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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für
eine Scheibenwischanlage, mit einem Antriebsmotor, der einen Stator
und einen Rotor aufweist, und mit einem von dem Motor angetriebenen
Linearantrieb, dem eine Spindel und mindestens eine Spindelmutter
zugeordnet sind, wobei die Spindel mit einem Umsetzgetriebe gekoppelt
ist, das dazu ausgebildet ist, eine Translationsbewegung der Spindel
in eine Rotationsbewegung eines zugeordneten Abtriebsglieds umzuwandeln.
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Die
DE 10 2006 061 632
A1 beschreibt eine derartige Antriebsvorrichtung, bei der
eine Metallhülse, die ein als Feingewinde ausgebildetes
Außengewinde aufweist, im Presssitz auf einer Motorwelle
eines zugeordneten Motors angeordnet ist. Die Hülse und
das Außengewinde bilden einen Außengewindeabschnitt,
der die Spindel eines entsprechenden Spindelgetriebes ausbildet.
Durch Drehen dieser Spindel wird ein mit einem Kraftübertragungsgestänge
verbundener Mitnehmer, der auf der Spindel geführt wird
und eine zugeordnete Spindelmutter ausbildet, in Richtung einer
Längserstreckung der Spindel verschoben. Durch das Verschieben
des Mitnehmers und einer mit diesem verbundenen Stange wird das
Kraftübertragungsgestänge derart betätigt,
dass dieses die translatorische Bewegung der Spindel in eine Rotationsbewegung
einer zugeordneten Wischerarmwelle einer Scheibenwischanlage umsetzt.
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Nachteilig
am Stand der Technik ist, dass diese Antriebsvorrichtung einen nicht
unerheblichen Bauraum benötigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsvorrichtung für
eine Scheibenwischanlage bereit zu stellen, bei der eine Reduzierung
eines zugeordneten Bauraums ermöglicht wird.
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Dieses
Problem wird gelöst durch ein Antriebsvorrichtung für
eine Scheibenwischanlage, mit einem Antriebsmotor, der einen Stator
und einen Rotor aufweist, und mit einem von dem Motor angetriebenen
Linearantrieb, dem eine Spindel und mindestens eine Spindelmutter
zugeordnet sind. Die Spindel ist mit einem Umsetzgetriebe gekoppelt,
das dazu ausgebildet ist, eine Translationsbewegung der Spindel
in eine Rotationsbewegung eines zugeordneten Abtriebsglieds umzuwandeln.
Die mindestens eine Spindelmutter ist in den Rotor des Antriebsmotors
integriert.
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Die
Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Antriebsvorrichtung,
die durch Integration der Spindelmutter in den Rotor des Antriebsmotors
eine Rotor-Spindelmutter-Anordnung aufweist, die eine Reduzierung
eines für die Antriebsvorrichtung erforderlichen Bauraums
erlaubt, wobei durch die Ausbildung eines Linearantriebs die Übertragung einer
vergleichsweise großen Kraft ermöglicht wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform sind der Rotor und mindestens eine Spindelmutter
einstückig ausgebildet.
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Somit
kann eine sichere und stabile Rotor-Spindelmutter-Anordnung bereitgestellt
werden.
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Bevorzugt
ist mindestens eine Spindelmutter als ein in den Rotor geschnittenes
Innengewinde ausgebildet.
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Die
Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer einfachen
und kostengünstigen Rotor-Spindelmutter-Anordnung.
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Bevorzugt
ist mindestens eine Spindelmutter kraft- und/oder formschlüssig
in den Rotor eingesetzt.
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Somit
kann eine stabile und sichere Rotor-Spindelmutter-Anordnung bereitgestellt
werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform umgibt der Rotor die Spindel zumindest
abschnittsweise.
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Die
Erfindung ermöglicht somit eine weitere Reduzierung eines
für die Antriebsvorrichtung erforderlichen Bauraums.
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Gemäß einer
Ausführungsform weist das Umsetzgetriebe eine mit der Spindel
gekoppelte Zahnstange und mindestens ein von dieser angetriebenes
Zahnrad auf. Das Umsetzgetriebe weist bevorzugt mindestens einen
Hebelarm auf.
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Somit
kann auf einfache Art und Weise eine Translationsbewegung der Spindel
in eine Rotationsbewegung eines zugeordneten Abtriebsglieds umgewandelt
werden.
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Der
Rotor ist bevorzugt zumindest teilweise auf der Spindel gelagert.
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Somit
kann der Antriebsmotor auf einfache Art und Weise mit dem Linearantrieb
gekoppelt werden.
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Bevorzugt
ist der Antriebsmotor elektronisch geregelt.
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Somit
kann eine einfache und kostengünstige Steuerung der Antriebsvorrichtung
implementiert werden.
