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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Laseroszillator mit einem Mechanismus zum Korrigieren einer strukturellen Verziehung (Verbiegung).
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2. Zum Stand der Technik
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Bei einem in einer Laserbearbeitungsmaschine etc. verwendeten Laseroszillator kann eine Strahlachse des emittierten Laserstrahls aufgrund unterschiedlicher Faktoren dejustiert werden. Deshalb kann es erforderlich sein, den Laseroszillator mit einer Justiereinrichtung zum Korrigieren einer Fehljustierung zu versehen. Beispielsweise beschreibt die
JP 2002-151778A einen Laseroszillator mit einem Mechanismus zum Positionieren eines Auskoppelspiegels und zum Justieren eines Winkels eines Reflexionsspiegels.
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Bei Herstellung einer Laserbearbeitungsmaschine kann es dann, wenn die Ebenheit zwischen dem Gehäuse des Laseroszillators und einem Gestell, auf welchem er montiert wird, ungleich ist, dazu kommen, dass das Gehäuse aufgrund relativ geringer Steifigkeit sich verzieht (verbiegt) und sich so an die Form des Gestells anpasst, insbesondere beim starken Anschrauben des Gehäuses am Gestell. Deshalb kann eine Strahlachse eines optischen Systems (oder des Oszillators), der bei der Herstellung justiert worden ist, dejustiert werden. Da in diesem Falle das optische System (oder der Oszillator) verzogen wird, kann es schwierig sein, die Strahlachse in den ursprünglichen Bedingungen wieder herzustellen alleine aufgrund einer Justierung eines Winkels eines Spiegels des Oszillators nach Montage in der Laserbearbeitungsmaschine. Andererseits wäre eine Erhöhung der Steifigkeit des Laseroszillators zur Verbesserung der Ebenheit mit hohen Kosten verbunden.
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Wird das Gestell, auf welchem der Laseroszillator zu montieren ist, installiert, ist die Festigkeit oder Ebenheit des Bodens, auf welchem das Gestell montiert wird, nicht immer gleichförmig. Deshalb ist es erforderlich, eine Bodeneinebnung vorzunehmen, bevor das Gestell installiert wird. Die Ebenheit des Gestells kann mangelhaft sein in Abhängigkeit von den Installationsbedingungen. Beim Stand der Technik gemäß der
JP 2002-151778A ist es erforderlich, eine Dejustierung des optischen Systems (oder des Oszillators) aufgrund einer mangelhaften Ebenheit des Gestells durch Justierung eines Winkels eines Spiegels zu korrigieren, was mühsam ist.
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8 zeigt schematisch den Aufbau eines herkömmlichen Laseroszillators 100. Ein Gehäuse 104 des Laseroszillators 100, welcher auf einer Installationsfläche 102 installiert wird, hat mehrere Beine (Füße) 106. Jedes Bein 106 ist nicht verlängerbar, d. h. die Länge eines jeden Beines kann nicht justiert werden. Beispielsweise wird dann, wenn ein Teil der Installationsfläche 102 gemäß 9a ausbuckelt, oder wenn ein Teil der Installationsfläche 102 gemäß 2b abgesenkt ist, das Gehäuse 104 in Abhängigkeit von der Form der Installationsfläche 102 verzogen (verbogen). Im Ergebnis kann dann ein Resonator 108, der durch das Gehäuse 104 abgestützt ist, ebenfalls verzogen werden, wodurch sich Komponenten im Resonator 108, wie Spiegel, dejustieren können.
