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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft einen Hohlträger(1) einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges, insbesondere einenCockpitquerträger,mit einem fest mit dem Hohlträger(1) verbundenen und dazu im Wesentlichen koaxialen Verstärkungsträger (2).Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Verstärkungsträger (2) gewichtsreduzierendeAusstanzungen (3) aufweist und zumindest teilweise flächig amHohlträger(1) anliegend innerhalb diesem angeordnet ist.
    公开号:DE102004017636A1
    申请号:DE200410017636
    申请日:2004-04-10
    公开日:2005-10-27
    发明作者:Udo Rotter；Andreas Sigloch；Pierto Sportelli
    申请人:DaimlerChrysler AG；
    IPC主号:B62D25-14
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft einen Hohlträger einer Tragstruktur einesKraftfahrzeuges mit einem fest mit dem Hohlträger verbundenen und dazu imwesentlichen koaxialen Verstärkungsträger gemäß dem Oberbegriffdes Anspruchs 1.
    [0002] Ausder DE 100 23 506A1 ist ein Cockpitträgerfür dieKarosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem als geschlossenes oderoffenes Metall-Hohlprofil ausgeführtenQuerträgerbekannt. Der Cockpitträgerweist endseitige Anbauelemente zur Verbindung des Querträgers mitden A-Säulender Karosseriestruktur auf. Eine beanspruchungsgerechte Ausgestaltungmit Gewichtsoptimierung wird durch einen als geschlossenes oderoffenes Metall-Hohlprofil ausgeführtenVerstärkungsträger erreicht,der dabei den Querträgeran zwei Seiten umgreift und von außen am Metall-Hohlprofil desCockpitträgersangeordnet ist.
    [0003] Ausder EP 0 896 919 A2 istein Querträger zurHalterung einer Lenksäuleeines Kraftfahrzeuges bekannt. Der Querträger ist quer zur Fahrzeuglängsrichtungzwischen den beiden A-Säulen derFahrzeugkarosserie angeordnet und an die A-Säulen angeschlossen. Der Querträger istvorzugsweise als stranggepresstes Hohlprofil, gestaltet. Um denBeanspruchungen aus Belastungen durch die Lagerung der Lenksäule beiausreichender Steifigkeit zu genügen,ist mit dem Querträgerim Bereich der Lenksäule zuderen Halterung ein sich bereichsweise in Längsrichtung des Querträger erstreckendesVerstärkungsprofilfest verbunden. Das Verstärkungsprofil istdabei an einer äu ßeren Seitedes Querträgers, dasheißtim wesentlichen parallel zu diesem, angeordnet und weist einen sichzur Mitte des Querträgers verjüngendenQuerschnitt auf.
    [0004] Ausder DE 198 45 146A1 ist ein Querträger zurAussteifung einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeuges, mit zumindestzwei in axialer Verlängerungangeordneten Profilabschnitten unterschiedlichen Querschnitts bekannt.Dabei ist der Profilabschnitt kleineren Querschnitts über zumindesteine Teillängemit dem Profilabschnitt größeren Querschnitts überlappendangeordnet. Die Profilabschnitte sind zumindest im Überlappungsbereichdurch wenigstens ein starres Verbindungsteil in einer Richtung querzur Längsrichtungmiteinander verbunden.
    [0005] Ausder EP 0 662 902 B1 istein Querträger für das Armaturenbretteines Kraftfahrzeuges bekannt. Der Querträger erstreckt sich über dieBreite des Kraftfahrzeuginnenraums, wobei an dessen Unterseite eineHalterung füreine Lenksäuleangeschraubt ist. Dabei besteht der Querträger aus drei Leichtmetall-Strangpressteilen,nämlichzwei Seitenteilen mit einem geschlossenen Kastenprofil und einemmit diesem verschweißtenMittelteil. Im Bereich der Befestigungsstellen der Lenksäulenhalterung weistdie untere Wand des fahrerseitigen Seitenteils eine größere Wandstärke auf,als die übrigenWände diesesSeitenteils und als die Wändedes beifahrerseitigen Seitenteils. Hierdurch wird der lokal erhöhten Belastungdurch die an der Unterseite des Querträgers angeschraubte Lenksäule Rechnunggetragen.
