DE2314169A1 - BINARY ELECTRIC INDICATOR - Google Patents
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Description
PHA.20588. Va/EVH. PHA.20588 . Va / EVH.
23U16923U169
iV.iV.
Anmelder: North American FMlinc Corp.Applicant: North American FMlinc Corp.
A!i:eNa.FHA.20?88 ö vom: 1 c . März 1°73A! I: eNa.FHA.20? 88 ö dated: 1 c . March 1 ° 73
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Anzeiger mit zwei Zustanden und insbesondere auf binäre magnetische Anzeiger mit einer nicht luniineszierenden, gegebenenfalls gefärbten Anzeige.The invention relates to a two-state electromagnetic indicator, and more particularly to binary ones magnetic indicator with a non-luminous, optionally colored display.
Nichtlumineszierende magnetische Anzeigevorrichtungen sind bereits bekannt. Bei einer Anzahl Beispiele bekannter Vorrichtungen werden gelenkige, drehbare oder geradlinig verschiebbare Anzeigemittel benutzt, die entweder von Dauermagneten, oder von einem elektromagnetischen Element erregt werden. In gewissen Fällen sind die gelenkigen Vorrichtungen magnetisch und werden sie mittels sich abstossender oder sich anziehender Magnetfelder bewegt. Diese Anforderung der Gelenkigkeit hat einen unnötig grossen Umfang und eine grosseNon-luminescent magnetic displays are already known. A number of examples of known devices have become articulated, rotatable, or rectilinear Slidable display means used, which are excited either by permanent magnets, or by an electromagnetic element will. In certain cases the articulated devices are magnetic and they become repulsive or by means of one another attracting magnetic fields. This requirement of flexibility has an unnecessarily large scope and a large one
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Verwickeltheit derartiger Anzeiger zur Folge. Andere Typen bekannter magnetischer Anzeiger verwenden eine Erregungsreihenfolge in mehreren Schritten zur Erzielung der erforderlichen Aenderung der Anzeige im Anzeiger, Diese Typen Vorrichtungen sind ebenfalls ausserordentlich verwickelt und ihre Herstellung ist unwirtschaftlich teuer. Diese bekannten Vorrichtungen können auch keine besonders hohe Geschwindigkeiten bei Aenderungen des Zustandes des Anzeigers erreichen. Viele dieser Vorrichtungen können auch nicht verriegelt werden oder haben kein "Gedächtnis".Entanglement in such indicators. Other types of known magnetic indicator using an excitation sequence in several steps to achieve the necessary change in the indicator in the Scoreboard These types devices involved also extraordinary and their production is uneconomical. These known devices are also unable to achieve particularly high speeds when the state of the indicator changes. Also, many of these devices cannot be locked or have no "memory".
Die Erfindung bezweckt daher, einen binären Anzeiger zu schaffen, der einfach wirkt und sich wirtschaftlich herstellen lässt. The invention therefore aims to provide a binary indicator which is simple in appearance and which can be manufactured economically.
Weiter bezweckt die Erfindung, einen magnetisch wir kenden binären Anzeiger zu schaffen, der ein Anzeigemittel enthält, das ohne gelenkige Struktur seinen Zustand ändert.Another object of the invention is to provide a magnetically we kenden binary indicator which contains a display means which changes its state without an articulated structure.
Ausserdem bezweckt die Erfindung, einen magnetischen binären Anzeiger zu schaffen, der sich gut für Miniaturisierung anpassen lässt.Another object of the invention is to provide a magnetic binary indicator which can be easily adapted for miniaturization.
Auch bezweckt die Erfindung, einen magnetischen binären Anzeiger zu schaffen, der in einem Muster derartiger Anzeige-Elemente verwendet werden kann.Another object of the invention is to provide a magnetic binary indicator which can be used in a pattern of such display elements.
Weiter bezweckt die Erfindung, einen binären magnetischen Anzeiger zu schaffen, der von einem einzigen Gleichspannungsimpuls erregt werden kann.Another object of the invention is to provide a binary magnetic indicator which is operated by a single DC voltage pulse can be excited.
