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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine glasierte (glazed) Metallschichtwiderstandsvorrichtung,
die mit einem Dickschichtwiderstand auf einem isolierenden Keramikgrundkörper
wie beispielsweise Aluminiumoxid vorgesehen ist, und wobei der Dickschichtwiderstand
geformt wird durch Beschichten einer Oberfläche von dem
Grundkörper mit einer Dickschichtwiderstandpaste und Brennen.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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Der
glasierte Metallschichtwiderstand ist ein Widerstand dessen Größe
klein ist und dessen Widerstandswert bis zu einem hohen Widerstandswertbereich
hergestellt werden kann. Der Widerstand ist sehr stabil gegenüber
schweren bzw. schlimmen Umgebungen und Überlasten und der
Widerstand wird umfangreich in verschiedenen elektronischen Ausrüstungen
genutzt. Der glasierte Metallschichtwiderstand wird beispielsweise
hergestellt durch Beschichten einer Oberfläche von einem
säulenförmigen bzw. stängligen (columnar)
Isolator wie beispielsweise Aluminiumoxid mit einer Dickschichtwiderstandspaste
und Brennen der Paste zum Formen eines Dickschichtwiderstands aus
Rutheniumoxid als primärer Komponente von der Oberfläche
von dem säulenförmigen Isolator (
japanische offengelegte Patentveröffentlichung
6-310302 ).
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Der
Dickschichtwiderstand weist beispielsweise Rutheniumoxid (RuO2) und Glas auf und es ist bekannt, dass
wenn das Glaselement zunimmt, dann der Widerstandswert von dem Dickschichtwiderstand höher
wird und sich der TCR Wert von dem Dickschichtwiderstand zur Minusrichtung
verschiebt. Aufgrund dieser Tatsache gibt es ein Problem, wenn der Dickschichtwiderstand
auf einem Isolator der Glas enthält geformt wird, der Dickschichtwiderstand durch
das Glas, das in dem Isolator enthalten ist, beeinflusst wird, und
sich der TCR Wert von dem Dickschichtwiderstand zu einem schlechteren
Wert verschiebt und zwar von dem originalen TCR Wert von dem Dickschichtwiderstandsmaterial
(RuO2) selbst. Auch ist eine Menge an Glas,
die in dem Grundkörper (Isolator) enthalten ist, nicht
immer gleich. Deshalb da Effekte von Glas, das in dem Isolator enthalten
ist, gegenüber dem Dickschichtwiderstand von jedem Grundkörper
(Isolator) unterscheiden, ist es dann ziemlich schwierig gleiche
Charakteristika unter Widerstandsvorrichtungen zu bilden, die durch
den gleichen Prozess hergestellt werden. Da es von dem Widerstandswert
von dem Widerstand erwartet wird von dem Widerstandswert von dem
Dickschichtwiderstandsmaterial (RuO2) selbst
höher zu sein, ist es dann auch erforderlich mehr Metallmaterial
als bei gewöhnlichen Dickschichtwiderstandsmaterial zu nutzen.
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Das
Problem kann gelöst werden, durch Nutzen eines Isolators
als einem Grundkörper, welcher kein Glas enthält,
wobei jedoch der Isolator, der kein Glas enthält im Vergleich
zu dem Isolator der Glas enthält viel teuerer ist und ein
Kostenerhöhungsfaktor von der glasierten Metallschichtwiderstandsvorrichtung
wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist vorgeschlagen worden im Hinblick auf die
oben erwähnten Angelegenheiten. Ein Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es eine glasierte Metallschichtwiderstandsvorrichtung vorzusehen,
die bezüglich der TCR Charakteristika exzellent ist, und
zwar mit Nutzen eines wirtschaftlichen Grundkörpers, der
Glas enthält und durch Reduzieren von Einfluss auf TCR
Charakteristika die durch Glas, das in dem Grundkörper
enthalten ist, bewirkt wird.
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Um
das obige Ziel zu erreichen, ist die Widerstandsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch einen isolierenden Grundkörper der
Glas enthält, eine erste Schutzschicht, die kein Glas enthält,
gebildet auf einer Oberfläche von dem Grundkörper
und einem Dickschichtwiderstand, gebildet auf der ersten Schutzschicht.
