DE102012012501A1 - Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemäße Kamerasystem zur Erfassung eines Stereobildes des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs, umfasst zwei Kameras und eine Steuerungseinrichtung, wobei das Kamerasystem an der Innenseite einer Kraftfahrzeugscheibe, insbesondere der Frontscheibe, angeordnet ist, und die zwei Kameras durch die Kraftfahrzeugscheibe zur Umfeldbeobachtung nach außen blicken. Jede der beiden Kameras weist einen kamerabedingten Kamerasichtkegel auf, der mit der Scheibenfläche eine Durchtrittsschnittfläche bildet. Um den Einbauraum des Kamerasystems zu begrenzen, wird erfindungsgemäß der Kamerasichtkegel jeder Kamera durch eine Beschneidung der Durchtrittsschnittfläche begrenzt, wobei die Beschneidung der beiden Durchtrittsschnittflächen symmetrisch zur vertikalen Symmetrieebene der beiden Kameras erfolgt. Die durch die Beschneidung hervorgerufene Fehlinformation in dem Bild des einen Kamerasichtkegels, wird durch die dazu symmetrische Bildinformation des anderen Kamerasichtkegels in der Steuereinrichtung kompensiert.
Description
- Die Erfindung betrifft ein an der Innenseite einer Scheibe, insbesondere der Frontscheibe, eines Kraftfahrzeugs angeordnetes Kamerasystem zur Erfassung eines Stereobildes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Kamerasysteme zur Erfassung des vorderen oder hinteren Umfeldes eines Kraftfahrzeugs, welche an der Innenseite der Front- oder Heckscheibe des Kraftfahrzeuges angeordnet sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in verstärktem Masse in Assistenzsystemen heutiger Kraftfahrzeuge zur Vermessung und Bestimmung des Umfeldes des Kraftfahrzeugs eingesetzt. Derartige Assistenzsysteme sind beispielsweise adaptive Geschwindigkeitsregelungssysteme, auch als ACC-Systeme bezeichnet, Spurwechselassistenten, Pre-Crash-Systeme, Einparksysteme oder Kombinationen der genannten Systeme, wobei die Aufzählung nur beispielhaft zu verstehen ist.
- Um auf einfache Weise aus den Umfelddaten eines Kamerasystems eine Tiefeninformation zu erhalten werden Stereokamerasysteme verwendet, aus deren Stereobildern sich Tiefeninformationen und damit vollständige 3D-Koordinaten des Fahrzeugumfeldes ableiten lassen.
- So offenbart die Druckschrift
US 2005/0030378 A1 - Ebenso offenbart die Druckschrift
DE 101 64 516 A1 ein Stereokamerasystem mit mindestens zwei Videokameras zur Erzeugung eines Panoramabildes des - Fahrzeugrückraums, wobei die Videokameras zueinander fest räumlich zugeordnet und in direkter Nähe zueinander angeordnet sind. Die beiden Videokameras sind dabei in einem geeigneten Gehäuse untergebracht, wobei die äußere Form des Gehäuses eine Funktion der Videokameras und des Bauraums ist.
