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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Stabantenne für ein Fahrzeug, wobei eine Spiralfeder an zumindest einem ihrer beiden Enden mit einem Antennenbauteil verbunden wird.
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Stabantennen für Fahrzeuge sind grundsätzlich bekannt. Diese werden auf einer Karosserieoberfläche, zum Beispiel einem Fahrzeugdach, abnehmbar montiert und stellen insbesondere zum Empfangen von hochfrequenten Signalen einen LambdaViertel-Stab dar. Eine solche Stabantenne ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 055 022 A1 bekannt. Bei dieser Stabantenne wird ein Anschlussstück eines Befestigungselementes mit einer Antennenwicklung verpresst. Dabei gibt es jedoch Schwierigkeiten, da diese beiden Bauteile miteinander fluchten müssen aufgrund der Ausgestaltung der Antenne als Stab. Diese Situation ist in der
5 dieser Patentanmeldung wiedergegeben. Eine Spiralfeder 50 soll mit einem Montagefuß 51 und/oder einem Antennenstab 52 in Wirkverbindung gebracht werden. Dabei ist es erforderlich, ein Teil des Montagefußes 51 bzw. einen Endbereich des Antennenstabes 52 in einem Befestigungsbereich 53 innerhalb der Spiralfeder 50 festzulegen. Dazu werden die entsprechenden Bereiche des Montagefußes 51 bzw. des Antennenstabes 52 in diesem Befestigungsbereich 53 eingepresst, wobei hohe Kräfte erforderlich sind, um diese Bauteile dauerhaft an der Spiralfeder 50 festzulegen, da eine entsprechend ausgestaltete Stabantenne während des Betriebes des Fahrzeuges hohen Kräften (zum Beispiel Windkräfte, mechanische Einwirkungen beim Waschen des Fahrzeuges und Dergleichen) ausgesetzt ist.
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Aus der
DE 10 2017 105 114 ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches eins bekannt.
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Aus der
DE 199 41 501 C1 ist ein biegsamer Antennenstrahler mit einer Schraubenfeder zur Aufnahme eines Antennenstabs bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer Stabantenne anzugeben, mit dem eine einfache Montage möglich ist, gleichzeitig die aneinander zu befestigenden Bauteile aber auch dauerhaft zueinander festgelegt werden und eine Stabantenne hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
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Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer Stabantenne ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbindung zwischen der Spiralfeder und dem Antennenbauteil durch eine Aufweitung des Innendurchmessers der Spiralfeder, durch ein zumindest teilweises Einschieben des Antennenbauteiles in die aufgeweitete Spiralfeder und anschließende Rückführung der Spiralfeder in Richtung ihres ursprünglichen Innendurchmessers zwecks Festlegung erfolgt, wobei bei aufgeweiteter Spiralfeder ein Draht in den Zwischenbereich zwischen der Spitalfeder und dem Antennenbauteil eingelegt wird. Durch eine Kraftaufbringung auf die Spiralfeder, die einen ursprünglichen Innendurchmesser aufweist, wird dieser Innendurchmesser vergrößert, sodass es möglich ist, das Antennenbauteil mit seinem Befestigungsbereich fluchtend in den entsprechenden Befestigungsbereich der zunächst aufgeweiteten Spiralfeder fluchtend einzuschieben. Nachdem dies erfolgt ist, wird die Kraft zur Aufweitung der Spiralfeder weggenommen, sodass sich die Spiralfeder zusammenzieht und eine Rückführung der Spiralfeder in Richtung ihres ursprünglichen Innendurchmessers erfolgt. Dabei umschließt der Befestigungsbereich der Spiralfeder den Befestigungsbereich des Antennenbauteiles unter einer ausreichend hohen Vorspannung, sodass diese beiden Bauteile miteinander dauerhaft und fluchtend verbunden sind. Dabei ist darauf zu achten, dass der Außendurchmesser des Befestigungsbereiches des Antennenbauteiles zumindest geringfügig größer ist als der ursprüngliche Innendurchmesser der Spiralfeder, sodass sich der innere Bereich der Spiralfeder nach der Rückführung in Richtung ihres ursprünglichen Innendurchmessers an diesen Befestigungsbereich anlegen kann. Hierbei werden in vorteilhafter Weise Toleranzen ausgeglichen, insbesondere dann, wenn der Außendurchmesser des Befestigungsbereiches des Antennenbauteiles größer ist als der Innendurchmesser der Spiralfeder und insbesondere bei Serienherstellung von Antennenbauteilen schwankt.
