DE2924204A1

DE2924204A1 - Lautsprecher und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2924204A1
Application number: DE19792924204
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Koizumi; Mamoru Osato
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1978-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1979-12-20
Also published as: GB2023375B; NL7904671A; CA1136261A; DE2924204C2; JPS54163023A; JPS603277B2; FR2428951A1; FR2428951B1; US4272653A; GB2023375A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher gemäß dem Gattungsbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Lautsprechers gemäß Gattungsbegriff von Patentanspruch 10.

Konventionelle Lautsprecher mit Flachmembran enthalten ein Schwingungsknoten-Anregungssystem, welches so ausgelegt ist, daß ein Schwingungsknotenbereich mit zu Eigenschwingungen der Membran mit niedriger Ordnungszahl angeregt wird, um die unterteilte Schwingungszone der Membran auf einen höheren Frequenzbereich anzuheben.

Diese Lautsprecher haben gewöhnlich eine ebene Flachmembran mit flächengleichen Vorder- und Rückseiten, so daß die Schwingungsart unmittelbar durch die Abstrahlfläche bzw. die Oberflächenzone der Membran bestimmt wird. Demgemäß ist die Abmessung einer Schwingspule zur Anregung eines Schwingungsknotenbereiches einer unterteilten Schwingungsart ebenso abhängig von der Abstrahlfläche der Flachmembran.

Bei herkömmlichen Lautsprechern der genannten Art wird bei Vergrößerung der Membranoberfläche zwangsläufig der Durch-

messer der Schwingspule und folglich müssen dann

auch die Abmessungen des Magnetsystems, eines■-Rahmens und anderer zugeordneter Elemente größer werden, so daß die Herstellung eines solchen Lautsprechers zu erheblichen Baubeschränkungen und erhöhten Kosten führt.

Ferner ist bei konventionellen Lautsprechern der genannten Art eine Randzone der Membran senkrecht zur Schwingungsebene bzw. in Richtung der Dicke abgeschnitten, so daß beim Anbringen der Membran an einem passenden Randelement Klebstoff in unerwünschte Bereiche gelangen oder aus der Klebe-

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zone herausgepreßt werden kann, wenn die Umfangsfläche der Membran an der Innenfläche des Randelementes entlanggleitet. Zur Vermeidung solcher Menge war es bisher notwendig, entweder den Randbereich vorher zu verbreitern, oder einen speziellen nicht-haftenden Kleber zu verwenden. Falls es ferner bei einer konventionellen Flachmembran mit einer Bienenwaben-Sandwichstruktur nicht gelingt, eine sichere Verbindung zwischen der Membran und dem Randelement herzustellen, dann kann durch Verschiebung von Scheiben der Bienenwaben-Kernschicht ein rauhes Zittergeräusch verursacht werden. Außerdem ist es notwendig, einen ausreichend hohen Druck auf die Verbindungszone zwischen Randelement und Membran aufzubringen, weil der Kleber beim Abbinden einem sog. Schrumpfungseffekt ausgesetzt sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von den vorstehend aufgeführten Nachteilen befreiten Lautsprecher der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung aufzuzeigen.

In bezug auf den Lautsprecher wird diese Aufgabe mit Patentanspruch 1 und in bezug auf das Herstellverfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Lautsprechers besteht darin, daß man die Position, wo ein Schwingungsknotenbereich einer Schwingungsart entsteht, einfach und in gewünschter Weise verschieben kann, ohne die Abstrahlfläche der Flachmembran zu verändern. Dabei wird ein einfacher Anregungsmechanismus verwendet.

Der erfindungsgemäße Lautsprecher hat ferner viele Freiheitsgrade in Auslegung und Herstellung. Er läßt sich in guter

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Qualität bei niedrigen Kosten produzieren.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens läßt sich die Flachmembran mit dem Randelement bei gutem Wirkungsgrad zuverlässig verkleben. Das Randelement braucht nicht vorher expandiert zu werden, und es genügt eine einfache Klebevorrichtung. Dadurch wird der Arbeitsprozeß effektiver .

