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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit einem Laufstreifen, einer Karkasseinlage, elektrisch nicht leitfähigen Seitenwänden und zumindest einem elektrisch leitfähigen Bauteil oder Element in einem Wulstbereich, welcher bzw. welches bei auf einer Felge montiertem Reifen mit dieser in Kontakt tritt, wobei entweder der Laufstreifen elektrisch leitfähig ist oder im Laufstreifenbereich zumindest ein von den Seitenwänden außenseitig überlappter elektrisch leitfähiger Bauteil vorgesehen ist, welcher mit der Laufstreifenaußenfläche in elektrisch leitfähiger Verbindung steht, wobei zumindest in einem Seitenwandbereich mit elektrisch leitfähiger Beschichtung versehene Fäden eingebracht sind, deren Beschichtung elektrisch leitfähige Passagen zwischen dem Laufstreifen bzw. dem Bauteil und dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Bauteil oder Element im Wulstbereich bilden.
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Es ist bekannt, Reifenbauteile, insbesondere den Laufstreifen und die Seitenwände, aus mit Silica (Kieselsäure) gefüllten Kautschukmischungen zu fertigen um den Rollwiderstand zu reduzieren. Silica enthaltende Kautschukmischungen verleihen den daraus gefertigten Gummibauteilen jedoch einen derart hohen elektrischen Widerstand, dass diese elektrisch nicht mehr leitfähig sind, sodass entsprechende Maßnahmen zur Ableitung der beim Fahren auftretenden elektrostatischen Aufladungen getroffen werden müssen. Die elektrische Leitfähigkeit ist auch bei Reifenbauteilen aus solchen Kautschukmischungen zu gering, welche Ruß in sehr geringen Mengen und/oder Ruß mit einer geringen Aktivität/kleinem BET enthalten.
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Ein Reifen der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 10 2010 017 444 A1 bekannt. Der Reifen weist eine Karkasseinlage auf, auf deren einen Seite elektrisch leitfähig beschichtete Fäden aus Baumwolle oder PET angeordnet sind. Die Fäden sollen vor allem die während des Reifenbaus zwischen der Karkasseinlage und den angrenzenden Reifenbauteilen (Innenschicht und/oder Seitenwand) eingeschlossene Luft abführen.
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Aus der
DE 10 2010 037 004 A1 ist ein Fahrzeugluftreifen bekannt, dessen Seitenwände aus einem elektrisch nicht leitfähigen Gummimaterial bestehen. Die Seitenwände sind von einem faden-, strang- oder bandartigen elektrisch leitfähigen Element spiralig umwickelt Das elektrisch leitfähige Element ist ein metallisches Filament, ein aus solchen zusammengesetzter Kord oder ein aus einer elektrisch leitfähigen Kautschukmischung gefertigtes Band.
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Ein Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasseinlage, an welcher eine aus einer elektrisch leitfähigen Kautschukmischung gefertigte Auflage anliegt, ist aus der
DE 10 2013 104 114 A1 bekannt. Die Auflage erstreckt sich vom elektrisch leitfähigen Hornprofil bis zum Oberbau des Reifens.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Reifen der eingangs genannten Art die Ableitung elektrostatischer Aufladungen über die Seitenwände, welche zweckmässigerweise die „Hauptleitpfade” enthalten, mit möglichst einfachen und einfach herzustellenden Maßnahmen zu ermöglichen.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Fäden derart auf der Innenseite der Seitenwand und dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Bauteil oder Element im Wulstbereich aufgebracht sind, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung der Fäden sowohl im Bereich der Grenzfläche zwischen der Seitenwand und dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Bauteil oder Element im Wulstbereich als auch im Bereich der Grenzfläche zwischen der Seitenwand und dem Laufstreifen bzw. dem mit der Laufstreifenaußenfläche in elektrisch leitfähiger Verbindung stehenden Bauteil einvulkanisierte elektrisch leitfähige Passagen bilden.
