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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Datenaufnahmesystem
und insbesondere auf ein Datenaufnahmesystem zur Erzeugung einer
auf den Bediener weisenden Information.
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Hintergrund
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Arbeitsmaschinen,
wie beispielsweise Radlader, Raupentraktoren, Straßenlastwagen
und andere Arten von Maschinen sind oft mit Sensoren zur Messung
der Betriebsbedingungen der Arbeitsmaschine ausgerüstet. Diese
Betriebsbedingungen können
beispielsweise die Motorumdrehungen pro Minute, den Öldruck,
die Wassertemperatur, den Ladedruck, die Ölverunreinigung, einen Elektromotorstrom,
einen hydraulischen Druck, eine Systemspannung, einen Brennstoffverbrauch,
eine Nutzlast, eine Fahrgeschwindigkeit, eine Getriebeübersetzung, eine
Zykluszeit usw. aufweisen. Speichervorrichtungen können in
der Arbeitsmaschine vorgesehen sein, um eine Betriebszustandsdatenbank
für die
spätere Bewertung
der Maschinenleistung zusammenzustellen.
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Wenn
man die Informationen bewertet, die in der Betriebsbedingungsdatenbank
gespeichert sind, um die Maschinenleistung zu bestimmen, kann es vorteilhaft
sein, die Arbeitsmaschinenleistung mit speziellen Maschinenbedienern
zu verbinden. Beispielsweise kann eine einzelne Arbeitsmaschine
innerhalb einer Flotte auf einer Baustelle durch eine Anzahl von
unterschiedlichen Bedienern betrieben werden. Diese unterschiedlichen
Bediener können die
Arbeitsmaschine während
unterschiedlicher Tageszeiten verwenden, für unterschiedliche Zeitperioden
und/oder für
unterschiedliche Aktivitäten.
Ein erster Bediener kann effizienter oder produktiver bei der Ausführung einer
speziellen Aufgabe mit der Arbeitsmaschine sein als ein zweiter
Bedie ner. Genauso kann der zweite Bediener besser für die Ausführung von
anderen Aufgaben geeignet sein. Ohne automatisch einen speziellen
Bediener mit verschiedenen aufgenommenen Betriebsbedingungen zu
assoziieren, kann es jedoch schwierig sein, diese Unterschiede zu
erkennen.
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Insbesondere
kann eine spezielle vermietete Arbeitsmaschine auf einer gemeinsamen
Baustelle gemeinsam von Bedienern verwendet werden, die finanziell
von unterschiedlichen Organisationen unterstützt bzw. bezahlt werden. Ohne
automatisch einen speziellen Bediener mit speziellen Arbeitsmaschinenparametern
zu assoziieren, kann es schwierig sein, Gebühren für die Mietzeit, Brennstoffkosten, Reparaturgebühren und
andere assoziierte Kosten der korrekten Organisation zuzuordnen.
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Ein
System, welches die Arbeitsmaschinenbetriebsbedingungen verfolgt
wird beschrieben in dem US-Patent 5 463 567 (das '567-Patent) von Boen
und anderen, das am 31. Oktober 1995 ausgegeben wurde. Das '567-Patent beschreibt
ein Maschinenüberwachungssystem
zum Liefern von Verlaufsdaten bezüglich Maschinenbetriebsparametern. Das
Maschinenüberwachungssystem
weist eine Vielzahl von Sensoren auf, um Signale zu erzeugen, die
das Niveau der Maschinenparameter anzeigen. Eine Steuerung ist vorgesehen,
um die ausgewählten
Daten zu verarbeiten um eine Anzeige der Maschinenleistung zu liefern.
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Obwohl
das Maschinenüberwachungssystem
des '567-Patentes
eine Bewertung der Maschinenleistung gestatten kann, verbindet das
Maschinenüberwachungssystem
nicht die Maschinenleistung mit einem speziellen Maschinenbediener.
Zusätzlich
kann das Maschinenüberwachungssystem des '567-Patentes nicht flexibel
genug sein, um es einem Maschinenbediener zu gestatten, zu bestimmen,
welche Betriebsparameter überwacht
werden sollten, wie oft sie überwacht
werden sollten und wie oft sie berichtet werden sollten.
