DE102010021934A1 - Dental-Werkzeug - Google Patents
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Abstract
Dental-Werkzeug zur Gewinnung von Korrelations-Daten, die eine röntgenographische Abbildung in Beziehung setzen zu einer optischen Abbildung eines Unterkiefers und/oder Oberkiefers eines Wirbeltieres, aufweisend eine Bissplatte mit optischen Markierungen, die in der optischen Abbildung als solche erkennbar sind, und eine mit dieser in vorbestimmter räumlicher Zuordnung definiert verbundene Röntgenmarker-Konfiguration mit mindestens drei in der röntgenographischen Abbildung als solche erkennbaren Röntgenmarkerelementen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein zahnmedizinisches bzw. dentaltechnisches Werkzeug in Art einer Bissplatte, mit dem ein Abdruck der Oberflächenstruktur eines Unterkiefers und/oder Oberkiefers eines Wirbeltieres gewonnen werden kann.
- In der zahnärztlichen Praxis sind Werkzeuge zur Gewinnung von Abdrücken der Zahnoberflächen eines Patienten, die gelegentlich als Bissplatten bezeichnet werden, seit langem bekannt und in Gebrauch. Nach den damit gewonnenen Abdrücken werden seit langem Zahnreparatur- und -ersatzelemente (Kronen, künstliche Gebissteile etc.) hergestellt.
- Es sind auch Werkzeuge bekannt, mit denen die Relativpositionen und/oder Bewegungen von Unter- und Oberkiefer eines Menschen und speziell die sogenannte Artikulationsbewegung erfasst werden können; vgl. dazu etwa die
DE 35 00 605 A1 und dieEP 0 330 101 A2 . In derDE 102 18 435 B4 der Anmelderin wird ein Werkzeug der oben erwähnten Art sowie dessen Einsatz beschrieben, das als Kombination einer herkömmlichen Bissplatte mit einem Positionsbestimmungsgerät verstanden werden und zur 3-dimensionalen Bewegungsanalyse von Zahnoberflächen von Oberkiefer und Unterkiefer relativ zueinander mittels eines Positionsbestimmungssystems (auch bezeichnet als Navigationssystem) eingesetzt werden kann. Bei diesem vorbekannten Werkzeug handelt es sich um eine Bissplatte mit einem vorspringenden Kopplungselement zur Anbringung einer Sensoranordnung, die in einem nach dem Prinzip der Laufzeitmessung von Ultraschallimpulsen arbeitenden Navigationssystem eingesetzt wird. - Seit einiger Zeit gewinnt in der Zahnmedizin das Verfahren des DVT-Volumenröntgens an Bedeutung, in dessen Ergebnis Kiefer- bzw. Zahnoberflächendaten als 3-dimensionale Volumenmodelle erstellt werden können; vgl. http://6291.40.207/images/orangedental/news/3DRoentgenwegweiser.pdf.
- Die Erfindung liegt im Hinblick auf diesen Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug bereit zu stellen, mit dem sich die Bewegungsabläufe (Artikulation) von Unter- und Oberkiefer eines Wirbeltieres, speziell Menschen, unter Nutzung moderner Abbildungs- und Positionsbestimmungstechniken in präziser Weise bestimmen lassen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird mit der Erfindung ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 14 bereit gestellt. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Ein grundlegender Gedanke der Erfindung besteht darin, ein Dental-Werkzeug zur Gewinnung von Korrelations-Daten, die eine röntgenographische Abbildung in Beziehung setzen zu einer optischen Abbildung eines Unterkiefers und/oder Oberkiefers eines Wirbeltieres, zu schaffen. Ein weiterer wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, hierfür eine Bissplatte mit optischen Markierungen, die in der optischen Abbildung als solche erkennbar sind, zu nutzen. Schließlich gehört zur Erfindung der Gedanke, eine mit dieser Bissplatte in vorbestimmter räumlicher Zuordnung definiert verbundene Röntgenmarker-Konfiguration mit mindestens drei in der röntgenographischen Abbildung als solche erkennbaren Röntgenmarkerelementen vorzusehen.
