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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Lichtleiteinrichtung, insbesondere für eine Bedieneinrichtung, eine Bedieneinrichtung mit mindestens einem Bedienelement unter einer Bedienfläche sowie ein Verfahren zur Beleuchtung einer Bedieneinrichtung.
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Es ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 114 741 B3 bekannt, eine Anzeige für eine Bedieneinrichtung für ein Elektrogerät, hier ein Elektrokochfeld, so auszubilden, dass durch eine Glaskeramik-Kochfeldplatte hindurch Licht einer gewünschten Farbe zu sehen ist. Die Glaskeramik-Kochfeldplatte ist auch eine Bedienfläche für Berührungsschalter als Bedienschalter bzw. Bedienelement der Bedieneinrichtung. Damit beispielsweise eine Bedienperson weißes Licht sieht, werden von unten mehrere aufeinander abgestimmte LED mit bestimmten Wellenlängen zur Einstrahlung oder eine einzige LED mit einer bestimmten Wellenlänge verwendet. So kann durch die eingefärbte Glaskeramik-Kochfeldplatte hindurch weißes Licht erzeugt werden.
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Eine weitere Lichtleiteinrichtung ist aus der
DE 10 2009 036 162 A1 bekannt, wobei hier bei einem Bedienelement mit einem Bedienelementgehäuse eine Lichtleiteinrichtung bzw. ein Lichtleitkörper vorgesehen ist. Dieser weist eine bestimmte Symbolform auf, um dieses Symbol als Leuchtanzeige darzustellen. Vorteilhaft weist er dabei auch derartige optische Eigenschaften auf, dass er als eine Art Diffusor für eine Lichtquelle wirkt für eine eher gleichmäßige Leuchterscheinung.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtleiteinrichtung, eine Bedieneinrichtung sowie ein Verfahren zur Beleuchtung einer Bedieneinrichtung zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und es insbesondere möglich ist, auf komfortable und vielfältige Weise mit geringem Herstellungsaufwand Licht einer Lichtleiteinrichtung für eine genannte Bedieneinrichtung bzw. deren Beleuchtung gezielt verändern bzw. einstellen zu können.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Lichtleiteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Bedieneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für die Lichtleiteinrichtung, die Bedieneinrichtung oder das Verfahren beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für die Lichtleiteinrichtung als auch die Bedieneinrichtung und das Verfahren selbstständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Es ist vorgesehen, dass vorteilhaft die Bedieneinrichtung mit der Lichtleiteinrichtung bzw. die beleuchtet werden soll, einen Bedienschalter bzw. ein Bedienelement aufweist. Jedenfalls weist die Lichtleiteinrichtung mindestens ein Lichtleiterteil auf, welches zumindest teilweise, insbesondere im Wesentlichen oder vollständig, lichtdurchlässiges Material aufweist. Die Lichtdurchlässigkeit dieses Materials kann relativ hoch sein, vorteilhaft mehr als 50%, besonders vorteilhaft mehr als 70% oder sogar mehr als 90% betragen. Unter dem Lichtleiterteil ist eine Lichtquelle angeordnet, vorteilhaft eine LED, besonders vorteilhaft eine einzige LED oder mehrere bauartgleiche LED, insbesondere mit gleichem Strahlungsverhalten.
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Des Weiteren weist das Lichtleiterteil erfindungsgemäß ein vorgenanntes zumindest teilweise oder sogar weitgehend lichtdurchlässiges Material auf, dem lichtveränderndes Material beigemischt ist, um das Licht von der Lichtquelle in eine gewünschte Farbe bzw. hin zu einer gewünschten Farbe zu verändern. Diese Beimischung von lichtveränderndem Material sollte gezielt erfolgen, und zwar sowohl bezüglich der Auswahl des Materials als auch der Art bzw. Zugabemenge. Damit kann dann eben das aus der Lichtleiteinrichtung ausgestrahlte Licht zumindest weitgehend gewünscht und gezielt verändert werden hinsichtlich seiner Farbe. Im Wesentlichen wird also das Lichtleiterteil aus einem Mischmaterial hergestellt, welches mindestens zwei Ausgangsmaterialien aufweist, von denen mindestens eines das eingestreute Licht verändert. Das andere bildet im Wesentlichen das Grundmaterial des Lichtleiterteils und kann beispielsweise eine Diffusorwirkung haben. Als lichtdurchlässiges Material als Grundmaterial für das Lichtleiterteil bietet sich Polyacryl oder Polycarbonat an.
