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Die Erfindung betrifft einen Träger mit einer auf dem Träger befestigten Leiterplatte. Derartige Anordnungen werden beispielsweise verwendet, um in elektronischen Geräten die für die elektronischen Geräte benötigten Leiterplatten mit auf den Leiterplatten angeordneten elektrischen und elektronischen Bauteilen innerhalb eines Gehäuses des jeweiligen elektronischen Gerätes anzuordnen.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Anordnungen bekannt, wobei die Leiterplatte mittels Schrauben auf dem Träger befestigt ist. Nachteilig hierbei ist es, dass durch das Verschrauben Späne entstehen können, die auf der Leiterplatte oder dem übrigen die Leiterplatte enthaltenden Gerät nicht erwünscht sind. Deshalb werden aufwendig Gewindebohrungen mit Sacklöchern auf den Trägern befestigt, in die dann die Schrauben eingeschraubt werden können, mit denen die Leiterplatte befestigt ist.
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Weiterhin ist es bekannt, Leiterplatten mittels Klemmvorrichtungen auf den Trägern zu befestigen, wobei die Klemmvorrichtungen mit dem Träger aufwendig verbunden sind.
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Die
DE 10 2005 046 053 A1 bezieht sich auf eine elektrische Vorrichtung mit einer Leiterplatte und einem Bauteil, welche über eine Klemmverbindung mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind.
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Die WO 2011/ 089 655 A1 offenbart eine Substratbefestigungsstruktur zum Zusammenbauen und Befestigen eines Substrats, auf dem eine elektronische Schaltung ausgebildet ist, beispielsweise an einem Blechteil.
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Die US 2013 / 0 062 121 A1 beschreibt eine elektronische Einheit mit einem Substrat mit einem Element, beispielsweise einem Schaltkreis, wobei das Substrat auf einem leitfähigen Trägerelement bereitgestellt wird, das auf einer Oberfläche einen Isolierfilm, beispielsweise auf einer Rückseite, aufweist.
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Die
DE 10 2005 061 827 A1 bezieht sich auf ein Computergehäuse mit einem Trägerblech, das zur Befestigung einer Leiterplatte eingerichtet ist, mit zumindest einem Stehbolzen zur Befestigung der Leiterplatte, der an dem Trägerblech angeordnet ist, und einen Bolzenfuß und einen Bolzenkopf aufweist, wobei das Trägerblech in einem Computergehäuse angeordnet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Träger mit einer auf dem Träger befestigten Leiterplatte anzugeben, wobei der Träger mindestens eine Klemmvorrichtung aufweist, mittels derer die Leiterplatte mit dem Träger verbunden ist, der einfach aufgebaut und preiswert herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch erreicht, dass der Träger als Stanz-Biegeteil aus Blech ausgestaltet ist, und die mindestens eine Klemmvorrichtung als Teil des Stanz-Biegeteils ausgestaltet ist. Hierdurch kann in mindestens zwei Schritten zunächst der Träger einschließlich der mindestens einen Klemmvorrichtung aus einem Blech ausgestanzt werden und dann durch entsprechendes Biegen die mindestens eine Klemmvorrichtung in die gewünschte Position gebracht werden. Auf eine zusätzliche Montage der mindestens einen Klemmvorrichtung auf den Träger kann somit verzichtet werden.
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Ein einfacher Aufbau der mindestens einen Klemmvorrichtung ist dadurch realisiert, dass sie einen Arm und einen Gegenhalter aufweist, wobei die Leiterplatte zwischen dem Arm und dem Gegenhalter eingeklemmt ist. Der Arm kann eine in Aufsicht in Längserstreckung des Armes konstante Geometrie aufweisen.
