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Die Erfindung betrifft ein plattenartiges Trägerelement für eine biegsame Folie, insbesondere für eine biegsame Displayfolie. Die Erfindung betrifft ferner eine Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein solches Trägerelement aufweist, sowie auch auf ein Verfahren zur Herstellung der Anzeigeeinrichtung.
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Dünne Folien, wie bspw. Display- oder auch Spiegelfolien für eine Anzeigeeinrichtung, können zwecks flächiger Abstützung auf einem Trägerelement befestigt werden, wozu das Trägerelement eine entsprechende Montagefläche aufweist.
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Die
DE 10 2015 011 377 A1 beschreibt eine Anzeigevorrichtung (
3) für ein Kraftfahrzeug-Kombiinstrument mit einer OLED-Folie oder OLED-Pixelmatrix (
9), die durch ein Trägerelement (
10) gehalten ist. Die OLED-Folie oder OLED-Pixelmatrix (
9) bildet eine biegbare Anzeigefläche, wobei die Biegung zusammen mit dem Trägerelement (
10) mittels einer Verstelleinrichtung (
30) angepasst werden kann.
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Die
DE 10 2014 016 328 B3 beschreibt eine Anzeigevorrichtung (
12) für einen Kraftwagen mit einem berührungssensiblen und biegsamen bzw. flexiblen Display als Anzeige (
14). Unterhalb von der flexiblen Anzeige (
14) ist ein Träger (
40) angeordnet, in dessen Aussparungen Verstellelemente (
38) einer Verstelleinrichtung (
16) angeordnet sind. Ferner weist der Träger (
40) noch segmentierte Trägerelemente (
44) auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trägerelement für eine biegsame Folie zu schaffen, welches im Wesentlichen ohne Dehnung und/oder Stauchung der daran befestigten Folie gebogen bzw. gewölbt werden kann, sodass dieses Trägerelement insbesondere für entsprechend empfindliche Folien geeignet ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Trägerelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit den nebengeordneten Patentansprüchen erstreckt sich die Erfindung auch auf eine Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die ein solches Trägerelement aufweist, sowie auch auf ein Verfahren zur Herstellung der Anzeigeeinrichtung. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.
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Das erfindungsgemäße plattenartige Trägerelement für eine biegsame Folie weist eine Vorderseite auf, an der die Folie befestigt wird, und eine (gegenüberliegende bzw. abgewandete) Rückseite. Die Vorderseite ist geschlossenflächig bzw. durchgängig ausgebildet, um eine vollflächige Anlage der Folie zu ermöglichen. An der Rückseite sind eine Vielzahl von Vertiefungen vorgesehen bzw. ausgebildet, die in (mehreren) parallelen Reihen mit jeweils mehreren Vertiefungen pro Reihe angeordnet sind. Die Vertiefungen ermöglichen ein Biegen bzw. Krümmen, insbesondere Wölben, des Trägerelements um eine zu den Reihen parallele Biege- bzw. Krümmungsachse ohne Dehnung und/oder Stauchung der Vorderseite.
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Unter einem plattenartigen Trägerelement wird bevorzugt ein (im ungebogenen bzw. unverformten Zustand) im Wesentlichen quaderförmiger Körper (Grundkörper), der bezüglich seiner Länge und Breite relativ dünn bzw. flach und insbesondere überall gleich dick (also mit im Wesentlichen homogener Trägerelementdicke) ausgebildet ist, verstanden. Durch die an der Rückseite vorgesehenen Vertiefungen wird einerseits ein bestimmtes Abstütz- und Biegeverhalten erzielt, wie nachfolgend noch näher erläutert, und andererseits Gewicht bzw. Masse eingespart (Leichtbau). Das plattenartige Trägerelement ist aus einem verformbaren Material, insbesondere aus einem reversibel verformbaren Material, gebildet.