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Des Weiteren kann ein Lichtstrom durch die Lichtleiteinrichtung bzw. das Lichtleiterteil so verändert werden, dass eine individuell gewünschte ausgeleuchtete Fläche homogen ausgeleuchtet werden kann, insbesondere durch die vorgenannte Diffusorwirkung. Alternativ zu einer reinen Fläche kann sie auch eine bestimmte Symbolform mit einem einteiligen oder mehrteiligen Symbol und einer umliegenden Maskierung aufweisen. So kann vorteilhaft eine weitgehend beliebig eingefärbte beleuchtete Symboldarstellung erfolgen. Vorteilhaft weist das Lichtleiterteil insgesamt als fertiges Bauteil diffusorartige Eigenschaften auf, so dass es zumindest bezüglich der Lichtintensität eine möglichst gleichmäßige Leuchterscheinung erzeugt. Besonders vorteilhaft ist es insgesamt transluzent, was diese Eigenschaften fördert.
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In einer ersten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann das beigemischte lichtverändernde Material absorbierend ausgebildet sein und somit eingestrahltes Licht bzgl. bestimmter Wellenlängen teilweise absorbieren. Damit kann ein Teil des eingestrahlten Lichts herausgefiltert werden und nur der Rest wird abgestrahlt, so dass sich ein inhomogenes Transmissionsverhalten des Lichtleiterteils ergibt.
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So kann beispielsweise in im Wesentlichen transparentem bzw. klarem Material des Lichtleiterteils Silber bzw. Silberpulver als lichtveränderndes Material beigemischt werden. Strahlt eine Lichtquelle weißes Licht in dieses Lichtleiterteil ein, so wird es von dem Silber in blaues Licht umgewandelt, welches dann von dem Lichtleiterteil wieder ausgestrahlt wird. Als allgemein lichtveränderndes Material kann dieses Silbermaterial durch andere Materialien ersetzt werden oder aber anderen lichtverändernden Materialien zusätzlich zugemischt werden. Es können auch mehrere Wellenlängen absorbiert bzw. herausgefiltert werden und dadurch eben die Farbe gezielt beeinflusst werden, so dass durch diese vorgenannten Maßnahmen ein Großteil der Farben der Normfarbtafel abbildbar ist.
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In einer anderen grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung kann das lichtverändernde Material im Lichtleiterteil fluoreszierend sein und bestimmte Wellenlängen des eingestrahlten Lichts der Lichtquelle absorbieren und daraufhin energieärmeres Licht abgeben, also Licht größerer Wellenlänge. Dadurch ändert sich ebenfalls die Farbe des aus dem Lichtleiterteil insgesamt ausgestrahlten Lichts. Somit wird bei der zweiten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung das Licht eher umgewandelt, so dass die durch das Lichtleiterteil hindurchgehende Lichtmenge zwar die gleiche ist, aber eben auf einem anderen bzw. niedrigeren Energieniveau.
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Solche fluoreszierende Materialien, auch technische Fluorophore genannt, bestehen aus Stoffen wie dem sehr häufig benutzten Zinksulfid und chemisch ähnlichen Verbindungen oder Oxiden der Selten-Erd-Metalle. Werden diese Verbindungen mit sogenannten Aktivatoren dotiert lassen sich verschiedene Farben erzeugen. Als Aktivatoren werden häufig zwei- und dreiwertige Lanthanoid-Kationen verwendet. Zweiwertige Europium-Kationen erzeugen beispielsweise blaues Licht, während dreiwertige Europium-Kationen rotes Licht emittieren. Grünes Licht entsteht beispielsweise durch Cu+- und Al3+-dotiertes Zinksulfid. Auch Tritiumlichtquellen nutzen die Fluoreszenz eines Leuchtstoffes, der durch die Betastrahlung des Tritiums angeregt wird. Durch geeignete Komposition bzw. Mischung der Leuchtstoffe lässt sich ein großes Spektrum an nutzbaren Lichtwellenlängen und Farb- bzw. Lichttemperaturen realisieren.
