufweist. Die Kontaktleitungen 17 bis 21 sind mit der Leiterplatte 7 elektrisch verbunden, so dass über diese der Elektronikeinheit 6 elektrische Energie zugeführt oder von dieser abgeführt werden kann. Die Elektronikeinheit 6 bildet eine Schaltung 29, welche wahlweise das Laden oder das Entladen der Batteriezellen 2, 3 ermöglicht. Hierbei ist es vorgesehen, dass die Elektronikeinheit 6 eine Entladespannung beim Entladen der Batteriezellen 2, 3 regelt und somit als Aufwärtswandler arbeitet, welcher eine von den Batteriezellen 2, 3 zu Verfügung gestellte Spannung erhöht. Gemäß einer Ausführungsvariante ist es auch vorgesehen, dass die Elektronikeinheit 6 wahlweise eine Ladespannung beim Laden der Batteriezellen 2, 3 oder eine Entladespannung beim Entladen der Batteriezellen 2, 3 regelt.
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Nachdem die 5 zeigt wie die Elektronikeinheit 6 und insbesondere deren Leiterplatte 7 mit der unteren Gehäuseschale 9 verbunden ist, zeigt die 6 die in der 5 gezeigte Anordnung in einer um etwa 180° um eine Hochsachse HA (siehe 5) gedrehten Ansicht bei eingesetzten Batteriezellen 2, 3. Hierbei werden die Batteriezellen 2, 3 entsprechend den in der 5 gezeigten Pfeilen II, III an die Elektronikeinheit 6 seitlich herangeschoben.
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Entsprechend ist - wie aus der 6 ersichtlich ist - die Elektronikeinheit 6 zwischen der ersten Batteriezelle 2 und der zweiten Batteriezelle 3 angeordnet. Hierbei sind die Batteriezellen 2, 3 als zylinderartig geformte Batteriezellen ausgebildet. Die Batteriezellen 2, 3 sind so ausgerichtet, dass eine Mittellängsachse 2a der ersten Batteriezelle 2 und eine Mittellängsachse 3a der zweiten Batteriezelle 3 parallel zueinander verlaufen. Die zylinderartig geformten Batteriezellen, sind insbesondere in der Bauform von AA-Zellen oder AAA-Zellen ausgebildet. Durch deren zylinderartige Formgebung ergibt sich bei parallel liegenden Batteriezellen zwischen deren sich mit konvexer Krümmung gegenüber liegenden Mantelabschnitten erheblicher Bauraum, welcher in geometrischer Annäherung durch zwei Hohlprofile mit dreieckähnlichem Querschnitt beschrieben werden kann. Sofern die Batteriezellen voneinander leicht beabstandet sind, was bei Batteriebaugruppen regelmäßig der Fall ist, um eine zu starke Erwärmung der Batteriezellen zu vermeiden, liegt zwischen den beiden Batteriezellen ein Freiraum, durch welchen die als Hohlprofile beschriebenen Bauräume verbunden werden können und welcher insbesondere zur Durchführung der Leiterplatte der Elektronikeinheit geeignet ist.
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Die Batteriezellen 2, 3 und die Elektronikeinheit 6 sind so aufeinander ausgerichtet, dass eine Montagefläche 30 (siehe auch 5) der Leiterplatte 7, welche durch eine Breitseite 4 der Leiterplatte 7 gebildet ist und auf welcher wenigstens ein Teil der elektronischen Bauteile 8 angeordnet ist, eine erste Ebene E30 definiert, wobei diese erste Ebene E30 senkrecht zu einer durch die Mittellängsachse 2a ersten Batteriezelle 2 und die Mittellängsachse 3a der zweiten Batteriezelle 3 definierten und aufgespannten zweiten Ebene E23 steht. Hierbei liegen beide Mittellängsachse 2a und 3a in der zweiten Ebene E23.
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Alternativ lässt sich die Ausrichtung der Leiterplatte 7 der Elektronikeinheit 6 zu den Batteriezellen 2, 3 auch so beschreiben, dass die durch die Breitseite 4 der Leiterplatte 7 gebildete erste Ebene E30 parallel zu einer dritten, gedachten Ebene E2a, in welcher die Mittellängsachse 2a der ersten Batteriezelle 2 liegt, und parallel zu einer vierten, gedachten Ebene E3a, in welcher die Mittellängsachse 3a der zweiten Batteriezelle 3 liegt, ausgerichtet ist.