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Das
offenbarte System ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben
dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Datenaufnahmesystem
für eine
Arbeitsmaschine gerichtet, welches mindestens einen Sensor aufweist,
der an der Arbeitsmaschine angeordnet ist. Der mindestens eine Sensor
ist konfiguriert, um ein Signal zu erzeugen, welches einen Betriebsparameter
der Arbeitsmaschine anzeigt. Das Datenaufnahmesystem weist auch
ein Identifikationsmodul auf, welches an der Arbeitsmaschine angeordnet
ist und konfiguriert ist, um eine Eingabe einem Maschinenbediener
entsprechend aufzunehmen. Das Datenaufnahmesystem weist weiter eine Steuervorrichtung
auf, die an der Arbeitsmaschine angeordnet ist und in Verbindung
mit dem mindestens einen Sensor und dem Identifikationsmodul ist. Die
Steuervorrichtung ist konfiguriert, um das Signal und die Eingangsgröße aufzuzeichnen
und zu verbinden. Das Datenaufnahmesystem weist zusätzlich ein
Kommunikationsmodul auf, welches an der Arbeitsmaschine angeordnet
ist und in Verbindung mit der Steuervorrichtung ist. Das Kommunikationsmodul
ist konfiguriert, um das aufgezeichnete und verbundene Signal und
die Eingangsgröße von der Steuervorrichtung
zu einem nicht an Bord liegenden System zu übertragen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren
zur Aufnahme von Daten für
eine Arbeitsmaschine gerichtet. Das Verfahren weist das Abfühlen einer
Vielzahl von Betriebsparametern der Arbeitsmaschine und die Aufnahme
einer Eingangsgröße entsprechend
einem Maschinenbediener auf. Das Verfahren weist auch die Aufzeichnung
und Verbindung der Vielzahl von Betriebsparametern und der Eingangsgröße auf,
und die Übertragung
der aufgezeichneten und verbundenen Vielzahl von Betriebsparametern
und der Eingangsgröße in ein
nicht an Bord liegendes System.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Datenaufnahmesystems gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 veranschaulicht
eine Arbeitsmaschine 10 mit einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
eines Datenaufnahmesystems 12. Die Arbeitsmaschine 10 kann
eine feste oder mobile Maschine sein, die eine gewisse Art eines
Betriebs ausführt,
die mit einem Industriezweig assoziiert ist, wie beispielsweise Bergbau,
Bau, Ackerbau oder irgendein anderer Industriezweig, der in der
Technik bekannt ist. Beispielsweise kann die Arbeitsmaschine 10 eine
Erdbewegungsmaschine, ein Generatorsatz, eine Pumpe, ein Schiff,
ein Flugzeug oder irgendeine andere geeignete einen Betrieb ausführende Maschine
sein. Das Datenaufnahmesystem 12 kann ein Identifikationsmodul 14,
ein Schnittstellenmodul 16, ein Kommunikationsmodul 18,
das konfiguriert ist, um mit einem nicht an Bord liegenden System 20 zu
kommunizieren, und eine Steuervorrichtung 22 aufweisen. Es
wird in Betracht gezogen, dass ein oder mehrere Module des Identifikationsmoduls 14,
des Schnittstellenmoduls 16, des Kommunikationsmoduls 18 und der
Steuervorrichtung 22 als eine einzelne Einheit integriert
sein können.
