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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen duplizierten Berührungsschalter, der keinen Hub benötigt und Schalterduplikation erreicht.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Einige Schalter, die auf dem Betriebsbrett einer Werkzeugmaschine und anderer Vorrichtungen bereitgestellt sind, werden verwendet, um der Maschine zu befehlen, den Betrieb zu starten und zu stoppen und einen angetriebenen Abschnitt im Falle eines Notfalls notfallmäßig zu stoppen. Die Zuverlässigkeit und Sicherheit eines derartigen Schalters selbst werden als wichtige Merkmale angesehen und der Schalter wird zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Sicherheit dupliziert (zwei Schaltersysteme werden bereitgestellt).
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5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel für den duplizierten Schalter zeigt.
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Ein duplizierter Schalter 1, gezeigt in 5, weist eine Struktur auf, bei der ein Betriebstaster 2 in der durch den Pfeil in 5 angezeigten Richtung heruntergedrückt wird, um Druck auf einen Kontakt 21 auf einem ersten Schaltersystem und einen zweiten Kontakt 22 auf einem zweiten Schaltersystem anzuwenden, sodass die Kontakte 21 und 22 geschlossen werden. Daher kann der duplizierte Schalter 1 selbst dann, wenn eines der Schaltersysteme, die aus den Kontakten 21 und 22 geformt sind, versagt, ohne Probleme verwendet werden, solange das andere Schaltersystem normal funktioniert.
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Als eine Technologie der verwandten Technik eines duplizierten Schalters, der beispielsweise unter Berücksichtigung von Zuverlässigkeit und Sicherheit konfiguriert ist, offenbart das Japanische Gebrauchsmuster Nr. 3,179,471 (
JP 3,179,471 U ) beispielsweise einen Folienschalter, bei dem in jeder Schicht Kontakte auf mehreren Schaltersystemen bereitgestellt sind. Der duplizierte Schalter der verwandten Technik ist ein Schalter, der einen festgelegten Hub erfordert.
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Der duplizierte Schalter der verwandten Technik, der einen festgelegten Hub erfordert, wie vorstehend beschrieben, kann nicht aus einem Berührungsschalter gebildet werden. Eine Tastatur oder ein Betriebsbrett, die/das den duplizierten Schalter verwendet, weist daher ein Problem eingeschränkter Bedienbarkeit und äußerlicher Erscheinung auf.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen duplizierten Berührungsschalter bereitzustellen, der ein Berührungsschalter ist, der Schalterduplizierung erreicht.
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Ein erster Aspekt eines Berührungsschalters gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Berührungseingabeabschnitt, ein Metallstück, das in dem Berührungseingabeabschnitt an einer Oberfläche davon bereitgestellt ist, und mindestens zwei Induktionsnäherungssensoren, die dem Metallstück zugewandt sind und parallel zueinander angeordnet sind. Jeder der Induktionsnäherungssensoren weist einen LC-Schwingkreis auf, der eine Ausgabe bereitgestellt, die sich gemäß einer Distanz zu dem Metallstück verändert.
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in zweiter Aspekt eines Berührungsschalters gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Berührungseingabeabschnitt, ein erstes Metallstück, das in dem Berührungseingabeabschnitt an einer Oberfläche davon bereitgestellt ist, ein zweites Metallstück, das in einer Position getrennt von dem Berührungseingabeabschnitt über einen Verbindungsabschnitt bereitgestellt ist, und erste und zweite Induktionsnäherungssensoren, die LC-Schwingkreise, die so bereitgestellt sind, dass sie den ersten und zweiten Metallstücken zugewandt sind, und Ausgabesignale, die sich gemäß den Distanzen zu den Metallstücken verändern, umfassen.
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Ein dritter Aspekt eines Berührungsschalters gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Berührungseingabeabschnitt, ein Metallstück, das so bereitgestellt ist, dass es von dem Berührungseingabeabschnitt über einen Verbindungsabschnitt getrennt ist, und erste und zweite Induktionsnäherungssensoren, die erste und zweite LC-Schwingkreise, die so auf gegenüberliegenden Seiten des Metallstücks bereitgestellt sind, dass sie dem Metallstück zugewandt sind, und Ausgabesignale, die sich gemäß einer Distanz zu dem Metallstück verändern, umfassen.
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Die vorliegende Erfindung, bei der eine duplizierte Schaltertastatur, die einen Berührungsschalter verwendet, unter Verwendung von Induktionsnäherungssensoren erreicht werden kann, ermöglicht eine Verbesserung der Bedienbarkeit der Tastatur und eine Steigerung der Gestaltungsflexibilität.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorstehend beschriebene Aufgabe und das Merkmal der vorliegenden Erfindung sowie andere Aufgaben und Merkmale davon werden aus der Beschreibung der folgenden Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich.