- Ferner ist der Druckschrift
DE 20 2010 002 827 U1 eine Kameraüberwachungseinrichtung mit zwei in einem Gehäuse angeordneten Kameras zur jeweiligen Bilderfassung des rückwärtigen Rückraums eines Fahrzeugs zu entnehmen, wobei das Gehäuse ein Gehäusefenster aufweist. Dabei ist eine Kamera im Rückfahrbetrieb zur Überwachung des Nahbereichs zum Boden hin ausgerichtet, während die andere Kamera in horizontaler Ausrichtung den rückwärtigen Fernbereich überwacht. - Bei einer Anordnung eines Stereokamerasystems mit zwei Kameras an der Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs ist das Kamerasystem in einem Gehäuse in Höhe des inneren Rückspiegels angeordnet, wobei die beiden Kameras durch die Frontscheibe in einem jeweiligen Sichtkegel hindurch sehen. Dabei sind die kamerabedingten Sichtkegel im wesentlichen horizontal oder etwas zur Fahrbahn geneigt ausgerichtet. Der Durchtritt eines Sichtkegels einer Kameras durch die Frontscheibe formt eine trapezförmige Schnittfläche innerhalb der Frontscheibe. Um Störungen der aufgenommenen Bilder, hervorgerufen beispielsweise durch Reflexionen oder Spiegelungen an der Frontscheibe, zu vermeiden, wird der Bereich außerhalb der beiden trapezförmigen Schnittflächen abgedeckt. Diese Abdeckung wird durch eine Schwarzbedruckung entsprechender Bereiche der Frontscheibe außerhalb der trapezförmigen Schnittflächen und durch eine innere Abdeckung des Stereosystems mit geeigneten geometrischen Abmessungen bewirkt.
- Aus der Sicht des Fahrers wirkt die Sicht um die Abdeckung herum störend. So ist beispielsweise die Erkennbarkeit von Ampelanlagen am seitlichen Straßenrand herabgesetzt, da der Fahrer seine Kopfhaltung und damit die Blickrichtung so verändern muss, dass er quasi an der Abdeckung vorbei sieht.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den notwendigen Bauraum beim Verbau eines Stereokamerasystems an der Innenseite einer Scheibe im Fahrzeug zu verringern, um eine bessere Sicht des Fahrers auf das Fahrzeugumfeld zu ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Kamerasystem zur Erfassung eines Stereobildes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind. Gegenstand der Unteransprüche.
- Das erfindungsgemäße Kamerasystem zur Erfassung eines Stereobildes des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs umfasst zwei Kameras und eine Steuerungseinrichtung, wobei das Kamerasystem an der Innenseite einer Kraftfahrzeugscheibe, insbesondere der Frontscheibe, angeordnet ist und die beiden Kameras durch die Kraftfahrzeugscheibe zur Umfeldbeobachtung nach außen blicken. Jede der beiden Kameras weist einen kamerabedingten Kamerasichtkegel auf, der mit der Scheibenfläche eine Durchtrittsschnittfläche bildet. Um den Einbauraum des Kamerasystems zu begrenzen, wird erfindungsgemäß der Kamerasichtkegel jeder Kamera durch eine Beschneidung der Durchtrittsschnittfläche begrenzt, wobei die Beschneidung der beiden Durchtrittsschnittflächen symmetrisch zur vertikalen Symmetrieebene zwischen den beiden Kameras erfolgt. Die durch die Beschneidung hervorgerufene Fehlinformation in dem Bild des einen Kamerasichtkegels wird die dazu symmetrische Bildinformation des anderen Kamerasichtkegels in der Steuereinrichtung kompensiert. Auf diese Weise wird erreicht, wie bereits erwähnt, dass der Einbauraum des Kamerasystems merklich verkleinert und die Sichtbehinderung des Fahrers herabgesetzt wird. Aus den beiden Beschneidungsbereichen der Durchtrittsschnittfläche jedes Schnittkegels kann keine Stereoinformation abgeleitet werden. Da die Beschneidung der Durchtrittsschnittfläche aber immer an dessen Rand oder Kontur erfolgt, ist dies für den wesentlichen mittigen Umfeldbereich des Fahrzeugs, ob in vorwärtiger oder in rückwärtiger Richtung, ohne Bedeutung.
- Vorzugsweise erfolgt die Beschneidung der Durchtrittsschnittfläche durch eine Beschnittkurve, die im Innern der Durchtrittsschnittfläche verläuft und mit der Kontur, also dem. Umfang, der Durchtrittsschnitffläche zwei Schnittpunkte bildet. Mit anderen Worten, es wird aus der Durchtrittsschnittfläche ein Bereich ausgeschnitten, der durch die Beschnittkurve und dem zwischen den beiden Schnittpunkten verlaufenden Konturabschnitt begrenzt wird. Auf diese Weise wird ein geeigneter Bereich aus dem Kamerasichtkegel jeder Kamera ausgeblendet.