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Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn der Arm einen in Aufsicht in Längserstreckung des Arms ersten Bereich aufweist, der einen kleineren Abstand zu seinen freien Seiten hat als der in der Längserstreckung auf der einen Seite des ersten Bereichs angeordnete zweite Bereich und der in Längserstreckung auf der anderen Seite des ersten Bereichs angeordnete dritte Bereich. Hierdurch kann zum einen in dem ersten Bereich die Stärke des Arms derart eingestellt werden, dass beim Einschieben der Leiterplatte zwischen den Arm und den Gegenhalter der Arm derart nachgeben kann, dass zum einen die Leiterplatte zerstörungsfrei zwischen den Arm und den Gegenhalter eingeführt werden kann, und gleichzeitig die Leiterplatte zwischen dem Arm und dem Gegenhalter eingeklemmt ist. Weiterhin können der zweite Bereich und/oder der dritte Bereich der Art ausgestaltet sein, dass die Leiterplatte den Arm nur im Bereich des ersten und/oder dritten Bereichs berührt. So kann eine definierte Position der Berührung realisiert werden. Weiterhin kann durch diese Berührung ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Träger und der Leiterplatte realisiert werden, wenn die Leiterplatte im Bereich der Berührung durch den zweiten und/oder dritten Bereich mit einem elektrischen Leiter wie beispielsweise Kupfer oder Zinn beschichtet ist.
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Dadurch, dass der Gegenhalter einen Bereich aufweist, der die Leiterplatte in einem bestimmten Bereich kontaktiert, wird eine gute Kontaktierung sichergestellt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der bestimmte Bereich in Form einer Erhebung ausgestaltet ist, wobei nur die Erhebung die Leiterplatte kontaktiert. Wenn der Gegenhalter nur plan ausgeführt ist, liegt die Leiterplatte zwar auf dem Gegenhalter auf, aber eine sichere elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterplatte und dem Gegenhalter ist nur aufwendig zu realisieren.
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Dadurch, dass der Gegenhalter einen zweiten Arm aufweist, wird die Leiterplatte im Abstand zu den übrigen Bereichen des Halters angeordnet und muss so nicht unbedingt direkt auf dem Halter aufliegen. So kann auch die Unterseite der Leiterplatte, also die Oberfläche der Leiterplatte, die sich zwischen der Leiterplatte und dem Träger befindet, mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen bestückt sein.
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Dadurch, dass der zweite Arm einen in Aufsicht in Längserstreckung des zweiten Arms vierten Bereich aufweist, der einen kleineren Abstand zu seinen freien Seiten hat als ein in Längserstreckung auf der einen Seite des vierten Bereichs angeordneter fünfter Bereich und ein in Längserstreckung auf der anderen Seite des vierten Bereichs angeordneter sechster Bereich, ist auch der Gegenhalter ähnlich oder identisch wie der erste Arm ausgestaltet. Es ist aber vorteilhafter Weise so, dass der Gegenhalter weniger elastisch oder plastisch ausgebildet ist als der erste Arm, da dann die Flächen, auf denen die Leiterplatte an dem Gegenhalter anliegen, in ihrer Geometrie durch das Einführen der Leiterplatte zwischen dem ersten Arm und dem Gegenhalter nicht verändert werden, sondern nur der erste Arm nachgibt.
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Wenn die Klemmvorrichtung eine einheitliche Tiefe aufweist, ist sie besonders einfach und ohne Aufwand herzustellen, da sie dann nur gleichzeitig mit den restlichen Teilen des Trägers aus einem Blech ausgestanzt wird und dann nur noch in ihre gewünschte Position gebogen wird. So kann auf ein Abtragen von Material, wie beispielsweise durch Fräsen oder Schleifen, verzichtet werden. Eine der vorgenannten Oberflächenbearbeitungen hätte Einfluss auf die Tiefe der Klemmvorrichtung. Die gewünschte plastische oder elastische Verformbarkeit kann allein durch die Auswahl der Geometrie des ersten Bereiches und ein einfaches Ausstanzen realisiert werden.
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Wenn die Leiterplatte eine Nase aufweist, die zwischen dem Arm und dem Gegenhalter eingeklemmt ist, können mehrere Klemmvorrichtungen verwendet werden, um die Leiterplatte auf dem Träger zu befestigen, indem jeweils eine Nase mit einer Klemmvorrichtung zusammenwirkt. Die Nasen können beispielsweise dadurch realisiert werden, dass an den Rändern der Leiterplatten gewisse Bereiche entfernt werden, beispielsweise durch Ausstanzen, Fräsen oder Aussägen, so dass die übrig gebliebenen ursprünglichen Randbereiche der Leiterplatte als Nasen übrig bleiben.
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Es ist aber auch möglich, die Leiterplatte bereits mit den Nasen herzustellen, ohne dann anschließend Teile der Leiterplatte entfernen zu müssen. Die Klemmvorrichtungen können aber auch mit einfachen Seiten der Leiterplatte zusammenwirken.
