DE102013105506A1 - Leuchtsystem für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Justage einer Lichteinheit eines derartigen Leuchtsystems - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Leuchtsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Steuereinheit (26), mit mindestens einer Bilderfassungseinheit (10), mit zumindest einer Lichteinheit (12), die mindestens eine Lichtquelle (14) aufweist, wobei die Lichteinheit (12) mittels mindestens einer Verstelleinrichtung (15) einstellbar ist und wobei die Lichteinheit (12) im aktivierten Zustand eine Lichtverteilung erzeugt, derart, dass eine Justage der Lichteinheit (12) mittels der Steuereinheit (26) durchführbar ist, wobei mittels der Bilderfassungseinheit (10) mindestens ein charakteristischer Punkt P1 der Lichtverteilung, beispielsweise ein Punkt einer erzeugten Hell-Dunkel-Grenze (16), kurz HDG, und eine zugehörige Pixelposition PI1 der Bilderfassungseinheit (10) ermittelbar ist, wobei die Steuereinheit (26) derart mit der Verstelleinrichtung (15) steuerungstechnisch verbunden ist, dass eine Referenzverschiebung des Punktes P1 in einen Punkt P1´ durchführbar ist, der Punkt P1´ und die zugehörige Pixelposition PI1´ der Bilderfassungseinheit (10) ermittelbar ist und die Referenzverschiebung in der Steuerungseinheit (26) auswertbar ist. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Justage einer Lichteinheit eines derartigen Leuchtsystems beschrieben.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Leuchtsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Steuereinheit, mit mindestens einer Bilderfassungseinheit, mit zumindest einer Lichteinheit, die mindestens eine Lichtquelle aufweist, wobei die Lichteinheit mittels mindestens einer Einstelleinrichtung einstellbar ist und wobei die Lichteinheit im aktivierten Zustand eine Lichtverteilung erzeugt, derart, dass eine Justage der Lichteinheit mittels der Steuereinheit durchführbar ist, wobei mindestens eine zusätzliche Lichtquelle vorgesehen ist, durch die ein zusätzliches Lichtobjekt erzeugbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Justage einer Lichteinheit eines derartigen Leuchtsystems.
- Ein derartiges Leuchtsystem bzw. ein Verfahren zur Justage einer Lichteinheit eines derartigen Leuchtsystems ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 049 619 A1 bekannt. Das Leuchtsystem weist hier neben der Lichteinheit eine Steuereinheit, eine Bilderfassungseinheit und eine zusätzliche Lichtquelle auf, die ein Lichtobjekt, hier eine Schattenmarkierung, kurzzeitig und für den Fahrer nicht sichtbar im Verkehrsraum erzeugt, um Geometrie und Formgebung dieser Schattenmarkierung zu detektieren und nachfolgend mit hinterlegten Daten zu vergleichen, um gegebenenfalls eine Fehlstellung festzustellen und diese folglich auszugleichen. Obwohl mit einer derartigen Vorrichtung eine grundsätzliche Justage einer Lichteinheit während des Nutzbetriebs möglich ist, weist das hier offenbarte Leuchtsystem sowie das beschriebene Verfahren den Nachteil auf, dass hinsichtlich der Detektion der Schattenmarkierung aufgrund unterschiedlichster Randbedingungen des Verkehrsraumes, wie z.B. Wetterlage, Witterungsverhältnisse, Verkehrslage, etc. Abweichungen zu den in der Steuereinheit hinterlegten Sollbedingungen auftreten können, die das Ergebnis verfälschen und zu einer falschen Justage führen. Somit stellt sich die Aufgabe, ein Leuchtsystem bzw. ein Verfahren zur Justage einer Lichteinheit eines derartigen Leuchtsystems bereitzustellen, wodurch der oben genannte Nachteil vermieden wird. Diese Aufgabe wird durch ein Leuchtsystem für ein Kraftfahrzeug dadurch gelöst, dass eine Laufzeitmessungseinheit vorgesehen ist und dass mittels der