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Die Erfindung betrifft eine Hochvoltschnittstelle mit mindestens einer Mehrfachsteckverbindung. Als Hochvoltschnittstelle werden elektrische Verbindungen bezeichnet, die mit Wechselspannungen über dreißig Volt bis eintausend Volt oder mit Gleichspannungen von über sechzig Volt bis eintausendfünfhundert Volt betrieben werden.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2019 207 438 A1 ist ein elektrisch unterstützter Turbolader mit einem Verdichtergehäuse, einem an das Verdichtergehäuse anschließenden Statorpaket eines mit dem Turbolader gekoppelten Elektromotors und einem an das Statorpaket anschließenden Elektronikgehäuse des Elektromotors bekannt. Aus der europäischen Patentanschrift
EP 3 641 068 B1 ist ein Steckverbinder mit einem Anschlussstecker und einer Anschlussbuchse bekannt, die ein ringförmiges Buchsenteil und einen zumindest teilweise in Inneren des ringförmigen Buchsenteils angeordneten Lamellenkorb umfasst.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochvoltschnittstelle mit mindestens einer Mehrfachsteckverbindung herstellungstechnisch und/oder funktionell zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einer Hochvoltschnittstelle mit mindestens einer Mehrfachsteckverbindung dadurch gelöst, dass ein Steckergehäuse, das mindestens einen Hochvoltdurchgang für eine Hochvoltsteckverbindung und einen Signaldurchgang für eine Signalsteckverbindung umfasst, mit einer Dichtmatte kombiniert ist, die den Hochvoltdurchgang für die Hochvoltsteckverbindung und den Signaldurchgang für die Signalsteckverbindung umgibt, der ein zusätzliches Dichtelement zugeordnet ist, das zur Darstellung einer definierten Abdichtung zwischen einem sich durch den Signaldurchgang erstreckenden Signalstecker und einer Signalsteckeraufnahme dient, wenn die Signalsteckverbindung zusammengesteckt ist. In der beanspruchten Hochvoltschnittstelle ist in der Mehrfachsteckverbindung eine Signalschnittstelle mit mindestens einer Hochvoltschnittstelle kombiniert. Daher kann die beanspruchte Hochvoltschnittstelle auch als kombinierte Hochvoltschnittstelle oder als Hochvolt- und Signalschnittstelle bezeichnet werden. Die Hochvoltschnittstelle umfasst vorzugsweise drei Hochvoltdurchgänge, die zur Darstellung einer Hochvoltverbindung zwischen einer Hochvoltelektronik, insbesondere einem Inverter und einem Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere einem elektrisch angetriebenen Verdichter, dienen. Die drei Hochvoltsteckverbindungen sind vorteilhaft mit einer Signalsteckverbindung kombiniert. Das Steckergehäuse dient zum Anschließen des Stators an eine Hochvoltelektronik, insbesondere an einen Inverter. Durch das zusätzliche Dichtelement wird die Abdichtung der Signalsteckverbindung vereinfacht. Dabei wird bewusst der vermeintliche Nachteil eines zusätzlichen Dichtelements in Kauf genommen. Mit dem zusätzlichen Dichtelement kann die Signalsteckverbindung kostengünstig und robust abgedichtet werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochvoltschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Dichtelement in einer Ringnut aufgenommen ist, die zwischen einem ersten und einem zweiten Isolierkörper eines Signalisolierkörpers ausgebildet ist. Der Signalisolierkörper ist mindestens zweiteilig ausgeführt, um eine gratfreie Herstellung, zum Beispiel in einem Spritzgießverfahren, des Signalisolierkörpers, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, zu ermöglichen. Der Signalstecker umfasst vorteilhaft einen Steckanschlusskörper, der innerhalb des Signalisolierkörpers angeordnet ist. Zwischen dem Steckanschlusskörper und dem Signalisolierkörper ist vorteilhaft ein Ringraum ausgebildet. Die Abdichtung der Signalsteckverbindung erfolgt vorteilhaft mit dem zusätzlichen Dichtelement außen an dem vorzugsweise zweiteiligen Signalisolierkörper. Die Ringnut hat zum Beispiel einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Das zusätzliche Dichtelement hat vorteilhaft einen im Wesentlichen runden Querschnitt. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass ein herkömmlicher O-Ring als zusätzliches Dichtelement verwendet werden kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochvoltschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Isolierkörper in dem Steckergehäuse angeordnet ist und mit einem die Ringnut begrenzenden Endabschnitt aus dem Signaldurchgang in der Dichtmatte herausragt. Dadurch werden die Herstellung und die Montage der Mehrfachsteckverbindung vereinfacht. Der erste Isolierkörper des Signalisolierkörpers ist in einem gemeinsamen Kombiisolierkörper vorteilhaft einstückig mit Hochvoltisolierkörpern verbunden, welche die Hochvoltdurchgänge umgeben. Dadurch werden die Herstellung und die Montage der Mehrfachsteckverbindung weiter vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochvoltschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmatte einen den Hochvoltdurchgang umgebenden Dichtwulst aufweist, der zur radialen und axialen Abdichtung des Hochvoltdurchgangs dient. Der Dichtwulst umgibt vorteilhaft mehrere Hochvoltdurchgänge, insbesondere drei Hochvoltdurchgänge. Der Signaldurchgang ist außerhalb des Dichtwulsts der Dichtmatte angeordnet. Die Dichtmatte umfasst vorteilhaft für jeden Hochvoltdurchgang ein Durchgangsloch. Für den Signaldurchgang umfasst die Dichtmatte vorteilhaft ein weiteres Durchgangsloch. Die drei Durchgangslöcher für die Hochvoltdurchgänge sind innerhalb des Dichtwulsts der Dichtmatte angeordnet. Das Durchgangsloch für den Signaldurchgang ist vorteilhaft außerhalb des Dichtwulsts der Dichtmatte angeordnet. Der Dichtwulst dient zur Abdichtung des Hochvoltdurchgangs, insbesondere von drei Hochvoltdurchgängen, bei zusammengesteckter Mehrfachsteckverbindung. Zur Abdichtung des Signaldurchgangs dient vorteilhaft das zusätzliche Dichtelement.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochvoltschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Isolierkörper mit einer Bajonettnase für eine Bajonettverrastungsgeometrie an dem ersten Isolierkörper ausgestattet ist, die zur Darstellung einer Bajonettverrastung zwischen den beiden Isolierkörpern dient. Dadurch wird die Montage des zweiten Isolierkörpers in oder an dem ersten Isolierkörper vereinfacht, der vorteilhaft einstückig mit mindestens einem Hochvoltisolierkörper, vorzugsweise mit drei Hochvoltisolierkörpern, verbunden ist. Die Rastnase oder Bajonettnase der Bajonettverrastung ist vorteilhaft an einem Schnapphakenende ausgebildet, um in eine Bajonettverrastgeometrie einzurasten. Die Bajonettnase oder Rastnase ist vorteilhaft an dem zweiten Isolierkörper ausgebildet. Die Bajonettverrastgeometrie ist vorteilhaft an dem ersten Isolierkörper ausgebildet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochvoltschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Isolierkörper die Ringnut in einer ersten axialen Richtung begrenzt, wobei der zweite Isolierkörper die Ringnut in einer zweiten axialen Richtung und in einer radialen Richtung begrenzt, wenn die beiden Isolierkörper verrastet sind. So wird mit den beiden Isolierkörpern auf einfache Art und Weise eine Ringnut mit genau definierten Abmessungen bereitgestellt. Der vorzugsweise zweiteilige Signalisolierkörper mit der Ringnut ist einfach herstellbar, zum Beispiel aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, besonders vorteilhaft in einem Spritzgussverfahren. Durch die zweiteilige Ausführung des Signalisolierkörpers wird die Montage des zusätzlichen Dichtelements in der Ringnut erheblich vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochvoltschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass der Signalstecker einen Steckanschlusskörper umfasst, der in dem ersten Isolierkörper angeordnet ist. So wird auf einfache Art und Weise eine ausreichende Isolierung des Steckanschlusskörpers sichergestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochvoltschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steckanschlusskörper des Signalsteckers mit dem zweiten Isolierkörper verrastet ist. So wird auf einfache Art und Weise eine stabile Befestigung des Steckanschlusskörpers in dem zweiten Isolierkörper ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochvoltschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung des Signalsteckers eine Endkappe umfasst, die über ein Steckende des Steckanschlusskörpers gestülpt ist. Die Dichtung dient vorteilhaft innerhalb des zweiten Isolierkörpers zur Abdichtung in einer statorseitigen Steckhülse der Signalsteckverbindung. Durch die über das Steckende des Steckanschlusskörpers gestülpte Endkappe wird bei der Montage der Signalsteckverbindung vorteilhaft verhindert, dass sich Teile der Dichtung, insbesondere eine an der Dichtung ausgebildete Dichtmanschette und/oder ein an der Dichtung ausgebildeter Dichtkragen, bei der Montage verschieben beziehungsweise beschädigt werden. Die Endkappe der Dichtung ist des Weiteren vorteilhaft mit Durchgangslöchern, die zum Durchführen von Kontaktstiften dienen, versehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hochvoltschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Dichtelement ein O-Ring ist. Der O-Ring ist vorteilhaft kostengünstig verfügbar und einfach zu montieren.