DE102004026925B4 - Tempomateinrichtung sowie Verfahren zur Steuerung der Funktion einer Tempomateinrichtung in einem Fahrzeug - Google Patents

Tempomateinrichtung sowie Verfahren zur Steuerung der Funktion einer Tempomateinrichtung in einem Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Tempomateinrichtung (1) zur Steuerung einer Tempomatfunktion eines Fahrzeugs, wobei die Einrichtung zur Aufnahme von Eingangssignalen aus einem dem Fahrzeug zugeordneten Zielabstandssensor (2) und einer Fahrzeuggeschwindigkeitsüberwachungseinrichtung (3) ausgebildet ist und außerdem dahingehend ausgebildet ist, zu bestimmen, ob ein im Weg des Fahrzeuges befindliches Ziel stationär ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tempomateinrichtung (1) weiterhin dahingehend ausgebildet ist, – einen Zeitabstand des stationären Ziels aus dem Zielabstand und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, und – ein Signal zur Bewirkung eines Abschaltens der Tempomatfunktion zu erzeugen, wenn der berechnete Zeitabstand kleiner als ein voreingestellter Schwellwert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Tempomat- bzw. Geschwindigkeitsregelungssysteme (cruise control systems) bei Fahrzeugen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Tempomateinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Steuerung der Funktion einer Tempomateinrichtung in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6.
  • Herkömmliche Tempomatsysteme haben die Aufgabe, die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zu regeln. Dabei gibt der Fahrer eine gewünschte Geschwindigkeit vor, und ein Steuersystem wirkt dahingehend auf die Antriebsmaschine (üblicherweise lediglich auf deren Drosselklappe) ein, dass die gewünschte Fahrgeschwindigkeit aufrechterhalten wird. Bei schwachem Verkehrsaufkommen ist eine derartige einfache Geschwindigkeitsregelung für den Fahrer akzeptabel. Wenn jedoch der Verkehr dicht ist, sieht sich der Fahrer des Fahrzeugs der Aufgabe gegenüber, die eingegebene Geschwindigkeit ständig so anzupassen, dass der erforderliche Sicherheitsabstand zu den vorausfahrenden Verkehrsteilnehmern gewahrt ist. Unter Umständen muss der Fahrer hierzu die Bremse betätigen, wodurch die Tempomatregelung ausgeschaltet wird.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, einem herkömmlichen Tempomatensystem einen Abstandssensor zuzuordnen, durch den zusätzlich zu der Grundfunktion der Geschwindigkeitsregelung eine Abstandshaltefunktion erreicht werden soll. Dabei ist weiterhin vorgeschlagen worden, die Relativgeschwindigkeit des den Tempomaten aufweisenden Fahrzeuges gegenüber einem vorausfahrenden Fahrzeug zu überwachen. Oft ist vorgesehen, dass die Motorsteuereinrichtung ein System zur begrenzten Einflussnahme auf die Bremsung (limited authority braking system) derart aufweist, dass die Geschwindigkeitsregelung und die Abstandshaltung durch eine Kombination von Drosselklappenverstellung und Bremswirkung erfolgen können. Für die Verzögerung bei Tempomateinrichtungen gilt als üblicher Richtwert ein Grenzwert von 0,3 g.
  • Derartige Systeme können als sog. adaptive Tempomatsysteme arbeiten, bei denen – wenn sie aktiviert sind – das betreffende Fahrzeug – nachfolgend als ”Host”-Fahrzeug bezeichnet – in die Lage versetzt wird, die Fahrgeschwindigkeit dann automatisch zu verringern, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug – nachfolgend als ”Zielfahrzeug” (target vehicle) bezeichnet – im Fahrweg erkannt wird. Das Host-Fahrzeug folgt dann dem nächsten vorausfahrenden ”im Wege stehenden” Zielfahrzeug und kommt dabei diesem nicht näher als ein minimaler vordefinierter Zeitunterschied (der einem minimalen vorgegebenen Abstand entspricht). Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis das System feststellt, dass das nächstliegende vorausfahrende Fahrzeug sich aus dem Fahrweg des Host-Fahrzeuges bewegt hat. Wenn dieser Zustand erreicht ist, fährt das Fahrzeug mit der ursprünglich eingestellten gewünschten Geschwindigkeit weiter. Typischerweise beträgt die vorgegebene Zeitlücke (oft auch als ”Zeitabstand” [time headway] bezeichnet) zwei Sekunden.
