DE4021908A1 - Mehrschichtiges optisch variables element - Google Patents

Mehrschichtiges optisch variables element

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Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges optisch variables Element, vorzugsweise Hologramm, nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein mit dem optisch variablen Element ausgerüstetes Sub­ strat sowie ein Verfahren zur Herstellung des optisch variablen Elements.
Unter optisch variablen Elementen werden in erster Linie Hologramme und Beugungsgitter verstanden; allerdings sind auch andere Elemente denkbar, die durch charakteristische Interferenzeffekte, Reflexion, Transmission, Absorption und andere Eigenschaften einen optisch sichtbaren Effekt aufweisen, der sich abhängig vom Betrachtungswinkel und/ oder der eingestrahlten Wellenlänge ändert.
Hologramme werden üblicherweise in Form von folienartigen Etiketten hergestellt und mittels eines Haftklebers oder einer Heißpräge-Transfertechnik auf das gewünschte Sub­ strat wie Papier, Plastik, Textilmaterial oder derglei­ chen übertragen. Auch das direkte Einprägen von Holo­ grammen in Lackschichten, die auf dem Substrat angeordnet sind, ist bekannt. Die Hologramme werden nach dem Prägen durch Bestrahlung mit UV-Licht oder Elektronenstrahlen gehärtet.
Hologramme werden zunehmend als Echtheitsmerkmale zur Absicherung von Wertpapieren und Karten eingesetzt, die im bargeldlosen Zahlungsverkehr verwendet werden. Der­ artige Hologramme müssen einerseits verfälschungssicher, d. h. mit dem Träger praktisch unlösbar, sein. Darüber hinaus müssen sie erheblichen mechanischen Beanspruchun­ gen über längere Zeit ohne merkbare Veränderungen stand­ halten.
Hologramme aus Kunststoffolien, die mit einem Haftkleber auf einem Substrat befestigt werden, weisen eine relativ große Stabilität auf, d. h. sie sind bestens geeignet, den auftretenden mechanischen Beanspruchungen standzu­ halten. Nachteilig ist jedoch ihre Dicke und damit ver­ bunden ihre Steifheit, die es z. B. unmöglich macht, derartige Haftetiketten zur Absicherung von Banknoten zu verwenden.
Hologramme, die in eine dünne, auf dem Substrat angeord­ nete Lackschicht eingeprägt sind, können zwar vielseitig verwendet werden, wegen ihrer geringen Dicke beispiels­ weise auch in Banknoten. Die Lackschicht ist jedoch sehr empfindlich gegenüber mechanischen und chemischen Bean­ spruchungen. Zur Absicherung von Wertpapieren und Karten, die über längere Zeit täglich benutzt werden, sind sie daher nicht geeignet.
Aus der DE-OS 33 08 831 ist bereits ein Hologramm be­ kannt, das im Transferverfahren auf ein Substrat aufge­ bracht werden kann. Um das relativ dünne Hologramm besser handhaben zu können, ist es über eine Trennschicht mit einer relativ stabilen Trägerfolie verbunden, die nach dem Aufbringen des Hologramms auf das Substrat abgezogen werden kann. Diese Technik ermöglicht das Aufbringen ver­ gleichsweise dünnschichtiger Hologramme, die als solche wegen ihrer geringen Dimensionsstabilität und Steifheit aber kaum handhabbar sind. Diese Eigenschaft wird dahin­ gehend genutzt, daß ein nachträgliches Ablösen des Holo­ gramms zu Manipulationszwecken ausgeschlossen ist. Zusammen mit der Trägerfolie ist andererseits eine ma­ schinelle Bearbeitung, beispielsweise beim Zusammenfüh­ ren von Substrat und Hologramm, in einem Walzenspalt möglich.
