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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine Ausführungsform bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationen und Fahrzeit-Managementinformationen.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, Fahrzeuge als Sonden zum Messen von Verkehrsbedingungen in Echtzeit zu verwenden. Individuelle Fahrzeuge liefern ”gleitende Fahrzeugdaten”, wie beispielsweise die Zeit, Geschwindigkeit, Position und Fahrtrichtung des Fahrzeugs, die verwendet werden können, um die Fahrzeit und Verkehrsgeschwindigkeit abzuschätzen. Diese können wiederum verwendet werden, um andere Fahrer auf eine sich nähernde Bedingungsveränderung aufmerksam zu machen, als Indikator des Straßennetzzustandes, als Basis zum Detektieren von Zwischenfällen oder als Eingabe für ein dynamisches Routenführungssystem verwendet werden.
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Solche Systeme des Standes der Technik übermitteln ihre Daten zu einem zentralisierten Datenverarbeitungszentrum zum Bestimmen des Verkehrsflusses und eines Staus auf befahrenen Straßen. Das Problem bei einem solchen System besteht darin, dass eine Drittentität vorhanden sein muss, die die Kosten für den Betrieb und die Wartung eines zentralisierten Datenverarbeitungszentrums tragen muss. Wenn das zentralisierte Datenverarbeitungszentrum aus irgendeinem Grund offline geht, stünden Verkehrsflussaktualisierungen nicht zur Verfügung.
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Herkömmliche Fahrzeug-Verkehrsfahrzeit-Informationssysteme sind bekannt aus den Druckschriften
US 2009/0 105 942 A1 , „Prioritizing Travel Time Reports in Peer-to-Peer Traffic Dissemination” von P. Szczurek, B. Xu, O. Wolfson und N. Rishe, erschienen in International Symposium on Communication Systems, Networks and Digital Signal Processing CSNDSP, Seiten 454 bis 458, Juli 2010, und „Detection and Dissipation of Road Traffic Congestion Using Vehicular Communication” von A. Lakas und M. Cheqfah, erschienen in Mediterranean Microwave Symposium MMS, Seiten 1 bis 6, November 2009.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Vorteil einer Ausführungsform ist ein unabhängiges Fahrzeugfahrzeit-Informationssystem, das durch jedes Fahrzeug innerhalb eines Ad-hoc-Netzes zwischen Fahrzeugen unabhängig betrieben wird. Jedes Fahrzeug innerhalb des Netzes identifiziert Segmente einer befahrenen Route und bestimmt dann eine Fahrzeitabschätzung für jedes Segment der befahrenen Route. Die Fahrzeitabschätzung wird zu Umgebungsfahrzeugen innerhalb des Netzes, einschließlich des Gegenverkehrs, rundgesendet, so dass solche Fahrzeiten der von einem Fahrzeug befahrenen Straßen zu anderen Fahrzeugen verbreitet werden können, um ihre Fahrten entlang derselben Straßensegmente zu unterstützen. Historische Daten sowohl vom Fahrzeug, das die Fahrzeitdaten bestimmt, als auch von entfernten Fahrzeugen, die solche Daten rundsenden, können gespeichert und beim Abschätzen von Fahrzeiten für die Straßensegmente abgerufen werden. Das hier beschriebene System erfordert kein zentralisiertes Datenverarbeitungszentrum. Vielmehr ist jedes Fahrzeug in der Lage, Straßensegmente unabhängig zu identifizieren und Fahrzeiten für diese Straßensegmente zu berechnen. Außerdem kann jedes Fahrzeug historische Daten speichern und in Zusammenwirkung mit den Daten, die aktuell erhalten werden, zum Bestimmen des Staus des Verkehrsflusses entlang der befahrenen Straßen verwenden. Die bestimmten Verkehrsflussinformationen werden zu Umgebungsfahrzeugen rundgesendet, um andere Fahrzeuge in der Nähe auf die Fahrzeiten der Straßen aufmerksam zu machen.