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Gemäß 10 kann aber auch dann, wenn die Installationsfläche 102 eben ist, sich das Gehäuse 104 verziehen wenn die Längen der nicht verlängerbaren Beine oder Füße (nachfolgend: Beine) nicht gleich sind. Im Stand der Technik wird in einer solchen Situation die Dejustierung der Strahlachse aufgrund der Verziehung des Gehäuses durch Justierung eines Winkels eines Spiegels korrigiert. Es ist aber mühsam, einen Winkel eines Spiegels zu justieren und auch kann eine solche Justierung nicht hinreichend sein zu Korrektur der Dejustierung. In den 8 bis 10 wurde, versteht sich, die Höhe und Richtung der Abmessungen zur Verdeutlichung vergrößert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Laseroszillators mit einem Mechanismus, der es in einfacher Weise und bei einfachem Aufbau ermöglicht, eine Verziehung eines Laseroszillators zu korrigieren.
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Hierzu stellt die Erfindung einen Laseroszillator bereit mit Folgendem: zumindest drei nicht verlängerbaren Beinen, die jeweils eine feststehende Höhe haben; und zumindest einem verlängerbaren Bein, dessen Höhe einstellbar ist.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Laseroszillator folgendes auf: einen Ausgangsspiegel; einen reflektierenden Spiegel; eine Anregungsenergie-Einführeinheit zum Einbringen von Anregungsenergie in ein Lasermedium im Laseroszillator; und einen Haltemechanismus, der den Ausgangsspiegel, den reflektierenden Spiegel und die Anregungsenergie-Einführeinheit abstützt.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das verlängerbare Bein einen Drehmechanismus für die Höheneinstellung.
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Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das verlängerbare Bein einen Feststellmechanismus, mit dem die Höhe des verlängerbaren Beines arretierbar ist.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Oszillator weiterhin eine Höhenmesseinrichtung, welche die Höhe des verlängerbaren Beines misst.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Obige sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Blick auf die Figuren:
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1 zeigt schematisch den Aufbau eines Laseroszillators gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2a bis 2c sind schematische Draufsichten auf ein Gehäuse des Laseroszillators mit Beispielen der Anordnung von verlängerbaren bzw. nicht verlängerbaren Beinen;
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3a zeigt schematisch einen Fall, bei dem eine Installationsfläche für den Laseroszillator gemäß 1 einen ausgebauchten Abschnitt hat;
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3b zeigt schematisch einen Fall, bei dem die Installationsfläche für den Laseroszillator gemäß 1 einen vertieften Abschnitt hat;
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4 zeigt schematisch einen Fall, bei dem die Längen der nicht verlängerbaren Beine des Laseroszillators gemäß 1 verschieden sind;
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5 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des verlängerbaren Beines des Laseroszillators gemäß 1;
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6 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Mechanismus im verlängerbaren Bein gemäß 5 zur Vermeidung einer Änderung der Höhe des verlängerbaren Beines vorgesehen ist;
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7 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Höhen-Messmechanismus im verlängerbaren Bein gemäß 6 vorgesehen ist;
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8 zeigt schematisch den Aufbau eines Laseroszillators gemäß dem Stand der Technik;
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9a zeigt schematisch einen Fall, bei dem eine Installationsfläche für den Laseroszillator gemäß 8 einen ausgebauchten Abschnitt hat;
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9b zeigt schematisch einen Fall, bei dem die Installationsfläche des Laseroszillators gemäß 8 einen vertieften Abschnitt hat; und
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10 zeigt schematisch einen Fall, bei dem die Längen der nicht verlängerbaren Beine des Laseroszillators gemäß 8 verschieden sind.
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BESCHREIBUNG IM EINZELNEN
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1 zeigt schematisch die Konfiguration eines Laseroszillators gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispielsweise ist der Laseroszillator 10 ein Gaslaseroszillator mit Kohlendioxid als Lasermedium und mit einem Gehäuse 14, das auf einer Installationsfläche 12 angeordnet ist, und mit einem Resonator 16, der vom Gehäuse 14 abgestützt wird. Der Resonator 16 kann herkömmlicher Art sein und hat einen totalreflektierenden Spiegel 18, einen Ausgangsspiegel 20, eine Entladungsröhre 22 zwischen dem totalreflektierenden Spiegel 18 und dem Ausgangsspiegel 20, und eine Anregungsenergie-Einbringungseinheit (beispielsweise eine Laserenergiequelle) 24, welche Anregungsenergie in das Lasermedium, wie das Kohlendioxidgas, in der Entladungsröhre 20 einbringt. Der Resonator 16 ist auf dem Gehäuse 14 mittels eines Haltemechanismus 26 abgestützt, wie Klemmen, Bolzen oder Lager. Der Laseroszillator 10 emittiert einen Laserstrahl und der Laserstrahl wird beispielsweise für eine Laserbearbeitung eingesetzt.