Das bekannte Hologramm weist auf seiner der Trägerfolie abgewandten Seite eine Heißschmelzklebeschicht auf, die es ermöglicht, Etiketten auf ein Substrat zu übertragen, deren Umriß exakt dem Umriß eines Heizstempels ent­ spricht, mit dem das Verbundmaterial gegen das Substrat gedrückt wird. Nach dem Ablösen der Trägerschicht ist das bekannte Hologramm durch eine thermoplastische transpa­ rente Schicht geschützt, die, um das Ablösen zu verhin­ dern, keinerlei Dimensionsstabilität aufweist und die nicht selbsttragend ist. Diese thermoplastische Schutz­ schicht behindert den Transfer auf das Substrat in keiner Weise, da sie nach dem Andrücken des Hologramms auf das Substrat beim Abziehen der Trägerfolie im Randbereich des beheizten Transferstempels reißt und somit auch ein leichtes Abtrennen derjenigen Bereiche ermöglicht, die nicht vom Transferstempel belastet sind. Es muß jedoch als gravierender Nachteil angesehen werden, daß diese thermoplastische Schutzschicht relativ weich und wenig widerstandsfähig ist. Ein mit einer solchen Schicht ge­ schütztes Hologramm hält den mechanischen und chemischen Umwelteinflüssen über längere Zeit nicht stand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisch variables Element zu schaffen, das bei größtmöglicher Haltbarkeit gegen Umwelteinflüsse, d. h. gegen Abrieb, Knittern, Verschmutzen, Waschen, Chemikalien usw., eine möglichst geringe Dicke aufweist und das einerseits leicht herstellbar ist und andererseits mittels eines Transferverfahrens ohne Schwierigkeiten auf ein Substrat übertragen werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß das Hologramm aus Sicherheitsgründen zwar durchaus mechanisch instabil sein kann, daß aber die Schutzschicht des Holo­ gramms keine instabile, nicht selbsttragende Folie sein darf, sondern im Gegenteil eine Schicht, die trotz gerin­ ger Dicke mechanischen Belastungen in bestmöglichem Maße standhält. Als besonders geeignet hat sich eine Folie aus PC, PVF, PETP, PCTFE oder FEP mit einer Dicke von wenigen Mikrometern bis etwa 20 µm, insbesondere im Bereich um 10 µm, bewährt. Da derartig dünne Folien maschinell nicht handhabbar sind, wird der Folienverbund, wie an sich bekannt, mit einer Trägerfolie kombiniert, die nach dem Aufbringen des Hologramms auf das Substrat abgezogen wird.
Beim Aufbringen von Hologrammen wird der Umriß des jewei­ ligen Flächenelementes in der dünnen Schutzfolie vorge­ stanzt, so daß ein Ablösen bzw. Herauslösen des Holo­ gramms aus dem umgebenden Material ohne weiteres möglich ist.
Das Ersetzen der bekannten instabilen Schicht durch eine ebenfalls dünne, aber dafür äußerst widerstands­ fähige Folie, beispielsweise aus polycarbonat (PC), Poly­ vinylfluorid (PVF), Polyethylenterephthalat (PETP), Poly­ trifluorchlorethylen (PCTFE), Tetrafluorethylen/ Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP), führt zusammen mit der Maßnahme einer Vorstanzung der Hologrammumrisse zu einem Hologramm, das in bisher nicht gekannter Weise die Vor­ teile einer besonders geringen Dicke mit den Vorteilen einer exzellenten mechanischen Haltbarkeit verbindet. Unter Berücksichtigung eventueller Sicherheitsaspekte ist die das Hologramm tragende Schicht ohne große Eigen­ festigkeit zu dimensionieren, die Schutzfolie dagegen ist in der Dicke und den Materialeigenschaften so zu wählen, daß sie in dem auf dem Substrat aufgebrachten Zustand einerseits mechanische und andere Belastungen von der Hologrammschicht in ausreichendem Maß abfängt, anderer­ seits aber so dimensioniert ist, daß eine nachträgliches Ablösen zumindest zur irreversiblen Verformung oder Zer­ störung führt. Eine Schutzfolie aus PC, PVF, PETP, PCTFE oder FEP, in der Dicke von etwa 3-20 µm insbesondere im Bereich von 10 µm, erfüllt diese an sich wider­ sprüchlichen Forderungen in hervorragender Weise. Bei Verwendung von ausreichend zähem Kunststoffmaterial ist sogar eine Schichtdicke von etwa 1 µm möglich. Darüber hinaus ist ein solches Hologramm sowohl als Haftetikett auf einem Substrat aufzubringen, es können aber auch be­ kannte Heißklebetechniken Verwendung finden. Für den Fall, daß die Fälschungssicherheit von geringerem Inte­ resse ist, kann die Prägestruktur auch in der Schutz­ schicht 1 µm direkt eingebracht werden. In diesem Fall kann die weitere Hologrammschicht entfallen.
Statt einem Prägehologramm können selbstverständlich auch andere Schichten mit optisch variablen Effekten einge­ setzt werden, so beispielsweise eine Fotoemulsionsschicht mit einem Volumenhologramm, auch Beugungsgitter und Schichten mit Interferenz- und Farbwechseleffekten sind denkbar.
Zur Konfektionierung des Verbundfolienmaterials wird das Material im einfachsten Fall in Streifen geschnitten und aufgerollt. Die Applikation dieser Streifen oder Fäden auf ein endlos zulaufendes Substrat erfolgt vorzugsweise in einem kalanderähnlichen Walzenstuhl.
