Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen Wandler gemäß der Gattung des Patentansprüche«.1.The invention relates to an electroacoustic transducer according to the preamble of the patent claims.1.
Einer größeren Membranfläche mit zentralem Schwingungsantrieb, an allen Punkten die gleichePhasenlage zu übermitteln, schließt bekanntlich umfangreiche Kompromißlösungen mit ein, besonderswenn ein umfassendes Tonfrequenzspektrum abgestrahlt werden soll.A larger membrane area with a central vibration drive, the same at all pointsTo transmit phase position, as is well known, includes extensive compromise solutions, especiallyif a comprehensive audio frequency spectrum is to be broadcast.
Die Membranen zu stabilisieren durch mehrfaches Falten oder auch durch Aneinandersetzen zwei gleicherKegel mit ihren Basen, um sie als Ganzes schwingen zu lassen, ist jedoch mit der zunehmenden Massenträgheitbegrenzt und kann auch hinsichtlich des auftretenden Problems der Partialschwingungen nur unvollständiggelöst werden.Stabilize the membranes by folding them several times or by putting two of the same kind against each otherCones with their bases to make them vibrate as a whole, however, is with increasing inertialimited and can only incompletely with regard to the occurring problem of partial oscillationsbe solved.
Typische Ausführungen sind dafür die DE-PS 5 98 145 und DE PS 5 48 807. Die weiteren Kennzeichen solcherMembranen, ist die nicht eindeutige Abstrahlcharakteristik, da den effektiven Membranteilen gegenphasigesich kompensierende Membranteile gegenüberstehen und die dabei auftretenden Biegemomente.Typical designs for this are DE-PS 5 98 145 and DE PS 5 48 807. The further characteristics of suchMembranes, the radiation characteristic is not clear, because the effective membrane parts are out of phaseopposing compensating membrane parts and the bending moments that occur.
Man war daher bestrebt, die Membranfläche in mehreren Einzelmembranen aufzuteilen und mit separa-Efforts were therefore made to divide the membrane area into several individual membranes and to separate them with
J5 ten Schwingungserzeugern auszurüsten oder auch über Gestänge, Polygonzügen unter Anwendung von Haltefäden,Stützelementen von einem zentralen Antriebssystem aus anzutreiben, wie in letzter Zeit durch dieDE-AS 26 49 771 bekannt gemacht wurde.J5 th vibration generators or via rods, polygons with the use of holding threads,Drive support elements from a central drive system, as has recently been the case with theDE-AS 26 49 771 was made known.
Das hat zur Folge, daß außer eines nicht zu vernachlässigen Aufwandes diese Systeme für eineRundumabstrahlung weniger geeignet sind und nur begrenzten Frequenzabschnitten gehorchen, wodurchsie entsprechenden Frequenzweichen zugeordnet werden.As a result, apart from a not inconsiderable expense, these systems for aOmnidirectional radiation are less suitable and only obey limited frequency segments, which means thatthey are assigned to corresponding crossovers.
So sind auch elektroakustische Wandler mit biegefähigen nicht abwickelbaren Membrankö.'per bekannt, sounter anderem auch mit kugel- und olivenförmigen Membrankörper, siehe unter GB-PS 3 12 666 undElectroacoustic transducers with flexible, non-developable membrane bodies are also known, see aboveinter alia also with spherical and olive-shaped membrane bodies, see under GB-PS 3 12 666 and
so DE-OS 26 07 858, die den Erfindungsgegenstand äußerlich ähnlich sehen, jedoch nicht die dem Erfindungsgedankenzugrunde liegenden Merkmale aufweisen.so DE-OS 26 07 858, which see the subject of the invention outwardly similar, but not the idea of the inventionhave underlying characteristics.
Bei den angeführten Gegenständen, welche im allgemeinen als Biegeschwinger bezeichnet werden,sind die Kraftvektoren am äquatorialem Bereich des geschlossenen Membrankörpers gegeneinander gerichtet.In the case of the objects listed, which are generally referred to as flexural vibrators,the force vectors are directed against each other at the equatorial area of the closed membrane body.