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Das
Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch einen
Antriebsmotor für einen Scheibenwischerantrieb, der einen
Stator und einen Rotor aufweist. In den Rotor ist mindestens eine
Spindelmutter integriert, die mit einer zugeordneten Spindel einen Linearantrieb
ausbildet, wobei der Rotor die Spindel zumindest abschnittsweise
umgibt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung für eine Scheibenwischanlage
gemäß einer ersten Ausführungsform, mit
eingefahrener Spindel,
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2 eine
Schnittansicht der Antriebsvorrichtung von 1, mit ausgefahrener
Spindel,
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3 eine
Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung für eine Scheibenwischanlage
gemäß einer zweiten Ausführungsform,
mit eingefahrener Spindel,
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4 eine
Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung für eine Scheibenwischanlage
gemäß einer dritten Ausführungsform,
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5 eine
Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung für eine Scheibenwischanlage
gemäß einer vierten Ausführungsform,
und
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6 eine
Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung für eine Scheibenwischanlage
gemäß einer fünften Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine Antriebsvorrichtung 100 mit einem Antriebsmotor 110 zum
Antrieb eines Linerantriebs 120, der mit einem Umsetzgetriebe 170 gekoppelt
ist. Die Antriebsvorrichtung 100 dient zum Antrieb eines
Abtriebsglieds 190, z. B. einer Wischerarmwelle einer zugeordneten
Scheibenwischanlage, wobei die Welle 190 z. B. mit einem
gestrichelt dargestellten Wischerarm 199 der Scheibenwischanlage verbunden
ist.
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Die
Vorrichtung 100 findet bevorzugt Anwendung bei der Ausbildung
von Wischerdirektantrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass
die Antriebsvorrichtung 100 nicht auf eine Verwendung bei einer
Scheibenwischanlage beschränkt ist, sondern bei einer Vielzahl
unterschiedlicher Vorrichtungen Anwendung finden kann. Z. B. kann
die Vorrichtung 100 bei Stellantrieben für Sitzversteller
und/oder Fensterheber Anwendung finden.
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Der
Antriebsmotor 110 kann ein beliebiger Motortyp sein, z.
B. ein elektronisch kommutierter Motor oder ein Gleichstrommotor,
beispielsweise ein Nebenschlussmotor mit Fremderregung. Der Antriebsmotor 110 ist
bevorzugt derart elektronisch steuer- bzw. regelbar, dass sowohl
ein Reversierbetrieb, als auch Vorgaben hinsichtlich eines gewünschten
Drehwinkels und/oder einer gewünschten Drehgeschwindigkeit
der Wischerarmwelle 190 realisierbar sind.
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In 1 ist
der Antriebsmotor 110 beispielhaft ein als Bürstenmotor
ausgeführter Gleichstrommotor mit einem Gehäuse 112,
in dem ein Stator 150 mit Dauermagneten 152, 154 unbeweglich
befestigt ist. Im Inneren des Stators 150 ist ein mit mindestens einer
Wicklung 162 versehener Rotor 160 drehbar angeordnet.
Die Wicklung 162 wird über einen mit Bürsten
versehenen Bürstenträger 130 derart bestromt,
dass eine Drehung des Rotors 160 in eine beliebige Drehrichtung
bewirkt werden kann. Die Funktionsweise und der Aufbau eines Bürstenmotors
sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass hier
zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung
verzichtet wird.
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Der
Rotor 160 weist eine zentrale, kreisförmige Öffnung 114 auf,
die mit einer Belüftungsöffnung 140 verbunden
ist. In der Öffnung 114 ist eine dem Linearantrieb 120 zugeordnete
Spindel 122 angeordnet, die in dem Motorgehäuse 112 nicht-drehbar, aber
in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. Somit umgibt der
Rotor 160 die Spindel 122 zumindest abschnittsweise.
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Die
Spindel 122 hat ein Außengewinde 123, das
im Gewindeeingriff mit einem Innengewinde 125 einer dem
Linerantrieb 120 zugeordneten Spindelmutter 124 steht,
die gemäß der Erfindung in den Rotor 160 integriert
ist. Das Innengewinde 125 und das Außengewinde 123 sind
bevorzugt als Feingewinde ausgebildet, um eine möglichst
große Selbsthemmung des Linearantriebs 120 zu
ermöglichen.
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Die
Spindelmutter 124 ist durch eine Vielzahl unterschiedlicher
Verfahren in den Rotor 160 integrierbar. Z. B. kann die
Spindelmutter 124 durch Fügen oder Einpressen
in den Rotor 160 form- und/oder kraftschlüssig
mit diesem verbunden werden. Ebenso kann die Spindelmutter 124 bei
der Herstellung des Rotors 160 ausgebildet werden, z. B.
durch Spritzen oder Sintern. Bevorzugt wird zur Ausbildung der Spindelmutter 124 das
Innengewinde 125 wie in 1 gezeigt
in den Rotor 160 geschnitten, sodass die Spindelmutter 124 und
der Rotor 160 einstückig ausgebildet sind.
