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Die Erfindung betrifft eine Verpackungsanlage insbesondere eine Blisterverpackungsanlage. Die Folie, die zum Ausformen des Blisters verwendet wird, wird während des Transports durch die Blisterverpackungsanlage, in der Regel mittels zwei Kettenklemmungen, an den Rändern gehalten und taktweise durch die Blisterverpackungsanlage transportiert.
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Während der Bearbeitung der Folie wird diese verschiedenen Kräften ausgesetzt, auch sehr hohe Kräfte die unter Umständen den Nachbarbereich beeinflussen können. Hierzu zählen insbesondere das Ausformen der Blisterblase, das Verbinden der Folie mit dem rückseitigen Deckel und das Ausstanzen des freien Bereichs zwischen den einzelnen Blistern.
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Um eine hohe Ausbringung zu erreichen muss die Taktzeit so kurz wie möglich gehalten werden. Da beim Ausformen der Blisterblase die Bearbeitungsplatten sich relativ weit (mindestens Blisterhöhe) bewegen müssen, während der Druck im geschlossenen Zustand sehr hoch ist, muss hier ein geeignetes System gesucht werden.
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Die einfachste Art, die es schon Jahrhunderte gibt ist das Kniehebelsystem. Im Mittelalter wurde es eingesetzt um den Bogen einer Armbrust zu spannen, heutzutage zum Beispiel bei einem Bolzenschneider. Nach dem Hebelgesetz hat ein Hebel mit kleinem Weg eine große Kraft und umgekehrt. Beim Kniehebelsystem ändert sich während eines Hubs die Hebelgeometrie ständig. Zu Beginn des Wegs ist die Hebellänge groß und die Kraft klein, es wird in kurzer Zeit ein relativ großer Weg gemacht. Zum Ende des Wegs wird der Hebel extrem klein, dies bedeutet, dass in der Schlussfase kein nennenswerter Weg mehr gemacht wird, aber die übertragene Kraft ist extrem hoch. Bei Sonderanwendungen wird das Kniehebelsystem sogar über den Totpunkt hinaus an einen Anschlag bewegt, dies bewirkt, dass sich der Weg minimal zurück bewegt, aber hiefür erreicht man einen Rastpunkt in dem hohe Lasten permanent getragen werden können. Dies ist bekannt aus dem Bereich der Schnellspanner. In der
DE 10 2007 024 710 A1 wird ein Kniehebelsystem dargestellt, das über die Hebelarme
12 und
13 eine Hubbewegung ausführt.
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Ein Problem bei automatisierten Systemen ist, dass Kniehebel, besonders im Endbereich wo große Kräfte auftreten, eine zerstörerische Kraft gegen unvorhergesehene Ereignisse haben. Deshalb gelten beim Transportieren vom Personen mit Kniehebelsystemen besondere Schutzvorschriften.
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Bei der Blisterverpackungsanlage müssen die Kniehebelsysteme durch Schutzmassnahmen vor dem Zugriff durch Personen geschützt werden.
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Beim Einrichtbetrieb oder im Reparaturbetrieb kann es sein, das der Bediener den Schutz außer Kraft setzt um Fehler der Anlage genauer beobachten zu können oder um im Nachbarbereich zum Kniehebel einzugreifen.
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Des weiteren kann es sein, dass auch beim Einhalten der Sicherheitsbestimmungen der Bediener vor dem Schließen der Schutztür ein Werkzeug in der Maschine vergisst, dieses kann dann auf die Folienbahn fallen und wird bis zum Kniehebel mittransportiert. Wenn sich jetzt der Kniehebel schließt und der Gegenstand im Kniehebelsystem liegt, werden während des nächsten Hubs die beteiligten Komponenten sehr hoch beansprucht. Formstempel und Schnittstempel können sogar zerstört werden.
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Für die Überwachung der Schließkräfte werden häufig Kraftsensoren eingesetzt. Diese Kraftsensoren müssen entweder am Kniehebel selbst befestigt werden, oder im Antriebsstrang des Kniehebels. Dies bedeutet, dass man zusätzliche Komponenten an das Kniehebelsystem anbauen muss, und dass man Toleranzen festlegen muss, bei denen der Antriebsstrang des Kniehebels abgeschaltet werden muss. Da der Kniehebel äußeren Einflüssen wie Temperatur ausgesetzt ist muss diese Toleranz entsprechend weit über den Kräften liegen, die der Antriebsstrang braucht um den Kniehebel zu bewegen. Dies Bedeutet, dass kleinere oder weichere Gegenstände nicht erkannt werden.
