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Die
Erfindung betrifft ein Gitterbild zur Darstellung eines sich beim
Kippen des Gitterbilds um eine Kippachse bewegenden Motivs, und
betrifft insbesondere ein solches Gitterbild mit zwei oder mehr Gitterfeldern
mit einem betrachtungswinkelabhängigen visuellen Erscheinungsbild,
wobei die Gitterfelder jeweils ein elektromagnetische Strahlung
beeinflussendes Gittermuster aus einer Vielzahl von Strichgitterlinien
enthalten, und eine Vorzugsrichtung aufweisen, die einen Betrachtungswinkel
festlegt, aus dem das jeweilige Gitterfeld visuell erkennbar ist. Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen
Gitterbilds, ein Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier sowie
einen Datenträger mit einem solchen Gitterbild.
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Zur
Echtheitsabsicherung von Kreditkarten, Banknoten und anderen Wertdokumenten
werden seit einigen Jahren Hologramme, holographische Gitterbilder
und andere hologrammähnliche Beugungsstrukturen eingesetzt.
Im Banknoten- und Sicherheitsbereich werden im Allgemeinen holographische
Beugungsstrukturen verwendet, die sich durch Prägung von
holographisch erzeugten Gitterbildern in thermoplastisch verformbare
Kunststoffe oder UV-härtbare Lacke auf Foliensubstraten
herstellen lassen.
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Echte
Hologramme entstehen dabei durch Beleuchtung eines Objekts mit kohärentem
Laserlicht und Überlagerung des von dem Objekt gestreuten
Laserlichts mit einem unbeeinflussten Referenzstrahl in einer lichtempfindlichen
Schicht. Sogenannte holographische Beugungsgitter erhält
man, wenn die in der lichtempfindlichen Schicht überlagerten Lichtstrahlen
aus räumlich ausgedehnten, einheitlichen kohärenten
Wellenfeldern bestehen. Die Einwirkung der überlagerten
Wellenfelder auf die lichtempfindliche Schicht, wie etwa einen photographischen Film
oder eine Photoresistschicht, erzeugt dort ein holographisches Beugungsgitter,
das beispielsweise in Form heller und dunkler Linien in einem photographischen
Film oder in Form von Bergen und Tälern in einer Photoresistschicht
konserviert werden kann. Da die Lichtstrahlen in diesem Fall nicht
durch ein Objekt gestreut worden sind, erzeugt das holographische
Beugungsgitter lediglich einen optisch variablen Farbeindruck, jedoch
keine Bilddarstellung.
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Auf
Grundlage von holographischen Beugungsgittern lassen sich holographische
Gitterbilder erzeugen, indem nicht die gesamte Fläche des
lichtempfindlichen Materials mit einem einheitlichen holographischen
Beugungsgitter belegt wird, sondern indem geeignete Masken verwendet
werden, um jeweils nur Teile der Aufnahmefläche mit einem
von mehreren verschiedenen einheitlichen Gittermustern zu belegen.
Ein solches holographisches Gitterbild setzt sich aus mehreren Gitterfeldern
mit unterschiedlichen Beugungsgittermustern zusammen, die in der
Regel in flächiger, streifenförmiger oder pixelartiger
Ausführung nebeneinander angeordnet sind. Durch geeignete
Anordnung der Bereiche lässt sich mit einem derartigen
holographischen Gitterbild eine Vielzahl unterschiedlicher Bildmotive
darstellen. Die Beugungsgittermuster können dabei nicht
nur durch direkte oder indirekte optische Überlagerung
kohärenter Laserstrahlen, sondern auch mittels Elektronenlithographie
hergestellt werden. Häufig wird eine Musterbeugungsstruktur
erzeugt, die anschließend in eine Reliefstruktur umgesetzt
wird. Diese Reliefstruktur kann als Prägewerkzeug zur Herstellung
geprägter Beugungsstrukturen verwendet werden.
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In
der Druckschrift
WO
2005/071444 A2 sind Gitterfelder mit Strichgitterlinien
beschrieben, die durch die Parameter Orientierung, Krümmung,
Beabstandung und Profilierung charakterisiert sind, wobei zumindest
einer dieser Parameter über der Fläche des Gitterfelds
variiert. Variiert zumindest einer der Parameter zufällig,
so spricht man von sogenannten Mattstruktu ren. Diese zeigen bei
Betrachtung keine diffraktiven Effekte, sondern Streueffekte und
weisen ein mattes, vorzugsweise keinerlei Farbigkeit zeigendes Erscheinungsbild
auf. Die Mattstrukturen zeigen bei reinen Streueffekten aus allen
Betrachtungswinkeln das gleiche Erscheinungsbild.
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Ausgehend
davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gitterbild der
eingangs genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere unter
Beibehaltung der bisherigen Vorteile Gitterbilder mit neuen optischen
Effekten zu schaffen und/oder die Fälschungssicherheit
der Gitterbilder weiter zu erhöhen.