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Unter einer biegsamen Folie wird bevorzugt ein folienartiges Element verstanden, welches bezüglich seiner flächigen Ausdehnung relativ dünn (vorzugsweise dünner als 5 mm, insbesondere dünner als 2 mm) und in einem gewissen Maße ohne Zerstörung flexibel, d. h. biegbar bzw. verformbar ist. Insbesondere handelt es sich um eine biegsame Displayfolie, welche die Funktionen eines Displays, insbesondere eines berührungssensitiven Displays (Touchdisplays), erfüllt. Bei der biegsamen Folie kann es sich aber auch um eine Spiegelfolie (z. B. für ein Head-up-Display), Dekorfolie, Hologrammfolie oder dergleichen handeln. Bevorzugt wird die biegsame Folie bzw. das folienartige Element auf die geschlossenflächige Vorderseite des plattenartigen Trägerelements aufgeklebt oder in sonstiger geeigneter Weise daran befestigt. Je nach Anwendungsfall kann an der Vorderseite eines erfindungsgemäßen plattenartigen Trägerelements nur eine Folie oder es können mehrere Folien befestigt werden, wobei nachfolgend in nicht einschränkender Weise von einer Folie bzw. einem folienartigen Element (Folienelement) ausgegangen wird.
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Einerseits weist das erfindungsgemäße Trägerelement, zumindest an seiner Vorderseite, eine hohe Drucksteifigkeit auf und verfügt darüber hinaus auch über eine relativ hohe Verwindungssteifigkeit. Dadurch bietet das erfindungsgemäße Trägerelement einer an der Vorderseite befestigten biegsamen Folie eine sehr gute flächige Abstützung. Ein unerwünschtes Durchbiegen wird reduziert, ohne das gesamte Trägerelemente unnötig steif und schwer zu gestalten, weswegen das erfindungsgemäße Trägerelement insbesondere für biegsame Displayfolien mit Touchfunktion (berührungssensitive Displayfolien) hervorragend geeignet ist. Ferner lassen sich die Bedienkräfte gut ableiten.
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Andererseits ist das erfindungsgemäße Trägerelement (trotz hoher Druck- und Verwindungssteifigkeit) gut bieg- bzw. krümmbar, insbesondere wölbbar.
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Durch die auf der Rückseite in parallelen Reihen ausgebildeten Vertiefungen bzw. Ausnehmungen können aufgrund eines daraus resultierenden niedrigen Biegewiderstands bevorzugte Biegeachsen (die parallel bzw. raumparallel zu den Reihen sind) vorgegeben werden (dies kann auch als Biegefreiheitsgrad bezeichnet werden), wobei andere (nicht-parallele) Biegeachsen aufgrund hohen Biegewiderstands quasi gesperrt bzw. blockiert werden. Ferner wird ein Biegen bzw. Krümmen, insbesondere Wölben, des Trägerelements ohne Dehnung bzw. Zugbeanspruchung und/oder Stauchung bzw. Druckbeanspruchung der Vorderseite ermöglicht, indem durch die auf der Rückseite ausgebildeten Vertiefungen die sogenannte neutrale Faser bzw. Fläche quasi in die geschlossenflächige Vorderseite verlegt bzw. gelegt ist. Das erfindungsgemäße Trägerelement kann somit zusammen mit einer an bzw. auf der Vorderseite befestigten biegsamen Folie gebogen bzw. gewölbt werden, ohne dass dabei die Folie gelängt oder gestaucht wird, weshalb (beim Biegen bzw. Wölben) keine resultierenden Zug- oder Druckkräfte in der Folie wirken.
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Das vorausgehend erläuterte Abstütz- und Biegeverhalten des erfindungsgemäßen Trägerelements kann durch nachfolgend erläuterte Weiterbildungen und Ausgestaltungen begünstigt werden.
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Die Vertiefungen an der Rückseite des erfindungsgemäßen Trägerelements können identisch ausgebildet sein, womit insbesondere gemeint ist, dass alle Vertiefungen gleiche Umrisse bzw. Umrissgeometrien und gleiche Tiefen aufweisen. Bevorzugt sind diese identisch ausgebildeten Vertiefungen auch in einem gleichmäßigen Muster angeordnet. Die Vertiefungen können aber auch bereichs- bzw. zonenweise unterschiedlich ausgebildet sein, womit insbesondere gemeint ist, dass die Vertiefungen bereichs- bzw. zonenweise unterschiedliche Umrisse bzw. Umrissgeometrien und/oder unterschiedliche Tiefen aufweisen, wodurch das Trägerelement bereichs- bzw. zonenweise unterschiedliche Drucksteifigkeiten und/oder Verwindungssteifigkeiten besitzt. Eine lokale Druck- und/oder Verwindungssteifigkeit in einem bestimmten Bereich bzw. einer bestimmten Zone kann auch über die Anzahl und Anordnung (insbesondere durch eine ungleichmäßige Anordnung) der Vertiefungen in diesem Bereich bzw. in dieser Zone beeinflusst werden.