Auch bezweckt die Erfindung noch, einen binären magnetischen Anzeiger zu schaffen, der besonders schnell seinen Zustand ändern kann,The invention also aims to create a binary magnetic indicator that can change its state particularly quickly,
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Weiter bezweckt die vorliegende Erfindung, einenAnother object of the present invention is to provide a
binären magnetischen Anzeiger zu schaffen, der seinen geänderten Zustand nach dem Verschwinden des Eingangssignals beibehalten kann und in diesem Zustand verriegelt bleibt.binary magnetic indicator to create its changed Can maintain the state after the input signal has disappeared and remains locked in this state.
Nach der Erfindung enthält ein elektromagnetischer Anzeiger mit zwei Zuständen: ein elektromagnetisches Element mit einem ferromagnetisehen Kern und mindestens einer Spule; ein dauernd magnetisiertes Anzeigemittel mit einem flachen oberen und einem flachen unteren Teil, das an einem Ende des ferromagnetisehen Kernes liegt und magnetisch mit diesem Kern gekoppelt ist, auf dem oberen und dem unteren Teil Anzeigeelemente aufweist und zur Anzeige eines der beiden Zustände dient; transparente Mittel, die das Anzeigemittel abdecken und eine Grenze für den Abstand bilden, über den sich das genannte Anzeigemittel bewegen kann, und Mittel, mit deren Hilfe der genannten Spule ein Strom zugeführt wird, um in dem elektromagnetischen Element ein Magnetfeld zu erzeugen, das dem Magnetfeld des Anzeigemittels entgegengesetzt und grosser als das letztere Feld ist, wodurch das Anzeigemittel von dem Feld des elektromagnetischen Elements abgestossen wird und, nachdem es gegen die Abdeckmittel gestossen ist, umkippt und wieder mit dem Magnetkern gekoppelt wird.According to the invention, an electromagnetic indicator having two states includes: an electromagnetic element with a ferromagnetic core and at least one coil; a permanently magnetized display means with a flat one upper and a flat lower part which lies at one end of the ferromagnetic core and is magnetic with it The core is coupled, has display elements on the upper and the lower part and for displaying one of the two States serves; transparent means covering the display means and forming a limit for the distance over which said indicating means can move, and means by means of which a current is supplied to said coil in order to to generate a magnetic field in the electromagnetic element which is opposite to the magnetic field of the display means and is larger than the latter field, whereby the display means repelled by the field of the electromagnetic element is and, after it has hit the cover means, overturns and is coupled again to the magnetic core.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigernThe invention is explained in more detail below, for example with reference to the drawing. Show it
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den binären magnetischen Anzeiger nach der Erfindung,Fig. 1 is a longitudinal section through the binary magnetic indicator according to the invention,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Anzeiger längs der Linie 2-2 der Fig. 1, undFig. 2 is a cross-section through the indicator along line 2-2 of Fig. 1, and
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Fig. 3A bis 3G eine Reihe von Schnitten durch den Anzeiger während der Aufeinanderfolge von Bewegungen zur Veranschaulichung der Zustandsänderung des magnetischen Anzeigers.3A to 3G show a series of sections through the indicator during the sequence of movements to illustrate the change in state of the magnetic indicator.
Fig. 1 zeigt ein elektromagnetisches Element mit einem ferromagnetischen Kern 20 und einer Spule 1*f. Ein dauernd magnetisiertes Anzeigemittel 22 mit einem flachen oberen und einem flachen unteren Teil ist mit einem Ende des Kernes 20 verklebt und ist mit diesem Kern magnetisch gekoppelt. Das Anzeigemittel, das normalerweise die Form einer flachen Scheibe aufweist, ist in diesem Beispiel mit binären Anzeigeelementen auf dessen flachen Teilen versehen. Die Anzeigeelemente dienen zur Anzeige eines von zwei Zuständen. Ein transparentes Mittel in Form eines Kunststoffdeckels 15 bedeckt das Anzeigemittel 22. Mittel, im vorliegenden Falle Stromzuftihrungsdrähte 28, führen der Spule einen Strom zu, um in der elektromagnetischen Einheit ein Magnetfeld zu erzeugen.Fig. 1 shows an electromagnetic element with a ferromagnetic core 20 and a coil 1 * f. A permanently magnetized display means 22 having a flat top and a flat bottom is one end of the core 20 and is magnetically coupled to this core. The display means that usually takes the form a flat disk, is provided in this example with binary display elements on its flat parts. The display elements are used to display one of two states. A transparent means in the form of a Plastic cover 15 covers the display means 22. Means, in the present case power supply wires 28, lead the Coil a current to generate a magnetic field in the electromagnetic unit.