Bilderfassungseinheit mindestens ein charakteristischer Punkt P1 der Lichtverteilung, beispielsweise ein Punkt einer erzeugten Hell-Dunkel-Grenze, kurz HDG, und eine zugehörige Pixelposition PI1 der Bilderfassungseinheit ermittelbar ist, wobei die Steuereinheit derart mit einer Verstelleinrichtung steuerungstechnisch verbunden ist, dass eine Referenzverschiebung des Punktes P1 in einen Punkt PL des Lichtobjektes oder vice versa durchführbar ist, der Punkt PL und die zugehörige Pixelposition PIL der Bilderfassungseinheit ermittelbar ist und die Referenzverschiebung in der Steuereinheit auswertbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine Justage der Lichteinheit des Kraftfahrzeuges im Nutzbetrieb, zum Beispiel bei Stillstand, beispielsweise vor einer Ampel oder im Stau, oder aber auch während einer Fahrsituation, automatisch oder manuell durchführen zu lassen. Das Leuchtsystem kann somit den besonderen Randbedingungen des jeweiligen Nutzbetriebes individuell angepasst werden. Diese in jeder Situation an den Verkehrsraum angepasste Justage erfolgt hierbei lediglich durch das Erzeugen und Auswerten eines Lichtpunktes und durch die Erfassung von mindestens einem Punkt der charakteristischen Lichtverteilung, beispielsweise einer HDG sowie der Überlagerung dieser beiden Punkte. - Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass in der Steuereinheit als Rechenoperation für den Vektor zum zusätzlichen Lichtobjekt ausgehend von einem Koordinatenursprung g = m × m + m 0 hinterlegt ist, wobei m über die Laufzeitmessung der Laufzeitmessungseinheit bekannt ist, m der Richtungsvektor des Lichtobjektes ausgehend von der zusätzlichen Lichtquelle ist und wobei m 0 die Anbauposition der zusätzlichen Lichtquelle ausgehend vom Koordinatenursprung beschreibt, wobei für einen Sollpunkt P1Soll ein geometrisches Verhältnis zum Lichtobjekt ausgehend von der Bilderfassungseinheit in der Steuereinheit hinterlegt ist, derart, dass eine Fehlstellung der Lichteinheit über einen Vergleich eines Soll-Verfahrweges mit einem Ist-Verfahrweg ermittelbar ist.
- Hierbei kann die Lichteinheit als Einstelleinrichtung eine der jeweiligen Lichtquelle zugeordnete Stellmotorik aufweisen. Die Fehlstellung ist dann vorteilhafter Weise mittels eines Minimalwertproblem-Ansatzes ermittelbar.
- Auch ist es möglich, dass die Lichtquelle als LED-Einheit mit einem Matrixbeam ausgebildet ist, wobei die Einstelleinrichtung durch eine Pixelumschalteinrichtung ausgebildet ist.
- Vorteilhaft ist die zusätzliche Lichtquelle als Laser ausgebildet und das zusätzliche Lichtobjekt ein Laserpunkt.
- Montagetechnisch ist es vorteilhaft, wenn die Verstelleinrichtung durch die Einstelleinrichtung ausgebildet ist.
- Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Justage einer Lichteinheit eines derartigen Leuchtsystems gelöst, wobei in einem ersten Schritt eine charakteristische Lichtverteilung, beispielsweise in Form einer HDG, im Verkehrsraum abgebildet wird, dass in einem zweiten Schritt die Pixelposition mindestens eines ersten Punktes P1 der HDG ermittelt wird, dass in einem dritten Schritt durch die zusätzliche Lichtquelle ein Lichtobjekt mit einem Lichtpunkt PL ausgestrahlt wird, dass in einem vierten Schritt die Pixelposition des Lichtpunktes PL ermittelt wird, dass in einem fünften Schritt der Punkt P1 und der Lichtpunkt PL mittels der Verstelleinrichtung überlagert werden, wobei der Verfahrweg der Verstelleinrichtung ermittelt wird, dass in einem sechsten Schritt in der Steuereinheit die Fehlstellungsdaten bezogen auf den Sollpunkt P1 errechnet werden und dass bei einer errechneten Abweichung in einem siebten Schritt die Lichteinheit mittels der Einstelleinrichtung justiert wird.
- Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass im sechsten Schritt die Berechnung der Fehlstellungsdaten durch eine Drehmatrixmultiplikation durchgeführt wird und die Abweichung durch Anwendung des Minimalwertproblem-Ansatzes gelöst wird. Alternativ kann im sechsten Schritt die Berechnung der Fehlstellungsdaten über eine Pixelumschaltung durchgeführt werden und die Abweichung durch die Steuereinheit berechnet werden. Hierdurch wird ein Verfahren geschaffen, das unabhängig vom Abstand und unabhängig von der Beschaffenheit des Verkehrsraumes einzusetzen ist und das unabhängig davon ist, wie die Orientierung der Bilderfassungseinheit, der zusätzlichen Lichtquelle und der Lichteinheit zu der Fläche ist, auf die die HDG und das Lichtobjekt projiziert wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges im Nutzbetrieb, bei der eine Justage einer Lichteinheit eines Leuchtsystems vorgenommen wird, -
2a ,2b eine schematische Darstellung der Funktionsweise der Drehmatrixmultiplikation, und -
3 ein Blockschaltbild zur Justage einer Lichteinheit des Leuchtsystems. -
1 zeigt ein Fahrzeug2 im Nutzbetrieb, beispielsweise im Stillstand, zum Beispiel an einer Ampel oder im Stau, oder geparkt an einer Garagenfront4 . Das Verfahren zur Justage einer Lichteinheit12 ist jedoch auch in Fahrsituationen möglich. Das Fahrzeug2 weist ein Leuchtsystem6 auf, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine in3 schematisch dargestellte Steuereinheit26 , eine im Fahrzeugbug8 , vorzugsweise der Windschutzscheibe angeordnete Bilderfassungseinheit10 sowie zwei Lichteinheiten12 , die jeweils an sich bekannte Scheinwerfer14 mit integrierten klassischen, als Stellantriebe ausgeführten Einstelleinrichtungen15 , als Lichtquelle aufweisen. Darüber hinaus ist auch noch eine zusätzliche Lichtquelle11 , beispielsweise ein Laser, vorgesehen, der ein Lichtobjekt in Form eines Punktes PL auf der Garagenfront abbildet. Es sollte deutlich sein, dass hier im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber lediglich von einer Lichtquelle11 mit einem Scheinwerfer ausgegangen wird. Des Weiteren betrifft die nachfolgende Beschreibung auch lediglich die Justage einer Lichteinheit12 . - Der Begriff Einstelleinrichtung ist hier so zu verstehen, dass sowohl ein mechanischer Stellantrieb als auch eine elektronische Pixelansteuerung unter diesen Begriff fällt.