    [0006] Schließlich istaus der DE 101 04790 A1 ein Querträgerfür eineArmaturentafel eines Fahrzeuges bekannt. Der Querträger weisteinen rohrförmigen Grundträger sowiezumindest einen Halter fürein Anbauteil der Armaturentafel auf. Dabei sind an dem Grundträger mindestenseine erste und eine zweite ebene Ausrichtfläche vorgesehen, wobei die beiden Ausrichtflä chen – in Umfangsrichtungdes Grundträgersgesehen – einenAbstand zueinander aufweisen.
    [0007] Dievorliegende Erfindung beschäftigtsich mit dem Problem, füreinen Hohlträgereingangs erwähnterArt eine verbesserte Ausführungsformanzugeben, durch welche insbesondere die Steifigkeit des Hohlträgers untergewichtsminimierenden Gesichtspunkten erhöht wird und zugleich die Anbindungvon Anbauteilen erleichtert wird.
    [0008] DiesesProblem wird erfindungsgemäß durchden Gegenstand des unabhängigenAnspruchs gelöst.Vorteilhafte Ausführungsformensind Gegenstand der abhängigenAnsprüche.
    [0009] DieErfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Hohlträger einerTragstruktur eines Kraftfahrzeugs mit einem fest mit dem Hohlträger verbundenenund dazu im wesentlichen koaxialen Verstärkungsträger, den Verstärkungsträger mit gewichtsreduzierendenAusstanzungen zu versehen und zumindest teilweise flächig amHohlträgeranliegend innerhalb diesem anzuordnen.
    [0010] Durchdie erfindungsgemäße Lösung kann derHohlträger,welcher beispielsweise als Cockpitquerträger ausgebildet ist, verstärkt werden,ohne dass zusätzlicherBauraum benötigtwird. Da insbesondere im Armaturenbrettbereich bzw. Cockpitbereichnur wenig freier Bauraum zur Verfügung steht, kann der durchden innenliegenden Verstärkungsträger eingesparteBauraum fürandere Zwecke verwendet werden, wodurch eine konstruktive Verbesserungerreicht wird. Darüberhinaus ist denkbar, dass der innenliegende Verstärkungsträger auch nachträglich zurVerstärkungdes Hohlträgersinnerhalb diesem angeordnet werden kann, wodurch die Flexibilität beim Fertigungsprozessdes Hohlträgers erhöht werdenkann.
    [0011] DieAusstanzungen sind dabei vorzugsweise an Stellen geringer Belastungangeordnet, wogegen Bereiche hoher Belastungen, beispielsweise mithohen Momenten und/oder Querkräften,keine Ausstanzungen aufweisen. Die Ausstanzungen sind somit an denKräfte-und Momentenverlauf im Querträgerangepasst.
    [0012] Gemäß einervorteilhaften Ausführungsform weistder Verstärkungsträger an seinerInnenseite zumindest eine Schweißmutter oder eine Stanzeinpressmutterauf. Bei den Schweißmutternhandelt es sich vorzugsweise um fest mit dem Verstärkungsträger verbundene,beispielsweise verschweißte,Innengewinde, in welche Schrauben eindrehbar sind und dadurch eineeinfache Befestigung von Anbauteilen ermöglichen. Ein Gegenhalten derSchweißmutternbeim Eindrehen der Schraube ist dabei nicht erforderlich, da diesebereits mit dem Verstärkungsträger drehfestverbunden sind.
