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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Einpressstift gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine elektrische Einpressverbindung mit mindestens einem derartigen Einpressstift.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, elektrische Verbindungen mit flexibler Einpresstechnik zu realisieren, bei der ein länglicher Einpressstift eines Einpresssteckers in eine als Durchgangsloch ausgebildete Durchkontaktierung einer Leiterpatte eingepresst wird. Beim Einpressen werden zwei Schenkel des Einpressstiftes zusammengedrückt. Eine an den Schenkeln vorgesehene Einpresszone des Einpressstiftes und ein Innenumfang der Durchkontaktierung werden sowohl elastisch als auch plastisch verformt. Der Fügevorgang findet dabei rein mechanisch ohne Zuführung von Wärme, Lot oder sonstigen Hilfsmitteln statt.
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In der Druckschrift
DE 10 2011 005 073 A1 ist eine derartige Einpressverbindung gezeigt. Der längliche Einpressstift weist zwei Schenkel auf, die an einander gegenüberliegenden Seiten einer zentralen Einführachse des Einpressstiftes angeordnet sind. Zwischen den beiden Schenkeln ist ein Spalt vorgesehen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Abstand zwischen den freien Endabschnitten der beiden Schenkel vorgesehen.
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In der Druckschrift
DE 10 2013 004 919 A1 ist eine Einpressverbindung gezeigt. Der längliche Einpressstift weist zwei Schenkel auf, die an einander gegenüberliegenden Seiten einer zentralen Einführachse des Einpressstiftes angeordnet sind. Zwischen den beiden Schenkeln erstreckt sich entlang der Einführachse ebenfalls ein Spalt. An einem durch die Durchkontaktierung führbaren freien Endabschnitt des Einpressstiftes liegen die beiden Schenkel über Gleitlagerflächen sowohl im entspannten Grundzustand als auch im eingepressten Zustand aneinander an.
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In der Druckschrift
DE 198 31 672 A1 ist ein länglicher Einpressstift gezeigt, der beidseitige Kontaktschenkel hat, zwischen denen ebenfalls ein Längsschlitz gebildet ist. Die beiden Kontaktschenkel sind an einem einsteckbaren Endabschnitt des Einpressstiftes miteinander einstückig verbunden und bilden dort einen Zylinderabschnitt als Einführhilfe.
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Eine weitere aus den Stand der Technik bekannte Einpressverbindung hat einen länglichen Einpressstift mit zwei Schenkeln, die an einem einsteckbaren Endabschnitt des Einpressstiftes miteinander einstückig verbunden sind. Zwischen den beiden Schenkeln ist ein mittlerer Verbindungssteg ebenfalls einstückig mit den Schenkeln gebildet, dessen Materialstärke gegenüber derjenigen der Schenkel deutlich reduziert ist. Der Verbindungssteg ist ausgebildet, um sich plastisch zu verformen oder sogar abzuscheren, wenn die Schenkel zusammengepresst werden.
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In der Druckschrift
EP 0152 769 A2 der Anmelderin ist ein länglicher Einpressstift offenbart, dessen beide Schenkel ebenfalls an dem freien Endabschnitt miteinander einstückig verbunden sind. Ein einstückig mit den Schenkeln gebildeter innerer Verbindungssteg hat - entlang der Einführachse betrachtet - abwechselnd dickere und dünnere Stegabschnitte. Die dünneren Stegabschnitte sind flächig, haben also zwei parallele Flächen, während die dickeren Stegabschnitte ballig geformte Verdickungen haben, die beim Zusammenpressen der Schenkel „kugelförmig“ deformiert werden.
