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Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0157021 , die am 28.12.2012 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren Offenbarung in der vorliegenden Anmeldung durch Bezugnahme enthalten ist.
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Hintergrund
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anhänger für ein elektronisches Regaletikettsystem (electronic shelf label system, ESL), das an einem Ort benutzt werden kann, an dem Produkte ausgestellt sind.
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Im Allgemeinen ist ein elektronisches Regaletikettsystem (ESL) ein System, das an einem Ort installiert sein kann, an dem Produkte ausgestellt sind, wobei das ESL-System die Anzeige von Produktinformationen automatisiert. In einem derartigen ESL-System bilden mehrere tausend Anhänger (Anzeigeeinheiten für Preisinformationen) ein drahtloses Netzwerk, um eine drahtlose Kommunikation mit einem zentralen Gateway (GW) durchzuführen.
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Typischerweise wird ein Anhänger mit einer Batterie betrieben und verwendet ein Verfahren mit niedrigem Stromverbrauch, allerdings ist die Lebensdauer eines derartigen Anhängers, der mit einer Primärbatterie betrieben wird, begrenzt.
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Existierende ESL-Systeme gemäß dem Stand der Technik können permanent benutzt werden, wegen der Konfiguration des oben erwähnten Anhängers und weisen eine begrenzte Lebensdauer auf. Das bedeutet, dass die maximale Lebensdauer des ESL-Systems gemäß dem Stand der Technik beträgt erwartungsgemäß etwa 5 Jahre und in dem Fall, wenn die Batteriekapazität erhöht wird, erhöhen sich die damit verbundenen Kosten.
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Patentdokument 1 ist ein Dokument zum Stand der Technik und offenbart eine Schaltung zur Aufwachsteuerung zum Erhöhen der Batterielebensdauer eines RFID-Anhängers, bei dem eine Batterie benutzt wird, sowie ein zugehöriges Steuerverfahren. Dieses Dokument offenbart jedoch keinen Anhänger zum Empfangen von Energie durch Umwandeln eines aus einer externen Umgebung empfangenen Signals in ein elektrisches Signal.
Dokument zum Stand der Technik: Patentdokument 1
koreanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-0092375 .
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Zusammenfassung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anhänger anzugeben, der in der Lage ist, betrieben zu werden durch Umwandeln eines aus einer äußeren Umgebung empfangenen Signals, z. B. Druck, Temperatur, Licht, oder ein Funksignal in elektrische Energie.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Anhänger für ein elektronisches Regaletikettsystem vorgesehen, dass er eine Signalumwandlungseinheit zum Empfangen eines externen Signals umfasst, dass er zum Umwandeln des externen Signals in ein elektrisches Signal ausgebildet ist und zum zur Verfügung stellen des elektrischen Signals; und dass er eine Energiespeichereinheit zum Empfangen des elektrischen Signals und zum Speichern von Energie zur Stromversorgung aufweist.
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Der Anhänger kann ferner eine Signalverstärkungseinheit umfassen, die zum Verstärken des elektrischen Signals an die Signalumwandlungseinheit angeschlossen ist, um das verstärkte elektrische Signal der Energiespeichereinheit zur Verfügung zu stellen.
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Das externe Signal kann ein Drucksignal, ein Temperatursignal, ein optisches Signal oder ein Funksignal sein.
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Wenn das externe Signal das Drucksignal ist, kann die Signalumwandlungseinheit ein piezoelektrisches Modul zum Empfangen des Drucksignals sein, um das elektrische Signal zu erzeugen.
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Wenn das externe Signal das Temperatursignal ist, kann die Signalumwandlungseinheit ein thermoelektrisches Modul zum Empfangen des Temperatursignals sein, um das elektrische Signal zu erzeugen.
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Wenn das externe Signal das optische Signal ist, kann die Signalumwandlungseinheit ein fotoelektrisches Modul zum Empfangen des optischen Signals sein, um das elektrische Signal zu erzeugen.
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Wenn das elektrische Signal das Funksignal ist, kann die Signalumwandlungseinheit ein Modul für elektromagnetische Wellen sein, zum Empfangen des Funksignals zum Erzeugen des elektrischen Signals.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen im Detail erläutert, in denen:
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1 ist ein Blockdiagramm und zeigt einen Anhänger gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Blockdiagramm und zeigt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer Signalumwandlungseinheit in Abhängigkeit eines äußeren Signals in dem Anhänger von 1;
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3A sind grafische Darstellungen und zeigen eine Spannungsänderung in bis 3D dem Anhänger von 2 in Abhängigkeit einer Eingabezeit des äußeren Signals; und
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4 ist eine grafische Darstellung und zeigt eine Spannungsänderung in Abhängigkeit einer Energiemenge, die in den Anhänger geladen ist gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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Die Erfindung kann jedoch auf viele verschiedene Arten umgesetzt werden und sollte nicht so verstanden werden, als wäre sie auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Diese Ausführungsbeispiele sind eher dafür vorgesehen, dass die Offenbarung sorgfältig und vollständig ist und sie vermitteln einem Fachmann auf diesem Gebiet den Schutzbereich der Erfindung vollständig.