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Diese
Aufgabe wird durch das Gitterbild mit den Merkmalen des Hauptanspruchs
gelöst. Ein Herstellungsverfahren, ein Sicherheitselement,
ein Sicherheitspapier sowie ein Datenträger mit einem solchen
Gitterbild sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Gemäß der
Erfindung sind die Gitterfelder bei einem gattungsgemäßen
Gitterbild aus einer Vielzahl ineinander verschachtelter Teilbereiche
gebildet und jedes Gitterfeld zeigt eine im Wesentlichen entlang
der Kippachse verschobene Ansicht des Motivs. Die Betrachtungswinkel
für die visuelle Erkennbarkeit und die Verschiebungen der
Motiv-Ansichten der Gitterfelder sind dabei so aufeinander abgestimmt,
dass für den Betrachter beim Kippen des Gitterbilds eine sich
im Wesentlichen entlang der Kippachse bewegende Darstellung des
Motivs entsteht.
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Eine
solche entlang der Kippachse verlaufende Bewegung des Motivs beim
Kippen des Gitterbilds wird als orthoparallaktische Verschiebung
bezeichnet. Sie widerspricht dem gewohnten Bewegungsverhalten im
dreidimensi onalen Raum und weist daher einen hohen Aufmerksamkeits-
und Wiedererkennungswert auf.
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Als
parallaktische Verschiebung bezeichnet man die scheinbare Änderung
der Position eines Objekts im dreidimensionalen Raum bei einer Änderung der
Position des Betrachters. Auch beim beidäugigen Sehen ergeben
sich für das linke und rechte Auge aufgrund des Augenabstands
unterschiedliche Erscheinungsbilder und eine scheinbare Verschiebung des
betrachteten Objekts vor einem entfernten Hintergrund. Diese parallaktische
Verschiebung ist umso größer, je näher
das betrachtete Objekt liegt und je größer die
Basislinie, beispielsweise der Augenabstand, ist. Für die
auftretenden Effekte spielt es keine Rolle, ob bei fester Objektposition
die Position des Betrachters verändert wird, oder ob bei
fester Position des Betrachters die Position bzw. Orientierung des
betrachteten Objekts verändert wird. Maßgeblich ist
nur die Änderung der relativen Positionen von Objekt und
Betrachter.
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Weicht
nun die scheinbare Bewegungsrichtung eines Objekts bei einer relativen
Positionsänderung stark von der im dreidimensionalen Raum üblichen
parallaktischen Verschiebung ab, so spricht man von einer orthoparallaktischen
Verschiebung. Derartige orthoparallaktische Verschiebungen treten bei
realen Objekten im dreidimensionalen Raum nicht auf, so dass sie
unseren Wahrnehmungserfahrungen teilweise frappant widersprechen.
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Im
engeren Sinn stellt eine orthoparallaktische Verschiebung eine Verschiebung
senkrecht zur parallaktischen Verschiebung dar. Im Rahmen dieser Beschreibung
wird eine von der üblichen parallaktischen Verschiebung
stark abweichende Verschiebung als eine "im Wesentlichen orthoparallaktische Verschiebung"
bezeichnet, da auch derartige Verschiebungen die Aufmerksamkeit
eines Betrachters stark auf sich lenken. Der Winkel zwischen paral laktischer
Verschiebung und Bewegungsrichtung ist bei einer im Wesentlichen
orthoparallaktischen Verschiebung größer als 45°,
vorzugsweise größer als 60° und insbesondere
größer als 75°.
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Neben
dem bereits genannten hohen Aufmerksamkeits- und Wiedererkennungswert
weisen die erfindungsgemäße Gitterbilder auch
eine erhöhte Fälschungssicherheit auf, da sich
die beschriebenen neuartigen Bewegungseffekte weder mittels der
verbreiteten klassischen optischen Direktbelichtung noch mit der
ebenfalls verbreiteten Dot-Matrix-Technik nachstellen lassen.
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Die
betrachtungswinkelabhängige Änderung des visuellen
Erscheinungsbilds eines Gitterfelds kann in einer Änderung
der Helligkeit des Gitterfelds bestehen oder auch darin, dass das
Gitterfeld unter bestimmten Betrachtungswinkeln sichtbar und unter anderen
Betrachtungswinkeln nicht sichtbar ist.
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Bevorzugt
umfassen die Gitterfelder diffraktive Gitterfelder, die Gittermuster
mit parallelen äquidistanten Strichgitterlinien enthalten
(sogenannte lineare Gitter), die durch eine Gitterkonstante und
eine Winkelorientierung charakterisiert sind und die aus dem durch
die Vorzugsrichtung festgelegten Betrachtungswinkel mit einem farbigen
Erscheinungsbild visuell erkennbar sind. Die diffraktiven Gitterfelder
können neben linearen Gittern beispielsweise Subwellenlängengitter,
Mottenaugenstrukturen oder dergleichen enthalten. Vorzugsweise handelt
es sich bei den Gittermustern der diffraktiven Gitterfelder um Sinusgitter.
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Bei
einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen
die Gitterfelder alternativ oder zusätzlich achromatische
Gitterfelder, die aus dem durch die Vorzugsrichtung festgelegten
Betrachtungswinkel mit einem matten, vorzugsweise silbrigen Erscheinungsbild
visuell erkennbar sind. Durch die Vorzugsrichtung der Gitterfelder
wird jeweils ein Betrachtungswinkel festgelegt, der eine Winkelbreite
von etwa +/–10°, bevorzugt von etwa +/–5°,
besonders bevorzugt von etwa +/–3° aufweist. Je
kleiner die Winkelbreite ist, umso kleiner ist der Betrachtungsbereich,
aus dem das Gitterfeld visuell erkennbar ist.