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Die Erfindung soll eine Überwachungs- und Abschaltfunktion auf einen möglichst großen Bereich der Kniehebelbewegung übernehmen. Die Abschaltschwelle soll so knapp wie möglich über dem Kraftaufwand liegen der zum Betreiben des Kniehebels erforderlich ist. Während des Betriebs soll die Abschaltschwelle angepasst werden. Das heißt, wenn das System eine zeitlang läuft und die Lager warm werden, braucht das System weniger Kraft um das Hebelsystem zu betätigen, dann soll auch die Abschaltschwelle kleiner werden und umgekehrt.
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Beim Antrieb des Kniehebels werden oft Komponenten eingesetzt die eine kraftabhängige Energiequelle haben. Zu jedem Zeitpunkt kann der Energieaufwand gemessen werden, und in Abhängigkeit von Zeit oder Weg kann ein Energiediagramm erstellt werden. Beim nächsten Hub kann das vorhergehende Energiediagramm mit dem neuen Energiediagramm verglichen werden und sobald ein gewisser Toleranzwert überschritten wird kann das System gestoppt werden.
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Da im Endbereich des Kniehebels sehr große Kräfte wirken und dies ein hohen Energieaufwand bedeutet, muss diese Methode auf den Bereich zwischen Start des Kniehebels und dem Erreichen der hohen Endkraft gelegt werden. Da hier keine mechanische Beanspruchung stattfindet, nennt man das den „Leerlaufbereich”. Dies genügt auch, da nach dem Erreichen des Endes des Leerlaufbereichs keine Gegenstände zwischen die Arbeitsplatten des Kniehebels mehr geraten können.
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Oft reicht es auch, dass man im Start des „Leerlaufbereichs” für eine kurze Zeit Messungen bezüglich des Stromaufnahme macht, hiervon einen Toleranzwert errechnet und dies für den Rest der Leerlaufzeit als Abschaltschwelle einsetzt. Der Vorteil ist, dass man keine vorhergehende Messung braucht.
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Beides kann auch kombiniert werden, indem man im Start des „Leersaufbereichs” eine Messung macht und diese mit der kompletten Kurve einer vorhergehenden Messung in Relation setzt und daraus einen Bereich für die Abschaltschwelle errechnet.
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Die Größe des Leerlaufbereichs muss vor Inbetriebnahme oder nach dem Wechsel der Arbeitsplatte bestimmt und hinterlegt werden. Dies sollte ebenfalls überwacht und angepasst werden.
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Im Bereich des Kniehebelsystems müssen keine neuen mechanischen Komponenten eingebaut werden. Es muss lediglich ein Energiemesssystem und ein Überwachungssystem eingebaut werden, diese können sich aber vom Kniehebel entfernt im Schaltschrank befinden. Beim Rückhub des Kniehebels kann die Überwachung ebenfalls aktiviert werden.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
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Es zeigt zum Teil etwas schematisiert:
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1 bis 6 zeigt eine Bearbeitungseinheit 1a 1b 1c einer Blisterverpackungsanlage. Zwischen dem oberen Standardaufbau 4 und dem unteren Standardaufbau 10 wird eine bewegliche Blisterbahn, bestehend aus einer linken Kettenklemmung 2a und einer rechten Kettenklemmung 2b und einer Blisterfolie 2c, hindurchgeführt. Die Rückführung und die Befestigung der Kettenglieder ist hier nicht dargestellt. Der obere Standardaufbau 4 besteht aus einem oberen Tisch 4a die Mittels vier oberen Führungswellen 4b durch die innenliegenden Führungsgehäusen 4c gelagert sind. Die Führungsgehäuse 4c sind auf dem oberen Gehäuse 4d befestigt. Im äußeren Bereich des oberen Tischs 4f sind zwei außenliegende Führungsgehäuse 4e an der Verbindungsstange 7 befestigt. Eine obere Hubeinheit 4g sorgt bei Bedarf für den Hub des oberen Tischs 4a. Am oberen Tisch 4a können verschiedene Bearbeitungswerkzeuge 3a 3b 3c 3d befestigt sein.