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In den Zeichnungen werden dieselben oder gleiche Bezugszeichen benutzt, um dieselben oder gleiche Elemente zu bezeichnen.
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1 ist ein Blockdiagramm und zeigt einen Anhänger gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 1 umfasst ein Anhänger gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Signalumwandlungseinheit 100, eine Signalverstärkungseinheit 200, und eine Energiespeichereinheit 300.
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Die Signalumwandlungseinheit 100 kann ein von außen empfangenes Signal in ein elektrisches Signal umwandeln, um dadurch das umgewandelte Signal der Signalverstärkungseinheit 200 zur Verfügung zu stellen. Die Signalverstärkungseinheit 200 kann das empfangene elektrische Signal verstärken und das verstärkte elektrische Signal, durch das der Anhänger betrieben wird, kann in der Energiespeichereinheit 300 gespeichert werden.
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Das bedeutet, dass Umgebungsenergie außerhalb des Anhängers in der Energiespeichereinheit 300 gespeichert werden kann durch ein Verfahren zum Sammeln der Umgebungsenergie durch den Anhänger, um die gesammelte Umgebungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln und zu verstärken. Die gespeicherte elektrische Energie wird für den Betrieb des Anhängers benutzt und die Energie kann in Echtzeit gespeichert werden, durch Empfangen des externen Signals, um dadurch das empfangene externe Signal in das elektrische Signal umzuwandeln. Auf diese Weise kann ein semi-permanentes elektronisches Regaletikettsystem implementiert werden.
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2 ist ein Blockdiagramm und zeigt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer Signalumwandlungseinheit in Abhängigkeit eines äußeren Signals in dem Anhänger von 1.
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Die 3A bis 3D sind grafische Darstellungen und zeigen eine Spannungsänderung in dem Anhänger von 2 in Abhängigkeit der Eingabezeit des externen Signals.
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4 ist eine grafische Darstellung und zeigt eine Spannungsänderung in Abhängigkeit der in den Anhänger geladenen Energiemenge gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 2 kann das von außen empfangene Signal ein Drucksignal sein, ein Temperatursignal, ein optisches Signal, oder ein Funksignal.
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Als Beispiel wird der Fall beschrieben, in dem festgelegt wurde, dass das von außen empfangene Signal das Drucksignal ist. In diesem Fall kann die Signalumwandlungseinheit 100 ein piezoelektrisches Modul 110 sein, in das eine Spannung induziert wird, wenn ein Druck darauf ausgeübt wird.
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Genauer gesagt wird Druck von außen oder durch ein Tonsignal verursachter Druck dem piezoelektrischen Modul 110 zur Verfügung gestellt. In diesem Fall kann das piezoelektrische Modul 110 eine Perowskit-Struktur als piezoelektrische keramische Struktur aufweisen. Die Perowskit-Struktur besitzt eine einfache hexahedrale (sechsflächige) symmetrische Form, die keinen Dipol bildet, da jedoch jeder Kristall eine Tetraederform an seinem Curiepunkt aufweist, kann der Dipol gebildet werden. Zueinander benachbarte Dipole bilden einen Bereich der lokal ausgerichtet ist, der als Domäne (Gebiet) bezeichnet wird. Da allerdings die Polaritätsrichtung zufällig gebildet wird, ist die Polarität des gesamten Materials nicht sichtbar. In diesem Fall, wenn der Druck von außen oder der durch ein Tonsignal verursachte Druck an das piezoelektrische Modul 110 angelegt wird, verändert sich ein Dipolmoment, so dass eine Spannung darin induziert werden kann.
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Bezugnehmend auf 3A kann die Höhe der induzierten Spannung in Abhängigkeit der Änderung der Zeit erhalten werden. In diesem Fall kann die maximale Spannung 0,1 mV betragen. In diesem Fall kann der Energiespeichereinheit 300 die maximale Spannung zur Verfügung gestellt werden durch Verwenden einer Erhaltungsladungsschaltung als ein Beispiel für die Signalverstärkungseinheit 200.
