DE102012222715B4 - Device and method for the predictive detection of a vehicle collision - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum vorausschauenden Erkennen einer Kollision eines Fahrzeugs (300), mit folgenden Schritten:Aussenden (400) von Pulsen (106) elektromagnetischer Strahlung mittels eines am Fahrzeug (300) angebrachten Senders (102);Empfangen (402) reflektierter Pulse (107), mittels eines am Fahrzeug (300) angebrachten Mehrkanalsensors (108), aus einer Mehrzahl von Richtungskanälen (110);Ermitteln (420), basierend auf den reflektierten Pulsen (107), einer Gruppe (800) benachbarter Richtungskanäle (110), in welchen die reflektierten Pulse (107) von einem gleichen Objekt (200) reflektiert wurden;Ermitteln (424) einer Zeit-bis-Kollisions-Information (150) für das Objekt (200), basierend auf in den Richtungskanälen (110) der Gruppe (800) empfangenen reflektierten Pulsen; undBeurteilen (428, 430, 434), ob eine Kollision stattfinden wird, basierend auf der Zeit-bis-Kollisions-Information (150).Method for predictively detecting a collision of a vehicle (300), comprising the following steps: emitting (400) pulses (106) of electromagnetic radiation by means of a transmitter (102) attached to the vehicle (300); receiving (402) reflected pulses (107), by means of a multi-channel sensor (108) attached to the vehicle (300), from a plurality of directional channels (110); determining (420), based on the reflected pulses (107), a group (800) of adjacent directional channels (110) in which the reflected pulses (107) were reflected from a same object (200); determining (424) time-to-collision information (150) for the object (200) based on in the directional channels (110) of the group (800) received reflected pulses; and judging (428, 430, 434) whether a collision will occur based on the time-to-collision information (150).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum vorausschauenden Erkennen einer Fahrzeugkollision.The present invention relates to a method and a device for predictive detection of a vehicle collision.
Die
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Unter dem Titel „Vorrichtung und Verfahren, einen Unfall vorherzusagen und darauf zu reagieren“ offenbart
Während diese Zeitspanne ausreicht ein Prallkissen auszulösen, erfordern andere im Falle einer Kollision nützliche Maßnahmen wie z.B. das Straffen von Gurten, Verstellen von Kopfstützen, Abgeben eines Warntons an den Fahrer, oder Hochfahren etwaiger geöffneter Seitenfenster allerdings wesentlich mehr Zeit zur Anwendung. Daher ist es wünschenswert, eine Warnung vor einer bevorstehenden Kollision zu einem früheren Zeitpunkt bereitzustellen, ohne die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass falsche Meldungen generiert werden.While this period is sufficient to deploy an impact cushion, others require useful measures in the event of a collision, such as the tightening of belts, adjusting the head restraints, giving a warning tone to the driver, or raising any open side windows, however, requires considerably more time to use. Therefore, it is desirable to provide an early warning of an impending collision without increasing the likelihood that false messages will be generated.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum vorausschauenden Erkennen einer Fahrzeugkollision gemäß Anspruch 1, und gleichfalls durch eine Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 14.The above object is achieved by a method for predictive detection of a vehicle collision according to claim 1, and likewise by a device for predictive collision detection for a vehicle according to claim 14.
