DE1488661B2 - AC loop winding for electrical machines - Google Patents
AC loop winding for electrical machinesInfo
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Description
Bei Wechselstromschleifenwicklungen ist es bekannt, durch bestimmte Zusammenschaltungen der Spulen Strom und Spannung der Wicklung gegensinnig zu beeinflussen. Hierzu werden üblicherweise durch Reihenschaltung aufeinanderfolgender Spulen eines Wicklungsstranges mehrere gleiche Wicklungszweige gebildet, die parallel geschaltet werden. Mit zunehmender Zahl der parallelgeschalteten Wicklungszweige wird dabei die Stromstärke der Wicklung in demselben Maße vergrößert, wie die Spannung verkleinert wird.In AC loop windings, it is known by certain interconnections of the Coils to influence the current and voltage of the winding in opposite directions. This is usually done by connecting successive coils of a winding strand in series, several identical winding branches are formed which are connected in parallel. With The current intensity of the winding increases with the number of winding branches connected in parallel increased as the voltage is decreased.
Die praktische Ausführung der Schaltung erfordert Schaltverbindungen zur Reihenschaltung der aufeinanderfolgenden Spulen und zur Parallelschaltung der Wicklungszweige. Bei Maschinen mit drei Wicklungssträngen, die im folgenden betrachtet werden sollen, nehmen die ineinander verschachtelten Schaltverbindungen zur Reihenschaltung der aufeinanderfolgenden Spulen vier Ebenen ein. Für die Parallelschaltung der Wicklungszweige sieht man im allgemeinen durchgehende Ringleitungen vor, von denen für jeden Strang zwei benötigt werden. Insgesamt sind daher Schaltverbindungen in zehn Ebenen vorhanden. The practical implementation of the circuit requires circuit connections for connecting the successive ones in series Coils and for parallel connection of the winding branches. For machines with three winding strands, which are to be considered in the following take the interleaved interconnections four levels to connect the successive coils in series. For parallel connection the winding branches are generally provided with continuous ring lines, of which two are required for each strand. In total, there are therefore circuit connections in ten levels.
Besonders bei elektrischen Maschinen gedrängter Bauart stößt die Unterbringung dieser Schaltverbindungeh auf Schwierigkeiten. Die Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Wechselstromschleifenwicklung zu schaffen, bei der zur Unterbringung der Schaltverbindungen eine geringere Anzahl von Ebenen ausreicht. The placement of this switching connection is particularly difficult in the case of compact electrical machines on difficulties. The object of the invention is therefore to provide an alternating current loop winding to create in which a smaller number of levels is sufficient to accommodate the circuit connections.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei Wechselstromschleifenwicklungen für elektrische Maschinen mit ganzzahliger Parallelschaltung dadurch gelöst, daß in jedem Strang der Wicklung jeweils eine gleiche Anzahl von benachbarten Spulen oder Spulengruppen parallel geschaltet und die so entstandenen Wicklungsabschnitte in Reihe geschaltet sind. According to the invention, the object is achieved with alternating current loop windings for electrical machines with an integer parallel connection achieved in that each strand of the winding has an identical one Number of adjacent coils or coil groups connected in parallel and the resulting winding sections connected in series.
Wenn in jedem Strang der Wicklung /1 Spulen gleicher Windungszahl vorhanden sind, so werden je α benachbarte Spulen parallel geschaltet und die soIf in each strand of the winding / 1 coils are present with the same number of turns, then each α adjacent coils are connected in parallel and so
gebildeten — Wicklungsabschnitte in Reihe geschaltet.formed - winding sections connected in series.
Diese Wicklung ist einer Anordnung der Spulen mit a parallelen Zweigen gleichwertig, wobei α eine ganze Zahl ist. Die Erfindung ermöglicht in diesem Fall eine Verminderung der Anzahl von Ebenen für die Schaltverbindungen von zehn auf sechs.This winding is equivalent to an arrangement of the coils with a parallel branches, where α is an integer. In this case, the invention enables the number of levels for the switching connections to be reduced from ten to six.