    [0013] Zweckmäßig weistder Hohlträgerzumindest eine Öffnungauf, welche mit der zumindest einen Schweißmutter und/oder der zumindesteinen Stanzeinpressmutter des Verstärkungsträgers fluchtet. Hierdurch wirdin besonders günstigerWeise eine Verbindungsmöglichkeitvon Anbauteilen mit dem Hohlträgerbzw. mit dem Verstärkungsträger geschaffen.Der Verstärkungsträger, welcherim endfertigen Zustand fest mit dem Hohlträger verbunden ist, liefertsomit ortsfeste Anbindungspunkte für Schrauben, welche von außen durchentsprechend mit den Muttern fluchtende Öffnungen im Hohlträger eingeschraubtwerden könnenund dadurch das Befestigen von Anbauteilen, wie beispielsweise Konsolen, Halternund/oder Aggregaten, wesentlich erleichtern. Hierdurch wird dieMontage vereinfacht und zum anderen prozesssicher gestaltet, dasowohl die Schweißmutternals auch die Stanzeinpressmuttern im Unterschied zu nachträglich angeordnetenBlindnietmuttern mit hoher Genauigkeit an der richtigen Stelle unlösbar gesetztwerden können.
    [0014] Zweckmäßig weistder Verstärkungsträger eineinseitig offenes, insbesondere ein im wesentlichen U-förmiges,Querschnittsprofil auf. U-Profile besitzen aufgrund ihrer hohenFlächenträgheitsmomenteeine hohe Biegesteifigkeit und sind dadurch besonders als Verstärkungselementegeeignet. Darüberhinaus bietet das U-förmigeQuerschnittsprofil die Möglichkeit,den Verstärkungsträger an mehreren Seiteninnerhalb des Hohlträgersanzulegen.
    [0015] Darüber hinausist vorstellbar, dass zur Vereinfachung des Herstellungsprozessesdes Hohlträgersmit innenliegendem Verstärkungsträger derVerstärkungsträger zunächst leichtzusammengedrückt wirdund nach Einnahme seiner gewünschtenPosition innerhalb des Hohlträgersentspannt wird, wobei sich der Verstärkungsträger elastisch aufspreizt und sichunter Anlage an einer Innenwandung des Hohlträgers rutschfest mit diesemverklemmt. Der Verstärkungsträger istsomit radial gegen den umgebenden Hohlträger verspannt. Dabei ist denkbar,dass die Spreizkraft verbunden mit rutschhemmenden Elementen, wiebeispielsweise Sicken und Aufnahmen, zur festen Positionierung desVerstärkungsträgers innerhalbdes Hohlträgersausreicht. Generell ist aber auch denkbar, dass der Verstärkungsträger nachEinnahme seiner gewünschtenPosition mit dem Hohlträgerfest verbunden, beispielsweise verschweißt und/oder verklebt wird.
    [0016] Zweckmäßig istder Hohlträgerals innenhochdruckumgeformtes Profil oder als geschlossenes Walzprofilausgebildet oder aus zwei Tiefziehhalbschalen zusammengesetzt. SowohlIHU-Profile als auch Tiefziehhalbschalen sind mit heutigen Fertigungsmethoden äußerst präzise undkostengünstig herzustellen.Die Ausbildung des Hohlträgersals IHU-Profil bietet den Vorteil eines umfangsseitig geschlossenenProfils, welches besonders hohe Trägheits- und Widerstandsmomenteaufweist, wogegen ein aus zwei Tiefziehhalbschalen zusammengesetzterHohlträgereine Anordnung von Anbauteilen, wie beispielsweise Gegenhaltern,innerhalb des Hohlträgerserleichtert. Durch ein Verschweißen und/oder Verkleben und/oderein Zusammenfügendurch Falzen könnenauch die beiden Tiefziehhalbschalen fest miteinander verbunden werden,so dass ein Hohlträgermit hohem Widerstands- bzw. Trägheitsmoment entsteht.
    [0017] Weiterewichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus denUnteransprüchen, ausden Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhandder Zeichnungen.