- Weiter bevorzugt wird die Beschnittkurve zwischen den beiden Schnittpunkten mit der Kontur der Durchtrittsschnittfläche durch eine streng monotone Funktion gebildet. Auf diese Weise wird sozusagen ein ”glatter” Rand des ausgeschnittenen Bereichs, d. h. des Beschnitts, erreicht. Es ist weiterhin noch möglich für den Übergang der Beschnittkurve in die Kontur der Durchtrittsschnittfläche im Schnittpunkt eine stetige Differenzierbarkeit zu fordern, um einen glatten Übergang der Beschnittkurve in die Kontur außerhalb des Beschnitts zu fordern.
- Vorzugsweise weist die Durchtrittsschnittfläche eine Trapezform auf. Die Trapezform ist eine Folge der Form des Sichtkegels sowie des Winkels zwischen der Fahrzeugscheibe und dem Sichtkegel.
- Unter der obigen Ausgestaltung der Durchtrittsschnittfläche in einer Trapezform erfolgt die Beschneidung der in Blickrichtung des Kamerasystems linken Durchtrittsschnittfläche im Bereich der äußeren linken unteren Ecke des Trapezes und die Beschneidung der rechten Durchtrittsfläche im Bereich der äußeren rechten unteren Ecke des Trapezes. Mit anderen Worten, die Beschneidung erfolgt in einem Außenbereich der jeweiligen Durchtrittsflächen in einem Bereich, der einen Bildbereich seitlich nahe an dem Kraftfahrzeug ausschneidet, so dass bei einer Beobachtung des vorderen Umfelds des Fahrzeugs nur seitlich nahe am Fahrzeug befindliche Bildbereiche ausgeblendet werden.
- Dabei bildet vorzugsweise die Beschnittkurve der rechten Durchtrittsfläche in Trapezform eine monoton fallende Funktion und diejenige der rechten Durchtrittsfläche in Trapezform eine monoton steigende Funktion bei einer Ausblendung der äußeren unteren Eckbereiche der. Durchtrittsflächen.
- Weiter bevorzugt wird die zwischen den beiden Schnittpunkten verlaufende Beschnittkurve durch eine konvex gekrümmte Kurve gebildet. Aufgrund der konvexen Krümmung wird ein Optimum zwischen der Sichtbarkeit des Umfeldes für den Fahrer und dem Bereich der 3D-Daten des Umfeldes erreicht.
- Vorzugsweise wird die Beschneidung der Durchtrittsschnittfläche durch eine Schwarzbedruckung der entsprechenden Kraftfahrzeugscheibe gebildet. Mit anderen Worten, der Beschnitt jedes Durchtrittsschnittfläche erfolgt durch eine Schwarzbedruckung des Beschnittbereichs.
- Wetter bevorzugt weist das Kamerasystem ein Gehäuse zur Aufnahme der beiden Kameras und eine innere Abdeckung auf. Dabei dient das Gehäuse zum sicheren Befestigen der Kameras und die nach innen in den Fahrgastraum gerichtete innere Abdeckung dient einerseits zum Ausblenden von aus dem Innern des Fahrzeugs stammenden Lichts und andererseits. der optisch ansprechenden Ausgestaltung des Kamerasystems.
- Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
-
1 ein Kamerasystem mit zwei Kameras, -
2 die Anordnung des Kamerasystems an der Innenseite einer Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs in schematischer Darstellung, -
3 eine Draufsicht auf die Anordnung des Kamerasystems mit der Durchtrittsschnittfläche der Fahrzeugscheibe und ihrer Beschnitte -
4 eine Durchtrittsschnittfläche mit Beschnitt in schematischer Darstellung, und -
5 eine Darstellung des resultierenden Kamerabildes. -
1 zeigt ein Kamerasystem1 , wie es in der Erfindung Verwendung findet, in schematischer perspektivischer Darstellung. Das Kamerasystem1 umfasst zwei Kameras2 ,3 , die auf einem Gehäuse4 montiert sind. Jede Kamera2 ,3 weist einen Kamerasichtkegel5 ,6 auf, der das Blickfeld der entsprechenden Kamera2 ,3 definiert. Bedingt durch den Bildsensor (nicht dargestellt) der Kamera2 ,3 hat ein Kamerasichtkegel5 ,6 einen rechteckigen Querschnitt. Wegen der Anordnung des Kamerasystems1 an der Innenseite einer Fahrzeugscheibe ergibt der Schnitt des in1 oberen Kamerasichtkegels5 mit der Fahrzeugscheibe ein Trapez mit den Eckpunkten A, B, C, D und der Schnitt des unteren Sichtkegel6 mit der Fahrzeugscheibe das Trapez E, F, G, H. Im Folgenden wird die obere, Kamera2 der1 als rechte Kamera2 und die untere Kamera3 als linke Kamera3 bezeichnet. Die Bezeichnungen links und rechts sind auf die Blickrichtung der Kameras2 ,3 abgestellt. -
2 zeigt die Anordnung des Kamerasystems1 der1 in einem Kraftfahrzeug10 in schematischer Darstellung. In dem Kraftfahrzeug10 ist das Kamerasystem1 an der Innenseite der Frontscheibe11 in der Höhe des Innenspiegels (nicht dargestellt) angeordnet, wobei vom Kamerasystem1 in der seitlichen Darstellung der2 die linke Kamera3 zu sehen ist, die in dem Gehäuse4 des Kamerasystems1 angeordnet und befestigt ist. Der Sichtkegel6 der linken Kamera3 blickt durch die Frontscheibe11 hindurch nach außen zur Beobachtung des Umfeldes vor dem Kraftfahrzeug10 . Der Sichtkegel6 ist so ausgerichtet, dass er über die Motorhaube12 des Kraftfahrzeugs10 hinweg im wesentlichen in horizontaler Richtung nach vorne gerichtet ist, Dabei trifft die untere Begrenzung7 des Sichtkegels6 in einem Punkt13 auf die Fahrbahn14 , wodurch eine Abstand definiert wird, der durch die Position des Kamerasystems in dem Fahrzeugs10 und der Motorhaube12 festgelegt ist. -
3 zeigt die Anordnung des Kamerasystems1 an der Innenseite einer Frontscheibe11 eines Kraftfahrzeugs10 der2 in Draufsicht von außen. Erkennbar sind die beiden im Gehäuse4 befestigten Kameras2 ,3 , deren Sichtkegel5 ,6 (nicht dargestellt) mit der Frontscheibe (nicht dargestellt) jeweils eine Durchtrittsschnittfläche15 ,16 ausbilden. Dabei hat die Durchtrittsschnittfläche15 der rechten Kamera2 eine Trapezform mit den Eckpunkten A, B, C, D und die Durchtrittsschnittfläche16 der linken Kamera3 bildet mit den Eckpunkten E, F, G, H ebenfalls ein Trapez auf der Frontscheibe aus. Die Oberflächen der Durchtrittsschnittflächen15 ,16 weisen dabei die Krümmung der Frontscheibe auf. Mit anderen Worten, die Oberflächen der Durchtrittsschnittflächen15 ,16 müssen nicht eben sondern kann auch leicht gekrümmt sein, was aber hinsichtlich der Erfindung ohne Bedeutung ist. - Um den zum Einbau des Kamerasystems notwendigen Bauraum zu verkleinern, was auch zur Verbesserung der Sicht des Fahrers nach außen beiträgt, sind die Durchtrittsschnittflächen