Nachstehend werden einige, die Merkmale der Erfindung aufweisende Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung, die auch den Stand der Technik enthält, näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen konventionellen Lautsprecher mit Flachmembran,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Lautsprecherausführung,

Fig. 3(A), (B) und (C) schematische Darstellungen von Bewegungsarten eines Schwingungsknotenbereiches bei

einer Schwingungsart der in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel von Fig. 2 enthaltenen Flachmembran ,

Fig. 4, 5 und 6 Perspektiv-Ausschnittsdarstellungen von verschiedenen Beispielen einer äußeren Struktur

des erfindungsgemäßen Flachmembran-Ausführungsbeispiels ,
Fig. 7 einen maßstäblich vergrößerten Teilschnitt durch wesentliche Teile einer bekannten Vorrichtung zum Verkleben der Flachmembran mit einem Randelement

für das konventionelle Lautsprecher-Ausführungsbeispiel von Fig. 1,

Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch eine konventionelle Klebevorrichtung _f

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Fig. 9 einen maßstäblich vergrößerten Teilschnitt durch

wesentliche Teile einer bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Herstellverfahrens verwendeten Klebevorrichtung und

Fig. 10 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klebevorrichtung.

Der in Fig. 1 der Zeichnung geschnitten dargestellte konventionelle Lautsprecher 10 enthält eine dickwandige Flachmembran 11 mit geringer Oberflächendichte und hoher Formsteif igkeit, die beispielsweise eine durch einen sandwichartig mit einer ersten und zweiten Deckschicht 13, 14 belegten Kernabschnitt 12 gebildete Bienenwaben-Sandwichstruktur aufweist. Diese Flachmembran 11 ist mittels eines Randelementes 15 in Verbindung mit einem Dichtungsring 17 an einem Rahmen 16 befestigt, der ferner ein aus einem U-förmigen Joch 19, einem in der Jochmitte angeordneten Magnet 2O, einem auf dem Kopf des Magneten befestigten Polstück und einer von dem Joch getragenen Platte 22 bestehendes Magnetsystem 18 enthält. In einem zwischen Polstück 21 und Platte 22 gebildeten Magnetspalt 23 befindet sich eine Schwingspule 24, die auf einen Spulenkörper 25 gewickelt ist, welche mit einem Ende in einem Schwingungsknotenbereich a einer Schwingungsart an der Flachmembran befestigt ist. Der Spulenkörper 25 ist mittels einer Zentrierspinne am Rahmen 16 abgestützt und so im Magnetspalt 23 zentriert.

Die in dem konventionellen Lautsprecher 10 enthaltene Flachmembran 11 hat eine rechteckige Parallelepiped-Gestalt und folglich auf Vorder- und Rückseite den gleichen Flächeninhalt. Ihre Schwingungsart ist unmittelbar durch die Abstrahlflache der Membran festgelegt, und dadurch ist auch die Position des Schwingungsknotenbereiches a der Schwingungsart bestimmt. Folglich muß die Schwingspule 24 zur Anregung des Schwingungsknostenbereiches a einer Schwingungsart

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der Flachmembran 11 einen Durchmesser R haben, der in Abhängigkeit von der Abstrahlfläche der Flachmembran 11 bestimmt ist. Wenn beispielsweise die Flachmembran 11 eine Abstrahlfläche von 270 mm χ 270 mm hat, muß der Durchmesser R »213 mm groß sein. Eine Schwingspule mit einem so großen Durchmesser R benötigt eine entsprechende Vergrößerung des Magnetsystems 18, des Rahmens 16 und anderer zugehöriger Teile. Dadurch ergeben sich bei der Herstellung solcher Lautsprecher einschneidende bauliche Begrenzungen und erhöhte Herstellkosten.

Das in Fig. 2 geschnitten dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lautsprechers 100 enthält eine beispielsweise in Bienenwabenstruktur ausgebildete Flachmembran 111, deren mit einer ersten und zweiten Deckschicht 113, belegter Kernabschnitt 112 mit einer abgeschrägten Randzone 112a umgeben ist, so daß die erfindungsgemäße Flachmembran 111 auf ihrer Vorderseite einen größeren Flächeninhalt aufweist als auf ihrer Rückseite. Diese Flachmembran 111 ist an ihrem äußeren Rand über ein Randelement 115 an einem Rahmen 116 befestigt, der außerdem ein aus einem ü-förmigen Joch 119, einem in der Mitte dieses Joches angeordneten Magnet 120, einem auf den Kopf des Magneten aufgesetzten Polstück 121 und einer von dem Joch getragenen Platte 122 bestehendes Magnetsystem 118 enthält. Dieses Magnetsystem entspricht im wesentlichen demjenigen des zuvor beschriebenen konventionellen Lautsprechers, und ein mit einer Schwingspule 124 besetzter Spulenkörper 125 ist in der Weise über eine Zentrierspule 126 am Rahmen 116 abgestützt, daß die Schwingspule 124 in einem durch da,s Magnetsystem gebildeten Magnetspalt 123 geführt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Lautsprecher ist der Spulenkörper 125 mit einem Ende in einem Schwingungsknotenbereich a einer Schwingungsart an der Flachmembran 111 befestigt.