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Diese Materialien werden auch Lumineszenzfarbstoffe genannt, die aus der Photolumineszenz bekannt sind, und die von dem eingestrahlten Licht zum Leuchten mit ihrer eigenen Wellenlänge angeregt werden. Je nachdem, welcher Lumineszenzfarbstoff oder auch Kombinationen davon und welche primäre LED-Farbe verwendet wird, können neben Weißlicht auch andere Farben erzeugt werden: So ergibt zum Beispiel die additive Farbmischung eines LED-Blau mit einem Photolumineszenz-Rot ein Magenta, also eine Farbe, die mittels einer konventionellen LED nicht herstellbar ist, da es sich um keine Spektralfarbe handelt. Es können mehrere verschiedene Lumineszenzfarbstoffe kombiniert werden, prinzipiell sind jeder Farbort wie beispielsweise Pastellfarben und fein abgestufte Weißtöne, auch bekannt als Lichttemperatur, erreichbar.
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Vorteilhaft weist das Lichtleiterteil eine homogene und gleich verteilte Mischung des lichtdurchlässigen Materials, welches auch als eine Art Grundmaterial für das Lichtleiterteil angesehen werden kann, und des lichtverändernden Materials auf. Dies sorgt für eine gleichmäßige Lichterscheinung. Alternativ ist auch eine bestimmte Verteilung des lichtverändernden Materials innerhalb des lichtdurchlässigen Materials bzw. des Grundmaterials möglich, um quasi Licht- oder Leuchtübergänge zu erreichen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Lichtleiterteil von einem lichtundurchlässigen Material zumindest bereichsweise umgeben sein. So kann ein ungewolltes Ausstrahlen von Licht bzw. Herausleuchten vermieden werden. Es bietet sich an, solches lichtundurchlässige Material an Seitenbereichen eines kompakten bzw. im Wesentlichen blockartigen Lichtleiterteils vorzusehen, beispielsweise als Mantelteil. Somit kann an einer Unterseite Licht ein- und an einer Oberseite Licht ausgestrahlt werden bzw. durch das Lichtleiterteil hindurch. Gleichzeitig kann eben definiert werden, wo Licht eingestrahlt und vor allem wo Licht ausgestrahlt wird. Dieses umgebende Material ist vorteilhaft lichtundurchlässiger Kunststoff oder alternativ eine lichtundurchlässige Beschichtung oder Lackierung. Insgesamt kann das Lichtleiterteil somit besonders vorteilhaft in einem Kunststoffspritzvorgang hergestellt werden, vorzugsweise in einem Mehrkomponenten-Kunststoffspritzvorgang.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann eine Bedieneinrichtung ein Lichtleiterteil aufweisen, insbesondere wie es vorstehend beschrieben worden ist. Dieses kann an seiner Unterseite eine Ausnehmung aufweisen, um über einer Lichtquelle auf einem Bauteilträger angeordnet zu werden. Die Lichtquelle kann also in der Ausnehmung liegen. Das sonstige Bedienelementgehäuse kann diese Ausnehmung und somit auch die Lichtquelle umgeben und insbesondere das Lichtleiterteil umgeben. Hierfür kann es ein Mantelteil aufweisen aus vorbeschriebenem lichtundurchlässigem Kunststoff. Ein erfindungsgemäßes Lichtleiterteil kann aber auch nur für eine Anzeige einer Bedieneinrichtung oder eines Elektrogeräts allgemein verwendet werden.