15 ,16 in den Umgebungen der äußeren unteren Trapezeckpunkte A, H durch Beschnittkurven17 ,18 beschnitten, wodurch ergeben sich Beschnittbereiche19 und20 ergeben. -
4 zeigt den Beschnitt einer Durchtrittsschnittfläche anhand des Beispiels der Durchtrittsschnittfläche16 der linken. Kamera3 in größerem Detail. Die von den Eckpunkten E, F, G, H gebildete Trapezform der Durchtrittsschnittfläche16 der linken Kamera3 (nicht dargestellt) wird an ihrem unteren äußeren Eckpunkt H durch eine Beschnittkurve18 . beschnitten, so dass sich zwei Schnittpunkte S1 und S2 mit der Kontur EFGH der Durchtrittsschnittfläche16 bilden und zwar eine Schnittpunkt S1 mit der unteren Kontur EH und ein Schnittpunkt S2 mit der äußeren seitlichen Kontur GH. Dadurch ergibt sich ein durch die Punkte S1, S2 und H definierter Beschnittbereich20 , der beispielsweise durch eine entsprechende Schwarzfärbung dieses Bereichs20 auf der Frontscheibe aus dem Bild der für die Durchtrittsschnittfläche16 zuständigen Kamera3 ausgeblendet wird. Entsprechendes wird für die Durchtrittsschnittfläche der rechten Kamera im Bereich des unteren äußeren Eckpunktes A durchgeführt. Die Beschnittkurve18 des Beispiels der4 zeigt ein streng monoton Verhalten und ist konvex. Für den Übergang der Beschnittkurve18 in die Kontur EFGH der Durchtrittsschnittfläche16 in den Schnittpunkten S1 und S2 kann noch eine stetige Differenzierbarkeit verlangt werden, was aber nicht unbedingt notwenig ist. -
5 zeigt das Bilder21 der linken Kamera3 und das Bild22 der rechten Kamera2 , wie sie von dem jeweiligen Sichtkegel der Kameras2 ,3 aufgenommen werden. Dargestellt in dem Rechteck23 des linken Bildes21 ist ein vor dem Kraftfahrzeug vorausfahrendes weiteres Fahrzeug25 und in dem markierten Rechteck24 des Bildes22 der rechten Kamera3 dasselbe vorausfahrende Fahrzeug25 . In der linken unteren Ecke des linken Kamerabildes21 ist ein ausgeblendeter Bereich26 und in der rechten unteren Ecke des rechten Kamerabildes22 ist ein ausgeblendeter Bereich27 zu erkennen, der durch den Beschnitt der Durchtrittsschnittflächen15 ,16 herrührt. Es ist ersichtlich, dass der ausgeblendete Bereich26 des linken Bildes21 im rechten Bild22 vorhanden ist. Ebenso ist der ausgeblendete Bereich27 des rechten Bildes22 im linken Bild21 vorhanden. Bei einer Zusammenführung der beiden Bilder21 ,22 zu einem gemeinsamen Bild können daher die ausgeblendeten Bereiche26 ,27 ergänzt werden, wobei in den ergänzten Bereichen keine Tiefeninformationen vorliegen. Da es sich aber um unwesentliche Randbereiche handelt, kann in den ausgeblendeten Bereichen26 ,27 auf die Tiefeninformation verzichtet werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kamerasystem
- 2
- rechte Kamera
- 3
- linke Kamera
- 4
- Gehäuse
- 5
- Kamerasichtkegel
- 6
- Kamerasichtkegel
- 7
- untere Grenze des Sichtkegels
- 8
- obere Grenze des Sichtkegels
- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- Frontscheibe
- 12
- Motorhaube
- 13
- Auftreffpunkt
- 14
- Fahrbahn
- 15
- Durchtrittsschnittfläche
- 16
- Durchtrittsschnittfläche
- 17
- Beschnittkurve
- 18
- Beschnittkurve
- 19
- Beschnitt
- 20
- Beschnitt
- 21
- linkes Bild
- 22
- rechtes Bild
- 23
- markiertes Rechteck
- 24
- markiertes Rechteck
- 25
- weiteres Fahrzeug
- 26
- ausgeblendeter Bereich
- 27
- ausgeblendeter Bereich
- A
- Trapezeckpunkt