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Nachteilig an allen genannten Einpressverbindungen bzw. Einpressstiften ist, dass der freie Endabschnitt nach dem Einpressen in eine Durchkontaktierung einer Leiterplatte aus der Durchkontaktierung herausragt und dort bei der Montage und dem Zusammenbau der Leiterplatte störend ist. Insbesondere im fertig montierten Zustand der betroffenen Leiterplatte benötigen die herausragenden freien Endabschnitte teilweise erheblichen Bauraum.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Einpressstift bzw. eine Einpressverbindung zu schaffen, bei dem bzw. der die genannten Nachteile vermieden sind.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Einpressstift mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch eine Einpressverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Der beanspruchte elektrische Einpressstift hat einen freien Endabschnitt, der in Richtung einer Längsachse des Einpressstifts in eine Durchkontaktierung einführbar ist. Der Einpressstift hat zwei Schenkel, an deren Außenseiten eine Einpresszone vorgesehen ist, die in Anlage mit der Durchkontaktierung bringbar sind. Zwischen den Schenkeln ist ein Steg angeordnet, der einstückig mit beiden Schenkeln gebildet ist, und dessen Stegdicke geringer ist als eine Schenkeldicke. Entlang der Längsachse betrachtet in einem mittleren Bereich des Einpressstifts ist eine Steckerbreite maximal, die dem maximalen Abstand der Außenseiten der Schenkel entspricht. Erfindungsgemäß weisen die Schenkel im entspannten und vorzugsweise auch im zusammengepressten Zustand am freien Endabschnitt einen inneren Abstand zueinander auf. Durch diese gedrungene Form des erfindungsgemäßen Einpressstifts ist vermieden, dass sein freier Endabschnitt nach dem Einpressen in eine Durchkontaktierung einer Leiterplatte aus dieser herausragt und dort bei der Montage und dem Zusammenbau der Leiterplatte störend ist. Insbesondere ist vorteilhaft, dass der freie Endabschnitt im fertig montierten Zustand der betroffenen Leiterplatte keinen Bauraum außerhalb der Leiterplatte benötigt.
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Unter dem entspannten Zustand ist entweder der unbenutzte Herstellungszustand des Einpressstiftes oder der bereits benutzte Zustand des Einpressstiftes zu verstehen, bei dem dieser zuvor in eine Durchkontaktierung eingepresst und wieder herausgezogen wurde. Im letzteren Fall wurden die Schenkel und oder der Steg gegenüber dem Herstellungszustand plastisch und/oder elastisch verformt. Bei dieser Verformung wurde bestimmungsgemäß insbesondere die maximale Steckerbreite vermindert.
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Der Einpressstift ist kurz und seine Form ist gedrungen, wenn eine Schenkellänge entlang der Längsachse im entspannten Zustand höchstens um 125 Prozent länger als die maximale Steckerbreite ist. oder wenn die Schenkellänge entlang der Längsachse im entspannten Zustand höchstens doppelt so groß wie die maximale Steckerbreite ist.
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Der Einpressstift ist besonders kurz und seine Form ist noch weiter gedrungen, wenn die Schenkellänge der beiden Schenkel entlang der Längsachse höchstens um 60% größer als die maximale Steckerbreite ist.
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Eine besonders vorteilhafte Anwendung des Einpressstifts mit der kurzen bzw. gedrungenen Form ergibt sich im High-Speed- und/oder im Hochfrequenz-Bereich, denn es hat sich herausgestellt, dass aus den betroffenen Leiterplatten herausragende freie Endabschnitte des Standes der Technik zu Einbußen bei der Signalqualität führen.
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Ein trotz der vorzugsweise Verkürzung stabiler Einpressstift ergibt sich, wenn sich der Steg entlang der Längsachse so weit in Richtung zum freien Endabschnitt erstreckt, wie die beiden Schenkel. Dann entspricht die Stegbreite am freien Endabschnitt dem inneren Abstand der beiden Schenkel. Dann ist aus den beiden Schenkeln und einem Rand des Steges eine gemeinsame Stirnseite an dem freien Endabschnitt gebildet, die z.B. durch Abschleifen erzeugt werden kann.
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Eine Einführhilfe für den freien Endabschnitt in die Durchkontaktierung ist geschaffen, wenn eine Steckerbreite am freien Endabschnitt geringer als die maximale Steckerbreite ist.