Der Anzeiger befindet sich grundsätzlich in einem nichtmagnetischen Gehäuse 13» das in dieser Ausführungsform an beiden Enden offen ist. Das Material dieses Gehäuses besteht in diesem Beispiel aus Kunststoff und das Gehäuse weist eine im allgemeinen zylindrische Form auf. Die Vorderseite oder das obere Ende des Gehäuses wird vorzugsweise mit einem sich nach innen erstreckenden Flansch ausgeführt, der ein Wiedergabefenster (17) definiert und als Schulter dient, die einen geeigneten transparenten Deckel tragen kann,The indicator is basically located in a non-magnetic housing 13 in this embodiment is open at both ends. In this example, the material of this housing consists of plastic and the housing has a generally cylindrical shape. The front or top of the housing is preferred executed with an inwardly extending flange defining a display window (17) and as a shoulder which can carry a suitable transparent lid,
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Dieser Deckel 15 ist vorzugsweise aus Kunststoff oder Glas hergestellt und kann eine geeignete Vergrösserungslinse 19 enthalten, um die Sichtbarkeit zu vergrössern. Ein Spulenkörper 10 ist in qem Gehäuse 13 abgestützt und ruht auf dem transparenten Deckel 15. Der Deckel ist mit dem Flansch 11 verkittet oder wird durch den Spulenkörper 10 mechanisch gegen diesen Flansch gedrückt gehalten. Der Spulenkörper, der sich in der Aussparung 12 des Gehäuses 13 befindet, kann darin festgeskittet sein oder kann mechanisch an der Stelle gehalten werden.This cover 15 is preferably made of plastic or glass and can have a suitable magnifying lens 19 included to increase visibility. A bobbin 10 is supported in qem housing 13 and rests on the transparent cover 15. The cover is cemented to the flange 11 or is mechanical by means of the bobbin 10 held pressed against this flange. The bobbin, which is located in the recess 12 of the housing 13, can be cemented into it or can be held in place mechanically.
Die elektromagnetische Einheit 14 enthalt den Spulenkörper 10, der einen Hohlkörper 16 aufweist, und trägt eine aus Isolierdraht bestehende Spule 18. In dem Körper der Spule befindet sich ein magnetisierbarer Kern 20. Der magnetisierbare Kern ist vorzugsweise aus Weicheisen hergestellt. In gewissen Fällen, in denen eine stärkere Verriegelung oder magnetische Kopplung erforderlich ist, kann der Kern jedoch aus gehärtetem Stahl hergestellt sein. Das obere Ende des Kernes liegt im allgemeinen in derselben Ebene wie der Spulenkörper 10 und ist auch mit dem Anzeigeelement oder der magnetischen Scheibe 22 in Kontakt. Das untere Ende des Kernes 20 liegt in derselben Ebene wie das Ende des Spulenkörpers 10. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist das untere Ende des Spulenkörpers einen doppelten Flansch 2k und 26 auf. Der Flansch 2k dient zur Abstützung der Drahtspule, während der Flansch 26 den ZufUhrungsdraht 28, oder Klemmen, die mit dem magnetischen Anzeiger verbunden sein können, abstützt, Das Gebiet 30 zwischen den beiden unteren Flanschen bildetThe electromagnetic unit 14 contains the coil body 10, which has a hollow body 16, and carries a coil 18 made of insulating wire. A magnetizable core 20 is located in the body of the coil. The magnetizable core is preferably made of soft iron. However, in certain cases where a stronger locking or magnetic coupling is required, the core can be made of hardened steel. The upper end of the core lies generally in the same plane as the bobbin 10 and is also in contact with the display element or magnetic disk 22. The lower end of the core 20 lies in the same plane as the end of the bobbin 10. As shown in FIG. 1, the lower end of the bobbin has a double flange 2k and 26. The flange 2k serves to support the wire spool, while the flange 26 supports the feed wire 28, or clamps which may be connected to the magnetic indicator, forming the area 30 between the two lower flanges
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den Endpunkt für die Drahtspule 18 und den Zuführungsdraht Es kann wünschenswert sein, die elektromagnetische Einheit über eine geeignete isolierende Gussverbindung innerhalb des Gehäuses zu halten.the end point for the wire spool 18 and lead wire It may be desirable to have a suitable insulating cast connection within the electromagnetic assembly of the housing.
