FR3143709A1 - Modular tank for pressurized gas - Google Patents
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Abstract
Réservoir modulaire pour gaz sous pression L’invention concerne un réservoir (1) modulaire pour gaz sous pression, comprenant une pluralité de bouteilles (10, 20), sensiblement identiques, cylindriques selon un axe (A1, A2), où les bouteilles (10, 20) sont assemblées deux à deux, leurs axes (A1, A2) étant parallèles, une première bouteille (10) de l’assemblage présentant, sur une première paroi externe (11), un premier profil (12), une deuxième bouteille (20) de l’assemblage présentant, sur une deuxième paroi externe (21) en regard de la première paroi externe (11), un deuxième profil (22), complémentaire du premier profil (12), afin que le premier profil (12) et le deuxième profil (22) s’interpénètrent. Figure d’abrégé : Figure 2Modular tank for gas under pressure The invention relates to a modular tank (1) for gas under pressure, comprising a plurality of bottles (10, 20), substantially identical, cylindrical along an axis (A1, A2), where the bottles (10 , 20) are assembled two by two, their axes (A1, A2) being parallel, a first bottle (10) of the assembly having, on a first external wall (11), a first profile (12), a second bottle (20) of the assembly having, on a second external wall (21) facing the first external wall (11), a second profile (22), complementary to the first profile (12), so that the first profile (12) ) and the second profile (22) interpenetrate. Abstract Figure: Figure 2
Description
L’invention concerne un réservoir modulaire, composé d’une pluralité de bouteilles, sensiblement identiques, cylindriques, assemblées côte à côte, leurs axes étant parallèles.The invention relates to a modular tank, composed of a plurality of substantially identical, cylindrical bottles, assembled side by side, their axes being parallel.
Il est connu de réaliser un réservoir modulaire en assemblant une pluralité de bouteilles, sensiblement identiques, cylindriques, parallèlement, afin de former un réservoir sensiblement parallélépipédique.It is known to produce a modular tank by assembling a plurality of substantially identical, cylindrical bottles in parallel, in order to form a substantially parallelepiped tank.
Un tel mode de réalisation présente une compacité faible du fait des espaces perdus entre deux bouteilles. De plus, l’assemblage des bouteilles pose problème.Such an embodiment has low compactness due to the spaces lost between two bottles. In addition, the assembly of the bottles poses a problem.
Aussi, il est recherché un mode de réalisation alternatif, améliorant ces inconvénients.Also, an alternative embodiment is sought, improving these disadvantages.
L’invention a pour objet un réservoir modulaire pour gaz sous pression, comprenant une pluralité de bouteilles, sensiblement identiques, cylindriques selon un axe, où les bouteilles sont assemblées deux à deux, leurs axes étant parallèles, une première bouteille de l’assemblage présentant, sur une première paroi externe, un premier profil, une deuxième bouteille de l’assemblage présentant, sur une deuxième paroi externe en regard de la première paroi externe, un deuxième profil, complémentaire du premier profil, afin que le premier profil et le deuxième profil s’interpénètrent.The subject of the invention is a modular tank for pressurized gas, comprising a plurality of bottles, substantially identical, cylindrical along an axis, where the bottles are assembled two by two, their axes being parallel, a first bottle of the assembly having , on a first external wall, a first profile, a second bottle of the assembly having, on a second external wall facing the first external wall, a second profile, complementary to the first profile, so that the first profile and the second profile interpenetrate.
Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :Particular characteristics or embodiments, usable alone or in combination, are:
- le premier profil comprend au moins une première mortaise et sensiblement autant de premier tenon, alternativement disposés et le deuxième profil comprend autant de deuxième tenon que de première mortaise et autant de deuxième mortaise que de premier tenon, alternativement disposés, chaque première mortaise étant apte à accueillir un deuxième tenon en regard et chaque deuxième mortaise étant apte à accueillir un premier tenon en regard,- the first profile comprises at least a first mortise and substantially as many first tenons, alternately arranged and the second profile comprises as many second tenons as first mortises and as many second mortises as first tenons, alternately arranged, each first mortise being suitable to accommodate a second facing tenon and each second mortise being able to accommodate a first facing tenon,
- l’accueil d’un tenon par une mortaise se fait avec un ajustement serré,- the reception of a tenon by a mortise is done with a tight fit,
- une mortaise est en creux dans l’épaisseur de la paroi externe d’une bouteille, selon une profondeur inférieure à l’épaisseur de ladite paroi externe,- a mortise is recessed in the thickness of the external wall of a bottle, at a depth less than the thickness of said external wall,
- le fond d’une mortaise d’une bouteille de l’assemblage, est cylindrique selon l’axe et de rayon le rayon de l’autre bouteille de l’assemblage,- the bottom of a mortise of a bottle of the assembly is cylindrical along the axis and of radius the radius of the other bottle of the assembly,
- un tenon est formé par la matière restante entre deux mortaises adjacentes d’un même profil,- a tenon is formed by the remaining material between two adjacent mortises of the same profile,
- toutes les mortaises et tous les tenons présentent sensiblement une même longueur, mesurée parallèlement à l’axe,- all mortises and all tenons have approximately the same length, measured parallel to the axis,
- une mortaise est prismatique, préférentiellement symétrique, selon un axe perpendiculaire à l’axe, sensiblement tangent à la bouteille portant la mortaise,- a mortise is prismatic, preferably symmetrical, along an axis perpendicular to the axis, substantially tangent to the bottle carrying the mortise,
- la section axiale d’une mortaise est rectangulaire,- the axial section of a mortise is rectangular,
- la section axiale d’une mortaise est en queue d’aronde,- the axial section of a mortise is dovetailed,
- les mortaises et les tenons sont réalisés par usinage,- the mortises and tenons are made by machining,
- une bouteille comprend une structure composite externe réalisée par enroulement filamentaire et les mortaises et les tenons sont réalisés lors de l’enroulement filamentaire.- a bottle includes an external composite structure made by filament winding and the mortises and tenons are made during filament winding.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example, and with reference to the appended figures in which:
En référence à la
Le réservoir 1 est construit de manière modulaire, en assemblant des bouteilles 10, 20, 30, 40. Afin de simplifier, ces bouteilles 10, 20, 30, 40 sont préférentiellement sensiblement identiques. Afin de tenir les fortes pressions, une forme éprouvée cylindrique est retenue pour les bouteilles 10, 20, 30, 40.The tank 1 is constructed in a modular manner, by assembling bottles 10, 20, 30, 40. To simplify, these bottles 10, 20, 30, 40 are preferably substantially identical. In order to withstand high pressures, a proven cylindrical shape is chosen for bottles 10, 20, 30, 40.
De manière connue, de telles bouteilles cylindriques sont assemblées, leur axe étant parallèles. Un arrangement plan, tel qu’illustré à la
Selon ce mode de réalisation connu, deux bouteilles adjacentes 10, 20 sont assemblées côte à côte, une génératrice d’une première bouteille 10 étant en contact avec une génératrice de l’autre bouteille ou deuxième bouteille 20. Un tel contact cylindre / cylindre laisse un volume perdu important entre deux bouteilles adjacentes 10, 20. De plus, un tel assemblage nécessite un moyen de fixation des bouteilles ensemble.According to this known embodiment, two adjacent bottles 10, 20 are assembled side by side, a generator of a first bottle 10 being in contact with a generator of the other bottle or second bottle 20. Such cylinder/cylinder contact leaves a significant lost volume between two adjacent bottles 10, 20. In addition, such an assembly requires a means of fixing the bottles together.
Aussi, selon une caractéristique de l’invention, plus particulièrement visible aux figures 2 et 4, les bouteilles 10, 20 sont assemblées deux à deux, leur axe respectif A1, A2 étant parallèles.Also, according to a characteristic of the invention, more particularly visible in Figures 2 and 4, the bottles 10, 20 are assembled two by two, their respective axes A1, A2 being parallel.
