EP2196321A2 - Transparentes Sicherheitsmerkmal - Google Patents

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EP2196321A2
EP2196321A2 EP09014878A EP09014878A EP2196321A2 EP 2196321 A2 EP2196321 A2 EP 2196321A2 EP 09014878 A EP09014878 A EP 09014878A EP 09014878 A EP09014878 A EP 09014878A EP 2196321 A2 EP2196321 A2 EP 2196321A2
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layer
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transparent
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    • B42D25/47—Associating two or more layers using chemicals or adhesives using adhesives
    • B42D2035/24—

Definitions

  • the invention relates to transparent security elements which have a color shift effect, caused by metallic clusters which are separated by a defined transparent layer from a layer with a high refractive index.
  • EP 1 716 007 A is a tamper-proof security element consisting of at least one electromagnetic wave reflecting layer, a polymeric spacer layer and a layer formed by metallic clusters, wherein one or more of the layers in addition to their function in Farbkipp bin setup fulfill other security functions known.
  • Disadvantage is that other elements or security elements, such as fluorescence, texts, microtes, images and the like below the metallic reflection layer are no longer recognizable.
  • the object of the invention is therefore to provide a security element having a color shift effect, which is also recognizable without metallic reflective layer and also the underlying element or Security element, such as a photo, a text, a microtext or a fluorescent feature is recognizable.
  • the invention therefore relates to a security element comprising a carrier substrate, each consisting of at least a first layer, a polymeric spacer layer and a layer formed by metallic clusters, characterized in that the first layer is a transparent layer with a high refractive index (HRI layer).
  • HRI layer high refractive index
  • the carrier substrate used is preferably transparent flexible plastic films, for example made of P 1, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC Question.
  • the carrier films preferably have a thickness of 5 to 700 .mu.m, preferably 5 to 200 .mu.m, particularly preferably 5 to 50 .mu.m.
  • a transparent layer with a high refractive index is applied on the carrier substrate. This layer can be applied over the entire surface or partially.
  • This layer has a refractive index which is higher than the refractive index of the spacer layer, preferably a refractive index of> 2.0, and is also referred to as a high refractive index (HRI) layer.
  • HRI high refractive index
  • vapor-deposited, printed or coated transparent materials such as, for example, metal oxides or metal sulfides, for example Ti oxides, Ta oxides, Si oxides or ZnS are suitable.
  • a method using a soluble paint for producing the partial HRI layer is particularly suitable.
  • a soluble in a solvent paint application is applied, in a second step, this layer optionally by means of an inline plasma, corona or Treated flame process and applied in a third step, a layer of the material to be patterned in a vacuum evaporation method or by printing or by painting, and in a fourth step, the paint application by means of a solvent, optionally combined with a mechanical action, is removed.
  • the soluble paint application takes place partially, the application of the HRI layer can take place over the entire surface or partially.
  • the thickness of the HRI layer is preferably about 30-100 nm, but also higher or lower layer thicknesses are possible.
  • the partial transparent layer may be defined by a non-transparent layer, e.g. be supplemented by a metal layer, which is applied over the whole area or partially, either exactly or partially congruent or offset to the HRI layer.
  • the following polymeric spacer layer or the polymeric spacer layers can also be applied over the entire surface or partially.
  • the polymeric layers consist for example of conventional or radiation-curing, in particular UV-curing, paint or coating systems based on nitrocellulose, epoxy, polyester, rosin, acrylate, alkyd, melamine, PVA, PVC, isocyanate , Urethane or PS copolymer systems.
  • This polymeric layer essentially serves as a transparent spacer layer, but may be absorbent and / or fluorescent or phosphorescent depending on the composition in a specific spectral range.
  • this property can also be enhanced by the addition of a suitable chromophore.
  • a suitable spectral range can be selected.
  • the polymeric layer can additionally be made machine-readable. For example, in blue Spectral region (in the range of about 400 nm) a yellow AZO dye, for example, anilides, rodural, eosin, are used. The dye also changes the spectrum of the security feature in a characteristic manner.
  • the polymeric spacer layer has regions of different thickness.
  • the thickness gradient, defined steps, defined structures
  • a combination of different color shift effects is produced in a finished security element (multicolor tilting effect).
  • the thickness of the layer can be selectively varied within a wide range, for example in a range of 10 nm to 3 microns.
  • the layer structure does not produce any discernible color to the human eye. This is because the spectrum becomes more and more complex with increasing layer thickness (multipeak) and can no longer be resolved. For readers, however, the spectrum is still easy to measure and even highly characteristic, with the maximum distance layer thickness to be measured depending on the resolution of the respective device. This provides a way to create a nondescript but machine-readable mark.