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Das bedeutet, das in das piezoelektrische Modul 110 eine Spannung durch ein externes Drucksignal induziert wird, um dadurch die Spannung in ein elektrisches Signal umzuwandeln und das Modul 110 kann das elektrische Signal der Signalverstärkungseinheit 200 zur Verfügung stellen.
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Die Signalverstärkungseinheit 200 kann das elektrische Signal empfangen und die Verstärkung und den Wirkungsgrad signifikant erhöhen. In diesem Fall kann die Signalverstärkungseinheit 200 als Beispiel eine Erhaltungsladungsschaltung sein.
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Das durch die Signalverstärkungseinheit 200 verstärkte elektrische Signal kann der Energiespeichereinheit 300 zur Verfügung gestellt werden. Die Energiespeichereinheit kann das elektrische Signal speichern, so dass es für den Betrieb des Anhängers genutzt werden kann.
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Dementsprechend wird ein Anhänger bereitgestellt, der in der Lage ist betrieben zu werden durch Empfangen eines Drucksignals aus äußeren Signalen, Umwandeln des Signals in ein elektrisches Signal und zur Verfügung stellen des elektrischen Signals.
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Nachfolgend wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem festgelegt wurde, dass das von außen empfangene Signal das Temperatursignal ist. In diesem Fall kann die Signalumwandlungseinheit 100 ein thermoelektrisches Modul 120 sein, in das eine Spannung durch eine Temperaturdifferenz induziert wird.
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Genauer gesagt ermöglicht das thermoelektrische Modul 120, dass innere Elektronen übertragen werden wegen der Temperaturdifferenz, die an beiden Enden eines Halbleiters erzeugt wird, um dadurch das elektrische Signal zu erzeugen. Ein Unterschied hinsichtlich der Leistung kann vorhanden sein, in Abhängigkeit eines verwendeten Temperaturbereichs, und als beispielhaftes Ausführungsbeispiel kann ein thermoelektrisches Material, das aus einer auf Bi-Te basierenden Legierung gebildet ist, in einem Bereich von 0°C oder mehr bis unter 200°C benutzt werden. Ein thermoelektrisches Material, das aus einer auf Pb-Te basierenden Legierung gebildet ist, kann in einem Bereich bis zu 500°C benutzt werden, und ein thermoelektrisches Material, das aus einer auf Si-Ge basierenden Legierung gebildet ist, kann in einem Bereich größer 500°C oder mehr benutzt werden.
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Bezugnehmend auf 3B kann die Größe der induzierten Spannung in Abhängigkeit der Zeitänderung erhalten werden. In diesem Fall kann die maximale Spannung 0,01 mV betragen. In diesem Fall kann die maximale Spannung der Energiespeichereinheit 300 zur Verfügung gestellt werden durch Benutzen einer Erhaltungsladungsschaltung als Beispiel für die Signalverstärkungseinheit 200.
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Das bedeutet, das thermoelektrische Modul 120 kann eine Spannung aus einem externen Temperatursignal induzieren, um dadurch die Spannung in ein elektrisches Signal umzuwandeln und es kann das elektrische Signal der Signalverstärkungseinheit 200 zur Verfügung stellen. Die Beschreibung betreffend die Signalverstärkungseinheit 200 und die Energiespeichereinheit 300 entspricht der oben beschriebenen.
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Dementsprechend wird ein Anhänger zur Verfügung gestellt, der in der Lage ist, betrieben zu werden durch Empfangen eines Temperatursignals aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen äußeren Signalen, Umwandeln des Signals in ein elektrisches Signal und zur Verfügung stellen des elektrischen Signals.
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Als Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem festgelegt worden ist, dass das von außen empfangene Signal das optische Signal ist. In diesem Fall kann die Signalumwandlungseinheit 100 ein fotoelektrisches Modul 130 sein, in das eine Spannung durch das empfangene optische Signal induziert wird.
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Genauer gesagt kann ein äußeres optisches Signal wie solare Wärme, Licht von einer Leuchtstofflampe oder dergleichen in das fotoelektrische Modul 130 eingegeben werden. Das fotoelektrische Modul 130 kann als beispielhaftes Ausführungsbeispiel eine Solarzelle sein. Das fotoelektrische Modul 130 kann eine Potenzialdifferenz zwischen einem P-Pol und einem N-Pol erzeugen, die durch Elektronenbewegungen und Löcher erzeugt wird, die in dem fotoelektrischen Modul 130 durch Empfangen des optischen Signals erzeugt werden. In diesem Fall kann die Spannung durch Verbinden einer Last mit dem fotoelektrischen Modul 130 in das fotoelektrische Modul 130 induziert werden.