Die Anzeigerscheibe 22 ist mit binären Anzeigeelementen versehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Anzeigeelemente zwei vorher bestimmte verschiedene Farben auf, die auf den Seiten der Scheibe 22 angebracht sind. Die Scheibe 22 ist als ein Dauermagnet mit einem Paar getrennter Pole ausgebildet, Ein geeignetes Baumaterial ist eine Ferritzusammensetzung mit einem elastomeren Bindemittel. Die Anzeigerscheibe 22 befindet sich in einem Raum 32, der von dem transparenten Deckel 15 begrenzt wird, der vorzugsweise gewölbt ist. Die Scheibe 22 weist erheblich kleinere Abmessungen als der Deckel auf, so dass sie lose in den Raum passt. Dadurch hat die Scheibe eine grosse Bewegungsfreiheit, die ihr gestattet, umzukippen und sichselbst in dem Magnetfeld auszurichten, wie nachstehend beschrieben wird. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, befindet sich die Scheibe mehr oder weniger in einer mittleren Lage und im verriegelten Zustand auf dem Kern innerhalb des Querschnittes des Deckels 15·The indicator disk 22 is provided with binary display elements. In the illustrated embodiment, the Display elements have two predetermined different colors which are applied to the sides of the disc 22. The disc 22 is formed as a permanent magnet with a pair of separate poles. A suitable building material is a ferrite composite with an elastomeric binder. The indicator disc 22 is located in a space 32 of the transparent cover 15 is limited, which is preferably curved. The disc 22 has considerably smaller dimensions than the lid so that it fits loosely in the room. This gives the disc a great freedom of movement, which allows it to tip over and align itself in the magnetic field, as will be described below. As in Fig. 2 is shown, the disc is more or less in a middle position and in the locked state on the core within the cross section of the lid 15
Die Wirkungsweise des magnetischen binären Anzeigeelements wird nachstehend an Hand der Fig. 3A-G beschrieben.The operation of the magnetic binary display element is described below with reference to FIGS. 3A-G.
Fig. 3A zeigt den normalen Ruhezustand des Anzeigers. Die Anzeigerscheibe 22 besitzt zwei magnetische Teile, und zwar einen Nordpolteil 30 und einen Südpolteil 31. Im Ruhezustand wird, vorausgesetzt, dass dem Elektromagneten3A shows the normal idle state of the indicator. The indicator disk 22 has two magnetic parts, namely a north pole part 30 and a south pole part 31. Im Rest state is provided that the electromagnet
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kein Strom zugeführt wird, die Anzugskraft des nächstliegenden Dauerpols der Scheibe 22 auf dem Magnetkern dafür sorgen, dass die Lage der Anzeigerscheibe auf der Kernoberfläche beibehalten wird. Die obere Fläche des Nordpolteiles der Anzeigerscheibe 22 ist über die Linse 19 der Abdeckhaube sichtbar. Wenn eine Farbenänderung verlangt wird, wird dies dadurch erhalten, dass dem Zuführungsdraht 28 ein von einer Gleichstromquelle erzeugtes Gleichstromsignal zugeführt wird, das seinerseits die elektromagnetische Einheit 14 erregt. Wenn dies in der Konfiguration nach Fig. 3A erfolgt und das Gleichstromsignal eine genügende Polarität und Grosse aufweist, wird die Spule ein Magnetfeld erzeugen, das dem Magnetfeld der dauermagnetischen Pole der Scheibe 22 entgegengesetzt und grosser als das letztere Feld ist. Das Feld wird in dem ferromagnetischen Kern 20 konzentriert, so dass das obere Ende des Kernes (in diesem Falle) ein Südpol und das untere Ende ein Nordpol wird. Durch die Stärke dieses abstossenden Feldes wird die Scheibe von dem Kern 20 ab bewegt, wie in Fig. 3B dargestellt ist. Die relative GItichmässigkeit