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Die Erfindung betrifft ein Messinstrument und eine Plattformwaage mit einem derartigen Messinstrument.
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Ein gattungsgemäßes Messinstrument für eine Plattformwaage, mit einem elastisch verformbaren Federkörper, einem Messwertaufnehmer in oder an dem Federkörper sowie einem Lastfuß an der Unterseite des Federkörpers ist aus der
DE 296 17 085 U1 bekannt. Bei den auch als „Wägezelle” bekannten Federkörpern wird zwischen Biegestab- und Scherstabwägezellen unterschieden. Sie werden bei dieser Ausführung als Biegestab eingesetzt und sind jeweils in den Eckbereichen der insgesamt viereckigen Plattformwaage angeordnet, was den Vorteil hat, dass beispielsweise beim Auffahren eines Flurförderfahrzeuges ein Hochkippen des Waagegestells zumindest reduziert werden kann, da sich das Kippmoment vermindert. Erreicht wird dies bei der Lösung nach der
DE 296 17 085 U1 dadurch, dass der Federkörper beziehungsweise die Plattformwaage spezielle Eckknoten aufweist, in denen der Federkörper aufgenommen ist. Die Integration des Federkörpers in die Eckknoten erfordert jedoch eine entsprechende Bauhöhe, die bei Plattformwaagen eher unerwünscht ist. Zudem hat sich gezeigt, dass es mit dieser Lösung nicht gelingt, den Lastaufstandspunkt möglichst weit außen in der jeweiligen Ecke der Plattformwaage zu positionieren und damit die gesamte Messfläche optimal auszunutzen.
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Eine andere, bereits im praktischen Einsatz angewendete Lösung sieht zudem eine Distanzplatte vor, die zwischen dem Federkörper und einer Deckplatte der Plattformwaage angeordnet ist, so dass zwischen dem der Distanzplatte gegenüberliegenden Ende des Federkörpers und der Deckplatte der Plattformwaage ein Spalt ausgebildet ist, der die Verformung des Federkörpers bei Belastung der Plattformwaage ermöglicht. Auch hierbei hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass diese Ausführung eine relativ große Bauhöhe erfordert.
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Aus der
EP 1 065 479 A2 ist darüber hinaus eine Wabenplatte für eine Plattformwaage bekannt, die zwischen einer Grundplatte und einer Deckplatte aufgenommen ist, um Gewicht zu sparen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messinstrument zu schaffen, das eine hohe Messpräzision der gesamten Fläche der Plattformwaage ermöglicht und in einer Plattformwaage zum Einsatz kommen kann, die einen sehr flachen Aufbau aufweist. Darüber hinaus ist eine Plattformwaage bereitzustellen, die ein derartiges Messinstrument aufweist.
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Gelöst wird diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 10.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich jeweils anschließenden Unteransprüche.
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Ein Messinstrument für eine Plattformwaage, mit einem elastisch verformbaren Federkörper, einem Messwertaufnehmer in oder an dem Federkörper, einem Lastfuß an der Unterseite des Federkörpers und einer Distanzplatte, wobei zwischen dem der Distanzplatte gegenüberliegenden Ende des Federkörpers und einer Deckplatte der Plattformwaage ein Spalt ausgebildet ist, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass das Messinstrument einen einteiligen oder mehrteiligen Rahmen aufweist, in dessen Innenraum der Federkörper aufgenommen ist.