  • the layer thickness profile can also be embodied in the form of a step structure, wherein different thicknesses of a further polymer layer are partially applied to a base layer.
  • At least one layer of the polymeric spacer layer may have optically active structures, such as diffraction gratings, diffraction patterns, holograms, and the like, which may be embossed into the polymeric spacer layer, preferably prior to complete cure.
  • optically active structures such as diffraction gratings, diffraction patterns, holograms, and the like, which may be embossed into the polymeric spacer layer, preferably prior to complete cure.
  • a corresponding method is for example off EP-A 1352732 A or off EP-A 1310381 known.
  • the polymeric spacer layer has a refractive index of about 1.3 to 1.7, but in any case a lower refractive index than the applied HRI layer.
  • the metallic clusters can consist, for example, of aluminum, gold, palladium, platinum, chromium, silver, copper, nickel, tantalum, tin and the like or their alloys, such as, for example, Au / Pd, Cu / Ni or Cr / Ni.
  • cluster materials can also be applied, for example semiconducting elements of III. to VI. Main or the II.
  • Subgroup whose plasmon excitation externally (eg via X-ray or ion radiation or electromagnetic interactions) can be triggered. This will change when viewed with a suitable reader in the color spectrum (eg intensity change) or a blinking of the color shift effect visible.
  • the cluster layer may also have additional properties, for example electrically conductive, magnetic or fluorescent properties.
  • a cluster layer of Ni, Cr / Ni, Fe or core-shell structures with these materials or mixtures of these materials with the cluster materials mentioned above has such additional features.
  • This cluster layer can be applied in a known manner by sputtering (for example ion beam or magnetron) or evaporation (thermally, by electron beam, from a solution) or by adsorption.
  • the cluster layer can be applied over the entire surface or partially.
  • the color Due to the transparent HRI layer, the color also changes depending on the angle, resulting in a visible color shift effect on both sides, whose color changes can be different on the front and back of the setup.
  • the layer structure can then optionally be provided on one or both sides with a primer layer and an adhesive coating for application to a substrate.
  • a primer layer for application to a substrate.
  • An adhesive coating for application to a substrate.
  • Hot or cold seal adhesives or self-adhesive coatings come into question as the adhesive coating.
  • the described layer structure can also be laminated against a further carrier substrate.
  • the security element may be applied to a substrate having elements or security elements, such as a photograph, a text, a fluorescent feature, graphics, images, symbols, and the like.
  • the security element according to the invention can be used as a laminating film, for example for value documents, such as identity documents, cards, banknotes and the like. After lamination with a further carrier substrate, the security element can also be used for incorporation into value documents, wherein the color shift effect is visible through a recess in the document of value (window). If the recess is made so that the security element is visible from both sides, a different color shift effect can be recognized from both sides.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement aufweisend ein Trägersubstrat, bestehend aus jeweils mindestens einer ersten Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine transparente Schicht mit hohem Brechungsindex (HRI-Schicht) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft transparente Sicherheitselemente, die einen Farbkippeffekt, bewirkt durch metallische Cluster, die über eine definierte transparente Schicht von einer Schicht mit hohem Brechungsindex getrennt sind, aufweisen.
  • Aus WO 02/18155 ist ein Verfahren zur fälschungssicheren Markierung von Gegenständen bekannt, wobei der Gegenstand mit einer Markierung bestehend aus einer elektromagnetische Wellen reflektierenden ersten Schicht auf die eine für elektromagnetische Wellen durchlässige inerte Schicht mit einer definierten Dicke aufgebracht wird, worauf auf diese inerte Schicht eine aus metallischen Clustern gebildet dritte Schicht folgt, versehen wird.
  • Aus EP 1 716 007 A ist ein fälschungssicheres Sicherheitselement bestehend aus jeweils mindestens einer elektromagnetische Wellen reflektierenden Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, wobei eine oder mehrere der Schichten zusätzlich zu ihrer Funktion im Farbkippeffekt-Setup weitere Sicherheitsfunktionen erfüllen, bekannt.
  • Dabei wird jeweils durch Aufbringung von Clusterschichten, in Kombination mit einer polymeren Abstandschicht und einer metallischen Reflexionsschicht, ein Farbkippeffekt erzeugt.