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Das
Identifikationsmodul 14 kann irgendwelche Mittel aufweisen,
um einen Bedieneridentifikationscode aufzunehmen und ein Signal
zu erzeugen, welches den Code anzeigt. Solche Mittel können beispielsweise
einen Schalter 23 aufweisen, der konfiguriert ist, um einen
codierten Schlüssel 24 mit
einer magnetischen Information auf dem Schlüssel 24 oder auf einem
Speicherchip aufzunehmen, der in dem Schlüssel 24 eingebettet
ist, weiter eine Tastatur, die gestattet, dass der Code manuell
von einem Bediener eingegeben wird, einen Datenanschluss, der eine direkte
Kommunikation mit einem Service-Werkzeug oder einem Computer mit
dem Code gestattet, weiter eine Antenne, die die Aufnahme des Codes
von einer entfernten Stelle gestattet, einen Scanner bzw. eine Abtastvorrichtung,
die konfiguriert ist, um codierte Anzeigemittel (indicia) zu lesen
oder irgendeine andere Konfiguration, die den Code aufnehmen kann und
ein Signal erzeugen kann, welches den Code anzeigt. Ein Code für die Zwecke
der vorliegenden Offenbarung kann eine Konfiguration von Buchstaben, Zahlen,
Symbolen, Impulsen, Spannungspegeln, Anzeigemitteln (indicia), Signalen,
Magnetfeldern, Schall- oder Lichtwellen und anderen Konfigurationen
aufweisen, die eine zugeordnete Bedeutung darstellen. Der Code kann
die Form von einer oder mehreren vom Menschen lesbaren Informationen
und maschinenlesbaren Informationen annehmen. Es wird in Betracht
gezogen, dass das Identifikationsmodul 14 zusätzliche
codierte Informationsstücke aufnehmen
kann, und zwar andere als einen Bedieneridentifikationscode.
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Das
Schnittstellenmodul 16 kann eine Vielzahl von Sensoren 16a–d aufweisen,
die über
die Arbeitsmaschine verteilt sind und konfiguriert sind, um Daten
von verschiedenen Komponenten und Untersystemen der Arbeitsmaschine 10 aufzunehmen.
Es wird in Betracht gezogen, dass eine größere oder geringere Anzahl
von Sensoren vorgesehen sein kann als jene, die in 1 gezeigt
ist. Die Sensoren 16a–d können mit
einer (nicht gezeigten) Leistungsquelle assoziiert sein, weiter
mit einem (nicht gezeigten) Getriebe, mit einer (nicht gezeigten)
Traktionsvorrichtung, mit einem (nicht gezeigten) Arbeitswerkzeug und/oder
mit anderen Komponenten und Untersystemen der Arbeitsmaschine 10.
Diese Sensoren können
konfiguriert sein, um Daten zu liefern, die von jeder dieser Komponenten
und Untersystemen aufgenommen wurden, wie beispielsweise die Motorumdrehungen
pro Minute, einen Öldruck,
eine Wassertemperatur, einen Ladedruck, eine Ölverunreinigung, einen Elektromotorstrom,
einen Hydraulikdruck, eine Systemspannung, einen Brennstoffverbrauch,
eine Nutzlast, eine Fahrgeschwindigkeit, eine Getriebeübersetzung,
eine Zykluszeit, eine Anfangszeit, eine Endzeit, eine Neigung, eine
Position und/oder eine Lage der Arbeitsmaschine 10 und
eines Arbeitswerkzeugs, welches an der Arbeitsmaschine 10 angebracht
ist, und andere solche Informationen. Andere Informationen können von
dem Schnittstellenmodul erzeugt oder gespeichert werden, wie beispielsweise die
Tageszeit und das Datum.
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Das
Kommunikationsmodul 18 kann irgendeine Vorrichtung aufweisen,
die konfiguriert ist, um Kommunikationsvorgänge zwischen der Steuervorrichtung 22 und
dem nicht an Bord liegenden System 20 zu erleichtern. Das
Kommunikationsmodul 18 kann Hardware bzw. Komponenten und/oder
Software bzw. Programme aufweisen, die ermöglichen, dass das Kommunikationsmodul 18 Datennachrichten
durch eine direkte Datenverbindung 26 oder eine drahtlose
Kommunikationsverbindung 28 sendet und/oder empfängt. Die
drahtlosen Kommunikationsvorgänge
können
Satellitenkommunikation, Zellenfunk- bzw. Handy-Kommunikation, Infrarot-Kommunikation
und irgendeine andere Art von drahtloser Kommunikation aufweisen,
die es ermöglicht,
dass die Steuervorrichtung 22 drahtlos Informationen mit dem
nicht an Bord liegenden System 20 austauscht.