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Durch diese Lösung ist es möglich, den Federkörper optimal bis in die Ecke beziehungsweise an den Rand der Plattformwaage heranzuführen, wodurch sich die Last wesentlich besser auf die vorhandenen Federkörper einer Plattformwaage verteilt, als dies bei Lösungen aus dem Stand der Technik der Fall ist, wo auf die einzelnen Federkörper Punktlasten wirken. Durch den Rahmen wird ferner erreicht, dass das Messinstrument vollständig in eine Waagenplattform integriert werden kann, wobei die Waagenplattform aus einer Grundplatte und der Deckplatte besteht, zwischen denen eine Wabenplatte angeordnet ist. Die von der Waagenplattform auf das Messinstrument wirkenden Kräfte werden bei der Erfindung ausschließlich vom Rahmen auf den Federkörper übertragen. Mit anderen Worten ist durch die Aufnahme des Federkörpers in dem Rahmen eine Trennung zwischen Plattformwaage und Federkörper geschaffen worden, was zugleich einen Schutz für den Federkörper und die darin enthaltenen Messwertaufnehmer darstellt. Bevorzugt wird folglich ein einteiliger Rahmen eingesetzt, der den Federkörper umlaufend aufnimmt. Der Rahmen auch mehrteilig ausgeführt sein und beispielsweise eine U-Form bilden, wenn zum Beispiel eine Gewichtsersparnis erzielt werden soll. Im einfachsten Fall genügen als Rahmen zwei seitlich des Federkörpers angeordnete, balkenförmige Rahmenelemente, die den Federkörper dann in einem offenen Innenraum aufnehmen. Die Distanzplatte bildet einen wesentlichen Teil des gesamten Messinstrumentes, da sie das Bindeglied zwischen dem Rahmen und dem Federkörper darstellt und die eingeleiteten Kräfte überträgt.
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Eine erste Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die dem Lastfuß gegenüber liegende Seite des Rahmens eine Vertiefung aufweist, in der die Distanzplatte aufgenommen ist.
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Durch diese Vertiefung kann die Distanzplatte praktisch vollständig in den Rahmen integriert werden, so dass ihre Oberfläche mit der des Rahmens eine Ebene bildet. Auf diese Weise wird innerhalb der Plattformwaage wertvolle Bauhöhe eingespart, so dass die Plattformwaage insgesamt wesentlich flacher ausgeführt werden kann, als bekannte Lösungen.
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Eine Weiterentwicklung dieses Gedankens führt erfindungsgemäß dazu, dass auch der Federkörper eine Vertiefung für die Einlage der Distanzplatte aufweist. Durch diese zusätzliche Maßnahme ist es möglich, hier Bauraum einzusparen, was ebenfalls dazu führt, dass die Plattformwaage insgesamt eine geringere Höhe aufweist.
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Wie vorstehend bereits angedeutet wurde, kann durch die Einbringung der Distanzplatte in die Vertiefungen des Rahmens und des Federkörpers erreicht werden, dass die Oberfläche der Distanzplatte mit der Oberfläche des Rahmens eine gemeinsame Ebene bildet. Damit ist der gesamte Federkörper, einschließlich des den Federkörper aufnehmenden Rahmens vollständig in die Waagenplattform integriert. Lediglich der Lastfuß ragt nach unten aus der Waagenplattform heraus.
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Aus der Differenz zwischen der Vertiefung in dem Federkörper und der Vertiefung im Rahmen ergibt sich das Maß des Spaltes, der benötigt wird, damit sich der Federkörper verformen kann, wenn eine Gewichtskraft auf die Plattformwaage einwirkt. Mit anderen Worten entsteht das Spaltmaß nach der Erfindung dadurch, dass die Vertiefungen im Rahmen und in dem Federkörper eine unterschiedliche Tiefe aufweisen oder die Distanzplatte entsprechende Stufen aufweist. Die Distanzplatte, die in die Vertiefungen eingesetzt ist, liegt im hinteren, dem Lastfuß abgewandten Abschnitt des Federkörpers mit ihrer Oberfläche unmittelbar an einer Deckplatte der Waagenplattform an. Der Lastfuß ragt auf der dem Spalt gegenüberliegenden Seite aus dem Federkörper heraus. Folglich werden die über die Waagenplattform eingeleiteten Gewichtskräfte über den Rahmen und die Distanzplatte durch den Federkörper geleitet, der sich dadurch verformt und mit Hilfe des im Federkörper enthaltenen Messwertaufnehmers ein Messergebnis für das Gewicht auf der Waagenplattform liefert.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Rahmen einseitig, an der Seite des Lastfußes, eine spitz zulaufende oder eine runde Geometrie aufweist. Die jeweilige Ausführung des Rahmens richtet sich nach der Gestalt der Plattformwaage. Kommt eine Plattformwaage mit polygonaler Geometrie zum Einsatz, wird ein Rahmen mit einer Spitze verwendet, die der jeweiligen Eckenform entspricht, um das Messinstrument möglichst weit in den Eckbereichen der Plattformwaage zu positionieren. Bei einer quadratischen Plattformwaage würde die Spitze des Rahmens folglich 90° betragen und das Messinstrument wäre hierbei exakt diagonal in der Waagenplatte angeordnet. Je weiter außen sich der am Messinstrument vorhandene Lastfuß befindet, umso geringer werden die Kippmomente, die beispielsweise entstehen, wenn die Plattformwaage mit einem Rollstuhl oder einem anderen Fahrzeug befahren wird. Weist die Plattformwaage hingegen eine runde Gestalt auf, beziehungsweise eine Form, die über Rundungen verfügt, so ist ein Messinstrument zu bevorzugen, dessen Rahmen zumindest an der mit dem Lastfuß versehenen Außenseite ebenfalls eine korrespondierende Rundung aufweist, damit das Messinstrument mit dem Lastfuß auch bei derartigen Plattformwaagen möglichst weit an den Rand der Plattformwaage herangeführt werden kann.
