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Die Erfindung betrifft eine Breitschlitzdüse zum Auftragen fließfähigen Materials, insbesondere eines Ein- oder Mehrkomponentenklebstoffs, mit einem Einlass und einem Austrittsschlitz, die über einen das fließfähige Material von dem Einlass zum Austrittsschlitz leitenden Führungsbereich miteinander strömungsverbunden sind.
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Derartige Bereitschlitzdüsen werden für vielerlei Anwendungen eingesetzt, um ein fließfähiges Material, wie insbesondere einen Ein- oder Mehrkomponentenklebstoff, definiert auf einer Fläche aufzutragen. Das Material wird dabei über einen zumeist rotationsymmetrisch ausgebildeten Einlass in die Breitschlitzdüse geführt und verlässt diese über den weitaus breiteren, schlitzförmigen Austrittsschlitz als eine für die jeweilige Anwendung angepasste Material- bzw. Kleberaupe.
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Um das fließfähige Material von dem Einlass in Richtung des Austrittsschlitzes zu leiten, ist im Bereich zwischen dem Eintritt und dem Austrittsschlitz ein zumeist trapez- oder trichterförmig ausgebildeter Führungsbereich vorgesehen. Dieser dient dazu, das Material trotz der unterschiedlichen Gestaltung des Einlasses und des weitaus breiteren Austrittsschlitzes gleichmäßig über die gesamte Breite des Austrittsschlitzes zu verteilen.
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Hierzu ist häufig vorgesehen, dass der Führungsbereich zur gleichmäßigen Verteilung des Materials mehrere Leitelemente in Form von Stegen aufweist, die den von dem kompakteren Einlass kommenden Materialstrom in Richtung des deutlich flacheren und breiteren Austrittsschlitzes auffächern. Über die Leitelemente lässt sich das über den Eintritt in die Breitschlitzdüse eintretende Material in mehreren Kanälen kanalisieren und auf diese Weise auch in die weiter entfernt liegenden Seitenbereiche des Austrittsschlitzes leiten.
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Als nachteilig hat sich bei einer solchen Breitschlitzdüse jedoch herausgestellt, dass aufgrund der Leitelemente Riefen innerhalb der auf das Bauteil aufgebrachten Kleberaupe entstehen können, die daraus resultieren, dass das fließfähige Material nach dem Umströmen der Leitelemente nicht wieder vollständig zusammen fließt. Der Effekt ist ähnlich einem Rechen, der durch eine niedrigviskose Flüssigkeit gezogen wird.
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Um gleichwohl eine gleichmäßige Ausbildung der Kleberaupe zu erreichen, ist aus der
DE 20 2011 100 748 U1 eine Breitschlitzdüse bekannt, bei welcher dem Führungselement kein Austrittsschlitz, sondern eine schließbare Austrittsöffnung mit zwei sich beim Anliegen eines gewissen Staudrucks gegeneinander bewegenden Lippen vorgesehen ist. Erst mit Erreichen eines gewissen Staudrucks öffnen sich die Lippen und die Materialraupe tritt aus der Breischlitzdüse aus, wodurch störende Riefen innerhalb der Kleberaupe nicht auftreten.
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Als nachteilig bei einer solchen Art von Breitschlitzdüse hat sich jedoch deren aufgrund der Austrittslippen vergleichsweise aufwendiger Aufbau erwiesen.
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Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine von deren Aufbau her einfach gehaltene Breischlitzdüse anzugeben, mit welcher ein gleichmäßiger Materialauftrag möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Breitschlitzdüse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zwischen dem Führungsbereich und dem Austrittsschlitz ein das Material homogenisierender Homogenisierungsbereich angeordnet ist.
