DE3226972A1

DE3226972A1 - Elektronisches geraet mit hoher packungsdichte von bauelementen

Info

Publication number: DE3226972A1
Application number: DE19823226972
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing.(Grad.) Sarnezki; Torsten Dipl.-Ing. 8000 München Schlemmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1984-01-19
Also published as: US4616291A; JPS5928398A; DE3226972C2

Description

Elektronisches Gerät mit hoher Packungsdichte von Bauelementen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit hoher Packungsdichte von Bauelementen, insbesondere einen Bordcomputer für Kraftfahrzeuge, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Derartige Bordcomputer übernehmen eine Reihe von Funktionen im Kraftfahrzeug, beispielsweise auch die Anzeige verschiedener Zustände im Motor, Anzeige des Füllstandes im Benzintank und dergleichen.

Derartige Bordcomputer müssen möglichst platzsparend ausgeführt sein, da sie im Armaturenbrett untergebracht werden müssen und dort üblicherweise wenig Platz zur Verfügung steht. Sie müssen außerdem stoß- und schüttelfest sein, um den Beanspruchungen beim Betrieb des Kraftfahrzeugs gewachsen zu sein.

Der Einsatz von an sich bekannten Folienschaltungen kann zwar eine hohe Packungsdichte von Bauelementen ergeben, bringt aber nicht die erforderliche Festigkeit, wenn gleichzeitig auf einfache Montagemöglichkeit geachtet werden muß.

In der Praxis wurde daher bisher auf die bekannte Technik mit Steckkarten zurückgegriffen. Diese Technik ergibt jedoch keine ausreichend kompakte Bauweise, der Platzbedarf ist zu groß.

Die Aufgabe, eine größere Packungsdichte von Bauelementen und damit kleinere Abmessungen des Gerätes zu erreichen, 14.7.1982/Mhs 1 Lk,

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die der Erfindung zugrundeliegt, wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

5' Hier wird unter "Folienschaltung" eine gedruckte.und mit Bauelementen bestückte Schaltung auf einer biegsamen Folie verstanden, wobei die Folie mit einem Biegeradius von nur etwa 0,5mm biegbar sein soll, ohne daß die Folie oder die darauf befindliche Schaltung beschädigt werden.

Die Verstärkungsplatte ist zur Aufnahme der mechanischen Beanspruchungen erforderlich und für eine automatische Bestückung der Schaltung mit Bauelementen vorteilhaft. Sie darf aber einerseits am Umkehrpunkt von'Mäandern nicht vorhanden sein, da sonst eine Biegung mit kleinem Biegeradius nicht möglich' ist. Sie ist andererseits zu ■schwer, um von der Folie getragen zu werden. Sie wird daher erfindungsgemäß durch Führungs- oder Halteelemente im Gehäuse fixiert. Als Führungselemente dienen vorzugsweise Nuten. Werden die Nuten⁷ nicht wesentlich länger ausgeführt als die Länge der Kanten der Verstärkungsplatten, so dienen sie gleichzeitig als Halteelemente, sie halten nämlich die Folienschaltung gegenüber beliebigen Bewegungen fest.

Soll ein Ausgleich von Längenschwankungen erfolgen, so ist es zweckmäßig, bei Anwendung von mehreren Halteplatten einen Teil der Führungsnuten länger zu machen als die Kante der zugehörigen Halteplatte, so daß sich die Halteplatte in der Führungsnut hin- und herbewegen kann.

Ein besonders einfacher Zusammenbau ist gegeben, wenn beide Gehäuseteile Führungsnuten enthalten und wenn Einführrippen angebracht sind, welche an den Kanten der Führungsnuten ansetzende Führungsflächen aufweisen, die

einen mit wachsendem Abstand von den Kanten der Führungsnut ebenfalls wachsenden Abstand von der Symmetrieebene der Führungsnut aufweisen. Diese Einführrippen können grundsätzlich an beliebigen Stellen der Folienschaltung angesetzt sein, sofern keine auf der Folienschaltung befindlichen Bauelemente räumlich im Wege stehen. Die elektrisch leitenden Bahnen auf der Folienschaltung sind hierdurch nicht gefährdet, da die Führungsnut nur die Verstärkungsplatte erfaßt und die Einführflächen von der Führungsnut ausgehend sich von der Verstärkungsplatte entfernen. Lediglich die Kante der Folienschaltung kann mit den Einführflächen in Berührung stehen.

