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GEBIET DER ERFIDNUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zum Steuern eines Beleuchtungssystems für ein Fahrzeug und insbesondere Systeme und Verfahren zum Steuern eines Beleuchtungssystems für ein Fahrzeug auf der Grundlage von Umgebungslichtbedingungen.
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HINTERGRUND
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Kraftfahrzeuge weisen heutzutage Beleuchtungssysteme auf, die eine oder mehrere Innen- und Außenleuchten enthalten, welche für eine Vielfalt von Zwecken verwendet werden. Allgemein sind die Innenleuchten konstruiert, um genügend Licht bereitzustellen, damit sichergestellt ist, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs alle Bedienelemente sehen kann, die zum Betreiben des Kraftfahrzeugs benötigt werden. Wohingegen die Außenleuchten konstruiert sind, um sicherzustellen, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Kraftfahrzeug bei Nacht oder in anderen Umgebungen mit eingeschränkter Sicht, etwa Nebel, betreiben kann. Im Allgemeinen sind diese Beleuchtungssysteme so konstruiert, dass sie eine Stromversorgung mit etwa 12 V verwenden, um sowohl die Innen- als auch die Außenleuchten mit Strom zu versorgen. Gegenwärtig enthalten Beleuchtungssysteme für Kraftfahrzeuge einen Umgebungslichtsensor, der verwendet wird, um die Fahrzeugaußenleuchten in Ansprechen darauf, dass das detektierte Umgebungslicht über oder unter einem Schwellenwert liegt, automatisch ein- oder auszuschalten. Zudem können aktuelle Beleuchtungssysteme zum Betreiben von Innenleuchten in einem Kraftfahrzeug ermöglichen, dass der Fahrer die Intensität oder Helligkeit einer oder mehrerer der Innenleuchten manuell justiert.
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In vielen Fällen kann die von einem Anwender benötigte Lichtmenge, um das Kraftfahrzeug sicher zu betreiben, kleiner als die Lichtmenge sein, die von den Innen- und/oder Außenleuchten der Beleuchtungssysteme im eingeschalteten Zustand geliefert wird. Folglich verschwenden aktuell verfügbare Kraftfahrzeugbeleuchtungssysteme Energie in der Form von Licht, das sowohl von den Innen- als auch Außenleuchten über die Lichtmenge hinaus erzeugt wird, die vom Fahrer des Kraftfahrzeugs benötigt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein System zum Steuern eines Beleuchtungssystems für ein Fahrzeug einen Umgebungslichtsensor, der betrieben werden kann, um ein Niveau des Umgebungslichts zu detektieren, und eine Beleuchtungsschaltung. Das System umfasst außerdem eine Logiksteuerungseinheit, die betrieben werden kann, um ein oder mehrere Eingabesignale von einer Fahrzeugsteuerungseinheit, einer Anwendereingabevorrichtung und dem Umgebungslichtsensor zu empfangen. Die Logiksteuerungseinheit steuert in Ansprechen darauf auf der Grundlage des einen oder der mehreren Eingabesignale eine Spannung an der Beleuchtungsschaltung, um eine minimale Spannung bereitzustellen.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Beleuchtungssystems für ein Fahrzeug, dass ein erstes Eingabesignal von einem Umgebungslichtsensor, das ein Umgebungslichtniveau anzeigt, empfangen wird. Das Verfahren umfasst außerdem, dass ein zweites Eingabesignal von einer Fahrzeugsteuerungseinheit, das eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Fahrzeug anzeigt, empfangen wird, und dass ein drittes Eingabesignal von einer Anwendereingabevorrichtung empfangen wird, das einen gewünschten Betriebsmodus des Beleuchtungssystems anzeigt. Das Verfahren umfasst ferner, dass in Ansprechen darauf auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Eingabesignale eine Spannung an einer Beleuchtungsschaltung gesteuert wird, um eine minimale Spannung bereitzustellen.