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Die
Spindel 122 ist beispielhaft mit einer dem Umsetzgetriebe 170 zugeordneten
Zahnstange 172 gekoppelt. Z. B. ist die Spindel 122 mit
einer dem Motor 110 zugeordneten Motorwelle realisierbar,
wobei an einem axialen Endbereich dieser Welle das Außengewinde 123 der
Spindel 122 und am anderen axialen Endbereich eine der
Zahnstange 172 zugeordnete Zahnreihe 173 ausgebildet
ist. In diesem Fall sind Spindel 122 und Zahnstange 172 einstückig ausgebildet,
es ist jedoch ebenfalls möglich, diese als separate Bauteile
auszubilden und über eine beliebige Kopplung derart miteinander
zu verbinden, dass diese relativ zueinander nicht-drehbar angeordnet sind
und gemeinsam axial verschiebbar sind.
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Die
Zahnreihe 173 der Zahnstange 172 steht im Wirkeingriff
mit einem dem Umsetzgetriebe 170 zugeordneten Zahnrad 174.
Dieses ist um eine Achse drehbar, die von der Wischerarmwelle 190 gebildet
wird.
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Im
Betrieb der Antriebsvorrichtung 100 wird der Antriebsmotor 110 derart
angesteuert, dass der Rotor 160 sich zunächst
in eine erste Drehrichtung dreht, wobei durch den Gewindeeingriff
des Innengewindes 125 der Spindelmutter 124 mit
dem Außengewinde 123 der nicht-drehbaren Spindel 122 eine Translationsbewegung
der Spindel 122 erzeugt wird. Hierbei bewegt sich die in 1 in
die Öffnung 114 eingefahrene Spindel 122 aus
der Öffnung 114 heraus in Richtung eines Pfeils 195,
wobei die Zahnreihe 173 der Zahnstange 172 das
Zahnrad 174 in Richtung eines Pfeils 193 dreht.
Das Zahnrad 174 dreht seinerseits die Wischerarmwelle 190 in
Richtung des Pfeils 193, sodass der Wischerarm 199 ausgehend von
einer in 1 angedeuteten ersten Position ebenfalls
in Richtung dieses Pfeils 193 bewegt wird, bis der Wischerarm 199 eine
in 2 angedeutete, zweite Position einnimmt.
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2 zeigt
die Antriebsvorrichtung 100 von 1 mit ausgefahrener
Spindel 122 und dem Wischerarm 199 in einer angedeuteten,
zweiten Position. Durch Betreiben des Antriebsmotors 110 im
Reversierbetrieb kann nun eine Drehung des Rotors 160 in
eine der ersten Drehrichtung von 1 entgegen
gesetzte Drehrichtung bewirkt werden. Hierbei wird eine Translationsbewegung
der Spindel 122 in Richtung eines Pfeils 197 und
somit eine Rotation des Zahnrads 174 und der Wi scherarmwelle 190 in Richtung
eines Pfeils 196 bewirkt, sodass der Wischerarm 199 z.
B. in die in 1 angedeutete, erste Position
zurück bewegt wird.
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3 zeigt
eine Antriebsvorrichtung 300 mit dem Antriebsmotor 110 von 1 zum
Antrieb eines Linerantriebs 320, der mit einem Umsetzgetriebe 370 gekoppelt
ist. Im Gegensatz zum Linearantrieb 120 der 1 hat
der Linearantrieb 320 eine mit einem Innengewinde 325 versehene
Spindelmutter 324, die in die Öffnung 114 des
Rotors 160 eingepresst ist und beispielhaft kürzer
als die Spindelmutter 124 von 1 ist. Des
Weiteren hat der Linearantrieb 320 eine mit einem Außengewinde 323 versehene
Spindel 322, die beispielhaft kürzer als die Spindel 122 von 1 ist.
Darüber hinaus hat die Spindel 322 keine Zahnstange,
sondern ist z. B. über einen ersten Gelenkstift 368 mit
einem ersten Hebelarm 372 verbunden, der über
einen zweiten Gelenkstift 369 mit einem zweiten Hebelarm 374 verbunden
ist, an dem die Wischerarmwelle 190 gelagert ist.
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Die
Hebelarme 372, 374 sind dem Umsetzgetriebe 370 zugeordnet
und bilden ein Kraftübertragungsgestänge. Dieses
ist dazu ausgebildet, eine Translationsbewegung der Spindel 322 in
eine Rotationsbewegung der Welle 190 umzuwandeln bzw. umzusetzen.
Die Funktionsweise eines derartigen Umsetzgetriebes ist hinreichend
aus dem Stand der Technik bekannt, sodass zwecks Knappheit der Beschreibung
auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird.
