DE102015214151A1 - Verfahren zum Aufclipsen eines Clipelements auf ein von einem Bauteil abstehendes männliches Fixierelement sowie Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Applizieren eines Clipelements auf ein von einem Bauteil abstehendes männliches Fixierelement, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Bauteils, von dem ein männliches Fixierelement absteht, das durch mindestens eine Kugel gebildet ist, – Bereitstellen eines federelastischen Clipelements, das einen ringartigen Rand (4a) aufweist, von dessen Innenseite in Umfangsrichtung voneinander beabstandet mehrere klemmzungenartige Elemente abstehen, wobei freie Enden der klemmzungenartigen Elemente ein Durchgangsloch des Clipelements beranden, – Bereitstellen eines Clipsetzkopfes, welcher – ein hülsenartiges Setzelement aufweist und – ein Zentralteil, das innerhalb des hülsenartigen Setzelements angeordnet ist, wobei – das hülsenartige Setzelement in einer Längsrichtung des Clipsetzkopfes relativ zu dem Zentralteil verschiebbar ist, – Erfassen des Clipelements mittels des Zentralteils, – Ansetzen des Clipsetzkopfes an die mindestens eine Kugel des männlichen Fixierelements, derart eine Stirnseite des Zentralteils an der mindestens einen Kugel anliegt, – Aufclipsen des Clipelements durch Verschieben des hülsenartigen Setzelements relativ zu dem Zentralteil, wodurch die freien Enden der klemmzungenartigen Elemente in einen Bereich unterhalb einer Äquatorebene der mindestens einen Kugel gleiten, so dass das Clipelement formschlüssig und selbsthemmend auf das männliche Fixierelement aufgeclipst ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufclipsen eines Clipelements auf ein von einem Bauteil abstehendes männliches Fixierelement gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 9.
- Aus der
WO 2015/039819 A1 - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufclipsen eines Clipelements auf ein von einem Bauteil abstehendes männliches Fixierelement zu schaffen, das für eine Großserienfertigung, d. h. insbesondere für eine automatisierte Fertigung, geeignet ist. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung zu schaffen, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufclipsen eines Clipelements angewandt wird.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Ausgangspunkt der Erfindung ist Verfahren zum Aufclipsen eines Clipelements auf ein von einem Bauteil abstehendes männliches Fixierelement. Hierzu wird zunächst ein Bauteil bereitgestellt, von dem ein männliches Fixierelement absteht, das durch mindestens eine Kugel gebildet ist. Bei dem Bauteil kann es sich beispielsweise um ein Blechbauteil aus Stahl- oder Aluminiumblech, um ein Kunststoffbauteil, insbesondere um ein faserverstärktes Kunststoffbauteil handeln. In Betracht kommt insbesondere ein durch Kohlefasern und/oder Glasfasern oder andere Fasern und/oder Partikel verstärktes Kunststoffbauteil. Bei dem Bauteil kann es sich insbesondere um ein Karosseriebauteil eines Fahrzeugs oder auch um ein andersartiges Bauteil handeln.
- Das männliche Fixierelement ist, wie bereits erwähnt, durch mindestens eine Kugel gebildet. Das männliche Fixierelement kann also durch eine einzelne Kugel oder durch zwei oder mehrere miteinander verbundene Kugeln gebildet sein. Denkbar ist auch, dass das männliche Fixierelement eine Kugel aufweist und zusätzlich einen weiteren Abschnitt, wie z. B. einen Gewindeabschnitt, einen zylindrischen Abschnitt ohne Gewinde o. ä.. Der Begriff „Kugel” ist dabei nicht auf exakte Vollkugeln im mathematischen Sinne beschränkt, sondern umfasst auch kugelähnliche Elemente, wie etwa Ellipsoide, Kugelkalotten o. ä..
- Das männliche Fixierelement kann auf das Bauteil aufgeschweißt werden, z. B. durch Laserschweißen oder durch Ultraschallschweißen, oder in anderer Weise an dem Bauteil befestigt werden, z. B. durch Vernieten, Verschrauben, etc.
- Ferner wird ein federelastisches Clipelement bereitgestellt, beispielsweise ein Clipelement, wie es in der eingangs genannten
WO 2015/039819 A1 - Für das Aufclipsen des Clipelements auf das männliche Fixierelement wird ein Clipsetzkopf bereitgestellt. Ein derartiger Clipsetzkopf weist ein hülsenartiges Setzelement auf und ein Zentralteil, das innerhalb des hülsenartigen Setzelements angeordnet ist. Das hülsenartige Setzelement ist in einer Längsrichtung des Clipsetzkopfes relativ zu dem Zentralteil verschiebbar.
