![]() Sensoreinrichtung zur Signalisierung von Verschleisszuständen an Schleifkörpern
专利摘要:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung zur Signalisierung von Verschleißzuständen an Schleifkörpern von Stromabnehmern elektrisch angetriebener Fahrzeuge, wobei die Schleifkörper auf metallische Träger fixiert sind. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung anzugeben, die praktisch an jedem Ort der Schleifleiste erlaubt, Signalgeber zu installieren, die den jeweiligen Verschleißzustand der Schleifleiste signalisieren können, ohne dabei den Fahrbetrieb zu unterbrechen. DOLLAR A Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Sensoreinrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus in den Schleifkörper (2) eingebrachte Sacklöcher (3), aus mit den Sacklöchern (3) in Verbindung stehenden Übertragungskanälen (6) und aus einer Überwachungseinheit, wobei Sacklöcher (3) und Überwachungseinheit über die Übertragungskanäle (6) verbunden sind, besteht und dass sich in den Sacklöchern (3) ein bei einem bestimmten Verschleißzustand Signale erzeugendes Medium und im Übertragungskanal ein diese Signale bis zur Überwachungseinheit übertragendes Medium befindet. 公开号:DE102004001799A1 申请号:DE200410001799 申请日:2004-01-05 公开日:2005-07-28 发明作者:Winfried Herrmann;Bernd Kinast;Eckhard Munkow 申请人:Pantrac GmbH; IPC主号:B60L5-20
专利说明:
[0001] DieErfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung zur Signalisierungvon Verschleißzuständen anSchleifkörperngemäß dem Oberbegriffdes Anspruches 1. [0002] DieStromabnehmer elektrisch betriebener Fahrzeuge bestehen in der Regelaus Schleifkörpern,die auf einem metallischen Trägerbefestigt sind, der wiederum mit einem Pantographen verbunden ist,der den Schleifkörpergegen einen stromführendenLeiter eines Oberleitungssystems drückt. Im Betrieb der elektrischgetriebenen Fahrzeuge unterliegen die Schleifkörper insbesondere bei hohenGeschwindigkeiten einer hohen Reibbeanspruchung. Darüber hinaustreten Vibrationen und auch stoßartigeBelastungen auf. Zweck von Sensoreinrichtungen zur Signalisierungvon Verschleißzuständen an Schleifkörpern istes, im Rahmen des Überwachungs-und Sicherheitssystems dem bedienenden Personal Störungen undVerschleißzuständen zusignalisieren. Derartige Einrichtungen sind in verschiedenen Ausführungenbekannt. [0003] Sowird in der DE 44 25460 A1 eine Betriebsüberwachungsanordnungfür Schleifstücke von Stromabnehmernbeschrieben. Die Anordnung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet,dass der Schleifkörperträgerseitigeine Nut aufweist, in der ein Fluiddruck aufrecht erhalten wird.Bei Beschädigungendes Schleifkörpers,die zu einem Druckabfall in der Nut führt, wird umgehend ein Absenkendes Pantographen und damit eventuell ein Stoppen des elektrischangetriebenen Fahrzeuges bewirkt. Dieses System ist so ausgelegt,dass bei einem Druckabfall das Fahrzeug eventuell gestoppt wirdund damit nachteiligerweise ein Problem bei der Rückführung bzw.Reparatur des Fahrzeuges entstehen können. [0004] Vorstufendieses Totalausfalles durch Ermittlung beginnender Verschleißzuständen sindmittels dieses Überwachungssystemsnicht zu bewerkstelligen. [0005] Inder EP 0 525 595 A1 isteine Überwachungseinrichtungfür Stromabnehmer-Schleifleisten beschrieben,bei der in der Stromabnehmer-Schleifleiste mehrere Lichtleiter eingebettet sind.Die in der Schleifleiste eingebetteten Lichtleiter sind mit ihrenEnden mit Sender und Empfängerverbunden, die Lichtimpulse durch die Lichtleiter senden und empfangen.Bei einer Beschädigungeines Lichtleiters würdedie vorgegebene Lichtimpulsfolge gestört werden und damit eine Störung signalisiertwerden. Nachteiligerweise erfordert die Einbringung der Lichtleiterin die Schleifleiste, wie sie hier beschrieben ist, relativ kompliziertetechnologische Abläufe, umdiese Lichtleiter der Längenach durch die Schleifleisten zu führen. Hinzu kommt eine mechanischeSchwächungder Schleifleisten aufgrund der eingebetteten Lichtleiter. [0006] DerErfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtunganzugeben, die praktisch an jedem Ort der Schleifleiste erlaubt,Signalgeber