Pour réaliser cet assemblage, une première bouteille 10 de l’assemblage présente, sur sa paroi externe, faisant face à la deuxième bouteille 20, et que l’on nomme première paroi externe 11, un profil que l’on nomme premier profil 12. De manière duale, une deuxième bouteille 20 de l’assemblage présente, sur sa paroi externe en regard de la première paroi externe 11, et que l’on nomme deuxième paroi externe 21, un profil que l’on nomme deuxième profil 22. Une paroi externe 11, 21 est une portion axiale de la paroi génératrice du cylindre. Selon une caractéristique, le deuxième profil 22 est complémentaire du premier profil 12, afin que le premier profil 12 et le deuxième profil 22 s’interpénètrent l’un l’autre.To carry out this assembly, a first bottle 10 of the assembly has, on its external wall, facing the second bottle 20, and which we call first external wall 11, a profile which we call first profile 12. In a dual manner, a second bottle 20 of the assembly has, on its outer wall facing the first outer wall 11, and which we call second outer wall 21, a profile which we call second profile 22. external wall 11, 21 is an axial portion of the generating wall of the cylinder. According to one characteristic, the second profile 22 is complementary to the first profile 12, so that the first profile 12 and the second profile 22 interpenetrate each other.
Cette interpénétration des premier et deuxième profils 12, 22, permet avantageusement de rapprocher les axes A1, A2 respectifs des première et deuxième bouteilles 10, 20 ainsi assemblées, d’une grandeur interpénétration ε. Ceci participe d’une réduction du volume total du réservoir 1 et d’une augmentation de la compacité.This interpenetration of the first and second profiles 12, 22 advantageously makes it possible to bring the respective axes A1, A2 of the first and second bottles 10, 20 thus assembled together, by an interpenetration magnitude ε. This contributes to a reduction in the total volume of tank 1 and an increase in compactness.
Si D est le diamètre d’une bouteille 10, 20, la largeur d’un assemblage de n bouteilles selon l’art antérieur est égal à n.D. Selon l’invention un assemblage de n bouteilles présente une largeur réduite n.D - (n-1)ε, où ε est la profondeur de l’interpénétration. Aussi l’encombrement du réservoir 1 diminue pour une capacité de stockage identique, augmentant la compacité.If D is the diameter of a bottle 10, 20, the width of an assembly of n bottles according to the prior art is equal to n.D. According to the invention, an assembly of n bottles has a reduced width n.D - (n-1)ε, where ε is the depth of the interpenetration. Also the size of tank 1 decreases for an identical storage capacity, increasing compactness.
Dans un assemblage plan, tel qu’illustré aux figures 1-6, une bouteille extrémale, n’ayant qu’une voisine, telle la première bouteille 10, comprend un unique tel premier profil 12. Au contraire, une bouteille intermédiaire, telle la deuxième bouteille 20, ayant deux voisines, comprend deux tels profils : le deuxième profil 22 disposé sur la deuxième paroi 21 et le deuxième profil 26 disposé sur la deuxième paroi 25, diamétralement opposée à la deuxième paroi 21.In a planar assembly, as illustrated in Figures 1-6, an end bottle, having only one neighbor, such as the first bottle 10, comprises a single such first profile 12. On the contrary, an intermediate bottle, such as the second bottle 20, having two neighbors, comprises two such profiles: the second profile 22 placed on the second wall 21 and the second profile 26 placed on the second wall 25, diametrically opposite to the second wall 21.
Dans un assemblage matriciel à motif rectangulaire, une bouteille intermédiaire a quatre voisines et comprend quatre tels profils. Dans un assemblage matriciel à motif hexagonal, une bouteille intermédiaire a six voisines et comprend six tels profils. De manière générale, une bouteille comprend autant de profils qu’elle possède de voisines.In a rectangular pattern matrix assembly, an intermediate bottle has four neighbors and includes four such profiles. In a hexagonal pattern matrix assembly, an intermediate bottle has six neighbors and includes six such profiles. Generally speaking, a bottle includes as many profiles as it has neighbors.