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Aus einer Zusammenschau der 2 und 6 ist ersichtlich, dass Kontaktleitungen 17 bis 21 quer zu den Längsachsen 2a, 3a der Batteriezellen 2, 3 durch das Gehäuse 5 hindurch auf eine Außenseite 31 des Gehäuses 5 geführt sind. Hierbei weist das Gehäuse 5 ein Vorsprung 32 auf, welcher Führungsrippen 33 (nur exemplarisch mit Bezugszeichen bezeichnet) umfasst. Die Kontaktleitungen 17 bis 21 sind mit dem Vorsprung 32 verbunden und bilden einen Kontaktierungsbereich 34.
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Die untere Gehäuseschale 9, welche ein Trägerelement bildet, umfasst zwei durch gegenüberliegende Rippen 35, 36 sowie 37, 38 gebildete Schlitze 39 bzw. 40, in welche die Leiterplatte 7 eingesteckt ist (siehe insbesondere 1 und 5).
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Die Rippen 35, 37 bzw. 36, 38 bilden jeweils eine Anlage für die Batteriezelle 2 bzw. 3. Die Anlage ist als Anlagefläche ausgebildet und an eine Krümmung einer zylindrischen Mantelfläche M2 bzw. M3 der Batteriezellen 2 bzw. 3 angepasst (siehe insbesondere 1 und 5).
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Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst die Elektronikeinheit 6 auch einen Temperatursensor 41 (siehe 5). Dieser ist auf der Leiterplatte 7 derart angeordnet, dass dieser gleiche Abstände zu der ersten Batteriezelle 2 und zu der zweiten Batteriezelle 3 aufweist.
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In der 7 ist in schematischer Darstellung die in den 1 bis 6 gezeigte Batteriebaugruppe 1 zusammen mit dem erwähnten elektrischen Gerät 101 gezeigt, an welches die Batteriebaugruppe 1 angeschlossen ist. Das elektrische Gerät 101 ist als Telematikgerät 102 ausgebildet. Das Telematikgerät 102 und die Batteriebaugruppe 1 bilden eine Telematikeinheit 103 für ein Fahrzeug 106. Das Telematikgerät 102 ist zur Energieversorgung an ein Bordnetz 105 des Fahrzeugs 106 angeschlossen, wobei die Batteriebaugruppe 1 zur Energieversorgung des Telematikgeräts 102 bei Ausfall der durch das Bordnetz 105 zur Verfügung gestellten Energieversorgung vorgesehen ist. Das Telematikgerät 102 umfasst wenigstens eine Sende- und Empfangseinheit 104.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriebaugruppe
- 2
- erste Batteriezelle
- 3
- zweite Batteriezelle
- 4
- Breitseite von 7
- 5
- Gehäuse
- 6
- Elektronikeinheit
- 7
- Leiterplatte
- 8
- elektronisches Bauteil
- 9
- erste, untere Gehäuseschale
- 10
- zweite, obere Gehäuseschale
- 11, 12
- Sicherungsmittel
- 13, 14
- Klebebandstreifen
- 15a, 15b, 16
- Anschlussleitung
- 17 - 21
- Kontaktleitung
- 22
- Lasche an 10
- 22a
- Ausnehmung an 22
- 23
- keilartiger Vorsprung an 9
- 24
- Innenraum von 5
- 25, 26
- Querseite von 5
- 27a
- Pluspol von 2
- 27b
- Minuspol von 2
- 28a
- Pluspol von 3
- 28b
- Minuspol von 3
- 29
- Schaltung
- 30
- Montagefläche
- 31
- Außenseite von 5
- 32
- Vorsprung an 5
- 33
- Führungsrippen von 32
- 34
- Kontaktierungsbereich
- 35, 36
- Rippe
- 37, 38
- Rippe
- 39
- Schlitz wischen 35, 36
- 40
- Schlitz zwischen 37, 38
- 41
- Temperatursensor
- 101
- elektrisches Gerät
- 102
- Telematikgerät
- 103
- Telematikeinheit
- 104
- Sende- und Empfangseinheit
- 105
- Bordnetz
- 106
- Fahrzeug
- E2a
- dritte Ebene in der 2a liegt
- E3a
- vierte Ebene in der 3a liegt
- E30
- erste Ebene von 30 definiert
- E23
- zweite Ebene definiert durch 2a und 3a
- HA
- Hochachse
- M2, M3
- Mantelfläche von 2 bzw. 3
- U
- Umgebung
- II, III
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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