DE102006008199B4 - Leuchteneinheit für Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Leuchteneinheit für Fahrzeuge, insbesondere Signalleuchte, enthaltend eine Lichtquelle (2) und ein der Lichtquelle (2) in Hauptabstrahlrichtung (7) derselben vorgelagertes Lichtleitelement, das auf einer der Lichtquelle (2) zugewandten Rückseite über eine Lichteinkoppelfläche zum Einkoppeln des von der Lichtquelle (2) ausgesandten Lichtes (12) verfügt, das an einer Vorderseite über eine der Lichteinkoppelfläche in Hauptabstrahlrichtung (7) vorgelagerte Umlenkfläche (14) verfügt zur Bildung eines Verteilbereiches, in dem ein erster Teil (12') des eingekoppelten Lichtes (12) in radialer Richtung nach außen zu einem an einem ersten Ende (8) angeordneten ersten äußeren Umlenkbereich (10) und einer zweiter Teil (12'') des Lichtes (12) zu einem an einem zweiten Ende (9) angeordneten zweiten äußeren Umlenkbereich (11) abgelenkt wird, dass das Lichtleitelement (3) über eine in dem ersten äußeren Umlenkbereich (10) angeordnete Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln des ersten Teils (12') des Lichtes (12) zur Bildung einer ersten Teillichtverteilung und über eine in dem zweiten äußeren Umlenkbereich (11) angeordneten Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln des zweiten Teils (12'') des Lichtes (12) zur Bildung einer zweiten Teillichtverteilung verfügt, die durch Überlagerung mit der ersten Teillichtverteilung eine Gesamtlichtverteilung bildet, und dass Außenflächen (16, 18, 18', 18'') des ersten äußeren Umlenkbereiches (10) und des zweiten äußeren Umlenkbereiches (11) derart ausgebildet sind, dass der erste Teil (12') des Lichtes (12) und der zweite Teil (12'') des Lichtes (12) in einer gemeinsamen seitlichen Vorzugsrichtung ausgekoppelt werden, wobei die Vorzugsrichtung einen spitzen Winkel (α) zu der Hauptabstrahlrichtung (7) der Lichtquelle (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite äußere Umlenkbereich (11) drei polygonartig zueinander angeordnete Außenflächen (18, 18', 18'') aufweist, derart, dass durch mehrmalige Totalreflexion des zweiten Teils (12'') des Lichtes (12) derselbe totalreflektiert wird in Richtung einer einen Abschnitt (19) der Lichtauskoppelfläche bildenden Vorderseite des Lichtleitelementes (3), an der es zur Bildung der zweiten Teillichtverteilung ausgekoppelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leuchteneinheit für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der EP 1 005 619 B1 ist eine Leuchteneinheit für Fahrzeuge bekannt, die zum einen eine Lichtquelle und zum anderen ein der Lichtquelle vorgelagertes Lichtleitelement umfasst. Das Lichtleitelement ist langgestreckt ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen quer zur Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle. Das Lichtleitelement weist in einem mittleren Bereich in Höhe der Lichtquelle eine Linse auf, die auf einer der Lichtquelle zugewandten Seite über eine Lichteinkoppelfläche zum Einkoppeln des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtes verfügt. Auf der der Lichtquelle abgewandten Vorderseite verläuft die Linse keilförmig mit Außenflächen, die als Totalreflexionsflächen dienen für einen zweiten Teil des eingekoppelten Lichtes, der in Querrichtung zu den seitlichen Armen des Lichtleitelementes geführt wird. Ein zentraler Bereich der Linse weist eine etwa parallel zur Lichteinkoppelfläche verlaufende Lichtauskoppelfläche auf, durch die ein erster Teil des eingekoppelten Lichtes direkt aus dem Lichtleitelement ausgekoppelt wird. Dieser Bereich der Außenfläche bildet einen ersten Abschnitt der Lichtauskoppelfläche. Ein zweiter Abschnitt der Lichtauskoppelfläche wird gebildet durch flügelartige Außenflächen, die sich auf einer der Lichtquelle abgewandten Seite der Arme des Lichtleitelementes erstrecken. Das Licht wird somit im Wesentlichen in Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung abgestrahlt. Zur Umlenkung des Lichtes um einen relativ großen spitzen Umlenkwinkel im Vergleich zu der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle ist die bekannte Leuchteneinheit nicht geeignet.