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4 zeigt
eine Antriebsvorrichtung 400 mit einem Antriebsmotor 410 zum
Antrieb eines Linerantriebs 420. Im Gegensatz zum Antriebsmotor 110 von 1 hat
der mit einem Motorgehäuse 412 versehene Motor 410 einen
Rotor 460, der zwei axiale Fortsätze 482, 484 aufweist,
die in zugeordneten, im Gehäuse 412 befestigten
Lagern 492 bzw. 494 gelagert sind. Um eine axiale
Verschiebung des Rotors 460 im Gehäuse 412 im
Betrieb des Motors 410 zu verhindern, ist mindestens ein
z. B. ringförmiges Distanzglied 496 vorgesehen.
Dieses ist in 4 beispielhaft zwischen dem
Rotor 460 und dem Lager 494 angeordnet.
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Die
Lager 492, 494 sind in 4 beispielhaft als
Kugellager ausgebildet. Andere Lagertypen können jedoch
ebenfalls Anwendung finden. Z. B. können die Lager als
Wälz- oder Gleitlager ausgebildet sein.
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Wie
aus 4 ersichtlich, weist der Rotor 460 eine
zentrale, kreisförmige Öffnung 414 auf,
die sich über seine ganze axiale Ausdehnung erstreckt. In
der Öffnung 414 ist eine dem Linearantrieb 420 zugeordnete
Spindel 422 angeordnet, die in dem Motorgehäuse 412 nicht-drehbar,
aber in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist und den Motor 410 durchragt.
Somit umgibt der Rotor 460 die mit einem Außengewinde 423 versehene
Spindel 422, die z. B. über den Gelenkstift 368 mit
dem Umsetzgetriebe 370 von 3 koppelbar
ist.
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Die
Spindel 422 ist beispielhaft in den axialen Fortsätzen 482, 484 gelagert. Über
ihr Außengewinde 423 steht sie im Gewindeeingriff
mit einem Innengewinde 425 einer in den Rotor 460 integrierten
Spindelmutter 424.
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5 zeigt
eine Antriebsvorrichtung 500 mit einem Antriebsmotor 510 zum
Antrieb eines Linerantriebs 520, der mit dem Umsetzgetriebe 370 von 3 gekoppelt
ist. Im Gegensatz zum Antriebsmotor 110 von 1 ist
der mit einem Motorgehäuse 512 versehene Motor 510 beispielhaft
als elektronisch kommutierter Motor mit einem Innenläufer-Rotor 560 und
einer Leiterplatte 570 ausgebildet. Auf der Leiterplatte 570 sind
z. B. Komponenten einer Steuerung bzw. Regelung für den
Motor 510 vorgesehen. Diese Komponenten können
alternativ auch als Zusatzbaugruppe implementiert sein und/oder
in einem z. B. dem Umsetzgetriebe 370 zugeordneten Getriebegehäuse
angeordnet sein.
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Der
Rotor 560 ist drehbar im Inneren eines Stators 550 angeordnet,
der beispielhaft zwei Wicklungen 552, 554 aufweist.
Wie aus 5 ersichtlich ist der Rotor 560 bevorzugt
mit zwei in diesen integrierten Spindelmuttern 524, 525 versehen,
die jeweils ein zugeordnetes Innengewinde 523 bzw. 526 aufweisen.
Die Innengewinde 523, 526 stehen im Gewindeeingriff
mit dem Außengewinde 423 der Spindel 422 von 4.
Diese durchragt beispielhaft den Rotor 560, der somit über
die Spindelmuttern 524, 525 auf der Spindel 422 gelagert
ist.
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Die
Spindel 422 ist in 5 in zugeordneten, im
Gehäuse 512 befestigten Lagern 592 bzw. 594 gelagert.
Die Lager 592, 594 sind beispielhaft als Kugellager
ausgebildet. Andere Lagertypen, wie z. B. Wälz- oder Gleitlager,
können jedoch ebenfalls Anwendung finden. Zwischen mindestens
einem der Lager 592, 594 und dem Rotor 560 ist
ein z. B. ringförmiges Distanzglied 596 angeordnet.
Die ses dient dazu, im Betrieb des Motors 510 eine axiale
Verschiebung des Rotors 560 im Gehäuse 512 zu
verhindern.
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6 zeigt
eine Antriebsvorrichtung 600 mit dem Antriebsmotor 510 von 5 und
einem Linerantrieb 620, der mit dem Umsetzgetriebe 170 von 1 gekoppelt
ist. Im Gegensatz zum Linearantrieb 520 von 5 hat
der Linearantrieb 620 eine mit einem Außengewinde 623 versehene
Spindel 622, die mit der Zahnstange 172 von 1 gekoppelt
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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