Die erfinderische Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung für ein Fahrzeug umfasst einen Pulssender zum Aussenden von Pulsen elektromagnetischer Strahlung von dem Fahrzeug, einen Mehrkanalsensor mit einer Mehrzahl von Richtungskanälen zum Empfangen reflektierter Pulse am Fahrzeug, und einen Gruppierer zum Ermitteln, basierend auf den reflektierten Pulsen, einer Gruppe reflektierter Pulse aus benachbarten Richtungskanälen, in denen die reflektierten Pulse von einem gleichen Objekt reflektiert wurden. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Zeit-bis-Kollisions-Ermittler zum Ermitteln einer Zeit-bis-Kollisions-Information für das Objekt, basierend auf in den Richtungskanälen der Gruppe empfangenen reflektierten Pulsen, und einen Beurteiler zum Beurteilen, ob eine Kollision stattfinden wird, basierend auf der Zeit-bis-Kollisions-Information. Die Verwendung von Information aus einer Mehrzahl von Richtungskanälen ermöglicht, eine Kollision mit besonders hoher Zuverlässigkeit selbst dann zu detektieren, wenn zwischen dem Fahrzeug und dem potentiellen Kollisionsobjekt eine große Entfernung besteht. Somit können Maßnahmen wie das Schließen von Fenstern oder Straffen von Gurten, die eine im Vergleich zu einem Prallkissen lange Zeitspanne erfordern, sicher eingesetzt werden. Ferner begrenzt die logische Gruppierung von Information aus mehreren Richtungskanälen den Umfang an Datenverarbeitung, sodass leistungsstarke Prozessoren und dergleichen nicht benötigt werden, was ermöglicht die Herstellungskosten zu verringern.The inventive device for predictive collision detection for a vehicle comprises a pulse transmitter for emitting pulses of electromagnetic radiation from the vehicle, a multi-channel sensor with a plurality of directional channels for receiving reflected pulses on the vehicle, and a grouper for determining a group based on the reflected pulses reflected pulses from adjacent directional channels in which the reflected pulses were reflected by a same object. The apparatus further includes a time-to-collision determiner for determining time-to-collision information for the object based on reflected pulses received in the directional channels of the group, and an assessor for judging whether a collision will occur on the time-to-collision information. The use of information from a plurality of directional channels makes it possible to detect a collision with particularly high reliability even when there is a large distance between the vehicle and the potential collision object. Measures such as closing windows or tightening belts that require a long period of time compared to an impact cushion can thus be used safely. Furthermore, the logical grouping of information from a plurality of directional channels limits the amount of data processing, so that powerful processors and the like are not required, which makes it possible to reduce the production costs.
Vorzugsweise weist der Pulssender eine Leuchtdiode auf. Dies ermöglicht, die Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung in einer kompakten Form umzusetzen, die einfach herzustellen ist, wenig Energie verbraucht und z.B. unter einer Abdeckung einer Rückleuchte oder anderen Leuchte des Fahrzeugs Platz findet, sodass die Herstellung des Fahrzeugs vereinfacht und seine Gestaltung veredelt werden können. Verwendet man im Besonderen eine infrarote Leuchtdiode, bessert sich die Einwirkung widriger Wetterbedingungen wie z.B. Nebel auf den Betrieb der Vorrichtung.The pulse transmitter preferably has a light-emitting diode. This makes it possible to implement the predictive collision detection device in a compact form that is easy to manufacture, consumes little energy and e.g. fits under a cover of a rear light or other light of the vehicle, so that the manufacture of the vehicle can be simplified and its design can be refined. If you use an infrared light-emitting diode in particular, the effects of adverse weather conditions such as e.g. Fog on the operation of the device.
Das erfinderische Verfahren zum vorausschauenden Erkennen einer Kollision eines Fahrzeugs umfasst Schritte des Aussendens von Pulsen elektromagnetischer Strahlung mittels eines am Fahrzeug angebrachten Senders, des Empfangens reflektierter Pulse mittels eines am Fahrzeug angebrachten Mehrkanalsensors aus einer Mehrzahl von Richtungskanälen, und des Ermittelns, basierend auf den reflektierten Pulsen, einer Gruppe benachbarter Richtungskanäle, in denen die reflektierten Pulse von einem gleichen Objekt reflektiert wurden. Ferner umfasst es Schritte des Ermittelns einer Zeit-bis-Kollisions-Information für das Objekt, basierend auf in den Richtungskanälen der Gruppe empfangenen reflektierten Pulsen, und des Beurteilens, ob eine Kollision stattfinden wird, basierend auf der Zeit-bis-Kollisions-Information.The inventive method for predictive detection of a collision Vehicle comprises steps of emitting pulses of electromagnetic radiation by means of a transmitter attached to the vehicle, receiving reflected pulses by means of a multichannel sensor attached to the vehicle from a plurality of directional channels, and determining, based on the reflected pulses, a group of adjacent directional channels in which the reflected pulses were reflected from a same object. It further includes steps of determining time-to-collision information for the object based on reflected pulses received in the directional channels of the group and assessing whether a collision will occur based on the time-to-collision information.