Das gleiche gilt übrigens auch für einseitig auf den Membrankörper wirkende Schwingungserzeuger, diedurch die DE-AS 27 09 374 bekannt, wo die einseitige Halterung des Membrankörpers als statische Gegenkraftebenfalls am Äquatorialbereich kompensierend auftritt und die Aufteilung des Frequenzbereiches inunterschiedliche Membrangrößen nicht eleminiert werden kann.The same also applies to vibration generators acting on one side of the membrane body, theknown from DE-AS 27 09 374, where the one-sided mounting of the membrane body as a static counterforcealso occurs in a compensating manner at the equatorial range and the division of the frequency range intodifferent membrane sizes cannot be eliminated.
Zudem erfordern die sich speichernden und wieder freiwerdenden Biegekräfte zusätzlicher Dämpfungsmittelum nichtlineare Verzerrungen entgegenzuwirken.In addition, the bending forces that are stored and released again require additional damping meansto counteract nonlinear distortion.
Im Zusammenhang damit sei das US-Patent 34 24 873 hier angemerkt, bei dem ein dreifach in Frequenzbereichenunterteilter geschlossener Steilkonus in Biegewel-L>nradial abstrahlt und zur wirkungsvollen Baßwiedergabe in herkömmlicher Art auf einen Resonanzkastenaxial schwingen muß.In connection with this, US Pat. No. 3,424,873 should be noted here, in which a triple in frequency rangessubdivided closed steep cone in bending helix L> nradiates radially and for effective bass reproduction in a conventional manner on a resonance boxmust vibrate axially.
Davon ausgehend, wurde die DE OS 25 28 482 bekannt, statt des Resonanzkastens, den Membrankonusdurch einen zweiten gegengesetzten und gegeneinander schwingenden Konus zu komplettieren, umdL·axial gerichteten Schwingungen der Membranflächen in radiale Auslenkungen überzuführen, ähnlich den vorgenanntenAusführungen.Proceeding from this, DE OS 25 28 482 became known, instead of the resonance box, to completethe diaphragm cone with a second opposing cone oscillating against one another in order to convert dL axially directed vibrations of the diaphragm surfaces into radial deflections, similar to the above-mentioned explanations.
Die Abstrahlung verbleibt jedoch auch hier im Bereich eines geringen Wirkungsgrades, da sie nurdurch Verformung und Biegung der Membranstruktur erreicht wird.Here too, however, the radiation remains in the range of a low level of efficiency, since it onlyis achieved by deforming and bending the membrane structure.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein kohärentes Klangbild ohne Frequenzunterteilungund nur von einer, aus mindestens zwei gleichen Einzelelementen bestehenden Membran abstrahlenzu lassen, wobei die bisher angezeigten Mangel weitgehend eleminiert werden.In contrast, the invention is based on the object of providing a coherent sound image without frequency subdivisionand emit only from a membrane consisting of at least two identical individual elementsto leave, whereby the deficiencies indicated so far are largely eliminated.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentan- 2">Spruches 1.The solution to this problem arises from the features of the characterizing part of the patent application 2 ">Proverbs 1.
Ein aus mehreren Einzelelementen gebildeter Membrankörper, dessen Membranelemente untereinanderdurch Falten verbunden sind, ist an sich bekannt. Die Erfindung zeigt zwar auch dieses Merkmal in einerAusführungsform, weicht jedoch wesentlich von dem bisherigen bekannten Prinzipien ab.A membrane body made up of several individual elements, the membrane elements with one anotherconnected by folds is known per se. The invention also shows this feature in oneEmbodiment, however, differs significantly from the previously known principles.
Die Eigenart der Erfindung begründet sich im wesentlichen in der Zweiteilung der Membran, die alsKnickmembran ausgefaßt werden kann und wovon jedes Membranteil, starr ausgebildet, durch einenseparaten Schwingungserzeuger angetrieben wird.The peculiarity of the invention is based essentially in the two-part division of the membrane, which asBuckling diaphragm can be grasped and each of which part of the diaphragm, made rigid, by oneseparate vibration generator is driven.
Da die Schwingungen den Membranelementen in ihrer Längsrichtung übertragen werden, können sicherst schalldruckerzeugende Membranauslenkungen durch das Zusammenwirken beider Membranelementean ihren gegeneinanderliegenden Berührungskanten, nämlich an der Knickstelle ergeben, wo auch dieMembranschnelle am größten ist.Since the vibrations are transmitted to the membrane elements in their longitudinal direction, canonly sound pressure generating membrane deflections through the interaction of both membrane elementsat their opposing contact edges, namely at the kink where theDiaphragm speed is greatest.