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Die Erfindung zieht ein unabhängiges Fahrzeug-Verkehrsfahrzeit-Informationssystem für ein Fahrzeug in einem Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen in Betracht. Eine Bord-Fahrzeugrundsendeeinheit umfasst einen Sender und einen Empfänger zur Kommunikation mit anderen Fahrzeugen innerhalb des Ad-hoc-Netzes zwischen Fahrzeugen. Eine Positionsbestimmungsvorrichtung bestimmt die Position des Fahrzeugs über einen ganzen Fahrtverlauf. Eine Bord-Fahrzeugverarbeitungseinheit speichert Straßensegmente über den ganzen Fahrzeugfahrtweg. Die Bord-Fahrzeugverarbeitungseinheit bestimmt eine Startposition und eine Endposition für jedes jeweilige Straßensegment. Eine Länge der Zeit für das Fahren über jedes jeweilige Straßensegment wird bestimmt. Eine Speichervorrichtung speichert die segmentierten Straßenabschnitte und die Fahrzeit, die jedem jeweiligen Straßensegment zugeordnet ist. Die Bord-Fahrzeugrundsendeeinheit verbreitet die bestimmten Fahrzeiten von kürzlich befahrenen Straßensegmenten über eine Rundsendenachricht zu anderen Fahrzeugen innerhalb des Ad-hoc-Netzes zwischen Fahrzeugen. Das Fahrzeug empfängt mehrere Fahrzeitabschätzungsnachrichten in Bezug auf einen gleichen Satz von Segmenten für eine jeweilige Straße von den anderen Fahrzeugen, wobei die Fahrzeitabschätzung für die befahrene Straße unter Verwendung der mehreren Fahrzeitabschätzungsnachrichten durch die folgende Formel bestimmt wird:
wobei U
i ein Zuverlässigkeitsniveau einer jeweiligen Fahrzeitnachricht durch ein Fahrzeug i ist,
T i / Link eine Fahrzeitabschätzung für eine der von den i-ten Fahrzeugen empfangenen Nachrichten ist und R
i ein Wiederholungsstrafwert der i-ten Fahrzeitabschätzungsnachricht ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockdiagramm eines Kommunikationssystems zwischen Fahrzeugen.
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2 ist ein beispielhaftes Histogramm, das nominale und Spitzenflussfahrzeiten darstellt.
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3 ist ein beispielhaftes Diagramm einer von einem Fahrzeug befahrenen segmentierten Route.
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4 ist ein beispielhaftes Diagramm eines interessierenden Gebiets, das zum Rundsenden von Fahrzeitdaten verwendet wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In 1 ist ein Kommunikationssystem 10 zwischen Fahrzeugen für ein Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen gezeigt. Jedes Fahrzeug innerhalb des Kommunikationssystems 10 zwischen Fahrzeugen umfasst eine Bord-Fahrzeugrundsendeeinheit 12, eine Positionsbestimmungsvorrichtung 14 und eine Bord-Fahrzeugverarbeitungseinheit 16 und eine Speichervorrichtung 18.
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Die Bord-Fahrzeugrundsendeeinheit 12 umfasst einen Sender und einen Empfänger zum Kommunizieren mit einem entfernten Fahrzeug innerhalb des Ad-hoc-Netzes zwischen Fahrzeugen. Selbstverständlich betrachtet sich jedes Fahrzeug als Trägerfahrzeug und andere Fahrzeug, mit denen es in Kommunikation steht, als entfernte Fahrzeuge. Ein Trägerfahrzeug rundsendet Fahrzeiten von Straßensegmenten zu entfernten Fahrzeugen. Die Fahrzeiten werden entweder durch das Trägerfahrzeug bestimmt oder durch ein entferntes Fahrzeug bestimmt und werden durch das Trägerfahrzeug erneut rundgesendet, nachdem sie vom Trägerfahrzeug empfangen wird.
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Die Speichervorrichtung 18 wird verwendet, um Fahrzeiten von Straßensegmenten, die durch das Trägerfahrzeug bestimmt werden, und die Fahrzeiten von Straßensegmenten, die von entfernten Fahrzeugen empfangen werden, zu speichern. Diese gespeicherten Fahrzeiten können als historische Daten für Fahrzeitabschätzungen verwendet werden.
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Die Positionsbestimmungsvorrichtung 14 wird verwendet, um die Position eines Fahrzeugs über einen ganzen Fahrtverlauf zu bestimmen. Die Positionsbestimmungsvorrichtung 14 kann eine GPS-Vorrichtung oder irgendeine andere Positionsbestimmungsvorrichtung sein, die Fahrzeugpositionskoordinaten entlang einer befahrenen Route liefern kann.