- Wie unter dem Begriff „röntgenographische Abbildung” im Kontext dieser Patentanmeldung auch andere bildgebende Schichttechniken oder „schichtgenerierende” Techniken zur Abbildung von inneren anatomischen Strukturen des Tausystems verstanden werden sollen, die nicht rein optische Oberflächenabbildungs-Verfahren sind, so soll unter dem Begriff „Röntgenmarkerelement” auch jeder Marker für derartige bildgebende Verfahren verstanden werden.
- In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bissplatte als zweiseitige Bissplatte zur gleichzeitigen Gewinnung eines Unterkiefer- und Oberkiefer-Abdrucks ausgebildet ist. Speziell kann die Bissplatte mit einem durchbeissbaren Registriermaterial ausgeführt sein. In einer Ausgestaltung dieser Ausführung ist des Weiteren vorgesehen, dass die Bissplatte der Grundform eines Unter- bzw. Oberkiefers angepasst, U-förmig ausgebildet ist.
- In einer weiteren Ausführung sind die Röntgenmarkerelemente fest in die Bissplatte eingebettet. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die Bissplatte Ausnehmungen zum Einsetzen separater Röntgenmarkerelemente aufweist. In Ausgestaltungen beider Ausführungen ist mindestens ein Teil der eingebetteten Röntgenmarkerelemente oder Ausnehmungen in einem angeformten Fortsatz oder mehreren Fortsätzen der Bissplatte angeordnet.
- Speziell können die Röntgenmarkerelemente die Grundform von Metallkugeln oder -linsen, insbesondere aus Ti oder einer Ti-Legierung, haben. Es sind aber auch andere geometrische Grundformen und der Einsatz anderer, an sich für den Einsatz in bildgebenden Verfahren der in Rede stehenden Art an sich bekannter Materialien möglich. Vorteilhafterweise kann mindestens ein Teil der Röntgenmarkerelemente zugleich als optische Markierung ausgebildet sein.
- In bevorzugter Ausführung umfasst das vorgeschlagene Werkzeug eine mit der Bissplatte in vorbestimmter räumlicher Zuordnung definiert verbundene Navigationsmarker-Konfiguration mit mindestens drei (z. B. vier) als Markierungspunkte eines optischen bzw. infrarot- oder Ultraschall-Navigationssystem wirkenden Navigationsmarkerelementen. Zweckmäßigerweise ist hierbei die Navigationsmarker-Konfiguration auf einem separaten Grundkörper angeordnet, welcher mit der Bissplatte lösbar verbindbar ist. In einer Ausgestaltung dieser Ausführung ist die Navigationsmarker-Konfiguration auf einem bogenförmigen Grundkörper angeordnet.
- Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Bissplatte und der separate Grundkörper der Navigationsmarker-Konfiguration jeweils einen zentralen Fortsatz haben, die jeweils ein angepasstes Kopplungselement zur lösbaren Verbindung zwischen Bissplatte und separatem Grundkörper aufweisen.
- Mit dem vorgeschlagenen Werkzeug ergibt sich ein neuartiges System zur kombinierten bildgebenden optischen und röntgenographischen Abbildung eines Unterkiefers und/Oberkiefers eines Wirbeltieres, mit einem Dental-Werkzeug der o. g. Art, einer röntgenographischen Abbildungseinrichtung zur Abbildung des Unterkiefers und/Oberkiefers mit eingesetztem Dental-Werkzeug, einer optischen Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines durch den Unterkiefer und/oder Oberkiefer erzeugten Eindrucks in einem in dem Dental-Werkzeug enthaltenen Registriermaterial und einer Korrelationsstufe zur Korrelierung der röntgenographischen Abbildung mit der optischen Abbildung unter Nutzung von Bilddaten der im Dental-Werkzeug vorgesehenen Röntgenmarkerelemente.