Für etikettenartige Hologramme beliebigen Umrisses wird die an sich bekannte Abziehbild-Technik angewandt, d. h. der Etikettenumriß wird bis in die dünne Schutzfolie hinein vorgestanzt, so daß beim Abziehen der Trägerfolie das Etikett am Substrat haften bleibt.
Die erfindungsgemäßen Hologramme eignen sich wegen ihrer mechanischen Belastbarkeit und ihrer geringen Dicke be­ sonders für die Ausrüstung von Wertpapieren, wie Bank­ noten. Darüber hinaus ist die leichte Handhabbarkeit und preiswerte Herstellung des Transfermaterials von großer Bedeutung.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrie­ ben. Darin zeigen:
Fig. 1a-c verschiedene Herstellungsstufen des Trans­ fermaterials,
Fig. 2 die Herstellung des Transfermaterials nach Fig. 1a im Prinzip und
Fig. 3 die Aufbringung eines Hologramms auf ein endloses Papierband im Prinzip.
Das in Fig. 1a bis 1c dargestellte erfindungsgemäße Holo­ gramm besteht aus einer relativ dicken, stabilen Träger­ folie 10. Vorzugsweise werden Polyesterfolien verwendet. Auf der Trägerfolie ist eine Trennschicht 12 angeordnet, beispielsweise ein Wachs, das ein leichtes Abziehen der Trägerfolie 10 vom übrigen Verbundmaterial sicherstellt. An die Trennschicht 12 grenzt die transparente dünne Schutzfolie 14 an, die vorzugsweise aus PC, PVF, PETP, PCTFE oder FEP besteht. Derartige Folien sind für ihre hervorragende mechanische Haltbarkeit und Dimensions­ stabilität bekannt. Auf der Schutzfolie 14 ist eine Prägeschicht 18 angeordnet, die beispielsweise aus einem bekannten prägbaren Lack besteht. Das geprägte Lackrelief wird üblicherweise metallbedampft. Die Metallbedampfung ist in den Fig. 1b und 1c mit der Bezugsziffer 18 ange­ deutet.
Oberhalb der reflektierenden Metallschicht kann eine Schutzschicht 20 angeordnet sein, an die eine Klebe­ schicht 22 angrenzt. Die Schutzschicht 20 kann auch weg­ gelassen werden; unter bestimmten Umständen kann es aus­ reichen, wenn die Klebeschicht 22 ausreichender Dicke direkt auf dem Prägehologramm 18 aufliegt.
Falls die Klebeschicht ein Haftkleber ist, d. h. ein Kleber, der im kalten Zustand klebt, muß die Klebe­ schicht, um das Verbundmaterial handhaben zu können, mit einer Schicht 24 abgedeckt sein. In diesem Zusammenhang hat sich Silikonpapier besonders bewährt. Ist die Schicht ein Heißkleber, wird eine solche Papierschicht selbstver­ ständlich nicht benötigt, da der Heißkleber erst bei höherer Temperatur seine Klebewirkung entfaltet.
Statt dem Prägehologramm 18 kann auch eine lichtempfind­ liche Schicht vorgesehen sein, in die das Hologramm durch Belichten eingebracht wird, d. h. ein sogenanntes Volu­ menhologramm. Solche lichtempfindlichen Schichten und ihre Behandlung sind bekannt, geeignete Materialien sind Fotopolymere oder feinkörnige fotografische Emulsionen. Statt mit einer Metallschicht wird das Volumenhologramm mit einer schwarzen Rückschicht aus Lack abgedeckt. Es ist auch möglich, die ohnehin vorhandene Klebeschicht 22 schwarz einzufärben.
Die Herstellung eines Halbzeugs gemäß Fig. 1a ist im Prinzip in Fig. 2 dargestellt. Auf die von einer Trommel 26 abgerollte Trägerfolie 10 wird bei 28 eine Trenn­ schicht (Release-Schicht) aus beispielsweise Wachs aufge­ bracht. Die erfindungsgemäße Schutzfolie läuft von einer Folienherstellungs- oder Abrollvorrichtung 30 zur Ka­ schiereinrichtung 32, in welcher die Folie beim Durchlauf durch einen Walzenspalt auf die Trägerfolie aufkaschiert wird. Schließlich wird in der Station 34 die Prägeschicht 16 aufgebracht. Das Verbundmaterial gemäß Fig. 1a wird schließlich auf der Trommel 36 aufgewickelt und dann in bekannter Art und Weise weiterverarbeitet.