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Die Bord-Fahrzeugverarbeitungseinheit 16 bestimmt in Zusammenwirkung mit der Positionsbestimmungsvorrichtung 14 Straßensegmente über den ganzen Fahrtweg des Trägerfahrzeugs. Die Bord-Fahrzeugverarbeitungseinheit 16 bestimmt eine Startposition und eine Endposition für jedes jeweilige Straßensegment und bestimmt eine Länge der Zeit zum Fahren über jedes jeweilige Straßensegment.
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Eine anfängliche Startposition für eine befahrene Route wird identifiziert, wenn das Trägerfahrzeug gestartet wird, wie z. B. Detektieren eines Zündungsstartvorgangs. Der Ort der Startposition, wie durch die Positionsbestimmungsvorrichtung 14 identifiziert, wird in der Speichervorrichtung 18 gespeichert. Die Bord-Fahrzeugverarbeitungseinheit 16 bestimmt dann eine Endposition für ein erstes Straßensegment. Die Endposition kann durch mehrere Faktoren bestimmt werden, wie z. B. ein Lenkmanöver, das größer ist als eine vorbestimmte Anzahl von Grad (z. B. 30 Grad Radschwenken), einen Übergang einer Fahrzeuggeschwindigkeit von einem ersten Geschwindigkeitsbereich und einem zweiten Geschwindigkeitsbereich, oder dass das Fahrzeug eine feste Strecke von der Startposition zurücklegt, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
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Die Bord-Fahrzeugverarbeitungseinheit 16 identifiziert eine Startposition für ein nachfolgendes Straßensegment unter Verwendung der Endposition des vorherigen Straßensegments. Das heißt, die Endposition des vorherigen Straßensegments ist die Startposition des nachfolgenden Straßensegments.
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Außerdem können Startpositionen und die Endpositionen für ein jeweiliges Segment auch aus historischen Daten durch statistisches Abtasten von Startpunkten und Endpunkten für ein jeweiliges Segment und kollektives Bestimmen eines Startpunkts und eines Endpunkts des vom Fahrzeug befahrenen Segments bestimmt werden.
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Die Bord-Fahrzeugverarbeitungseinheit 16 bestimmt in Zusammenwirkung mit der Positionsbestimmungsvorrichtung 14 die Fahrzeit, die die Zeit ist, die es dauert, bis das Fahrzeug die Strecke eines Straßensegments von einem jeweiligen Startpunkt zu einem jeweiligen Endpunkt zurücklegt. Zusätzlich zur Zeit können andere Parameter durch die Bord-Fahrzeugverarbeitungseinheit 16 in Zusammenwirkung mit der Positionsbestimmungsvorrichtung 14 bestimmt werden, wie z. B. die mittlere Geschwindigkeit in einem Segment, die zurückgelegte Strecke, die Tageszeit, zu der das Segment befahren wird, und der Tagestyp (z. B. Woche/Wochenende/Ferien), ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. Solche Parameter können verwendet werden, um die Echtzeitoperationen der Fahrzeit über die Straßensegmente zu verbessern. Das Identifizieren von nominalen Fahrzeiten über den ganzen Verlauf eines Tages kann beispielsweise beim Unterscheiden von Spitzenfahrzeiten helfen. Die Erkenntnis, wann diese Spitzenfahrzeiten auftreten, kann bei der Korrelation mit der aktuellen Fahrzeit verwendet werden, um die Erkenntnis zu unterstützen, ob die aktuelle Fahrzeit eine Anomalie (z. B. ein Unfall) oder ein Teil einer typischen Verzögerung bei der Fahrt aufgrund des Verkehrsvolumens ist.
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Ein erstes Fahrzeug, das in einer ersten Fahrtrichtung fährt, kann seine bestimmten Fahrzeitdaten in Bezug auf die Straßensegmente zu einem zweiten Fahrzeug, das in einer entgegengesetzten Richtung fährt, rundsenden. Danach rundsendet das zweite Fahrzeug, das in der entgegengesetzten Richtung fährt, die Fahrzeitdaten zu Fahrzeugen, die vor dem ersten Fahrzeug fahren und die in einer gleichen Richtung wie das erste Fahrzeug fahren. Folglich werden die Fahrzeuge, die vor dem ersten Fahrzeug fahren und in einer gleichen Richtung fahren, vor irgendwelchen Staus im Verkehrsfluss vorgewarnt, indem sie mit berechneten Fahrzeitdaten der befahrenen Straßensegmente vor ihnen versehen werden.