Die Membranelemente liegen dabei unter einem 4>stumpfen Winkel gegeneinander und sind an ihren Kanten verrundet, wodurch ein gegenseitiges Abrollenbeim Schwingungsvorgang, insbesondere bei großen Amplituden, ohne Auftreten von Biegekräften erreichtwird.The membrane elements are under a 4>obtuse angles to each other and are rounded at their edges, causing mutual rollingachieved during the oscillation process, especially with large amplitudes, without the occurrence of bending forceswill.
Die erfindungsgemäße Ausführung bedarf daher bei der Umlenkung in eine schalldruckerzeugende Membranauslenkungkeinerlei Anwendung von Polygonzügen, Haltefaden und Membranverbiegungen oder sonstigen Membranfaltungen.The embodiment according to the invention therefore requires deflection in a diaphragm which generates sound pressure when it is deflectedno use of polygons, holding threads and membrane bending or other membrane folds.
Im Gegensatz zu herkömmlichen, bekannten elektrodynamischen Wandlern, wo die übertragende Schwingrichtungim wesentlichen in Richtung der Membranauslenkungen erfolgt und Transversalwellen und Laufzeitverzögerungennicht vernachlässigt werden können,t>oergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausführung der Vorteil, daß die Stabilität der Membranelemente in ihrerLängsrichtung unerwünschte Transversal- und Longitudinalwellen und damit Laufzeitverzögerungen eleminiert,da ja die übertragende Schwingkomponenteb5ebenfalls in Längsrichtung der Membranelemente liegt.In contrast to conventional, known electro-dynamic transducer, where the transmitting direction of oscillation takes place substantially in the direction of the diaphragm displacement and transverse waves and propagation delays can not be neglected,t> o obtained by the inventive embodiment has the advantage that the stability of the membrane elements undesirable in their longitudinal direction Transverse and longitudinal waves and thus transit time delays are eliminated, since the transmitted vibration componentb5 is also located in the longitudinal direction of the membrane elements.
Daraus folgernd, werden auch hohe Frequenzen im Bereich der größten Membranschnelle verstärkt zurAbstrahlung gebracht und Frequenzweichen oder die Aufteilung des Membransystems in unterschiedlicheFrequenzbereiche entbehrlich. Zudem wirken die gegeneinanderschwingenden Membranelemente gegenkoppeind.As a result, high frequencies in the area of the greatest membrane velocity are also amplifiedRadiation brought and crossovers or the division of the membrane system into differentFrequency ranges dispensable. In addition, the mutually vibrating membrane elements act counter-coupling.
Die Frfindung ermöglicht sowohl Flächenmembranen an Schallwänden, als auch rundumabstrahlende Membranenauszuführen, wobei den letzteren ein größerer Fehlwinkel in der Antriebsrichtung zugestanden wird,da mit Vorteil hier die üblich im Lautsprecherbau bekannten Ringspaltmagnete Verwendung finden könnenund geschlossene Gehäuseformen und Schallwände außerfrage gestellt sind.The invention enables both flat membranes on baffles as well as all-round radiating membranesto be carried out, whereby the latter is allowed a larger misalignment in the drive direction,since the annular gap magnets commonly known in loudspeaker construction can be used here with advantageand closed housing shapes and baffles are out of the question.
Flächenmembranen erfordern zum Antrieb spezielle Magnetkonstruktionen, die einen Fehlwinkel der übertragendenSchwingkomponente in Längsrichtung auf das Mcmbranelement ausschließen.Flat diaphragms require special magnet constructions for the drive, which have an incorrect angle of the transmittingExclude vibration components in the longitudinal direction on the membrane element.
Hinsichtlich der verlangten Stabilität und der angewendeten Membranstuffe, sind die Membranelementein ihrer Länge im allgemeinen auf 150 bi: 200 mmbegrenzt, können jedoch in der Breitenausdehnung beliebig gewählt werden.With regard to the required stability and the applied membrane stage, the membrane elements arein their length generally to 150 bi: 200 mmlimited, but the width can be freely selected.