- Bevor das Clipelement auf das männliche Fixierelement aufgeclipst wird, wird das Clipelement zunächst mittels des Zentralteils des Clipsetzkopfes erfasst. Das Erfassen des Clipelements kann so erfolgen, dass das Zentralteil in das Durchgangsloch des Clipelements eingreift und die freien Enden der klemmzungenartigen Elemente elastisch federnd bzw. elastisch klemmend von außen her an dem Zentralteil anliegen.
- Anschließend wird der Clipsetzkopf an die mindestens eine Kugel des männlichen Fixierelements angesetzt. „Ansetzen” bedeutet z. B., dass eine Stirnseite des Zentralteils des Clipsetzkopfes an der mindestens einen Kugel anliegt.
- Vorzugsweise weist das Zentralteil im Bereich seiner Stirnseite oder an seiner Stirnseite eine Einbuchtung oder Vertiefung auf, in die die mindestens eine Kugel des männlichen Fixierelements eingreift, wodurch der Clipsetzkopf relativ zu der Kugel zentriert wird. Die Einbuchtung oder Vertiefung, die an der Stirnseite des Zentralteils vorgesehen ist, kann z. B. konisch, kugelkalottenförmig oder pyramidenartig ausgebildet sein. Vorteilhaft bzw. wesentlich ist es, dass die Einbuchtung oder Vertiefung, die an der Stirnseite des Zentralteiles vorgesehen ist, geometrisch so beschaffen ist, dass beim Andrücken des Zentralteils an die Kugel der Clipsetzkopf „automatisch” zentriert wird.
- Nach dem Ansetzen des Clipsetzkopfes, genauer gesagt, nach dem Ansetzen der Stirnseite des Zentralteils des Clipsetzkopfes an die mindestens eine Kugel kann das Clipelement auf das männliche Fixierelement aufgeclipst werden. Das Aufclipsen erfolgt durch Verschieben des hülsenartigen Setzelements relativ zu dem Zentralteil. Durch Verschieben des hülsenartigen Sitzelements drückt eine Stirnseite des hülsenartigen Setzelements gegen das Clipelement, insbesondere gegen den ringartigen Rand des Clipelements und schiebt dieses „auf das männliche Fixierelement”. Die freien Enden der klemmzungenartigen Elemente gleiten dabei an der Außenseite der Kugel entlang in einen Bereich unterhalb einer Äquatorebene der Kugel. Sobald die freien Enden der klemmzungenartigen Elemente in einen Bereich unterhalb der Äquatorebene der Kugel geglitten sind, ist das Clipelement formschlüssig und selbsthemmend auf das männliche Fixierelement aufgeclipst.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Clipsetzkopf ein „Magazin” (Speicher- bzw. Vooratsbehälter für Clipelemente) zugeordnet, in dem eine Vielzahl übereinander gestapelter Clipelemente enthalten sind. Das Magazin kann an oder neben dem Clipsetzkopf oder in der Nähe des Clipsetzkopfes angeordnet sein.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Zuführeinrichtung vorgesehen, mittels der ein unterstes Clipelement der Vielzahl der in dem Magazin vorgehaltenen Clipelemente erfasst wird, dem Magazin entnommen wird und in einen Bereich der Stirnseite des Zentralteils des Clipsetzkopfes gebracht wird, wo das dem Magazin entnommene Clipelement von dem Zentralteil erfasst wird.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Zuführeinrichtung ein quer zu den übereinandergestapelten Clipelementen verschiebbares Element aufweist, ähnlich einer ausfahrbaren Schublade. Wenn sich das Clipelement in einem Bereich „unterhalb” der Stirnseite des Zentralteils des Clipsetzkopfes befindet, kann das Zentralteil ein Stück weit nach unten verfahren werden, bis das Zentralteil in das Durchgangsloch des Clipelements eingreift. Wie bereits erläutert, liegen in dieser Position die freien Enden der klemmzungenartigen Elemente von außen her an dem Zentralteil an. Das Clipelement ist also „provisorisch” an dem Zentralteil klemmend fixiert.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für eine Großserienfertigung geeignet. Der Clipsetzkopf und gegebenenfalls das für die Bevorratung und Zuführung von Clipelementen verwendete Magazin können an einem Roboterarm fixiert sein. Über eine Detektionseinrichtung (z. B. eine Optoelektronik bzw. ein Kamerasystem o. ä.) kann die räumliche Lage des männlichen Fixierelements detektiert und der Clipsetzkopf an das männliche Fixierelement herangefahren werden. Durch Verschieben des hülsenartigen Setzelements relativ zu dem Zentralteil kann ein Clipelement auf ein männliches Fixierelement aufgedrückt bzw. aufgeclipst werden.
- Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in einfacher Weise formschlüssige Bauteilverbindung hergestellt werden. Auf ein erstes Bauteil, von ein männliches Fixierelement absteht, das durch mindestens eine Kugel gebildet ist, kann ein zweites Bauteil, welches ein Durchgangsloch aufweist, aufgebracht werden. Das zweite Bauteil wird so in Bezug auf das erste Bauteil ausgerichtet, dass das männliche Fixierelement, welches von dem ersten Bauteil absteht, durch das Durchgangsloch des zweiten Bauteils hindurchragt. Anschließend können die beiden Bauteile durch Aufclipsen eines Clipelements nach dem oben beschriebenen Verfahren formschlüssig miteinander verbunden werden.
- Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Bauteilverbindung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, -
2 eine perspektivische Darstellung eines klemmkrallenartigen Clipelements, welches auf die obere Kugel einer von einem Bauteil abstehenden „Doppelkugel” aufgeclipst ist; -
3 einen Clipsetzkopf zum Aufclipsen von Clipelementen in schematischer Darstellung; -
4 ein Magazin zur Bevorratung von Clipelementen; und -
5 einen Querschnitt durch einen Clipsetzkopf kurz vor dem Aufclipsen eines Clipelements. -
1 zeigt ein erstes Bauteil1 , von dem ein männliches Fixierelement2 absteht, das durch zwei miteinander verbundene Kugeln2a ,2b gebildet ist. Ein derartiges männliches Fixierelement kann auch als „Doppelkugel” bezeichnet werden. Die untere Kugel2b des männlichen Fixierelements2 ist auf das erste Bauteil1 aufgeschweißt. Bei dem ersten Bauteil1 kann es sich beispielsweise um ein Metallbauteil, insbesondere um ein Stahl- oder Aluminiumbauteil, wie z. B. ein Karosseriebauteil einer herzustellenden Fahrzeugkarosserie handeln. Alternativ dazu kann es sich bei dem ersten Bauteil1 auch um ein Kunststoffbauteil handeln. In Betracht kommen insbesondere faserverstärkte Kunststoffbauteile, wie z. B. durch Kohlefasern und/oder Glasfasern und/andere Fasern und/oder partikelverstärkte Kunststoffbauteile. - Das männliche Fixierelement
2 kann z. B. aus einem Metallwerkstoff, wie etwa Stahl- oder Aluminium hergestellt sein. Alternativ dazu kann auch das männliche Fixierelement aus einem Kunststoffmaterial bestehen. - Sofern das männliche Fixierelement
2 mit dem ersten Bauteil2 verschweißt wird, kann das Verschweißen beispielsweise durch Laserschweißen (d. h. berührungslos) erfolgen. Relativ dazu kann das männliche Fixierelement auch durch Ultraschallschweißen mit dem ersten Bauteil1 verbunden werden. - Auf das erste Bauteil
1 ist ein zweites Bauteil3 aufgebracht, welches ein Durchgangsloch3a aufweist. - Wie aus
1 ersichtlich ist, ragt das männliche Fixierelement2 durch das in dem zweiten Bauteil3 vorgesehene Durchgangsloch3a hindurch. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die obere Kugel2a des männlichen Fixierelements2 vollständig oberhalb der Oberseite des zweiten Bauteils3 und die untere Kugel2b ragt zumindest noch ein Stück weit über eine Oberseite3b des zweiten Bauteils3 hervor. - Auf das männliche Fixierelement
2 ist ein Clipelement4 aufgeclipst. Das Clipelement4 weist einen ringartigen Rand4a auf, von dessen Innenseite in Umfangsrichtung beabstandet mehrere klemmzungenartigen Elemente4b ,4c abstehen. Freie Enden der klemmzungenartigen Elemente beranden ein Durchgangsloch, durch das sich die „obere” Kugel2a des männlichen Fixierelements2 hindurch erstreckt. Wie aus1 ersichtlich ist, liegen die freien Enden der klemmzungenartigen Elemente4b ,4c in einem Bereich unterhalb einer Äquatorebene an der oberen Kugel2a des männlichen Fixierelements2 elastisch klemmend an. Auf diese Weise ist das Clipelement4 formschlüssig und selbsthemmend auf das männliche Fixierelement2 aufgeclipst. Da sich der ringartige Rand4a des Clipelements4 an der Oberseite3b des zweiten Bauteils3 abstützt, drückt das Clipelement4 das zweite Bauteil3 gegen das erste Bauteil1 . -