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Es ist auch möglich, in der Leiterplatte Öffnungen in Form von beispielsweise Kreisen, Langlöchern oder Rechtecken vorzusehen, durch die ein Teil der Klemmvorrichtung ragt, und so die Leiterplatte am Rande der Kreise, Langlöcher oder Rechtecken in die jeweilige Klemmvorrichtung eingeschoben sein kann.
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Es ist auch möglich, eine Kombination der vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Leiterplatte zu verwenden, um die Leiterplatte mit den Klemmvorrichtungen verbinden zu können.
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Wenn die Leiterplatte im Bereich der Klemmvorrichtung mit einem elektrischen Leiter, wie beispielsweise Kupfer oder Zinn, beschichtet ist, kann ein guter elektrischer Kontakt zwischen der Leiterplatte und dem Träger realisiert werden.
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Wenn der Träger eine gerade Anzahl von Klemmvorrichtungen aufweist, kann eine ausgewogene Befestigung der Leiterplatte auf dem Träger ohne größeren Aufwand realisiert werden. Hierbei müssen die benachbarten Klemmvorrichtungen beispielsweise auf einer Seite der Leiterplatte nicht identische Abstände zueinander aufweisen. Auch ist es nicht erforderlich, dass die Klemmvorrichtungen beispielsweise auf einer zweiten Seite der Leiterplatte gleiche Abstände zueinander aufweisen wie auf einer ersten Seite der Leiterplatte. Wichtig ist nur, dass die Nasen, Bohrungen, Langlöcher und/oder Rechtecke der Leiterplatte an die Lage der Klemmvorrichtungen angepasst sind.
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Wenn der Träger eine Verriegelung aufweist, die die Leiterplatte an einer Bewegung nach außerhalb der Klemmvorrichtung hindert, kann nach einer Montage der Leiterplatte auf den Träger sicher verhindert werden, dass die Leiterplatte bei Erschütterungen des Trägers sich aus den Klemmvorrichtungen wegbewegen kann. Sofern eine Verriegelung überhaupt erforderlich ist, kann eine Bewegung der Leiterplatte auch durch andere konstruktive Ausgestaltungen verhindert werden. So kann beispielsweise ein Gehäuse, in welches der Träger und die Leiterplatte eingebaut sind, der Art ausgestaltet sein, dass nach dem Einbau der auf den Träger montierten Leiterplatte in das Gehäuse die Leiterplatte an einem Gehäuseteil anliegt und so eine Bewegung der Leiterplatte aus den Klemmvorrichtungen verhindert wird.
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Wenn die Verriegelung senkrecht zur möglichen Bewegungsrichtung der Leiterplatte elastisch ausgestaltet ist, kann diese beispielsweise bei der Montage der Leiterplatte nach unten gedrückt werden und sich dann nach der Montage der Leiterplatte selbstständig in eine dauerhafte Verriegelungsposition bewegen. Eine Entriegelung ist durch ein senkrechtes Drücken auf die Verriegelungsvorrichtung einfach möglich und dann ein Ausbauen der Leiterplatte aus dem Träger leicht realisierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Trägers,
- 2 eine Ansicht einer besonders bevorzugten Klemmvorrichtung,
- 3 eine Teilansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Trägers mit einer besonders bevorzugten Klemmvorrichtung aus 2 und einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leiterplatte vor dem Zusammenbau der beiden Teile,
- 4 weitgehend die Teilansicht aus 3 nach dem Zusammenbau des erfindungsgemäßen Trägers und der erfindungsgemäßen Leiterplatte,
- 5 eine perspektivische Ansicht des Trägers aus 1, in den ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leiterplatte eingebaut ist,
- 6 eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Trägers und einer erfindungsgemäßen Leiterplatte,
- 7 eine Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Trägers und einer erfindungsgemäßen Leiterplatte,
- 8 eine Teilansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Trägers und einer erfindungsgemäßen Leiterplatte.