Vorzugsweise beinhaltet der Schritt des Beurteilens, ob eine Kollision stattfinden wird, zu beurteilen, ob die Zeit bis zur Kollision gemäß der Zeit-bis-Kollisions-Information kürzer ist als ein vorbestimmter Zeit-bis-Kollisions-Schwellenwert. Auf diese Weise kann der Zeit-bis-Kollisions-Schwellenwert in Übereinstimmung mit einer erforderlichen Einsatzzeit für Maßnahmen gewählt werden, die im Fall einer Beurteilung eingesetzt werden sollen, dass eine Kollision droht.Preferably, the step of judging whether a collision will occur includes judging whether the time to collision is shorter than a predetermined time to collision threshold according to the time to collision information. In this way, the time-to-collision threshold can be selected in accordance with a required operating time for measures that are to be used in the event of an assessment that a collision is imminent.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Reflexionsentfernung für jeden reflektierten Puls, basierend auf einer Laufzeit vom Aussenden bis zum Empfangen des reflektierten Pulses, wobei der Schritt des Ermitteln der Gruppe durchgeführt wird, indem benachbarte Richtungskanäle gewählt werden, in denen die empfangenen reflektierten Pulse einer im Wesentlichen gleichen Reflexionsentfernung entsprechen. Dadurch kann das Objekt zuverlässig von anderen Objekten unterschieden werden, die sich zwar in derselben Richtung, jedoch in einer abweichenden Entfernung vom Fahrzeug befinden, z.B. von einem zweiten Objekt, das sich teilweise hinter dem der Gruppe entsprechenden Objekt befindet.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a reflection distance for each reflected pulse, based on a transit time from sending out to receiving the reflected pulse, the step of determining the group being carried out by selecting adjacent direction channels in which the received reflected pulses correspond to essentially the same reflection distance. As a result, the object can be reliably distinguished from other objects that are in the same direction but at a different distance from the vehicle, e.g. of a second object, which is partially behind the object corresponding to the group.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Verwerfens reflektierter Pulse, die einer Reflexionsentfernung größer als eine vorbestimmte Maximalentfernung entsprechen. Dies ermöglicht es die Vorhersage einer Kollision mit einem Objekt zu verhindern, das so weit entfernt ist, dass der Führer des Fahrzeugs - oder, falls es sich bei dem Objekt um ein weiteres Fahrzeug handelt, der Führer des weiteren Fahrzeugs - noch durch Ändern von Fahrgeschwindigkeit und/oder -richtung so reagieren kann, dass eine Kollision vermieden wird. Beispielsweise werden Daten, die besagten Pulsen entsprechen, aus einem Speicher gelöscht oder als in nachfolgenden Verfahrensschritten unberücksichtigt zu lassen gekennzeichnet. Zusätzlich oder alternativ werden in ähnlicher Weise reflektierte Pulse verworfen, die einer Reflexionsentfernung kleiner als eine vorbestimmte Minimalentfernung entsprechen, was zu falschen Vorhersagen einer Kollision auf Grundlage von im Nahbereich durch Nebel, Regen u.ä. reflektierten Pulsen führen kann.According to a preferred development, the method further comprises a step of rejecting reflected pulses which correspond to a reflection distance greater than a predetermined maximum distance. This enables the prediction of a collision with an object that is so far away that the driver of the vehicle - or, if the object is another vehicle, the driver of the other vehicle - can still be prevented by changing the driving speed and / or direction can react so that a collision is avoided. For example, data corresponding to said pulses are deleted from a memory or marked as to be disregarded in subsequent method steps. Additionally or alternatively, reflected pulses which correspond to a reflection distance smaller than a predetermined minimum distance are rejected in a similar manner, which leads to incorrect predictions of a collision based on close proximity due to fog, rain and the like. reflected pulses.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden die Schritte des Aussendens, des Empfangens und des Ermittelns der Reflexionsentfernung für jeden reflektierten Puls wiederholt durchgeführt, um für jeden Richtungskanal eine Reflexionsentfernungs-Funktion über der Zeit bereitzustellen. Dies ermöglicht, die Zuverlässigkeit zu erhöhen, indem Vorhersagen auf mehr Daten gestützt werden. Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Glättens jeder Reflexionsentfernungs-Funktion. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Unstetigkeiten, die z.B. daher rühren, dass potentielle Kollisionsobjekte erscheinen, verschwinden oder sich neu formieren, den fehlerhaften Anschein eines sich mit hoher Geschwindigkeit nähernden Objekts hervorrufen, was ermöglicht falsche Vorhersagen einer Kollision zu vermeiden.According to a preferred development, the steps of transmitting, receiving and determining the reflection distance are carried out repeatedly for each reflected pulse in order to provide a reflection distance function over time for each directional channel. This makes it possible to increase reliability by basing predictions on more data. Preferably, the method further comprises a step of smoothing each reflection distance function. In this way, discontinuities, e.g. this is because potential collision objects appear, disappear or reform, causing the false appearance of an object approaching at high speed, which makes it possible to avoid incorrect predictions of a collision.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion für jeden Richtungskanal durch Differenzieren der Reflexionsentfernungs-Funktion für den jeweiligen Richtungskanal nach der Zeit. Dies ermöglicht besonders zuverlässige Vorhersagen durch Auswertung der Relativgeschwindigkeit eines sich dem Fahrzeug nähernden Objektes basierend auf sowohl aus der Gegenwart als auch der Vergangenheit stammenden Daten.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a reflection direction speed function for each direction channel by differentiating the reflection distance function for the respective direction channel over time. This enables particularly reliable predictions by evaluating the relative speed of an object approaching the vehicle based on data from both the present and the past.