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Wie bereits erwähnt, ist die erfindungsgemäße Flachmembran 111 an ihrem äußeren Umfang mit einer angearbeiteten abgeschrägten Randzone 112a versehen, die so verläuft, daß die vordere Oberfläche 111a, welche die Abstrahlfläche des Laut-Sprechers bildet, einen größeren Flächeninhalt als die rückseitige Oberfläche 111b hat. Im Querschnitt stellt sich die Flachmembran 111 trapezförmig dar. Diese Bauweise führt zu einer reduzierten Masse und zu einer Biegesteifigkeit der gesamten Membran, und ein weiterer Vorteil ist, daß der Schwingungsknotenbereich a des Schwingungsmodus zum Zentrum hin verlagert ist. Bei einer Flachmembran mit Bienenwabenstruktur mit einer gegebenen quadratischen oder kreisförmigen Gestalt, wie sie in den Fig. 3(A), (B) und (C) dargestellt ist, stellt sich bei einer erzwungenen Schwingung eine festgelegte Schwingungsart ein, und ein Schwingungsknoten wird in einer vorbestimmten Position gebildet. In der Darstellung von Fig. 3(A) ist der Flächeninhalt A der vorderen Oberfläche 111a (Abstrahlfläche des Lautsprechers) gleich dem Flächeninhalt B der rückseitigen Oberfläche 111b, und dabei ergibt sich ein relativ großer Abstand R zwischen den Schwingungsknoten a-a der Schwingungsart. Aus Fig. 3 (B) und (C) läßt sich nun entnehmen, daß mit zunehmender Abschrägung der abgeschrägten Randzone 112a.j bzw. 112a„ zwangsläufig der Flächeninhalt der rückseitigen Oberfläche 111b- bzw. 111t>2 der Flachmembran einen geringeren Flächeninhalt B₁ bzw. B₂ aufweist, nämlich A=B > B.. > B„ und ferner R > R₁ > R„ ist. Folglich rücken die Schwingungsknoten a der Schwingungsart desto näher zusammen, je intensiver die Abschrägung der Randzone ist. Der Durchmesser R der Schwingspule 124 wird bestimmt durch diese Abstände R₁ bzw. R₂ zwischen den Schwingungsknoten a.

Die erfindungsgemäße Flachmembran kann verschiedenartig aufgebaut sein; Beispiele dafür sind in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt.

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Bei dem in Fig. 4 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die vordere Oberfläche 211a und die rückseitige Oberfläche 211b der Flachmembran 211 quadratisch, bei den Ausführungen gemäß Fig. 5 und 6 dagegen die vordere Oberfläche 311a bzw. 411a der Flachmembran 311 bzw.

411 quadratisch ausgebildet, während die Rückseite jeweils kreisförmig ist. Bei der Ausführung von Fig. 5 ist die Rückseite 311b der Flachmembran 311 größer als der Durchmesser derjenigen von Fig. 6.

Bei allen diesen Ausführungsbeispxelen besitzen die Kernabschnitte 212, 312, 412 der jeweiligen Flachmembran 211, 311 bzw. 411 eine abgeschrägte Randzone 212a, 312a bzw. 412a, so daß die vordere Oberfläche 211a, 311a, 411a und die rückseitige Oberfläche 211b, 311b, 411b der vorderen bzw. hinteren Deckschicht 213, 214, 313, 314_r 413, 414 jeweils unterschiedliche Flächeninhalte aufweisen. Daraus ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Vorteil, daß die Schwingspule 124 zur Anregung eines Schwingungsknoten a bei der Flachmembran 111 einen kleineren Durchmesser R aufweist als die in Fig. 1 dargestellte konventionelle Membran. Dies ermöglicht weitere Verkleinerungen bei anderen Bauelementen, wie beispielsweise dem Magnetsystem 118.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Verkleben des Umfangsabschnitts der Flachmembran mit dem Randelement bei dem erfindungsgemäßen Lautsprecher gemäß Fig. 7 bis 10 beschrieben.