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In 1 erkennt man einen Träger 100 mit Klemmvorrichtungen 101 und eine Verriegelung 102 mit einer elastischen Verbindung 1021, mit der die Verriegelung mit dem restlichen Träger 100 verbunden ist. Insgesamt sind sechs Klemmvorrichtungen 101 dargestellt, es können aber auch mehr oder weniger Klemmvorrichtungen vorgesehen sein, und es kann auch eine ungerade Anzahl von Klemmvorrichtungen Verwendung finden. Man erkennt in 1 weiterhin, dass die Klemmvorrichtungen 101 nicht symmetrisch angeordnet sind. Sie können aber auch durchaus symmetrisch angeordnet sein.
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Einen bevorzugten Aufbau einer einzelnen Klemmvorrichtung 101 erkennt man noch deutlicher in 2. Die in 2 dargestellte Klemmvorrichtung 101 weist einen ersten Arm 1010 auf, der einen ersten Bereich 1011 aufweist, neben dem in Erstreckung der Längsrichtung des Armes 1010 auf der einen Seite des ersten Bereichs 1011 ein zweiter Bereich 1012 und auf der anderen Seite des ersten Bereichs 1011 ein dritter Bereich 1013 angeordnet ist. Der erste Bereich 1011 hat einen kleineren Abstand a1 zu seinen freien Seiten als der zweite Bereich 1012 mit einem Abstand a2 seinen freien Seiten und als der dritte Bereich 1013 mit einem Abstand a3 zu seinen freien Seiten.
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Weiterhin erkennt man in 2 einen Gegenhalter 1030. Der Gegenhalter 1030 weist einen zweiten Arm 1040 mit einem vierten Bereich 1034 auf, neben dem auf der einen Seite des vierten Bereichs ein fünfter Bereich 1035 und auf der anderen Seite des vierten Bereichs ein sechster Bereich 1036 angeordnet sind. Der Abstand a4 der freien Seiten des vierten Bereichs 1034 ist kleiner als die Abstände a5, a6 der freien Seiten des fünften Bereichs 1035 und des sechsten Bereichs 1036. Der kleinste Abstand zwischen dem ersten Arm 1010 und dem Gegenhalter 1030 ist so gewählt, dass er kleiner ist als die Höhe der zwischen diese beiden Teile einzuführenden Leiterplatte, so dass die Leiterplatte durch diese Geometrie beim Einführen diese beiden Teile auseinanderdrückt und so von diesen beiden Teilen eingeklemmt wird. Da der vierte Bereich 1034 des Gegenhalters 1030 in Längserstreckung kleiner ist als der erste Bereich 1011 und gleichzeitig der Abstand a4 der freien Seiten des vierten Bereichs 1034 größer ist als der Abstand a1 des ersten Bereichs 1011 ist der Gegenhalter wesentlich starrer als der erste Arm 1010, so dass beim Einschieben der Leiterplatte wesentlich nur der erste Arm 1010 seine Form verändert, während der Gegenhalter 1030 weitgehend seine Form beibehält. Der erste Arm 1010 und der Gegenhalter 1030 können auch so dimensioniert sein, dass auch der Gegenhalter beim Einschieben der Leiterplatte in die Klemmvorrichtung 101 seine Form verändert.
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In 3 erkennt man neben dem Träger 100 mit einer Klemmvorrichtung 101 aus 2 und der Verriegelung 102 eine Leiterplatte 300 mit einer Nase 301 und Einbuchtungen 302. Die die Klemmvorrichtung 101 weist in ihrem sechsten Bereich 1036 eine Abschrägung 1037 auf, die dazu dient, bei der Montage der Leiterplatte 300 auf den Träger 100 die Nase 301 der Leiterplatte 300 so zu führen, dass sie zwischen dem sechsten Bereich 1036 und dem zweiten Bereich 1012 der Klemmvorrichtung 101 eingeklemmt wird.