- Bei eingeschalteten Scheinwerfern
14 des Kraftfahrzeuges2 ergibt sich an der Projektionsfläche4 die in durchgezogenen Linien dargestellte Hell-Dunkel-Grenze16 . Diese Hell-Dunkel-Grenze weist insbesondere den Punkt P1 auf. In gestrichelter Linie ist eine weitere Hell-Dunkel-Grenze18 gezeigt, die die in einer Steuereinheit26 hinterlegte Soll-Hell-Dunkel-Grenze mit dem Punkt P1Soll beschreibt. Es könnte auch ein anderer charakteristischer Punkt hinterlegt sein. Die Abweichung zwischen dem Punkt P1 und P1Soll beschreibt die Fehlstellung, gekennzeichnet durch die Winkel α und β. - Der Laser wirft nun einen Lichtpunkt PL an die Projektionsfläche. In der Steuereinheit
26 ist als Rechenoperation für den Vektor zum zusätzlichen Lichtpunkt PL ausgehend von einem Koordinatenursprung g = m × m + m 0 hinterlegt, wobei m über die Laufzeitmessung der in dem Gehäuse des Lasers11 vorgesehenen Laufzeitmessungseinheit bekannt ist. m ist der Richtungsvektor des Lichtpunkt PL ausgehend von dem Laser11 und m 0 beschreibt die Anbauposition des Lasers11 ausgehend vom Koordinatenursprung. Durch die Abstandsmessung m des Lasers und das iterative Verfahren des Punktes P1 in den Laserpunkt PL mit horizontalem und vertikalen Winkeln oder durch das Umschalten der Pixel bei einem Pixelscheinwerfer ist die Fehlstellung des Scheinwerfers bestimmbar. - Nachfolgend kann dann die Einstelleinrichtung
15 die Lichteinheit14 justieren. Dies kann dann beispielsweise mittels der Rechenoperation (Drehmatrixmultiplikation) vorgenommen werden, die anhand der2a und2b dargestellt ist. - Hier soll eine Referenzverschiebung am Beispiel der Überführung eines Punktes a in den Punkt e gezeigt werden. Zunächst erfolgt eine Drehung um den Winkel φ1 zum Punkt b und eine Drehung um den Winkel ψ1 zum Punkt c. Dann erfolgt eine Drehung um den Winkel ψ2 zum Punkt d und schließlich eine Drehung φ2 zum Punkt P1´. Der Startvektor zum Punkt a wird mit x1 und der Zielvektor zum Punkt e mit x 1´ bezeichnet. Der Zielvektor x 1´ ist also x 1´ = D φ2 × D ψ2 × D φ1 × D ψ1 × x 1. Es sollte deutlich sein, dass hier lediglich ein Beispiel für eine Referenzverschiebung dargestellt ist. Andere Referenzverschiebungen sind natürlich möglich. Mit Hilfe der Drehmatrixmultiplikation kann also auf besonders einfache Art und Weise durch einen nicht weiter dargestellten Stellantrieb eine Justage der Lichteinheit
14 vorgenommen werden. - Anhand des in
3 dargestellten Blockschaltbildes unter Zuhilfenahme von1 soll nun das Verfahren zur Justage der Lichteinheit12 näher erläutert werden. In einem ersten Schritt werden die HDGs16 auf einer Projektionsfläche4 , die sich im Verkehrsraum19 befindet, abgebildet. Dies erfolgt durch Aktivierung der Scheinwerfer14 , dargestellt durch den Pfeil20 . In einem zweiten Schritt wird ein Punkt P1 der HDG16 durch die Bilderfassungseinheit10 ermittelt, dargestellt durch den Pfeil22 . Mit Pfeil24 ist die Übermittlung dieser Bilddaten von P1 für eine Pixelposition PI1 an die Steuereinheit26 dargestellt. Die Steuereinheit26 ist ebenfalls, dargestellt durch den Pfeil30 , mit dem Scheinwerfer14 und somit mit der Einstelleinrichtung15 , die hier auch die Verstelleinrichtung bildet, verbunden. - In einem dritten Schritt wird durch die zusätzliche Lichtquelle