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Vorteilhaft
sind die Strichgitterlinien der achromatischen Gitterfelder durch
die Parameter Orientierung, Krümmung, Beabstandung und
Profilierung charakterisiert, wobei zumindest einer dieser Parameter über
die Fläche des Gitterfelds zufällig, vorzugsweise
zufällig und sprunghaft variiert. Dabei kann insbesondere
vorgesehen sein, dass der Parameter Orientierung der Strichgitterlinien
in einem Winkelbereich von weniger als +/–10°,
bevorzugt von weniger als +/–5°, besonders bevorzugt
von weniger als +/–3° zufällig, vorzugsweise
zufällig und sprunghaft variiert. In einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung variiert nur der Parameter Beabstandung der Strichgitterlinien über
der Fläche des Gitterfelds zufällig, während
die anderen charakteristischen Parameter konstant gehalten sind.
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Im
Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter Beugung oder Diffraktion
die Abweichung von der geradlinigen Ausbreitung des Lichts verstanden,
die nicht durch Brechung, Reflexion oder Streuung hervorgerufen
wird, sondern die auftritt, wenn Licht auf Hindernisse wie Spalte,
Blenden, Kanten oder dergleichen trifft. Beugung ist eine typische
Wellenerscheinung und daher stark wellenlängenabhängig
und stets mit Interferenz verbunden. Sie ist insbesondere von den
Vorgängen der Reflexion und der Brechung zu unterscheiden,
die sich bereits mit dem Bild geometrischer Lichtstrahlen zutreffend
beschreiben lassen. Hat man es mit Beugung an sehr vielen statistisch
verteilten Objekten zu tun, hat es sich eingebürgert, statt
von Beugung an unregelmäßig verteilten Objekten
von Streuung zu sprechen.
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Unter
Streuung versteht man die Ablenkung eines Teils einer gebündelten
Wellenstrahlung aus seiner ursprünglichen Richtung beim
Durchgang durch Materie aufgrund der Wechselwirkung mit einem oder
mehreren Streuzentren. Die diffus in alle Raumrichtungen gestreute
Strahlung bzw. die Gesamtheit der von den Streuzentren ausgehenden Streuwellen
geht der primären Strahlung verloren. Streuung von Licht
an Objekten mit einer Größenordnung im Bereich
der Lichtwellenlänge und darunter ist in der Regel ebenfalls
wellenlängenabhängig, wie beispielsweise die Rayleigh-Streuung
oder die Mie-Streuung. Ab einer Objektgröße, die
die zehnfache Wellenlänge überschreitet, spricht
man gewöhnlich von nicht-selektiver Streuung, bei der alle
Wellenlängen in etwa gleich beeinflusst werden.
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Nicht-selektive
Streuung kann jedoch auch mit kleineren Objekten erreicht werden,
wenn die Objekte nur eine unregelmäßige Verteilung
und eine geeignete Bandbreite von Objektgrößen
aufweisen, da sich dann die wellenlängenabhängigen
Eigenschaften der einzelnen Objekte über das gesamte Ensemble
herausmitteln. Wenn, wie weiter unten genauer erläutert,
zumindest einer der charakteristischen Parameter der erfindungsgemäßen
Gittermuster eine zufällige Variation aufweist und die
Gittermuster zugleich einen gewissen Ordnungsgrad aufweisen, so
treten gleichzeitig sowohl Effekte, die gewöhnlich mit
Beugungsvorgängen, als auch Effekte, die gewöhnlich
mit Streuvorgängen beschrieben werden, auf.
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Eine
zufällige Variation und eine gleichzeitig vorliegende Ordnung
kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass sich die zufällige
Variation eines Parameters auf einen begrenzten Wertebereich beschränkt.
So kann etwa der Parameter Orientierung der Gitterlinien nur in
einem begrenzten Winkelbereich um eine ausgezeichnete Richtung zufällig variieren
und damit eine zufällige Orientierung mit dem Erhalt einer
Vorzugsrichtung in der Gitterstruktur kombinieren. Nach einer weiteren
Möglichkeit wird die zufällige Variation eines
Parameters mit der Konstanz eines anderen Parameters verbunden.
Beispielsweise kann der Abstand benachbarter Gitterlinien bei konstanter
Orientierung zufällig variieren, so dass eine vorgegebene
Unordnung im Parameter Beabstandung mit Ordnung im Parameter Orientierung
verbunden und damit eine Vorzugsrichtung bei der Streuung erreicht
wird.
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Weitere
Einzelheiten zur Gestaltung achromatischer Gitterfelder mit zufälliger
bzw. zufälliger und sprunghafter Variation zumindest eines
charakteristischen Gitterparameters können der Druckschrift
WO 2005/071444 A2 entnommen
werden, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Beschreibung
aufgenommen wird.
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Die
ineinander verschachtelten Teilbereiche der Gitterfelder sind mit
Vorteil als schmale Streifen, insbesondere als Streifen mit einer
Breite unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen
Auges ausgebildet. Die Streifenbreite beträgt vorzugsweise
zwischen 1 μm und 100 μm, bevorzugt zwischen 1 μm und
50 μm und besonders bevorzugt zwischen 1 μm und
30 μm.