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird der Schritt des Ermittelns der Gruppe durchgeführt, indem benachbarte Richtungskanäle gewählt werden, in denen die jeweiligen Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktionen eine im Wesentlichen gleiche Reflexionsgeschwindigkeit anzeigen. Hierdurch kann das Objekt zuverlässig von anderen Objekten unterschieden werden, die in einer ähnlichen Richtung positioniert sind, sich aber mit einer anderen Geschwindigkeit relativ zum Fahrzeug bewegen, z.B. von einem zweiten Objekt neben dem der Gruppe entsprechenden Objekt.According to a preferred development, the step of determining the group is carried out by selecting adjacent direction channels in which the respective reflection direction speed functions indicate an essentially identical reflection speed. This enables the object to be reliably distinguished from other objects that are positioned in a similar direction but move at a different speed relative to the vehicle, e.g. from a second object next to the object corresponding to the group.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-Funktion für jeden Richtungskanal durch Differenzieren der Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion für den jeweiligen Richtungskanal nach der Zeit. Hierbei beinhaltet der Schritt des Beurteilens, ob eine Kollision stattfinden wird, zu beurteilen, ob eine Aufprallgeschwindigkeit des Objekts auf das Fahrzeug größer als ein vorbestimmter Aufprallgeschwindigkeitsschwellenwert sein wird, basierend auf den jeweiligen Reflexionsrichtungsbeschleunigungs-Funktionen und der Zeit-bis-Kollisions-Information. Dies vermeidet z.B. falsche Vorhersagen einer Kollision, wenn das Objekt sich verlangsamt, während es sich dem Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit nähert, wie wenn es sich bei dem Objekt um ein anderes Fahrzeug handelt, das von seinem Führer abgebremst wird.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a reflection direction acceleration function for each direction channel by differentiating the reflection direction speed function for the respective direction channel over time. Here, the step of judging whether a collision will occur includes judging whether an object's impact speed on the vehicle will be greater than a predetermined impact speed threshold based on the respective reflection direction acceleration values. Functions and the time-to-collision information. This avoids, for example, incorrect predictions of a collision if the object slows down as it approaches the vehicle at high speed, such as if the object is another vehicle that is being decelerated by its driver.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Objekt-Mittenposition. Der Schritt des Ermittelns der Zeit-bis-Kollisions-Information wird dabei basierend auf der Reflexionsentfernungs-Funktion und der Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion für einen der Objekt-Mittenposition entsprechenden Richtungskanal durchgeführt. Auf diese Weise wird eine besonders zuverlässige Vorhersage ermöglicht, weil die Objekt-Mittenposition in der Regel annähernd mit dem Schwerpunkt des Objekts zusammenfallen wird, dessen zukünftige Bewegung basierend auf vorhandenen Daten bezüglich Entfernung, Geschwindigkeit und vorzugsweise Beschleunigung mit der größten Präzision vorhersagbar ist.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining an object center position. The step of determining the time-to-collision information is carried out based on the reflection distance function and the reflection direction speed function for a direction channel corresponding to the object center position. A particularly reliable prediction is made possible in this way because the object center position will generally coincide approximately with the center of gravity of the object, the future movement of which can be predicted with the greatest precision based on existing data with regard to distance, speed and preferably acceleration.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns eines Pulsqualitätsindexes für jeden reflektierten Puls der Gruppe. Dabei wird der Schritt des Ermittelns der Objekt-Mittenposition auf Grundlage des reflektierten Pulses mit dem höchsten Pulsqualitätsindex unter den reflektierten Pulsen der Gruppe durchgeführt. Dies führt zu einer besonders hohen Zuverlässigkeit von Vorhersagen, da eine hohe Pulsqualität darauf hindeutet, dass der reflektierte Puls wahrscheinlich nicht von einem Artefakt herrührt.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a pulse quality index for each reflected pulse in the group. The step of determining the object center position is carried out on the basis of the reflected pulse with the highest pulse quality index among the reflected pulses of the group. This leads to a particularly high reliability of predictions, since a high pulse quality indicates that the reflected pulse is probably not due to an artifact.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer Quergeschwindigkeit der Objekt-Mittenposition in einer Richtung quer zu dem der Objekt-Mittenposition entsprechenden Richtungskanal. Der Schritt des Beurteilens, ob eine Kollision stattfinden wird, umfasst dabei zu beurteilen, ob die Quergeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Quergeschwindigkeitsschwellenwert. Dies ermöglicht, falsche Vorhersagen einer Kollision zu vermeiden, indem man den Quergeschwindigkeitsschwellenwert so festsetzt, dass nicht geurteilt wird, eine Kollision werde stattfinden, wenn die Quergeschwindigkeit ausreichend groß für das Objekt ist, das von den Richtungskanälen abgedeckte Gebiet innerhalb der von der Zeit-bis-Kollisions-Information angezeigten Zeit bis zur Kollision zu verlassen.According to a preferred development, the method further comprises a step of determining a transverse speed of the object center position in a direction transverse to the directional channel corresponding to the object center position. The step of judging whether a collision will take place includes judging whether the lateral speed is lower than a predetermined lateral speed threshold. This makes it possible to avoid false predictions of a collision by setting the cross-speed threshold so that it is not judged that a collision will take place if the cross-speed is sufficiently large for the object, the area covered by the directional channels within the time-to range -Collision information to leave displayed time until collision.