11 ein Lichtpunkt PL ausgestrahlt und wobei in einem vierten Schritt die Pixelposition des Lichtpunktes PL ermittelt wird (Doppelpfeil36 ). In einem fünften Schritt werden der Punkt P1 und der Lichtpunkt PL mittels der Verstelleinrichtung15 überlagert (Pfeil20 ), wobei der Verfahrweg der Verstelleinrichtung15 ermittelt wird (Pfeil30 ), so dass in einem sechsten Schritt in der Steuereinheit26 die Fehlstellungsdaten bezogen auf den Sollpunkt P1 errechnet werden und dass bei einer errechneten Abweichung in einem siebten Schritt die Lichteinheit14 mittels der Einstelleinrichtung15 justiert wird, dargestellt durch den Infoblock28 und den Pfeil31 . Dabei wird dem Scheinwerfer die Information über den Pfeil31 übermittelt, wie groß die Fehlstellung α, β ist. - Sei es durch Verwendung des Abblendlichtes der Scheinwerfer
14 oder durch besondere Funktionen, wie Nachführung, Ausblendung oder Markierung, dargestellt durch den Block32 und Pfeil34 ist nun eine optimale Lichtverteilung gewährleistet. Es sollte deutlich sein, dass die Einstellung der Scheinwerfer nicht dauerhaft erfolgen muss. Darüber hinaus ist mit Pfeil60 die Möglichkeit angedeutet, dass an die Bilderfassungseinheit10 die Fehlstellung des Scheinwerfers14 übermittelt wird und eine optische Kopplung der Bilderfassungseinheit10 und der Scheinwerfer14 erzeugt wird. Die Bilderfassungseinheit bezieht hierbei die Fehlstellung bei der Ausleuchtung des Verkehrsraums19 mit ein. Bei einem Pixelscheinwerfer kann eine Justage auch durch ein An- bzw. Abschalten von einzelnen Pixeln vorgenommen werden. In diesem Falle ist die Verstelleinrichtung15 nicht mehr durch einen klassischen mechanischen Stellantrieb beziehungsweise die Einstelleinrichtung ausgebildet, sondern durch eine elektronische Steuerung zum An- bzw. Abschalten von Pixeln. Auch ist es denkbar, das der Ist-Verfahrweg mittels des Lasers11 durchgeführt und erfasst wird. - Fehlstellungen bei einer bestimmten vorgenommenen Einstellung können gespeichert und bei zukünftigen Einstellungen in das Justageverfahren integriert werden. Auch ist es natürlich denkbar, dass mehrere Referenzverschiebungsläufe auch für mehrere Punkte der HDG’s
16 durchgeführt werden. - Darüber hinaus sollte deutlich sein, dass bei der erfolgten Darstellung die Drehmatrixmultiplikation bezüglich des Scheinwerfermittelpunktes definiert wird. Weicht, wie im Normalfall üblich, die Bilderfassungseinheit vom Scheinwerfermittelpunkt ab, so sind die erfassten Bilddaten mittels der geeigneten Rechenoperationen auf den einzustellenden Scheinwerfermittelpunkt zu skalieren.
- 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
-
- DE 102007049619 A1 [0002]
Claims (9)
- Leuchtsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Steuereinheit (
26 ), mit mindestens einer Bilderfassungseinheit (10 ), mit zumindest einer Lichteinheit (12 ), die mindestens eine Lichtquelle (14 ) aufweist, wobei die Lichteinheit (12 ) mittels mindestens einer Einstelleinrichtung (15 ) einstellbar ist und wobei die Lichteinheit (12 ) im aktivierten Zustand eine Lichtverteilung erzeugt, derart, dass eine Justage der Lichteinheit (12 ) mittels der Steuereinheit (26 ) durchführbar ist, wobei mindestens eine zusätzliche Lichtquelle (11 ) vorgesehen ist, durch die ein zusätzliches Lichtobjekt erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laufzeitmessungseinheit (11 ) vorgesehen ist und dass mittels der Bilderfassungseinheit (10 ) mindestens ein charakteristischer Punkt P1 der Lichtverteilung, beispielsweise ein Punkt einer erzeugten Hell-Dunkel-Grenze (16 ), kurz HDG, und eine zugehörige Pixelposition PI1 der Bilderfassungseinheit (10 ) ermittelbar ist, wobei die Steuereinheit (26 ) derart mit einer Verstelleinrichtung (15 ) steuerungstechnisch verbunden ist, dass eine Referenzverschiebung des Punktes P1 in einen Punkt PL des Lichtobjektes oder vice versa durchführbar ist, der Punkt PL und die zugehörige Pixelposition PIL der Bilderfassungseinheit (10 ) ermittelbar ist und die Referenzverschiebung in der Steuereinheit (26 ) auswertbar ist. - Leuchtsystem nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (
26 ) als Rechenoperation für den Vektor zum zusätzlichen Lichtobjekt ausgehend von einem Koordinatenursprung g = m × m + m 0 hinterlegt ist, wobei m über die Laufzeitmessung der Laufzeitmessungseinheit bekannt ist, m der Richtungsvektor des Lichtobjektes ausgehend von der zusätzlichen Lichtquelle (11 ) ist und wobei m 0 die Anbauposition der zusätzlichen Lichtquelle (11 ) ausgehend vom Koordinatenursprung beschreibt, wobei für einen Sollpunkt P1Soll ein geometrisches Verhältnis zum Lichtobjekt ausgehend von der Bilderfassungseinheit (10 ) in der Steuereinheit (26 ) hinterlegt ist, derart, dass eine Fehlstellung der Lichteinheit (12 ) über eine Laufzeitmessung m durch einen Laser und durch den Verfahrweg (horizontal, vertikal) eines charakteristischen Punktes der Hell-Dunkel-Grenze in den Laser ermittelbar ist. - Leuchtsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit (
12 ) als Einstelleinrichtung (15 ) eine der jeweiligen Lichtquelle (14 ) zugeordnete Stellmotorik aufweist. - Leuchtsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlstellung mittels eines Minimalwertproblem-Ansatzes ermittelbar ist.
- Leuchtsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (
14 ) als LED-Einheit mit einem Matrixbeam ausgebildet ist, wobei die Einstelleinrichtung (15 ) durch eine Pixelumschalteinrichtung ausgebildet ist. - Leuchtsystem nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Lichtquelle (
11 ) als Laser ausgebildet ist und das zusätzliche Lichtobjekt ein Laserpunkt PL ist. - Leuchtsystem nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung durch die Einstelleinrichtung (
15 ) ausgebildet ist. - Verfahren zur Justage einer Lichteinheit (
12 ) eines Leuchtsystems (6 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine charakteristische Lichtverteilung, beispielsweise in Form einer HDG (16 ), im Verkehrsraum (4 ) abgebildet wird, dass in einem zweiten Schritt die Pixelposition mindestens eines ersten Punktes P1 der HDG (16 ) ermittelt wird, dass in einem dritten Schritt durch die zusätzliche Lichtquelle (11 ) ein Lichtobjekt mit einem Lichtpunkt PL ausgestrahlt wird, dass in einem vierten Schritt die Pixelposition des Lichtpunktes PL ermittelt wird, dass in einem fünften Schritt der Punkt P1 und der Lichtpunkt PL mittels der Verstelleinrichtung überlagert werden, wobei der Verfahrweg der Verstelleinrichtung ermittelt wird, dass in einem sechsten Schritt in der Steuereinheit (26 ) die Fehlstellungsdaten bezogen auf den Sollpunkt P1 errechnet werden und dass bei einer errechneten Abweichung in einem siebten Schritt die Lichteinheit (12 ) mittels der Einstelleinrichtung (15 ) justiert wird. - Verfahren zur Justage einer Lichteinheit (
12 ) eines Leuchtsystems (6 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im sechsten Schritt die Berechnung der Fehlstellungsdaten durch eine Drehmatrixmultiplikation durchgeführt wird und die Abweichung durch Anwendung des Minimalwertproblem-Ansatzes gelöst wird. Verfahren zur Justage einer Lichteinheit eines Leuchtsystems (6 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im sechsten Schritt die Berechnung der Fehlstellungsdaten über eine Pixelumschaltung durchgeführt wird und die Abweichung durch die Steuereinheit (26 ) berechnet wird.
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- 2013-05-29 DE DE102013105506.0A patent/DE102013105506A1/de active Pending
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