Bei großen Abstrahlflächen empfiehlt sich die Breitenausdehnung senkrecht zu verlagern. Gegebenenfallskönnen auch begrenzte Membransysteme in einer Vielzahl nebeneinander unter beliebigen Winkelnund senkrecht angeordnet werden, je nach verlangter Abstrahlcharakteristik.In the case of large radiation areas, it is advisable to shift the width extension vertically. Possiblycan also use limited membrane systems in a large number of side by side at any angleand arranged vertically, depending on the required radiation characteristics.
So werden bei einer gewünschten Rundumabstrahlung mehrere, jedoch mindestens drei solcher Knickmembransystemekreisförmig angeordnet, deren Längsseiten miteinander in der bekannten Art durch Faltenweicheren, möglichst schalltotem. Material, verbunden sind und so zwei pyramidenförmige aneinanderliegendeMembrankegel bilden. Die z. B. auf Druck in ihren axialen Richtungen eine Spreizung ihrer Membranelementeerfahren und damit eine radiale Auslenkung am äquatorialem Bereich.For example, if all-round radiation is desired, there are several, but at least three, such buckled membrane systemsarranged in a circle, the long sides of which are folded together in the known mannersofter, if possible anechoic. Material, are connected and so are two pyramid-shaped adjoiningForm membrane cones. The z. B. on pressure in their axial directions spreading of their membrane elementsexperience and thus a radial deflection at the equatorial area.
Je nach Schwingspulendurchmesser muß den Membranelementen hierbei ein geeigneter trapezförmigerZuschnitt gegeben werden.Depending on the voice coil diameter, the membrane elements must be suitably trapezoidalCut to be given.
Die Schwingspule wird direkt mit dem Membrankörper verbunden oder, bei kleineren Schwingspulen, übereinen Verbindungskegel. Doch zwingt der Energieanteil je Flächenelement, auch hinsichtlich der Längssiabilitätund des tiefen Frequenzbereiches, daß die Schwingspule einen gewissen Mindestdurchmesser nicht unterschreitendarf.The voice coil is connected directly to the membrane body or, in the case of smaller voice coils, viaa connecting cone. But the energy share of each surface element is compelling, also with regard to the longitudinal stabilityand the low frequency range so that the voice coil does not fall below a certain minimum diameterallowed.
Der übertragende Energieanteil ist bei einem gestrecktem Stromleiter günstig, denn der Fehlwinkelder Antriebsschwingrichtung wird gleich Null, bezogen auf die ganze Membranfläche bis zur Auswirkung beiderSchwingkomponenten an den Berührungskanten der Membranelemente. Bei einer weiteren Ausbildung derErfindung, wird der antreibende Stromleiter nicht getrennt, sondern gleich auf dem Membranelementoder innerhalb desselben angebracht.The amount of energy transmitted is favorable with a straight conductor, because the angle of errorthe drive oscillation direction is equal to zero, based on the entire membrane surface up to the effect of bothVibration components on the contact edges of the membrane elements. With further training of theInvention, the driving current conductor is not separated, but directly on the membrane elementor attached within the same.
Die Frage der Gegenkopplung ist bei einem Wandler nach der Erfindung gut lösbar. So wird im Bereich dergrößten Schnelle in der resultierenden Schwingrichtung, nämlich an den gegeneinanderliegenden Membrankanten,ebenfalls ein dynamischer Empfänger angebracht, dessen Spannungen zur Gegenkopplung im Verstärkerangewandt werden können.The question of negative feedback can easily be solved in a converter according to the invention. So in the area ofgreatest speed in the resulting vibration direction, namely at the opposing membrane edges,a dynamic receiver is also attached, its voltages for negative feedback in the amplifiercan be applied.