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1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel eines Induktionsnäherungssensors zeigt;
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2 ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines duplizierten Berührungsschalters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines duplizierten Berührungsschalters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines duplizierten Berührungsschalters gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Beispiel für einen duplizierten Schalter zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein duplizierter Schalter, der einen Berührungsschalter basierend auf einem Induktionsnäherungssensor verwendet, bereitgestellt.
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Zunächst wird ein Beispiel für einen Induktionsnäherungssensor mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Ein Induktionsnäherungssensor 10 ist aus einem LC-Schwingkreis, der aus einer Spule 12 und einem Kondensator 13 gebildet ist, und einem Sensor-IC 11, der den Schwingungszustand des LC-Schwingkreises abtastet, gebildet, wie in 1 gezeigt. Wenn ein Metallstück 30, das ein zu erfassendes Objekt ist, in die Nähe des, aber nicht in Kontakt mit dem, LC-Schwingkreis des Induktionsnäherungssensors 10 gebracht wird, kann der Sensor-IC 11 Dämpfung oder Unterbrechung der Schwingung des LC-Schwingkreises wahrnehmen, die auftritt, wenn das Metallstück 30 in der durch den Pfeil A oder A in 1 angezeigten Richtung versetzt wird.
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Der Induktionsnäherungssensor 10 kann den Schwingungszustand selbst dann abtasten, wenn sich die Distanz zwischen dem Metallstück 30 und dem LC-Schwingkreis um nur 5 μm verändert und kann daher als ein Berührungsschalter in einer Anwendung verwendet werden, bei der Krümmung einer Bedienfläche, die von einem Bediener bedient wird, oder eine winzige Veränderung der Position der Bedienfläche wahrgenommen werden müssen. In der vorliegenden Erfindung wird durch Verwenden dieses Induktionsnäherungssensors 10 ein duplizierter Berührungsschalter erreicht.
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Ein duplizierter Berührungsschalter gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben.
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Ein duplizierter Berührungsschalter 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Berührungseingabeabschnitt 5, der aus dem Metallstück 30 gebildet ist, das mit einem Teil einer Betriebsbrettumgrenzung 4 verbunden ist, und mindestens zwei Induktionsnäherungssensoren 10a, 10b, ... die sich in der Nähe der Umgrenzungsinnenseite des des Berührungseingabeabschnitts 5 befinden, wie in 2 gezeigt.
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Der Berührungseingabeabschnitt 5 wird durch Einpassen des Metallstücks 30 in, Vergraben des Metallstücks 30 in oder Befestigen des Metallstücks 30 an der Abdeckung der Betriebsbrettumgrenzung 4 gebildet. Die Abdeckung, die Teil der Betriebsbrettumgrenzung 4 ist und den Berührungseingabeabschnitt 5 bildet, ist aus einem Harz oder einem beliebigen anderen elastischen Material gefertigt und ist daher in der durch Pfeil C in 2 angezeigten Richtung, in einem kleinen Maß elastisch verformt, wenn das verbundene Metallstück 30 einen Druck empfängt, der durch Kontakt einer Fingerspitze oder eines beliebigen anderen Objekts mit dem Berührungseingabeabschnitt 5 erzeugt wird und der in die durch den Pfeil B in 2 angezeigten Richtung gerichtet ist. Die elastische Verformung verändert die Distanz zwischen dem Metallstück 30 und LC-Schwingkreisen 12a, 13a; 12b 13b, die in den Induktionsnäherungssensoren 10a, 10b, ... bereitgestellt sind, und Sensor-ICs 11a, 11b, ... nehmen eine Dämpfung oder Unterbrechung der Schwingung der LC-Schwingkreise wahr, die aufgrund der Veränderung der Distanz auftritt. Kontakt einer Fingerspitze oder eines anderen Objekts mit dem Berührungseingabeabschnitt 5 wird somit wahrgenommen.
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Die Anzahl von Induktionsnäherungssensoren 10a, 10b, ..., die in einem duplizierter Berührungsschalter 3 bereitgestellt sind, ist mindestens zwei und die Sensor-ICs 11a, 11b, ..., die in den Induktionsnäherungssensoren 10a, 10b, ... bereitgestellt sind, sind jeweils mit unterschiedlichen Schaltersystemen verbunden. Ferner ist der LC-Schwingkreis aus den Spulen 12a, 12b, ... gebildet und die Kondensatoren 13a, 13b, ... in den Induktionsnäherungssensoren 10a, 10b, ... sind in der Nähe, aber nicht in Kontakt mit dem Metallstück 30, der Umgrenzungsinnenseite des Berührungseingabeabschnitts 5 angeordnet. Daher kann, selbst dann, wenn eines der Schaltersysteme versagt oder anderweitig nicht funktioniert, das andere Schaltersystem, das normal funktioniert, wahrnehmen, dass der Bediener den Berührungseingabeabschnitt 5 berührt hat. Ferner, selbst dann, wenn die Position, an der der Bediener den Berührungseingabeabschnitt 5 berührt, zu der Peripherie leicht außerzentrisch ist, nimmt einer der Induktionsnäherungssensoren 10a, 10b, ... den Kontaktvorgang des Bedieners wahr, wodurch der Vorgang stabil wahrgenommen werden kann.