Selon une autre caractéristique, sur la première bouteille 10 de l’assemblage, le premier profil 12 comprend au moins une première mortaise 13 et sensiblement autant de premier tenon 14. Ici, le terme sensiblement désigne le même nombre à +/- 1 unité près. Si le premier profil 12 comprend m premières mortaises 13, il comprend alors p = m-1, m ou m+1 premiers tenons 14. Premières mortaises 13 et premiers tenons 14 sont alternativement disposés : un premier tenon 14 une première mortaise 13, un premier tenon 14, etc.According to another characteristic, on the first bottle 10 of the assembly, the first profile 12 comprises at least a first mortise 13 and substantially as many first tenons 14. Here, the term substantially designates the same number to within +/- 1 unit . If the first profile 12 comprises m first mortises 13, it then comprises p = m-1, m or m+1 first tenons 14. First mortises 13 and first tenons 14 are alternately arranged: a first tenon 14 a first mortise 13, a first tenon 14, etc.
Sur la deuxième bouteille 20 de l’assemblage, le deuxième profil 22, complémentaire du premier profil 12, comprend autant de deuxième tenon 24 que le premier profil 12 comprend de première mortaise 13, soit m. Il comprend encore autant de deuxième mortaise 23 que le premier profil 12 comprend de premier tenon 14, soit p. Deuxièmes mortaises 23 et deuxième tenons 24 sont alternativement disposés.On the second bottle 20 of the assembly, the second profile 22, complementary to the first profile 12, includes as many second tenons 24 as the first profile 12 includes first mortise 13, i.e. m. It still includes as many second mortises 23 as the first profile 12 includes first tenons 14, i.e. p. Second mortises 23 and second tenons 24 are alternately arranged.
Chaque première mortaise 13 est conformée pour pouvoir accueillir un deuxième tenon 24 en regard. De même, chaque deuxième mortaise 23 est conformée pour pouvoir accueillir un premier tenon 14 en regard.Each first mortise 13 is shaped to accommodate a second tenon 24 facing it. Likewise, each second mortise 23 is shaped to be able to accommodate a first tenon 14 facing it.
Selon une autre caractéristique, l’accueil d’un tenon 14, 24 par une mortaise 13, 23 se fait avec un ajustement serré. Aussi, l’interpénétration mutuelle des premier et deuxième profils 12, 22, participe de la fixation mutuelle des première et deuxième bouteilles 10, 20.According to another characteristic, the reception of a tenon 14, 24 by a mortise 13, 23 is done with a tight fit. Also, the mutual interpenetration of the first and second profiles 12, 22, participates in the mutual fixing of the first and second bottles 10, 20.
Selon une autre caractéristique, une mortaise 13, 23 est conformée en creux dans l’épaisseur de la paroi externe 11, 21 de la bouteille 10, 20 qui la porte. Ce creux présente une profondeur nécessairement inférieure à l’épaisseur de ladite paroi externe 11, 21. La profondeur du creux est égale à l’interpénétration ε.According to another characteristic, a mortise 13, 23 is shaped hollow in the thickness of the external wall 11, 21 of the bottle 10, 20 which carries it. This hollow has a depth necessarily less than the thickness of said external wall 11, 21. The depth of the hollow is equal to the interpenetration ε.
La forme du fond d’une mortaise 13, 23 peut être quelconque. De même la forme de l’extrémité d’un tenon 14, 24 peut être quelconque. Avantageusement les deux formes précédentes sont complémentaires.The shape of the bottom of a mortise 13, 23 can be any. Likewise, the shape of the end of a tenon 14, 24 can be any. Advantageously the two previous forms are complementary.
Selon une autre caractéristique, le fond d’une mortaise 13, 23 d’une bouteille 10, 20 de l’assemblage, est cylindrique d’axe A1, A2 et de rayon R1, R2 de l’autre bouteille 10, 20 de l’assemblage. Une telle forme de fond de mortaise 13, 23 est doublement avantageuse. Une telle forme est avantageuse en ce qu’elle ne nécessite pas de modification de la forme d’un tenon 14, 24. Et en ce qu’une unique mise en forme de la mortaise 13, 23 la rend directement complémentaire de la forme du tenon 14, 24.According to another characteristic, the bottom of a mortise 13, 23 of a bottle 10, 20 of the assembly, is cylindrical with axis A1, A2 and radius R1, R2 of the other bottle 10, 20 of the 'assembly. Such a shape of mortise base 13, 23 is doubly advantageous. Such a shape is advantageous in that it does not require modification of the shape of a tenon 14, 24. And in that a single shaping of the mortise 13, 23 makes it directly complementary to the shape of the tenon 14, 24.