des abstossenden Feldes bewirkt, dass sich die Scheibe anfänglich in Richtung auf die Linse 19 bewegt, ohne dass sie umkippt.no power is supplied, the tightening force of the closest Permanent pole of the disc 22 on the magnetic core ensure that the position of the indicator disc on the core surface is retained. The upper surface of the north pole part of the indicator disk 22 is over the lens 19 of the cover hood visible. If a color change is required this is accomplished by having the lead wire 28 one of a Direct current source generated direct current signal is supplied, which in turn excites the electromagnetic unit 14. If this is done in the configuration according to FIG. 3A and that DC signal has sufficient polarity and size, the coil will generate a magnetic field that the Magnetic field of the permanent magnetic poles of the disc 22 opposite and larger than the latter field. The field is concentrated in the ferromagnetic core 20 so that the upper end of the core (in this case) has a south pole and the lower end becomes a north pole. The disk is detached from the core 20 by the strength of this repulsive field moved as shown in Fig. 3B. The relative equality of the repulsive field causes the disk to initially move in the direction of the lens 19 without that she falls over.
In Fig. 3G ist dargestellt, dass die magnetische Scheibe gegen die Linse 19 stösst, die als Anschlag für die Scheibe dient. Wenn das Magnetfeld vollkommen ausgeglichen wäre (was in praktischen Situationen unmöglich ist), würde die Scheibe gegen die Linse gedrückt bleiben, bis der Gleichstromimpuls entfernt werden würde. Es wird SachverständigenIn Fig. 3G it is shown that the magnetic disc hits the lens 19, which acts as a stop for the Disc serves. If the magnetic field were perfectly balanced (which is impossible in practical situations), would keeping the disk pressed against the lens until the DC pulse would be removed. It becomes expert
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in bezug auf das Ausgleichen entgegengesetzter magnetischer Kräfte klar sein, dass eines der Elemente die Neigung hat, seitlich abzugleiten. Dieser Effekt tritt in der vorliegenden Situation auf. Fig. 3D zeigt diese seitliche Bewegung infolge des Ungleichgewichts im Magnetfeld. Die Scheibe gleitet zu dem schwächsten Teil des abstossenden Feldes ab. Fig. 3E zeigt den Punkt, an dem die anziehenden und abstossenden Kräfte einander nahezu gleich sind. In dieser Lage ist die magnetische Anzeigerscheibe 22 im Vergleich zu ihrer Anfangslage Ober etwa 90° gekippt. Die Fig. 3F und 3G zeigen die Rückkehr der Anzeigerscheibe in die Anfangslage, wobei nun der Nordpol 30 neben dem Südpol 31 des elektromagnetischen Kernes liegt, und wobei 31» der Südpol, der ursprünglich von der Linse abgekehrt war, den Anzeigerteil bildet, der über die- Linse 19 sichtbar ist.in relation to the balancing of opposing magnetic forces, it should be clear that one of the elements has the tendency slide sideways. This effect occurs in the present situation. Figure 3D shows this lateral movement as a result the imbalance in the magnetic field. The pane slides shut the weakest part of the repelling field. Fig. 3E shows the point at which the attractive and repulsive forces are almost equal to each other. The magnetic indicator disk 22 is in this position compared to its initial position Tilted over about 90 °. Figures 3F and 3G show the return the indicator disc in the initial position, with the north pole 30 next to the south pole 31 of the electromagnetic Core, and where 31 »the south pole, which was originally turned away from the lens, forms the indicator part, the through the lens 19 is visible.