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Der Laseroszillator 10 kann also für eine Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet werden. Beim Beispiel gemäß 1 ist die Laserleistungsquelle 24 im Resonator 16 angeordnet, jedoch kann sie auch außerhalb des Resonators angeordnet sein.
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Der Laseroszillator 10 hat zumindest drei nicht verlängerbare Beine 30 mit gleicher Höhe (Länge), und zumindest ein verlängerbares Bein 32 mit einer einstellbaren Höhe (Länge), wobei sich die Beine vom unteren Teil des Gehäuses 14 ausgehend erstrecken. Beispielsweise zeigt 2a schematisch ein Gehäuse 14 von oben, wobei das Gehäuse 14 eine im Wesentlichen rechtwinklige Form in der Ebene hat und dann, wenn die Beine in den vier Ecken des rechtwinkligen Gehäuses zu positionieren sind, können drei nicht verlängerbare Beine 30 in drei Ecken angeordnet sein, während ein verlängerbares Bein 32 in der verbleibenden Ecke angeordnet werden kann.
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Andererseits können gemäß 2b, dann, wenn das Gehäuse 14 wiederum eine im Wesentlichen rechteckförmige Gestalt hat und die Beine in den vier Ecken sowie zwei Beine im wesentlichen in Längsrichtung des rechteckförmigen Gehäuses dazwischen angeordnet werden sollen (d. h. insgesamt 6 Beine), drei nicht verlängerbare Beine 30 an beiden Enden in Längsrichtung und ein Bein dazwischen angeordnet werden, während drei verlängerbare Beine 32 in den verbleibenden drei Positionen angeordnet werden können (ausdrückliche Bezugnahme auf 2b).
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Andererseits können dann, wenn das Gehäuse 14 wiederum im Wesentlichen seine rechteckförmige Form in der Ebene hat und wenn die Beine in den vier Ecken der Rechteckform sowie an zwei im wesentlichen dazwischen liegenden Stellen in Längsrichtung der Rechteckform anzuordnen sind (d. h. 6 Beine insgesamt), vier nicht verlängerbare Beine 30 in den vier Ecken der Rechteckform und zwei verlängerbare Beine 32 in den verbleibenden zwei Positionen (Zwischenpositionen) angeordnet werden.
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Wie oben beschrieben, kann ein Abschnitt des Gehäuses 14, wo ein nicht verlängerbares Bein (oder mehrere) 30 und ein verlängerbares Bein 32 (oder mehrere) zu positionieren sind, in Abhängigkeit von den Formen des Gehäuses 14 und der Installationsfläche gewählt werden. In diesem Zusammenhang ist es vorzuziehen, dass alle der nicht verlängerbaren Beine nicht auf einer geraden Linie in der Ebene angeordnet sind (d. h. eine Ebene wird definiert durch drei nicht verlängerbare Beine).