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Das untere Gehäuse 11 ist mit dem oberen Gehäuse 4d verbunden, wobei eines oder beide Gehäuse mit einem nicht dargestellten Ständer fest verbunden ist. Im unteren Gehäuse 11 befindet sich der Kniehebelantrieb 12 der mit einer Kniehebelstelleinheit 13 angetrieben wird. Die Kniehebelstelleinheit 13 treibt den unteren Kniehebeltisch 12c der an den Kniehebelführungswellen 12g gelagert ist an. Die Verbindung 12i drückt das Kniehebelgelenk 12c und 12b in die Streckung, hierdurch erfolgt der Kniehebeleffekt. Der obere Kniehebeltisch 12a kommt zum oberen Totpunkt. Auf dem oberen Kniehebeltisch 12a ist der untere Tisch 9a befestigt. Im äußeren Bereich des unteren Tischs 9b sind zwei außenliegende Führungsgehäuse 9c an der Verbindungsstange 7 befestigt. Am unteren Tisch 9a können verschiedene Bearbeitungswerkzeuge 8a 8b 8c 8d 8e 8f befestigt sein.
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Die Verbindungsstangen 7 sorgen dafür, dass sich die oberen Bearbeitungswerkzeuge 3a 3b 3c 3d und die unteren Bearbeitungswerkzeuge 8a 8b 8c 8d 8e 8f genau treffen, da die oberen Führungswellen 4b und die unteren Kniehebelführungswellen 12g nur einseitig gelagert sind.
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Die Kniehebelstelleinheit 13 besteht aus einer Hubeinheit 13a, Beispielsweise aus einer Kugelspindelführung, einem Getriebe 13b, Beispielsweise ein Zahnriemengetriebe oder einem Zahnradgetriebe, und einer Antriebseinheit 13c, Beispielsweise ein Servomotor. Die Antriebseinheit 13c ist mit einer Stell- und Regelanlage 5, bestehend aus Regelrechner 5a und Verbindungselemente 5b, verbunden.
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1 zeigt eine Formstation 1a wobei am oberen Tisch 4a die Positivform 3a und die Niederdruckhaube 3b befestigt sind. Am untern Tisch 9a ist eine Ausformeinheit 8a mit der Negativform 8b befestigt. Das Kniehebelsystem ist gebeugt. Bei der Blisterfolie 2c ist im vorderen Bereich, der die Formstation schon durchlaufen hat, die Blisterausformung 2d zu sehen.
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2 ist wie 1, jedoch sind die Positivform 3a und die Niederdruckhaube 3b mit der Ausformeinheit 8a zusammengefahren. Das Kniehebelsystem ist gestreckt. Die Blisterausformung finden zwischen den zwei Werkzeugen statt.
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3 zeigt eine Verbindungstation 1b wobei am oberen Tisch 4a die obere Verbindungseinheit 3c befestigt ist. Am unteren Tisch 9a ist die untere Verbindungseinheit 8c mit den jeweiligen Ausformungen 8d befestigt. Das Kniehebelsystem ist gebeugt. Die Unterseite der Blisterfolie 2c ist komplett mit Blisterausformungen 2d belegt. In den Blisterausformungen ist das zu verpackenden, nicht dargestellte, Gebrauchsgut eingelegt. Auf der Blisterfolie 2c liegen mehrere Blisterauflagen 2e.
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4 ist wie 3, jedoch ist die obere Verbindungseinheit 3c mit der unteren Verbindungseinheit 8c zusammengefahren. Das Kniehebelsystem ist gestreckt. Das Verbinden von Blisterfolie 2c und den Blisterauflagen 2e finden zwischen den zwei Werkzeugen statt.
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5 zeigt eine Schnittstation 1c wobei am oberen Tisch 4a die obere Schnitteinheit 3d befestigt ist. Am unteren Tisch 9a ist die untere Schnitteinheit 8e mit den Schnittstempel 8f befestigt. Das Kniehebelsystem ist gebeugt. Die Blisterfolie 2c ist komplett mit der Blisterauflage 2e verbunden. Im vorderen Teil der beweglichen Blisterbahn 2 sind die abgeschnittenen Blisterbereiche 2f zu sehen.