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Bevorzugt sind die Vertiefungen als nutartige, sich in Längsrichtung der Reihen erstreckende Ausnehmungen bzw. Einkerbungen ausgebildet. Diese nutartigen Ausnehmungen können im Wesentlichen rechteckige Umrisse bzw. Umrissgeometrien, die bevorzugt mit Verrundungen ausgebildet sind, aufweisen. Bevorzugt sind diese nutartigen Ausnehmungen durch Trennstege bzw. Trennwände zu den jeweils benachbarten Ausnehmungen abgegrenzt. Die nutartigen Ausnehmungen benachbarter Reihen können (in Längsrichtung der Reihen) versetzt zueinander angeordnet sein.
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Die Rückseite des erfindungsgemäßen Trägerelements kann wenigstens eine Randzone aufweisen, die ohne Vertiefungen bzw. Ausnehmungen, d. h. vertiefungsfrei, ausgebildet ist. Bevorzugt sind zwei gegenüberliegende Randzonen, d. h. Randzonen an zwei gegenüberliegenden Außenrändern (der Rückseite) ohne Vertiefungen ausgebildet. Die wenigstens eine vertiefungsfreie Randzone kann zur Befestigung bzw. Halterung des Trägerelements und/oder zum Aufbringen von Biegekräften (zum Biegen bzw. Wölben des Trägerelements) vorgesehen sein. Im Bereich einer vertiefungsfreien Randzone kann ferner eine hohe Drucksteifigkeit erzielt werden. Eine solche vertiefungsfreie Randzone kann eine Breite aufweisen, die z. B. dem 0,5-Fachen bis 3,0-Fachen der Trägerelementdicke entspricht.
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Bevorzugt erstrecken sich die Vertiefungen bzw. Ausnehmungen an der Rückseite des erfindungsgemäßen Trägerelements wenigstens über 80 % der Trägerelementdicke, insbesondere wenigstens über 90 % der Trägerelementdicke. D. h., die Vertiefungen weisen eine Tiefe auf, die mindestens dem 0,8-Fachen, insbesondere mindestens dem 0,9-Fachen, der Trägerelementdicke entspricht. Die Wanddicke der geschlossenflächigen Vorderseite ist somit in Bezug auf die Trägerelementdicke vergleichweise dünn, und weist bevorzugt eine Dicke von nur 0,1 mm bis 0,4 mm auf.
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Das erfindungsgemäße plattenartige Trägerelements ist biegbar bzw. krümmbar, insbesondere wölbbar, wobei die Biegung abhängig von der Verformung und vom Material, aus dem das Trägerelement gebildet ist, plastisch, elastisch oder plastisch mit elastischem Anteil sein kann. Bevorzugt ist das Trägerelement, insbesondere einstückig, aus einem elastisch verformbaren Material, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial (Polymer), gebildet und ist insbesondere spritzgießend oder generativ bzw. additiv gefertigt.