Die Erfindung ist mit Vorteil auch bei WicklungenThe invention is also advantageous with windings
wendbar, bei denen in jedem Strang -y Spulen einerreversible, with one -y coils in each strand
Windungszahl und weitere -_- Spulen einer anderenNumber of turns and further -_- coils from another
Windungszahl vorhanden sind. In diesem Fall ist es zweckmäßig, durch Reihenschaltung von je zwei benachbarten Spulen zunächst Spulengruppen mit gleicher Gesamtwindungszahl zu bilden. Dann werden je α Spulengruppen parallel und die so gebildetenNumber of turns are available. In this case it is useful to first form coil groups with the same total number of turns by connecting two adjacent coils in series. Then each α coil groups are parallel and those formed in this way
-j-- Wicklungsabschnitte in Reihe geschaltet. Diese -j-- winding sections connected in series. These
Schaltung weist statt zehn nur acht Ebenen von Schaltverbindungen auf. Eine weitere Verminderung der Anzahl von Ebenen auf sieben ist dadurch^ erzielbar, daß die Reihenschaltung der benachbarten Spulen zu Spulengruppen mit gleicher Gesamtwindungszahl gitt Hilfe von Schrägverbindungen ausgeführt wird. An Hand der Fig. 1 bis 6 werden Ausführungsbeispiele von Wechselstromschleifenwicklungen ge- mäß der Erfindung erläutert. Allen Ausführungsbeispielen liegen Dreiphasenwicklungen für zwölfpolige Maschinen zugrunde, iCircuit has only eight levels of interconnection instead of ten. Another diminution the number of levels on seven can be achieved by connecting the adjacent coils in series to coil groups with the same total number of turns gitt is carried out with the help of helical connections. Embodiments of alternating current loop windings are shown on the basis of FIGS. Explained according to the invention. All exemplary embodiments are three-phase windings for twelve-pole Machines, i
Es zeigt die Fj g. 1 eine Wicklung mit zwei Nuten je Pol und Strang und zweifacher Parallelschaltung.It shows FIG. 1 a winding with two slots per pole and strand and double parallel connection.
Die F i g. 2 zeigt eine Wicklung mit ebenfalls zwei Nuten je Pol und Strang, jedoch mit vierfacher Parallelschaltung. The F i g. 2 shows a winding also with two slots per pole and strand, but with four-fold parallel connection.
In der F i g. 3 ist eine Wicklung mit dreifacher Parallelschaltung und l'/2 Nuten je Pol und Strang dargestellt.In FIG. 3 shows a winding with threefold parallel connection and 1/2 slots per pole and strand.
Die Wicklung gemäß der F i g. 3 ist in der F i g. 4 hoch einmal vollständig mit allen drei Strängen gezeichnet. The winding according to FIG. 3 is in FIG. 4 to the power of once completely drawn with all three strands.
Eine axiale Ansicht eines Teiles des Wickelkopfes der Wicklung nach den F i g. 3 und 4 zeigt die F i g. 5.An axial view of part of the end turn of the winding according to FIGS. 3 and 4 shows the F i g. 5.
Die Wicklung nach der F i g. 6 besitzt ebenfalls l'/2 Nuten je Pol und Strang, ist jedoch als Dreizonenwicklung mit zweifacher Parallelschaltung ausgeführt. The winding according to FIG. 6 also has 1/2 slots per pole and strand, but is designed as a three-zone winding with two parallel connections.
In der Fig. 1 ist das Wicklungsschema eines Stranges einer dreiphasigen Zweischichtschleifenwicklung für eine zwölfpolige Maschine dargestellt. Die Wicklung ist auf 72 Nuten verteilt, die in Abständen von fünf Nuten numeriert sind. Die Nutenzahl pro Pol und Strang beträgt im vorliegenden Beispiel zwei, so daß es sich um eine Ganzlochwicklung mit Spulen gleicher Windungszahl handelt. Die zwölf Spulen des gezeichneten Stranges sind mit S1 bis S12 und die Anfange und Enden jeder Spule sind mit α und e bezeichnet. In der Oberschicht der Nuten liegende Spulensciten sind durch breite, in der Unterschicht liegende Spulenseiten . durch schmale Linien dargestellt. Vollständig, d. h. mit Ober- und Unterschicht des gezeichneten Stranges besetzte Nuten sind daran erkennbar, daß eine breite und eine schmale Linie dicht nebeneinander gezeichnet sind. Die nicht oder nur teilweise besetzten Nuten sind dem zweiten und dritten Wicklungsstrang vorbehalten.1 shows the winding diagram of a strand of a three-phase two-layer loop winding for a twelve-pole machine. The winding is distributed over 72 slots which are numbered at five slot intervals. The number of slots per pole and strand is two in the present example, so that it is a whole-hole winding with coils with the same number of turns. The twelve coils of the drawn strand are labeled S 1 to S 12 and the beginnings and ends of each coil are labeled α and e. Spulensciten lying in the upper layer of the grooves are through wide, lying in the lower layer coil sides. represented by narrow lines. Completely, that is, grooves occupied by the upper and lower layers of the drawn strand, can be recognized by the fact that a wide and a narrow line are drawn close to one another. The not or only partially occupied slots are reserved for the second and third winding phases.