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6 ist wie 5, jedoch ist die obere Schnitteinheit 3d mit der unteren Schnitteinheit 8e zusammengefahren. Die Schnittstempel sind durch die Blisterfolie 2c und durch die Blisterauflage 2e in die gegenseitige nicht dargestellte Matrize der oberen Schnitteinheit 3d eingedrungen.
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7 zeigt das Diagramm D. DAx ist die horizontale Zeitachse der Kniehebelhubbewegung. Auf der vertikalen Achse DAy sind mehrere Bereiche dargestellt:
- – Dk zeigt den Abstandskurve des unteren Kniehebeltischs 12d und Dt zeigt den Abstandskurve des oberen Kniehebeltischs 12a, wobei die DAx die Nullachse hierfür ist. Dts zeigt das Ende des „Leerlaufbereichs” an. Dtmax zeigt die maximale Höhe des oberen Kniehebeltischs 12a an. DAy ist hier der Weg der Kniehebeltische 12a 12d.
- – Dkax zeigt die Beschleunigungskurve des unteren Kniehebeltischs 12d und Dtax zeigt die Beschleunigungskurve des oberen Kniehebeltischs 12a, wobei Dka0 die Nulllinie für Dkax und Dta0 die Nulllinie für Dtax ist. DAy ist hier die Beschleunigung der Kniehebeltische 12a 12d.
- – Dix ist die Energiekurve die aufgewendet werden muss um den Kniehebel nach oben zu bewegen, wobei Di0 die Nulllinie ist. DAy ist hier der Energieaufwand.
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Die Punkte Dz0 bis Dz8 zeigen verschiedene Zeitpunkte im Verlauf der Hubbewegung. In Dz0 startet die Hubbewegung und führt bis zum Dz1 eine kontinuierliche Beschleunigung durch. Von Dz1 bis Dz7 ist die Beschleunigung gleich Null, das heißt, dass die Geschwindigkeit konstant bleibt. Von Dz7 bis Dz8 wird das System gebremst. Nach dem Abschluss der Beschleunigung Dz1 starte die Messung zur Festlegung des Grenzwertes und Endet am Dz2, festgestellt wird ein oberer maximaler Wert Dm1. Bis Dz3 wird eine Abschaltschwelle Dm2 berechnet. Bis Dz4 wird bei Überschreiten der Abschaltschwelle Dm2 der Kniehebel gestoppt. Bei dieser Messung erfolgte die hohe Belastung des Kniehebels zwischen Dz5 und Dz6.
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8 zeigt eine Blisterverpackunganlage 1 bei der einige Stationen schematisch dargestellt sind. Auf einem Maschinenständer 1d ist über die gesamte Länge die Blisterfolie 2c die von der Spule an der linken Seite abgewickelt wurde dargestellt. Folgende Stationen sind auf dem Maschinenständer 1d angebracht:
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Bezugszeichenliste
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- 1f:
- Spulenabzugsstation
- 1g:
- Randeinschnittstation
- 1h:
- Vorwärmstation
- 1a:
- Formstation (mit Kniehebel)
- 1i:
- Einlegestation
- 1j:
- Auflegestation der Blisterauflage 2e
- 1b:
- Verbindungsstation (mit Kniehebel)
- 1k:
- Druckstation zum Aufbringen von Kennzeichnungen
- 1c:
- Schnittstation (mit Kniehebel)
- 1l:
- Seitenschnittstation
- 1m:
- Entnahmestation
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Im Hintergrund ist der Schaltschrank 1e mit dem Regelrechner 5a dargestellt.
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Eine Blisterverpackungsanlage 1 formt aus einer Folienbahn 2c mit einer Formstation 1a mehrere Blisterausformungen 2d. Eine Verbindungsstation 1b verbindet die Blisterfolie 2c mit der Blisterauflage 2e. Eine Schnittstation 1c schneidet zwischen den Blisterausformungen 2d das Material heraus. Zusätzlich zu diesen Stationen gibt es in der Blisterverpackungsanlage noch mehrere Station, die aber für die Darstellung der Schutzansprüche nicht erforderlich sind, da die Schutzansprüche nur Stationen mit Kniehebeln betreffen.