Auch ist das Verfahren zum Herstellen der Widerstandsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch Präparieren
eines isolierenden Grundkörpers der Glas enthält,
Bilden einer ersten Schutzschicht aus Metalloxid auf einer Oberfläche
von dem Isolator, Beschichten der Oberfläche vom Grundkörper
mit Dickschichtpaste und Brennen der Paste zum Bilden eines Dickschichtwiderstands,
Anbringen von Elektrodenkappen an beiden Enden von dem Grundkörper auf
dem der Dickschichtwiderstand gebildet wird, zum Verbinden der Kappen
mit dem Dickschichtwiderstand und Abgleichen des Dickschichtwiderstands
um dessen Widerstandswert einzustellen.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann durch Bilden der ersten Schutzschicht
auf einer Oberfläche von dem Grundkörper der Glas
enthält und Isolieren des Grundkörpers der Glas
enthält gegenüber dem Dickschichtwiderstand aus
Rutheniumoxid als primärer Komponente, Einfluss von Glas
welches in dem Grundkörper enthalten ist, gegenüber dem
Dickschichtwiderstand aus Rutheniumoxid unterdrückt werden.
Dann kann eine Änderung des Widerstandswerts und des TCR
Werts von dem originalen Wert von dem Dickschichtwiderstand selbst
unterdrückt werden. Deshalb kann eine glasierte Metallschichtwiderstandsvorrichtung
hergestellt werden, unter Verwendung eines preiswerten Grundkörpers der
Glas enthält, die Herstellungskosten niedrig hält, einen
exzellenten TCR Wert besitzt, Charakteristikaänderungen
zwischen vielen Produkten unterdrückt und die Nutzung der
Menge an metallischem Material, das als Widerstandsmaterial genutzt
wird, niederhaltend.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht von einer glasierten Metallschichtwiderstandsvorrichtung
von einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
und zwar entlang von Achsen in Längsrichtung von der Widerstandsvorrichtung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht von der Widerstandsvorrichtung entlang
einer Oberfläche senkrecht zu der Achse in Längsrichtung
an einem Mittenteil von der Widerstandsvorrichtung;
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3 ist
ein Graph, der Verteilungen von TCR Werten von der Widerstandsvorrichtung
unter Bedingungsfällen zeigt;
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4A bis 4F sind
Querschnittsansichten, die Schritte der Herstellung von der Widerstandsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klarer werden, wenn
man diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet,
welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel von der vorliegenden
Erfindung mittels eines Beispiels darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Gleiche oder entsprechende Teile oder Elemente werden in den Zeichnungen
durchweg durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Grundkörper 11 ist
ein säulenförmiger bzw. stängliger Keramikisolator,
welcher Aluminiumoxid und Glas aufweist. Das Verhältnis
von Aluminiumoxid/Glas ist 50/50 oder 80/20 oder so weiter. Der
Isolator, der Glas enthält, kann im Vergleich zu einem Isolator,
der kein Glas enthält wesentlich günstiger gekauft
werden. Als Isolator können auch andere Keramiken als Aluminumoxid
wie beispielsweise Mullit, Cordierit und Steatit bzw. Speckstein
genutzt werden, jedoch ist die Vorraussetzung, dass der Grundkörper 11 ein
Keramikisolator ist der Glas enthält.
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Die
erste Schutzschicht 12 ist eine Schicht bzw. ein Film aus
Metalloxid, welche Zinnoxid als primäre Komponente aufweist,
und zwar gebildet auf der gesamten Oberfläche von dem Grundkörper 11. Außer
Zinnoxid sind andere Metalloxide wie beispielsweise Nickeloxid,
Wismutoxid und/oder dergleichen als additive Komponente zum Verbessern
der Isolationsleistungsfähigkeiten enthalten. Die Dicke von
der ersten Schutzschicht 12 ist mehr als 0,1 μm zum
effektiven Unterdrücken einer Diffusion von Glas das in
dem Grundkörper enthalten ist. Ferner, da es zu berücksichtigen
ist, das Stellen von dicken Teilen und dünnen Teilen durch
die Schicht gebildet werden können, ist es vorzuziehen,
dass die Dicke von der ersten Schutzschicht 12 derart gebildet
wird, das wenigstens ein Teil von der Schicht 12 dicker
als 0,7 μm ist, zum Sicherstellen einer stabilen Isolationsleistungsfähigkeit.