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Vorteilhaft ist auf der Oberseite des Bedienelementgehäuses ein kapazitives Sensorelement angeordnet. Es kann flächig sein und aus lichtdurchlässigem, elektrisch leitfähigem Material bestehen, so dass es mit Licht durchstrahlt werden kann. Alternativ kann es rahmenartig ausgebildet sein und im Außenrandbereich des Bedienelementgehäuses verlaufen, vorteilhaft als eher schmaler oder breiter Rahmen. Dies ist beispielsweise bekannt aus der
DE 10 2012 010 321.2 derselben Anmelderin mit Anmeldetag vom 21. Mai 2012, auf die diesbezüglich ausdrücklich verwiesen wird.
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Mindestens ein Lichtleiterteil ist an der Bedieneinrichtung vorgesehen, vorteilhaft mehrere. Insbesondere die Kombination der Lichtleiterteile mit einem kapazitiven Sensorelement kann beleuchtete Berührungsschalter als Bedienschalter bzw. Bedienelemente schaffen. Pro Lichtleiterteil sollte dann mindestens eine Lichtquelle zugeordnet sein.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in Zwischen-Überschriften und einzelne Abschnitte beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schräge Draufsicht auf ein Bedienelement mit einer erfindungsgemäßen Lichtleiteinrichtung und
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2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung, in die das Bedienelement aus 1 eingebaut ist.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In der 1 ist in Schrägdarstellung ein Bedienelement 11 dargestellt, welches in etwa blockartig bzw. massiv und kompakt ausgebildet ist. Das Bedienelement 11 weist ein Bedienelementgehäuse 13 auf mit einem Mantelteil 14 aus lichtundurchlässigem Kunststoff. Vom Mantelteil 14 gehen zwei Befestigungsfüße 15 nach unten ab. In dem Mantelteil 14 ist ein zuvor allgemein beschriebenes Lichtleiterteil 16 angeordnet. Das Lichtleiterteil 16 besteht aus lichtdurchlässigem Material 17, beispielsweise Polyacryl, dem lichtveränderndes Material 18 beigemischt worden ist, beispielsweise in Form von feinem Silberpulver als vorgenanntes absorbierendes Material. Für ein vorgenanntes fluoreszierendes Material bzw. einen Lumineszenzfarbstoff wäre die Darstellung dieselbe.
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Das Bedienelement 11 kann bezüglich seines Aufbaus im Detail aus der Schnittdarstellung der 2 ersehen werden. Daraus ist zu erkennen, wie das Lichtleiterteil 16 zu den lateralen Seiten hin vollständig von dem Mantelteil 14 umgeben ist, so dass seitlich kein unerwünschter Lichtaustritt stattfinden kann. Grob schematisch ist auch dargestellt, wie das Lichtleiterteil 16 eben hauptsächlich aus lichtdurchlässigem Material 17 besteht, dem lichtveränderndes Material 18 beigefügt ist, beispielsweise mit 0,1% bis 5%, beispielsweise eingangs genanntes Silber. Das Bedienelementgehäuse 13 kann dabei in einem einzigen Arbeitsvorgang durch Mehrkomponenten- bzw. Zweikomponenten-Spritzgießen hergestellt werden, also Mantelteil 14 und Lichtleiterteil 16 gemeinsam.
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Unten im Lichtleiterteil
16 ist eine Ausnehmung
20 vorgesehen, die so auch im Mantelteil
14 zu finden ist. Auf der Oberseite ist ein elektrisch leitfähiger Rahmen
21 vorgesehen, der auf nicht dargestellte Art und Weise elektrisch kontaktiert wird und ein kapazitives Sensorelement bildet. Somit ist das Bedienelement
11 ein kapazitives Bedienelement. Hierzu wird auf die vorgenannte
DE 10 2012 010 321.2 verwiesen. Andere Ausführungen eines kapazitiven Sensorelements sind leicht vorstellbar, beispielsweise durch einen flachen Metallrahmen oder eine elektrisch leitfähige, dünne Beschichtung, die unter Umständen sogar die gesamte Oberseite des Bedienelements
11 bedecken kann.