zu installieren, die den jeweiligen Verschleißzustandder Schleifleiste signalisieren können ohne dabei den Fahrbetriebzu unterbrechen. [0007] DieLösungder Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. [0008] Demnachist die erfindungsgemäße Sensoreinrichtungzur Signalisierung von Verschleißzuständen an Schleifkörpern vonStromabnehmern elektrisch angetriebener Fahrzeuge dadurch gekennzeichnet,dass die Sensoreinrichtung aus in die Schleifkörper eingebrachte Sacklöcher, ausmit den Sacklöchernin Verbindung stehenden Übertragungskanälen undaus einer Überwachungseinheit,wobei Sacklöcherund Überwachungseinheit über die Übertragungskanäle verbundensind, besteht und dass sich in den Sacklöchern ein bei einem bestimmten VerschleißzustandSignale erzeugendes Medium und im Übertragungskanal ein dieseSignale bis zur Überwachungseinheit übertragendesMedium befindet. [0009] VorteilhafteWeiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. [0010] Soist in einer vorteilhaften Ausgestaltung das Signal erzeugende und übertragendeMedium identisch. [0011] Vorteilhafterweiseist in einer Weiterbildung das Signal erzeugende und übertragendeMedium ein Druckfluid. Hierzu eignet sich insbesondere Druckluft. [0012] Ineiner weiteren Weiterbildung ist das Signal erzeugende und übertragendeMedium ein elektrisch leitendes Medium. [0013] Ineiner weiteren Ausgestaltung ist das Signal erzeugende und übertragendeMedium ein lichtleitendes Medium. [0014] Gemäß einervorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das Signal erzeugendeMedium und das Signal übertragendeMedium nicht identisch wie beispielsweise bei der Umwand lung undWeiterleitung von Lichtsignalen in bzw. als elektrische Impulse. [0015] Eineweitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Signal erzeugende Mediumein Stromleiter, ein Lichtleiter, eine Photodiode oder eine Kameraist. [0016] Mehrerebeabstandete Sacklöchersind in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, damit möglichst über dengesamten Schleifkörperder Verschleißzustandermittelt werden kann. [0017] DieAnordnung der beabstandeten Sacklöcher ist in einer weiterenAusgestaltung vertikal ausgeführt. [0018] Einweiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit,die Sacklöchermit unterschiedlichen Lochtiefen zu versehen, so dass jederzeitder Verschleißzustandder Schleifkörperdurch das Bedienungspersonal beurteilbar ist. Insbesondere im Hinblickauf die Weiterbildung, dass jedes Sackloch oder Gruppen von Sacklöchern getrennte Übertragungskanäle aufweisen. [0019] DieAusgestaltung der Erfindung, die Sacklöcher im Schleifkörper durcheine Seitenflächeunter spitzem Winkel in Richtung Schleiffläche zu führen, bietet den Vorteil, auchnachträglichauf besonders effektive Weise die Schleifleisten mit Sensoreinrichtungenzu versehen. [0020] WeitereAusbildungen der Erfindung sehen eine zylindrische oder auch eineKegelform der Sacklöchervor. Die Kegelform bietet den Vorteil, dass in Verbindung mit demEinsatz von Photodioden oder einer Kamera die Größe des einfallenden Lichtquerschnitteskontinuierlich zu erfassen und damit ein Maß für den Vergleichszustand der Überwachungseinheitzu übermitteln.In diesem Fall sollte das Signal erzeugende Medium, wie z.B. einePhotodiode oder eine Kamera, im Bereich des Locheingangs des Sacklochesangeordnet sein. [0021] Ineiner weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dassim Falle eines Einsatzes einer Photodiode, einer Kamera oder einesLichtleiters vorgesehen ist, in den Sacklöchern und den dazugehörigen Übertragungskanälen zusätzlich ein Druckfluid,wie z.B. Druckluft, anzulegen, damit im Falle des Freilegens derSacklöcher,z.B. ein kegelförmigesSackloch, durch den normalen Verschleiß eindringendes Material nachaußengeblasen wird und die Photodiode, die Kamera oder der Lichtleiter nichtin seiner Funktion beeinträchtigtwird. [0022] Ineiner Weiterbildung der Erfindung sind die Übertragungskanäle unterhalbdes Kontaktwerkstoffes im Trägerangeordnet und von dort mit weiteren Übertragungskanälen mitder Überwachungseinheit verbunden. [0023] Eineweitere Ausgestaltung sieht vor, dass