- B
- Trapezeckpunkt
- C
- Trapezeckpunkt
- D
- Trapezeckpunkt
- E
- Trapezeckpunkt
- F
- Trapezeckpunkt
- G
- Trapezeckpunkt
- H
- Trapezeckpunkt
- ABCD
- Kontur Trapez rechts
- EFGH
- Kontur Trapez links
- EG
- untere Kontur Trapez links
- GH
- seitliche Kontur Trapez links
- 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
-
- US 2005/0030378 A1 [0004]
- DE 10164516 A1 [0005]
- DE 202010002827 U1 [0007]
Claims (9)
- Kamerasystem (
1 ) zur Erfassung eines Stereobildes des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs, mit zwei Kameras (2 ,3 ) und einer Steuerungseinrichtung, wobei das Kamerasystem (1 ) an der Innenseite einer Kraftfahrzeugscheibe, insbesondere der Frontscheibe (11 ), angeordnet ist, die zwei Kameras (2 ,3 ) durch die Kraftfahrzeugscheibe (11 ) zur Beobachtung des Kraftfahrzeugumfeldes nach außen blicken, jede Kamera (2 ,3 ) einen kamerabedingten Kamerasichtkegel (5 ,6 ) aufweist, der mit der Scheibenfläche eine Durchtrittsschnittfläche (15 ,16 ) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamerasichtkegel (5 ,6 ) jeder Kamera (2 ,3 ) durch eine Beschneidung der Durchtrittsschnittfläche (15 ,16 ) begrenzt wird, wobei die Beschneidung der beiden Durchtrittsschnittflächen (15 ,16 ) symmetrisch zur vertikalen Symmetrieebene der beiden Kameras (2 ,3 ) erfolgt, und die durch die Beschneidung hervorgerufene Fehlinformation in einem Bild (21, 22) des einen Kamerasichtkegels (5 ,6 ) durch die dazu symmetrische Bildinformation des anderen Kamerasichtkegels (6 ,5 ) in der Steuereinrichtung kompensiert wird. - Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschneidung der Durchtrittsschnittfläche (
15 ,16 ) durch eine Beschnittkurve (17 ,18 ) erfolgt, die im Innern der Durchtrittsschnittfläche (15 ,16 ) verläuft und mit der Kontur (ABCD, EFGH) der Durchtrittsschnittfläche (15 ,16 ) zwei Schnittpunkte (S1, S2) bildet. - Kamerasystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschnittkurve (
17 ,18 ) zwischen den beiden Schnittpunkten (S1, S2) mit der Kontur (ABCD, EFGH) durch eine streng monotone Funktion gebildet wird. - Kamerasystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsschnittflächen (
15 ,16 ) eine Trapezform aufweisen. - Kamerasystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschneidung der in Blickrichtung des Kamerassystems linken Durchtrittsschnittfläche (
16 ) die äußere linke untere Ecke (H) des Trapezes (EFGH) und die Beschneidung der rechten Durchtrittsfläche (15 ) die äußere rechte untere Ecke (A) des Trapezes (ABCD) betrifft. - Kamerasystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschnittkurve (
17 ) der rechten Durchtrittsfläche (15 ) in Draufsicht eine monoton fallende Funktion und die Beschnittkurve (18 ) der linken Durchtrittsfläche (16 ) in Draufsicht eine monoton steigende Funktion bildet. - Kamerasystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den beiden Schnittpunkten (S1, S2) verlaufende Beschnittkurve (
17 ,18 ) eine konvex gekrümmte Kurve ist. - Kamerasystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschneidung durch eine Schwarzbedruckung der Kraftfahrzeugscheibe (
11 ) gebildet wird. - Kamerasystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (
1 ) ein Gehäuse (4 ) zur Aufnahme der beiden Kameras (2 ,3 ) und eine innere Abdeckung aufweist.
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