Auf diese Weise ist ein vollständiger Zyklus der magnetischen Anzeigervorrichtung gezeigt. Die umgekippte Scheibe wird in der in Fig. JG dargestellten Lage bleiben, bis der Kern innerhalb eines Feldes magnetisiert wird, das dem Magnetfeld der Scheibe entgegengesetzt ist. Dies erfolgt entweder dadurch, dass eine Spannung einer entgegengesetzten Polarität an den Zuführungsleiter 28 angelegt wird, oder dadurch, dass eine zweite Wicklung angebracht wird, die gegensinnig auf die Spule 18 aufgewickelt wird, um die geeignete magnetische Polarität zu erhalten.In this way one complete cycle of the magnetic indicator device is shown. The overturned disk will remain in the position shown in Figure JG until the core is magnetized within a field opposite to the magnetic field of the disk. This is done either by applying a voltage of opposite polarity to the feed conductor 28, or by applying a second winding which is wound in opposite directions on the coil 18 in order to obtain the appropriate magnetic polarity.
Die Bauart nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie "Gedächtnis" aufweist. Das heisst, dass, wenn das Eingangssignal entfernt wird, derThe design of the present invention is characterized by having "memory". That means that when the input signal is removed, the
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geänderte Zustand des Anzeigers beibehalten wird. Auch können Eingangssignale derselben PolaritSt die Lage des Anzeigers nicht ändern. Nur ein Signal entgegengesetzter Polarität kann eine Zustandsänderung herbeiführen. Dieses Merkmal kann die logische Schaltung, die zum Betreiben der Vorrichtung benötigt wird, erheblich vereinfachen.changed state of the indicator is retained. Input signals of the same polarity can also determine the position of the indicator do not change. Only a signal of opposite polarity can bring about a change of state. This feature can be the greatly simplify logic circuitry required to operate the device.
Es sei bemerkt, dass die Anwendung eines grossen elektromagnetischen Elements und einer verhältnismässig kleinen Scheibe mit einer kleinen Masse ein sehr grosses Kraft/Masse-Verhältnis hervorruft. Dadurch kann der Anzeiger besonders schnell seinen Zustand ändern. In der Praxis ist eine Schaltgeschwindigkeit in der GrBssenOrdnung von 30 msec gemessen, aber dieser Wert ist nicht als ein Grenzwert für die Schaltgeschwindigkeit zu betrachten.It should be noted that the use of a large electromagnetic element and a relatively small one Disc with a small mass produces a very large force / mass ratio. This makes the scoreboard special quickly change its state. In practice, a switching speed of the order of 30 msec is measured, but this value is not to be regarded as a limit value for the switching speed.
Es dürfte einleuchten, dass der binäre magnetische Anzeiger nach der Erfindung eine einfache, preiswerte Einheit ist, die keine Teile enthält, die sich durch Reibung abnutzen; der einzige bewegbare Teil in dieser Einheit ist das Anzeigeelement selbst. Die Vorrichtung kann besonders klein gemacht und leicht für Miniaturisierung angepasst werden. Dieser Vorrichtungstyp lässt sich vorteilhaft in einer Reihe derartiger Vorrichtungen zum Erhalten einer geeigneten Darstellung alfanumerischer Zeichen verwenden. Die Vorrichtung kann auch als einfaches Anzeigeelement für jeden Parameter verwendet werden, der in ein elektrisches Gleichstromsignal umgewandelt ist.It should be evident that the binary is magnetic The indicator of the invention is a simple, inexpensive unit that does not contain parts that are subject to frictional wear; the only movable part in this unit is the display element itself. The device can be made particularly small and easily adapted for miniaturization. This type of device can be advantageously used in a number of such Use devices to obtain an appropriate representation of alphanumeric characters. The device can also be used as a simple display element can be used for each parameter which is converted into an electrical direct current signal.
Obgleich die Vorrichtung für einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben ist, ist es einleuchtend, dass für den Fachmann im Rahmen der vorliegenden Erfindung viele Abarten möglich sind. 30984 1/04 18Although the device has been described for a few preferred embodiments, it will be evident that for Many variants are possible for the person skilled in the art within the scope of the present invention. 30984 1/04 18
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