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3a zeigt schematische einen Laseroszillator 10 gemäß 1 von der Seite, wobei die Installationsfläche 12 einen ausbauchenden Abschnitt 34 aufweist. Nachdem der Laseroszillator 10 auf der Installationsfläche 12 unter Verwendung von zumindest drei nicht verlängerbaren Beinen 30 angeordnet ist, wird die Höhe des verlängerbaren Beines 32 so eingestellt, dass eine Kontaktstelle des verlängerbaren Beines mit der Installationsfläche (wie weiter unten noch erläutert wird) in Kontakt kommt, und zwar mit dem ausbauchenden Abschnitt 34. Hierdurch wird das Gehäuse 14 nicht verzogen oder verbogen und der vom Gehäuse 14 abgestützte Resonator 16 wird nicht beeinträchtigt. Deshalb ist es nicht erforderlich, mühsame Operationen durchzuführen, wie die Justierung eines Winkels eines Spiegels etc. Auch wenn der Resonator entsprechend der Deformation des Gehäuses 14 deformiert wird, kann er in seinen ursprünglichen Zustand gebracht werden, in welchem eine Strahlachse passend justiert ist, nämlich durch Einstellen der Länge des verlängerbaren Beines 32. Deshalb ist es nicht erforderlich, den Laseroszillator zu verschieben oder die Position eines Spiegels im Laseroszillator jedes Mal dann einzustellen, wenn der Laseroszillator installiert wird.
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3b zeigt einen Laseroszillator 10 gemäß 1 von der Seite, wobei die Installationsfläche 12 eine Vertiefung 36 hat. Nach Anordnung des Laseroszillators 10 auf der Installationsfläche 12 unter Verwendung von zumindest drei nicht verlängerbaren Beinen 30, wird die Höhe des verlängerbaren Beines 32 so justiert, dass es mit einer Kontaktstelle in Kontakt kommt, und zwar mit dem vertieften Abschnitt 34 (weiter unten noch näher erläutert). Auf diese Weise wird, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 3a, das Gehäuse 14 nicht verzogen oder verbogen, sodass der vom Gehäuse 14 abgestützte Resonator 16 nicht beeinträchtigt wird. Deshalb ist es nicht erforderlich, mühsam den Winkel eines Spiegels etc. zu justieren. Auch wenn der Resonator durch eine Deformation des Gehäuses 14 betroffen ist, kann der Effekt durch Einstellen der Länge des verlängerbaren Beines 32 eliminiert werden.
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4 zeigt ein Beispiel, bei dem zumindest zwei nicht verlängerbare Beine 30 unterschiedliche Längen (Höhen) haben, wohingegen die Installationsfläche 12, wo der Laseroszillator 10 zu positionieren ist, eben ist ohne Ausbauchung oder Vertiefung. Auch in diesem Falle wird das Gehäuse 14 nicht verzogen oder verbogen durch passende Einstellung der Höhe des verlängerbaren Beines 32 (beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch Einstellen der Höhe des verlängerbaren Beines 32 zwischen zwei nicht verlängerbaren Beinen 30 unterschiedlicher Höhe, sodass die Höhe des verlängerbaren Beines 32 dem Mittelwert der Höhen der beiden nicht verlängerbaren Beine entspricht), sodass eine Verformung am Resonator 16 oder eine Fehljustierung des Resonators 16 vermieden sind. Auch bei den 3a bis 4 sind die Abmessungen und Richtungen zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt.
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5 ist ein Beispiel des Aufbaus eines verlängerbaren Beines 32. Das verlängerbare Bein 32 hat einen Basisabschnitt 40, der an einem unteren Bereich des Laseroszillators 10 angebracht ist (z. B. an der unteren Fläche des Gehäuses 14), und einen Kontaktabschnitt 42, der in Bezug auf den Basisabschnitt in Höhenrichtung verschiebbar und eingerichtet ist für einen Kontakt mit der Installationsfläche 12. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Kontaktabschnitt 42 für einen Kontakt mit der Installationsfläche eine aufnehmende Schraube (nicht gezeigt), die in Schraubeingriff steht mit einem Gewindebolzen 44, der integral mit dem Basisabschnitt 14 ausgebildet ist. Durch Drehung des Installationsflächenkontaktabschnittes 42 relativ zum Basisabschnitt 40 wird die Länge (Höhe) des verlängerbaren Beines 32 eingestellt. Der Mechanismus für die Änderung der Länge des verlängerbaren Beines 32 ist als solches nicht begrenzt; die Länge des verlängerbaren Beines 32 kann exakt im Mikrometerbereich eingestellt werden durch Verwendung des Drehmechanismus gemäß 5.