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Das
nicht an Bord liegende System 20 kann ein oder mehrere
Berechnungssysteme darstellen, die mit einer Geschäftseinheit
assoziiert sind, die der Arbeitsmaschine 10 entspricht,
wie beispielsweise ein Hersteller, ein Händler, ein Verkäufer, ein
Eigentümer
oder irgendeine andere Einheit, die Informationen erzeugt, speichert,
sendet und/oder empfängt, die
mit der Arbeitsmaschine 10 assoziiert sind. Das eine oder
die Vielzahl von Berechnungssystemen kann eine (PC-)Arbeitsstation
bzw. Workstation aufweisen, weiter einen persönlichen digitalen Assistenten
(PDA), einen Laptop, einen Mainframe-Rechner und andere Computersysteme,
die in der Technik bekannt sind. Das nicht an Bord liegende System 20 kann
irgendwelche Mittel zur Aufnahme von Anweisungen in Beziehung mit
den Arbeitsmaschinenparametern von einem Anwender aufnehmen und/oder um
direkt mit dem Kommunikationsmodul 18 über die Datenverbindung 26 zu
kommunizieren, wie beispielsweise mit einer Tastatur 31 und
einem Datenanschluss 32. Alternativ kann das nicht an Bord
liegende System 20 mit dem Kommunikationsmodul 18 über Antennen 30 und 34 und
assoziierte drahtlose Kommunikationskomponenten durch drahtlose
Telefonie, durch elektronische Nachrichten bzw. Pager-Nachrichten,
durch Textnachrichten, bzw. Pager-Nachrichten, durch Textnachrichten,
durch Email und so weiter kommunizieren.
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Die
Steuervorrichtung 22 kann irgendwelche Mittel aufweisen,
um Anweisungen in Beziehung mit Arbeitsmaschinenbetriebsparametern
von dem nicht an Bord liegenden System 20 aufzunehmen,
und um Arbeitsmaschinenbetriebsparameter zu überwachen, aufzuzeichnen, zu
speichern, mit Indizes bzw. Zeigern zu versehen, zu verarbeiten
und/oder zu übermitteln.
Diese Mittel können
Komponenten aufweisen, wie beispielsweise einen Speicher, eine oder mehrere
Datenspeichervorrichtungen, eine zentrale Verarbeitungseinheit oder
irgendwelche anderen Komponenten, die verwendet werden können, um eine
Anwendung laufen zu lassen. Die Steuervorrichtung 22 kann
Mittel aufweisen, um mit dem Betrieb in Beziehung stehende Daten
direkt von einem Arbeitsmaschinenbediener während des Betriebs der Arbeitsmaschine 10 aufzunehmen.
Diese Mittel können eine
Tastatur, ein Anzeigesystem oder irgendwelche anderen Mittel aufweisen,
die in der Technik bekannt sind. Die Steuervorrichtung 22 kann
in Verbindung mit den verschiedenen Komponenten und Untersystemen
der Arbeitsmaschine 10 über
das Schnittstellenmodul 16 mit dem Kommunikationsmodul 18 und mit
dem Identifikationsmodul 14 über Kommunikationsleitungen 36 bzw. 38 bzw. 40 sein.
Obwohl Aspekte der vorliegenden Erfindung im allgemeinen derart
beschrieben worden sind, dass sie im Speicher gespeichert sind,
wird darüber
hinaus der Fachmann erkennen, dass diese Aspekte auf anderen Arten
von Computerprogrammprodukten oder computerlesbaren Medien gespeichert
werden können
oder von diesen gelesen werden können,
wie beispielsweise Computerchips und sekundäre Speichervorrichtungen, die
Festplatten, Floppydisks, optische Medien, CD-ROM oder andere Formen
von RAM bzw. Arbeitsspeicher oder ROM bzw. Lesespeicher aufweisen.