  • In dynamischer Hinsicht kann ein mit einem adaptiven Tempomaten versehenes Fahrzeug in einem von zwei Betriebszuständen arbeiten, entweder einem Betriebszustand ”Geschwindigkeitsregelung” (cruise), in dem sich der Tempomat wie ein herkömmlicher Tempomat verhält und die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer vom Fahrer eingestellten gewünschten Fahrgeschwindigkeit hält, oder in einem ”Folge”-Betriebszustand (follow mode), in welchem die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen Wert unterhalb der eingestellten Geschwindigkeit verringert wird, weil ein vorausfahrendes Zielfahrzeug im Fahrweg geortet wurde.
  • Tempomatsysteme können sowohl im Betriebszustand ”Geschwindigkeitsregelung” als auch im ”Folge”-Betriebszustand dadurch übersteuert werden, dass der Fahrer auf das Gaspedal tritt. Darüber hinaus kann ein Deaktivieren des Tempomatsystems durch Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer erfolgen.
  • Bekannte adaptive Tempomatsysteme sind so ausgelegt, dass diese auf sich bewegende Zielfahrzeuge reagieren.
  • Aus der DE 100 15 300 A1 sind ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs bekannt, bei dem bzw. bei der Abstände und Relativgeschwindigkeiten von vorausfahrenden Fahrzeugen gemessen werden, und bei dem bzw. der ein Geschwindigkeitsregelmodus bzw. ein Abstandsregelmodus vorgesehen ist. Bei Erkennung eines ruhenden Objekts erfolgt ein Regelungseingriff im Sinne einer Begrenzung der Beschleunigung des Fahrzeuges abhängig von der Bewertung des Relevanz des erfassten Objektes. Aufgrund der Notwendigkeit von Regelungseingriffen erweist sich die bekannte Vorrichtung bzw. das Verfahren als relativ komplex mit dem grundsätzlichen Risiko eines unerwünschten Regelungsverhaltens.
  • Aus der DE 198 57 992 C2 ist eine Vorrichtung zur kinästhetischen Signalisierung an den Fahrer eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der u. a. für den Fall, dass in einem Abstandsregelmodus ein vorgegebener, automatisch aufbringbarer maximaler Verzögerungswert nicht ausreicht, der Bremssollwert schwankend moduliert wird, um den Fahrer auf die Gefahr aufmerksam zu machen. Hierzu wird u. a. Abstand und Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem Hindernis bestimmt.
  • In der US 5 197 562 A ist ein Umschalten einer Tempomateinrichtung zwischen zwei Haupt-Betriebsarten beschrieben, nämlich einer Betriebsart, in der das Fahrzeug automatisch mit einer vorgewählten konstanten Geschwindigkeit fährt, und einer Betriebsart, in der das Fahrzeug automatisch einem vorausfahrenden Fahrzeug in einem ausreichenden Abstand folgt.
  • Aus der DE 44 37 678 A1 ist ein Verfahren zur Abstandsregelung von Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem der Fahrer durch Betätigung des Gas- oder Bremspedals einen Wunschabstand vorgeben kann.
  • In der US 5 631 639 A sind Maßnahmen zur Unterscheidung zwischen stehenden und fahrenden Objekten bei einem Kollisionsalarmsystem in einem Fahrzeug beschrieben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache und zuverlässige Tempomateinrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zur verbesserten Bewegungssteuerung eines mit einer adaptiven Tempomateinrichtung arbeitenden Host-Fahrzeugs für den Fall zu schaffen, dass das Fahrzeug einem stationären Zielfahrzeug begegnet.
  • Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt mittels einer Tempomateinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 6.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Tempomateinrichtung zur Steuerung einer in einem Fahrzeug vorgesehenen Tempomatfunktion, wobei die Einrichtung dahingehend ausgebildet ist, dass Eingangssignale von einem dem Fahrzeug zugeordneten Zielabstandssensor (target range sensor) und von einer Fahrzeuggeschwindigkeitsüberwachungseinrichtung empfangen werden können, und wobei die Tempomateinrichtung weiterhin dahingehend ausgebildet ist, zu bestimmen, ob ein Ziel bzw. Zielobjekt im Weg bzw. der Bewegungsbahn des Fahrzeugs stationär ist; einen Zeitabstand des stationären Ziels aus dem Zielabstand und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, und ein Signal für ein Abschalten der Tempomatfunktion dann zu erzeugen, wenn der berechnete Zeitabstand unterhalb eines voreingestellten Schwellwertes liegt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Tempomatfunktion in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren die Schritte der Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Detektierens eines Ziels in der Bewegungsbahn des Fahrzeugs und der Überwachung des Zielabstandes aufweist, und weiterhin die Schritte des Feststellens, ob das detektierte Ziel stationär ist, der Berechnung eines Zeitabstandes des stationären Ziels aus dem Zielabstand und der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Vergleich des berechneten Zeitabstandes mit einem voreingestellten Schwellwert, der Bestimmung, ob der berechnete Zeitabstand unter dem voreingestellten Schwellwert liegt und, falls ja, der Erzeugung eines Signals, aufgrund dessen die Tempomatfunktion abgeschaltet wird, aufweist.