    [0018] Esversteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehendnoch zu erläuternden Merkmalenicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch inanderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohneden Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
    [0019] BevorzugteAusführungsbeispieleder Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden inder nachfolgenden Beschreibung nähererläutert,wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleicheoder ähnlicheBauteile beziehen.
    [0020] Dabeizeigen:
    [0021] 1a einenerfindungsgemäßen Hohlträger mitinnenliegendem Verstärkungsträger,
    [0022] 1b denverkürztdargestellten erfindungsgemäßen Verstärkungsträger,
    [0023] 2 einenQuerschnitt durch den Hohlträgermit innenliegendem Verstärkungsträger.
    [0024] Gemäß 1a istein Hohlträger 1 einerim übrigennicht dargestellten Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges mit einemfest mit dem Hohlträger 1 verbundenenund dazu im wesentlichen koaxialen Verstärkungsträger 2 gezeigt. DerHohlträger 1 kannbeispielsweise als Cockpitquerträgerausgebildet sein und überzwei Anbindungselemente 8, wovon gemäß 1a einesdargestellt ist, an nicht gezeigte A-Säulen des Kraftfahrzeuges angeschlossensein. Generell könnenam Hohlträger 1 wei tereAnbauelemente 9 angeordnet sein, beispielsweise eine Halterungfür eineLenksäuleund/oder eine Zitterstrebe. Innerhalb der Tragstruktur des Kraftfahrzeugesbewirkt der Hohlträger 1 eineQueraussteifung derselben und stellt darüber hinaus eine Anbindungsmöglichkeitfür obengenannteAnbindungselemente 8 dar.
    [0025] Dadie Tragstruktur generell und besonders im Falle eines Unfalls einedefinierte Steifigkeit aufweisen soll, ist beabsichtigt, den Hohlträger 1 möglichststeif auszubilden. Aus Gründeneines geringen Energieverbrauchs sollte die Aussteifung jedoch mit möglichstgeringem Gewicht erreicht werden. Deshalb schlägt die Erfindung vor, dassder Verstärkungsträger 2 gewichtsreduzierendeAusstanzungen 3 (vgl. 1b) aufweistund zumindest teilweise flächigam Hohlträger 1 anliegendinnerhalb diesem angeordnet ist. Die zumindest teilweise flächige Anlage desVerstärkungsträgers 2 amHohlträger 1 kann über tellerförmige Anlageflächen 7 erfolgen,welche vorzugsweise im Bereich von Schweißmuttern 5 und/oderStanzeinpressmuttern 5' angeordnetsind (vgl. 1b und 2). Dieim wesentlichen koaxiale Anordnung des Verstärkungsträgers 2 innerhalb desHohlträgers 1 bietetden Vorteil, das kein zusätzlicherBauraum benötigtwird und eine Bauraumknappheit im Bereich des Cockpits entschärft werden kann.
    [0026] Generellkann der Hohlträger 1 alsinnenhochdruckumgeformtes Profil oder als geschlossenes Walzprofilausgebildet sein oder aus zwei Tiefziehhalbschalen zusammengesetztwerden. IHU-Profilebieten Vorteil eines umfangsgeschlossenen Profils und eines damitverbundenen hohen Widerstands bzw. Trägheitsmomentes, wodurch eine hoheSteifigkeit des Hohlträgerserzielt werden kann. Bei einem aus zwei Tiefziehhalbschalen zusammengesetztenHohlträger 1 können diesebeispielsweise miteinander verschweißt und/oder verklebt und/oder mittelsFalztech nik fest miteinander verbunden werden, so dass die gefordertehohe Steifigkeit ebenfalls gewährleistetist. Walzprofile könnenbeispielsweise entlang ihrer Längsachsegebördeltoder geschweißt seinund dadurch die erforderliche Steifigkeit erhalten.