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Bei noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst ein System zum Steuern eines Beleuchtungssystems für ein Fahrzeug einen Umgebungslichtsensor, der betrieben werden kann, um ein Umgebungslichtniveau zu detektieren, und eine Beleuchtungsschaltung mit einem oder mehreren Innenleuchten und einer oder mehreren Außenleuchten. Das System umfasst außerdem eine Logiksteuerungseinheit, die betrieben werden kann, um eine Ausgangsspannung für die Beleuchtungsschaltung in Ansprechen auf ein oder mehrere Eingabesignale bereitzustellen, welche sie von einer Fahrzeugsteuerungseinheit, einer Anwendereingabevorrichtung und dem Umgebungslichtsensor empfängt. Daraufhin stellen die eine oder die mehreren Innenleuchten und die eine oder die mehreren Außenleuchten ein zum Betrieb des Fahrzeugs benötigtes minimales Helligkeitsniveau bereit.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur als Beispiel in der folgenden genauen Beschreibung von Ausführungsformen, wobei die genaue Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
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1 ein Blockdiagramm eines Systems zum Steuern eines Beleuchtungssystems eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
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2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Beleuchtungssystems eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist; und
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3 ein Graph ist, der ein variables Spannungsniveau einer Beleuchtungsschaltung auf der Grundlage von Umgebungslichtbedingungen darstellt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist nur beispielhaft und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken.
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Bei den meisten Kraftfahrzeugen sind Leuchten so gewählt, dass sie eine ausreichende Lichtmenge bei allen Umgebungsbeleuchtungsbedingungen, die Bedingungen mit sehr wenig Umgebungslicht einschließen, bereitstellen. Wenn diese Leuchten bei Bedingungen mit erhöhten Umgebungslichtmengen verwendet werden, erzeugen diese Leuchten folglich mehr Licht als vom Fahrer benötigt wird und verschwenden Energie. Bei einem Beispiel enthält ein Kraftfahrzeug eine Glühbirne, die einen festgelegten Widerstandswert von etwa 4,12 Ohm aufweist. Wenn die Glühbirne folglich mit einer Last von 12 V betrieben wird, beträgt die von der Glühbirne verbrauchte Leistung etwa 35 W. Wenn die gleiche Glühbirne mit Lasten von 8 V oder 10 V betrieben wird, beträgt die von der Glühbirne verbrauchte Leistungsmenge etwa 15,5 W bzw. 24,3 W. Dies führt zu Leistungsersparnissen von etwa 19,5 W bzw. 10,7 W. Zudem betreiben viele aktuelle Kraftfahrzeugbeleuchtungssysteme die Leuchten periodisch bei Leistungsniveaus über 12 V, was nicht nur zu verschwendeter Energie führt sondern auch die Lebensdauer der Leuchten verringern kann.
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Mit Bezug nun auf 1 ist ein Blockdiagramm eines Beleuchtungssteuerungssystems 100 zum Steuern eines Kraftfahrzeugbeleuchtungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt. Das System umfasst auch einen Umgebungslichtsensor 102, eine Anwendereingabevorrichtung 104 und eine Fahrzeugsteuerungseinheit 106, die alle mit einer Logiksteuerungseinheit 108 in Verbindung stehen. Bei beispielhaften Ausführungsformen kann die Logiksteuerungseinheit 108 ein oder mehrere Eingabesignale vom Umgebungslichtsensor 102, der Anwendereingabevorrichtung 104 und/oder der Fahrzeugsteuerungseinheit 106 empfangen. Auf der Grundlage der empfangenen Eingabesignale steuert die Logiksteuerungseinheit 108 die Eingabespannung an der Beleuchtungssteuerungsschaltung 110. Bei beispielhaften Ausführungsformen kann die Beleuchtungsschaltung 110 eine oder mehrere Innen- und/oder Außenleuchten 112 eines Kraftfahrzeugs umfassen.
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Bei beispielhaften Ausführungsformen kann der Umgebungslichtsensor 102 ein fotoelektrischer Sensor, eine Fotozelle, ein lichtabhängiger Widerstand oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung sein. Der Umgebungslichtsensor 102 wird verwendet, um Umgebungslicht oder Helligkeit auf eine Weise zu detektieren, die dem menschlichen Auge ähnelt. Bei beispielhaften Ausführungsformen liefert der Umgebungslichtsensor 102 ein Eingabesignal an die Logiksteuerungseinheit 108, das die Umgebungslichtbedingungen des Kraftfahrzeugs anzeigt. Das Beleuchtungssteuerungssystem 100 kann das Eingabesignal verwenden, um in Ansprechen darauf die Intensität einer oder mehrerer Innen- und/oder Außenleuchten 112 des Kraftfahrzeugs zu justieren. Bei einer Ausführungsform kann der Umgebungslichtsensor 102 ein Signal mit einer Amplitude zwischen null und fünf Volt liefern, wobei die Amplitude des Signals proportional zu den detektierten Umgebungslichtbedingungen ist. Bei beispielhaften Ausführungsformen kann das Beleuchtungssteuerungssystem 100 mehrere Umgebungslichtsensoren 102 enthalten, die an verschiedenen Stellen am Kraftfahrzeug angeordnet sein können.