  • Ein Vorteil der vorstehenden Erfindung besteht beispielsweise darin, dass ein adaptives Tempomatsystem in Fällen ausgeschaltet werden kann, in denen sich das Fahrzeug einer Schlange mit stationären Verkehrsteilnehmern nähert.
  • In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Fahrer des Fahrzeuges mittels visueller oder akustischer Warneinrichtungen von dem Abschalten der Tempomateinrichtung in Kenntnis gesetzt wird.
  • Dadurch, dass ein Schwellwert für den Zeitabstand gesetzt wird, wird sichergestellt, dass die Tempomateinrichtung nicht unnötig oft abgeschaltet wird, was zu einer Belästigung des Fahrers führen könnte. Vorzugsweise wird als Wert für den Zeitabstand ein Wert von drei Sekunden vorgegeben, was dem Fahrer genügend Zeit gibt, bequem bis zum Stillstand abzubremsen.
  • Der Zielabstandssensor kann als Radarsensor, Infrarotsensor, Ultraschallsensor od. dgl. ausgebildet sein.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung weiterhin einen Zeitzähler (timer) aufweist, der dann in Betrieb gesetzt wird, wenn ein detektiertes stationäres Ziel dahingehend bestimmt worden ist, dass es innerhalb der voreingestellten Zeitabstandsschwelle liegt. Das Ausschaltsignal wird solange nicht erzeugt, bis der Zeitzähler abläuft und immer noch detektiert wird, dass sich das Zielobjekt in der Bewegungsbahn befindet und stationär ist. Bei Einsatz eines Abtastsensors wird der Zeitzähler vorzugsweise auf eine Zeitdauer eingestellt, die mehreren Abtastungen entspricht. Drei Abtastungen eines typischen Radarsensors erfordern beispielsweise 0,3 Sekunden. Der optionale Einsatz eines Zeitzählers weist den Vorteil auf, dass sichergestellt wird, dass die Funktion der Tempomateinrichtung ungestört erfolgen kann, d. h. nicht aufgrund falscher stationärer Ziele, wie Reflexionen von Schachtabdeckungen oder aufgrund eines auf der Straße befindlichen Objektes – wie beispielsweise einer Blechdose – abgeschaltet wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Tempomateinrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung und ihres Zusammenwirkens mit herkömmlichen Fahrzeugsystemen;
  • 2 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Wirkungsweise bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, und
  • 3 eine schematische Darstellung von Fahrsituationen, während derer die Erfindung nutzbringend eingesetzt werden kann.
  • Aus 1 ist ersichtlich, dass eine Tempomateinrichtung 1 Eingangssignale eines Radarsensors 2 und einer Fahrzeuggeschwindigkeitsüberwachungseinrichtung 3 erhält. Ein erster Ausgang 4 der Tempomateinrichtung 1 führt zu einem adaptiven Geschwindigkeitsregler 5 und ein zweiter Ausgang zu einer akustischen Warneinrichtung 6. Der Radarsensor 2 und die Fahrzeuggeschwindigkeitsüberwachungseinrichtung 3 sind in herkömmlicher Weise ausgebildet, wobei der Radarsensor 2 Teil eines herkömmlichen adaptiven Tempomatsystems des Fahrzeuges sein kann, wie es beispielsweise der adaptive Geschwindigkeitsregler 5 ist. Die Tempomateinrichtung 1 weist weiterhin einen Zeitzähler auf. Alle genannten Bauelemente sind innerhalb eines (nicht dargestellten) Fahrzeugs angeordnet.