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Ein duplizierter Berührungsschalter gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 3 beschrieben.
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In einem duplizierten Berührungsschalter 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Induktionsnäherungssensor 10a in der Nähe der Umgrenzungsinnenseite des Berührungseingabeabschnitts 5, der ein Metallstück 30a umfasst, angeordnet und der Hilfsabtastabschnitt 7 ist auf der Umgrenzungsinnenseite des Induktionsnäherungssensors 10a angeordnet, wie in 3 gezeigt. Der Hilfsabtastabschnitt 7 ist dann mit dem Berührungseingabeabschnitt 5 über einen Verbindungsabschnitt 6 verbunden und der Induktionsnäherungssensor 10b ist in der Nähe der Umgrenzungsinnenseite des Hilfsabtastabschnitts 7 angeordnet. Der Hilfsabtastabschnitt 7 umfasst, wie der Berührungseingabeabschnitt 5, ein Metallstück 30b. Der Verbindungsabschnitt 6 besteht aus einem Material, das steif genug ist, um dem äußeren Druck standzuhalten, und wenn der Berührungseingabeabschnitt 5 in der durch den Pfeil E in 3 angezeigten Richtung verschoben wird, wird die Verschiebung an den Hilfsabtastabschnitt 7 über den Verbindungsabschnitt 6 übertragen.
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Der LC-Schwingkreis, der in dem Induktionsnäherungssensor 10a bereitgestellt ist, ist in der Nähe von, aber nicht in Kontakt mit, der Umgrenzungsinnenseite des Berührungseingabeabschnitts 5 angeordnet und eine Veränderung der Distanz zu dem Metallstück 30a ermöglicht es dem Sensor-IC 11a, eine Dämpfung oder Unterbrechung der Schwingung des LC-Schwingkreises wahrzunehmen.
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In ähnlicher Weise ist der LC-Schwingkreis, der in dem Induktionsnäherungssensor 10b bereitgestellt ist, in der Nähe von, aber nicht in Kontakt mit, der Umgrenzungsinnenseite des Hilfsabtastabschnitts 7 angeordnet und eine Veränderung der Distanz zu dem Metallstück 30b ermöglicht es dem Sensor-IC 11b, eine Dämpfung oder Unterbrechung der Schwingung des LC-Schwingkreises wahrzunehmen.
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Die Sensor-ICs 11a und 11b, die in den Induktionsnäherungssensoren 10a und 10b bereitgestellt sind, sind mit verschiedenen Schaltersystemen verbunden.
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In dem so konfigurierten duplizierten Berührungsschalter 3 wird, wenn der Berührungseingabeabschnitt 5 den Druck, der durch Kontakt einer Fingerspitze oder eines beliebigen anderen Objekts mit dem Berührungseingabeabschnitt 5 erzeugt wird und der in die durch den Pfeil D in 3 angezeigten Richtung gerichtet ist, empfängt, der Berührungseingabeabschnitt 5 in geringem Maß in der durch den Pfeil E in 3 angezeigten Richtung elastisch verformt und die Verschiebung des Berührungseingabeabschnitts 5 aufgrund der elastischen Verformung wird auf den Hilfsabtastabschnitt 7 über den Verbindungsabschnitt 6 übertragen. Als ein Ergebnis wird der Hilfsabtastabschnitt 7 leicht in der durch den Pfeil F in 3 angezeigten Richtung verschoben und die Distanz zwischen dem Metallstück 30a und dem LC-Schwingkreis, der in dem Induktionsnäherungssensor 10a bereitgestellt ist, und die Distanz zwischen dem Metallstück 30b und dem LC-Schwingkreis, der in dem Induktionsnäherungssensor 10b bereitgestellt ist, verändern sich jeweils. Durch Wahrnehmen von Dämpfung oder Unterbrechung der Schwingung des LC-Schwingkreises aufgrund der Veränderung der Distanzen können die Sensor-ICs 11a und 11b wahrnehmen, dass eine Fingerspitze oder ein beliebiges anderes Objekt den Berührungseingabeabschnitt 5 berührt hat.
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Daher kann, selbst dann, wenn eines der Schaltersysteme versagt oder anderweitig nicht funktioniert, das andere Schaltersystem, das normal funktioniert, wahrnehmen, dass der Bediener den Berührungseingabeabschnitt 5 berührt hat. Ferner ist es, in der Ausführungsform, nicht erforderlich, dass die mehreren Induktionsnäherungssensoren 10a, 10b, ... parallel zueinander angeordnet sind, da der Bereich des Berührungseingabeabschnitts 5 im Vergleich zu der ersten Ausführungsform, die vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben ist, reduziert werden kann.