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Das Bedienelement 11 ist in eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung 25 eingebaut. Die Bedieneinrichtung 25 weist eine Bedienfläche 26 auf, an deren Unterseite das Bedienelement 11 angelegt ist. Die Bedienfläche 26 ist lichtdurchlässig, aber nicht vollständig transparent, wie eingangs erläutert. Des Weiteren weist die Bedieneinrichtung 25 eine Leiterplatte 28 auf mit Bohrungen, in die die Befestigungsfüße 15 halternd eingesetzt sind. Auf der Leiterplatte 28 befindet sich auch noch die LED 22, die im montierten Zustand von dem Bedienelement 11 überdeckt wird, so dass sie sich in der Ausnehmung 20 befindet.
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Die LED 22 strahlt mit Licht bestimmter Wellenlänge oder bestimmter Wellenlängenbereiche. Hier kann es weißes Licht sein. Dieses weiße Licht der LED 22 tritt in das Lichtleiterteil 16 ein und kann zwar im Wesentlichen ungehindert durch das lichtdurchlässige Material 17 gehen. Von dem lichtverändernden Material 18 jedoch wird es verändert. Ist das lichtverändernde Material 18 beispielsweise vorgenanntes Silberpulver, so wird Licht bestimmter Wellenlänge absorbiert und aus dem Lichtleiterteil 16 tritt blaues Licht aus. Dieses strahlt noch durch die Bedienfläche 26 und ist dann letztlich von außen für eine Bedienperson zu sehen. Mit anderen lichtverändernden Materialien 18 können andere Wellenlängen absorbiert werden und somit Licht anderer Farbe erzeugt werden. Alternativ kann eben, was leicht ersichtlich ist aus der 2, fluoreszierendes Material eingesetzt werden bzw. dieses dem lichtdurchlässigen Material 17 zugesetzt werden. Dieses fluoreszierende lichtverändernde Material absorbiert dann bestimmte Wellenlängen des Lichts der LED 22 und gibt dafür energieärmeres Licht, also Licht größerer Wellenlänge, ab nach oben aus dem Lichtleiterteil 16.
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Das lichtdurchlässige Material 17 kann einerseits völlig klar sein bzw. transparent. Vorteilhaft weist es eine gewisse lichtverteilende Wirkung auf bzw. wirkt als Diffusor für das Licht der LED 22 für eine gleichmäßigere Lichterscheinung. Bei der Bedieneinrichtung 25 der 2 kann vorgesehen sein, dass diese Bedieneinrichtung in ein Kochfeld mit einer Kochfeldplatte integriert ist. Die Kochfeldplatte bildet dann die Bedienfläche 26, an die von unten das Bedienelement 11 angelegt ist. Derartige Kochfeldplatten sind häufig aus Glaskeramik wegen der vorteilhaften elektrischen und mechanischen sowie wärmebeständigen Eigenschaften. Sie sind allerdings üblicherweise rotbraun eingefärbt, unter anderem auch für eine möglichst gute Transmission von IR- bzw. IR-naher Wärmestrahlung von Strahlungsheizeinrichtungen unter der Kochfeldplatte. Durch diese Einfärbung wird natürlich auch Licht stark gefärbt, welches von unten durch die Kochfeldplatte nach oben gestrahlt wird, beispielsweise von reinen Anzeigen oder von beleuchteten Bedienelementen ähnlich dem hier dargestellten. Somit kann die Erfindung auch dazu dienen, Licht von einer beliebigen bzw. einfach ausgebildeten und günstigen Lichtquelle so zu verändern bzw. quasi einzufärben, dass es nach dem Durchtritt durch eine eingefärbte Glaskeramik-Kochfeldplatte als Bedienfläche eine gewünschte Farbe aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011114741 B3 [0002]
- DE 102009036162 A1 [0003]
- DE 102012010321 [0017, 0025]