  • Aus der EP 1 589 282 A1 ist ein zweites flaches Lichtleitelement bekannt. Das Lichtleitelement weist auf einer der Lichtquelle zugewandten Rückseite eine Struktur auf, so dass das Licht in Hauptabstrahlrichtung bzw. in seitlicher Richtung umgelenkt wird.
  • Aus der DE 198 57 561 A1 ist eine Leuchteinheit für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einem Lichtleitelement bekannt, wobei das Lichtleitelement in einem äußeren Umlenkbereich zwei Außenflächen aufweist, so dass das an den Außenflächen totalreflektierte Licht innerhalb des Lichtleitelementes verbleibt und für die gewünschte Lichtverteilung weiter genutzt werden kann.
  • Aus der DE 202 06 829 U1 ist eine Leuchteneinheit für Fahrzeuge bekannt, die über eine Lichtquelle und ein der Lichtquelle vorgelagertes Lichtleitelement verfügt. Das Lichtleitelement weist in einem unmittelbar in Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle vorgelagerten Verteilbereich eine Umlenkfläche auf, mittels derer das eingekoppelte Licht im Wesentlichen in radialer Richtung nach außen zu einem äußeren Umlenkbereich abgelenkt wird. Nach Totalreflexion an Außenflächen des Lichtleitelementes wird das Licht entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung im Wesentlichen in Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle nach vorne ausgekoppelt. Das Lichtleitelement ist rotationssymmetrisch ausgebildet und ermöglicht eine Platz sparende Erzeugung einer Begrenzungslichtfunktion.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchteneinheit für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass auf Platz sparende Weise eine vorgegebene Lichtverteilung unter Umlenkung des Lichtes quer zu einer Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle gewährleistet ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung unter relativ starker Umlenkung des Lichtes ein relativ flacher und damit Bauraum sparender Aufbau der Leuchteneinheit vorgesehen ist. Der relativ flache Aufbau der Leuchteneinheit wird ermöglicht durch ein relativ flaches bzw. dünnes Lichtleitelement, das zum einen über einen zentralen Verteilbereich und einem äußeren Umlenkbereich verfügt. Der zentrale Verteilbereich ermöglicht das Umlenken des eingekoppelten Lichtes im Wesentlichen in radialer Richtung nach außen (quer zur Hauptabstrahlrichtung) zu den äußeren Umlenkbereichen. Die äußeren Umlenkbereiche sind derart ausgebildet, dass das Licht in einer seitlichen Vorzugsrichtung ausgekoppelt wird. Unterschiedliche Teile des eingekoppelten Lichtes, die im Verteilbereich in verschiedene Richtungen umgelenkt werden, tragen somit zu unterschiedlichen Teillichtverteilungen bei, die durch Überlagerung eine Gesamtlichtverteilung bilden, deren Hauptrichtung bzw. Vorzugsrichtung einen relativ großen spitzen Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle bilden. Die Vorzugsrichtung der Gesamtlichtverteilung bildet vorzugsweise einen relativ kleinen spitzen Winkel zu der Längserstreckung des Lichtleitelementes. Erfindungsgemäß ist der zweite Umlenkbereich polygonartig ausgebildet, so dass eine mehrfache Umlenkung des zweiten Teils des Lichtes erfolgt. Der zweite Teil des Lichtes wird ausgehend von dem Verteilbereich insgesamt um einen überstumpfen Winkel umgelenkt, bis er an dem durch die Vorderseite gebildeten zweiten Abschnitt der Lichtauskoppelfläche aus dem Lichtleitelement austritt. Die erste Teillichtverteilung wird durch einen ersten Teil des Lichtes gebildet wird, der lediglich im Verteilbereich totalreflektiert und dann endseitig eines Armes des Lichtleitelementes ausgekoppelt wird. Zur Bildung der Gesamtlichtverteilung wird der ersten Teillichtverteilung eine zweite Teillichtverteilung überlagert, die aus dem zweiten Teil des eingekoppelten Lichtes gebildet wird, der im Verteilbereich im Wesentlichen entgegengesetzt zu dem ersten Teil des Lichtes umgelenkt und an einem zweiten Ende des Lichtleitelementes mehrfach totalreflektiert wird, bevor er an der Vorderseite des Lichtleitelementes ausgekoppelt wird.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Lichtleitelement langgestreckt ausgebildet und verfügt über zwei gegenüberliegende Arme, wobei ein erster Teil des eingekoppelten Lichtes an einem ersten Ende des Lichtleitelementes in einem ersten äußeren Umlenkbereich an einer Seitenfläche ausgekoppelt wird. Eine Totalreflexion in dem das erste Ende aufweisenden Arm erfolgt in der Regel nicht. Der erste Teil des Lichtes wird quasi ohne Totalreflexion an der Seitenfläche des ersten Armes des Lichtleitelementes ausgekoppelt. An einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Lichtleitelementes ist ein zweiter äußerer Umlenkbereich angeordnet, der den zweiten Teil des Lichtes derart umlenkt, dass der zweite Teil des Lichtes an einer Vorderseite zur Erzeugung der zweiten Teillichtverteilung unter einem relativ großen spitzen Winkel zur Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle ausgekoppelt wird.