Verschiedene andere bekannte Schaltungen können mit der Steuervorrichtung 22 assoziiert sein,
wie beispielsweise eine Leistungsversorgungsschaltung, eine Signalkonditionierungsschaltung, eine
Elektromagnettreiberschaltung, eine Kommunikationsschaltung und
irgendeine andere geeignete Schaltung.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Das
offenbarte Datenaufnahmesystem kann auf irgendeine Arbeitsmaschine
anwendbar sein, wo es vorteilhaft ist, aufgenommene Arbeitsmaschinenbetriebsparameter
mit speziellen Maschinenbedienern in Verbindung zu bringen. Die
Arbeitsmaschinenleistungsbewertung basierend auf einer mit dem Bediener
in Beziehung stehenden Information kann einen effizienten Einsatz
von Personal- und Ausrüstungsressourcen
gestatten. Zusätzlich
kann die Verfolgung der Anwendung und des Betriebs der Maschine
in Beziehung zum Bediener eine geeignete Zuordnung von Gebühren erleichtern,
die mit dem Betrieb der Arbeitsmaschine assoziiert sind. Der Betrieb
des Datenaufnahmesystems 12 wird nun im Detail beschrieben.
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Das
Datenaufnahmesystem 12 kann vom Bediener programmierbar
sein. Beispielsweise kann eine Liste von Betriebsparametern, die
für die Überwachung
verfügbar
sind, in einem Speicher der Steuervorrichtung 22 und/oder
in dem nicht an Bord liegenden System 20 gespeichert sein.
Vor und/oder während
Datenaufnahmevorgängen
kann ein Maschinenbediener auswählen,
welcher der Parameter in der Liste von verfügbaren Betriebsparametern von dem
Datenaufnahmesystem 12 aufgezeichnet und gespeichert werden
sollte. Wenn die Betriebsparameter über das nicht an Bord liegende
System 20 ausgewählt
werden, kann diese Auswahl danach an die Steuervorrichtung 22 über die
direkte Datenverbindung 26 aller die drahtlose Datenverbindung 28 übermittelt
werden. Beispielsweise kann ein spezieller Bediener aus einer Liste
mit einer Vielzahl von überwachten
Betriebsparametern, die zur Aufzeichnung und Speicherung verfügbar sind,
nur die Aufnahmen von Informationen bezüglich des Brennstoffverbrauches
auswählen,
wie beispielsweise den gesamten verbrannten Brennstoff, die Brennstoffverbrennungsrate
usw.. Durch Auswahl eines Untersatzes von Betriebsparametern, die
für die
Aufnahme verfügbar
sind und durch alleinige Aufzeichnung und Speicherung von erwünschten
Informationen können die
Berechnungsbelastungen der Steuervorrichtung 22 auf einem
Minimum gehalten werden.
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Zusätzlich zur
Auswahl, welcher Parameter aufzuzeichnen und zu speichern ist, kann
auch angezeigt werden, wie oft der Parameter aufgezeichnet und gespeichert
werden sollte, und wie oft der Parameter berichtet (übertragen)
werden sollte. Beispielsweise kann eine Aufzeichnungsrate von allen
fünf Minuten
und eine Berichtsrate von einmal pro Tag angezeigt werden. Die Aufzeichnungs-
und Berichtsraten können
manuell eingegeben oder aus verfügbaren Raten
ausgewählt
werden, die in einem Speicher der Steuervorrichtung 22 gespeichert
sind.
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Die
Auswahl der Betriebsparameter und die Anzeige der Aufzeichnungs-
und Berichtsraten kann in verschiedener Weise ausgeführt werden.
Diese Auswahlen und Konfigurationen können in das Datenaufnahmesystem 12 über das
nicht an Bord liegende System 20 eingegeben werden, wie
oben beschrieben. Während
regelmäßig zeitlich
geplanten oder falls nötig
ausgeführten
Kommunikationsvorgängen
mit der Arbeitsmaschine 10 kann die Steuervorrichtung 22 mit
neuen Auswahlen und Konfigurationen aktualisiert werden. Diese Auswahlen
und Konfigurationen können
jedoch auch in das Datenaufnahmesystem manuell oder automatisch über das Identifikationsmodul 14 eingegeben
werden. In dem Fall, dass das Identifikationsmodul 14 eine
Tastatur aufweist, können
die Auswahlen und Konfigurationen direkt in das Identifikationsmodul 14 eingegeben
werden. Die Arbeitsmaschine 10 kann auch ein (nicht gezeigtes)
Anzeigesystem, einen (nicht gezeigten) Leser für entfernbaren Speicher, eine
Tastatur oder andere Mittel aufweisen, um direkt die Auswahlen und Konfigurationen
einzugeben.