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Bei beispielhaften Ausführungsformen steuert die Logiksteuerungseinheit 108 die Eingabespannung an der Beleuchtungssteuerungsschaltung 110, um sicherzustellen, dass von den Innen- und/oder Außenleuchten eine ausreichende Lichtmenge erzeugt wird, so dass der Fahrer das Kraftfahrzeug sicher betreiben kann, während die vom Beleuchtungssystem verbrauchte Leistung minimiert wird. Zum Beispiel kann die Logiksteuerungseinheit 108 ein Signal vom Umgebungslichtsensor 102 empfangen, das anzeigt, dass das Umgebungslichtniveau des Kraftfahrzeugs bei Tageslichtbedingungen oder Bedingungen mit viel Umgebungslicht liegt. In Ansprechen darauf kann die Logiksteuerungseinheit 108 eine Spannung von etwa 0 V an die Beleuchtungsschaltung 110 liefern. Bei einem anderen Beispiel kann die Logiksteuerungseinheit 108 ein Signal vom Umgebungslichtsensor 102 empfangen, das anzeigt, dass das Umgebungslichtniveau des Kraftfahrzeugs bei Nachtbedingungen oder Bedingungen mit wenig Umgebungslicht liegt. In Ansprechen darauf kann die Logiksteuerungseinheit 108 eine Eingabespannung von etwa 12 V an die Beleuchtungsschaltung 110 liefern. Bei noch einem anderen Beispiel kann die Logiksteuerungseinheit 108 ein Signal vom Umgebungslichtsensor 102 empfangen, das anzeigt, dass das Umgebungslichtniveau des Kraftfahrzeugs bei Dämmerungsbedingungen oder Bedingungen mit moderatem Umgebungslicht liegt. In Ansprechen darauf kann die Logiksteuerungseinheit 108 eine Eingabespannung von etwa 10 V an die Beleuchtungsschaltung 110 liefern. Bei beispielhaften Ausführungsformen kann die Logiksteuerungseinheit 108 eine Umgebungslichttabelle 114 enthalten oder damit in Verbindung stehen, die ein minimales benötigtes Helligkeitsniveau der Außenleuchten als Funktion des detektierten Umgebungslichtniveaus liefert.
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Bei beispielhaften Ausführungsformen kann die Anwendereingabevorrichtung 104 der Logiksteuerungseinheit 108 ein oder mehrere Eingabesignale liefern, die einen vom Fahrer gewünschten Betriebsmodus des Beleuchtungssystems angeben. Die Betriebsmodi des Beleuchtungssystems können einen Modus mit voller Leistung, einen Sparmodus oder einen Ausgeschaltet-Modus umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Wenn der Modus mit voller Leistung vom Fahrer des Kraftfahrzeugs gewählt wird, liefert die Logiksteuerungseinheit 108 eine Ausgabe von 12 V an die Beleuchtungsschaltung 110, welche die Leuchten mit maximaler Helligkeit unabhängig vom Umgebungslichtniveau betreibt. Wenn vom Fahrer des Kraftfahrzeugs der Ausgeschaltet-Modus gewählt wird, liefert die Logiksteuerungseinheit 108 eine Ausgabe von 0 V an die Beleuchtungsschaltung 110 unabhängig vom Umgebungslichtniveau. Wenn vom Fahrer des Kraftfahrzeugs der Spar-Modus gewählt wird, liefert die Logiksteuerungseinheit 108 ein Ausgangssignal zwischen 0 und 14 V an die Beleuchtungsschaltung 110 auf der Grundlage des detektierten Umgebungslichtniveaus, was dazu führt, dass die Innen- und Außenleuchten bei einem Helligkeitsniveau auf der Grundlage des detektierten Umgebungslichtniveaus betrieben werden.