- Eine Ausführung dieses Systems umfasst das o. g. spezielle Dental-Werkzeug mit Navigationsmarkern und eine Positionsbestimmungsanordnung zur räumlichen Positionsbestimmung der am Dental-Werkzeug vorgesehenen Navigationsmarkerelemente, insbesondere während Bewegungen des Unterkiefers gegenüber dem Oberkiefer, wobei die Positionsbestimmungsanordnung eine mit den Navigationsmarkerelementen am Dental-Werkzeug in Sender-Empfänger-Beziehung stehende, gegenüber dem Dental-Werkzeug als ortsfest definierte Navigationssende- bzw. Navigationsempfangselement-Anordnung oder Kameraanordnung aufweist.
- Die Navigationsmarkeranordnung kann aus drei bis vier Messpunkten eines optischen oder akustischen Messsystems bestehen. Dies ist aber keine notwendige Bedingung. Es könnte sich genauso um ein System handeln, bei dem Spulen, Magnete, Laserstrahlen oder optische Muster zum Einsatz kommen. Wichtig ist, dass gegenüber einem in Relation zum Oberkiefer (OK) befestigten Sensorteil alle Freiheitsgrade der Bewegung gemessen werden können. Hierbei kann das komplette Bewegungsmesssystem nur aus Unterkiefer(UK)- und Oberkiefer(OK)-Sensoren bestehen. Bei entsprechenden optischen Systemen können aber Messpunkte bezüglich des Unterkiefers und des Oberkiefers notwendig sein und es bedarf zusätzlich stationär im Raum angeordneter Kameras.
- Die mit dem erfindungsgemäßen Dental-Werkzeug ermöglichte Prozedur zur Gewinnung von Kiefer-„Volumendaten” läuft in bevorzugte Ausführung in Bewegung wie folgt ab:
Das Dental-Werkzeug mit Registriermaterial wird vom Patienten in den Mund genommen, wobei das Registriermaterial aushärtet. Die Röntgenaufnahme wird mit eingesetztem Dental-Werkzeug durchgeführt, wobei bei der späteren Auswertung die Röntgenmarker sichtbar sind. - Zur Aufzeichnung der Bewegungsmuster wird dem Patienten ein Attachment an den Zähnen des Unterkiefers befestigt bzw. an diese geklebt. An diesem Attachment kann der Unterkiefer-Bewegungssensor befestigt an diese und die Bewegung aufgezeichnet werden. Das schon beim Röntgen verwendete Dental-Werkzeug wird nun zusätzlich zwischen den Zähnen platziert. Zunächst wird nun eine Positionsmessung mit dem Positionssensor am Werkzeug durchgeführt. Danach wird bei noch eingesetztem Werkzeug der Unterkiefer Bewegungssensor am UK-Kieferattachment befestigt, und es wird eine zweite Positionsmessung durchgeführt. Dadurch kann eine Koordinatentransformation von der Position des Werkzeugs auf die Position des UK-Kieferattachments durchgeführt werden. Danach wird das Werkzeug aus dem Mund des Patienten entfernt, und die Bewegung des Unterkiefers kann durchgeführt und die Bewegung vom Navigationssystem aufgezeichnet werden.
- Die Röntgenmarker-Bildpunkte können in einer kombinierten bildverarbeitenden Ausführung nun mit der Position des UK Bewegungssensors zusammengebracht und die Volumenbilder können in Bewegung am Rechner animiert werden.
- Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
-
1 eine Draufsicht eines Werkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, -
2 eine Draufsicht des Werkzeugs nach1 mit aufgesetzter Navigationsmarkeranordnung, -
3 eine erläuternde zusätzliche Darstellung zur ersten Ausführungsform, -
4 eine skizzenartige Darstellung (Draufsicht) eines Werkzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform und -
5A bis5E skizzenartige Darstellungen (in Art von Seitenansichten eines menschlichen Kopfes) zur Erläuterung der Handhabung eines erfindungsgemäßen Werkzeuges. -
1 zeigt ein erstes Dental-Werkzeug1 in Form einer modifizierten zweiseitigen Bissplatte3 aus Kunststoff mit angeformten Fortsätzen5 und7 . Während der Grundkörper der Bissplatte3 in üblicher Weise mit einer Perforierung zur vorteilhaften Handhabung eines im Einsatz dort aufgenommenen (hier nicht dargestellten) Registriermaterials versehen ist, die hier keiner weiteren Erläuterung bedarf, ist in den kleineren Fortsätzen5 jeweils eine Ausnehmung5a vorgesehen, in der ein (hier nicht dargestelltes) Röntgenmarkerelement untergebracht und fixiert werden kann. Der weitere, größere Fortsatz7 nimmt eine Montageplatte9 zur Anbringung eines hier ebenfalls nicht dargestellten Zusatzteils (siehe2 ) auf. -
2 zeigt das Werkzeug1 aus1 mit eingebrachtem Registriermaterial11 , in dem auch bereits ein Kieferabdruck zu erkennen ist, mit in die Fortsätze5 eingesetzten Röntgenmarkern13 . Des Weiteren ist in diesem Gebrauchszustand mit dem Werkzeug1 eine Navigationsmarkeranordnung15 verbunden, die vier an einem bogenförmigen Kunststoff-Grundkörper17 angebrachte Navigationsmarker19 , im speziellen Fall Ultraschallsender bzw. -sensoren (in anderen Ausführungen beispielsweise auch IR-Sender oder -Empfänger) umfasst. - Wie in der Figur gezeigt ist, sind die Röntgenmarker
13 an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet, und die Navigationsmarker19 an den Ecken eines Trapezes. Der Grundkörper17 der Navigationsmarkeranordnung15 hat einen zentralen Erweiterungsbereich17a , in dem zum einen (hier nicht zu erkennende) Montagemittel zur Verbindung mit der Montageplatte9 (siehe1 ) an der Bissplatte3 und des Weiteren elektrische Anschlusskomponenten der Navigationsmarker untergebracht sind. - Die Röntgenmarker
13 dienen dazu, eine röntgenographische Aufnahme eines Wirbeltier-Gebissbereiches mit darin eingesetzter Bissplatte in Beziehung zu setzen zu einer optischen Abbildung, die in einem späteren Arbeitsschritt anhand des Mittels des Registriermaterials gewonnenen Abdrucks unter Einsatz eines optischen Abbildungs- und digitalen Bildverarbeitungsverfahrens gewonnen wird. Die Anbringung der Navigationsmarkeranordnung15 dient dazu, des Weiteren mittels eines an sich bekannten Positionsbestimmungssystems räumliche Positionsdaten der Zähne des Gebisses beispielsweise während Artikulationsbewegungen zu gewinnen. Verfahren dieser Art sind als solche bekannt und bedürfen daher hier keiner genaueren Beschreibung. -
3 zeigt noch einmal beide Seiten des Werkzeugs1 , jeweils mit einem registrierten Gebissabdruck (eines Unter- bzw. Oberkiefers), der später mit einem optischen bildgebenden Verfahren aufgenommen und zur weiteren Auswertung digitalisiert wird. -