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Die
Streifen eines Gitterfelds weisen mit Vorteil alle dieselbe Breite
auf. Es ist jedoch auch denkbar, die Streifen mit verschiedenen
Breiten auszubilden oder sogar mit einer innerhalb eines Streifens
variierenden Breite.
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Die
Verschachtelung der Streifen mehrerer Gitterfelder kann am einfachsten
durch eine alternierende Abfolge der zu den verschiedenen Gitterfeldern gehörenden
Streifen erreicht werden, also beispielsweise durch eine Streifenfolge
der Art ABCABCABC ... bei drei Gitterfeldern mit Streifengruppen A,
B und C.
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In
einer alternativen Ausgestaltung sind die Teilbereiche als kleine
Flächenelemente beliebiger Form mit einer Größe,
vorzugsweise unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges ausgebildet.
Auch hier kann die Verschachtelung am einfachsten durch eine alternierende
Anordnung der Flächenelemente erreicht werden. Sind beispielsweise
als Flächenelemente kleine Quadrate vorgesehen, so können
sich Zeilen mit der Flächenelementabfolge ABABAB ... mit
Zeilen mit der versetzten Abfolge BABABA ... abwechseln. Entsprechende
Anordnungen sind dem Fachmann auch für andere Formen bekannt.
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Das
darzustellende Motiv kann einstufig hell oder dunkel ausgebildet
sein oder, beispielsweise zur Erzeugung eines plastischen Eindrucks,
auch mehrstufig hell oder dunkel ausgebildet sein. Das Motiv umfasst
vorzugsweise eine Symbolgraphik, wie etwa eine alphanumerische Zeichenfolge,
ein Logo oder abstrakte geometrische Formen. Das Motiv muss nicht
als ein einziges einheitliches Motiv ausgebildet sein, sondern kann
auch mehrere beliebig zueinander angeordnete, insbesondere beliebig
beabstandete Motivteile enthalten.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die verschobenen
Ansichten des Motivs zusätzlich gegeneinander gedreht,
so dass für den Betrachter beim Kippen des Gitterbilds
eine sich im Wesentlichen entlang der Kippachse bewegende und sich
zugleich drehende Darstellung des Motivs entsteht.
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Nach
einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
stellen die verschobenen Ansichten des Motivs zusätzlich
unterschiedliche perspektivische Ansichten des Motivs dar, so dass
für den Betrachter beim Kippen des Gitterbilds eine sich im
Wesentlichen entlang der Kippachse bewegende und sich zugleich in
der Perspektive verändernde Darstellung des Motivs entsteht.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die verschobenen
Ansichten des Motivs zusätzlich schrittweise verändert,
so dass für den Betrachter beim Kippen des Gitterbilds
eine sich im Wesentlichen entlang der Kippachse bewegende und sich
zugleich verändernde Darstellung des Motivs (Morphbild)
entsteht.
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Im
Fall, dass das Motiv mehrere Motivteile enthält, kann vorgesehen
sein, dass die Gitterfelder Ansichten des Motivs mit unterschiedlich
großer Verschiebung der verschiedenen Motivteile zeigen,
so dass für den Betrachter beim Kippen des Gitterbilds eine
sich bewegende Darstellung des Motivs entsteht, bei der sich verschiedene
Motivteile mit unterschiedlicher Geschwindigkeit entlang der Kippachse bewegen.
Die Bewegungsrichtung der Motivteile kann dabei auch einander entgegengesetzt
sein, so dass sich beim Kippen des Sicherheitselements manche Motivteile
in einer ersten Richtung, andere Motivteile in einer zur ersten
Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung bewegen. Z. B. können
sich mehrere Motivteile nach oben, andere nach unten bewegen.
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Die
Gittermuster der achromatischen Gitterfelder und/oder der diffraktiven
Gitterfelder sind vorzugsweise elektronenstrahllithographisch erzeugt. Diese
Technik ermöglicht es, Gitterbilder herzustellen, bei denen
jede einzelne Git terlinie durch die Parameter Orientierung, Krümmung,
Beabstandung und Profilierung eindeutig bestimmt werden kann.
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Es
hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die
Strichgitterlinien eine Linienprofiltiefe zwischen etwa 100 nm und
etwa 400 nm aufweisen. Das Verhältnis von Linienbreite
zur Gitterkonstante in den achromatischen Gitterfeldern und/oder
den diffraktiven Gitterfeldern beträgt vorteilhaft etwa
1:2. Die Strichgitterlinien in den achromatischen Gitterfeldern und/oder
den diffraktiven Gitterfeldern weisen mit Vorteil ein sinoidales
Profil auf. Der Bereich der Gitterlinienabstände liegt
vorzugsweise zwischen etwa 0,1 μm und etwa 10 μm,
vorzugsweise zwischen 0,5 μm und 1,5 μm. Bei der
zufälligen Variation der Abstände können
selbstverständlich teilweise auch sehr kleine Gitterlinienabstände,
insbesondere kleiner 0,5 μm auftreten.