Es gibt keine obere Grenze von der Dicke von der Schicht 12 zum
effektiven Unterdrücken der Diffusion von Glas, ungefähr
4 μm ist jedoch eine obere Grenze unter Designgesichtspunkten. Ferner
wird Zinnoxid als die erste Schutzschicht genutzt, jedoch kann eine
andere Metalloxidschicht als die Zinnoxidschicht genutzt werden.
Bezüglich der Bedingung zum Ersetzen von Metalloxid anstelle
von Zinnoxid ist vorzugsweise das Metalloxidmaterial die Hitze zum
Brennen des Dickschichtwiderstands aus Rutheniumoxid als Hauptkomponente
ertragen kann und dass das Material keinen Einfluss auf die Charakteristika
von dem Dickschichtwiderstand aus Rutheniumoxid als Hauptkomponente
ausübt. Als vorzuziehendes Material können beispielsweise
aufgeführt werden Bi2O3,
PbO, AgO, NiO, SeO2, HfO, Y2O3, ZnO, MgO, InO2,
SrO, Ta2O5, TeO2, CdO, SiO2, GeO2, GaO2, Al2O3, ZrO2,
BaO, CaO. Eine Art von Material oder mehr als zwei Arten von Material
können aus den obigen für die erste Schutzschicht
ausgeführt werden. Der Dickschichtwiderstand 13 wird
gebildet durch Mischen von Rutheniumoxid RuO2 (oder
einer Mischung als Rutheniumoxid RuO2 als
Hauptkomponente und Silberoxid AgO als additiver Komponente) als
leitendem Material und Glaspulver wie beispielsweise Borosilikatbleiglas,
Hinzufügen eines organischen Trägerstoffs (Ethylzellulose
enthaltende Butylgylkolacetatlösung (= ethyl cellulose
contained butyl cellosolve acetate solution)), geknetet zum Bilden der
Dickschichtwiderstandspaste, Beschichten der Paste auf eine Oberfläche
von der ersten Schutzschicht 12 und Brennen der Paste bei
800–900°C. Der Dickschichtwiderstand 13 ist
versehen mit einer geschnittenen Rinne 17 mittels eines
Lasertrimmers oder eines Gummi-Cutters etc. und der Widerstand wird
eingestellt auf beispielsweise eine ± 1% Genauigkeit. Ferner
kann der Widerstandswert auf 100 kΩ–10 GΩ gesteuert
werden und insbesondere eine Widerstandsvorrichtung mit höherem
Widerstandswert kann gemäß dem Dickschichtwiderstand 13 hergestellt
werden.
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Elektrodenkappen 14, 14 werden
an beiden Enden von dem Grundkörper 11 angebracht
und mit beiden Enden von dem Dickschichtwiderstand 13 verbunden.
Verbindungsleitungen 15, 15 werden an den Elektrodenkappen 14, 14 durch
Widerstandsschweißen etc. angebracht und die Verbindungsleitungen
besitzten eine Funktion zur Verbindung zwischen äußeren
Schaltungen und dem Dickschichtwiderstand 13. Oberflächen
von den Elektrodenkappen 14, 14 und den Dickschichtwiderstand 13 werden
mit einer zweiten Schutzschicht 16 beispielsweise aus Siliziumfarbe,
Epoxidfarbe etc. beschichtet und der Widerstandswert etc. wird auf
der Oberfläche von der zweiten Schutzschicht 16 angezeigt
(nicht gezeigt).
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Gemäß der
oben erwähnten glasierten Metallschichtwiderstandsvorrichtung
kann, da der Grundkörper 11 Glas enthält
und der Schichtwiderstand 13 aus Rutheniumoxid als primärer
Komponente von einander isoliert sind durch die erste Schutzschicht 12,
welche eine Metalloxidschicht aufweist, die aus einer oder mehreren
Arten von Metalloxid, wie beispielsweise Zinnoxid etc. besteht,
die Glaskomponente, die in dem Grundkörper 11 enthalten
ist, effektiv gehindert werden am Diffundieren in den Dickschichtwiderstand 13.