4 zeigt als zweite Ausführung ein Werkzeug1' , welches sich vom Werkzeug1 gemäß1 bis3 durch eine deutlicher ausgesparte Bissplatte3' mit Innenseitigen Ausnehmungen3a unterscheidet, welche eine bessere Anpassung der Grundform an die Gebisskontur des Patienten ermöglichen. Ein Registriermaterial11' ist hier so ausgebildet und angebracht, dass es vom Patienten „durchbissen” werden kann, so dass die Zähne bei Nutzung des Werkzeugs in ihre natürliche Grundposition gehen können. Ein weiterer Unterschied zum Werkstück1 besteht darin, dass hier vier (statt drei) Röntgenmarkerelemente13 vorgesehen sind, von denen zwei auf vom Grundkörper weit abstehenden Armen6' platziert sind. Auch die konstruktive Ausführung des größeren Fortsatzes7' und von dort untergebrachten Befestigungselementen8' unterscheidet sich etwas von der Ausführung beim Werkzeug1 . - In den
5A bis5E sind wesentliche Phasen eines zahnärztlichen Untersuchungsverfahrens skizzenartig dargestellt, bei denen ein erfindungsgemäßes Werkzeug zweckmäßig eingesetzt werden kann und welches insbesondere zur Bestimmung des detaillierten Ablaufes von Artikulationsbewegungen eines Zahnarztpatienten und der dabei auftretenden räumlichen Beziehungen zwischen den Zahnoberflächen von Ober- und Unterkiefer dient. -
5A zeigt, wie das Werkzeug1 (hier in zweiseitiger Ausführung mit Registriermaterial11 auf beiden Oberflächen) mit nach vorn hervorstehendem Fortsatz7 zur Gewinnung eines Zahnabdrucks im Mund des Patienten angeordnet ist.5B zeigt, wie außerdem an der Vorderseite der Zähne des Unterkiefers ein paraokklusales Attechment21 angebracht ist, welches einen Fortsatz23 zur Aufnahme einer Teilkomponente einer Bewegungssensorik bzw. eines Systems zur dynamischen Bestimmung der Relativpositionen zwischen Ober- und Unterkiefer aufweist. - In
5C ist gezeigt, wie einerseits am Fortsatz7 des Dental-Werkzeugs1 eine solche Bewegungssensorik-Teilkomponente (Navigationsmarkeranordnung)15 angebracht ist, während im Stirnbereich und auf der Nasenwurzel des Patienten ein sog. Stirnbogen25 vorübergehend angebracht ist, der eine zweite Teilkomponente27 der Bewegungssensorik bzw. des Positionsbestimmungssystems hält. Beispielhaft ist dieses System mit Ultraschall-Sendern und -empfängern ausgeführt. Mit dieser Konfiguration wird eine Positionsmessung durchgeführt. Danach wird das System in den in5D gezeigten Zustand umgebaut, das heißt die Unterkiefer-Komponente15 des Positionsbestimmungssystems wird auf das paraokklusale Attachment21 umgesetzt. Danach wird das Dental-Werkzeug1 aus dem Mund des Patienten entnommen, so dass dieser den Unterkiefer frei bewegen kann und während dieser Bewegungen eine dynamische Erfassung der relativ Positionen zwischen Ober- und Unterkiefer ausgeführt werden kann. Dies ist die eigentliche Messung der Bewegungsabläufe während der Artikulationsbewegung, und die kombinierte Auswertung der gewonnene Positionsdaten mit den Bilddaten der Zahnoberflächen liefert ein dreidimensionales Bewegungsmodel. - Im Übrigen ist die Ausführung der Erfindung nicht auf die hier gezeigten und erläuterten Beispiele beschränkt, sondern auch in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegt.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- 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.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 3500605 A1 [0003]
- EP 0330101 A2 [0003]
- DE 10218435 B4 [0003]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- http://6291.40.207/images/orangedental/news/3DRoentgenwegweiser.pdf [0004]
Claims (15)
- Dental-Werkzeug zur Gewinnung von Korrelations-Daten, die eine röntgenographische Abbildung in Beziehung setzen zu einer optischen Abbildung eines Unterkiefers und/oder Oberkiefers eines Wirbeltieres, aufweisend eine Bissplatte mit optischen Markierungen, die in der optischen Abbildung als solche erkennbar sind, und eine mit dieser in vorbestimmter räumlicher Zuordnung definiert verbundene Röntgenmarker-Konfiguration mit mindestens drei in der röntgenographischen Abbildung als solche erkennbaren Röntgenmarkerelementen.