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Das
Gitterbild selbst ist vorzugsweise mit einem reflektierenden oder
hochbrechenden Material beschichtet. Als reflektierende Materialien
kommen alle Metalle und viele Metalllegierungen in Betracht. Beispiele
für geeignete hochbrechende Materialien sind CaS, CrO2, ZnS, TiO2 oder
SiOx. Vorteilhaft besteht ein signifikanter
Unterschied zwischen dem Brechungsindex des Mediums, in das das
Gitterbild eingebracht ist, und dem Brechungsindex des hochbrechenden
Materials. Vorzugsweise ist die Differenz der Brechungsindizes sogar
größer als 0,5. Das Gitterbild kann in eingebetteter
oder nicht eingebetteter Ausgestaltung erzeugt werden. Zur Einbettung
eignen sich beispielsweise PVC, Polyethylentherephthalat (PET),
Polyester oder eine UV-Lackschicht.
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Die
Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen von Gitterbildern,
sowie ein Sicherheitselement mit einem Gitterbild der oben beschriebenen
Art. Das Sicherheitselement kann insbesondere ein Sicherheitsfaden,
ein Eti kett oder ein Transferelement sein. Die Erfindung umfasst
ferner ein Sicherheitspapier mit einem solchen Sicherheitselement
sowie einen Datenträger, der mit einem Gitterbild, einem
Sicherheitselement oder einem Sicherheitspapier der beschriebenen
Art ausgestattet ist. Bei dem Datenträger kann es sich
insbesondere um eine Banknote, ein Wertdokument, einen Pass, eine Urkunde
oder eine Ausweiskarte handeln. Es versteht sich, dass die beschriebenen
Sicherheitselemente, Sicherheitspapiere oder Datenträger
zur Absicherung von Gegenständen beliebiger Art eingesetzt
werden können.
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Selbstverständlich
lassen sich die erfindungsgemäßen Gitterbilder
mit weiteren visuellen und/oder maschinenlesbaren Sicherheitselementen kombinieren.
So kann das Gitterbild beispielsweise mit weiteren Funktionsschichten,
wie etwa polarisierenden, phasenschiebenden, leitfähigen,
magnetischen oder lumineszierenden Schichten ausgestattet werden.
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Neben
den im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen
Effekten ermöglichen die beschriebenen Gitterbilder insbesondere folgende
neuartige Bewegungseffekte:
- – Orthoparallaktische
Bewegung beliebiger Motive, beispielsweise von Buchstaben, geometrischen
Gebilden und dergleichen, in beliebiger Anordnung. Insbesondere
können die Motive zueinander beliebige Abstände
aufweisen, eine regelmäßige Anordnung, beispielsweise
in Form eines Gitters, ist nicht erforderlich.
- – Den einzelnen Motivteilen bzw. dem Motiv können
beliebige Farben zugeordnet werden.
- – Zwei Motivteile können sich beim Kippen
mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und sogar in entgegengesetzte
Richtungen bewegen.
- – Die Motivteile können sich bei ihrer orthoparallaktischen
Bewegung zusätzlich um ihre Achse drehen, ihre Perspektive
verändern oder nach Art eines Morphbildes ihre Gestalt
kontinuierlich verändern.
- – Der orthoparallaktische Bewegungseffekt kann nicht
nur bei Kippung um eine einzige Achse vorgesehen sein. Es ist auch
möglich, zwei aufeinander senkrecht stehende Kippachsen
mit orthoparallaktischem Bewegungseffekt vorzusehen.
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Weitere
Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden
nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung
auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet
wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen
Sicherheitselement,
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2 drei Ansichten des Sicherheitselements
der 1, wobei in (a) ein Betrachter senkrecht auf das
unverkippte Sicherheitselement blickt, das Sicherheitselement in
(b) für den Betrachter leicht und in (c) stark verkippt
ist,
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3 schematisch
das Gitterbild des Sicherheitselements der 2 mit
seinen Gitterfeldern,
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4 in (a) bis (c) die darzustellende Ansicht des
Motivs des Sicherheitselements der 2 bei drei
verschiedenen Kippwinkeln,
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5 in (a) bis (c) gedachte Zwischenschritte
bei der Erzeugung des in 3 gezeigten Gitterbilds, und
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6 und 7 zwei
weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
Sicherheitselemente, wobei zur Erläuterung des Prinzips
in (a) bis (c) jeweils drei Ansichten bei drei verschiedenen Kippwinkeln gezeigt
sind.
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Die
Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. 1 zeigt
dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit
einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 12 in
Form eines aufgeklebten Transferelements. Das Sicherheitselement 12 enthält
ein Gitterbild mit einem Motiv, das sich beim Kippen des Gitterbilds
zu bewegen scheint.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Transferelemente und
Banknoten beschränkt ist, sondern überall eingesetzt
werden kann, wo Gitterbilder zur Anwendung kommen können,
beispielsweise bei Uhrenzifferblättern und Modeschmuck,
bei Etiketten auf Waren und Verpackungen, bei Sicherheitselementen
auf Dokumenten, Ausweisen, Passen, Kreditkarten, Gesundheitskarten
usw. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen beispielsweise außer
Transferelementen auch Sicherheitsfäden und außer
Aufsichtselementen auch Durchsichtselemente, wie Durchsichtsfenster,
zur Ausstattung mit Gitterbildern infrage.