Die Schaltung der Spulen ist so vorgenommen, daß die Wirkung einer zweifachen Parallelschaltung entsteht.
Erfindungsgemäß sind hierzu je zwei benachbarte Spulen parallel geschaltet und die so gebildeten
P
— = 6 Wicklungsabschnitte in Reihe geschaltet.The coils are switched in such a way that the effect of a double parallel connection arises. According to the invention, two adjacent coils are connected in parallel and the P thus formed
- = 6 winding sections connected in series.
Der erste Wicklungsabschnitt wird vom Anschluß χ ausgehend durch Parallelschaltung der Spulen S1 und S2 mit Hilfe der Schaltverbindungen Vx und V-, gebildet. Dabei sind das :Ende;e der Spule S1 und der Anfang α der Spule S2 an die Verbindung V1 sowie der Anfang α der Spule S1 und das Ende e der Spule S2 an die Verbindung V2 angeschlossen.The first winding section is formed from the connection χ by connecting the coils S 1 and S 2 in parallel with the aid of the switching connections V x and V- . These are: the end; e of the coil S 1 and the beginning α of the coil S 2 connected to the connection V 1 and the beginning α of the coil S 1 and the end e of the coil S 2 connected to the connection V 2 .
Die folgenden Spulen S3 und S4 sind mittels der Schaltverbindungen V2 und V3 zu einem weiteren Wicklungsabsch'nitt parallel geschaltet. An der Schaltverbindung V2 liegen daher sowohl die Spulen S1 und S2 des ersten als auch die Spulen S3 und S4 des zweiten Wicklungsabschnittes. Hierdurch werden die einzelnen Spulen der beiden Wicklungsabschnitte parallel und die Wicklungsabschnitte selbst in Reihe geschaltet. Im weiteren Verlauf der Schaltung sind in der beschriebenen Weise auch die Spulen S5 und S6, S7 und S8, S9 und S10 sowie S11 und S12 zu Wicklungsabschnitten parallel geschaltet. Dabei sind wie an die Schaltverbindung V2 auch an die folgenden Schaltverbindungen V3 bis V6 je vier aufeinanderfolgende Spulen angeschlossen, und zwar die Spulen S3 bis S6 The following coils S 3 and S 4 are connected in parallel to a further winding section by means of the switching connections V 2 and V 3. Both the coils S 1 and S 2 of the first winding section and the coils S 3 and S 4 of the second winding section are therefore connected to the switching connection V 2. As a result, the individual coils of the two winding sections are connected in parallel and the winding sections themselves are connected in series. In the further course of the circuit, the coils S 5 and S 6 , S 7 and S 8 , S 9 and S 10 and S 11 and S 12 are also connected in parallel to form winding sections in the manner described. As with the switching connection V 2 , four successive coils are connected to each of the following switching connections V 3 to V 6 , specifically the coils S 3 to S 6
an die Verbindung V3, die Spulen S5 bis S8 an die Verbindung V4, die Spulen S7 bis S10 an die Verbindung F5 und die Spulen S9 bis S12 an die Verbindung J^1. An die Verbindung V1 sind nur die Spulen S11 und S12 geführt.to connection V 3 , coils S 5 to S 8 to connection V 4 , coils S 7 to S 10 to connection F 5 and coils S 9 to S 12 to connection J ^ 1 . Only the coils S 11 and S 12 are connected to the connection V 1 .