- Dental-Werkzeug nach Anspruch 1, wobei die Bissplatte als zweiseitige Bissplatte zur gleichzeitigen Gewinnung eines Unterkiefer- und Oberkiefer-Abdrucks ausgebildet ist.
- Dental-Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Röntgenmarkerelemente fest in die Bissplatte eingebettet sind.
- Dental-Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bissplatte Ausnehmungen zum Einsetzen separater Röntgenmarkerelemente aufweist.
- Dental-Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4, wobei mindestens ein Teil der eingebetteten Röntgenmarkerelemente oder Ausnehmungen in einem angeformten Fortsatz oder mehreren Fortsätzen der Bissplatte angeordnet ist.
- Dental-Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Röntgenmarkerelemente die Grundform von Metallkugeln oder -linsen, insbesondere aus Ti oder einer Ti-Legierung, haben.
- Dental-Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Teil der Röntgenmarkerelemente zugleich als optische Markierung ausgebildet ist.
- Dental-Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine mit der Bissplatte in vorbestimmter räumlicher Zuordnung definiert verbundene Navigationsmarker-Konfiguration mit mindestens drei als Markierungspunkte eines dynamischen Positionsbestimmungssystems, insbesondere optischen bzw. Infrarot- oder Ultraschall-Navigationssystems, wirkenden Navigationsmarkerelementen.
- Dental-Werkzeug nach Anspruch 8, wobei die Navigationsmarker-Konfiguration auf einem separaten Grundkörper angeordnet ist, welcher mit der Bissplatte lösbar verbindbar ist.
- Dental-Werkzeug nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Navigationsmarker-Konfiguration auf einem bogenförmigen Grundkörper angeordnet ist.
- Dental-Werkzeug nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Bissplatte und der separate Grundkörper der Navigationsmarker-Konfiguration jeweils einen zentralen Fortsatz bzw. eine Erweiterung aufweisen, die jeweils ein angepasstes Kopplungselement zur lösbaren Verbindung zwischen Bissplatte und separatem Grundkörper aufweisen.
- Werkzeug nach einem der Ansprüche 2–11, wobei die Bissplatte mit einem durchbeissbarem Registriermaterial ausgeführt ist.
- Werkzeug nach Anspruch 12, wobei die Bissplatte, der Grundform eines Unter- bzw. Oberkiefers angepasst, U-förmig ausgebildet ist.
- System zur kombinierten bildgebenden optischen und röntgenographischen Abbildung eines Unterkiefers und/Oberkiefers eines Wirbeltieres, mit einem Dental-Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, einer röntgenographischen Abbildungseinrichtung zur Abbildung des Unterkiefers und/Oberkiefers mit eingesetztem Dental-Werkzeug, einer optischen Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines durch den Unterkiefer und/oder Oberkiefer erzeugten Eindrucks in einem in dem Dental-Werkzeug enthaltenen Registriermaterial und einer Korrelationsstufe zur Korrelierung der röntgenographischen Abbildung mit der optischen Abbildung unter Nutzung von Bilddaten der im Dental-Werkzeug vorgesehenen Röntgenmarkerelemente.
- System nach Anspruch 14, mit einem Dental-Werkzeug nach einem der Ansprüche 8–13 und einer Positionsbestimmungsanordnung zur räumlichen Positionsbestimmung der am Dental-Werkzeug vorgesehenen Navigationsmarkerelemente, insbesondere während Bewegungen des Unterkiefers gegenüber dem Oberkiefer, wobei die Positionsbestimmungsanordnung eine mit den Navigationsmarkerelementen am Dental-Werkzeug in Sender-Empfänger-Beziehung stehende, gegenüber dem Dental-Werkzeug als ortsfest definierter Navigationssende- bzw. Navigationsempfangselement-Anordnung oder Kameraanordnung aufweist.
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