  • Nachteil dabei ist, dass weitere Elemente oder Sicherheitselemente, wie beispielsweise Fluoreszenzen, Texte, Mikrotexte, Bilder und dergleichen unterhalb der metallischen Reflexionsschicht nicht mehr erkennbar sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher ein Sicherheitselement bereitzustellen, das einen Farbkippeffekt aufweist, der auch ohne metallische Reflexionsschicht erkennbar ist und außerdem das darunter liegende Element oder Sicherheitselement, beispielsweise ein Foto, ein Text, ein Mikrotext oder ein fluoreszierendes Merkmal erkennbar ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist daher ein Sicherheitselement aufweisend ein Trägersubstrat, bestehend aus jeweils mindestens einer ersten Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine transparente Schicht mit hohem Brechungsindex (HRI-Schicht) ist.
  • Als Trägersubstrat kommen vorzugsweise transparente flexible Kunststofffolien, beispielsweise aus Pl, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PSU, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC in Frage. Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5 - 700 µm, bevorzugt 5 - 200 µm, besonders bevorzugt 5 - 50 µm auf.
  • Auf das Trägersubstrat wird eine transparente Schicht mit hohem Brechungsindex aufgebracht. Diese Schicht kann vollflächig oder partiell, aufgebracht werden.
  • Diese Schicht weist einen Brechungsindex auf, der höher ist, als der Brechungsindex der Abstandsschicht, vorzugsweise einen Brechungsindex von > 2.0 auf und wird auch als HRI-Schicht (high refractive index - Schicht) bezeichnet.
    Dabei kommen beispielsweise im Vakuum aufgedampfte, oder gedruckte oder lackierte transparente Materialien, wie beispielsweise Metalloxide oder Metallsulfide, beispielsweise Ti-Oxide , Ta-Oxide, Si-Oxide oder ZnS in Frage.
  • Zur partiellen Aufbringung eignet sich besonders ein Verfahren unter Verwendung eines löslichen Farbauftrags zur Herstellung der partiellen HRI-Schicht. Dabei wird in einem ersten Schritt auf dem Trägersubstrat ein in einem Lösungsmittel löslicher Farbauftrag aufgebracht, in einem zweiten Schritt diese Schicht gegebenenfalls mittels eines Inline-Plasma-, Corona- oder Flammprozesses behandelt und in einem dritten Schritt eine Schicht des zu strukturierenden Materials in einem Vakuumaufdampfverfahren oder durch Drucken oder durch Lackieren aufgebracht, worauf in einem vierten Schritt der Farbauftrag mittels eines Lösungsmittels, gegebenenfalls kombiniert mit einer mechanischen Einwirkung, entfernt wird.
    Der lösliche Farbauftrag erfolgt partiell, die Aufbringung der HRI-Schicht kann vollflächig oder partiell erfolgen.
  • Die Dicke der HRI- Schicht beträgt vorzugsweise etwa 30-100 nm, wobei aber auch höhere bzw. geringere Schichtdicken möglich sind.
  • In einer besonderen Ausführungsform kann die partielle transparente Schicht durch eine nicht-transparente Schicht, z.B. durch eine Metallschicht, die vollflächig oder partiell, entweder genau oder partiell deckungsgleich oder versetzt zu der HRI-Schicht aufgebracht ist, ergänzt werden..
  • Die darauf folgende polymere Abstandschicht bzw. die polymeren Abstandsschichten können ebenfalls vollflächig oder partiell aufgebracht werden. Die polymeren Schichten bestehen beispielsweise aus konventionell oder strahlungshärtenden, insbesondere UV-härtenden, Farb- oder Lacksystemen auf Basis von Nitrocellulose, Epoxy-, Polyester-, Kolophonium-, Acrylat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-, PVC-, Isocyanat-, Urethan- oder PS-Copolymersystemen.
  • Diese polymere Schicht dient im Wesentlichen als transparente Abstandsschicht, kann aber je nach Zusammensetzung in einem bestimmten Spektralbereich absorbierend und/oder fluoreszierend bzw. phosphoreszierend sein. Gegebenenfalls kann diese Eigenschaft auch durch Beimengung eines geeigneten Chromophors verstärkt werden. Durch die Auswahl verschiedener Chromophore kann ein geeigneter Spektralbereich ausgewählt werden. Dadurch kann neben dem Kippeffekt auch die polymere Schicht zusätzlich maschinenlesbar gestaltet werden. So kann beispielsweise im blauen Spektralbereich (im Bereich von etwa 400 nm) ein gelber AZO-Farbstoff, beispielsweise Anilide, Rodural, Eosin, eingesetzt werden. Der Farbstoff ändert darüber hinaus des Spektrum des Sicherheitsmerkmals in charakteristischer Weise.