  • Die erfindungsgemäße Leuchteneinheit ist flexibel einsetzbar in verschiedenen Einbausituationen. Sie ermöglicht ein besonderes Styling und eine vergrößerte Ausleuchtfläche, wenn mehrere Lichtleitelemente bzw. zugehörige Lichtquellen modulartig nebeneinander angeordnet sind.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Vorderansicht einer Leuchteneinheit nach einer ersten Ausführungsform,
  • 2 einen Horizontalschnitt durch die Leuchteneinheit gemäß 1,
  • 3 ein vergrößerter Horizontalschnitt im Bereich eines Verteilbereiches eines Lichtleitelementes der Leuchteneinheit,
  • 4 einen vergrößerten Horizontalschnitt durch einen ersten äußeren Umlenkbereich des Lichtleitelementes,
  • 5 einen vergrößerten Horizontalschnitt durch einen zweiten äußeren Umlenkbereich des Lichtleitelementes,
  • 6 einen vergrößerten Horizontalschnitt durch einen alternativen zweiten äußeren Umlenkbereich des Lichtleitelementes und
  • 7 eine perspektivische Vorderansicht einer Leuchteneinheit nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Eine Leuchteneinheit 1 für Fahrzeuge kann als Signalleuchte, vorzugsweise im Heckbereich desselben, angeordnet sein.
  • Die Leuchteneinheit 1 besteht nach einer ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 6 aus einer Lichtquelle 2 und einem der Lichtquelle 2 vorgelagerten Lichtleitelement 3.
  • Das Lichtleitelement 3 ist langgestreckt ausgebildet mit einem ersten Arm 4 und einem gegenüberliegenden, den ersten Arm 4 geradlinig verlängernden zweiten Arm 5. Der erste Arm 4 und der zweite Arm 5 erstrecken sich ausgehend von einem gemeinsamen zentralen Verteilbereich 6, der in Hauptabstrahlrichtung 7 vor der Lichtquelle 2 angeordnet ist, entgegengesetzt zu einem ersten Ende 8 bzw. zweiten Ende 9 des Lichtleitelementes 3.
  • Das erste Ende 8 des Lichtleitelementes 3 weist einen ersten äußeren Umlenkbereich 10 und das zweite Ende 9 des Lichtleitelementes 3 weist einen zweiten äußeren Umlenkbereich 11 auf, aus denen jeweils ein erster Teil 12' eines eingekoppelten Lichtes 12 bzw. ein zweiter Teil 12'' des eingekoppelten Lichtes 12 ausgekoppelt werden.
  • Wie besser aus 2 ersichtlich ist, werden der erste Teil 12' und der zweite Teil 12'' des Lichtes 12 unter einem relativ großen spitzen Winkel α zu der Hauptabstrahlrichtung 7 zur Erzeugung einer ersten Teillichtverteilung bzw. zweiten Teillichtverteilung umgelenkt. Die erste Teillichtverteilung und die zweite Teillichtverteilung überlagern sich zu einer vorgegebenen Gesamtlichtverteilung. Der erste Teil 12' und der zweite Teil 12'' des Lichtes 12 werden in äußeren Umlenkbereichen 10, 11 entsprechend einer Vorzugsrichtung V ausgekoppelt, die einen relativ großen spitzen Winkel α zu der Hauptabstrahlrichtung 7 bildet.