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Bezugnehmend auf 3C kann die Größe der induzierten Spannung in Abhängigkeit der Zeitänderung erhalten werden. In diesem Fall kann die maximale Spannung 1 mV betragen. In diesem Fall kann die maximale Spannung der Energiespeichereinheit 300 zur Verfügung gestellt werden durch Benutzen einer Erhaltungsladungsschaltung als Beispiel für die Signalverstärkungseinheit 200.
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Das bedeutet, dass das fotoelektrische Modul 130 eine Spannung aus einem externen optischen Signal induzieren kann, um dadurch die Spannung in ein elektrisches Signal umzuwandeln und es kann das elektrische Signal der Signalverstärkungseinheit 200 zur Verfügung stellen.
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Die Beschreibung betreffend die Signalverstärkungseinheit 200 und die Energiespeichereinheit 300 ist dieselbe wie die oben beschriebene.
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Dementsprechend wird ein Anhänger zur Verfügung gestellt, der in der Lage ist, betrieben zu werden durch Empfangen eines optischen Signals aus solarer Wärme einer Leuchtstofflampe oder dergleichen von den externen Signalen, durch Umwandeln des Signals in ein elektrisches Signal und zur Verfügung stellen des elektrischen Signals.
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Als Beispiel wird der Fall beschrieben, in dem festgelegt ist, dass das von außen empfangene Signal das Funksignal ist. In diesem Fall kann die Signalumwandlungseinheit 100 ein Modul für elektromagnetische Wellen 140 sein, in das durch das empfangene Funksignal eine Spannung induziert wird.
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Genauer gesagt kann ein externes Funksignal in das Modul 140 für elektromagnetische Wellen eingegeben werden. In diesem Fall kann das Modul 140 für elektromagnetische Wellen ein Rectenna (rectifying antenna) als Beispiel sein. Das bedeutet, das externe Funksignal kann mittels einer Antenne empfangen werden und es kann in ein elektrisches Gleichspannungssignal umgewandelt werden durch eine Gleichrichterschaltung, umfassend eine Diode und einen Filter. Zusätzlich kann wenigstens ein Rectenna zur Verfügung gestellt werden.
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Bezugnehmend auf 3D kann die Spannung, obwohl die maximale von der Antenne induzierte Spannung weniger als 0,01 μV beträgt, der Energiespeichereinheit 300 zur Verfügung gestellt werden durch Benutzen einer Erhaltungsladungsschaltung als Beispiel für die Signalverstärkungseinheit 200.
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Das bedeutet, das Modul 140 für elektromagnetische Wellen kann eine Spannung aus einem externen Funksignal induzieren, um dadurch die Spannung in ein elektrisches Signal umzuwandeln, und es kann das elektrische Signal der Signalverstärkungseinheit 200 zur Verfügung stellen.
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Die Beschreibung betreffend die Signalverstärkungseinheit 200 und die Energiespeichereinheit 300 ist dieselbe wie die oben beschriebene.
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Dementsprechend kann der Anhänger zur Verfügung gestellt werden, der in der Lage ist, betrieben zu werden durch Empfangen eines Funksignals von äußeren Signalen, Umwandeln des Signals in ein elektrisches Signal und zur Verfügung stellen des elektrischen Signals.
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Bezugnehmend auf 4 wird es geschätzt, dass der Anhänger gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unterschiedlich hohe Spannungen aufweist, in Abhängigkeit der Temperatur (0°C, 20°C, und 45°C) einer umgebenden Umgebung.
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Wie oben anhand von beispielhaften Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, kann elektrische Energie eines Anhängers geladen werden ohne ein spezielles Stromversorgungsgerät und die Lebensdauer des Anhängers kann semi-permanent benutzt werden, indem die elektrische Energie durch den Anhänger selbst zur Verfügung gestellt wird. Auf diese Weise kann das Problem einer Begrenzung der Batterie gelöst werden, bei dem es sich um eine Einschränkung eines ESL-Systems, das mit geringer Energie betrieben wird, handelt.
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Obwohl beispielhafte Ausführungsbeispiele oben gezeigt und beschrieben wurden, ist es für einen Fachmann auf diesem Gebiet klar, dass Modifikationen und Abwandlungen möglich sind, ohne von der Erfindungsidee und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der durch die zugehörigen Patentansprüche festgelegt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2012-0157021 [0001]
- KR 2011-0092375 [0006]