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Eine erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug (Kraftfahrzeuganzeigeeinrichtung) weist wenigstens ein erfindungsgemäßes (plattenartiges) Trägerelement auf sowie wenigstens eine an dessen Vorderseite befestigte, z. B. aufgeklebte, biegsame Displayfolie, insbesondere mit Touchfunktion (berührungssensitive Displayfolie). Das Trägerelement ist zusammen mit der Displayfolie gebogen, wobei insbesondere die Vorderseite mit der Displayfolie konvex nach vorne bzw. außen gekrümmt bzw. gewölbt ist, sodass die Anzeigeeinrichtung eine (konvexe) Krümmung bzw. Wölbung aufweist. Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung kann bspw. in einer Mittelkonsole angeordnet oder Bestandteil eines Kombiinstruments sein (etwa wie in der
DE 10 2014 016 328 B3 oder
DE 10 2015 011 377 A1 beschrieben). Ferner kann wenigstens ein Mittel (Arretiermittel) vorgesehen sein, mit dem die Biegung, also die Krümmung bzw. Wölbung (d. h. der gebogene, also der gekrümmte bzw. gewölbte Zustand der Anzeigeeinrichtung) arretiert bzw. arretierbar ist. Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung ist sowohl für das Interieur als auch für das Exterieur eines Kraftfahrzeugs geeignet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der o. g. Anzeigeeinrichtung umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines erfindungsgemäßen (plattenartigen) Trägerelements und Bereitstellen (wenigstens) einer biegsamen Displayfolie (bspw. einer OLED-Folie) bzw. eines folienartigen Displayelements, insbesondere mit Touchfunktion (berührungssensitive Displayfolie);
- - Befestigen der Displayfolie an bzw. auf der Vorderseite des (unverformten bzw. ungebogenen) Trägerelements, insbesondere durch flächiges Aufkleben;
- - Biegen bzw. Krümmen, insbesondere Wölben, des Trägerelements zusammen mit der daran befestigten Displayfolie, insbesondere um eine zu den Vertiefungsreihen an der Rückseite des Trägerelements parallele Biege- bzw. Krümmungsachse, wobei die Displayfolie keiner Dehnung und/oder Stauchung ausgesetzt ist;
- - gegebenenfalls Arretieren des gebogenen bzw. gewölbten Zustands, insbesondere mithilfe wenigstens eines an der Rückseite angeordneten Arretiermittels.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
- 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung.
- 2 zeigt die Rückseite des plattenartigen Trägerelements der Anzeigeeinrichtung aus 1 im unverformten bzw. ungebogenen Zustand.
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Die in 1 gezeigte Anzeigeeinrichtung 100 umfasst ein Trägerelement 200 und eine biegsame Displayfolie 300, die an der Vorderseite bzw. Vorderfläche 210 des Trägerelements 200 befestigt, insbesondere aufgeklebt ist.
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Die Vorderseite 210 des Trägerelements 200 ist geschlossenflächig ausgebildet, um eine vollflächige Anlage und gegebenenfalls Verklebung der Displayfolie 300 zu ermöglichen. Die Anzeigeeinrichtung 100 weist eine nach vorne (zur Vorderseite 210) zeigende konvexe Biegung bzw. Krümmung auf, die auch als Wölbung bezeichnet werden kann, derart, dass das Trägerelement 200 zusammen mit der Displayfolie 300 um eine Biege- bzw. Krümmungsachse B gebogen und bevorzugt in diesem gewölbten Zustand auch arretiert ist.
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2 zeigt die Rückseite bzw. Rückfläche 220 des plattenartigen Trägerelements 200 im unverformten bzw. ungebogenen Zustand. Das Trägerelement 200 weist einen flachen, quaderförmigen Körper mit rechteckiger Kontur und homogener Dicke (Trägerelementdicke) auf. Die Abmessungen können bspw. 300 mm x 200 mm x 6 mm betragen. Das Trägerelement 200 kann auch andere Abmessungen und/oder eine andere Kontur (bspw. eine trapezförmige, rhombenförmige oder dreieckige Kontur) aufweisen. Das Trägerelement 200 ist bevorzugt einstückig (monolithisch) aus einem elastisch verformbaren Kunststoffmaterial gebildet, sodass das Trägerelement 200 flexibel biegbar bzw. krümmbar ist.
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Die Rückseite 220 ist mit einer Vielzahl von Vertiefungen 230 ausgebildet, die durch lamellenartige Trennstege bzw. Trennwände zueinander abgegrenzt sind. Diese Trennstege bzw. Trennwände tragen zu einer hohen Druck- und Verwindungssteifigkeit bei und ermöglichen eine sehr gute Abstützung bzw. Ableitung von Bedienkräften, die insbesondere senkrecht zur Vorderseite 210 aufgebracht werden. Die Gesamtheit der Vertiefungen 230 kann auch als Vertiefungsstruktur bezeichnet werden.