die mit den Sacklöchern inVerbindung stehenden Übertragungskanäle außerhalbdes Trägersangeordnet sind und von dort mit weiteren Übertragungskanälen mitder Überwachungseinheitverbunden sind. [0024] Durchdie Verwendung von mehreren voneinander unabhängigen Luftzufuhrkanälen bzw. Schlauchleitungenkönnenunter Einsatz separater, unterschiedlich eingestellter Überwachungsgeräte verschiedeneWarnsignale mit unterschiedlichen Verschleißzuständen des Kontaktwerkstoffesangezeigt werden. Die angezeigten Verschleißzustände des Kontaktwerkstoffessind von den Tiefen der Abströmdüsen im Kontaktwerkstoffabhängig.Unter Verwendung eines Luftzufuhrkanals können mehrere Warnstufen auchmit mehreren Abströmdüsen unterschiedlicherLänge undunterschiedlichen Durchmessers rea lisiert werden. Durch die Abströmdüse geringerenDurchmessers strömtweniger Medium ab. Die Durchflussmenge ist somit geringer als beieiner Abströmdüse größeren Durchmessers.Die Überwachungseinrichtungordnet den entsprechenden Durchfluss dem entsprechenden Ausgangssignalzu. [0025] ImFolgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielennäher erläutert. [0026] Eszeigen [0027] 1 eineschematische Seitenansicht einer auf einem Träger fixierten Schleifleistemit Übertragungskanälen im Träger, [0028] 2 eineSchnittdarstellung eines Ansatzes des weiterführenden Übertragungskanals (SchnittB-B von 1), [0029] 3 eineSchnittdarstellung eines Sackloches in dem Schleifkörper (SchnittA-A von 1), [0030] 4 eineSchnittdarstellung eines Schleifkörpers mit außerhalbdes Trägersangeordneten Übertragungskanals, [0031] 5 eineweitere Schnittdarstellung eines Sackloches (Schnitt C-C von 4), [0032] 6a eineschematische Seitenansicht unterschiedlich hoch eingebracher Sacklöcher, [0033] 6b eineDarstellung der horizontalen Verteilung der unterschiedlich hocheingebrachten Sacklöcher, [0034] 7 einegeschnittene Darstellung eines Sackloches in Kegelform, [0035] 8 eineschematische Darstellung eines seitlich schräg eingebrachten Sackloches, [0036] 9 eineschematische geschnittene Darstellung der Sacklöcher mit Stromleiter, Photodiode undLichtleiter und [0037] 10 eineschematische seitliche Schnittdarstellung der Sacklöcher mitKegelform und angeordneter Photodiode und Lichtleiter. [0038] 1 zeigteine auf einen Trägerfixierte Schleifleiste mit Übertragungskanälen im Träger als Teileines Stromabnehmers 1. [0039] DiedazugehörigenSchnitte A-A und B-B sind in 3 und 2 dargestellt. [0040] EinSchleifkörper 2 istmit seiner Grundfläche 22 aufeine Profilfläche 71 einesTrägers 7 fixiert. BeimBetrieb eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges kontaktiert eineSchleiffläche 21 desSchleifkörpers 2 diehier nicht dargestellte Oberleitung. Unterhalb der Profilfläche 71 desTrägers 7 sindTrägerkanäle 72 inden Träger 7 eingebracht.Die Trägerkanäle 72 erstreckensich im wesentlichen überdie gesamte Längedes Trägers 7.In dem Schleifkörper 2 sindSacklöcher 3 soeingebracht, dass sie mit einem Locheingang 33 unmittelbareVerbindung mit dem Trägerkanal 72 aufweisen.Das Einbringen der Sacklöcher 3 inden Schleifkörper 2 kannso erfolgen, dass nach dem Fixieren des Schleifkörpers 2 auf der Profilfläche 71 desTrägers 7 eineBohrung durch den Träger 7 undTrägerkanal 72 bisin den Schleifkörper 2 eingebrachtwird. Die im Träger 7 bisin den Trägerkanal 72 dadurchentstandene Bohrung mit einem Verschlussstift 73 verschlossen,wie aus 3 zu entnehmen ist. 2 zeigtdie Anordnung eines Einschraubelementes 61 in den Trägerkanal 72.Das Einschraubelement 61 ist mit einem Schlauchanschluss 62 versehen,an dem ein Übertragungskanal 6 angeschlossenwerden kann. Im Träger 7 sindin dieser Darstellung zwei Trägerkanäle 72 vorgesehen.Das Vorsehen weiterer Trägerkanäle 72 istmöglichund hängtvon der Anordnung und Anzahl der Sacklöcher 3 ab. Eine Lochtiefe 32,die vom Locheingang 33 bis zum Lochgrund 31 reicht,bestimmt eine Verschleißhöhe 23.Der Übertragungskanal 6 wird bisin die hier nicht dargestellte Überwachungseinheit weitergeführt. AlsSignal erzeugendes und übertragendesMedium ist Druckluft vorgesehen, die in das System bestehend aus Übertragungskanälen 6,Trägerkanälen 