FigurenlisteFigure list
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;1 10 is a schematic block diagram of a predictive collision detection device according to an embodiment of the invention; -
2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform, welches die Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung aus1 eingebaut hat, mit einem dahinter fahrenden weiteren Fahrzeug;2nd shows a schematic side view of a vehicle according to an embodiment, which the device for predictive collision detection1 installed, with another vehicle behind it; -
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform, welches mehrere Exemplare der Vorrichtung zur vorausschauenden Kollisionserkennung aus1 eingebaut hat und inmitten weiterer Fahrzeuge auf einer Straße fährt;3rd shows a schematic plan view of a vehicle according to an embodiment, which consists of several copies of the device for predictive collision detection1 installed and drives in the middle of other vehicles on a street; -
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum vorausschauenden Erkennen einer Fahrzeugkollision gemäß einer Ausführungsform;4th 10 is a flowchart of a method for predictively detecting a vehicle collision in accordance with an embodiment; -
5 veranschaulicht einen Schritt des Verwerfens von Reflexionsentfernungsinformation, innerhalb des Verfahrens aus4 ;5 illustrates a step of discarding reflection distance information within the method4th ; -
6 veranschaulicht einen Schritt des Glättens einer Reflexionsentfernungs-Funktion, innerhalb des Verfahrens aus4 ;6 illustrates a step of smoothing a reflection removal function within the process4th ; -
7 ist ein Graph, der einen Schritt des Differenzierens einer Reflexionsrichtungsgeschwindigkeits-Funktion, innerhalb des Verfahrens aus4 , veranschaulicht;7 Figure 11 is a graph showing a step of differentiating a reflection direction velocity function within the method4th , illustrated; -
8 ist eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung von Schritten des Ermittelns einer Gruppe benachbarter Richtungskanäle, in denen die reflektierten Pulse von einem gleichen Objekt reflektiert wurden, sowie des Ermittelns einer Objekt-Mittenposition, innerhalb des Verfahrens aus4 ; und8th is a schematic top view illustrating steps within the method of determining a group of adjacent directional channels in which the reflected pulses were reflected from a same object and determining an object center position4th ; and -
9 ist eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung eines Schritts des Ermittelns einer Quergeschwindigkeitskomponente der Objekt-Mittenposition in einer Richtung quer zu dem der Objekt-Mittenposition, innerhalb des Verfahrens aus4 .9 FIG. 12 is a schematic plan view illustrating a step of determining a lateral speed component of the object center position in a direction transverse to that of the object center position within the method4th .
Soweit nicht anders angegeben, bezeichnen gleiche Bezugszeichen überall in den Figuren gleiche Elemente.Unless stated otherwise, the same reference symbols designate the same elements throughout the figures.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsformenDetailed description of the embodiments
Die Detektoreinrichtung
Der Pulssender
Das Steuergerät
Das Steuergerät
Das Steuergerät
Das Steuergerät
Das Steuergerät
Außerdem umfasst das Steuergerät
Der Betrieb der Vorrichtung
In Schritt
In Schritt
In Schritt
In Schritt
In Schritt
In Schritt
Unter Verwendung von Daten aus Schritt
In Schritt
In Entscheidungsschritt
In Schritt
In Schritt
Claims (16)
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- 2012-12-11 DE DE102012222715.6A patent/DE102012222715B4/en active Active
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2013
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Also Published As
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