Für eine sichere Verdrahtung und Montage ist es vorteilhaft, wenn alle elektrischen Bauteile im Gerät.durch die Folienschaltung angeschlossen werden können, auch solche, die außerhalb der Folienschaltung fest montiert werden müssen. Hierzu werden in der Folienschaltung Lasehen gebildet und aus der Folienschaltung herausgeklappt, wobei diese Laschen als Verdrahtung für die außerhalb der Folienschaltung befestigten elektrischen Bauelemente ausgebildet und auf diesen befestigt sind und die entsprechenden elektrischen-Anschlüsse der Bauelemente kontaktieren.

Durch den beschriebenen Aufbau kann die Frontplatte so klein gestaltet werden, wie es die darauf unterzubringenden Bedienungs- und Anzeigeelemente zulassen. In Weiterbildung der Erfindung wird daher der Platzbedarf für die Bedienungs- und Anzeigeelemente so weit als möglich reduziert. Hierzu wird eine Ausführungsform mit den Merkmalen angegeben, daß ein Eichpotentiometer hinter einer Funktionstaste angeordnet ist, daß die Funktionstaste eine Bohrung enthält, welche ein Potentiometereinstellelement freigibt. So kann durch die Funktionstaste

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hindurch eine Eichung des Gerätes von der Frontseite her in eingebautem Zustand durchgeführt werden. Diese Äusführungsform hat den zusätzlichen Vorteil, daß der im Werkstattbetrieb durchaus vorhandenen Diebstahlsgefahr begegnet wird, da das elektronische Gerät zum Einstellen nicht ausgebaut werden muß. Dies ist insbesondere bei der Eichung eines Füllstandsmessers für einen Benzintank im Kraftfahrzeug von Vorteil.

Die Bohrung wird nach der Eichung zweckmäßig durch einen Stöpsel aus Gummi oder Kunststoff verschlossen, wobei der Stöpsel über die Funktionstaste vorstehen kann (Anspruch 11) und somit gleichzeitig zum Ertasten einer speziellen Funktionstaste bei Dunkelheit dienen kann.

Eine Eins.tellachse gemäß den Ansprüchen 6 und 7 ermöglicht einerseits die Lagefixierung des Einstellpotentiometers, wobei die Foleinschaltung nur noch eine Verdrehungssicherung gewährleisten muß, und andererseits eine Fixierung des einmal eingestellten Eichwertes.

Letztere erfolgt einfach dadurch, daß die Einstellachse aus einem bei etwa 100⁰C schmelzenden Material besteht und unter Erwärmung aufgeweitet wird, beispielsweise durch einen Lötkolben. Die Funktionstaste besteht dabei zumindest im Bereich der Bohrung aus einem höherschmelzenden Kunststoff, beispielsweise einem über 20Q⁰C schmelzenden Siliconkautschuk.

Die Konstruktion und die Anordnung der Displayanzeige, deren Halterung und deren Beleuchtung über einen Lichtleiter sind ebenfalls besonders platzsparend. Wenn auch die Reflektionsflachen im Lichtleiter so dimensioniert und angeordnet sind, daß sie den Hauptanteil des Lichtes auf die stark reflektiereende Fläche leiten, so fällt doch aufgrund der räumlichen Ausdehnung der Lichtquelle ein Teil des Lichtes auch durch die reflektierenden Flä-

chen des Lichtleiters hindurch und erleuchtet so die in der Richtung des hindurchtretenden Lichtes angeordneten Anzeigefelder auf der Frontseite des Gerätes.