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2 stellt ein beispielhaftes Histogramm dar, das nominale und Spitzenflussfahrzeiten darstellt. Das schraffierte Segment 20 stellt die nominale Fahrzeit dar und das schraffierte Segment 22 stellt die nominale Spitzenflusszeit dar. Folglich kann das Histogramm beim Identifizieren, ob die aktuelle Fahrzeit für ein Fahrzeug normal oder ungewöhnlich ist, unterstützen.
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3 stellt die identifizierten Straßensegmente für eine befahrene Route dar. Die Straßensegmente werden unter Verwendung der hier beschriebenen verschiedenen Techniken bestimmt oder können unter Verwendung von historischen Daten identifiziert werden. In 3 ist das erste Straßensegment im Allgemeinen durch 30 dargestellt. Das erste Straßensegment 30 weist einen Startpunkt 32 und einen Endpunkt 34 auf. Das zweite Straßensegment 36 weist einen Startpunkt 32, der der Endpunkt des ersten Straßensegments 30 ist, und einen Endpunkt 38 auf. Das vierte Straßensegment 40 weist einen Startpunkt 38 und einen Endpunkt 42 auf. Das letzte Straßensegment 44 weist einen Startpunkt 42 und einen Endpunkt 46 auf. Die Fahrzeit für jedes Straßensegment wird unter Verwendung der Bordverarbeitungseinheit 16 und der Positionsbestimmungsvorrichtung 14 bestimmt, die die jeweiligen Start- und Endpunkte für ein jeweiliges Segment identifiziert und die Menge an Zeit bestimmt, die es dauert, bis das Fahrzeug vom jeweiligen Startpunkt zum jeweiligen Endpunkt fährt. Folglich werden die Fahrzeitdaten für jedes Straßensegment selbst erzeugt. Das heißt, das hier beschriebene System erfordert kein zentralisiertes Datenverarbeitungszentrum, in dem alle Fahrzeuge Datensätze speichern oder davon abrufen. Datensätze können durch die selbst erzeugten Daten erzeugt und in der Speicherdatenbank 18 gespeichert werden, die die Startposition und Endposition, die Fahrzeit, die mittlere Geschwindigkeit, die zurückgelegte Strecke, die Tageszeit der aufgezeichneten Daten und den Tagestyp identifizieren. Jedes Fahrzeug kann seine berechnete Fahrzeit für jedes Segment zu anderen Fahrzeugen innerhalb des Kommunikationsnetzes rundsenden oder kann Fahrzeiten von Segmenten, die von anderen entfernten Fahrzeugen empfangen werden, erneut rundsenden. Ähnliche Datensätze können unter Verwendung der von anderen Fahrzeugen empfangen Daten auch erzeugt und innerhalb der Speicherdatenbank 18 gespeichert werden. Da jedes Fahrzeug die Fähigkeit aufweist, Fahrzeiten auf der Basis seiner eigenen Fahrt oder von historischen Daten, die direkt von anderen Fahrzeugen mitbenutzt werden, zu bestimmen, sind die Unkosten und Wartung einer zentralisierten Entität oder Datenbank zum Unterhalten von Datensätzen nicht erforderlich.
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Jedes Fahrzeug kann unabhängig einen Stauzustand (z. B. Fahrzeit) aller Straßensegmente, die die befahrene Route des Fahrzeugs bilden, abschätzen. Ein Fahrzeug kann die Fahrzeit verwenden, wie sie gemessen/berechnet wird, oder das Fahrzeug kann historische Daten in die Berechnung einbeziehen. Durch Einbeziehen von historischen Daten und Anwenden von Gewichten auf sowohl die historischen Daten als auch die aktuellen Daten können Anomalien identifiziert und dementsprechend berücksichtigt werden. Das heißt, wenn ein einmaliger Zwischenfall bestand, der eine Verzögerung verursacht, dann kann ein Fahrzeug eine Fahrzeit erzeugen wollen, die nicht nur auf der einmaligen Verzögerung basiert. Eine Formel zum Bestimmen der Fahrzeit unter Verwendung von gewichteten historischen Daten ist wie folgt: T ⌢Segment(t) = αTSegment(t) + β(T ⌢Segment(t – 1)) wobei T ⌢Segment(t) eine Fahrzeit für ein aktuelles befahrenes Segment zur Zeit (t) ist, α eine erste Aggregatfunktion ist; TSegment(t) Fahrzeitdatensätze sind, die von anderen für das aktuelle befahrene Segment empfangen werden; β eine zweite Aggregatfunktion ist; T ⌢Segment(t – 1) ein historischer Zeitdatensatz für ein jeweiliges Segment ist. Die erste und die zweite Aggregatfunktion sind Gewichtungsfaktoren, wobei jeder Gewichtungsfaktor eine Menge an Gewicht anwendet, das entweder den aktuellen Daten oder den historischen Daten verliehen werden soll. Der Gewichtungsfaktor kann vorbestimmt sein oder erzeugt werden und sich auf 1 summieren.