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Nach der Erfindung wird weiterhin die Befestigung der Spiralfeder an dem Antennenbauteil durch Aufweiten und Zusammenziehen (Presspassung) beibehalten und der Zustand der aufgeweiteten Spiralfeder ausgenutzt, um in den Zwischenbereich zwischen der äußeren Kontur des Antennen Bauteiles und der inneren Kontur der Spiralfeder einen Draht einzulegen. Vorzugsweise erfolgt das Einlegen des Drahtes mit einem seiner Enden. Der Draht kann eine äußere Ummantelung (zum Beispiel aus Kunststoff oder Lack oder dergleichen) aufweisen, wobei es aber auch denkbar ist, den Draht zumindest teilweise, insbesondere in seinem Endbereich, von der Ummantelung zu befreien. In einem solchen Fall erfolgt eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Draht und dem Antennenbauteil und/oder der Spiralfeder, sofern das Antennenbauteil und/oder die Spiralfeder ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Draht sehr schnell und unkompliziert an dem Antennenbauteil und der Spiralfeder festgelegt werden, sodass er für die weitere Verwendung zugänglich ist. Außerdem kann neben der mechanischen Festlegung des Drahtes zwischen der Spiralfeder und dem Antennenbauteil gleichzeitig mit der beschriebenen Aufweitung und dem beschriebenen Zusammenziehen die elektrische Kontaktierung erfolgen, sodass stoffschlüssige Verbindungen, wie zum Beispiel Lötverbindungen, entfallen können.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können als Antennenbauteil In Weiterbildung der Erfindung ein Montagefuß mit seinem Befestigungszapfen in einem Endbereich der Spiralfeder und/oder ein Antennenstab in der Spiralfeder zusammen mit dem Draht angeordnet und festgelegt werden. Die Spiralfeder einerseits hat den Zweck des Empfanges und/oder der Weiterbildung der hochfrequenten Signale, die mit dem Antennenstab empfangen werden. Gleichzeitig wird durch diese Spiralfeder eine Nachgiebigkeit der gesamten Stabantenne realisiert, um gewisser Verbiegungen während des Betriebes der Stabantenne am Fahrzeug zu ermöglichen, die mit einem durchgehenden starren Stab nicht gegeben wären. Mittels des Montagefußes wird die Stabantenne zum Beispiel über ein Gewinde in einen entsprechenden Halter an dem Fahrzeug, der ein korrespondierendes Gegengewinde aufweist, eingeschraubt. Dadurch kann die fertige Stabantenne einerseits sicher an dem Fahrzeug festgelegt, gleichzeitig aber auch einfach entfernt werden. Mittels des Drahtes kann in vorteilhafter Weise ein Teil der Stabantenne realisiert werden. Zu diesem Zweck wird der zwischen dem starren Stab, zum Beispiel ein Glasfaserstab, und der Spiralfeder festgelegte Draht Spiral-oder Schrauben vorweg oder auf andere Art und Weise um den starren Stab gewickelt, um einen Träger mit darauf angeordneter Antenne zu bilden. Dadurch lässt sich eine solche Stabantenne sehr schnell und einfach herstellen, da nicht nur die Verbindung zwischen dem Montagefuß und der Spiralfeder einerseits und der Spiralfeder und dem starren Stab andererseits durch das erfindungsgemäße Verfahren schnell und unkompliziert realisieren lässt, sondern dass auch durch die Festlegung des Drahtes ein weiterer Teilbereich für die Funktion der Stabantenne realisiert werden kann. Neben dem Einsatz eines starren Stabes kann auch daran gedacht werden, dass ein Stab förmiges Gebilde verwendet wird, welches in engen Grenzen nachgiebige Eigenschaften aufweist.
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Die weiteren Ausgestaltungen beziehen sich immer darauf, dass der Draht in den aufgeweiteten Bereich zwischen der Spiralfeder und dem Stab bzw. zwischen der Spiralfeder und dem Befestigungsbereich des Montagefußes erfolgt.