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Erfindungsgemäß ausgeführte Reifen weisen daher durch die Beschichtung von Fäden in ihren Seitenwandbereichen gebildete, einvulkanisierte und daher dauerhaltbare elektrisch leitfähige Passagen auf. Die beschichteten Fäden können auf einfache Weise an den betreffenden noch unvulkanisierten, „rohen” Bauteilen angebracht werden. Diese Maßnahme lässt gut in bestehende Reifenfertigungsprozesse integrieren.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stammen die elektrisch leitfähigen Passagen von der elektrisch leitfähigen Beschichtung von Fäden, welche jeweils durchgehend über die Innenseite der Seitenwand und in Kontakt mit dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Bauteil oder einem Element im Wulstbereich stehend aufgebracht worden sind. Das Aufbringen der eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisenden Fäden auf der Innenseite der Seitenwand lässt sich besonders einfach in den üblichen Reifenherstellungsprozess integrieren.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die ebenfalls eine einfache Herstellung der elektrisch leitfähigen Passagen ermöglicht, stammen die elektrisch leitfähigen Passagen von der Beschichtung von Fäden, welche am radial äußeren Endabschnitt der Seitenwand, am radial inneren Abschnitt der Seitenwand sowie in Kontakt mit dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Bauteil oder Element im Wulstbereich, ferner im Bereich zwischen dem radial äußeren Endabschnitt der Seitenwand und dem radial inneren Endabschnitt der Seitenwand auf der Karkasseinlage aufgebracht worden sind.
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Der elektrisch leitfähige Bauteil im Wulstbereich kann vorzugsweise ein im Wulstbereich vorhandener Gummibauteil, insbesondere das im Wulstbereich mit der Felge in Kontakt stehende Hornprofil, welches üblicherweise aus einer elektrisch leitfähigen Gummimischung besteht, sein.
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Die elektrisch leitfähigen Passagen im Fahrzeugluftreifen können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufen oder auch unter einem Winkel, welcher insbesondere bis zu 60° beträgt, zur radialen Richtung verlaufen. Die Anzahl der bei einem erfindungsgemäß ausgeführten Reifen vorgesehenen elektrisch leitfähigen Passagen kann relativ gering gehalten werden. Bevorzugt ist eine Ausführungsvariante, bei der die elektrisch leitfähigen Passagen unter gegenseitigen Abständen von 5 cm bis 15 cm verlaufen.
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Auf besonders einfache Weise lassen sich solche elektrisch leitfähigen Passagen erstellen, welche entweder von der Beschichtung von Fäden eines Gewebes stammen oder von der Beschichtung von Fäden stammen, die in Wirrlage mit gegenseitigem Kontakt aufgebracht worden sind.
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Der mit der Laufstreifenaußenfläche in elektrisch leitfähiger Verbindung stehende Bauteil ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Laufstreifenbase des Laufstreifens, welche mit zumindest einem die Laufstreifencap durchsetzenden Carbon Center Beam oder dergleichen in Kontakt steht.
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Es eignen sich im Rahmen der Erfindung Fäden mit unterschiedlicher elektrisch leitfähiger Beschichtung. Bevorzugt sind Fäden, deren elektrisch leitfähige Beschichtung elektrisch leitende Partikel, beispielsweise Rußpartikel, Graphitpartikel oder Kohlenstoffnanoröhren, enthält oder deren elektrisch leitfähige Beschichtung aus solchen Partikeln besteht. Die elektrisch leitfähige Beschichtung kann ferner aus einem elastomeren Material, beispielsweise einem Haftvermittler, vorzugsweise einem RFL-Dip, bestehen.
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Die Fäden weisen darüber hinaus elektrisch nicht leitfähige Trägerfäden auf, die entsprechend beschichtet sind und welche insbesondere aus Rayon, Polyester, Polyamid oder Aramid bestehen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 einen Querschnitt durch eine Hälfte eines Fahrzeugluftreifens mit einer Ausführungsform der Erfindung und
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2 bis 6 je eine Ansicht auf einen Abschnitt eines koextrudierten Seitenwand/Hornprofiles mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung-Erfindungsgemäß ausgeführte Fahrzeugluftreifen können Reifen für PKW, Vans, Light-Trucks oder Nutzfahrzeuge sein.