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Ein duplizierter Berührungsschalter gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 4 beschrieben.
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In einem duplizierten Berührungsschalter 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Hilfsabtastabschnitt 7 auf der Umgrenzungsinnenseite des Berührungseingabeabschnitts 5 angeordnet, der Hilfsabtastabschnitt 7 ist mit dem Berührungseingabeabschnitt 5 über den Verbindungsabschnitt 6 verbunden und die Induktionsnäherungssensoren 10a und 10b sind jeweils in der Nähe der Umgrenzungsaußenseite und in der Nähe der Umgrenzungsinnenseite des Hilfsabtastabschnitts 7 angeordnet, wie in 4 gezeigt. Der Hilfsabtastabschnitt 7 umfasst das Metallstück 30. Der Verbindungsabschnitt 6 besteht aus einem Material, das steif genug ist, um dem äußeren Druck standzuhalten, und wenn der Berührungseingabeabschnitt 5 in der durch den Pfeil H in 4 angezeigten Richtung verschoben wird, wird die Verschiebung an den Hilfsabtastabschnitt 7 über den Verbindungsabschnitt 6 übertragen.
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Der LC-Schwingkreis, der in dem Induktionsnäherungssensor 10a bereitgestellt ist, ist in der Nähe von, aber nicht in Kontakt mit, der Umgrenzungsaußenseite des Hilfsabtastabschnitts 7 angeordnet und eine Veränderung der Distanz zu dem Metall 30 ermöglicht es dem Sensor-IC 11a, eine Dämpfung oder Unterbrechung der Schwingung des LC-Schwingkreises wahrzunehmen.
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In ähnlicher Weise ist der LC-Schwingkreis, der in dem Induktionsnäherungssensor 10b bereitgestellt ist, in der Nähe von, aber nicht in Kontakt mit, der Umgrenzungsinnenseite des Hilfsabtastabschnitts 7 angeordnet und die Veränderung der Distanz zu dem Metall 30 ermöglicht es dem Sensor-IC 11b, eine Dämpfung oder Unterbrechung der Schwingung des LC-Schwingkreises wahrzunehmen.
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Die Sensor-ICs 11a und 11b, die in den Induktionsnäherungssensoren 10a und 10b bereitgestellt sind, sind mit verschiedenen Schaltersystemen verbunden.
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In dem so konfigurierten duplizierten Berührungsschalter 3 wird, wenn der Berührungseingabeabschnitt 5 den Druck, der durch Kontakt einer Fingerspitze oder eines beliebigen anderen Objekts mit dem Berührungseingabeabschnitt 5 erzeugt wird und der in die durch den Pfeil G in 3 angezeigten Richtung gerichtet ist, empfängt, der Berührungseingabeabschnitt 5 in geringem Maß in der durch den Pfeil H in 4 angezeigten Richtung elastisch verformt. Die Verschiebung des Berührungseingabeabschnitts 5 aufgrund der elastischen Verformung wird auf den Hilfsabtastabschnitt 7 über den Verbindungsabschnitt 6 übertragen und der Hilfsabtastabschnitt 7 wird in der durch den Pfeil J in 4 gezeigten Richtung leicht verschoben. Als ein Ergebnis verändert sich die Distanz zwischen dem Metallstück 30 und dem LC-Schwingkreis, der in dem Induktionsnäherungssensor 10a bereitgestellt ist, und die Distanz zwischen dem Metallstück 30 und dem LC-Schwingkreis, der in dem Induktionsnäherungssensor 10b bereitgestellt ist. Durch Wahrnehmen von Dämpfung oder Unterbrechung der Schwingung des LC-Schwingkreises aufgrund der Veränderung der Distanzen können die Sensor-ICs 11a und 11b wahrnehmen, dass eine Fingerspitze oder ein beliebiges anderes Objekt den Berührungseingabeabschnitt 5 berührt hat.
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Daher kann, selbst dann, wenn eines der Schaltersysteme versagt oder anderweitig nicht funktioniert, das andere Schaltersystem, das normal funktioniert, wahrnehmen, dass der Bediener den Berührungseingabeabschnitt 5 berührt hat. Ferner ist es nicht erforderlich, dass die Induktionsnäherungssensoren 10a und 10b parallel zueinander angeordnet sind, da der Bereich des Berührungseingabeabschnitts 5 im Vergleich zu der ersten Ausführungsform, reduziert werden kann.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann mit entsprechenden Veränderungen, die an den Ausführungsformen durchgeführt werden, in einer Vielzahl von Aspekten implementiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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