Hier ist der Dickschichtwiderstand 13 nicht durch das Glas
das in dem Grundkörper 11 enthalten ist, beeinflusst
und kann gute TCR Charakteristika halten, die das Material von dem
Widerstand 13 ursprünglich besitzt.
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Der
in 3 gezeigt Graph zeigt die TCR Charakteristika
von der glasierten Metallschichtwiderstandsvorrichtung unter verschiedenen
Bedingungen. A in dem Graph zeigt eine Verteilung von TCR Werten
von Rutheniumoxid selbst (Daten des Herstellers), welches in der
Dickschichtwiderstandspaste enthal ten ist. B in dem Graph zeigt
eine Verteilung von TCR Werten eines herkömmlichen glasierten
Metallschichtwiderstands, welcher einen Isolator aus Aluminiumoxid/Glas
im Verhältnis 80/20 nutzt und welcher die erste Schutzschicht
aus Metalloxidschicht nicht besitzt. Wie in dem Graph gezeigt ist,
verschieben sich im Gegensatz zu den TCR Werten von den Rutheniumoxid
selbst (A), verteilt nahe bei 0 ppm/K, sich die TCR Werte von dem
herkömmlichen glasierten Metallschichtwiderstand (B) zur
Verteilung nahe bei –100 ppm/K durch die Beeinflussung der
Diffusion von Glas, das in dem Grundkörper 11 enthalten
ist.
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Im
Gegensatz dazu zeigt C in dem Graph eine Verteilung von den TCR
Werten von den glasierten Metallschichtwiderstand der vorliegenden
Erfindung, welcher einen Isolator nutzt, der Glas enthält mit
einem Aluminum/Glasverhältnis von 80/20 und welcher die
erste Schutzschicht 12 aus Metalloxidschicht besitzt. Wie
in dem Graph gezeigt ist, sind die TCR Werte von dem glasierten
Metallschichtwiderstand der vorliegenden Erfindung (C) verteilt,
nahe bei +25 ppm/K, d. h. eine Verschiebung in Minusrichtung von
den TCR Werten von dem glasierten Metallschichtwiderstand 13 durch
Beeinflussung von Glas, das in dem Grundkörper 11 enthalten
ist, wird in wirksamer Weise durch die erste Schutzschicht 12 verhindert.
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Als
nächstes wird das Verfahren des Herstellens des glasierten
Metallschichtwiderstands der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf
die 4A bis 4F beschrieben.
Zuerst wird der isolierende Grundkörper 11 wie
in 4A gezeigt, vorbereitet. Der Grundkörper 11 ist
ein säulenförmiger bzw. stängliger (columnar)
Keramikisolator aus Aluminiumoxid etc. und das Aluminium-Glasverhältnis
ist beispielsweise 50/50, 80/20 etc. und ein preiswerter Isolator,
welcher viel Glas enthält, wird verwendet.
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Als
nächstes wird eine Lösung, welche Zinnchlorid
(SnCl4) von 30–85% als primäre
Komponente für die erste Schutzschicht, Metall (Nickel)
von 0,01–5%, gelöst in Salzsäure, wie
beispielsweise Nickelchlorid (NiCl2·6H2O) zum Verbessern der Isolierungsleistungsfähigkeit
von der ersten Schutzschicht, Wasser, Ethanol und weiteres aufweist,
vorbereitet. Dann wird der Grundkörper 11 in einen
Ofen gegeben und vorgeheizt und die Lösung wird atomisiert
bzw. versprüht und auf den Grundkörper 11 ausgestoßen
bei einer Umgebung von 550 bis 850°C und 1–120
Minuten und die erste Schutzschicht 12, welche Zinnoxid
als primäre Komponente und Nickeloxid als additive Komponente
zum Verbessern der Isolierungsleistungsfähigkeit aufweist,
wird auf der gesamten Oberfläche von dem Grundkörper 11 gebildet,
wie in 4B gezeigt ist. Ferner kann
als additive Komponente zum Verbessern der Isolationsleistungsfähigkeit
von der ersten Schutzschicht Wismutoxid anstelle von Nickeloxid
genutzt werden. Als nächstes wird der Dickschichtwiderstand 13 gebildet, wie
in 4C gezeigt, und zwar durch Mischen von Rutheniumoxid
RuO2 (oder eine Mischung aus Rutheniumoxid
RuO2 als primärerer Komponente
und Silberoxid AgO als additiver Komponente) als leitendem Material
und Glaspulver wie beispielsweise hoher Silikatbleiglas, Hinzufügen
eines organischen Trägerstoffs (Ethylzellulose enthalten
in Butylglykolacetatlösung usw.), geknetet zum Bilden einer
Dickschichtwiderstandspaste, Beschichten der Oberfläche
von dem Grundkörper 11 mit der Paste und Brennen
der Paste bei 800–900°C zum Bilden des Dickschichtwiderstands 13.