Bei der in Fig. 1 dargestellten konventionellen Flachmembran wird der Umfang in Richtung der Dicke so zugeschnitten, daß sich die gewünschte quadratische oder kreisförmige Membrangestalt ergibt. Dann wird, wie in Fig. 7 dargestellt ist,

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die senkrechte Randzone 12a mittels eines Klebers 26 mit dem Randelement 15 verklebt. Dieses Randelement 15 enthält einen der senkrechten Randzone 12a entsprechenden Klebeabschnitt 15A/ einen anschließenden, im Querschnitt halbkreisförmigen elastischen Brückenabschnitt 15B sowie einen zwischen dem Rahmen 16 und Dichtungsring 17 gehaltenen Flanschabschnitt 15C. Der Klebeabschnitt 15A kann sich bis auf die Rückseite 11b der Flachmembran 11 erstrecken. Die Innenseite 15D des Klebeabschnitts 15A wird unter Verwendung einer Vorrichtung 27, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, auf der senkrechten Randzone 12a der Flachmembran 11 festgeklebt. Zu der Vorrichtung 27 gehören eine Grundplatte 28, ein darauf angeordneter sowie in vier Abschnitte unterteilter Seitenpreßstempel 29 und ein oberer Preßstempel 30, der sich oberhalb der Flachmembran 11 sowie zwischen den Abschnitten der Seitenpreßstempel 29 befindet.

Zu Beginn der Klebeoperation werden die Seitenpreßstempel 29 zunächst so weit auseinandergefahren, daß man das Randelement 15 leicht in die Vorrichtung 27 einführen kann. Danach wird der Kleber 26 entweder auf die Innenseite 15D des Klebeabschnitts 15A des Randelements 15 oder auf die senkrechte Randzone 12a der Flachmembran 11 aufgetragen. Anschließend wird die Flachmembran 11 von oben in das Randelement 15 eingeführt, und dann werden die Preßstempel 29 und 30 mittels geeigneter Einrichtungen wie beispielsweise Federn 31 angelegt, um die senkrechte Randzone 12a der Flachmembran 11 unter Druckeinwirkung mit dem Randelement 15 zu verkleben.

Da die Randzone 12a der herkömmlichen Membran 11 vertikal in bezug auf die Dicke zugeschnitten ist, kann der Kleber beim Einsetzen der Membran 11 in das Randelement 15 an un-• erwünschte Stellen gelangen oder der Kleber kann aus der Klebezone herausgepreßt werden. Außerdem ist die hierfür

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benötigte Vorrichtung kompliziert im Aufbau und hat große Abmessungen.

Fig. 10 zeigt eine Klebevorrichtung für ein optimales erfindungsgemäßes Lautsprecherrandelement-Klebeverfahren.

Fig. 9 enthält wesentliche Einzelheiten des Lautsprechers 100 von Fig. 2. An dem Randelement 115 sind zu unterscheiden ein Klebeabschnitt 115A mit einer zu der abgeschrägten Randzone 112a der Flachmembran 111 passenden schrägen Innenoberfläche 115D, ferner ein sich anschließender elastischer und im Querschnitt halbkreisförmiger Tragabschnitt 115B und ein zwischen Rahmen 116 und Dichtungsring 117 gehaltener Flanschabschnitt 115C. Die abgeschrägte Randzone 112a der Flachmembran 111 ist mittels eines Klebers 126 an der gegenüberliegenden Innenoberfläche 115D des Klebeabschnitts 115A des Randelementes 115 festgeklebt.

Die zum Verkleben der Membran 111 mit dem Randelement 115 benutzte Vorrichtung 127 enthält in ihrer Grundplatte 128 eine umgedreht trapezförmige Ausnehmung 128a zur Aufnahme des Randelementes 115 und der Membran 111. Mittels eines Preßstempels 130 kann die Membran 111 in Richtung ihrer Dicke an die Grundplatte 128 angedrückt werden. Nachdem die abgeschrägte Randzone 112a der Membran 111 und/oder die Innenoberfläche 115D des Klebeabschnitts 115A des Randelementes 115 mit dem Kleber 126 belegt worden ist, wird zunächst der Klebeabschnitt 115A des Randelementes in die Ausnehmung 128a der Grundplatte 128 eingepaßt und dann die Flachmembran 111 hineingesenkt, bis die abgeschrägte Randzone 112a der Membran die Innenoberfläche 115D des Klebeabschnitts 115A berührt. Dann wird die Membran 111 mit Hilfe des Preßstempels 130 unter der Wirkung einer Feder 131 oder dergleichen gegen die Grundplatte 128 der Vorrichtung gepreßt , um die Flachmembran 111 mit dem Randelement 115 zu verkleben.