  • Die Tempomateinrichtung 1 kann mittels der Ausgangssignale des Radarsensors 2 bestimmen, ob sich ein stationäres Zielobjekt in der Bewegungsbahn des Fahrzeugs befindet. Diese Information kann aus einer von dem Radarsensor 2 gelieferten Zielabstandsinformation und/oder einer von dem Radarsensor 2 gelieferten Relativgeschwindigkeitsinformation hergeleitet werden. Aufgrund eines von der Fahrzeuggeschwindigkeitsüberwachungseinrichtung 3 bereitgestellten Fahrzeuggeschwindigkeitssignals kann die Tempomateinrichtung 1 einen Zeitabstandswert (time headway) für das detektierte stationäre Zielobjekt berechnen. Die Tempomateinrichtung 1 ist dahingehend konfiguriert, dass der berechnete Zeitabstandswert mit einem gespeicherten Schwellwert verglichen wird. Der adaptive Geschwindigkeitsregler 5 wird über von der Tempomateinrichtung 1 auf der Ausgangsleitung 4 generierte Ausgangssignale dahingehend instruiert, dass unter gewissen, weiter unten näher erörterten Bedingungen die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten bleibt bzw. die Tempomatfunktion abgeschaltet wird.
  • Die Tempomateinrichtung 1 ist zudem dahingehend ausgebildet, dass zur Aktivierung einer akustischen Warneinrichtung 6 ein weiteres Signal erzeugt wird.
  • Die Wirkungsweise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nachfolgend anhand der 2 und 3 näher beschrieben.
  • Eine die in 1 dargestellten Bauelemente aufweisende Einrichtung ist in einem Host-Fahrzeug 8 angeordnet. Dieses Fahrzeug befindet sich anfangs in einer Position A auf einer Straße und weist eine adaptive Tempomateinrichtung auf. Deren Radarsensor tastet einen Bereich 9 ab, erfasst aber zu diesem Zeitpunkt keinerlei Zielobjekte. Wenn sich das Host-Fahrzeug 8 um eine Kurve 10 in der Straße in eine Position B weiterbewegt, detektiert der Radarsensor 2 in Fahrtrichtung ein Zielfahrzeug 11, welches stationär ist (beispielsweise ein an einer Ampel wartendes Fahrzeug).
  • In einem ersten Szenario ist die Wirkungsweise wie folgt: In den Schritten 12 und 13 erfolgt eine Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Detektion eines Zielobjektes.
  • In Schritt 14 wird sichergestellt, ob das Zielobjekt stationär ist. In Schritt 15 berechnet die Tempomateinrichtung 1 einen Zielobjektzeitabstand. In Schritt 16 vergleicht die Tempomateinrichtung 1 den berechneten Zeitabstandswert mit einem gespeicherten Schwellwert. Wenn festgestellt wird, dass der berechnete Zeitabstand innerhalb des Schwellwertes liegt, geht es bei Schritt 17 weiter, andernfalls erfolgt eine Rückkehr zu Schritt 14. In Schritt 17 wird ein Zeitzähler so gesetzt, dass die eingestellte Zeitdauer nach 0,3 Sekunden abgelaufen ist (entsprechend drei Radarabtastungen). Während dieser Zeitdauer von 0,3 Sekunden bleibt die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten (d. h., dass die ”Wiederaufnahme”(resume)-Funktion des adaptiven Geschwindigkeitsreglers 5 gehemmt ist) und sich das Host-Fahrzeug 8 in eine Position C bewegt. Wenn der Zeitzähler abgelaufen ist – bei Schritt 18 – stellt die Tempomateinrichtung 1 fest, ob sich das Zielobjekt 11 noch in der Bewegungsbahn befindet und noch stationär ist. Wenn sich das Zielobjekt 11 tatsächlich noch in der Bewegungsbahn befindet (d. h., dass keine Fehlersignalreflexion vorlag) und noch stationär ist (beispielsweise noch an der Ampel hält), dann wird die Tempomatfunktion abgeschaltet und ein akustisches Warnsignal aktiviert (Schritt 19). Wenn andererseits in Schritt 18 festgestellt wird, dass das Zielfahrzeug 11 sich zwar noch in der Bewegungsbahn befindet, aber nicht mehr stationär ist, d. h., dass es sich während des Herunterzählens des Zeitzählers aus der Ruhestellung wegbewegt hat, dann wird die Tempomateinrichtung nicht abgeschaltet und das Verfahren kehrt zu Schritt 14 zurück.