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Üblicherweise ist an Einpressstiften des Standes der Technik die maximale Steckerbreite größer als die Schenkeldicke. Beim gestauchten Einpressstift ist vorzugsweise auch die Steckerbreite am freien Endabschnitt größer als die Schenkeldicke.
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Es ergibt sich, dass die Steckerbreite am freien Endabschnitt die Summe aus zwei Schenkelbreiten am freien Endabschnitt und einer Stegbreite am freien Endabschnitt ist. Ein trotz der Verkürzung stabiler Einpressstift ergibt sich, wenn die Stegbreite am freien Endabschnitt kleiner als die Schenkelbreite am freien Endabschnitt ist.
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Die Stabilität der Einführhilfe ist verbessert, wenn die Stegbreite vom mittleren Bereich in Richtung zum freien Endabschnitt geringer wird.
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Vorzugsweise ist im Innern der beiden Schenkel und im Innern des Steges eine mittlere Ebene angeordnet, entlang der auch die Längsachse verläuft. Beidseitig des Steges sind dann jeweilige Vertiefungen gebildet, die von inneren Wandungen der beiden Schenkel teilweise begrenzt sind. Die inneren Wandungen oder zumindest einer ihrer flächigen Abschnitte sind/ist zur mittleren Ebene schräg angestellt. Es wird besonders bevorzugt, wenn zwischen den inneren Wandungen und dem Steg ein Knick oder - im Querschnitt betrachtet - ein Winkel gebildet ist.
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Die mittlere Ebene ist vorzugsweise eine Symmetrieebene.
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Die Kraftverteilung im erfindungsgemäßen Einpressstift ist optimiert, wenn die inneren Wandungen vom mittleren Bereich in Richtung zum freien Endabschnitt steiler werden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel sind die inneren Wandungen im mittleren Bereich 50 bis 60 Grad zur mittleren Ebene angestellt (z.B. etwa 56 Grad), während die inneren Wandungen am freien Endabschnitt 65 bis 75 Grad zur mittleren Ebene angestellt sind (z.B. etwa 68 Grad).
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Bei einem ersten Ausführungsbeispiel hat der Steg über seine gesamte Länge zwei beidseitig der mittleren Ebene zueinander und zur mittleren Ebene parallele ebene Bodenflächen. Der Steg ist also flächig.
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Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel hat der Steg über seine gesamte Länge zwei beidseitig der mittleren Ebene nach außen, also weg von der mittleren Ebene gewölbte Bodenflächen. Der Steg ist also beidseitig bauchig.
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Der Steg kann auch über seine Länge abwechselnd ebene Bodenflächen und nach außen gewölbte Bodenflächen haben.
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Die erfindungsgemäße Einpressverbindung hat eine vorzugsweise kreiszylindrische Durchkontaktierung, in die von einer ersten Seite ein erster vorbeschriebener Einpressstift eingesetzt (eingepresst) ist, wobei die Schenkellänge maximal einer Länge der Durchkontaktierung entspricht. Dadurch ist vermieden, dass der freie Endabschnitt nach dem Einpressen aus der Durchkontaktierung herausragt und dort bei der Montage und dem Zusammenbau der Leiterplatte störend ist. Insbesondere ist vorteilhaft, dass der freie Endabschnitt im fertig montierten Zustand der betroffenen Leiterplatte keinen Bauraum außerhalb der Leiterplatte benötigt.
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Bei einer besonders platzsparenden Weiterbildung der Einpressverbindung ist in die Durchkontaktierung auch von einer zweiten Seite ein zweiter vorbeschriebener Einpressstift eingesetzt (eingepresst), wobei die Schenkellänge jedes Einpressstifts maximal der halben Länge der Durchkontaktierung entspricht.