Die Schaltverbindungen V1 bis V1 sind in den Ebenen 1 und II angeordnet. Dabei befinden sich die Verbindungen K1, F3, V5, V7 in der Ebene I und die Verbindungen V2, V4. und F6 in der Ebene II. Zur Unterbringung der Schaltverbindungen der beiden weiteren, in der F i g. 1 nicht eingezeichneten Wicklungsstränge sind ebenfalls je zwei Ebenen erforderlich. Die vollständige Schaltung weist daher Schaltverbindungen in sechs Ebenen auf. : The switching connections V 1 to V 1 are arranged in levels 1 and II. The connections K 1 , F 3 , V 5 , V 7 are in level I and the connections V 2 , V 4 . and F 6 in level II. To accommodate the circuit connections of the other two, shown in FIG. 1 winding phases (not shown) are also required on two levels. The complete circuit therefore has circuit connections in six levels. :
Die F i g. 2 zeigt das Wicklungsschema eines Strangcs einer Zweischichtschleifenwicklung mit ebenfalls 72 Nuten für eine zwölfpolige Maschine. Der gezeichnete Strang besteht, wie in dem Beispiel nach der F i g. 1, aus zwölf gleichen Spulen, die jedoch so . geschaltet sind, daß eine vierfache Parallelschaltung entsteht. Erfindungsgemäß sind hierbei unter Bildung von drei Wicklungsabschnitten je vier benachbarte Spulen parallel geschaltet. Die drei Wicklungsabschnitte umfassen die Spulen S1 bis S4, S5 bis Sx und S4 bis S12. Die Spulen S1 bis S4 sind durch die Schahverbindungen V„ und K,, die Spulen S5 bis SK durch die Verbindungen K, und V1,, und die Spulen S«, bis S12 durch die Verbindungen V1,, und Vn parallel geschaltet. An die Verbindungen K> und V10 sind daher die Spulen von je zwei Wicklungsabschnitten angeschlossen, _?o wodurch die einzelnen Spulen der Wicklungsabschnitte parallel und die Wicklungsabschnilte selbst in Reihe geschaltet werden.The F i g. 2 shows the winding diagram of a strand of a two-layer loop winding, likewise with 72 slots, for a twelve-pole machine. The strand drawn consists, as in the example according to FIG. 1, made up of twelve identical coils, but with the same. are connected so that a four-fold parallel connection is created. According to the invention, four adjacent coils are connected in parallel to form three winding sections. The three winding sections comprise the coils S 1 to S 4 , S 5 to S x and S 4 to S 12 . The coils S 1 to S 4 are through the connections V " and K", the coils S 5 to S K through the connections K, and V 1 " and the coils S" through S 12 through the connections V 1 " and V n connected in parallel. The coils of two winding sections each are therefore connected to the connections K> and V 10 , whereby the individual coils of the winding sections are connected in parallel and the winding sections themselves are connected in series.
Die vollständige Ausführung der Wicklung nach der F i g. 2 mit drei Strängen erfordert wiederum Schaltverbindungen in nur sechs Ebenen.The complete execution of the winding according to FIG. 2 with three strands again requires Switching connections in only six levels.
In sinngemäß derselben Weise können die zwölf Spulen auch so geschaltet werden, daß eine dreiodcr sechsfache Parallelschaltung entsteht.In a similar manner, the twelve coils can also be switched so that one three or one six-fold parallel connection is created.
Die Fig. 3 zeigt wiederum einen Strang einer Zweischichtschleifenwicklung für eine zwölfpolige Maschine, die jedoch abweichend von den vorherigen Beispielen auf 54 Nuten verteilt ist. so daß die Nutenzahl je Pol und Strang I1 2 beträgt. Sowohl in der Ober- als auch in der Unterschicht des Wicklungsstranges sind daher abwechselnd eine Nut und zwei Nuten besetzt. Dementsprechend ist die Wicklung aus zwei Arten von Spulen aufgebaut, die wegen ihrer ungleichen Windungszahl nicht unmittelbar parallel geschaltet werden dürfen. Es werden daher zunächst Spulengruppen gleicher Gesamtwindungszahl gebildet. Zu diesem Zweck sind abwechselnd in den Ebenen VII und VIII die Schaltverbindungen F12 bis F17 angeordnet, an welche die Anfänge e der Spulen S13 und S14, S15 und S16 usw. angeschlossen sind. Auf diese Weise entstehen sechs Spulengruppen, die parallel geschaltet werden können.3 again shows a strand of a two-layer loop winding for a twelve-pole machine, which, however, unlike the previous examples, is distributed over 54 slots. so that the number of slots per pole and strand I 1 is 2 . One slot and two slots are therefore alternately occupied in both the upper and lower layers of the winding phase. Accordingly, the winding is made up of two types of coils which, because of their unequal number of turns, must not be connected directly in parallel. Therefore, coil groups with the same total number of turns are first formed. For this purpose, the switching connections F 12 to F 17 , to which the beginnings e of the coils S 13 and S 14 , S 15 and S 16 etc. are connected, are arranged alternately in levels VII and VIII. This creates six coil groups that can be connected in parallel.