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Die Anordnung eines Homogenisierungsbereichs im Inneren der Breitschlitzdüse erlaubt bei vergleichsweise einfachem Aufbau einen gleichwohl gleichmäßigen Auftrag des fließfähigen Materials über die schlitzförmige Austrittsöffnung. Es ist nicht erforderlich, irgendwelche aufwendig herzustellenden Lippen o. ä. Elemente vorzusehen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Homogenisierungsbereich eine das Material komprimierende Kompressionsstufe aufweist. Beim Durchlaufen der Kompressionsstufe kann der Druck innerhalb des Materials erhöht und hierdurch Unregelmäßigkeiten ausgeglichen werden.
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In diesem Zusammenhang ist es weiter von Vorteil, wenn der Eintrittsquerschnitt der Kompressionsstufe über eine kurvenförmige Strömungsschräge mit dem Austrittsquerschnitt der Kompressionsstufe verbunden ist. Hierdurch lässt sich ein günstiges Strömungsverhalten des fließfähigen Materials beim Durchfließen der Kompressionsstufe erreichen.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn der Homogenisierungsbereich einen das Material glättenden Austrittskanal aufweist. Der Austrittskanal kann das aus dem Führungsbereich kommende fließfähige Material glätten, indem innerhalb des Strömungskanals eine Beruhigung des fließenden Materials eintritt und Strömungswirbel oder ähnliche Erscheinungen ausgeglichen werden.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Austrittskanal der Kompressionsstufe in Fließrichtung des Materials nachgeschaltet ist. Auf diese Weise erfolgt zunächst eine Druckerhöhung innerhalb des Materials in der Kompressionsstufe und anschließend die Glättung innerhalb des Austrittskanals. Hierdurch lassen sich sehr gleichmäßige Material- bzw. Kleberaupen erreichen.
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Vorteilhafterweise ist der Querschnitt des Austrittskanals über dessen Länge konstant.
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In konstruktiver Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Querschnitt des Austrittskanals dem Austrittsquerschnitt der Kompressionsstufe und/oder dem Querschnitt des Austrittsschlitzes entspricht. Es ergibt sich ein gleichmäßiger Übergang zwischen den einzelnen Elementen ohne die Strömung des Materials unnötig beeinträchtigende Störstellen.
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Für einen gleichmäßigen Materialauftrag ist es ferner von Vorteil, wenn die Fließweglänge des Austrittskanals größer als die Fließweglänge der Kompressionsstufe ist.
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Um das fließfähige Material von dem Einlass der Breitschlitzdüse gleichmäßig in Richtung des Austrittsschlitzes zu leiten, ist es von Vorteil, wenn der Führungsbereich mehrere, insbesondere drei, Leitelemente aufweist. Die Leitelemente können nach Art von Stegen ausgebildet sein. Die Stege können fächerartig aufweitend zueinander angeordnet sein. Die Stege können anström- wie auch abströmseitig mit Schrägen verbunden sein, um günstige Strömungseigenschaften des Materials zu erreichen.
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In diesem Zusammenhang ist es weiter von Vorteil, wenn die Leitelemente in einer sich strahlenförmig aufweitenden Anordnung angeordnet sind. Die einzelnen Strahlen der Anordnung können insbesondere gleiche Winkelabstände zueinander aufweisen. Die Anordnung der Leitelemente kann derart gewählt werden, dass sich mehrere Strömungskanäle mit gleichmäßig aufweitendem Kanalquerschnitt ergeben.
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Für eine gleichmäßige Verteilung des Materials über die gesamte Breite des Austrittsschlitzes ist es ferner von Vorteil, wenn die Leitelemente in Fließrichtung des Materials in einer gemeinsamen Abschlussebene enden.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Homogenisierungsbereich in Fließrichtung des Materials unmittelbar hinter der Abschlussebene angeordnet ist. Es ergibt sich ein kompakter Aufbau mit günstigem, da gleichmäßigem Materialauftrag.