    [0027] Gemäß 1b istein derartiger Verstärkungsträger 2 gezeigt,welcher hier ein einseitig offenes, insbesondere im wesentlichenU-förmigesQuerschnittsprofil aufweist. Das gezeigte Querschnittsprofil gemäß 1b stelltdabei lediglich eine Ausführungsvariantedar und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, so dass auch andereQuerschnittsprofile von der Erfindung umschlossen sein sollen. Deutlicherkennbar sind gemäß 1b dieAusstanzungen 3 am Verstärkungsträger 2, welche hierlanglochförmigausgebildet sind. Die Ausstanzungen 3 sind dabei vorzugsweiseso angeordnet, dass der Verstärkungsträger 2 denHohlträger 1 nuran denjenigen Stellen verstärkt,an welchen der Hohlträger 1 aufgrund äußerer Belastungen,wie beispielsweise Momenten- und/oder Querkräfte, eine Verstärkung benötigt. AnStellen geringer Belastung reicht das Hohlprofil des Hohlträgers 1 zurAufnahme der Belastung auf, so dass in diesen Bereichen die Ausstanzungen 3 amVerstärkungsträger 2 angeordnetsind. Die Ausstanzungen 3 bewirken dabei eine Reduzierungdes Gewichts des Verstärkungsträgers 2 und tragendamit zu einer Reduzierung des Gesamtgewichts des Kraftfahrzeugesund somit zur Energieeinsparung bei.
    [0028] ZurHerstellung des Hohlträgers 1 wirdder Verstärkungsträger 2 axialin den Hohlträger 1 eingeschobenund in eingeschobenem Zustand fest mit dem Hohlträger 1 verbunden.Denkbar ist hierbei, dass bei einem Verstärkungsträger 2 mit einem einseitigoffenen Querschnittsprofil dieses zunächst etwas zusammengedrückt wirdund der Verstärkungsträger 2 imzusammen gedrücktenZustand in den Hohlträger 1 eingeführt wird.Ist die gewünschtePosition innerhalb des Hohlträgers 1 eingenommen, wirdder Verstärkungsträger 2 entspannt,worauf hin sich dieser radial gegen den umgebenden Hohlträger 1 stemmt.Je nach Verspannkraft, bzw. Anordnung von zusätzlichen Haltesicken, kannhierdurch der Verstärkungsträger 2 zuverlässig undfest innerhalb des Hohlträgers 1 gehaltertwerden, wobei auch denkbar ist, dass der Verstärkungsträger 2 zusätzlich oderalternativ zur Verspannung mit dem Hohlträger 1 verbunden, beispielweiseverschweißtwird.
    [0029] Umeine hohe Steifigkeit des Verstärkungsträgers 2 zuermöglichen,ist eine Wandstärkedesselben vorzugsweise größer alseine Wandstärke desHohlträgers 1.
    [0030] Entsprechend 2 weistder Verstärkungsträger 2 anseiner Innenseite 4 zumindest eine Schweißmutter 5 und/oderzumindest eine Stanzeinpressmutter 5' auf, welche fest mit dem Verstärkungsträger 2 verbundensind und dadurch beispielsweise ein drehfestes Gewinde zur Aufnahmeeiner Schraube bilden. Der den Verstärkungsträger 2 umgebende Hohlträger 1 weistzumindest eine Öffnung 6 auf,welche mit der zumindest einen Schweißmutter 5 bzw. Stanzeinpressmutter 5' des Verstärkungsträgers 2 fluchtet,so dass Anbauelemente 9 über eine Schraube am Hohlträger 1 befestigtwerden können. Durchdie bereits befestigten Muttern 5, 5' wird die MontagezusätzlicherAnbauelemente 9 erheblich vereinfacht und zum anderen prozesssichergestaltet, da sowohl die Schweißmuttern 5 alsauch die Stanzeinpressmuttern 5' im Unterschied zu nachträglich angeordnetenBlindnietmuttern mit hoher Genauigkeit an die richtige Stelle unlösbar gesetztwerden können.Das Anbringen von Anbauelementen 9 erfordert somit nurnoch das einfache Eindrehen der Schraube in die Muttern 5, 5' und kein aufwendiges unddamit teures Herstellen einer Verbindung, beispielsweise durch eininnenseitiges Gegenhalten einer nachträglich eingebrachten Mutter.