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Der Grundgedanke dieser Lösung besteht folglich darin, dass die äußere Geometrie eines Teils des Rahmens mit der der Plattformwaage korrespondiert und sich dieser anpasst, um den Lastfuß dicht am Rand der Plattformwaage anordnen zu können.
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Analog zu dem vorhergehenden Vorschlag ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn der Innenraum des Rahmens und der darin eingepasste Federkörper im Bereich des Lastfußes spitz zulaufend oder rund sind. Somit ist die Kombination aus einem der Geometrie der Plattformwaage angepassten Rahmen und dem analog angepassten Federkörper eine optimale Lösung zur Verbesserung der Lastverteilung.
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Als Messwertaufnehmer kann erfindungsgemäß ein Piezoelement oder ein Dehnmessstreifen zum Einsatz kommen, wobei andere, auf Verformung reagierende Messwertaufnehmer ebenfalls verwendbar sind und damit im Bereich der Erfindung liegen.
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Eine Plattformwaage mit einem Messinstrument nach der Erfindung weist mindestens drei Messinstrumente und eine polygonale Form auf, wobei in jeder Ecke der Plattformwaage je eines der Messinstrumente angeordnet ist.
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Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Plattformwaage mit einem zuvor beschriebenen Messinstrument auch eine runde Form aufweisen und mindestens drei Messinstrumente enthalten. Die Messinstrumente sind dabei beabstandet zueinander, vorzugsweise in gleichem Abstand, entlang des Umfanges der Plattformwaage angeordnet, also beispielsweise bei einer kreisrunden Plattformwaage um 120° versetzt zueinander.
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Entsprechend einer konkreten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Plattformwaage weist diese eine unterseitige Grundplatte und eine oberseitige Deckplatte auf, zwischen denen eine Wabenplatte angeordnet ist. Durch den Einsatz einer Wabenplatte kann die gesamte Plattformwaage mit einer hohen Stabilität, also auch einer geringen Durchbiegung und einem geringen Gewicht ausgeführt sein. Zusätzliche Gewichtseinsparungen lassen sich durch die Verwendung von Leichtbauwerkstoffen, wie beispielsweise Kunststoff oder Aluminium, erreichen.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, dass die Messinstrumentenoberfläche mit der Oberfläche der Grundplatte eine gemeinsame Ebene bildet, wird eine weitere Möglichkeit angegeben, die Plattformwaage extrem flach zu gestalten, was insbesondere von Vorteil ist, wenn die Waage mit Fahrzeugen befahren werden muss, um beispielsweise das Gewicht der Beladung des Fahrzeugs zu erfassen.