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Bezüglich der Festlegung des Antennenstabes an der Spiralfeder ist In Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Antennenstab mit seinem einen Endbereich (also nur einem kurzen Befestigungsbereich und nicht über die gesamte Länge) in dem Endbereich der Spiralfeder, der dem Montagefuß gegenüberliegt, festgelegt wird. Dadurch lässt sich die erforderliche Nachgiebigkeit der fertigen Stabantenne realisieren. Je nach Länge und Einsatzzweck einer solchen nach der Erfindung hergestellten Stabantenne kann jedoch auch daran gedacht werden, dass der Antennenstab über eine größere Länge (zum Beispiel bis hin zur Hälfte) oder sogar vollständig in die Spiralfeder (bis hin zu dem Bereich, in dem der Befestigungszapfen des Montagefußes in die Spiralfeder hineinragt) eingeführt wird.
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Zum Schutz der Stabantenne vor äußeren Einflüssen kann diese In Weiterbildung der Erfindung mit einer Ummantelung versehen werden. Eine solche Ummantelung ist beispielsweise ein separates Bauteil (zum Beispiel eine Hülse), die über die bis hierhin fertiggestellte Stabantenne geschoben wird. Es ist allerdings auch denkbar, dass die Ummantelung in einem Spritzgussverfahren oder vergleichbaren Verfahren aufgebracht wird.
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Im Folgenden ist das erfindungsgemäße Lösungsprinzip nochmals wiedergegeben:
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1 Problem
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Die Montage von isoliertem Kupferdraht an Schrauben-Druckfedern erfordert nach der Montage von Anbauteilen (Glasfaserstäbe, Gewindestücke, usw.) in Schrauben-Druckfedern einen Lötprozess.
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2 Lösungs-Prinzip
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Mittels einer Vorrichtung wird die Schrauben-Druckfeder radial aufgeweitet. Durch den nun größeren Innendurchmesser können Anbauteile quasi kraftlos und exakt positioniert werden. Während der Positionierung von Anbauteilen wird der Kupferdraht zwischen Schrauben-Druckfeder und Glasfaserstab mit eingeführt. Bei Entspannung der Feder drückt die Federkraft den Kupferdraht an den Glasfaserstab, hierbei wird der Kupferdraht fixiert und kontaktiert.
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3 Umsetzung
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Die (Schrauben-)Feder wird durch Einbringen einer Kraft bzw. eines Momentes an geeigneter Stelle im Durchmesser aufgeweitet. Der Kupferdraht wird nun zusammen mit dem Glasfaserstab in die vorgespannte Feder eingeführt. Eine Entspannung der Feder sorgt nun für mechanische Fixierung und elektrische Kontaktierung.
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4 Ablauf
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- 1.) Die Feder wird in die Vorrichtung eingelegt, ggf. verriegelt.
- 2.) Die Feder wird axial vorgespannt.
- 3.) Die Enden der Feder werden an Anschläge angelegt.
- 4.) Die Feder wird durch Drehen mindestens eines Anschlages aufgeweitet.
- 5.) Die Anbauteile werden zusammen mit dem Kupferdraht in der Feder positioniert.
- 6.) Durch zurückdrehen des Anschlags wird die Feder entlastet und der Draht kontaktiert.
- 7.) Die Anbauteile werden geklemmt und die Baugruppe kann entnommen werden.
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5 Verwendung
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(Vor-)Montage von Antennenruten bei welchen durch erhöhte Anforderung an die zulässige Biegung - wie ein reduzierter Biegeradius oder erweiterter Biegewinkel - der Einsatz einer Schraubenfeder - insbesondere einer Schraubendruckfeder - unentbehrlich ist. Hier entfällt die nachträgliche Kontaktierung des Kupferdrahtes an die Schraubenfeder durch einen Lötprozess.
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Das bekannte Verfahren wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 beschrieben.
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Eine Werkzeuganordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ebenfalls im Folgenden beschrieben und ist in 4 gezeigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird weiter im Folgenden anhand der 5 bis 7 beschrieben.