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In 1 sind von den üblichen Bauteilen eines PKW-Fahrzeugluftreifens in Radialbauart ein Laufstreifen 1, ein radial innerhalb des Laufstreifens 1 angeordneter mehrlagiger Gürtelverband 2, eine mit Festigkeitsträgern verstärkte Karkasseinlage 3, eine luftdichte Innenschicht 4, ein Wulstkern 5, ein auf dem Wulstkern 5 sitzendes Kernprofil 6, eine Seitenwand 7 sowie ein Hornprofil 8 dargestellt. Die zweite, in 1 nicht gezeigte Hälfte des Fahrzeugluftreifens ist vorzugsweise übereinstimmend zu jener in 1 ausgeführt.
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Der Laufstreifen 1 ist bei der gezeigten Ausführungsvariante in radialer Richtung zweischichtig aufgebaut und setzt sich aus einer die Profilierung enthaltenden Laufstreifencap 9 und einer radial innerhalb der Laufstreifencap 9 verlaufenden Laufstreifenbase 10 zusammen, wobei sich die Laufstreifenbase 10 in axialer Richtung über die gesamte Breite der Laufstreifencap 9 erstreckt.
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Die Laufstreifenbase 10 ist aus zumindest einer einen derartigen Anteil an Ruß als Füllstoff enthaltenden Kautschukmischung gefertigt, dass sie elektrisch leitfähig ist und daher aus einem elektrisch leitfähigen Gummimaterial besteht, welches einen elektrischen Widerstand < 1 × 108 Ohm aufweist. Die Laufstreifencap 9 ist aus zumindest einer als Füllstoff Silica (fein verteilte Kieselsäure) enthaltenden Kautschukmischung hergestellt und besteht dementsprechend aus elektrisch nicht leitfähigem Gummimaterial.
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Zwischen der Laufstreifenbase 10 und der Laufstreifenaußenfläche ist eine elektrisch leitfähige Verbindung sichergestellt, wobei vorzugsweise, wie beim gezeigten Ausführungsbeispiel, in der Laufstreifencap 9 ein in Umfangsrichtung umlaufender elektrisch leitfähiger Gummistreifen 11, ein sogenannter Carbon Center Beam, enthalten ist, welcher sich im Wesentlichen in radialer Richtung sowie bis zur Laufstreifenaußenfläche erstreckt und aus der Kautschukmischung der Laufstreifenbase 10 gefertigt sein kann.
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Der radial innerhalb des Laufstreifens 1 befindliche Gürtelverband 2 weist zwei Gürtellagen auf, welche eine elektrisch nicht leitende, beispielsweise als Füllstoff Silica enthaltende Gürtelgummierung besitzen. Eine etwaige vorgesehene Gürtelbandage, welche vorzugsweise herkömmlich ausgeführt ist, weist ebenfalls eine elektrisch nicht leitfähige Gummierung auf.
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Die Karkasseinlage 3 verläuft radial innerhalb des Gürtelverbandes 2 und entlang der Seitenwände 7 in die Wulstbereiche und ist dort um den jeweiligen Wulstkern 5, einen Karkasshochschlag bildend, umgeschlagen. Auch die Gummierung der Karkasseinlage 3 ist elektrisch nicht leitfähig.