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steckergehäuse, eine Dichtmatte, ein Dichtelement, einen Signalstecker, eine Signalsteckaufnahme und/oder einen Signalisolierkörper, insbesondere einen Isolierkörper, für eine vorab beschriebene Hochvoltschnittstelle. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung zur Luftversorgung eines Brennstoffzellensystems mit einer vorab beschriebenen Hochvoltschnittstelle, insbesondere mit einer vorab beschriebenen Mehrfachsteckverbindung.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus gegebenenfalls auch ein Montageverfahren zum Montieren der vorab beschriebenen Hochvoltschnittstelle mit der Mehrfachsteckverbindung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnenn beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Steckergehäuses einer Mehrfachsteckverbindung mit drei Hochvoltverbindungen und einer Signalverbindung;
- 2 die Mehrfachsteckverbindung aus 1 in einem Längsschnitt durch die Signalverbindung;
- 3 eine perspektivische Darstellung des Steckergehäuses aus 1 bei der Montage der Signalverbindung;
- 4 das Steckergehäuse aus 3 in einer anderen Perspektive mit Blick auf eine Bajonettverrastungsgeometrie,
- 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus 2 zur Veranschaulichung einer Dichtung, mit welcher ein Steckanschlusskörper der in 2 dargestellten Steckverbindung ausgestattet ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Dichtung; und
- 6 eine ähnliche Darstellung wie in 5 mit einer Dichtung, die mit einer zusätzlichen Endkappe ausgestattet ist.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 bis 4 ist eine Hochvoltschnittstelle 10 mit einer Mehrfachsteckverbindung 20 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Hochvoltschnittstelle 10 umfasst drei Hochvoltverbindungen 1, 2, 3 und eine Signalverbindung 4. Hochvoltleitungen und Signalleitungen der Hochvoltverbindungen 1 bis 3 und der Signalverbindung 4 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 2 bis 4 nicht dargestellt.
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Die Hochvoltverbindungen 1, 2, 3 sind als Hochvoltsteckverbindungen ausgeführt. Die Signalverbindung 4 ist als Signalsteckverbindung ausgeführt. Daher werden die Verbindungen 1, 2, 3, 4 auch als Steckverbindungen bezeichnet.
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Die Hochvoltverbindungen 1, 2, 3 umfassen jeweils einen Hochvoltdurchgang 5, 6, 7, der sich durch ein Steckergehäuse 15 der Mehrfachsteckverbindung 20 hindurch erstreckt. Die Signalverbindung 4 umfasst einen Signaldurchgang 8, der sich ebenfalls durch das Steckergehäuse 15 der Mehrfachsteckverbindung 20 hindurch erstreckt. Die Hochvoltdurchgänge 5 bis 7 und der Signaldurchgang 8 sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet.
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In dem in 1 dargestellten Steckergehäuse 15 ist ein Kombiisolierkörper 40 für die Hochvoltdurchgänge 5 bis 7 und den Signaldurchgang 8 angeordnet. Der Kombiisolierkörper 40 umfasst drei Hochvoltisolierkörper 11, 12, 13 für die Hochvoltdurchgänge 5, 6, 7. Darüber hinaus umfasst der Kombiisolierkörper 40 einer ersten Isolierkörper 31 eines zweiteilig ausgeführten Signalisolierkörpers 14 für den Signaldurchgang 8. Der Signalisolierkörper 14 umfasst zusätzlich zu dem ersten Isolierkörper 31 einen zweiten Isolierkörper 32.
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In 1 ist das Steckergehäuse 15 mit den drei Hochvoltdurchgängen 5 bis 7 und dem Signaldurchgang 8 perspektivisch dargestellt. Zur Abdichtung ist eine Dichtmatte 16 an dem Steckergehäuse 15 angebracht. Die Dichtmatte 16 umfasst einen Dichtmattenkörper 24, der flächig an dem Steckergehäuse 15 und dem darin angeordneten Kombiisolierkörper 40 anliegt.
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Die drei Hochvoltdurchgänge 5 bis 7 mit ihren Hochvoltisolierkörpern 11 bis 13 sind von einem Dichtwulst 23 umgeben, der an dem Dichtmattenkörper 24 ausgebildet ist. Der Dichtwulst 23 dient, wie man in 2 sieht, zur Abdichtung zwischen dem Steckergehäuse 15 mit dem Kombiisolierkörper 40 und einem Statorgehäuse 18 mit einem Statoranschlusskörper 17.
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In dem Statorgehäuse 18 ist ein Stator 19 angeordnet, der über die drei Hochvoltverbindungen 1 bis 3 mit Strom versorgt wird. Der Statoranschlusskörper 17 umfasst zur Darstellung der Signalsteckverbindung 9 eine Signalsteckeraufnahme 22 für einen Signalstecker 21. Der Signalstecker 21 ist mit einem zusätzlichen Dichtelement 30 abgedichtet.