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Um diese Möglichkeit weiter zu optimieren, geht eine Weiterbildung der Erfindung dahin, dass die Grundplatte eine Aussparung für die mit ihrer Oberfläche plane Aufnahme des Messinstrumentes aufweist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Dabei sind gleiche oder gleichartige Bauteile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
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Es zeigt:
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1: ausschnittsweise eine perspektivische Schnittdarstellung einer Plattformwaage mit einer ersten Ausführungsvariante eines Messinstrumentes,
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2: eine räumliche Ansicht der Oberseite eines Messinstrumentes als Einzelteildarstellung,
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3: eine räumliche Ansicht der Unterseite eines Messinstrumentes als Einzelteildarstellung,
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4: ein in eine Waagenplattform eingesetztes Messinstrument bei fehlender Grundplatte der Waagenplattform,
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5: ein in eine Waagenplattform eingesetztes Messinstrument mit einer Grundplatte der Waagenplattform und
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6: eine weitere Ausführungsvariante eines Messinstrumentes mit einem mehrteiligen Rahmen.
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Die 1 veranschaulicht ausschnittsweise eine perspektivische Schnittdarstellung einer Plattformwaage mit einer ersten Ausführungsvariante eines Messinstrumentes. Die Darstellung zeigt die Plattformwaage in einer Ansicht von unten. Die Plattformwaage verfügt zudem bei der Ausführung in 1 über eine mehreckige, also polygonale Form, wobei ausschnittsweise nur eine Ecke 14 der Plattformwaage dargestellt ist. In jeder der vorhandenen Ecken 14 wird je ein erfindungsgemäßes Messinstrument angeordnet. Das Messinstrument besteht aus einem Federkörper 1, in dem ein Messwertaufnehmer 2 aufgenommen ist. Bei dem Messwertaufnehmer 2 handelt es sich vorliegend um einen Dehnmessstreifen, der bei eingeleiteter Kraft ein Messergebnis liefert, das einen Rückschluss auf das mit der Plattformwaage zu messende Gewicht ziehen lässt. Damit lässt sich unmittelbar ein Rückschluss auf das mit der Plattformwaage zu messende Gewicht ziehen. Im äußeren Eckbereich der Plattformwaage befindet sich ferner ein Lastfuß 3 des Messinstrumentes, der mit seiner Aufstandsfläche 11 auf einem Untergrund steht. Der Lastfuß 3 ist mit seiner Unterseite 12 in ein Bohrloch 13 des Federkörpers 1 eingesetzt.
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Der insgesamt im Innenraum 8 eines Rahmens 7 aufgenommene Federkörper 1 ist bei der gezeigten Ausführungsvariante ringförmig von dem Rahmen 7 umschlossen, wobei dennoch eine Trennung zwischen Rahmen 7 und Federkörper 1 gegeben ist. Der Federkörper 1 wird einseitig an der Unterseite einer Deckplatte 5 befestigt, wobei die Verbindung mittelbar über eine Distanzplatte 4 erfolgt. Zur Befestigung wurde bei dem Beispiel in 1 eine Schraubverbindung gewählt die mehrere Schrauben 18 aufweist. Die Distanzplatte 4 ist in eine in der 1 nicht erkennbare Vertiefung 9 des Rahmens 7 und in eine Vertiefung 10 des Federkörpers 1 eingefügt und überragt die Oberfläche des Federkörpers 1 um ein Maß, das dem Spaltmaß des Spaltes 6 entspricht. Der Spalt 6 wird benötigt, damit eine von der Deckplatte 5 der Plattformwaage eingebrachte Gewichtskraft in Verbindung mit dem Lastfuß 3 ein Biegemoment innerhalb des Federkörpers 1 und damit im Messwertaufnehmer 2 ein Signal erzeugt. Zur Übertragung des erfassten Messergebnisses dient eine Zuleitung 19, die innerhalb der Plattformwaage verläuft. Der Rand der Plattformwaage wird durch einen Rahmen 20 gebildet, der aus optischen Gründen die Plattformwaage einfasst. Die Plattformwaage selbst weist ferner eine Wabenplatte 16 auf, deren Unterseite mit einer Grundplatte 15 und deren Oberseite mit einer Deckplatte 5 bedeckt ist. Die in der Grundplatte 15 vorhandene Aussparrung 17 dient der Aufnahme des Messinstrumentes, wobei die Größe der Aussparrung 17 in etwa der Größe des Federkörpers 1 entspricht und die Oberfläche des Federkörpers 1 mit der Oberfläche der Grundplatte 15 eine gemeinsame Ebene bilden.