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In den hier dargestellten Kniehebelstationen befindet sich der Kniehebel 12 in der unteren Station 10 unter der bewegliche Blisterbahn 2. Es kann auch sein, dass die Kniehebelstation über der Blisterbahn 2 ist oder das sogar an beiden Positionen Kniehebelstationen sind. Es kommt immer darauf an, ob ein großer Weg überwunden werden muss. Bei der Schnittstation 1c kann sogar die Hubbewegung des oberen Tischs 4 entfallen, da die obere Ebene relativ eben ist, dann müsste für einen besseren Zufuhr eine Einlaufschräge and der oberen Schnittplatte 3d gemacht werden. Wenn man mehrere Kniehebelvorrichtungen 12 an einer Kniehebelstation hat, sollte jede Kniehebelstation mit einer Abschaltvorrichtung ausgestattet sein, es sei denn, man stellt sicher, dass die zwei Kniehebelstationen hintereinander aktiviert werden, dann bräuchte nur die zweite Kniehebelstation eine Abschaltvorrichtung.
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Im hier beschriebenen Beispiel ist die Antriebseinheit 13c ein Servomotor und als Messgröße für die kraftabhängige Energiequelle dient die Stromaufnahme des Servomotors. Der Regelrechner ist der Servoregler des Servomotors.
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Im Standardbetrieb eines Servomotors bekommt der Servoregler von außen eine Regelkurve die er während des Betriebs abfahren muss.
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Hierzu vergleicht der Servoregler den zurückgelegten Weg mit der hinterlegten Kurve, ist der zurückgelegte Weg noch nicht erreicht, erhöht der Servoregler die Stromzufuhr. Im umgekehrten Fall wird die Stromzufuhr gedrosselt wenn der zurückgelegt Weg überschritten ist.
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Unsere Erfindung baut auf dieses System auf, indem während eines Zyklus oder eines gewissen Bereichs die Stromzufuhr als Diagram abgespeichert wird. Ein im Servoregler hinterlegter Toleranzbereich wird zum abgespeicherten Diagram hinzugerechnet und dient für den nächsten Hub als Abschaltschwelle. Führt bei einer Schnittstation 1c die Kniehebelvorrichtung 12 einen Hub nach oben aus ist zu Beginn bis der Schnittstempel 8f die Blisterfolie 2c erreicht die aufzuwendende Kraft gegenüber der Schnittkraft die während des Schnitt gebraucht wird relativ gering, da gegen kein Widerstand gearbeitet werden muss, die Unterschiede in der Stromaufnahme sind deshalb auch sehr gering. Für die Zeit des Schnitts steigt die aufzuwendende Kraft sehr stark und auch die Unterschiede der Stromaufnahme sind sehr groß. Da während des Schnitts kein Gegenstand zwischen Stempel und Matrize geraten kann, reicht es uns, wenn die Überwachung mit der Abschaltschwelle nur im „Leerlaufbereich”, von Beginn bis zum Erreichen der Blisterfolie 2c, erfolgt. Der Toleranzbereich, der zum aufgenommenen Diagramm hinzugefügt werden muss kann hier sehr gering sein, da bei jedem Hub das Diagramm neu aufgenommen wird und die Abschaltschwelle neu berechnet wird.
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Um kleine Gegenstände erkennen zu können muss der „Leerlaufbereich” so groß wie möglich eingestellt werden, das heißt, er endet erst kurz vor dem Schnitt. Erwärmt sich des Kniehebelsystem hat dies zur Folge, dass die Einzelhebel länger werden und der Schnitt erfolgt somit früher. Dies muss beim Festlegen des „Leerlaufbereichs” berücksichtigt werden oder man entnimmt die Länge des „Leerlaufbereichs” dem aufgenommenen Diagramm und vergrößert oder verkleinert ihn entsprechend des vorhergegangenen Diagramms.
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Um vor oder während des Betriebs der Kniehebelvorrichtung 12 Einfluss auf die Abschaltschwelle nehmen zu können, kann der Toleranzwert über einen nicht dargestellten externen Rechner übertragen werden oder er wird über ein Tastenfeld direkt am Regelrechner 5a eingegeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007024710 A1 [0004]