Cette caractéristique est plus particulièrement illustrée aux figures 5 et 6 qui montrent respectivement une coupe A-A et une coupe B-B d’un assemblage de bouteilles 10-40. Les plans de coupe A-A et B-B sont définis à la
Selon une autre caractéristique, un tenon 14, 24 est formé par défaut, en ce qu’il est formé par la matière restante entre deux mortaises 13, 23 adjacentes d’un même profil 12, 22. Selon cette caractéristique avantageuse, seules les mortaises 13, 23 sont mise en forme. Les tenons 14, 24 se déduisent de la mise en forme des mortaises 13, 23.According to another characteristic, a tenon 14, 24 is formed by default, in that it is formed by the material remaining between two adjacent mortises 13, 23 of the same profile 12, 22. According to this advantageous characteristic, only the mortises 13, 23 are formatted. The tenons 14, 24 are deduced from the shaping of the mortises 13, 23.
Selon une autre caractéristique, toutes les mortaises 13, 23 et tous les tenons 14, 24 présentent sensiblement une même longueur L, mesurée parallèlement à l’axe A1, A2. Ainsi la longueur L d’un tenon 14, 24 est telle qu’il s’encastre, préférentiellement de manière ajustée, dans une mortaise 13, 23 de dimension L complémentaire.According to another characteristic, all the mortises 13, 23 and all the tenons 14, 24 have substantially the same length L, measured parallel to the axis A1, A2. Thus the length L of a tenon 14, 24 is such that it fits, preferably in an adjusted manner, in a mortise 13, 23 of complementary dimension L.
Selon une autre caractéristique, une mortaise 13, 23 est prismatique. Ceci signifie qu’elle se déduit d’une section translatée selon un segment rectiligne, ledit segment rectiligne étant perpendiculaire à l’axe A1, A2 et sensiblement tangent à la bouteille 10, 20 portant la mortaise 13, 23. Ladite section de la mortaise 13, 23 est préférentiellement symétrique, relativement au segment rectiligne.According to another characteristic, a mortise 13, 23 is prismatic. This means that it is deduced from a section translated along a rectilinear segment, said rectilinear segment being perpendicular to the axis A1, A2 and substantially tangent to the bottle 10, 20 carrying the mortise 13, 23. Said section of the mortise 13, 23 is preferably symmetrical, relative to the rectilinear segment.
La section axiale d’une mortaise 13, 23 peut être sensiblement quelconque.The axial section of a mortise 13, 23 can be substantially arbitrary.
Selon une autre caractéristique, ladite section translatée ou section axiale d’une mortaise 13, 23 est rectangulaire. La section axiale est définie par un plan de coupe radial à la bouteille 10, 20 et passant par l’axe A1, A2 de la bouteille 10, 20 portant la mortaise 13, 23.According to another characteristic, said translated section or axial section of a mortise 13, 23 is rectangular. The axial section is defined by a cutting plane radial to the bottle 10, 20 and passing through the axis A1, A2 of the bottle 10, 20 carrying the mortise 13, 23.
Selon une autre caractéristique, la section axiale d’une mortaise 13, 23 est en queue d’aronde. La section d’un tenon 14, 24 homologue est complémentaire. Cette caractéristique permet avantageusement de réaliser un assemblage solide des deux bouteilles 10, 20 en engageant mutuellement les tenons 13, 23 dans les mortaises 14, 24.According to another characteristic, the axial section of a mortise 13, 23 is dovetailed. The section of a homologous tenon 14, 24 is complementary. This characteristic advantageously makes it possible to achieve a solid assembly of the two bottles 10, 20 by mutually engaging the tenons 13, 23 in the mortises 14, 24.