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Wie 6 zeigt, kann das verlängerbare Bein 32 einen Mechanismus zum Vermeiden einer ungewollten Änderung der eingestellten Höhe des Beines aufweisen. Beispielsweise kann ein Innengewinde 46 im Installationsflächenkontaktabschnitt 42 des verlängerbaren Beines 32 ausgeformt sein und eine Arretierschraube 48 steht in Schraubeingriff mit dem Innengewinde 46, sodass das vordere Ende der Arretierschraube 48 mit dem Bolzengewinde 44 in Kontakt kommt. Hierdurch ist eine Drehung des Installationsflächenkontaktabschnittes 42 relativ zum Basisabschnitt 40 (d. h. eine Änderung der Höhe des verlängerbaren Beines 32) verhindert. Weiterhin kann das verlängerbare Bein 32 durch eine Kappe abgedeckt sein (nicht gezeigt), sodass eine Drehung des Installationsflächenkontaktabschnittes 42 in Bezug auf den Basisabschnitt 40 auf einfache Weise verhindert ist.
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Durch Einsatz eines Mechanismus zum Vermeiden einer Änderung der Höhe des verlängerbaren Beines 32 gemäß 6 ist eine unbeabsichtigte Änderung der Höhe verhindert. Wird der Laseroszillator von einem Gestell auf ein anderes Gestell verschoben, wobei die Gestelle die gleiche Ebenheit aufweisen, ist es nicht erforderlich, die Höhe des verlängerbaren Beines 32 neu einzustellen.
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Gemäß 7 kann das verlängerbare Bein 32 eine Höhenmesseinrichtung haben, welche die eingestellte Höhe des verlängerbaren Beines 32 misst. Beispielsweise kann eine Messskala 50 am Basisabschnitt 40 des verlängerbaren Beines 32 angebracht werden und eine Bedienungsperson kann in einfacher Weise die momentane Höhe des verlängerbaren Beines 32 erkennen und sie kann auch die Höhe quantitativ einstellen. Andererseits kann auch ein Distanzsensor für die Höhenmessung eingesetzt werden.
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Gemäß der Erfindung kann die Höhe des verlängerbaren Beines entsprechend einer Ausbauchung oder einer Vertiefung in der Installationsfläche für den Laseroszillator eingestellt werden. Deshalb kann eine Verziehung am Laseroszillator vermieden werden und es ist nicht erforderlich, die Position oder den Winkel eines Spiegels des Laseroszillators zu justieren. Auch wenn der Resonator in Abhängigkeit von einer Deformation des Gehäuses des Laseroszillators deformiert wird, kann der Resonator durch Einstellung der Länge des verlängerbaren Beines in seine ursprüngliche Lage mit justierter Strahlachse gebracht werden. Deshalb ist es nicht erforderlich, die Position des Spiegels im Laseroszillator bei jedem Ortswechsel des Laseroszillators zu justieren.
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Durch Verwendung des Mechanismus für die drehbare Höheneinstellung kann die Höhe des verlängerbaren Beines im Mikrometerbereich exakt eingestellt werden. Durch Verwendung eines Arretiermechanismus zum Festlegen des Höhenverstellmechanismus kann eine ungewollte Änderung der Höhe des verlängerbaren Beines vermieden werden.
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Wird der Laseroszillator von einem Gestell auf ein anderes Gestell gebracht und haben die Gestelle im Wesentlichen die gleiche Ebenheit, ist es nicht erforderlich, die Höhe des verlängerbaren Beines neu einzustellen. Durch Verwenden einer Höhenmesseinrichtung für das verlängerbare Bein wird quantitativ die Bestimmung der momentanen Höhe erleichtert, oder es kann auch der Betrag der Einstellung für die Höhe des verlängerbaren Beines vorgegeben werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2002-151778 A [0002, 0004]