2 zeigt in perspektivischer Darstellung ein auf ein männliches Fixierelement aufgeclipstes Clipelement4 . -
3 zeigt in schematischer Darstellung einen Clipsetzkopf6 , der zum Setzen bzw. Aufclipsen eines Clipelements auf ein männliches Fixierelement vorgesehen ist, sowie ein seitlich an dem Clipsetzkopf6 angeordnetes Magazin7 , in dem eine Vielzahl von Clipelementen bevorratet werden können. Einzelheiten der Funktionsweise des Clipsetzkopfes werden im Zusammenhang mit5 erläutert. Einzelheiten des Magazins7 werden im Zusammenhang mit4 erläutert. -
5 zeigt einen Querschnitt durch den in3 gezeigten Clipsetzkopfs6 . Der Clipsetzkopf6 weist ein hülsenartiges Setzelement7 auf. In dem hülsenartigen Setzelement7 ist ein Zentralteil8 angeordnet. Das hülsenartige Setzelement7 ist, wie durch Pfeile9 angedeutet ist, in einer Längsrichtung des Clipsetzkopfes6 relativ zu dem Zentralteil8 verschiebbar. Ein freier Endbereich8a des Zentralteils8 ist gekröpft ausgebildet und hinsichtlich seines Durchmessers so dimensioniert, dass er in das durch die freien Enden der klemmzungenartigen Elemente4b ,4c (vgl.1 ) des Clipelements4 berandete Durchgangsloch des Clipelements eingreifen kann. In dem in5 gezeigten Zustand hat das Zentralteil7 das Clipelement4 erfasst, d. h. die freien Ende der klemmzungenartigen Elemente des Clipelements4 liegen von außen her klemmend an dem Endbereich8a des Zentralteils8 an. - Wie aus
5 ersichtlich ist, ist an einer Stirnseite des Zentralteils8 des Clipsetzkopfes6 eine konische Vertiefung8b vorgesehen, in die die obere Kugel2a des männlichen Fixierelements2 ein Stück weit hineinragt. Durch Andrücken des Clipsetzkopfes6 oder, genauer gesagt der an der Stirnseite des Zentralteils8 des Clipsetzkopfes6 vorgesehenen konischen Einbuchtung8b an die obere Kugel2a des männlichen Fixierelements2 wird der Clipsetzkopf „automatisch” in Bezug auf das männliche Fixierelement2 zentriert. - Wenn ausgehend von dem in
5 gezeigten Zustand des Clipsetzkopfes6 das hülsenartige Setzelement7 in Richtung der Pfeile9 nach unten verschoben wird, drückt eine Stirnseite des hülsenartigen Setzelements7 gegen den ringartigen Rand4a (vgl.1 ) des Clipelements4 . Dadurch wird das Clipelement4 nach unten verschoben, d. h. auf das männliche Fixierelement aufgeclipst, bis der in1 dargestellte aufgeclipste Zustand erreicht ist. -
4 zeigt das im Zusammenhang mit3 bereits erwähnte Magazin7 , in dem eine Vielzahl von Clipelementen4 übereinander gestapelt sind. Mittels einer Zuführ- bzw. Entnahmeeinrichtung8 wird ein „unterstes” Clipelement4' des in dem Magazin7 enthaltenen Clipelementstapels entnommen und seitlich bzw. quer in Richtung des Pfeils11 herausgefahren. An der Zuführ-/Entnahmeeinrichtung8 sind seitlich verschwenkbare elektrisch ansteuerbare Klemmelemente12 vorgesehen, mittels denen das Clipelement4' an der Zuführ-/Entnahmeeinrichtung8 festgeklemmt werden kann. Durch seitliches Verschieben der Zuführ-/Entnahmeeinrichtung8 in Richtung des Pfeils11 kann ein unterstes Clipelement4' aus dem Magazin7 entnommen und in einen Bereich der Stirnseite des Zentralteils8 des Clipsetzkopfes gebracht werden, wo das unterste Clipelement4' von dem Zentralteil erfasst werden kann, so wie dies in5 dargestellt ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- 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.
- Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/039819 A1 [0002, 0008]
Claims (9)
- Verfahren zum Applizieren eines Clipelements (
4 ) auf ein von einem Bauteil (1 ) abstehendes männliches Fixierelement (2 ), mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Bauteils (1 ), von dem ein männliches Fixierelement (2 ) absteht, das durch mindestens eine Kugel (2a ,2b ) gebildet ist, – Bereitstellen eines federelastischen Clipelements (4 ), das einen ringartigen Rand (4a ) aufweist, von dessen Innenseite in Umfangsrichtung voneinander beabstandet mehrere klemmzungenartige Elemente (4b ,4c ) abstehen, wobei freie Enden der klemmzungenartigen Elemente (4b ,4c ) ein Durchgangsloch des Clipelements (4 ) beranden, – Bereitstellen eines Clipsetzkopfes (6 ), welcher – ein hülsenartiges Setzelement (7 aufweist und – ein Zentralteil (8 ), das innerhalb des hülsenartigen Setzelements (7 ) angeordnet ist, wobei – das hülsenartige Setzelement (7 ) in einer Längsrichtung (9 ) des Clipsetzkopfes (6 ) relativ zu dem Zentralteil (8 ) verschiebbar ist, – Erfassen des Clipelements (4 ) mittels des Zentralteils (8 ), – Ansetzen des Clipsetzkopfes (6 ) an die mindestens eine Kugel (2a ,2b ) des männlichen Fixierelements (2 ), derart eine Stirnseite des Zentralteils (8 ) an der mindestens einen Kugel (2a ,2b ) anliegt, – Aufclipsen des Clipelements (4 ) durch Verschieben des hülsenartigen Setzelements (7 ) relativ zu dem Zentralteil (8 ), wodurch die freien Enden der klemmzungenartigen Elemente (4b ,4c ) in einen Bereich unterhalb einer Äquatorebene (5 ) der mindestens einen Kugel (2a ,2b ) gleiten, so dass das Clipelement (4 ) formschlüssig und selbsthemmend auf das männliche Fixierelement (2 ) aufgeclipst ist. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufclipsen eine Stirnseite des hülsenartigen Setzelements (
7 ) gegen den ringartigen Rand (4a ) des Clipelements (4 ) drückt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralteil (
8 ) im Bereich seiner Stirnseite eine Einbuchtung oder Vertiefung (8b ) aufweist, wobei die Kugel (2a ,2b ) beim Ansetzen in die Einbuchtung oder Vertiefung (8b ) eingreift, wodurch der Clipsetzkopf (6 ) relativ zu dem männlichen Fixierelement (2 ) zentriert wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Clipelements (
4 ) mittels des Zentralteils (8 ), derart erfolgt, dass das Zentralteil (8 ) in das Durchgangsloch des Clipelements (4 ) eingreift und die freien Enden der klemmzungenartigen Elemente (4b ,4c ) von außen her an dem Zentralteil (8 ) anliegen. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magazin (
7 ) bereitgestellt wird, in dem eine Vielzahl übereinander gestapelter Clipelemente (4 ) enthalten sind. - Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterstes Clipelement (
4' ) der Vielzahl von Clipelementen (4 ) mittels einer Zuführeinrichtung (8 ) erfasst, dem Magazin (7 ) entnommen und in einen Bereich der Stirnseite des Zentralteils (8 ) gebracht wird, wo das unterste Clipelement (4' ) von dem Zentralteil (8 ) erfasst wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (
8 ) ein quer zu den übereinandergestapelten Clipelementen (4 ) verschiebbares Element aufweist. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Element eine Fixiereinrichtung (
12 ) zum Fixieren des untersten Clipelements (4' ) aufweist. - Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Bauteils (
1 ), von dem ein männliches Fixierelement (2 ) absteht, das durch mindestens eine Kugel (2a ,2b ) gebildet ist, – Bereitstellen eines zweiten Bauteils (3 ), welches ein Durchgangsloch (3a ) aufweist, – Ansetzen des zweiten Bauteils (3 ) an das erste Bauteil (1 ), derart, dass das männliche Fixierelement (2 ) durch das Durchgangsloch (3a ) des zweiten Bauteils (3 ) hindurchragt, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 8 ein Clipelement (4 ,4' ) auf das männliche Fixierelement (2 ) aufgeclipst wird, wobei das Clipelement (4 ,4' ) das zweite Bauteil () gegen das erste Bauteil (1 ) drückt.
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WO2015039819A1 (de) | 2013-09-18 | 2015-03-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Befestigungskralle |
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2015
- 2015-07-27 DE DE102015214151.9A patent/DE102015214151A1/de not_active Withdrawn
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