Die federnde Halteleiste im Halterahmen für die Displayanzeige ermöglicht den Ausgleich der relativ großen Toleranzen der Displayanzeige und der üblichen Kunststoff toleranzen ohne zusätzlichen Raumbedarf. Der Metallrahmen drückt den Leitgummi zusammen, stellt damit einen 10

guten Kontakt sicher und verhindert auch kleinste Verschiebungen der Teile gegeneinander.

Die Erfindung wirdnun anhand von fünf Figuren näher erläutert. Sie ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Beispiele beschränkt.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufbau in einer

Gehäusehälfte in teilweise geschnittener Ansicht. Fig. 2 zeigt einen Gehäuseausschnitt mit Führungsnut und Einführungsrippen.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Folienschaltung mit

Verstärkungsplatte in gebrochener Ansicht. Fig. 4 zeigt eine Einstellachse nach der Erfindung. - Fig. 5 zeigt einen Halterahmen mit federnder Halteleiste.

Eine Folienschaltung 1 ist mit Verstärkungsplatten 2 über Teile ihrer Länge verstärkt. Die Verstärkungsplatten 2 stehen seitlich über die Folienschaltung 1 über.

Sie sind in Führungsnuten "3 geführt. Einführungsrippen 4 erleichtern das Einführen der Verstärkungsplatten 2 mit der Folienschaltung 1 in die Führungsnuten 3. Die Einführungsrippen 4 weisen Führungsflächen 5 auf, die mit wachsendem Abstand von den Kanten der Führungsnuten 3 auch einen wachsenden Abstand zur Symmetrieebene 40 der Führungsnuten 3 besitzen (Fig.2). Die Führungsnuten und

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die Einführungsrippen sind zweckmäßig an das Gehäuse 6 angeformt, also mit diesem einstückig verbunden.

Die Führungsnuten 3 weisen Stirnflächen 34 auf, die der Führungsnut gleichzeitig die Funktion eines Halteelements verleihen, wenn sie an den Enden der Kanten'der zugehörigen Verstärkungsplatten anliegen. Sofern eine Beweglichkeit der Verstärkungsplatte in Längsrichtung erwünscht ist, beispielsweise um Längenänderungen infolge von Temperaturschwankungen auszugleichen, sind die Stirnflächen der Führungsnut 3 zweckmäßig weiter voneinander beabstandet, als der Länge des Randes 7 der Verstärkungsplatte 2 entspricht.

Der Stecker 35 mit den externen Anschlüssen für das Gerät ist ebenfalls mit einer Verstärkungsplatte 2 verbunden, welche in eine als Halteelement geeignete Führungsnut eingesetzt ist. Die Folienschaltung 1 ist in Form einer Ausgleichsfalte 31 zur nächsten Verstärkungsplatte geführt, da auch diese in einer als Halteelement geeigneten Führungsnut 2 gehalten ist. Die Foleinschaltung verläuft von dort um einen Stehbolzen 36 herum zu einer weiteren Verstärkungsplatte 2, welche in einer nicht als Halteelement ausgebildeten Führungnut 3 geführt ist, über einen weiteren Stehbolzen 36 zu einer Lasche 10, die in Richtung A aus der Folienschaltung herausgeklappt ist und zum Anschluß der Lampe 26 dient. Die Lasche 10 ist zwischen die Lampenkontakte und die Lampenhalterung eingeklemmt, wobei die Lampenhalterung 29 mit dem Gehäuse 6 einstückig verbunden ist. Die Lampenhalterung 29 dient somit als Halteelement für die Folienschaltung 1. Die Folienschaltung 1 verläuft nun entlang einer Stützfläche 37 zum Eichpotentiometer 9, welches sie durch einen in Richtung B herausgeklappten Lasche 11 kontaktiert. Das Eichpotentiometer 9 ist hinter einer Funktionstaste 8 angeordnet. Es kann fest montiert sein, wie in Fig. 1 angedeutet, oder auch in axialer Richtung be-