  • Bei Einsatz eines Fluorophors mit Anregung außerhalb des sichtbaren Bereichs (z. B. im UV) und Abstrahlung im sichtbaren Bereich, läßt sich bei Wahl einer geeigneten Konzentration sogar eine Markierung mit Farbwechsel bei Beleuchtung generieren. Optimalerweise weist dabei der Schichtaufbau bei dem anvisierten Beobachtungswinkel ein Spektrum mit hoher Absorption im Wellenlängenbereich der Emission des Fluorophors auf.
  • In einer besonderen Ausführungsform weist die polymere Abstandsschicht Bereiche unterschiedlicher Dicke auf. Durch definierte Variation der Dicke (Gradient, definierte Stufen, definierte Strukturen) der polymeren Abstandsschicht wird eine Kombination unterschiedlicher Farbkippeffekte in einem fertigen Sicherheitselement erzeugt (Mehrfarbenkippeffekt).
  • Die Dicke der Schicht kann dabei in einem weiten Bereich gezielt variiert werden, beispielsweise in einem Bereich von 10 nm bis 3 µm.
  • Bei einer Abstandsschichtdicke über ca. 1,5 µm ergibt der Schichtaufbau keine für das menschliche Auge mehr erkennbare Farbe. Das liegt daran, dass das Spektrum mit zunehmender Schichtdicke immer komplexer wird (Multipeak) und nicht mehr aufgelöst werden kann. Für Lesegeräte ist das Spektrum aber weiterhin gut messbar und sogar hoch charakteristisch, wobei die maximal zu vermessende Abstandsschichtdicke vom Auflösungsvermögen des jeweiligen Gerätes abhängt. Dies stellt eine Möglichkeit dar, eine unscheinbare aber maschinenlesbare Markierung zu erzeugen.
  • Ferner kann bei der Aufbringung der polymeren Abstandsschicht ein bestimmter definierter Schichtdickenverlauf, entweder in einem Aufbringungsschritt oder durch Aufbringung mehrerer Schichten, die wiederum je nach gewünschtem Schichtdickenverlauf vollflächig bzw. partiell sein kann, eingestellt werden.
    Der Schichtdickenverlauf kann auch in Form eines Stufenaufbaus ausgeführt sein, wobei auf eine Basisschicht unterschiedliche Dicken einer weiteren polymeren Schicht partiell aufgebracht werden.
    Ferner ist es möglich mehrere Schichten aus unterschiedlichen Polymeren, beispielsweise Polymeren mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufzubringen.
  • In einer besonderen Ausführungsform kann mindestens eine Schicht der polymeren Abstandsschicht optisch aktive Strukturen, beispielsweise Beugungsgitter, Beugungsstrukturen, Hologramme und dergleichen aufweisen, die in die polymere Abstandsschicht, vorzugsweise vor der vollständigen Aushärtung geprägt werden können. Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise aus EP -A 1352732 A oder aus EP -A 1310381 bekannt.
  • Üblicherweise weist die polymere Abstandsschicht einen Brechungsindex von ca. 1,3 bis 1,7 auf, jedenfalls aber einen niedrigeren Brechungsindex als die aufgebrachte HRI - Schicht.
  • Anschließend wird eine Schicht aus metallischen Clustern aufgebracht.
    Die metallischen Cluster können beispielsweise aus Aluminium, Gold, Palladium, Platin, Chrom, Silber, Kupfer, Nickel, Tantal, Zinn und dergleichen oder deren Legierungen, wie beispielsweise Au/Pd, Cu/Ni oder Cr/Ni bestehen. Vorzugsweise können auch Clustermaterialien aufgebracht werden, beispielsweise halbleitende Elemente der III. bis VI. Haupt- bzw. der II. Nebengruppe, deren Plasmonenanregung extern (z.B. über Röntgen- oder lonenstrahlung oder elektromagnetische Wechselwirkungen) triggerbar ist. Dadurch wird bei Betrachtung mit einem geeigneten Lesegerät eine Änderung im Farbspektrum (z.B. Intensitätsänderung) bzw. ein Blinken des Farbkippeffekts sichtbar.
    Die Clusterschicht kann auch zusätzliche Eigenschaften, beispielsweise elektrisch leitfähige, magnetische oder fluoreszierende Eigenschaften aufweisen. So weist beispielsweise eine Clusterschicht aus Ni, Cr/Ni, Fe bzw. Core-Shell-Strukturen mit diesen Materialien bzw. Mischungen dieser Materialien mit den oben erwähnten Clustermaterialien derartige zusätzliche Merkmale auf.
  • Diese Clusterschicht kann auf bekannte Weise durch Sputtern (beispielsweise lonenstrahl oder Magnetron) oder Verdampfen (thermisch, mittels Elektronenstrahl, aus einer Lösung) oder durch Adsorption aufgebracht werden.