  • In einem zweiten Szenario biegt im Anschluß an Schritt 17 und während des Ablaufs des Zeitzählers das Host-Fahrzeug 8 in eine Seitenstraße in einer Position D ab. Das Zielobjekt 11 kann nicht mehr von dem Radarsensor 2 gesehen werden. Aus diesem Grunde ist bei Schritt 18, wenn der Zeitzähler abgelaufen ist, kein Zielobjekt mehr in der Bewegungsbahn (stationär oder nicht stationär), so dass das Verfahren zu Schritt 14 zurückkehrt und die Tempomateinrichtung nicht abgeschaltet wird.
  • Die Vorgänge der Tempomateinrichtung können von dem Fahrer des Fahrzeugs dadurch aufgehoben werden, dass das Gaspedal niedergedrückt wird. Wenn der Fahrer das Gaspedal losläßt, wird der Vorgang bei Schritt 14 fortgesetzt.

Claims (9)

  1. Tempomateinrichtung (1) zur Steuerung einer Tempomatfunktion eines Fahrzeugs, wobei die Einrichtung zur Aufnahme von Eingangssignalen aus einem dem Fahrzeug zugeordneten Zielabstandssensor (2) und einer Fahrzeuggeschwindigkeitsüberwachungseinrichtung (3) ausgebildet ist und außerdem dahingehend ausgebildet ist, zu bestimmen, ob ein im Weg des Fahrzeuges befindliches Ziel stationär ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tempomateinrichtung (1) weiterhin dahingehend ausgebildet ist, – einen Zeitabstand des stationären Ziels aus dem Zielabstand und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, und – ein Signal zur Bewirkung eines Abschaltens der Tempomatfunktion zu erzeugen, wenn der berechnete Zeitabstand kleiner als ein voreingestellter Schwellwert ist.
  2. Tempomateinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitzähler (7) vorgesehen ist, der dann anläuft, wenn ein stationäres Zielobjekt detektiert ist, dessen Zeitabstand kleiner als der voreingestellte Schwellwert plus einer voreingestellten Zählerlaufdauer ist, und dass die Einrichtung weiterhin dahingehend ausgebildet ist, dass besagtes Signal erzeugt wird, wenn der Zeitzähler (7) abgelaufen ist und festgestellt wird, dass sich das Ziel noch immer im Weg befindet und stationär ist.
  3. Tempomateinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung weiterhin dahingehend ausgebildet ist, dass zwischen dem Zeitpunkt des Zählbeginns des Zeitzählers (7) und dessen Ablauf die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten bleibt.
  4. Tempomateinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielabstandssensor (2) als Radarabtasteinrichtung ausgebildet ist.
  5. Tempomateinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dahingehend ausgebildet ist, dass ein Warnsignal generiert wird, um den Fahrer des Fahrzeugs von einem Abschalten der Geschwindigkeitsregelfunktion zu informieren.
  6. Verfahren zur Steuerung der Funktion einer Tempomateinrichtung in einem Fahrzeug mit den Schritten – Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit (12), – Detektieren eines Ziels im Weg des Fahrzeugs (13), – Überwachung des Zielabstandes, – Ermitteln, ob das detektierte Ziel stationär ist (14), gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte: – Berechnen eines Zeitabstandes (15) des stationären Ziels aus dem Zielabstand und der Fahrzeuggeschwindigkeit, – Vergleichen des berechneten Zeitabstandes mit einem voreingestellten Schwellwert, – Bestimmen (16), ob der berechnete Zeitabstand kleiner ist als der voreingestellte Schwellwert und, falls ja, – Erzeugen eines Signals (9), mittels dessen ein Abschalten der Tempomatfunktion bewirkt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Setzen eines Zeitzählers (17), falls festgestellt wird, dass der berechnete Zeitabstand kleiner ist als der voreingestellte Schwellwert plus einer voreingestellten Zählerlaufdauer, nach Ablauf des Zeitzählers Bestimmen, ob sich das Zielobjekt noch im Weg befindet und stationär ist (18), und falls ja, Erzeugen des besagten Signals (9).
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zeitraum zwischen dem Setzen des Zeitzählers und dessen Ablauf die Fahrzeuggeschwindigkeit (17) aufrechterhalten wird.
  9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer des Fahrzeugs bei Erzeugen des Signals (9) davon informiert wird, dass die Geschwindigkeitsregeleinrichtung abgeschaltet wurde.
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