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Als
nächstes werden Elektrodenkappen 14, 14 an
beiden Enden von dem Grundkörper 11, auf dem der
Dickschichtwiderstand 13 gebildet ist, befestigt. Dementsprechend
sind die Elektrodenkappen 14, 14 und der Dickschichtwiderstand 13 elektrisch verbunden,
wie in 4D gezeigt ist. Dann, während der
Widerstandswert zwischen den Elektrodenkappen 14, 14 gemessen
wird, wird der Dickschichtwiderstand 13 durch einen Lasertrimmer
etc. geschnitten zum Bilden der geschnittenen Rinne 17 und
der Widerstandswert von der Widerstandsvorrichtung wird eingestellt.
Zu dieser Zeit, wird ein Teil von der ersten Schutzschicht 12 mit
einem Teil von dem Dickschichtwiderstand 13 weggeschnitten,
wie in 4E gezeigt ist.
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Als
nächstes werden die Verbindungsleitungen 15, 15 an
beiden Endflächen von den Elektrodenkappen 14, 14 durch
Widerstandsschweißen etc. befestigt wie in 4F gezeigt
ist. Die zweite Schutzschicht 16 wird gebildet durch Be schichten
der Oberflächen von den Elektrodenkappen 14, 14 und
dem Dickschichtwiderstand 13 mit Siliziumfarbe oder Epoxidfarbe
etc., dann ist die glasierte Metallschichtwiderstandsvorrichtung,
wie in 1 gezeigt, fertig. Danach wird ein Drucken, welches
den Widerstandswert etc. zeigt, auf der Oberfläche von
der zweiten Schutzschicht 16 ausgeführt und die
Widerstandsvorrichtung wird über einen Charakteristika-Inspektionsprozess
versendet.
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Gemäß dem
Verfahren des Herstellens der glasierten Metallschichtwiderstandsvorrichtung,
wird eine erste Schutzschicht 12, welche Metalloxid aus Zinnoxid
als primärer Komponente aufweist, auf der Oberfläche
des Grundkörpers 11, der Glas enthält, durch
Atomisieren bzw. Versprühen der Lösung gebildet,
welche Zinnchlorid als primäre Komponente und ein anderes
Metall (z. B. Nickel etc.) als additive Komponente, gelöst
in Salzsäure enthält, und durch Erhitzen. Durch
die erste Schutzschicht 12 wird Glas, das in dem Grundkörper 11 enthalten
ist, daran gehindert in den Dickschichtwiderstand 13 zu
Diffundieren und die Verschiebung des Widerstandswerts oder des
TCR Werts der glasierten Metallschichtwiderstandsvorrichtung kann
verhindert werden.
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Ferner
ist die erste Schutzschicht 12 aus Metalloxidschicht, welche
Zinnoxid als primärer Komponente und Nickeloxid als additive
Komponente aufweist, oben beschrieben worden. Eine andere Schutzschicht
kann jedoch natürlich für die erste Schutzschicht 12 genutzt
werden, welche eine Isolationsfähigkeit gegen die Diffusion
von Glas, das in dem Grundkörper 11 enthalten
ist, zu dem Dickschichtwiderstand 13 besitzt. Als Verfahren
zum Bilden der ersten Schutzschicht 12 kann ein Sputter bzw.
Aufspritzverfahren ein Vakuumverdampfungsverfahren oder ein Plattierungs-
bzw. Beschichtungsverfahren etc. genutzt werden.
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Obwohl
bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben worden sind, sollte
klar sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der
angehängten Ansprüche abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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