Zur Erzielung einer dreifachen Parallelschaltung sind je drei Spulengruppen zu Wicklungsabschnitten parallel geschaltet. Der erste Wicklungsabschnitt wird dadurch gebildet, daß die Enden der Spulen S13, S15 und S17 an die Verbindung F18 und die Enden der Spulen S14, S16 und S18 an die Verbindung F19 angeschlossen werden. Der zweite Wicklungsabschnitt umfaßt die aus den restlichen Spulen S19 bis S24 gebildeten drei Spulengruppen und besitzt sinngemäß denselben Aufbau. Durch die Verbindung F19 werden die einzelnen Spulengruppen der beiden Wicklungsabschnitte parallel und die Wicklungsabschnitte selbst in Reihe geschaltet.To achieve a threefold parallel connection, three groups of coils are connected in parallel to form winding sections. The first winding section is formed in that the ends of the coils S 13 , S 15 and S 17 are connected to the connection F 18 and the ends of the coils S 14 , S 16 and S 18 are connected to the connection F 19 . The second winding section comprises the three coil groups formed from the remaining coils S 19 to S 24 and accordingly has the same structure. Through the connection F 19 , the individual coil groups of the two winding sections are connected in parallel and the winding sections themselves are connected in series.
Zur weiteren Erläuterung der Schaltung nach der Fig. 3 ist in der F i g. 4 das vollständige Wicklungsschema mit allen drei Strängen und sämtlichen Schaltverbindungen dargestellt. Die zu den drei Strängen gehörenden Wicklungsteile sind durch verschiedene Stricharten gekennzeichnet.To further explain the circuit according to the FIG. 3 is in FIG. 4 the complete winding scheme with all three strands and all circuit connections shown. The winding parts belonging to the three strands are different Line types marked.
Aus der F i g. 4 ist zu ersehen, daß insgesamt acht Ebenen von Schaltverbindungen vorhanden sind, wobei in den Ebenen I bis VI die Schaltverbindungen zur Bildung der Wicklungsabschnitte und deren Reihenschaltung angeordnet sind. Die Ebenen VII und VIII dienen zur Unterbringung der Schaltverbindungen für die Reihenschaltung der benachbarten Spulen. Diese Verbindungen liegen in jedem Strang abwechselnd in den Ebenen VII und VIII entsprechend der füreinen Strang in der F i g. 3 gezeigtenAnordnung.From FIG. 4 it can be seen that there are a total of eight levels of circuit connections, where in the levels I to VI the circuit connections for the formation of the winding sections and their Are arranged in series. Levels VII and VIII are used to accommodate the circuit connections for the series connection of the neighboring coils. These connections are in each strand alternately in levels VII and VIII corresponding to that for one strand in FIG. 3.