  • Auf einer der Lichtquelle 2 zugewandten Rückseite weist das Lichtleitelement 3 eine muldenförmige (konkavförmig) Lichteinkoppelfläche 13 auf, so dass das Licht 12 im Wesentlichen senkrecht zur Fläche 13 in das Lichtleitelement 3 eingekoppelt wird. Der Verteilbereich 6 weist keilförmig zueinander angeordnete Umlenkflächen 14 an einer der Lichtquelle 2 abgewandten Vorderseite des Lichtleitelementes 3 auf, an der das Licht 12 in entgegengesetzte Richtungen totalreflektiert wird, wobei der erste Teil 12' des Lichtes 12 in den ersten Arm 4 und der zweite Teil 12'' des Lichtes 12 in den zweiten Arm 5 des Lichtleitelementes 3 geleitet werden. Die Umlenkflächen 14 des Verteilbereiches 6 können jeweils parabel- oder ellipsoid- oder bogenförmig in horizontaler und/oder vertikaler Richtung ausgebildet sein. Die Umlenkflächen 14 verlaufen in einem annähernd rechten Winkel zueinander von einer gemeinsamen Verbindungslinie 15, die auf einer Ebene E liegt. Die Ebene E erstreckt sich senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung 7 in einem Bereich, der im Wesentlichen rückseitig des ersten Armes 4 bzw. des zweiten Armes 5 verläuft.
  • Das Lichtleitelement 3 weist flügelartige Außenflächen auf, wobei die beiden Arme 4, 5 sich ausgehend von dem zentralen Verteilbereich 6 im Wesentlichen in radialer Richtung bis zu den äußeren Umlenkbereichen 10, 11 verjüngen. Der erste Teil 12' und der zweite Teil 12'' des Lichtes 12 werden in den Armen 4, 5 nicht totalreflektiert.
  • Im ersten äußeren Umlenkbereich 10 wird der erste Teil 12' des Lichtes 12 an einer Seitenfläche 16 ausgekoppelt, die einen ersten Abschnitt der Lichtauskoppelfläche bildet. Zur Erzeugung der ersten Teillichtverteilung weist die Seitenfläche 16 konvexförmige Optikelemente 17 auf. Alternativ können die Optikelemente 17 auch konkavförmig ausgebildet sein.
  • Der zweite äußere Umlenkbereich 11 weist drei polygonartig zueinander angeordnete Außenflächen 18, 18', 18'' auf, wobei der zweite Teil 12'' des Lichtes 12 jeweils an einer der drei Außenflächen 18, 18', 18'' totalreflektiert wird. Die Außenflächen 18, 18', 18'' können im Wesentlichen eben ausgebildet sein.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform gemäß 5 kann die rückseitige Außenfläche 18'' konkavförmig ausgebildet sein, so dass der zweite Teil 12'' des Lichtes 12 in Lichtabstrahlrichtung verbreitert wird. Alternativ kann die Außenfläche 18'' auch konvexförmig ausgebildet sein, um den zweiten Teil 12'' des Lichtes 12 entsprechend einer vorgegebenen Verteilung zu verengen.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Außenflächen gemäß 6 kann ein Abschnitt 19 der vorderen Außenfläche des Lichtleitelementes 3 bzw. ein zweiter Abschnitt 19 der Lichtauskoppelfläche – im Gegensatz zur ebenen Ausführungsform nach 5 – konkavförmig ausgebildet sein. Die weiteren Außenflächen 18, 18', 18'' können im Wesentlichen eben ausgebildet sein.
  • Alternativ kann der zweite Abschnitt 19 der Lichtauskoppelfläche auch konvexförmig ausgebildet sein.
  • Die Umlenkflächen 14 des Verteilbereiches 6 und/oder die Außenflächen 18, 18', 18'' können in einer nicht dargestellten Ausführungsform auch jeweils verspiegelt oder teilverspiegelt ausgebildet sein.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform einer Leuchteneinheit 21 gemäß 7 ist eine Mehrzahl von Lichtleitelementen 3 in vertikaler Richtung übereinander liegend angeordnet. Dabei können die Lichtleitelemente 3 zum einen durch Verklebung an Ober- bzw. Unterseiten 22, 22' verbunden sein. Zum anderen kann die Leuchteneinheit 21 auch ein einstückiges Lichtleitelement 23 aufweisen, das im zentralen Verteilbereich 6 eine Mehrzahl von übereinander angeordneten konkaven Lichteinkoppelflächen 13 aufweist, die zu rückseitig angeordneten Lichtquellen 2 korrespondieren. Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
  • Die Lichtquelle 2 kann als Leuchtdiode (LED) oder als LED-Chip oder als Glühlampe ausgebildet sein.
  • Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann das Lichtleitelement 3 auch mehr als zwei Arme aufweisen und beispielsweise sternförmig ausgebildet sein.