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Bei beispielhaften Ausführungsformen kann die Fahrzeugsteuerungseinheit 106 der Logiksteuerungseinheit 108 ein oder mehrere Eingabesignale liefern, die eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Fahrzeugs angeben. Bei einer Ausführungsform kann die Fahrzeugsteuerungseinheit 106 ein Eingabesignal an die Logiksteuerungseinheit 108 liefern, das anzeigt, dass das Beleuchtungssystem 100 mit einem maximalen Helligkeitsniveau betrieben werden soll. Bei einem Beispiel kann die Fahrzeugsteuerungseinheit 106 feststellen, dass einer der Frontscheinwerfer durchgebrannt ist und der verbleibende Frontscheinwerfer daher auch bei moderaten Umgebungslichtbedingungen bei seiner vollen Helligkeit betrieben werden soll. Bei einem anderen Beispiel kann es ein Niederspannungs-Batterieladezustand erforderlich machen, dass der Energiespeicher-Wiederaufladeaktor, d. h. eine Lichtmaschine oder ein DC/DC-Wandler, nicht bei dem Einstellpunkt mit maximaler Ausgangsspannung arbeitet. In diesem speziellen Fall, aber nicht auf diesen beschränkt, kann die Lichtmaschine ihre Ausgangsspannung auf ein ideales Spannungsniveau reduzieren, das für die Innen- und/oder Außenbeleuchtung optimiert ist. Indem das Ausgangsspannungsniveau reduziert wird, muss die Beleuchtungsschaltung 110 die Beleuchtungsausgänge nicht mehr pulsbreitenmodulieren, was zu einem Betrieb der Leuchten mit kontinuierlicher Leitung führt. Dies würde interne und externe Leistungsverluste durch die Pulsbreitenmodulation beseitigen, wodurch der elektrische Wirkungsgrad des Fahrzeugs erhöht wird und potentiell die Lebensdauer der Innen- und Außenleuchten erhöht wird. Es ist festzustellen, dass es eine große Anzahl von Bedingungen gibt, bei denen die Fahrzeugsteuerungseinheit 106 die Logiksteuerungseinheit 108 anweisen kann, das Beleuchtungssystem entweder in einem Ausgeschaltet-Betriebsmodus oder einem Betriebsmodus mit voller Leistung zu betreiben.
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Indem die Leuchten des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage der Umgebungslichtbedingungen eingeschaltet oder ausgeschaltet werden oder ihre Intensität justiert wird, kann das Beleuchtungssteuerungssystem 100 Batterieleistung einsparen oder zusätzliche Sicherheit bereitstellen, wobei die Notwendigkeit zum manuellen Justieren von sowohl den Innen- als auch den Außenleuchten beseitigt wird. Bei beispielhaften Ausführungsformen kann ein Kraftfahrzeugbeleuchtungssystem mehrere Leuchten enthalten, die verwendet werden, um verschiedene Abschnitte der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs zu beleuchten. Die Leuchten sind mit der Beleuchtungssteuerungsschaltung 110 verbunden, welche die Spannung steuert, die an jede der Leuchten geliefert wird. Die Beleuchtungssteuerungsschaltung 110 wird von der Logiksteuerungseinheit 108 gesteuert, die programmiert ist, um sicherzustellen, dass die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs korrekt beleuchtet wird, während außerdem Leistung eingespart wird.
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Mit Bezug nun auf 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Beleuchtungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Das Verfahren umfasst, dass ein erstes Eingabesignal von einem Umgebungslichtsensor empfangen wird, das ein Umgebungslichtniveau anzeigt, wie bei Block 200 gezeigt ist. Das Verfahren umfasst außerdem, dass ein zweites Eingabesignal von einer Fahrzeugsteuerungseinheit empfangen wird, das eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Fahrzeugs anzeigt, wie bei Block 202 gezeigt ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein drittes Eingabesignal von einer Anwendereingabevorrichtung empfangen wird, das einen gewünschten Betriebsmodus des Beleuchtungssystems anzeigt, wie bei Block 204 gezeigt. Wie bei Block 206 gezeigt ist, umfasst das Verfahren außerdem, dass eine Spannung an einer Beleuchtungsschaltung in Ansprechen darauf auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Eingabesignale gesteuert wird, um eine minimale Spannung bereitzustellen. Bei beispielhaften Ausführungsformen kann eine Umgebungslichttabelle verwendet werden, um ein Minimalniveau der benötigten Helligkeit der Innen- und/oder Außenleuchten als Funktion des detektierten Umgebungslichtniveaus zu bestimmen.