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weglich und nur durch die Folienschaltung 1 verdrehungssicher gehalten, wie in Fig. 4 angedeutet. Das Eichpotentiometer 9 weist vorteilhaft einen Kreuzschlitz auf, in den ein kreuzförmiger Teil 41 der Einstellachse 14 eingreift. Im Beispiel von Fig. 4 liegen alle Potentiometeranschlüsse auf einer Seite des Eichpotentiometers, eine gesonderte Lasche für den Anschluß des Potentiometers ist hier nicht erforderlich. Anstelle der Einstellachse 14 kann auch ein anderes Einstellelement 13 (siehe Fig. 1) vorhanden sein, sofern mit ihm durch eine Bohrung 12 in der Funktionstaste 8 hindurch das Eichpotentiometer 9 eingestellt werden kann.

Vom Eichpotentiometer 9 verläuft die Folienschaltung 1 entlang der Lichtaustrittsfläche eines Lichtleiters 28 und kontaktiert Leitgummistreifen 22, welche die Strorazuführungen für eine Displayanzeige 23 darstellen. Die aus zwei durchsichtigen Schichten aufgebaute Displayanzeige 23 ist durch einen Metallrahmen 24 auf dem Lichtleiter 28 befestigt, wobei die Leitgummistreifen 22 zusammengepreßt werden, so daß sich ein einwandfreier Kontakt und eine mechanisch feste und unverrückbare Verbindung zwischen dem Lichtleiter 28, der Folienschaltung 1, den Leitgummistreifen 22 und der Displayanzeige 23 ergibt.

Im Bereich der Displayanzeige 23 ist in die Folienschaltung 1 ein Fenster eingestanzt, welches den Lichtdurchtritt vom Lichtleiter 28 her ermöglicht. Um dennoch eine ausreichende Festigkeit der Folienschaltung 1 zu gewährleisten, ist diese ebenso wie im Bereich der Lasche über den für die elektrischen Funktionen benötigten Teil hinaus verlängert und besitzt im verlängerten Endbereich keine Ausnehmung.

Ein gemäß Fig. 5 gestalteter Halterahmen 19 dient zur Halterung der Leitgummistreifen 22. Er weist Federstege

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21 auf, welche die Halteleiste 20 elastisch zurückfedern lassen, sobald diese unter Druck gesetzt wird. Dadurch ist ein Ausgleich der Abraessungstoleranzen der Displayanzeige 23 möglich, ohne daß hierfür ein zusätzlicher Platz benöigt wird. Der Halterahmen 19 ist als einfaches Kunststoffteil besonders kostengünstig herzustellen. Er fixiert die gegenseitige Lage der Leitgumniistreifen, der Displayanzeige 23, der Folienschaltung 1 und des Lichtleiters 28.

Ein Fenster 38 schützt einerseits die Displayanzeige 23 und reicht andererseits bis über Anzeigefelder 33, die von einer Strahlung erleuchtet werden, die durch die Reflexionsfläche 32 des Lichtleiters 28 hindurchtritt, da sie aufgrund der räumlichen Ausdehnung der Lampe 26 nicht in Richtung, auf die stark reflektierende Fläche der Abdeckung 27 hin reflektiert wird. So werden alle zu erleuchtenden Flächen auf der Frontseite des Gerätes durch einen einzigen Lichtleiter gleichmäßig hell erleuchtet.

Das Eichpotentiometer 9 wird durch eine Bohrung 12 in der Funktionstaste 8 hindurch betätigt. Insbesondere wird mit dem Eichpotentiometer 9 eine Eichung für die Füllstandsmessung des Benzintanks vorgenommen. Nach dem Eichvorgang braucht das Eichpotentiometer 9 nicht mehr betätigt zu werden. Daher ist in einer Lagerschale 15 für die Einstellachse 14 eine Ausnehmung 17 vorgesehen, welche an die Lagerschale 15 angrenzt. Die Einstellachse ' 14 ist aus einem thermoplastischen, bei etwa 100°C schmelzenden Kunststoff hergestellt. Sie weist eine Vertiefung 18 auf, die beispielsweise in Form einer Sackbohrung ausgeführt ist. Nach dem Einstell Vorgang kann nun beispielsweise durch einen spitzen Lötkolben die Wand im Bereich der Bohrung 18 bis zum Erweichungspunkt erwärmt und in die Ausnehmung 17 hineingedrückt werden. Dadurch