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Eine in konstruktiver bzw. fertigungstechnischer Hinsicht vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Breitschlitzdüse aus zwei miteinander, insbesondere durch Kleben, verbundenen Hälften zusammengesetzt ist. Der Aufbau aus zwei Hälften, die nach deren Fertigung miteinander verbunden werden, weist insbesondere fertigungstechnische Vorteile auf, da sich hierdurch auch komplexere Hinterschneidungen realisieren lassen. So ist es möglich, innerhalb der Hälften Leitelemente o. ä. anzuordnen. Die beiden Hälften können beispielsweise in einem Gussverfahren hergestellt werden. Im Hinblick auf die teilweise enormen Drücke innerhalb der Breitschlitzdüse haben sich Aluminiumteile bewährt, die im Aluminiumdruckguss-Verfahren hergestellt sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Verbindungsebene der beiden Hälften parallel zur Fließrichtung des Materials ausgerichtet ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile einer erfindungsgemäßen Breitschlitzdüse werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels erläutert. Darin zeigen:
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1 eine Breitschlitzdüse in perspektivischer Ansicht,
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2 eine Draufsicht auf die Breitschlitzdüse aus 1,
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3 eine Stirnansicht der Breitschlitzdüse aus der in 2 mit III bezeichneten Blickrichtung,
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4 eine seitliche Ansicht der Breitschlitzdüse aus der in 2 mit IV bezeichneten Blickrichtung,
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5 eine perspektivische Ansicht auf eine Hälfte einer Breitschlitzdüse,
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6 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Ansicht auf den Austrittsbereich einer erfindungsgemäßen Breitschlitzdüse und
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7 eine vergrößerte, schematisierte Ansicht auf den Austrittsbereich einer Breitschlitzdüse.
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Die Darstellung in 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Breitschlitzdüse 1, wie diese im industriellen Bereich zum Aufbringen fließfähiger Materialien auf eine ebene Fläche verwendet werden. Insbesondere werden solche Breitschlitzdüsen 1 zum Aufbringen von Klebstoffen auf eine Klebefläche verwendet, wobei insbesondere Ein- oder Zweikomponenten-Klebstoffe aufgebracht werden.
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Das fließfähige Material tritt an der einen Seite der Breitschlitzdüse 1 über einen Einlass 2 in die Breitschlitzdüse 1 ein und verlässt diese als flache Material- bzw. Kleberaupe über den gegenüber dem Einlass 2 wesentlich breiteren Austrittsschlitz 3. Beim Ausführungsbeispiel weist der Austrittsschlitz 3 eine Breite von 150 mm auf. Es sind jedoch auch größere oder kleinere Breiten des Austrittsschlitzes 3 denkbar.
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Wie die Darstellungen insbesondere in den 1 und 2 dies erkennen lassen, ist im Bereich zwischen dem Austrittsschlitz 3, der das Ende der Breitschlitzdüse 1 bildet, und deren Einlass 2 ein im Wesentlichen trapezförmiger Führungsbereich 4 vorgesehen. Der Führungsbereich 4 dient dazu, den im Bereich des Einlasses 2 wesentlich schmaleren und dickeren Materialstrom an die Geometrie des Austrittsschlitzes 3 anzupassen. Hierzu weitet sich der Führungsbereich 4 in der einen Richtung fächerartig auf und läuft in der anderen Richtung konisch zusammen, um das über den Einlass 2 in die Breitschlitzdüse 1 eintretende Material in Richtung des Austrittsschlitzes 3 zu führen.
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Die Breitschlitzdüse 1 besteht aus zwei Hälften 1.1, 1.2, die nach deren Herstellung zu der Breitschlitzdüse 1 zusammengesetzt werden. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um Aluminiumdruckgussteile, die nach deren Herstellung durch Verkleben zu der Breitschlitzdüse 1 zusammengefügt werden, vgl. auch 2 und 3.
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Einzelheiten des inneren Aufbaus der Breitschlitzdüse 1 sollen nachfolgend zunächst anhand der Darstellung in 5 erläutert werden, welche die untere Hälfte 1.1 der Breitschlitzdüse 1 in perspektivischer Ansicht zeigt.