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Dieser Zustand wird in 4 gezeigt. Die Leiterplatte 300 befindet sich mit ihrer Nase 301 zwischen dem ersten Arm 1010 und dem Gegenhalter 1030. Hierbei wird die Nase 301 zwischen dem sechsten Bereich 1036 und dem zweiten Bereich 1012 eingeklemmt und von diesen Bereichen teilweise berührt. Wenn die Nase 301 auf ihrer Oberseite und/oder Unterseite mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, kann so eine elektrische Verbindung zwischen dem Träger 100 und der Leiterplatte 300 hergestellt werden. Die Verriegelung 102 weist einen Anschlag 1020 und eine elastische Verbindung 1021 zu dem restlichen Träger 100 auf. So kann bei der Montage der Leiterplatte 300 die Verriegelung 102 nach unten gedrückt werden. Wenn sich die Leiterplatte 300 in ihrer Endposition in der Klemmvorrichtung 101 befindet, kann sich die Verriegelung 102, wie in 4 gezeigt, wieder in ihre Ausgangsposition bewegen. So kann der Anschlag 1020 wirksam werden und verhindern, dass sich die Leiterplatte 300 aus der Klemmvorrichtung 101 heraus bewegen kann.
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In 5 erkennt man den Träger 100 aus 1 und eine Leiterplatte 300 mit Nasen 301 und Einbuchtungen 302. Von den Klemmvorrichtungen 101 erkennt man weitgehend nur die Gegenhalter 1030, da die ersten Arme (in 2 - 4 dargestellt mit dem Bezugszeichen 1010) von der Leiterplatte 300, insbesondere den Nasen 301, verdeckt werden. Man erkennt weiterhin, dass die Leiterplatte 300 an dem Anschlag 1020 der Verriegelung 102 anliegt, und so sichergestellt ist, dass sich die Leiterplatte 300 nicht aus den Klemmvorrichtungen 101 heraus bewegen kann. Sollte eine Demontage nötig sein, kann die Verriegelung 102 nach unten gedrückt werden, so dass der Anschlag ein Herausziehen der Leiterplatte 300 aus den Klemmvorrichtungen 101 nicht mehr behindert.
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Man erkennt in 5 weiterhin, dass die Einbuchtungen 302 genügend groß sind, dass die Leiterplatte 300 von oben oder schräg oben auf den Träger 100 aufgesetzt werden kann und dann mit zumindest einem Teil ihrer Nasen 301 in die Klemmvorrichtungen 101 eingeschoben werden kann und dann von der Verriegelung 102 gesichert werden kann. In den 1 - 5 wurden immer die in 2 besonders genau beschriebenen Klemmvorrichtungen 101 verwendet und dargestellt. Andere Möglichkeiten von Klemmvorrichtungen sind in den 6 - 8 dargestellt.
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In 6 erkennt man einen Träger 100 mit ersten Armen 1010 und eine Leiterplatte 300 mit Nasen 301 und Einbuchtungen 302. Die Leiterplatte 300 liegt direkt auf dem Träger 100 mit ihren Nasen auf und wird von den ersten Armen 1010 auf den Träger 100 gedrückt. Somit übernimmt die Auflagefläche des Trägers 100, auf dem die Nasen 301 aufliegen, die Funktion des Gegenhalters 1030. Deshalb wird dieser Bereich mit dem Bezugszeichen 1030a gekennzeichnet.
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In 7 weist der Träger Erhebungen 1030b auf, die die Funktion der Gegenhalter übernehmen. Diese Erhebungen 1030b sind zumindest auf einer Seite rampenförmig ausgestaltet, was die Montage der Leiterplatte 300 auf den Träger 100 erleichtert, da die Leiterplatte 300 mit ihren Nasen 301 zunächst zwischen die ersten Arme 1010 auf den Träger 100 aufgelegt werden können und dann durch Einschieben (in 7 nach links) die Nasen entlang der Rampe gleiten und dann zwischen dem ersten Arm 1010 und dem Gegenhalter 1030b wie in 7 dargestellt eingeklemmt sind.
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In 8 erkennt man eine Leiterplatte 300 mit einer rechteckigen Öffnung 303 und einen ersten Arm 1010. Der erste Arm 1010 drückt die Leiterplatte 300 gegen einen unterhalb der Leiterplatte 300 angeordneten Gegenhalter und befestigt diese so auf dem ansonsten nicht dargestellten Träger. Eine Montage der Leiterplatte 300 erfolgt der Art, dass der erste Arm 1010 durch die rechteckige Öffnung 303 geführt wird und dann die Leiterplatte 300 (im Ausführungsbeispiel in 8) nach links geführt wird, bis die Leiterplatte 300 nicht weiter geführt werden kann, da sie beispielsweise an dem senkrechten Teil des Arms 1010 oder einem sonstigen nicht dargestellten Anschlag anstößt.