Eine Verminderung der Anzahl der Ebenen auf sieben ist erreichbar, wenn die Verbindungen zur Reihenschaltung der benachbarten Spulen als Schrägverbindungen ausgeführt werden. Ein Beispiel hierfür ist in der F i g. 5 an Hand einer schematischen, axialen Ansicht des Wickelkopfes der Wicklung gemäß der F' i g. 4 im Bereich der Nuten 26 bis 50 dargestellt. Die F i g. 5 zeigt die als Rechtecke gezeichneten Kröpfungsstellen der Spulen sowie die schräg angeordneten Schaltverbindungen zur Reihenschaltung der benachbarten Spulen in den drei Strängen. Die Zuordnung dieser Teile zu den Strängen ist entsprechend der F i g. 4 durch verschiedene Stricharten gekennzeichnet. Mit den Bezugszeichen K1 bis Ki und F12 bis V1x sind die Kröpfungsstellen und die Schaltverbindungen versehen, die zu dem in der F" i g. 3 dargestellten Strang gehören. Auch in der F i g. 3 sind diese Bezugszeichen eingetragen.The number of levels can be reduced to seven if the connections for connecting the adjacent coils in series are designed as diagonal connections. An example of this is shown in FIG. 5 on the basis of a schematic, axial view of the end winding of the winding according to FIG. 4 shown in the area of the grooves 26 to 50. The F i g. 5 shows the cranking points of the coils drawn as rectangles as well as the diagonally arranged switching connections for the series connection of the adjacent coils in the three strands. The assignment of these parts to the strands is as shown in FIG. 4 marked by different types of lines. With the reference symbols K 1 to Ki and F 12 to V 1x , the cranking points and the switching connections are provided which belong to the strand shown in FIG. 3. These reference symbols are also entered in FIG.
Aus der F i g. 5 geht hervor, daß die Schalt verbindungen zur Reihenschaltung der benachbarten Spulen nicht wie in den F i g. 3 und 4 in zwei axial nebeneinanderl iegcnden Ebenen, sondern in einer einzigen Ebene radial überlappt angeordnet sind. Die schräge Anordnung der Verbindungen wird durch zweckmäßige Wahl der Lage der zu verbindenden Spulenanschlüssc α erreicht. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 5 sind hierzu in jedem Strang die Spulenanschlüsse α an den Kröpfungsstellen abwechselnd oben und unten herausgeführt. From FIG. 5 it can be seen that the switching connections for the series connection of the adjacent coils are not as shown in FIGS. 3 and 4 are arranged in two axially juxtaposed planes, but with a radial overlap in a single plane. The oblique arrangement of the connections is achieved by an appropriate choice of the position of the coil connections α to be connected. In the embodiment according to FIG. 5, the coil connections α are led out alternately above and below at the cranking points in each strand.
An Hand der F i g. 6 soll eine weitere Schaltung erläutert werden, die eine ebenfalls auf 54 Nuten verteilte Wicklung einer zwölfpoligen Maschine betrifft. Die Wicklung ist abweichend von dem Beispiel nach der F i g. 3 als Dreizonenwicklung ausgeführt und weist eine zweifache Parallelschaltung auf. Der gezeichnete Strang der Dreizonenwicklung besteht aus den sechs gleichen Spulen S25 bis S30. Es können daher, wie in dem Beispiel nach den F i g. 1 und 2, je zwei benachbarte Spulen parallel geschaltet werden. Hierzu sind die Spulen S25 und S26 durch die Verbindungen F21 und F22, die Spulen S27 und S28 durch die Verbindungen F22 und F23 sowie die Spulen S29 und S30 durch die Verbindungen F23 und F24 parallel geschaltet. Die Schaltverbindungen F22 und F23 bewirken die Parallelschaltung der einzelnen Spulen der Wicklungsabschnitte und die Reihenschaltung der Wicklungsabschnitte selbst.On the basis of FIG. 6 a further circuit is to be explained, which relates to a winding of a twelve-pole machine which is also distributed over 54 slots. The winding is different from the example according to FIG. 3 designed as a three-zone winding and has a double parallel connection. The drawn strand of the three-zone winding consists of six identical coils S 25 to S 30 . It can therefore, as in the example according to FIGS. 1 and 2, two adjacent coils each are connected in parallel. For this purpose, the coils S 25 and S 26 are parallel through the connections F 21 and F 22 , the coils S 27 and S 28 through the connections F 22 and F 23 and the coils S 29 and S 30 through the connections F 23 and F 24 switched. The switching connections F 22 and F 23 cause the parallel connection of the individual coils of the winding sections and the series connection of the winding sections themselves.
Die vollständige Schaltung der Wicklung nach der F i g. 4 weist wiederum sechs Ebenen von Schaltverbindungen auf.The complete circuit of the winding according to FIG. 4 again has six levels of interconnection on.
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1965
- 1965-03-31 DE DE19651488661 patent/DE1488661B2/en active Pending
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