Die weiteren Schritte sind die Einprägung eines Holo­ gramms in die Prägeschicht 16, eine Bedampfung der Präge­ schicht 16 vor oder nach der Prägung und dann gegebenen­ falls die Aufbringung einer Schutzschicht 20. Auf die Schutzschicht wird sodann der Kleber aufgebracht, der ein Haftkleber oder auch Heißkleber sein kann. Falls ein Haftkleber verwendet wird, wird das Verbundmaterial mit Silikonpapier abgedeckt.
In Fig. 3 ist die Prinzipskizze einer Applikationsanlage dargestellt, mit der ein Aufbringen der Hologramme auf ein endloses Papierband möglich ist. Das Folienverbund­ material gemäß Fig. 1c wird von der Trommel 38 abgezogen, wobei als erstes das Silikonpapier 24 von dem Verbund­ material über die Trommel 40 abgelöst wird. Das mit dem Hologramm zu versehende Papier wird von der Trommel 42 einem Walzenstuhl 44 zugeführt, wonach in einem Walzen­ spalt das Hologramm mit der Haftklebeschicht 22 auf das Papier aufgedrückt wird. Das mit dem Hologramm beklebte Papier wird auf die Trommel 46 aufgewickelt, während die Trägerfolie von dem Verbund abgelöst wird und zur Trommel 48 läuft. Im gezeigten Fall wird ein kontinuierliches Hologrammband bzw. ein endloser Faden auf den Papier­ träger übertragen.
Es ist natürlich ebenfalls möglich, mit der bekannten Heißtransfertechnik zu arbeiten, d. h. die Klebeschicht 22 als Heißklebeschicht auszubilden und das Hologramm mittels Walzen oder beheizter Stempel aufzuprägen. Da­ durch wird nur die direkt unter der Walze oder dem Stem­ pel liegende Klebeschicht weich und haftet an dem Sub­ strat. Beim Abziehen werden alle Teile des Verbundma­ terials mit entfernt, die in Bereichen lagen, die vom Heizstempel nicht erwärmt wurden.
Natürlich ist es in bei Verwendung von inselförmigen Eti­ ketten unabhängig vom verwendeten Klebeverfahren (Heiß­ kleber, Haftkleber etc.) erforderlich, die dünne Schutz­ folie 14, die ein reißfestes, stabiles Material ist, ent­ sprechend vorzustanzen, da sonst ein Herauslösen des Ho­ logrammetiketts aus dem Folienverbund nicht möglich ist.
Selbstverständlich können außer den beschriebenen Schich­ ten in dem Element noch weitere Schichten vorhanden sein, die beispielsweise der Fälschungssicherheit dienen. Eben­ so ist es denkbar, den Papierträger entsprechend vorzube­ handeln, um eine gute Haftung oder einen möglichst stu­ fenlosen Übergang zu erzeugen. Derartige Maßnahmen sind z. B. das vorherige Aufbringen von Kleberschichten oder Haftvermittlern auf dem Papier oder auch das Vorprägen oder Glätten des Papiers in den Bereichen, in denen das Hologramm anzuordnen ist.

Claims (22)

1. Mehrschichtiges optisch variables Element, vorzugs­ weise Hologramm oder dergleichen, mit einer Klebeschicht (22), die vorzugsweise von einer leicht entfernbaren Deckschicht (24) abgedeckt ist sowie mindestens einer Schicht (16, 18, 20), die den optisch variablen Effekt aufweist und mindestens einer Schutzschicht (14) sowie einer abziehbaren Trägerschicht (10), dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schutzschicht (14) als selbsttragende und dimensionsstabile Schicht ausgebildet ist, die eine Dicke von wenigen Mikrometern bis etwa 20 µm aufweist.
2. Optisch variables Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (14) eine Kunststoffolie, vorzugsweise aus Polycarbonat (PC) , Polyvinylfluorid (PVF), Polyethylenterephthalat (PETP), Polytrifluorchlorethylen (PCTFE) oder Tetrafluorethylen/ Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) ist.
3. Optisch variables Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit dem optisch variablen Effekt aus einer Prägeschicht (16), einer reflektierenden Metallschicht (18) und einer Schutzschicht (20) besteht, die an die äußere Klebe­ schicht (22) angrenzt.
4. Optisch variables Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit dem optisch variablen Effekt aus einer lichtempfind­ lichen Emulsion oder einem lichtempfindlichen Polymer mit einem Volumenhologramm und einer lichtempfindlichen Schicht abdeckenden schwarzen Rückschicht besteht, die an die Klebeschicht (22) angrenzt.
5. Optisch variables Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schwarze Rück­ schicht von der schwarz eingefärbten Kleberschicht (22) gebildet ist.