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In den 2 und 3 sind jeweils räumliche Ansichten eines Messinstrumentes nach der Erfindung als Einzelteildarstellung gezeigt, wobei in der 2 eine Ansicht von oben und in der 3 eine Ansicht der Unterseite des Messinstrumentes zu sehen ist. Die Distanzplatte 4 ist in eine Vertiefung 9 des Rahmens 7 und in eine in den 2 und 3 nicht erkennbare Vertiefung 10 des Federkörpers 1 eingefügt. Sie stellt damit eine Verbindung zwischen Rahmen 7 und Federkörper 1 dar, so dass einerseits eine Trennung des Federkörpers 1 von der Plattformwaage und andererseits die Übertragung der eingeleiteten Gewichtskraft gegeben ist. Der Rahmen 7 verfügt über eine ringförmige Gestalt und nimmt in seinem Innenraum 8 den Federkörper 1 vollständig auf. Sowohl der Federkörper 1, als auch der Rahmen 7 weisen auf einer Seite eine spitz zulaufende Geometrie auf. Damit wird es möglich, den Lastfuß 3 im äußersten Eckbereich der hier polygonal ausgeführten Plattformwaage anzuordnen. Die dargestellte Zuleitung 19 führt vom Messwertaufnehmer 2 innerhalb des Federkörpers 1 durch den Rahmen 7 in den Innenraum der Plattformwaage.
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In den 4 und 5 ist jeweils die Unterseite der Plattformwaage bei eingebautem Messinstrument dargestellt, wobei die 4 eine Ansicht ohne die Grundplatte 15 und die 5 eine Ansicht mit der Grundplatte 15 zeigt. Von Bedeutung ist hierbei, dass die Aufnahme des Federkörpers 1 in dem Rahmen 7 eine Reduzierung der Bauhöhe des Messinstrumentes bedeutet, was dazu führt, dass die gesamte Plattformwaage wesentlich flacher ausgeführt werden kann, als bekannte Lösungen. Zudem verfügt die Grundplatte 15 über eine Aussparung 17, die annähernd der Größe des Federkörpers 1 entspricht. Weiterhin bilden die Oberflächen der Grundplatte 15 und des Federkörpers 1 eine gemeinsame Ebene. Durch die spitz zulaufende Gestaltung einer Seite des Rahmens 7 und des Federkörpers 1 kann der Lastfuß 3 unmittelbar in der Ecke 14 der Plattformwaage angeordnet werden. Die Einfassung der Plattformwaage erfolgt mittels eines Rahmens 20.
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In der 6 ist eine weitere Möglichkeit für die Ausführung eines erfindungsgemäßen Messinstrumentes gezeigt. Hier besteht der Rahmen 7 aus zwei parallel zueinander und zum Federkörper 1 verlaufenden Balkenelementen, deren Verbindung mit dem Federkörper 1 aus der Distanzplatte 4 besteht. Bei dieser Lösung ist der Rahmen folglich mehrteilig ausgeführt. Hier weist nur der Federkörper 1 einseitig eine spitz zulaufende Geometrie auf, so dass der Lastfuß 3 unmittelbar in der Ecke der polygonal ausgeführten Plattformwaage angeordnet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federkörper
- 2
- Messwertaufnehmer
- 3
- Lastfuß
- 4
- Distanzplatte
- 5
- Deckplatte
- 6
- Spalt
- 7
- Rahmen
- 8
- Innenraum
- 9
- Vertiefung
- 10
- Vertiefung
- 11
- Aufstandsfläche
- 12
- Unterseite
- 13
- Sackloch
- 14
- Ecke
- 15
- Grundplatte
- 16
- Wabenplatte
- 17
- Aussparung
- 18
- Schraube
- 19
- Zuleitung
- 20
- Rahmen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29617085 U1 [0002, 0002]
- EP 1065479 A2 [0004]