    [0031] Zusammenfassendlassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung wie folgtcharakterisieren.
    [0032] DieErfindung sieht vor, bei einem Hohlträger 1 mit einem festdaran angeordneten und dazu im wesentlichen koaxialen Verstärkungsträger 2,diesen mit gewichtsreduzierenden Ausstanzungen 3 zu versehenund zumindest teilweise flächigam Hohlträger 1 anliegendinnerhalb diesem anzuordnen. Darüber hinaussind an der Innenseite 4 des Verstärkungsträgers 2 beispielsweiseSchweißmuttern 5 angeordnet, welcheeine drehfeste Gegenhalterung fürSchrauben darstellen, die durch Öffnungen 6 amHohlträger 1 eingedrehtwerden und Anbauelemente 9, wie beispielsweise Konsolen,Halter und/oder Aggregate, fest mit dem Hohlträger 1 verbinden.
    [0033] DieAusstanzungen 3 reduzieren das Gewicht des Verstärkungsträgers 2,ohne die Verstärkungswirkungdes Verstärkungsträgers 2,beispielsweise hinsichtlich Normal- und Querkräften bzw. Momenten, wesentlichherabzusetzen. Gleichzeitig wird durch die bereits befestigten Muttern 5, 5' die Montageder Anbauelemente 9 vereinfacht und prozesssicher gestaltet.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Hohlträger(1) einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, insbesondereCockpitquerträger,mit einem fest mit dem Hohlträger(1) verbundenen und dazu im wesentlichen koaxialen Verstärkungsträger (2), dadurchgekennzeichnet, dass der Verstärkungsträger (2) gewichtsreduzierendeAusstanzungen (3) aufweist und zumindest teilweise flächig am Hohlträger (1)anliegend innerhalb diesem angeordnet ist.
    [2] Hohlträgernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsträger (2)an seiner Innenseite (4) zumindest eine Schweißmutter(5) oder eine Stanzeinpressmutter (5') aufweist.
    [3] Hohlträgernach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlträger (1)zumindest eine Öffnung(6) aufweist, welche mit der zumindest einen Schweißmutter(5) und/oder mit der zumindest einen Stanzeinpressmutter(5') desVerstärkungsträgers (2) fluchtet.
    [4] Hohlträgernach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsträger (2)tellerförmigeAnlageflächen(7) im Bereich der Schweißmuttern (5) und/oderim Bereich der Stanzeinpressmuttern (5') aufweist.
    [5] Hohlträgernach einem der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstanzungen (3)des Verstärkungsträgers (2)an Stellen reduzierter Belastungen angeordnet sind.
    [6] Hohlträgernach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlträger (1) als innenhochdruckumgeformtesProfil oder als geschlossenes Walzprofil ausgebildet ist oder auszwei Tiefziehhalbschalen zusammengesetzt ist.
    [7] Hohlträgernach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Tiefziehhalbschalenmiteinander verschweißtund/oder verklebt und/oder gefügtsind.
    [8] Hohlträgernach einem der Ansprüche1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsträger (2) ein einseitigoffenes, insbesondere im wesentlichen U-förmiges, Querschnittsprofilaufweist.
    [9] Hohlträgernach einem der Ansprüche1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke des Verstärkungsträgers (2)größer istals eine Wandstärkedes Hohlträgers(1).
    [10] Hohlträgernach einem der Ansprüche1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsträger (2) radial gegenden umgebenden Hohlträger (1)verspannt ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-27| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-05-03| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
    2008-01-17| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
    2008-10-02| 8364| No opposition during term of opposition|
    2014-02-13| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20131101 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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