6. Optisch variables Element nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht (22) eine Schicht aus Heißschmelz­ klebstoff ist.
7. Optisch variables Element nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht (22) eine Schicht aus Haftkleb­ stoff ist.
8. Optisch variables Element nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrisse des auf ein Substrat zu übertragenden Elements in der Schutzschicht (14) aus- bzw. vorgestanzt sind.
9. Optisch variables Element nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form eines endlosen, aufwickelbaren Fadens oder Streifens vorliegt.
10. Substrat mit aufgeklebtem optisch variablen Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Substrat nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es ein Wertpapier, vorzugsweise eine Banknote ist.
12. Substrat nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das optisch variable Element als von Kante zu Kante durchlaufender Faden auf das Wert­ papier aufgeklebt ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines optisch variablen Elements, vorzugsweise Hologramms, gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Aufbringen einer Trennschicht (12) (lösbare Klebe­ schicht) auf eine strapazierfähige und in Maschinen bearbeitbare Trägerfolie (10),
  • b) Aufbringen einer transparenten, selbsttragenden dimensionsstabilen Schutzfolie (14) mit einer Dicke von wenigen Mikrometern bis etwa 20 µm auf die Trennschicht (12).
  • c) Beschichten des Verbundmaterials mit einer prägbaren Lackschicht (16),
  • d) Einprägen eines Hologramms in die Lackschicht,
  • e) Bedampfen der geprägten Lackschicht mit einer dünnen reflektierenden Metallschicht (18).
  • f) Aufbringen einer die Metallschicht (18) abdeckenden Schutzschicht (20),
  • g) Aufbringen einer Klebeschicht (22) und gegebenenfalls
  • f) Aufbringen einer ablösbaren Schutzschicht (24).
14. Verfahren zur Herstellung eines optisch variablen Elements, vorzugsweise Hologramms, gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Aufbringen einer Trennschicht (12) (lösbare Klebe­ schicht) auf eine strapazierfähige und in Maschinen bearbeitbare Trägerfolie (10),
  • b) Aufbringen einer transparenten, selbsttragenden, dimensionsstabilen Schutzfolie (14) mit einer Dicke von wenigen Mikrometern bis etwa 20 µm auf die Trennschicht (12),
  • c) Beschichten des Verbundmaterials mit einer fotogra­ fischen Emulsion oder einem Fotopolymer,
  • d) Einbringen eines Volumenhologramms in die Emulsion oder das Fotopolymer durch entsprechende Belichtungs­ schritte,
  • e) Abdecken der Emulsion oder des Polymers mit einer schwarzen Rückschicht,
  • f) Aufbringen einer Klebeschicht (22) und gegebenenfalls
  • g) Aufbringen einer ablösbaren Schutzschicht (24).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klebeschicht schwarz einge­ färbt ist.
16. Verfahren nach Anspruch 13 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klebeschicht (22), vorzugsweise aus Haftklebstoff besteht, die von einer leicht entfernbaren Deckschicht (24), vorzugsweise Sili­ konpapier, abgedeckt ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrisse des auf ein Substrat zu übertragenden Elements in der Schutzfolie (14) vorgestanzt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht (22) aus einem Heißschmelzklebstoff besteht.
19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ bundmaterial in schmale, endlose Fäden zerschnitten und aufgewickelt wird.
20. Verfahren zum Aufbringen eines optisch variablen Elements nach Anspruch 9 auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Strei­ fen von einer Vorratsrolle (38) abgewickelt, daß gege­ benenfalls die leicht entfernbare Deckschicht (24) ab­ gezogen wird und daß die Fäden oder Streifen in einem Walzenspalt mit einem Substrat, vorzugsweise einem endlos zugeführten Wertpapier zusammengeführt werden, daß die Fäden oder Streifen mit ihrer Klebeschicht am Wertpapier haften und daß gleichzeitig beim Verlassen des Walzen­ spalts die Trägerfolie (10) von den Fäden oder Streifen abgezogen wird.
21. Verfahren zum Aufbringen eines optisch variablen Elements nach Anspruch 8 auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat und ein flächiges Stück des optisch variablen Elements mit dem vorgestanzten Bereich zusammengelegt werden, daß der vorgestanzte Umriß mit einem, vorzugsweise beheizten, Stempel beaufschlagt wird, daß das flächige Stück vom Substrat abgezogen wird, wobei der vorgestanzte Bereich des optisch variablen Elements am Substrat haften bleibt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die am Substrat haftenden optisch variablen Elemente nach dem Abziehen der nicht vorge­ stanzten Bereiche nochmals ganzflächig und gegebenenfalls unter Wärmeeinwirkung an das Substrat angedrückt wird.
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