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Der
neuartige Bewegungseffekt, der beim Kippen des Sicherheitselements 12 und
damit des Gitterbilds um eine vorbestimmte Kippachse 20 auftritt,
ist in 2 anhand eines einfachen Motivs
in Form eines symmetrischen Winkelstücks 24 illustriert.
Es versteht sich, dass anstelle des Winkelstücks 24 auch
jedes beliebige andere Motivelement im erfindungsgemäßen
Gitterbild Verwendung finden kann.
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In
der in 2(a) dargestellten Position,
in der der Betrachter 22 senkrecht auf das unverkippte Sicherheitselement 12 blickt,
nimmt der Betrachter 22 das Winkelstück in einer
ersten am oberen Rand des Sicherheitselements 12 liegenden
Position 24-A wahr.
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Kippt
der Betrachter das Sicherheitselement 12 um die Kippachse 20,
so wandert das Winkelstück für ihn über
eine in 2(b) gezeigte mittlere Position 24-B entlang
der Kippachse 20 nach unten, bis es bei einer starken Verkippung
die in 2(c) dargestellte Position 24-C am
unteren Rand des Sicherheitselements 12 einnimmt. Beim
Zurückkippen des Sicherheitselements 12 wandert
das Winkelstück 24 für den Betrachter 22 entsprechend
wieder nach oben.
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Wie
bereits weiter oben erläutert, stellt diese Art der scheinbaren
Bewegung des Motivs 24 eine von der üblichen parallaktischen
Verschiebung abweichende orthoparallaktische Verschiebung dar. Als Betrachter
erwartet man bei einer Verkippung des Sicherheitselements 12 um
die Kippachse 20 aufgrund der sich ändernden Perspektive
eine Verschiebung des Winkelstücks 24 senkrecht
zur Kippachse. Statt dessen bewegt sich das Winkelstück 24,
wie in den 2(a) bis (c) gezeigt, für
den Betrachter parallel zur Kippachse 20 von oben nach
unten. Dieses den Wahrnehmungsgewohnheiten deutlich widersprechende
Bewegungsverhalten fällt auch Laien sofort auf, so dass
ein hoher Aufmerksamkeits- und Wiedererkennungswert des Sicherheitselements 12 gewährleistet
ist.
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Um
diesen orthoparallaktischen Bewegungseffekt zu erzeugen, enthält
das Sicherheitselement 12 ein in 3 dargestelltes
Gitterbild 30 mit einer Vielzahl von Gitterfeldern 32, 34 und 36,
die jeweils ein betrachtungswinkelabhängiges und farbiges
oder nichtfarbiges visuelles Erscheinungsbild zeigen. Dazu sind
die Gitterfelder 32, 34 und 36 jeweils
mit einem elektromagnetische Strahlung beeinflussenden Gittermuster
aus einer Vielzahl von Strichgitterlinien versehen. Die Gittermuster
weisen jeweils eine Vorzugsrichtung auf, die einen Betrachtungswinkel festlegt,
aus dem das jeweilige Gitterfeld visuell erkennbar ist. Wie aus 3 weiter
zu erkennen ist, ist jedes der Gitterfelder 32, 34, 36 aus
einer Vielzahl von ineinander verschachtelten Teilbereichen 32-i, 34-i, 36-i gebildet,
wobei in der Figur der Übersichtlichkeit halber nur wenige
Teilbereiche dargestellt sind.
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Im
Ausführungsbeispiel stellen die Gitterfelder 32, 34, 36 diffraktive
Gitterfelder mit Gittermustern dar, die jeweils parallele Strichgitterlinien
enthalten, die durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung
charakterisiert sind. Die Winkelorientierung bestimmt dabei den
Betrachtungswinkel, aus dem das Gitterfeld visuell erkennbar ist,
die Gitterkonstante legt die Farbe fest, in der das Gitterfeld aus diesem
Betrachtungswinkel erscheint.
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Wie
durch die unterschiedlich geneigten Schraffuren der gefüllten
Teilbereiche in 3 angedeutet, haben die Gittermuster
der Gitterfelder 32, 34, 36 im gezeigten
Ausführungsbeispiel die gleiche Gitterkonstante, weisen
jedoch unterschiedliche Winkelorientierungen auf, so dass die Gitterfelder 32, 34, 36 aus
unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen, jedoch stets mit derselben
Farbe visuell in Erscheinung treten.
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Wie
nunmehr anhand der 4 und 5 näher erläutert, zeigt
jedes der Gitterfelder 32, 34, 36 eine im
Wesentlichen entlang der Kippachse verscho bene Ansicht des Winkelstücks 24.
Dabei zeigen die 4(a), (b) und (c)
jeweils die darzustellende Ansicht des Winkelstücks 24 bei
drei verschiedenen Kippwinkeln des Gitterbilds, die gerade den in 2(a) bis (c) dargestellten Verkippungen
entsprechen. Der Übersichtlichkeit halber ist das Gitterbild
in den 4(a) bis (c) jeweils unverkippt
in Aufsicht dargestellt.
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Wie
in 2(a) und 4(a) dargestellt,
soll das Winkelstück 24 bei senkrechter Aufsicht
auf das Sicherheitselement 12 in einer ersten, am oberen Rand
des Sicherheitselements 12 liegenden Position 24-A erscheinen.