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Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Einpressstifts sind in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen:
- 1 den erfindungsgemäßen Einpressstift gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ansicht,
- 2 den Einpressstift aus 1 in einem Querschnitt,
- 3 den Einpressstift aus 1 in einer perspektivischen Darstellung,
- 4 eine erfindungsgemäße Einpressverbindung mit einem Einpressstift gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
- 5 den Einpressstift aus 4 in einem Querschnitt.
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1 zeigt den erfindungsgemäßen Einpressstift gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ansicht. Er ist einstückig aus Metall oder einer Legierung gefertigt und symmetrisch zu einer Längsachse 1 geformt. Er hat zwei bananenförmig gekrümmte Schenkel 2, zwischen denen ein Steg 4 gebildet ist. An einem (in 1 oberen) Endabschnitt ist eine Basis 6 gebildet, von der aus sich die beiden Schenkel 2 und der Steg 4 in Richtung zu einem freien Endabschnitt 8 des Einpressstifts erstrecken.
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In einem entlang der Längsachse 1 betrachtet mittleren Bereich weist der Einpressstift eine maximale Breite Bmax auf. An den dort gebildeten Außenseiten werden die Schenkel 2 gegen eine (in 4 gezeigte) Durchkontaktierung 14 gespannt. In Richtung zum freien Endabschnitt 8 vermindert sich die Breite des Einpressstifts, bis sie schließlich am freien Endabschnitt 8 minimal ist (Breite B8). Dadurch ist eine Einführhilfe gegeben. Der Steg 4 hat im mittleren Bereich eine Stegbreite B4, die sich am freien Endabschnitt 8 auf eine Stegbreite vermindert, die eine inneren Abstand A der beiden Schenkel 2 am freien Endabschnitt 8 entspricht. Die Stegbreite bzw. der innere Abstand A der beiden Schenkel 2 am freien Endabschnitt 8 ist kleiner als die Schenkelbreite B2 am freien Endabschnitt 8, wodurch der freie Endabschnitt 8 eine hohe Stabilität aufweist.
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2 zeigt den Einpressstift aus 1 in einem Querschnitt A-A aus 1. Die Schnittebene wurde in den mittleren Bereich des Einpressstifts gelegt. Der Einpressstift hat eine mittlere Ebene 10, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine Symmetrieebene ist, durch die die Längsachse 1 verläuft. Es ist die Schenkeldicke D zu erkennen, die die Steckerdicke D bestimmt.
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Der Steg 4 hat beim ersten Ausführungsbeispiel beidseitig durchgehende ebene Bodenflächen, die parallel zueinander und zur mittleren Ebene 10 sind. Damit hat der Steg 4 durchgehend eine Dicke D4, die nur ein Bruchteil der Schenkeldicke D beträgt.
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3 zeigt den Einpressstift aus 1 in einer perspektivischen Darstellung. Es ist zu erkennen, dass an den Innenseiten der Schenkel 2 jeweils innere Wandungen 12 gebildet sind. Dabei ist die innere Wandung 12 im mittleren Bereich weniger steil zu der (in 2 gezeigten) mittleren Ebene 10 angestellt als im Bereich der Basis 6 und weniger steil als im Bereich des freien Endabschnitts 8.
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Die jeweiligen Bereiche der inneren Wandungen 12 können abweichend von der flächigen Darstellung selbstverständlich auch gekrümmt, insbesondere konkav gekrümmt sein.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Einpressverbindung mit einem Einpressstift gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der einzige Unterschied des zweiten Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel (1 bis 3) ist die veränderte Form des Steges 104, die mit Bezug zu 5 genauer erläutert wird.
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4 zeigt, dass der Einpressstift (in per se aus den Stand der Technik bekannter Weise) in eine Durchkontaktierung 14 von einer ersten (in 4 oberen) Seite eingeschoben und eingepresst wurde. Dabei haben sich die Schenkel 2 und der Steg 104 plastisch und elastisch (in nicht näher gezeigter Weise) verformt. Vorzugsweise ist die Schenkellänge L2 deutlich geringer als die Länge L14 der Durchkontaktierung 14, so dass der freie Endabschnitt 8 nicht aus der Durchkontaktierung 14 herausragt. Das hat bei einer Anwendung im Hochfrequenz-Bereich und / oder im High-Speed-Bereich den Vorteil, dass die Störungen bei der Signalübertragung minimiert sind.