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Wie der Darstellung in 5 zu entnehmen ist, weist der Einlass 2 eine im Wesentlichen kreisförmige Kontur auf. An der Innenseite des Einlasses 2 ist ein Gewinde 2.1 vorgesehen, über welches eine beispielsweise von einem statischen Kunststoffmischer stammende Zuführleitung in die Breitschlitzdüse 1 eingeschraubt werden kann. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, dass hier ein Gewinde 2.1 vorgesehen ist. Auch sind andere Verbindungsmöglichkeiten, wie beispielsweise Steckverbindungen, Steckkupplungen oder ähnliche Elemente denkbar.
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Im Anschluss an den stutzenförmigen Einlass 2 befindet sich der trapezförmige Führungsbereich 4. Der Führungsbereich 4 weist mehrere Leitelemente 8 auf, welche von insgesamt stegförmiger Geometrie sind. Die Leitelemente 8 sind in einer zueinander divergierenden Anordnung angeordnet, wobei der Winkel α zwischen den jeweiligen Leitelementen 8 bzw. den äußeren Leitelementen 8 und dem Rand der Hälfte 1.1 jeweils gleich ist. Es ergeben sich daher vom Strömungsquerschnitt her betrachtet gleichmäßige Strömungskanäle 9. Die Leitelemente 8 enden in einer Ebene E, die das Ende des Führungsbereichs 4 bildet, vgl. 7.
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Beim Verkleben der beiden zueinander korrespondierend ausgebildeten Hälften 1.1 und 1.2 der Breitschlitzdüse 1 werden auch die einander gegenüberliegenden Leitelemente 8 der beiden Hälften 1.1 und 1.2 verklebt. Die Leitelemente 8 dienen daher nicht nur zum Leiten des Materialstroms, sondern bilden auch Aussteifungen der Breitschlitzdüse 1, die dafür sorgen, dass sich die Breitschlitzdüse 1 auch bei den üblichen Druckbelastungen im Bereich von 8 bis 15 bar nicht verformt. Auch dies ist einem gleichmäßigen Materialauftrag zuträglich.
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Die Leitelemente 8 weisen zulauf- wie auch ablaufseitig jeweils strömungsoptimierte Schrägen 8.1 bzw. 8.2 auf. Hierdurch ergibt sich ein günstiges An- bzw. Abströmverhalten des durch die Breitschlitzdüse 1 strömenden Materials. Ferner weisen die Leitelemente 8 in deren Mittelbereich jeweils eine Verdickung 8.3 auf. Da die Leitelemente 8 den Materialstrom auftrennen und dieser nach Durchströmen des Führungsbereichs 4 wieder zusammenfließt, ist dem Führungsbereich 4 in Strömungsrichtung des Materials ein Homogenisierungsbereich 5 nachgeschaltet. Der Homogenisierungsbereich 5 befindet sich zwischen dem Führungsbereich 4 und dem Austrittsschlitz 3.
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Auf Einzelheiten des Homogenisierungsbereichs 5 wird nachfolgend anhand der Darstellungen in den 6 und 7 näher eingegangen werden.
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Der Homogenisierungsbereich 5 weist als wesentliche Elemente eine nach Art einer Engstelle ausgebildete Kompressionsstufe 6 und einen der Kompressionsstufe 6 in Strömungsrichtung des Materials nachgeschalteten Austrittskanal 7 auf.
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Die Kompressionsstufe 6 ist nach Art einer sprunghaften Querschnittsverengung ausgebildet. Innerhalb der Kompressionsstufe 6 wird das aus dem Führungsbereich 4 kommende Material entsprechend des reduzierten Querschnitts komprimiert. Hierzu weist die Kompressionsstufe 6 einen Eintrittsquerschnitt 6.1 und einen dem gegenüber reduzierten Austrittsquerschnitt 6.2 auf. Beim Ausführungsbeispiel ist der Austrittsquerschnitt 6.2 gegenüber dem Eintrittsquerschnitt 6.1 um etwa 30% reduziert. Es sind jedoch auch Reduzierungen im Bereich von 20 bis 40% oder 20 bis 60% möglich.