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Bei dem erfindungsgemäßen Klebeverfahren wird die Flachmembran 111 einfach in ihre korrekte Position abgesenkt, das Randelement 115 braucht nicht expandiert zu werden. Da ferner die abgeschrägte Randzone 112a der Membran 111 zwangsläufig beim normalen Anpressen der Membran 111 an die Grundplatte 128 auch gegen die zugehörige Innenoberfläche 115D des Klebeabschnitts 115A des Randelementes 115 gepreßt wird, genügt für die bei diesem Verfahren benutzte Vorrichtung 127 ein sehr einfacher Aufbau.

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Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office
Mandataires agrees prfes !'Office europeen des brevets

Dipl.-Chem. Dr. N, ter Meer Dipl -Ing. H. Steinmeister
Dipl.-Ing, F. E. Müller e,_if,_kf,,_w?.„ ν

Triftstrasse 4, Siekerwall 7,

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

SK79P1WG1 15. Juni 1979

Gdt/tr

SONY CORPORATION
7-35, Kitashinagawa 6-chome,
Shinagawa-ku, Tokyo, Japan

Lautsprecher und Verfahren zu dessen Herstellung

Priorität: 15. Juni 1978 - Japan - No. 72426/1978

PATENTANSPRÜCHE

λ). Lautsprecher mit einer Membran, die einen sandwichartig
zwischen einer ersten und einer zweiten Deckschicht eingebetteten Kernabschnitt aufweist, einer Einrichtung zur Schwingungsanregung der Membran in einem Schwingungsknotenbereich in einer unterteilten Schwingungsart in Abhängigkeit von einem angelegten, sich ändernden elektrischen Signal, und mit einer Unterstützungseinrichtung
für die Membran und die Anregungseinrichtung,

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dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (111) eine abgeschrägte Randzone (112a) aufweist.
2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Membran (111) eine Bienenwabenstruktur aufweist.
3. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Deckschicht (113) eine quadratische Form hat.
4. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste und die zweite Deckschicht (113, 114) der Membran (111) eine quadratische Form haben.
5. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Deckschicht (114) der Membran (111) eine Kreisform hat.
6. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterstützungseinrichtung einen Rahmen (116) und eine Dämpfungseinrichtung (126) zur Unterstützung der Anregungseinrichtung (124, 125) umfaßt.
7. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungseinrichtung einen Rahmen (116) und ein Randelement (115) umfaßt, der mit einer Innenoberfläche (115D) eines ersten Abschnitts (115A) mit der Randzone (112a) der Membran (111) und über einen zweiten Abschnitt (115C) mit dem Rahmen (116) verbunden ist.

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8. Lautsprecher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenoberfläche (115D) des ersten Abschnitts des Randelements (115) übereinstimmend mit der Randzone (112a) der Membran (111) abgeschrägt ist.
9. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwingungsanregungseinrichtung eine einen Luftspalt (123) mit einem Magnetfeld darin bildende Magneteinrichtung (118), eine um einen Spulenkörper (125) gewickelte, an der Membran befestigte und in dem Magnetfeld befindliche Schwingspule (124) und eine die Schwingspule mit dem sich ändernden elektrischen Eingangssignal versorgende Einrichtung umfaßt.
10. Verfahren zur Herstellung eines Lautsprechers nach einem der vorstehenden Ansprüche,dessenUnterstützungseinrichtung durch einen Rahmen und ein Randelement gebildet wird, das über eine Innenoberfläche eines ersten Abschnitts mit der Membran und über einen zweiten Abschnitt mit dem Rahmen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) auf die Randzone der Membran und/oder die Innenoberfläche des ersten Abschnitts des Randelementes ein Klebemittel aufgebracht,

b) die Membran durch das Randelement hindurch auf eine Montagegrundplatte gesetzt wird, die eine übereinstimmend mit der Randzone der Membran abgeschrägte Wandung enthält, und

c) die Membran in Richtung auf die Montagegrundplatte gepreßt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß bei dem Schritt c) mittels einer Druckplatte von oben her ein Druck auf die Membran ausgeübt wird.

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