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Die Seitenwände 7 erstrecken sich jeweils vom Laufstreifen 1 bis zum jeweiligen Hornprofil 8. Der radial äußere Endabschnitt jeder Seitenwand 7 überlappt und kontaktiert von außen die Laufstreifenbase 10 und die Laufstreifencap 9. Der radial innere Endabschnitt jeder Seitenwand 7 überlappt außenseitig das Hornprofil 8. Jede Seitenwand 7 ist aus einer elektrisch nicht leitfähigen, beispielsweise einen entsprechenden Anteil an Silica (Kieselsäure) als Füllstoff enthaltenden Kautschukmischung gefertigt. Die Hornprofile 8 bestehen aus elektrisch leitfähigem Gummimaterial. Bei der gezeigten und noch näher beschriebenen Ausführungsform sind daher beispielhaft die Hornprofile 8 jene elektrisch leitfähigen Bauteile oder Elemente in den Wulstbereichen, welche bei auf einer Felge montiertem Reifen mit dieser in Kontakt treten. Es können auch andere Elemente, Bauteile oder Einbauteile in den Wulstbereichen vorgesehen sein, die ein elektrisch leitende Verbindung der Seitenwände mit der Felge herstellen können und im Rahmen der Erfindung für diesen Zweck verwendet werden können.
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Gemäß der Erfindung ausgeführte Fahrzeugluftreifen weisen daher eine Anzahl von Bauteilen auf, die elektrisch nicht leitfähig sind und vorzugsweise im Gummimaterial Silica enthalten. Wie an sich bekannt ist diese Maßnahme für den Rollwiderstand des Reifens sowie für die Schnitt- und Rissbeständigkeit des jeweiligen Reifenbauteiles von Vorteil.
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Um eine Ableitung elektrostatischer Aufladungen von den in den Wulstbereichen mit der metallischen Felge in Kontakt stehenden elektrisch leitfähigen Elemente, Bauteile oder Einbauteile zur elektrisch leitfähigen Laufstreifenbase 10 sicherzustellen, sind bei Reifen gemäß der Erfindung zumindest in einem der Seitenwandbereiche elektrisch leitfähige Passagen vorgesehen.
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2 bis 6 zeigen jeweils eine Ansicht auf die im fertigen Reifen die Innenseite bildende Seite eines Umfangsabschnittes eines koextrudierten Seitenwand/Hornprofiles, wobei das unvulkanisierte Seitenwandprofil jeweils mit 7' und das unvulkansierte Hornprofil jeweils mit 8' bezeichnet sind. Gemäß der Erfindung werden auf der Innenseite des Seitenwand/Hornprofiles Fäden 12a bis 12i angebracht, welche elektrisch leitfähig beschichtet sind, sodass die Beschichtungen im fertigen, vulkanisierten Reifen elektrisch leitfähige Passagen bzw. Verbindungen bilden.
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Die elektrisch leitfähigen Fäden 12a bis 12i bestehen bei einer bevorzugten Ausführungsvariante aus einem Trägerfaden aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, welcher eine äußere Beschichtung bzw. Ummantelung aus einem elektrisch leitenden Material aufweist. Die Trägerfäden können beispielsweise aus Rayon, Polyester, Polyamid oder Aramid bestehen und ein Monofilament, ein Garn oder ein aus mehreren Garnen bestehender Kord sein. Die elektrisch leitende Beschichtung basiert beispielsweise auf einer Latex oder ein anderes Elastomer enthaltenden Suspension, in welcher elektrisch leitfähige Partikel, etwa Rußpartikel oder Graphitpulver, enthalten sind, wodurch die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung gewährleistet ist. Zur Herstellung dieser Beschichtung kann beispielsweise ein Rußpartikel enthaltender herkömmlicher Haftvermittler verwendet werden, der so weit flüssig ist, dass der aus textilem Material bestehende Trägerfaden mittels eines Dip-Vorganges beschichtet werden kann. Verwendet werden kann beispielsweise ein RFL-Dip (Resorcin-Formaldehyd-Latex-Dip), in welchem Rußpartikel, insbesondere N 339-Partikel oder N 121-Partikel eingemischt sind. Der Anteil an elektrisch leitfähigen Partikeln in der Suspension beträgt beispielsweise 10 Gew.-% bis 70 Gew.-%, insbesondere 30 Gew.-% bis 50 Gew.-%. Die elektrisch leitende Beschichtung der Trägerfäden kann auch ausschließlich aus elektrisch leitenden Partikeln, beispielsweise Rußpartikel, Garphitpulver oder Kohlenstoffnanoröhren, bestehen
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Die Innenseite des in 2 gezeigten Seitenwand/Hornprofiles wird mit durchgehenden, d. h. jeweils über das Seitenwandprofil 7' und das Hornprofil 8' im Wesentlichen gerade und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden elektrisch leitfähigen Fäden 12a belegt. Die Fäden 12a wiesen voneinander einen Abstand von vorzugsweise 5 cm bis 15 cm auf.