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Die von einem Trägerfahrzeug zu einem entfernten Fahrzeug rundgesendete Fahrzeit kann auf der Basis eines räumlichen Umfangs oder eines zeitlichen Umfangs verbreitet werden. Ein räumlicher Umfang verbreitet Daten zu einem interessierenden Gebiet. Ein Beispiel eines interessierenden Rundsendegebiets 40 ist in 4 dargestellt. Selbstverständlich dient das interessierende Gebiet 40, wie in 4 gezeigt, nur für Erläuterungszwecke und kann andere Formen/Gebiete als das, was gezeigt ist, umfassen. Wenn Fahrzeitdaten auf der Basis eines räumlichen Umfangs verbreitet werden, werden die Fahrzeitdaten nur rundgesendet, wenn sich das Fahrzeug innerhalb des interessierenden Gebiets 40 befindet. Wenn sich das Fahrzeug außerhalb des interessierenden Gebiets 40 befindet, dann werden die Fahrzeitdaten nicht mehr übertragen. Wenn eine Nachricht übertragen wird, während sich das Fahrzeug außerhalb des interessierenden Gebiets 40 befindet, dann wird alternativ die Nachricht, die die Fahrzeitdaten enthält, verworfen, wenn sie empfangen wird.
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Ein zeitlicher Umfang verbreitet Nachrichten, die Fahrzeitdaten enthalten, auf der Basis dessen, ob eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer nicht abgelaufen ist, dann wird die Nachricht, die die Fahrzeitdaten enthält, rundgesendet. Eine jeweilige Nachricht kann erneut rundgesendet werden, während die vorbestimmte Periode läuft.
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Die Nachricht kann auch auf der Basis von Priorisierung rundgesendet werden. Jeweilige Segmente werden auf der Basis einer Nutzung des befahrenen Segments unterschiedlich gewichtet. Das heißt, jeweilige Segmente, die eine größere Bedeutung als andere Segmente aufweisen, werden mit einem größeren Gewicht für die Rundsendung der Nachricht versehen. Eine mehr genutzte Straße kann beispielsweise mit einem größeren Gewicht versehen werden als eine weniger genutzte Straße. Wenn ein Fahrzeug mehrere Nachrichten empfangen hat, kann das Fahrzeug daher priorisieren, welche Nachricht die größere Priorität hat, und zuerst diejenigen Nachrichten mit größerer Priorität rundsenden.
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Wenn eine Fahrzeit für ein Segment abgeschätzt wird, kann überdies jede Fahrzeit von einem Segment berücksichtigt und gewichtet werden. Ein Fahrzeug kann mehrere Fahrzeitdaten eines gleichen Straßensegments von mehreren Fahrzeugen und mehrere Fahrzeitdaten von einem gleichen Fahrzeug empfangen (d. h. ein gleiches Fahrzeug rundsendet die Nachricht erneut). Die Fahrzeitdaten können Informationen aus erster Hand sein, die vom Trägerfahrzeug stammen, oder können Informationen aus zweiter Hand sein, die von entfernten Fahrzeugen stammen. Eine Abschätzung der Fahrzeit von mehreren Nachrichten von unabhängigen Abschätzungsnachrichten wird durch die folgende Formel dargestellt:
wobei U
i ein Nutzwert (oder Zuverlässigkeitsniveau) einer jeweiligen Fahrzeitnachricht durch ein Fahrzeug i ist,
T i / Link eine Fahrzeitabschätzung für eine der von den i-ten Fahrzeugen empfangenen Nachrichten ist; und R
i ein Wiederholungsstrafwert dieser Fahrzeitabschätzungsnachricht ist. Insbesondere wenn eine Fahrtabschätzungsnachricht im Geredeverbreitungsprozess wiederholt wird, wird dieser R
i-Wert dieser neu wiederholten Nachricht monoton erhöht, um das Gewicht dieser neu wiederholten Nachricht zu verringern.
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Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert.