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Die Vertiefungen 230 sind in parallelen Reihen R mit jeweils mehreren Vertiefungen 230 pro Reihe R angeordnet. Die Reihen R können auch als Vertiefungsreihen bezeichnet werden. Die mittels Hilfslinien angedeuteten Reihen R verlaufen gerade von einem Außenrand zum gegenüberliegenden Außenrand. Die Vertiefungen 230 sind als nutartige, sich in Längsrichtung der Reihen R erstreckende Ausnehmungen ausgebildet und weisen im Wesentlichen rechteckige Umrisse bzw. Umrissgeometrien mit Verrundungen (an den Schmalseiten) auf. Um eine geschlossenflächige Vorderseite 210 zu erhalten, sind die Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 230 in Dickenrichtung nicht durchgängig ausgebildet, erstrecken sich aber bevorzugt über wenigstens 80 % der Trägerelementdicke, insbesondere über wenigstens 90 % der Trägerelementdicke.
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In Längsrichtung der Reihen R sind die nutartigen Ausnehmungen 230 benachbarter Reihen R versetzt zueinander angeordnet, derart, dass die Trennstege bzw. Trennwände zwischen den Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 230 einer Reihe R in Querrichtung auf die Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 230 der benachbarten Reihen treffen, d. h. an den Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 230 der benachbarten Reihen enden.
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Die Vertiefungen 230 sind außerdem bereichs- bzw. zonenweise unterschiedlich ausgebildet, derart, dass gemäß Darstellung die nutartigen Ausnehmungen 230 in der rechten Randzone kürzer ausgebildet sind, wodurch das Trägerelement 230 lokal in diesem Bereich bzw. in dieser Zone eine höhere Druck- und Verwindungssteifigkeit aufweist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die nutartigen Ausnehmungen 230 in Längsrichtung der Reihen R sukzessive länger und/oder kürzer werden, um eine graduelle Veränderung der Druck- und Verwindungssteifigkeit zu erzielen. Grundsätzlich kann jede einzelne Vertiefung bzw. Ausnehmung 230 individuell in ihrer Umrissgeometrie und Tiefe variiert werden. Dadurch können das Abstütz- und Biegeverhalten sowie die Druck- und Verwindungssteifigkeit des plattenartigen Trägerelements 200 ortsabhängig präzise eingestellt werden (im Übrigen hat auch die Gestaltung der Trennstege bzw. Trennwände, bspw. deren Wanddicken, Einfluss), insbesondere mit graduellen Übergängen.
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Die Rückseite 220 des Trägerelements 200 weist zudem zwei gegenüberliegende Randzonen 240 auf (gemäß Darstellung am oberen und unteren Außenrand), die ohne Vertiefungen 230 bzw. vertiefungsfrei ausgebildet sind.
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Zur Herstellung der in 1 gezeigten Anzeigeeinrichtung 100 wird die biegsame Displayfolie 300 an der geschlossenflächigen Vorderseite 210 des unverformten bzw. ungebogenen Trägerelements 200 befestigt, insbesondere aufgeklebt. Danach erfolgt ein Biegen bzw. Wölben des plattenartigen Trägerelements 200 zusammen mit der daran befestigten Displayfolie 300 um eine zu den Vertiefungsreihen R parallele Biegeachse B, wie in 2 durch die Pfeile W veranschaulicht. Gegebenenfalls erfolgt dann noch ein Arretieren des gebogenen bzw. gewölbten Zustands.
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Beim Biegen bzw. Wölben W wird der Displayfolie 300 das Biegeverhalten des Trägerelements 200 aufgezwungen. Allerdings wird durch die Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 230 die neutrale Faser bzw. Fläche konstruktiv in die geschlossenflächige Vorderseite 210 verlegt. Das bedeutet, dass aus der Biegung bzw. Wölbung nicht wie sonst üblich eine Dehnung bzw. Zugbeanspruchung der Vorderseite 210 und eine Stauchung bzw. Druckbeanspruchung der Rückseite 220 resultiert, sondern dass durch die unsymmetrische Lage der neutralen Faser bzw. Fläche fast ausschließlich eine Stauchung der Rückseite 220 stattfindet (die Verformung erstreckt sich quasi nur auf die Vertiefungsstruktur an der Rückseite 220). Somit wird die Displayfolie 300 an der Vorderseite 210 des Trägerelements 200 nicht gelängt, sodass keine Zugkräfte in der diesbezüglich empfindlichen Displayfolie 300 auftreten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015011377 A1 [0003, 0019]
- DE 102014016328 B3 [0004, 0019]