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Mit Bezug nun auf 3 ist ein Graph gezeigt, der ein variables Spannungsniveau einer Beleuchtungsschaltung auf der Grundlage von Umgebungslichtbedingungen darstellt. Der Graph veranschaulicht verschiedene Spannungsniveaus im Kraftfahrzeug als Funktion der Zeit. Die in dem Graphen dargestellten Systemspannungen umfassen: die maximale Spannungsausgabe 302 der Lichtmaschine; die Nennspannungsausgabe 304 der Lichtmaschine; die Beleuchtungsschaltungsspannung 306; die vom Umgebungslichtsensor erzeugte Maximalspannung 308; und die vom Umgebungslichtsensor erzeugte Spannung 310. Wie durch den Graphen dargestellt ist, verändert sich die Beleuchtungsschaltungsspannung 306 im Lauf der Zeit und steht in direkter Korrelation zu der Spannung 310, die vom Umgebungslichtsensor erzeugt wird. Wie in Sektionen 312 und 314 des Graphen gezeigt ist, steigt dann, wenn die vom Umgebungslichtsensor erzeugte Spannung 310 ansteigt, auch die Beleuchtungsschaltungsspannung 306 an. Wie in Sektionen 314 und 316 des Graphen gezeigt ist, nimmt auf ähnliche Weise dann, wenn die vom Umgebungslichtsensor erzeugte Spannung 310 abnimmt, auch die Beleuchtungsschaltungsspannung 306 ab.
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Bei beispielhaften Ausführungsformen kann das Beleuchtungssystem eine oder mehrere Innenleuchten und eine oder mehrere Außenleuchten umfassen. Die im Beleuchtungssystem enthaltenen Leuchten können von einem beliebigen geeigneten Typ sein, wie zum Beispiel lichtemittierende Dioden, Glühlampen, Halogenleuchten oder Xenonleuchten, sind aber nicht darauf beschränkt. Bei beispielhaften Ausführungsformen kann das Beleuchtungssystem verschiedene Kombinationen von Beleuchtungstypen umfassen, die über das Innere und Äußere des Kraftfahrzeugs hinweg verteilt sind.
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Bei beispielhaften Ausführungsformen kann das Kraftfahrzeug ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug sein. Indem die Leistung minimiert wird, die durch das Beleuchtungssystem verbraucht wird, kann das Beleuchtungssteuerungssystem 100 die Reichweite des Kraftfahrzeugs erhöhen. Bei beispielhaften Ausführungsformen kann das Beleuchtungssteuerungssystem einen Zuwachs bei der Reichweite des Kraftfahrzeugs von etwa 1% liefern.
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Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht einschränken. Die Singularformen ”einer, eine, eines” und ”der, die, das” sollen bei der Verwendung hierin auch die Pluralformen umfassen, sofern es der Kontext nicht deutlich anders anzeigt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe ”umfasst” und/oder ”umfassend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben nicht ausschließen.
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Die hier dargestellten Flussdiagramme sind nur ein Beispiel. Es kann viele Variationen dieses Diagramms oder der Schritte (oder Operationen), die darin beschrieben sind, geben, ohne von der Idee der Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel können die Schritte in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden oder Schritte können hinzugefügt, gelöscht oder modifiziert werden. Alle diese Variationen werden als Teil der beanspruchten Offenbarung betrachtet.
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Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Äquivalente aller Mittel oder Schritte plus Funktionselemente in den nachstehenden Ansprüchen sind so gedacht, dass sie eine beliebige Struktur, Material oder Handlung zum Ausführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen umfassen, wie speziell beansprucht. Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zur Darstellung und Beschreibung präsentiert, sie ist aber nicht als umfassend oder begrenzt auf die Offenbarung in der offenbarten Form gedacht. Dem Fachmann werden sich viele Modifikationen und Variationen ergeben, ohne den Umfang und Geist der Offenbarung zu verlassen. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und die praktische Anwendung bestmöglich zu erläutern, und um Fachleute in die Lage zu versetzen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, die für die spezielle betrachtete Verwendung geeignet sind.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Elemente derselben durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zudem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang derselben zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der Anmeldung fallen.