Il apparaît au moins deux modes de réalisation des profils 12, 22.At least two embodiments of profiles 12, 22 appear.
Selon un premier mode de réalisation, les bouteilles 10, 20 sont réalisées au préalable par tout moyen. Puis, dans un second temps, les mortaises 13, 23 et les tenons 14, 24 sont réalisés par usinage en retirant de la matière aux bouteilles 10, 20 au droit des mortaises 13, 23.According to a first embodiment, the bottles 10, 20 are produced beforehand by any means. Then, in a second step, the mortises 13, 23 and the tenons 14, 24 are made by machining by removing material from the bottles 10, 20 in line with the mortises 13, 23.
Une bouteille 10, 20 peut être réalisée sur la base d’une structure composite. Cette structure composite est, de manière connue, classiquement réalisée par enroulement filamentaire. Selon un autre mode de réalisation, les mortaises 13, 23 et les tenons 14, 24 sont réalisés directement lors de l’enroulement filamentaire.A bottle 10, 20 can be made on the basis of a composite structure. This composite structure is, in known manner, conventionally produced by filament winding. According to another embodiment, the mortises 13, 23 and the tenons 14, 24 are made directly during filament winding.
Un tel mode de réalisation est avantageux pour une bouteille 10, 20 à structure composite, comparativement au mode de réalisation précédent, en ce que les fibres d’armature du composite ne sont pas coupées par les usinages, au risque de fragiliser la structure.Such an embodiment is advantageous for a bottle 10, 20 with a composite structure, compared to the previous embodiment, in that the reinforcing fibers of the composite are not cut by the machining, at the risk of weakening the structure.
L’invention concerne encore un procédé d’assemblage des bouteilles 10, 20, 30, 40 pour former un réservoir 1. Ce procédé comprend les étapes suivantes. Au cours d’une première étape les bouteilles et leur profils 12, 22 sont réalisés. Une deuxième étape dépose de la résine chaude dans les mortaises 13, 23 et maintient une température élevée de manière à ce que la résine reste visqueuse. Une troisième étape assemble les bouteilles deux à deux, selon un empilement, en engageant les tenons 14, 24 dans les mortaises 13, 23 homologues. Au cours d’une quatrième étape l’ensemble est refroidi de manière à solidifier la résine et à réaliser un soudage entre les bouteilles 10, 20.The invention also relates to a method of assembling bottles 10, 20, 30, 40 to form a tank 1. This method comprises the following steps. During a first step the bottles and their profiles 12, 22 are produced. A second step deposits hot resin in the mortises 13, 23 and maintains a high temperature so that the resin remains viscous. A third step assembles the bottles two by two, in a stack, by engaging the tenons 14, 24 in the corresponding mortises 13, 23. During a fourth step the assembly is cooled so as to solidify the resin and carry out welding between the bottles 10, 20.
Il est encore possible de renforcer/sécuriser cet assemblage au moyen d’une ceinture composite encerclant les bouteilles 10, 20.It is still possible to reinforce/secure this assembly by means of a composite belt encircling the bottles 10, 20.
L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles.The invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the preceding description. This should be considered illustrative and given by way of example and not as limiting the invention to this description alone. Numerous embodiment variants are possible.
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| FR2213348A Pending FR3143709A1 (en) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | Modular tank for pressurized gas |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102023134718A1 (en) |
| FR (1) | FR3143709A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1355105A2 (en) * | 2002-04-15 | 2003-10-22 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Pressure vessel |
| US9707841B2 (en) * | 2014-05-15 | 2017-07-18 | Quantum Fuel Systems Llc | Tanks forming rack superstructure |
-
2022
- 2022-12-14 FR FR2213348A patent/FR3143709A1/en active Pending
-
2023
- 2023-12-12 DE DE102023134718.7A patent/DE102023134718A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1355105A2 (en) * | 2002-04-15 | 2003-10-22 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Pressure vessel |
| US9707841B2 (en) * | 2014-05-15 | 2017-07-18 | Quantum Fuel Systems Llc | Tanks forming rack superstructure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102023134718A1 (en) | 2024-06-20 |
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