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Zusätzlich können ein
oder mehr Sätze
von Auswahlen und/oder Konfigurationen in den Speicher der Steuervorrichtung 22 vorprogrammiert
sein, und zwar zur automatischen Korrelation mit Identifikationscodes
von speziellen Bedienern. Bei der Eingabe eines Bedieneridentifikationscodes über das Identifikationsmodul 14 kann
die Steuervorrichtung 22 automatisch die Einstellungen
und/oder Konfigurationen für
die Datenaufnahme auf jene Einstellungen und Konfigurationen umschalten,
die schon in dem Speicher der Steuervorrichtung 22 gespeichert sind,
die dem eingegebenen Code ent sprechen. Beispielsweise kann es erwünscht sein,
die Leerlaufzeit der Arbeitsmaschine zu verfolgen, wenn ein erster Bediener
die Arbeitsmaschine 10 verwendet, jedoch den Brennstoffverbrauch
oder gewisse andere Parameter zu verfolgen, wenn ein zweiter Bediener
die Arbeitsmaschine 10 verwendet. Wenn ein Identifikationscode
entsprechend dem ersten Bediener in das Identifikationsmodul 14 eingegeben
wird, können
die Einstellungen und/oder Konfigurationen entsprechend dem Identifikationscode
automatisch verändert
werden. Zusätzlich
können
die Aufzeichnungs- und/oder Berichtsraten anders abhängig von
dem speziellen Bediener vorprogrammiert sein.
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Die
Steuervorrichtung 22 kann auch fähig sein, die Daten zu verarbeiten,
die über
das Schnittstellenmodul 16 aufgenommen wurden, und zwar
gemäß der vorprogrammierten
und/oder vom Anwender eingegeben Funktionen. Obwohl der gesamte verbrannte
Brennstoff und die Nutzlast beide Betriebsparameter sein können, die
von der Steuervorrichtung 22 überwacht werden, kann beispielsweise
ein spezieller Bediener wünschen,
dass die Steuervorrichtung 22 einen Leistungsparameter
aufzeichnet, speichert und berichtet, wie beispielsweise die Brennstoffgallonen,
die pro Pfund der transportierten Nutzlast verbrannt wurden. Diese
und andere Funktionen können
in den Speicher der Steuervorrichtung 22 vorprogrammiert
sein und zwar Auswahl durch den Bediener verfügbar sein, oder manuell in
das Datenaufnahmesystem 12 eingegeben werden.
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Die
Steuervorrichtung 22 kann so konfiguriert sein, dass sie
die aufgezeichneten, gespeicherten und verarbeiteten Daten zu dem
nicht an Bord liegenden System 20 über das Kommunikationsmodul 18 überträgt. Gemäß dem Aufzeichnungszeitplan, der
manuell eingegeben wurde und/oder von einer Liste von verfügbaren Zeitplänen ausgewählt wurde, kann
die Steuervorrichtung 22 die manuell eingegebenen oder
ausgewählten
Betriebsparameter und/oder Leistungsparameter zu nicht an Bord liegenden
Systemen in regelmäßigen Intervallen,
während
zeitgeplanten Übertragungen
oder auf einer Basis, immer dann wenn sie benötigt werden, berichten. Wie
oben beschrieben, können
die Daten über
die direkte Datenverbindung 26 oder über die drahtlose Datenverbindung 28 übertragen
werden. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Daten zu einer entfernbaren
Speichervorrichtung über
einen (nicht gezeigten) Speicherschreiber übertragen werden, der mit der
Arbeitsmaschine 10 assoziiert ist.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem offenbarten Datenaufnahmesystem vorgenommen
werden können,
ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele werden
dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung offensichtlich.
Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur
als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung
durch die folgenden Ansprüche
und ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.