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Die Innenseite des in 3 gezeigten Seitenwand/Hornprofiles ist mit einer radial äußeren Fadenschar und einer radial inneren Fadenschar belegt, welche jeweils aus im Wesentlichen gerade und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden, kurzen elektrisch leitfähigen Fäden 12b, 12c bestehen. Die Fäden 12b der radial äußeren Fadenschar sind am radial äußeren Endabschnitt des Seitenwandprofiles 7' angebracht, die Fäden 12c der radial inneren Fadenschar sind derart angebracht, dass sie zum Teil am radial inneren Endabschnitt des Seitenwandprofiles 7' und zum Teil am radial äußeren Bereich des Hornprofiles 8' verlaufen. Der gegenseitige Abstand der Fäden beträgt vorzugsweise 5 cm bis 15 cm. Die Karkasseinlage 3 ist zumindest in jenem Bereich, welcher der Lücke zwischen Fäden 12b, 12c der beiden Fadenscharen gegenüberliegt, ebenfalls mit elektrisch leitfähige Fäden belegt, sodass durch den gegenseitigen Kontakt der Beschichtungen von der Felge bis zur Laufstreifenbase durchgehende elektrisch leitfähige Passagen geschaffen werden.
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Das in 4 gezeigte Seitenwand/Hornprofil unterscheidet sich von jenem gemäß 3 dadurch, dass die elektrisch leitfähigen Fäden 12d, 12e unter einem Winkel von bis zu 60°, vorzugsweise von mindestens 20°, zur radialen Richtung verlaufend aufgebracht werden.
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Die Innenseite des in 5 gezeigten Seitenwand/Hornprofiles ist mit einem Gewebe 13 aus elektrisch leitfähigen Schussfäden 12f und elektrisch leitfähigen Kettfaden 12g belegt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Breite des Gewebes 13 auf die Abmessungen des Seitenwand/Hornprofiles abgestimmt, sodass der Kettfaden 12g im Wesentlichen in radialer Richtung sowie wellenförmig über das Seitenwandprofil 7' und das Hornprofil 8' verläuft.
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Die Innenseite des in 6 gezeigten Seitenwand/Hornprofiles ist mit einem schmalen Gewebe 14 aus elektrisch leitfähigen Schussfäden 12h und elektrisch leitfähigen Kettfaden 12i belegt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ragt der Kettfaden 12i nur ein kleines Stück in das Hornprofil 8' hinein.
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Bei weiteren Ausführungsvarianten werden aus einem solchen Gewebe auf entsprechende Größe zugeschnittene Gewebestücke verwendet.
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Bei einer weiteren Ausführungsvariante werden relativ kurze elektrisch leitfähige Fäden in einer Wirrlage, d. h. zufällig und orientierungslos, und mit gegenseitigen Kontaktstellen angebracht.
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Anstelle der elektrisch leitfähigen Laufstreifenbase 10 kann auch eine andere Art der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen der Seitenwand 7 und dem Gummistreifen 11 vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laufstreifen
- 2
- Gürtelverband
- 3
- Karkasseinlage
- 4
- Innenschicht
- 5
- Wulsterkern
- 6
- Kernprofil
- 7
- Seitenwand
- 7'
- Seitenwandprofil
- 8
- Hornprofil
- 8'
- unvulkanisiertes Hornprofil
- 9
- Laufstreifencap
- 10
- Laufstreifenbase
- 11
- Gummistreifen
- 12a bis 12i
- Faden
- 13, 14
- Gewebe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010017444 A1 [0003]
- DE 102010037004 A1 [0004]
- DE 102013104114 A1 [0005]