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Bei dem zusätzlichen Dichtelement 30 handelt es sich um einen O-Ring, der in einer Ringnut 26 angeordnet ist. Die Ringnut 26 wird radial innen von dem zweiten Isolierkörper 32 des Signalisolierkörpers 14 begrenzt.
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In axialer Richtung wird die Ringnut 26 in 2 links von dem zweiten Isolierkörper 32 und in 2 rechts von dem ersten Isolierkörper 31 begrenzt. Das als O-Ring ausgeführte zusätzliche Dichtelement 30 liegt mit seinem Außenumfang dichtend an der Signalsteckeraufnahme 22 in dem Statoranschlusskörper 17 an.
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In den 3 und 4 sieht man, wie der zwei Isolierkörper 31, 32 umfassende Signalisolierkörper 14 mit einem Steckanschlusskörper 36 zusammengebaut werden. Der zweite Isolierkörper 32 umfasst mindestens einen sich in axialer Richtung erstreckenden Schnapphaken 35, der an seinem freien Ende eine Bajonettnase 33 aufweist.
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In 4 sieht man, dass der erste Isolierkörper 31 in dem Kombiisolierkörper 40 eine Bajonettverrastungsgeometrie 34 aufweist, die zur Darstellung einer Bajonettverrastung zwischen den beiden Isolierkörpern 31, 32 dient. Darüber hinaus weist der erste Isolierkörper 31, wie man in 3 sieht, innen eine in axialer Richtung verlaufende Bajonettführung 39 für die Bajonettrastnase 33 auf.
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Der Steckanschlusskörper 36 umfasst mindestens ein Klipsärmchen 37 zur Befestigung des Steckanschlusskörpers 36 in dem zweiten Isolierkörper 32. An seinem freien Ende ist der Steckanschlusskörper 36 mit einer Dichtung 38 ausgestattet, die innerhalb des zweiten Isolierkörpers 32 zur Abdichtung in einer statorseitigen Steckhülse 28 der Signalsteckverbindung 9 dient.
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In 5 ist ein Ausschnitt aus 2 mit dem Steckanschlusskörper 36 und der Dichtung 38 vergrößert dargestellt. Die Dichtung 38 umfasst einen hülsenartigen Grundkörper 47, der im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels hat und einen axialen Abschnitt des Steckanschlusskörpers 36 radial außenumgibt.
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Die Dichtung 38 umfasst eine Dichtmanschette 48 zur Abdichtung zwischen dem Steckanschlusskörper 36 und der statorseitigen Steckhülse 28. Die Dichtmanschette 48 dient zur Abdichtung zwischen einem Steckende 50 des Steckanschlusskörpers 36 und der statorseitigen Steckhülse 28.
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Darüber hinaus umfasst die Dichtung 38 einen Dichtkragen 49, der radial außen von dem hülsenartigen Grundkörper 47 absteht. Der Dichtkragen 49 dient zur Abdichtung zwischen dem Steckanschlusskörper 36 und dem zweiten Isolierkörper 32 des Signalisolierkörpers 14.
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In 6 ist ein ähnlicher Ausschnitt wie in 5 mit einer Dichtung 56 dargestellt, die der Dichtung 38 in 5 ähnelt. Die Dichtung 56 umfasst, wie die in 5 dargestellte Dichtung 38, einen hülsenartigen Grundkörper 47 mit einer Dichtmanschette 48 und einem Dichtkragen 49.
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Die Dichtung 56 in 6 ist zusätzlich mit einer Endkappe 55 ausgestattet, die über das Steckende 50 des Steckanschlusskörpers 36 gestülpt ist. Die Endkappe 55 umfasst Durchgangslöcher, die zum Durchführen von Kontaktstiften 57 dienen.
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Der hülsenartige Grundkörper 47 der Dichtung 56 ist einstückig mit der Dichtmanschette 48, mit dem Dichtkragen 49 und mit der Endkappe 55 verbunden. Das heißt, der hülsenartige Grundkörper 47, die Dichtmanschette 48, der Dichtkragen 49 und die Endkappe 55 sind alles Teile eines einzigen Dichtelements, nämlich der Dichtung 56.
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Die Kontaktstifte 57 erstrecken sich durch den Steckanschlusskörper 36 hindurch. Die über das Steckende 50 gestülpte Endkappe 55 der Dichtung 56 dient vorteilhaft dazu, die Dichtmanschette 48 und/oder den Dichtkragen 49 der Dichtung 56 bei der Montage der Steckverbindung in Position zu halten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019207438 A1 [0002]
- EP 3641068 B1 [0002]