Bei einer Aufsicht auf das leicht gekippte Sicherheitselement 12 soll
das Winkelstück in einer mittleren Position 24-B erscheinen,
wie in 2(b) und 4(b) gezeigt,
und bei einer starken Verkippung soll das Winkelstück in
der in 2(c) und 4(c) gezeigten
Position 24-C am unteren Rand des Sicherheitselements 12 erscheinen.
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In
den 5(a), (b) und (c) sind gedachte Zwischenschritte
bei der Erzeugung des in 3 gezeigten Gitterbilds dargestellt,
die jeweils die Teilbereiche der Gitterfelder 32, 34, 36 zeigen,
die bei Betrachtung des Sicherheitselements 12 aus dem
zugehörigen Betrachtungswinkel zur Rekonstruktion der in
den 4(a), (b) bzw. (c) gezeigten Ansichten
führen.
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Um
das Winkelstück 24 in der Position 24-A der 4(a) darzustellen, wird das Gitterbild 30 in eine
Vielzahl schmaler Streifen 38 zerlegt. Die Breite der Streifen
beträgt dabei weniger als 100 μm, vorzugsweise
sogar weniger als 30 μm und liegt damit unterhalb der Auflösungsgrenze
des menschlichen Auges. Da im Ausführungsbeispiel drei
verschiedene Ansichten des Winkelstücks 24 dargestellt
werden sollen, wird nur ein Drittel der Streifen für die
Rekonstruktion der Ansicht der 4(a) verwendet.
Dazu wird jeder dritte Streifen 38-A beibehalten, die anderen
Steifen verworfen.
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Im
Bereich der Position 24-A des Winkelstücks wird
die Streifengruppe 38-A nun mit einem Gittermuster gefüllt,
dessen Gitterkonstante und Winkelorientierung entsprechend der gewünschten
Farbe und der gewünschten senkrechten Betrachtungsrichtung
gewählt werden. Auf diese Weise entsteht das in 5(a) gezeigte Gitterfeld 32,
das mit seinen Teilbereichen 32-i bei senkrechter Betrachtung
gerade die Ansicht 24-A des Winkelstücks 24 rekonstruiert.
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Die
Berechnung von Gitterkonstante und Winkelorientierung kann beispielsweise
mithilfe der in der Druckschrift
WO 2005/038500 A1 beschriebenen Vektorformel
n →(r →) × (k →'(r →) – k →(r →)) = mg →erfolgen,
wobei für die Bedeutung der einzelnen Größen
und Details der Anwendung der Vektorformel auf die
WO 2005/038500 A1 verwiesen
wird, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen
wird.
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In
gleicher Weise wird, um das Winkelstück 24 in
der Position 24-B der 4(b) darzustellen, eine
um einen Streifen versetzte Streifengruppe 38-B ausgewählt
und diese Streifen im Bereich des verschobenen Winkelstücks 24-B mit
einem Gittermuster gefüllt, dessen Gitterkonstante und
Winkelorientierung entsprechend der gewünschten Farbe und der
gewünschten leicht verkippten Betrachtungsrichtung gewählt
sind. Auf diese Weise entsteht das in 5(b) gezeigte
Gitterfeld 34, das mit seinen Teilbereichen 34-i bei
Betrachtung des leicht gekippten Sicherheitselements gerade die
Ansicht 24-B des Winkelstücks 24 rekonstruiert.
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Weiter
wird, um das Winkelstück in der Position 24-C der 4(c) darzustellen, eine um einen weiteren
Streifen versetzte Streifengruppe 38-C ausgewählt
und im Bereich des weiter verschobenen Winkelstücks 24-C mit
einem Gittermuster gefüllt, dessen Gitterkonstante und
Winkelorientierung entsprechend der gewünschten Farbe und
der gewünschten stark verkippten Betrachtungsrichtung gewählt
sind. Auf diese Weise entsteht das in 5(c) gezeigte
Gitterfeld 36, das mit seinen Teilbereichen 36-i bei
Betrachtung des stark gekippten Sicherheitselements gerade die Ansicht 24-C des Winkelstücks 24 rekonstruiert.
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Wie
bereits erwähnt, liegt die Breite der Streifen 38 in
der in 3 und 5 gezeigten
Ausführungsform unterhalb des Auflösungsvermögens
des menschlichen Auges. Der in 5 schematisch
gezeigte Versatz der Streifen 38-B und 38-C in
Bezug auf die Streifen 38-A in einer Richtung senkrecht
zur Kippachse (also nach rechts) ist in der Realität so klein,
dass er vom Betrachter nicht wahrgenommen werden kann. Der Betrachter
nimmt vielmehr lediglich die Bewegung des Winkelstücks 24 entlang
der Kippachse 20 wahr, wie in 4 gezeigt.
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Schließlich
werden die Gitterfelder 32, 34, 36 der 5(a) bis (c) miteinander kombiniert, um
das in 3 dargestellte vollständige Gitterbild 30 zu
erzeugen. Es versteht sich, dass in der Praxis in der Regel mehr
als drei Streifengruppen gewählt werden, um einen weichen
oder sogar kontinuierlich erscheinenden Übergang der verschiedenen
Ansichten des Motivs bei der Verkippung zu erzielen.