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Unter Schenkellänge L2 ist bevorzugt die Länge zu verstehen, die der Schenkel 2 im C-oder bananenförmig geprägtem Zustand zwischen seinen Enden einnimmt, bevor er durch das Verbauen mit der Basis 6 plastisch und/oder elastische deformiert wird (Halbzeug).
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5 zeigt den Einpressstift aus 4 in einem Querschnitt B-B aus 4. Die Schnittebene wurde wiederum in den mittleren Bereich des Einpressstifts gelegt.
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Der Steg 104 hat beidseitig durchgehend nach außen gewölbte Bodenflächen, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel spiegelsymmetrisch bezüglich der mittleren Ebene 10 sind. Damit hat der Steg 104 mittig zwischen den Schenkeln 2 eine maximale Stegdicke D104, die gegenüber der Stegdicke D4 des ersten Ausführungsbeispiels vergrößert ist. Auch die Stegdicke D104 beträgt nur einen Bruchteil der Schenkeldicke bzw. Steckerdicke D.
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Beim bestimmungsgemäßen Zusammenpressen der beiden Schenkel 2 werden der nach außen gewölbte Bodenflächen des Steges 104 weiter nach außen gewölbt.
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Die gegenüber dem Stand der Technik verkürzte Länge des Einpressstifts bei unverändert hoher Federsteifigkeit ergibt sich bei beiden gezeigten Ausführungsbeispielen dadurch, dass die Schenkellänge L2 nur etwa 154% der maximalen Breite Bmax des Einpressstifts und damit des Innendurchmessers der Durchkontaktierung 14 entspricht.
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Offenbart sind ein Einpressstift und eine Einpressverbindung mit einem Einpressstift und einer Durchkontaktierung 14. Der Einpressstift hat einen freien Endabschnitt 8, der entlang einer Längsachse 1 des Einpressstifts in die Durchkontaktierung 14 einführbar ist. Der Einpressstift hat weiterhin zwei Schenkel 2, an deren Außenseiten eine Einpresszone vorgesehen ist, die in Anlage mit der Durchkontaktierung 14 bringbar sind. Zwischen den Schenkeln 2 ist ein Steg 4 angeordnet, der einstückig mit beiden Schenkeln 2 gebildet ist, und dessen Stegdicke D4; D104 geringer ist als eine Schenkeldicke D. Entlang der Längsachse 1 betrachtet ist in einem mittleren Bereich eine maximale Steckerbreite Bmax vorgesehen, die dem maximalen Abstand der Außenseiten der Schenkel 2 entspricht. Dabei ist eine Schenkellänge L2 entlang der Längsachse 1 vorzugsweise höchstens doppelt so groß wie die maximale Steckerbreite Bmax. Die Schenkel 2 weisen im entspannten und im zusammengepressten Zustand am freien Endabschnitt 8 einen inneren Abstand A zueinander auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Längsachse
- 2
- Schenkel
- 4; 104
- Steg
- 6
- Basis
- 8
- freier Endabschnitt
- 10
- mittlere Ebene
- 12
- Wandung
- 14
- Durchkontaktierung
- A
- innerer Abstand, Stegbreite am freien Endabschnitt
- Bmax
- maximale Steckerbreite
- B2
- Schenkelbreite am freien Endabschnitt
- B4
- Stegbreite
- B8
- Breite des freien Endabschnitts
- D
- Steckerdicke = Schenkeldicke
- D4; D104
- Stegdicke
- L2
- Schenkellänge
- L14
- Länge der Durchkontaktierung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011005073 A1 [0003]
- DE 102013004919 A1 [0004]
- DE 19831672 A1 [0005]
- EP 0152769 A2 [0007]