  • Die Clusterschicht kann vollflächig oder partiell aufgebracht werden.
  • Aufgrund der transparenten HRI - Schicht ändert sich auch die Farbe winkelabhängig, sodass ein auf beiden Seiten sichtbarer Farbkippeffekt entsteht, dessen Farbänderungen auf der Vorder- und Rückseite des Aufbaus unterschiedlich sein können.
  • In analoger Weise kann auch ein inverser Setup mit einer Clusterschicht (Aufbringen der Clusterschicht auf das Trägersubstrat, anschließendes Aufbringen der polymeren Abstandsschicht und der HRI-Schicht) hergestellt werden, wobei die Eigenschaften der einzelnen Schichten der vorangehenden Beschreibung entsprechen.
  • Der Schichtaufbau kann anschließend gegebenenfalls ein oder beidseitig mit einer Haftvermittlerschicht und einer Klebebeschichtung zur Aufbringung auf ein Substrat versehen werden.
    Als Klebeschichtung kommen dabei Heiß- oder Kaltsiegelkleber oder Selbstklebebeschichtungen in Frage.
  • Gegebenfalls kann der beschriebene Schichtaufbau auch gegen ein weiteres Trägersubstrat kaschiert werden.
  • Das Sicherheitselement kann beispielsweise auf ein Substrat aufgebracht werden, das Elemente oder Sicherheitselemente, beispielsweise ein Foto, einen Text, ein fluoreszierendes Merkmal, Graphiken, Bilder, Symbole und dergleichen aufweist.
  • An der Grenzfläche zwischen Abstandsschicht und HRI-Schicht wird nur ein Teil des einfallenden Lichts reflektiert und erzeugt durch Interferenzeffekte einen Farbkippeffekt. Der Anteil des Lichts, der durch die HRI-Schicht transmittiert wird, gelangt zu dem Substrat, auf das das Sicherheitselement aufgebracht ist und durch den Mehrschichtaufbau wieder zum Betrachter zurück. Dadurch bleiben Elemente oder Sicherheitselemente, die auf dem Substrat vorhanden sind, für den Betrachter sichtbar.
  • Das erfindungsgemäße Sicherheitselement kann als Laminierfolie, beispielsweise für Wertdokumente, wie Ausweisdokumente, Karten, Banknoten und dergleichen verwendet werden.
    Nach Kaschierung mit einem weiteren Trägersubstrat, kann das Sicherheitselement aber auch zur Einbringung in Wertdokumente verwendet werden, wobei der Farbkippeffekt durch eine Aussparung im Wertdokument (Fenster) sichtbar wird. Ist die Aussparung so ausgeführt, dass das Sicherheitselement von beiden Seiten sichtbar ist, kann ein von beiden Seiten unterschiedlicher Farbkippeffekt erkennbar werden.

Claims (12)

  1. Sicherheitselement aufweisend ein Trägersubstrat, bestehend aus jeweils mindestens einer ersten Schicht, einer polymeren Abstandsschicht und einer Schicht gebildet von metallischen Clustern, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine transparente Schicht mit hohem Brechungsindex (HRI-Schicht) ist.
  2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht einen Brechungsindex, der größer ist als der Brechungsindex der Abstandsschicht, aufweist.
  3. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht aus einem im Vakuumaufdampfverfahren aufgebrachten Metalloxid oder Metallsulfid besteht.
  4. Sicherheitselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht aus ZnS oder Ti-Oxiden, Si-Oxiden oder Ta-Oxiden besteht.
  5. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus metallischen Clustern vollflächig aufgebracht ist.
  6. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus metallischen Clustern partiell aufgebracht ist.
  7. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht vollflächig aufgebracht ist.
  8. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht partiell entweder genau oder partiell deckungsgleich oder versetzt zu der vollflächigen oder partiellen Clusterschicht aufgebracht ist.
  9. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der HRI-Schicht eine nicht transparente oder semi-transparente Metallschicht vollflächig, partiell entweder genau oder partiell deckungsgleich oder versetzt zu der vollflächigen oder partiellen HRI-Schicht aufgebracht ist.
  10. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer ein- oder beidseitiger Klebebeschichtung versehen ist oder gegen eine zweite Trägerfolie kaschiert ist.
  11. Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsschicht einen fluoreszierenden Farbstoff aufweist.
  12. Verwendung der Sicherheitselemente nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Laminierfolie für Wertdokumente oder zur Applikation auf oder zur zumindest partiellen Einbringung in Wertdokumente.
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EP2196321A3 EP2196321A3 (de) 2011-06-29
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