ZwecKdienlich ist das Ausgangsmaterial für die Membranelemente hartes geriffeltes Alu-Blech imVerbund mit weicheren Stoffen, wodurch die Membranfläche von Grund auf eine innere Dämfpung beiThe starting material for the membrane elements is hard, corrugated aluminum sheetComposite with softer fabrics, whereby the membrane surface from the ground up with an inner cushioning
genügender Längsstabilität besitzt.has sufficient longitudinal stability.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einiger in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nähererläutert. Es zeigtThe invention is described in more detail below with the aid of some exemplary embodiments shown in the drawingexplained. It shows
F i g. 1 schematisch die Wirkkomponenten der beiden Membranelemente mit dynamischen Schwingungserzeugern;F i g. 1 schematically shows the active components of the two membrane elements with dynamic vibration generators;
Fig. 2 eine perspektivische geschnittene Teilansichteines nach der F i g. 1 ausgebildeten Schwingsystems; F i g. 3 eine Vorderansicht eines Flächenstrahlers;Fig. 2 is a perspective sectional partial viewone according to the FIG. 1 trained oscillating system; F i g. 3 is a front view of a surface radiator;
Fig. 4 schematisch eine Magnetanordnung für Membranelemente mit aufgebrachten Stromleiter undderen Halterung im Magnetfeld;4 schematically shows a magnet arrangement for membrane elements with an applied conductor andtheir holding in the magnetic field;
Fig. 5 ein Membranelement mit aufgebrachten Stromleiter für Flächenstrahler;5 shows a membrane element with an applied conductor for surface radiators;
Fig. 6 zwei durch Falten verbundene trapezförmige Membranelemente für rundum abstrahlende Membrankörper;6 shows two trapezoidal membrane elements connected by folds for membrane bodies radiating all around;
Fig. 7 eine Ansicht eines rundum abstrahlenden Membrankörpers aus mehreren trapezförmig zügeschnittenenMembranelementen mit zwei dynamischen Ringspaltmagneten und Verbindungskegeln für dieAnpassung an kleinere Schwingspulen (1 Kegel im Schnitt dargestellt).7 shows a view of a membrane body which radiates all around and is made up of several trapezoidal cut-outsMembrane elements with two dynamic annular gap magnets and connecting cones for theAdaptation to smaller voice coils (1 cone shown in section).
Der Flächenstrahler F i g. 3 besteht aus dem Rahmen (14), den Faltendichtungcn (15) und der Knickmembran(13) mit den Antriebssystemen (1 undXa).The surface radiator F i g. 3 consists of the frame (14), the Faltendichtungcn (15) and the kink diaphragm (13) with the drive systems (1 andXa).
Die Antriebssysteme sind aus den Magnetpolen (8) und den Magnetstäben (9) zusammengesetzt. DieStromleiter befinden sich auf dem U-förmig gebogenen Teil (TO), daß durch die Federung (11) gehaltert wird undmit dem Membranelement (13) bei (10) verbunden ist.The drive systems are composed of the magnetic poles (8) and the magnetic rods (9). theCurrent conductors are located on the U-shaped bent part (TO) that is supported by the suspension (11) andis connected to the membrane element (13) at (10).
Der Rahmen wird vorteilahft als tragende Konstruktion ausgeführt und erhält bei sehr großer Längemehrmalige Querversteifungen. Für die Befestigung der Antriebssysteme sind nachliegende Winkelkonstruktionenzu wählen.The frame is advantageously designed as a load-bearing structure and is very longrepeated cross stiffening. For the attachment of the drive systems there are following angle constructionsto choose.
Soll der Wandler nicht als Dipolstrahler genutzt werden, ist der Rahmen einseitig zu schließen und nadiden üblichen Methoden geschlossener Boxen auszuführen.If the converter is not to be used as a dipole radiator, the frame must be closed on one side and nadithe usual methods of closed boxes.
Die F i g. 5 zeigt eine Ausführung, wo der Stromleiter(17) direkt auf das Membranelement (18) aufgebracht ist. Das hat zwar den Nachteil, einer etwas aufwendigerenMagnetkonstruktion, wie jedoch aus Fig.4 leicht erkennbar ist, wird die Drehpunktlage (16) noch überdas Ende des Membranelementes hinausverlegt, so daß die Antriebsschwingrichtung immer in Längsrichtungdes Membranelementes bleibt und auch gegenphasig schwingende Membranteile nicht auftreten können.The F i g. 5 shows an embodiment where the current conductor(17) is applied directly to the membrane element (18). That has the disadvantage of being a bit more complexMagnet construction, as can easily be seen from Fig. 4, the pivot point position (16) is still overrelocated the end of the membrane element so that the drive oscillation direction is always in the longitudinal directionof the membrane element remains and even parts of the membrane oscillating in opposite phase cannot occur.