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Um günstige Strömungseigenschaften des die Kompressionsstufe 6 durchströmenden Materials zu erreichen, sind der Eintrittsquerschnitt 6.1 und der Austrittsquerschnitt 6.2 über eine Schräge 6.3 miteinander verbunden. Hierdurch ergeben sich günstige Strömungseigenschaften ohne die Homogenität des strömenden Materials beeinträchtigende Verwirbelungen o. ä. zu erzeugen.
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An die Kompressionsstufe 6 schließt sich der Austrittskanal 7 an. Dieser wird beim Ausführungsbeispiel von einem zwei parallele Kanalwände 7.1, 7.2 aufweisenden Austrittskanal 6 gebildet. Der Kanalquerschnitt des Austrittskanals 7 entspricht sowohl eingangs- wie auch ausgangsseitig dem Austrittsquerschnitt 6.2 der Kompressionsstufe 7. Auch entspricht der Querschnitt des Austrittsschlitzes 3 dem Austrittsquerschnitt 6.2 der Kompressionsstufe 6, weshalb nach der Kompressionsstufe keine weitere Querschnittsveränderung von dem Material durchlaufen werden muss. Der Austrittskanal 7 dient zur Glättung des diesen durchströmenden Materials, welches sich über dessen Fließweg F1 betrachtet vom Eingang in den Strömungskanal 7 her kommend bis hin zum Austrittsschlitz 3 glättet. Riefen oder ähnliche Erscheinungen, wie diese durch die Leitelemente 8 in dem Material entstehen können, werden beseitigt.
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Um eine zuverlässige Glättung des Materials zu erreichen, ist die Fließweglänge F1 des Austrittskanals 7 größer als die Fließweglänge F2 des Materials innerhalb der Kompressionsstufe 6. Bevorzugt ist die Fließweglänge F1, zwei, bevorzugt drei, noch bevorzugter vier, noch bevorzugter mindestens fünfmal so groß wie die Fließlänge F2 der Kompressionsstufe 6.
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Durch die zweigeteilte Ausbildung des Homogenisierungsbereichs 5 mit einer eine Engstelle bildenden Kompressionsstufe 6 und einem der Kompressionsstufe 6 nachgeschalteten Austrittskanals 7 wird eine zweistufige Homogenisierung des durch die Aufteilung über die Leitelemente 8 inhomogenen Materialstroms erreicht. Riefen oder ähnliche Erscheinungen innerhalb der Materialraupe werden vermieden, was insbesondere bei Klebstoffen zu guten Klebeergebnissen führt.
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Es ergibt sich ein gleichmäßiger Materialauftrag mit einer fertigungstechnisch wenig aufwändigen und damit kostengünstigen Breitschlitzdüse 1. Die Breitschlitzdüse 1 kann daher auch als Einwegteil ausgebildet sein, welches nach Abschluss der Klebearbeiten entsorgt und gegen eine neue Breitschlitzdüse 1 ersetzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Breitschlitzdüse
- 1.1
- Hälfte
- 1.2
- Hälfte
- 1.3
- Einlass
- 2.1
- Gewinde
- 3
- Austrittsschlitz
- 4
- Führungsbereich
- 5
- Homogenisierungsbereich
- 6
- Kompressionsstufe
- 6.1
- Eintrittsquerschnitt
- 6.2
- Austrittsquerschnitt
- 6.3
- Schräge
- 7
- Austrittskanal
- 7.1
- Kanalwand
- 7.2
- Kanalwand
- 8
- Leitelement
- 8.1
- Strömungsschräge
- 8.2
- Strömungsschräge
- 8.3
- Verdickung
- 9
- Strömungskanal
- F1
- Fließweglänge
- F2
- Fließweglänge
- E
- Ebene
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011100748 U1 [0006]