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Anstatt
oder zusätzlich zu den diffraktiven Gitterfeldern kann
das Gitterbild auch achromatische Gitterfelder enthalten, die zwar
ebenfalls ein betrachtungswinkelabhängiges, jedoch nicht-farbiges,
sondern silbrig-mattes Er scheinungsbild zeigen. Die Strichgitterlinien
solcher achromatischer Gitterfelder sind durch die Parameter Orientierung,
Krümmung, Beabstandung und Profilierung charakterisiert,
wobei zumindest einer dieser Parameter über die Fläche des
Gitterfelds zufällig, insbesondere zufällig und sprunghaft
variiert.
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Um
in einem solchen achromatischen Gitterfeld eine einen Betrachtungsbereich
festlegende Vorzugsrichtung zu erzeugen, wird beispielsweise nur der
Parameter Beabstandung der Strichgitterlinien über die
Fläche des Gitterfelds willkürlich zufällig
variiert und die anderen charakteristischen Parameter konstant gehalten.
Eine solche willkürlich zufällige Beabstandung
kann beispielsweise durch aufeinanderfolgendes Belichten mehrerer
Gitter gleicher Orientierung, aber unterschiedlicher Gitterkonstante
erhalten werden. Die dadurch gezielt eingebrachte Unordnung erzeugt
eine achromatisch streuende Gitterstruktur mit silbrig mattem Erscheinungsbild.
Gleichzeitig weist die Gitterstruktur aufgrund der parallelen Gitterlinien
eine Vorzugsrichtung für die Streuung auf und führt
so insgesamt zu einem betrachtungswinkelabhängigen, nicht-farbigen,
visuellen Erscheinungsbild.
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Die 6 und 7 zeigen
zwei weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
Gitterbilder. Auch hier sind zur Erläuterung des Prinzips
jeweils nur drei Ansichten bei drei verschiedenen Kippwinkeln gezeigt.
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6 zeigt in (a) bis (c) drei Ansichten
eines Motivs 60, das aus einer Vielzahl silbrig matter
Sterne besteht, die sich beim Kippen 62 des Sicherheitselements
um eine Kippachse 64 orthoparallaktisch entlang der Kippachse 64 bewegen.
Zusätzlich zur orthoparallaktischen Verschiebung sind die
Sterne 60-B bzw. 60-C bei den Ansichten der 6(b) und (c) gegenüber dem Ausgangsmotiv 60-A der 6(a) um ihre Achse gedreht. Für
den Betrachter scheinen die Sterne daher beim Kippen des Gitterbilds
entlang der Kippachse 64 zu wandern und zugleich um die
eigene Achse zu rotieren.
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Die
Aufteilung des Gitterbilds in Gitterfelder und verschachtelte Teilbereiche
und auch das Befüllen der Teilbereich mit Gittermustern
kann in der oben im Zusammenhang mit den 3 bis 5 beschriebenen Weise erfolgen. Um den
Sternen ein silbrig mattes Erscheinungsbild zu verleihen, werden
die Teilbereiche jedoch nicht mit parallelen, äquidistanten
Gitterlinien gefüllt, sondern mit willkürlich
zufällig beabstandeten Strichgitterlinien, wodurch, wie
eben erläutert, achromatische Gitterfelder mit betrachtungswinkelabhängigem
Erscheinungsbild entstehen.
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Andererseits
ist es grundsätzlich auch denkbar, einzelne Teilbereiche
mit parallelen, äquidistanten Gitterlinien zu füllen,
während die übrigen Teilbereiche zufällig
beabstandete Strichgitterlinien aufweisen. Der Betrachter wird dann
beim Verkippen des Sicherheitselements eine orthoparallaktische
Verschiebung und zugleich eine Rotation der Sterne um ihre Achse
wahrnehmen, wobei diejenigen Sterne, die den mit parallelen, äquidistanten
Gitterlinien gefüllten Teilbereichen zugeordnet sind, unter
einem bestimmten Kippwinkel (Betrachtungswinkel) in einer bestimmten
Farbe rekonstruieren. Dadurch nimmt der Betrachter beim Verkippen
zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Verschiebung
und Rotation auch noch ein „Aufleuchten" einzelner Sterne
aus der Vielzahl von Sternen mit silbrig-mattem Erscheinungsbild wahr.
Eine solche Ausführungsform hat einen hohen Wiedererkennungswert
und ist besonders fälschungssicher.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der 7 sind in
(a) bis (c) drei perspektivische Ansichten eines dreidimensionalen
Motivs 70, hier eines Würfels gezeigt. Beim Kippen 72 des
Sicherheitselements um eine Kippachse 74 bewegt sich der
Würfel orthoparallaktisch entlang der Kippachse 74 nach
unten. Zusätzlich zeigen die Ansichten 70-B und 70-C der 7(b) bzw. 7(c),
verglichen mit dem Ausgangsmotiv 70-A der 7(a),
unterschiedliche perspektivische Ansichten des Würfels.
Beim Kippen des Gitterbilds entlang der Kippachse 74 scheint
der Würfel für den Betrachter daher nicht nur
nach unten bzw. oben zu wandern, sondern er scheint sich zugleich
räumlich um seine eigene Achse zu drehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/071444
A2 [0005, 0022]
- - WO 2005/038500 A1 [0060, 0060]