- 1 zeigt den ersten Schritt des Verfahrens zur Herstellung einer Stabantenne, bei der eine Kraft auf eine Spiralfeder aufgebracht wird, um diese aufzuweiten. Als Antennenbauteil sollen bei diesem Ausführungsbeispiel ein Montagefuß 11, der ein Gewinde 12 und einen Befestigungszapfen 13 aufweist, sowie ein Antennenstab 14 dauerhaft mit der Spiralfeder 10 verbunden werden. Mit 15 sind im Bereich des Montagefußes 11 die Durchmesserverhältnisse bezeichnet. Der Außendurchmesser des Befestigungszapfens 13 ist fest und ist nach einer Aufweitung 16 der Spiralfeder 10 derart kleiner, dass er ohne Kraftaufwendung in den aufgeweiteten Befestigungsbereich der Spiralfeder 10 eingeschoben werden kann. Gleiches gilt für den Antennenstab 14, der ohne nennenswerte Kraftaufbringung in den korrespondierenden Befestigungsbereich der aufgeweiteten Spiralfeder 10 eingeschoben werden kann. Auch wenn in 1 im Bereich des rechten Endes der Spiralfeder 10 dargestellt ist, dass der Innendurchmesser der letzten Windung der Spiralfeder 10 etwa dem Außendurchmesser des Antennenstabes 14 entspricht, ist ein Einschieben des Antennenstabes 14 in das Innere der Spiralfeder 10 ohne weiteres möglich, da das Ende der Wicklung der Spiralfeder 10 ohne große Kraftaufbringung ebenfalls aufgeweitet werden kann und der Antennenstab 14 in die weiteren Wicklungen der Spiralfeder 10 (bei Betrachtung der 1 in linke Richtung) eingeschoben werden kann.
- 2 zeigt den Zustand, bei dem das zumindest eine Antennenbauteil, nämlich der Montagefuß 11 und/oder der Antennenstab 14, mittels einer Verschiebung 17 in das Innere der Spiralfeder 10 eingeschoben worden sind. Während dieses Vorganges ist die Spiralfeder 10 noch aufgeweitet, das heißt, dass immer noch eine äußere Kraft auf die Spiralfeder 10 zwecks Aufweitung 16 aufgebracht ist.
- 3 schließlich zeigt, dass die äußere Kraft zur Aufweitung 16 auf die Spiralfeder 10 weggenommen wurde, sodass sich die letzten Windungen der Spiralfeder 10 um den Befestigungszapfen 13 unter Vorspannung legen und diesen dauerhaft fixieren. Gleiches gilt für die letzten Windungen der Spiralfeder 10 im Bereich des Antennenstabes 14. Nicht gezeigt, aber vorhanden sein kann eine Ummantelung, die etwa links von dem Befestigungszapfen 13 des Montagefußes 11 beginnt und sich zumindest über die Spiralfeder 10, vorzugsweise aber auch über den Antennenstab 14 erstreckt (Richtungsangaben beziehen sich auf eine Betrachtung der 3).
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Antennenstab 14 in dem Ausführungsbeispiel (insbesondere 3) nur teilweise in einen Teilbereich der Spiralfeder 10 eingeschoben und festgelegt (festgeklemmt) ist. Es ist jedoch auch denkbar, den Antennenstab 14 mit seinem einen Ende noch weiter in die Spiralfeder 10, insbesondere bis hin zu dem Befestigungszapfen 13, einzuschieben.
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4 zeigt eine Werkzeuganordnung, die manuell zur Herstellung einer Stabantenne bedient werden kann. Ersichtlich ist eine Haltevorrichtung für den Montagefuß 11 sowie Mittel zum Halten und Aufweiten der Spiralfeder 10. Mit Hilfe dieser Haltevorrichtung sowie den Mitteln zum Halten und Aufweiten der Spiralfeder kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Falls die Stabantenne auch einen Antennenstab aufweist, wird dieser Antennenstab 14 in einer weiteren Haltevorrichtung eingespannt, wobei diese Haltevorrichtung, genauso wie die Haltevorrichtung für den Montagefuß, axial in Richtung der Spiralfeder 10 zwecks Einschiebens (Einschiebevorgang 17) ausgebildet ist. Nachdem die Spiralfeder 10 aufgeweitet und der Montagefuß 11 mit seinem Befestigungszapfen 13 und/oder der Antennenstab 14 in den Befestigungsbereich der Spiralfeder 10 eingeschoben worden ist, wird diese äußere Kraft von der Spiralfeder 10 weggenommen, sodass sie sich zusammenziehen kann und dabei im Befestigungsbereich den Befestigungszapfen 13 bzw. den Antennenstab 14 einklemmt. Wichtig bei der gezeigten Werkzeuganordnung ist es, dass sowohl die Mittelachse des Montagefußes 11, die Mittelachse der Spiralfeder 10 und, soweit vorhanden, die Mittelachse des Antennenstabes 14 fluchtend zueinander ausgerichtet sind, um eine stabförmige Antenne (Stabantenne) herstellen zu können
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Während die gezeigte Werkzeuganordnung manuell bedient wird, kann auch alternativ eine automatisierte Herstellung einer Stabantenne denkbar sein.