Ein wesentlicher Vorteil ist jedoch der, daß an der Drehpunktlage (16) eine einfache justierung vorgenommenwerden kann, die zur Einhaltung der Symmetrie der beiden gegeneinander gerichteten Schwingkomponentennotwendig ist.A major advantage, however, is that a simple adjustment is made at the pivot point position (16)can be used to maintain the symmetry of the two opposing vibration componentsnecessary is.
Die Fi g. 7 zeigt einen Rundumstrahler aus mehreren trapezförmigen Membranelementen (29). Diese sind,wie aus Fig. 6 hervorgeht, durch Falten (19) an ihrenLängsseiten miteinander verbunden. Die Falten sind aus elastischem schalltotem Material hergestellt.The Fi g. 7 shows an all-round radiator made of several trapezoidal membrane elements (29). These are,as can be seen from Fig. 6, by folding (19) on theirLong sides connected to one another. The folds are made of elastic anechoic material.
Die beiden völlig identisch gebildeten Kegel werden an ihren verstärkten Kanten (20 in F i g. 6) mit elastischeKleber verbunden (30 in Fig. 7). Dies geht auch aus F i g. 2 bei 12 ebenfalls eindeutig hervor.The two completely identically formed cones have elastic at their reinforced edges (20 in FIG. 6)Glue connected (30 in Fig. 7). This is also possible from FIG. 2 at 12 also clearly emerged.
Die Anpassung an kleinere Schwingspulen erfolgt über die Kegel (28 in Fig. 7) an welchen auch dieJustierscheiben (26), die gewellt und aus Kunststoff bestehen, angebracht sind.The adaptation to smaller voice coils takes place via the cones (28 in Fig. 7) to which theAdjusting disks (26), which are corrugated and made of plastic, are attached.
Bei genügender Schwingspulengröße sind die Membrankegel direkt mit den Schwingspulen verbunden.If the voice coil is large enough, the membrane cones are directly connected to the voice coils.
Das käfigartige Gehäuse ist symmetrisch aufgebaut und wird durch die Deckplatten (22) und (23) mit denfünf verbindenden Säulen (21) in F i g. 7 gebildet.The cage-like housing is symmetrical and is through the cover plates (22) and (23) with thefive connecting columns (21) in FIG. 7 formed.
Die beiden Ringspaltmagnete (24) sind mit den Platten (23) verbunden.The two annular gap magnets (24) are connected to the plates (23).
Die axial verstellbaren Zapfen (25) führen durch die Magnete (24) an die Justierscheiben (26) und dienen imBesonderen zur Vorspannungsregulierung der beiden Kegelmembranen sowie zur Einstellung der Symmetrieder gegeneinander axial gerichteten Schwingkomponenten beider Schwingspulenantriebe.The axially adjustable pins (25) lead through the magnets (24) to the adjusting disks (26) and are used in theEspecially for regulating the tension in the two conical diaphragms and for adjusting the symmetrythe mutually axially directed vibration components of both voice coil drives.
Zusammenfassend handelt es sich bei der Erfindung um ein Breitbandsystem, welches in seinem Aufbaugroße Variationsmöglichkeiten in der Abstrahlcharakteristik zuläßt. Die Bedeutung der Erfindung liegtvor allem darin, daß die elektroakustischen Wandler weder Frequenzweichen noch einer Aufteilung desMembrankörpers in unterschiedliche Frequenzbereiche bedürfen.In summary, the invention is a broadband system, which in its structureallows great variation in the radiation characteristics. The importance of the invention liesespecially in the fact that the electroacoustic transducer neither crossovers nor a division of theMembrane body in different frequency ranges require.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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| DE19803036149DE3036149C2 (en) | 1980-09-08 | 1980-09-08 | Electroacoustic converter with vibration generators that oscillate against each other | 
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| DE19803036149DE3036149C2 (en) | 1980-09-08 | 1980-09-08 | Electroacoustic converter with vibration generators that oscillate against each other | 
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| DE3036149C2true DE3036149C2 (en) | 1983-04-07 | 
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