ist eine Verdrehungssicherung für die Einstellachse 14 gewährleistet. Als Ausnehmung 17 kann beispielsweise auch ein Restspalt zwischen den beiden an die Gehäusehälften angeformten Teile der Lagerschale 15 dienen.

Eine Stützwand 16 stellt einerseits eine Begrenzung des Bewegungsspielraums für das Eichpotentiometer 9 dar und dient andererseits als Anschlag für die Einstellachse 14. Sie ist zweckmäßig bis über die Symmetrieachse der Einstellachse 14 hinausgezogen. Ein Stöpsel 39 ist nach der Eichung in die Bohrung 12 eingestellt und steht über die Oberfläche der Funktionstaste 8 vor. Dadurch kann, die Funktionstaste auch im Dunkeln ertastet werden. Der Stöpsel 39 besteht zweckmäßig aus Kunststoff oder Gummi.

11 Patentansprüche
5 Figuren

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Bezugszeichenliste

■ 1 Folienschaltung

2 Verstärkungsplatte

3 Führungsnut

4 Einführungsrippe

5 Führungsfläche

6 Gehäuse

7 Rand der Verstärkungsplatte

8 Funktionstaste

9 Eichpotentiometer

10 Lasche

11 Lasche

12 Bohrung

13 Einstellelement 14 Einstellachse

15 Lagerschale

16 Stützwand

17 Ausnehmung

18 Vertiefung 19 Halterahmen 20 Halteleiste

21 Federsteg

22 Leitgumraistreifen

23 Display-Anzeige

24 Metallrahmen

25 Sichtblende

26 Lampe

27 Abdeckung

28 Lichtleiter

29 Lampenhalterung

30 Einkerbung

31 Ausgleichsfalte

32 Reflexionsfläche

33 Anzeigefeld

34 Stirnfläche der Führungsnut

35 Stecker

36 Stehbolzen

37 Stützflächen

38 Fenster

39 Stöpsel

40 Symmetrieebene

41 kreuzförmiger Teil der Einstellachse

Leerseite

Claims

Patentansprüche

A 1♦/Elektronisches Gerät mit hoher Packungsdichte von Bauelementen, insbesondere Bordcomputer für Kraftfahrzeuge, welches eine Folienschaltung, ein Anzeigefeld mit Beleuchtung, ein Einstellpotentiometer und ein Gehäuse enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienschaltung (1) im Gehäuse (6) mäanderförmig geführt ist, daß das Gehäuse (6) derart aus zwei Gehäuseteilen gebildet ist, daß zumindest in einem Gehäuseteil Führungs- und/oder Halteelemente (3) für die Folienschaltung (1) untergebracht sind, daß die Folienschaltung (1) durch zumindest eine Verstärkungsplatte (2) über einen Teil ihrer Länge verstärkt ist, daß die Verstärkungsplatte 2 in den Führungs- und/oder Halteelementen des Gehäuses (6) in ihrer Lage fixiert ist.
2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, d a d u r ch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsplatte (2) über die Folienschaltung (1) seitlich vorsteht, daß die seitlich vorstehenden Ränder (7) der Verstärkungsplatte (2) in Führungsnuten 3 geführt sind.
3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gehäuseteile Führungsnuten (3) enthalten und daß Einführungsrippen (4) angebracht sind, welche an die Kanten der Führungsnuten (3) anschließende Führungsflächen (5) aufweisen, die einen mit wachsendem Abstand von den Kanten der Führungsnuten (3) ebenfalls wachsendem Abstand von der Symmetrieebene (40) der Führungsnut (3) aufweisen.
4. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3/ dadurch gekennzeichnet, daß in der Folienschaltung (1) Laschen (10, 11) gebildet und aus der Folienschaltung 1 herausgeklappt sind und daß diese