72 undSacklöcher 3 eingebrachtwird. Im Fahrbetrieb verringert sich die Verschleißhöhe 23 durchAbtragung des Kontaktwerkstoffes. Wenn das Material soweit abgetragenist, dass der Lochgrund 31 erreicht wird, entweicht dieDruckluft, so dass ein deutlicher Druckabfall bzw. eine deutliche Änderung imFlusswiderstand der Druckluft auftritt, der als Verschleißsignalin der Überwachungseinheitverarbeitet und angezeigt wird. [0041] Umdurch die geöffneteAbströmdüse das Eindringenvon Fremdkörpern/Wasserin das Verschleißüberwachungssystemzu verhindern, strömt durchdie geöffneteAbströmdüse während desEinsatzes kontinuierlich ein Luft-Gasgemisch ab. Die Durchflussmengekann verändertwerden. [0042] 4 und 5 zeigeneine abgewandelte Variante des Übertragungskanalesund des Sackloches 3. In das Sackloch 3, das wieoben beschrieben, in den Schleifkörper 2 eingebrachtwird, wird eine Einschraubröhre 34 eingeführt. Eineaußerhalbdes Trägers 7 angebrachtedrehbare Winkelver schraubung 35 ermöglicht den Anschluss von alsSchläuche ausgebildete Übertragungskanäle 6. [0043] In 6a sindin den Schleifkörper 2 unterschiedlichhohe Sacklöcher 3 eingebracht.Dargestellt sind die Sacklöcher 3 miteiner Lochtiefe 32 A, B und C, wobei A die geringste Lochtiefeund C die größte Lochtiefebedeutet. [0044] Zusätzlich istaus 6b mit Blick auf eine Schleiffläche 21 eineVerteilung der Sacklöcher 3 über dieBreite des Schleifkörpers 2 zuerkennen. [0045] Dieunterschiedliche Lochtiefe 32 der Sacklöcher 3 ermöglicht vorteilhafterWeise Verschleißzustände zu einemfrühenZeitpunkt zu dokumentieren. [0046] 7 zeigtein erfindungsgemäßes Sacklochin Kegelform. Die Kegelform bietet den Vorteil, dass bei Verwendungvon lichtmessenden Signal erzeugenden Medien wie z.B. ein Lichtleiter 5,eine Photodiode 8 bzw. eine Kamera 9 ein Fortschreiten desVerschleißesmit der Zeit kontinuierlich registriert werden kann. [0047] Beider Verwendung eines Druckfluids steigt mit zunehmendem Verschleiß des Schleifkörpers die Abströmmenge desFluids, was bei geeigneter Auswertung den jeweiligen Istzustandder Nutzstärke desSchleifkörpersangibt. [0048] DieDarstellung gemäß 8,die ein Sackloch 3 schrägin den Schleifkörper 2,der auf dem Träger 7 fixiertist, eingebracht zeigt. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung gemäß 8 istes vorteilhafterweise möglich,bereits bestehende Schleifleisten nachträglich mit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtungzu versehen, ohne dass der Schleifkörper 2 vom Träger 7 gelöst bzw.die gesamte Schleifleiste bearbeitet werden muss. [0049] Aus 9 istbeispielhaft die Darstellung der Anordnung des Stromleiters 4,des Lichtleiters 5 und der Photodiode 8 bzw. derKamera 9 dargestellt. Erreicht die Abtragung des Schleifkörpers 2 denLochgrund 31 des Sackloches 3 würden hierdurch den Lichteinfall bzw. durch den entstehenden Stromfluss imFalle des Stromleiters 4 die entsprechenden Signale indie Überwachungseinheit übertragenwerden. [0050] ImGegensatz dazu ist es gemäß 10 möglich, aufgrundder Kegelform des Sackloches 3 und der Anordnung der Photodiode 8 bzw.der Kamera 9 oder des Lichtleiters 5 im Bereich des Locheinganges 33 desSackloches 3; die sich mit der Zeit im Falle des Fortschreitensdes Verschleißesimmer mehr vergrößernde Öffnung desSackloches und den damit verbundenen größeren Lichteinfall kontinuierlichzu übertragen,um damit praktisch jederzeit den Verschleißzustand festzustellen. 1 Stromabnehmer 2 Schleifkörper 21 Schleiffläche 22 Grundfläche 23 Verschleißhöhe 24 Seitenfläche 3 Sackloch 31 Lochgrund 32 Lochtiefe 33 Locheingang 34 Einschraubröhre 35 Winkelverschraubung 4 Stromleiter 5 Lichtleiter 6 Übertragungskanal 61 Einschraubelement 62 Schlauchanschluss 7 Träger 71 Profilfläche 72 Trägerkanal 73 Verschlussstift 8 Photodiode 9 Kamera
权利要求:
Claims (22) [1] Sensoreinrichtung zur Signalisierung von Verschleißzuständen anSchleifkörpernvon Stromabnehmern elektrisch angetriebener Fahrzeuge, wobeidie Schleifkörperauf metallische Trägerfixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass dieSensoreinrichtung aus in den Schleifkörper (2) eingebrachteSacklöcher(3), aus mit den Sacklöchern(3) in Verbindung stehenden Übertragungskanälen (6)und aus einer Überwachungseinheit,wobei Sacklöcher(3) und Überwachungseinheit über die Übertragungskanäle (6)verbunden sind, besteht und dass sich in den Sacklöchern (3)ein bei einem bestimmten Verschleißzustand Signale erzeugendes Mediumund im Übertragungskanalein diese Signale bis zur Überwachungseinheit übertragendesMedium befindet. [2] Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Signal erzeugende Medium und Signal übertragende Medium identischist. [3] Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass das Signal erzeugende und übertragende Medium ein Druckfluidist. [4] Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass das Signal erzeugende und übertragende Medium ein elektrischleitendes Medium ist. [5] Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass das Signal erzeugende und übertragende Medium ein lichtleitendesMedium ist. [6] Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Signal erzeugende Medium und Signal übertragende Medium nicht identisch ist. [7] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal erzeugende Medium einStromleiter (4), ein Lichtleiter (5), eine Photodiode(8) oder eine Kamera (9) ist. [8] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere beabstandete Sacklöcher (3)angeordnet sind. [9] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher (3) vertikalangeordnet sind. [10] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher (3) unterschiedlicheLochtiefen (5) aufweisen. [11] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sackloch (3) oderGruppen von Sacklöchern(3) separate Übertragungskanäle aufweisen. [12] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher (3) im Schleifkörper (2)durch eine Seitenfläche(24) unter spitzem Winkel in Richtung Schleiffläche (21)geführtsind. [13] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher (3) eine zylindrischeForm aufweisen. [14] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher (3) eine Kegelformaufweisen. [15] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis13, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal erzeugende Medium aneinem Lochgrund (31) des Sackloches (3) angeordnetist. [16] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis14, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodiode (8) oderdie Kamera (9) im Bereich eines Locheinganges (33)des Sackloches (3) angeordnet ist. [17] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis16, dadurch gekennzeichnet, dass die Photodiode (8) oderdie Kamera (9) in einem kegelförmigen Sackloch (3)angeordnet ist. [18] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis17, dadurch gekennzeichnet, dass in den Sacklöchern (3), in deneneine Photodiode (8), eine Kamera (9) oder einLichtleiter (5) angeordnet sind und in den dazu gehörigen Übertragungskanälen (6) zusätzlich einDruckfluid anliegt. [19] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis18, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Sacklöchern (3)in Verbindung stehenden Übertragungskanäle (6)unterhalb des Schleifkörpers(2) im Träger(7) angeordnet sind und von dort mit weiteren Übertragungskanälen mitder Überwachungseinheitverbunden sind. [20] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis19, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Sacklöchern (3)in Verbindung stehenden Übertragungskanäle (6)außerhalbdes Trägersangeordnet sind und von dort mit weiteren Übertragungskanälen mitder Überwachungseinheitverbunden sind. [21] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2oder 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungskanäle (6)als Schläuche,Rohre, Trägerkanäle, Lichtleiteroder Stromleiter ausgebildet sind. [22] Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis21, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überwachungseinheit eine Signalerfassungs-und -bearbeitungseinrichtung integriert ist.
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同族专利:
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引用文献:
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