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In den 5 bis 7 ist das erfindungsgemäße Verfahren gezeigt, wobei auf Basis der Verfahrensschritte, die in den 1 bis 3 dargestellt sind, eine Stabantenne hergestellt wird.
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Die Bauteile, wie zum Beispiel die Spiralfeder 10, der Montagefuß 11 sowie der Antennenstab 14 werden beibehalten. Hinzu kommt ein Draht 18, der bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5 bis 7 zwischen dem Antennenstab 14 und der Spiralfeder 10 eingeklemmt werden soll.
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In 5 ist dargestellt, dass der Draht 18 mit einem Teilbereich in den Verbindungsbereich zwischen der Spiralfeder 10 und dem Antennenstab 14 bewegt wurde.
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In 6 ist dargestellt, dass der eine Endbereich des Antennenstabes 14 den Teilbereich des Drahtes 18 mitnimmt, wobei in diesem Zustand die Spiralfeder 10 durch eine nicht gezeigte Anordnung bzw. Krafteinwirkung derart aufgeweitet ist, dass der Draht 18 zusammen mit dem Antennenstab 14 in den aufgeweiteten Innenbereich der Spiralfeder 10 eingeschoben werden kann.
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In 7 schließlich ist dargestellt, dass der Teilbereich des Drahtes 18, der sich um den Endbereich des Antennenstabes 14 gelegt hat, in den aufgeweiteten Innenbereich der Spiralfeder 10 eingeschoben worden ist. Nachdem dies erfolgt war, wird die auf die Spiralfeder 10 einwirkende Kraft zu deren Aufweitung weggenommen, sodass sich die Spiralfeder 10 zusammenzieht und den Draht 18 zumindest mechanisch auf dem Endbereich des Antennenstabes 14 festgelegt. Sind die Spiralfeder 10 und/oder der Antennenstab 14 aus einem elektrisch leitfähigen Material und ist gleichzeitig zumindest der Teilbereich des Antennenstabes 14 ebenfalls elektrisch leitfähig, erfolgt nicht nur die mechanische Festlegung, sondern auch die elektrische Kontaktierung.
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In den 5 bis 7 ist dargestellt, dass der Draht 18 an der Spiralfeder 10 im Zusammenhang mit dem Antennenstab 14 festgelegt wird. Es ist alternativ oder ergänzend auch denkbar, dass der Draht 18 (und gegebenenfalls ein weiterer Draht) nicht nur im Endbereich des Antennenstabes 14, sondern auch im Befestigungsbereich 13 des Montagefußes 11 festgelegt wird.
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Zur Bildung der fertigen Stabantenne wird beispielsweise der festgelegte Draht 18 gemäß Figur sieben noch Spiral- oder Schrauben- förmig um den Antennenstab 14 gewickelt, wobei die Steigung der Funktion der fertigen Stabantenne angepasst ist.
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Der Draht 18 ist in vorteilhafter Weise ein mit einem Lack ummantelter Kupferdraht, wobei jedoch auch andere Materialien als Kupfer für den Draht 18 und andere Materialien anstelle des Lackes für die Ummantelung des Drahtes 18 denkbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Spiralfeder
- 11
- Montagefuß
- 12
- Gewinde
- 13
- Befestigungszapfen
- 14
- Antennenstab
- 15
- Durchmesserverhältnis
- 16
- Aufweitung
- 17
- Verschiebung
- 18
- Draht
- 50
- Spiralfeder
- 51
- Montagefuß
- 52
- Antennenstab
- 53
- Befestigungsbereich