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Laschen (10, 11) als Verdrahtung für außerhalb der Folienschaltung (1) befestigte elektrische Bauteile (9,26) ausgebildet, auf diesen befestigt sind und die entsprechenden elektrischen Anschlüsse der Bauelemente kontaktieren.
5. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennz eichnet, daß ein Eichpotentiometer (9) hinter einer Funktionstaste (8) angeordnet ist, daß die Funktionstaste (8) eine Bohrung (12) enthält, welche ein Einstellelement (13) freigibt.
6. Elektronisches Gerät nach Anspruch 5/dadurch gekennzeichnet, daß das Eichpotentiometer (9) als Einstellelement (13) einen durchgehenden Einstellschlitz aufweist, daß dieser Einstellschlitz auf den entsprechend geformten Teil einer Einstellachse (14) aufgesteckt ist, daß die Einstellachse (14) in zumindest einem Gehäuseteil gelagert ist und daß das Eichpotentiometer (9) durch die Einstellachse (14) und die Folienschaltung (T) bzw. die Lasche (11) in seiner Lage fixiert ist.
7. Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellachse (14) in einer Lagerschale (15) gelagert ist, die sich aus zwei Teilen zusammensetzt, von denen je einer in die Außenwand eines Teiles des Gehäuses (6) eingeformt ist, daß an diese Lagerschale (15) eine sich in axialer Richtung erstreckende Ausnehmung (17) angrenzt, daß die Einstellachse (14) eine nach außen offene koaxiale Vertiefung (18) aufweist und daß die im Bereich dieser Vertiefung vorhandenen Wände der Einstellachse (14) zur Fixierung des am Eichpotentiometer eingestellten Wertes in die Ausnehmung (17) in der Lagerschale (15) hingedrückt ist.

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8. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Displayanzeige (23) enthält, daß diese Displayanzeige (23) vor einer Lichtaustrittsfläche eines Lichtleiters (28) angeordnet ist, daß der Lichtleiter (28) im Bereich der Displayanzeige (23) durch gegeneinander geneigte Flächen begrenzt ist und daß die an die Displayanzeige (23) angrenzende Fläche zur Displayanzeige (23) parallel verläuft.
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9. Elektronisches Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lampe (26) von der Displayanzeige (23) aus gesehen hinter dem Lichtleiter (23) angeordnet ist, daß sich auf der der Lampe (26) zugewandten Seite des Lichtleiters (28) eine lichtundurchlässige und zum Lichtleiter hin stark reflektierende Abdeckung (27) befindet, daß für den Lichteintritt eine zur Displayanzeige zumindest annähernd senkrecht liegende Fläche vorgesehen ist und daß zwei Reflektionsflächen (32) zu dieser Lichteintrittsfläche einen derartigen Winkel bilden, daß sie zur Reflektion eines Teiles des von der Lampe (26) kommenden Lichtes auf die stark reflektierende Seite der Abdeckung (27) geeignet sind.
10. Elektronisches Gerät nach Anspruch 9, d a d u r ch gekennzei-chnet, daß die Displayanzeige (23) durch Leitgummistreifen (22) kontaktiert ist, daß die Leitgummistreifen (22) in einem Halterahmen (19) mit festen Halteleisten und mit einer federnden Halteleiste(20) gehaltert ist, daß die Displayanzeige (23) und ein für deren Anschluß vorgesehener Teil der Folienschaltung (1) durch einen Metallrahmen (24) auf dem Lichtleiter (28) befestigt und durch einen Druck gegen die Leitgummistreifen (22) in seiner Lage fixiert sind.

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11. Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (12) durch einen Stöpsel (39) verschlossen ist und daß der Stöpsel (39) über die Funktionstaste (8) vorsteht.