Claims (9)

  1. Leuchteneinheit für Fahrzeuge, insbesondere Signalleuchte, enthaltend eine Lichtquelle (2) und ein der Lichtquelle (2) in Hauptabstrahlrichtung (7) derselben vorgelagertes Lichtleitelement, das auf einer der Lichtquelle (2) zugewandten Rückseite über eine Lichteinkoppelfläche zum Einkoppeln des von der Lichtquelle (2) ausgesandten Lichtes (12) verfügt, das an einer Vorderseite über eine der Lichteinkoppelfläche in Hauptabstrahlrichtung (7) vorgelagerte Umlenkfläche (14) verfügt zur Bildung eines Verteilbereiches, in dem ein erster Teil (12') des eingekoppelten Lichtes (12) in radialer Richtung nach außen zu einem an einem ersten Ende (8) angeordneten ersten äußeren Umlenkbereich (10) und einer zweiter Teil (12'') des Lichtes (12) zu einem an einem zweiten Ende (9) angeordneten zweiten äußeren Umlenkbereich (11) abgelenkt wird, dass das Lichtleitelement (3) über eine in dem ersten äußeren Umlenkbereich (10) angeordnete Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln des ersten Teils (12') des Lichtes (12) zur Bildung einer ersten Teillichtverteilung und über eine in dem zweiten äußeren Umlenkbereich (11) angeordneten Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln des zweiten Teils (12'') des Lichtes (12) zur Bildung einer zweiten Teillichtverteilung verfügt, die durch Überlagerung mit der ersten Teillichtverteilung eine Gesamtlichtverteilung bildet, und dass Außenflächen (16, 18, 18', 18'') des ersten äußeren Umlenkbereiches (10) und des zweiten äußeren Umlenkbereiches (11) derart ausgebildet sind, dass der erste Teil (12') des Lichtes (12) und der zweite Teil (12'') des Lichtes (12) in einer gemeinsamen seitlichen Vorzugsrichtung ausgekoppelt werden, wobei die Vorzugsrichtung einen spitzen Winkel (α) zu der Hauptabstrahlrichtung (7) der Lichtquelle (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite äußere Umlenkbereich (11) drei polygonartig zueinander angeordnete Außenflächen (18, 18', 18'') aufweist, derart, dass durch mehrmalige Totalreflexion des zweiten Teils (12'') des Lichtes (12) derselbe totalreflektiert wird in Richtung einer einen Abschnitt (19) der Lichtauskoppelfläche bildenden Vorderseite des Lichtleitelementes (3), an der es zur Bildung der zweiten Teillichtverteilung ausgekoppelt wird.
  2. Leuchteneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (3) langgestreckt ausgebildet ist, dass der erste äußere Umlenkbereich (10) lediglich eine Seitenfläche (16) aufweist, die einen ersten Abschnitt der Lichtauskoppelfläche bildet und dass der in dem zweiten äußeren Umlenkbereich (11) angeordnete Abschnitt (19) einen zweiten Abschnitt der Lichtauskoppelfläche bildet.
  3. Leuchteneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkflächen (14) des Verteilbereiches (6) derart ausgebildet sind, dass der an denselben reflektierte erste Teil (12') und der zweite Teil (12'') des eingekoppelten Lichtes (12) ohne Totalreflexion an Außenflächen von gegenüberliegenden Armen (4, 5) des Lichtleitelements (3) zu dem ersten Umlenkbereich (10) und zu dem zweiten Umlenkbereich (11) geleitet werden.
  4. Leuchteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkflächen (14) des Verteilbereiches (6) in vertikaler und/oder horizontaler Richtung parabel- oder ellipsoid- oder bogenförmig verlaufen.
  5. Leuchteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche (16) des ersten Umlenkbereiches (10) konkavförmige oder konvexförmige Optikelemente (17) aufweist.
  6. Leuchteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine rückseitige Außenfläche (18'') des zweiten Umlenkbereiches (11) konkavförmig oder konvexförmig ausgebildet ist und dass der zweite Abschnitt (19) der Lichtauskoppelfläche des zweiten Umlenkbereiches (11) eben ausgebildet ist.
  7. Leuchteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine rückseitige Außenfläche (18'') des zweiten Umlenkbereiches (11) eben ausgebildet ist und dass der zweite Abschnitt (19) der Lichtauskoppelfläche des zweiten Umlenkbereiches (11) konkavförmig oder konvexförmig ausgebildet ist.
  8. Leuchteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von längsseitig aneinander anschließenden Lichtleitelementen (3, 23) angeordnet sind.
  9. Leuchteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenflächen (18, 18', 18'') des zweiten Umlenkbereiches (11) und/oder die Umlenkflächen (14) des Verteilbereiches (6) verspiegelt oder teilverspiegelt ausgebildet sind.
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