DE102014220652A1 - Vehicle window with a window heating and heating and sensor unit for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Fahrzeugscheibe mit einer Scheibenheizung beschrieben, wobei die Scheibenheizung mindestens einen IR-Emitter (1a–3c) aufweist, der an einer Längsseite (12a; 12b) der Fahrzeugscheibe (10) angeordnet ist. Der mindestens eine IR-Emitter ist in die Fahrzeugscheibe (10) hinein gerichtet. Ferner wird eine Heiz- und Sensoreinheit (70) für ein Fahrzeug beschrieben.The invention relates to a vehicle window with a window heater, wherein the window heater has at least one IR emitter (1a-3c) which is arranged on a longitudinal side (12a, 12b) of the vehicle window (10). The at least one IR emitter is directed into the vehicle window (10). Furthermore, a heating and sensor unit (70) for a vehicle is described.
Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrzeugscheibenheizungen. Es ist allgemein bekannt, den Belag (Eis, Regentropfen, Kondenswasser) von Fahrzeugscheiben mittels Verdampfung zu entfernen, wobei warme Luft an der Scheibe vorbeigeführt wird. The invention relates to the field of vehicle window heaters. It is generally known to remove the coating (ice, raindrops, condensation) of vehicle windows by evaporation, with warm air is guided past the disc.
Diese Vorgehensweise eignet sich bei den typischen verbrennungsmotorgetriebenen Kraftfahrzeugen, da dort warme Luft mittels des Abgasstroms mit einfachen Mitteln erzeugt werden kann. This procedure is suitable for the typical internal combustion engine-powered motor vehicles, since warm air can be generated there by means of the exhaust gas flow with simple means.
Jedoch bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen ist nicht bzw. nicht immer gewährleistet, dass ein Abgasstrom Wärme für eine Scheibenheizung oder zur Innenraumerwärmung bereit stellen kann. Die Verwendung von elektrischer Leistung zur Heizung ist jedoch ineffizient und verringert maßgeblich die Reichweite des Fahrzeugs. However, in electric or hybrid vehicles is not or not always guaranteed that an exhaust gas flow can provide heat for a window heating or interior heating. However, the use of electrical power to heat is inefficient and significantly reduces the range of the vehicle.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit der Entfernung von Belag auf Fahrzeugscheiben aufzuzeigen, die eine hohe Energieeffizienz aufweist und einfach umzusetzen ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Merkmalskombinationen und Eigenschaften ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen sowie mit der weiteren Beschreibung. It is therefore an object of the invention to show a possibility of removal of coating on vehicle windows, which has a high energy efficiency and is easy to implement. This object is solved by the subject matters of the independent claims. Further features, combinations of features and properties emerge with the dependent claims and with the further description.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es wird eine Fahrzeugscheibe mit einer Scheibenheizung beschrieben, wobei die Scheibenheizung mindestens einen IR-Emitter aufweist. Dieser ist an einer Längsseite der Fahrzeugscheibe angeordnet und ist in die Fahrzeugscheibe hinein gerichtet. Die schmalbandige IR-Strahlung ('IR' steht für Infrarot) wird durch den Brechungsindex von Wasser bzw. Eis, der sich von dem von Luft unterscheidet, in den Scheibenbelag hineingeleitet und somit von der Fahrzeugscheibe dort ausgekoppelt, wo sich der Belag befindet. Die Fahrzeugscheibe dient hierbei als Lichtwellenleiter. Nicht absorbierte Leistung wird etwa in Kombination mit einer IR-Wärmeschutzverglasung in den Innenraum ausgekoppelt und kann dort zur Innenraumerwärmung oder zur Unterstützung der Innenraumerwärmung dienen.It is described a vehicle window with a window heating, wherein the window heater has at least one IR emitter. This is arranged on a longitudinal side of the vehicle window and is directed into the vehicle window. The narrow-band IR radiation ('IR' stands for infrared) is guided by the refractive index of water or ice, which differs from that of air, in the disc covering and thus decoupled from the vehicle window where the pad is located. The vehicle window serves as an optical waveguide. Unabsorbed power is decoupled into the interior, for example in combination with an IR heat protection glazing, where it can be used to heat the interior or to support interior heating.
Durch die Anordnung des (mindestens einen) IR-Emitters an der Längsseite der Fahrzeugscheibe ergibt sich keine Sichtbehinderung für den Fahrer und es ergeben sich insbesondere Integrationsmöglichkeiten mit Fahrzeugkomponenten, die sich insbesondere an der oberen Kante der Fahrzeugscheibe befinden. Dadurch kann der mindestens eine IR-Emitter an einer Stelle angeordnet werden, an der sich etwa eine Innenspiegelbefestigung bzw. ein dachseitiges bzw. oberes Funktionszentrum (mit Regensensor und/oder Kamera) befindet. Die Befestigung der IR-Emitter stellt daher kein zusätzliches Sichthindernis dar, da ohnehin etwa in der Mitte der oberen Fahrzeugscheibenkante Komponenten angeordnet sind. Elektrische Zuleitungen, die zu diesen Komponenten (Innenspiegel, Funktionszentrum, Regensensor, Kamera) führen, können etwa auch zur Stromversorgung der Scheibenheizung verwendet werden. Es kann der gleiche Steuerungs-, Versorgungs- oder allgemein Kabelkanal für die Scheibenheizung wie auch für die genannten Komponenten verwendet werden. Zudem kann auch ein Gehäuse oder Modul verwendet werden, in dem die Scheibenheizung wie auch die genannten Komponenten untergebracht sind. Es können insbesondere die gleichen Befestigungselemente verwendet werden. The arrangement of the (at least one) IR emitter on the longitudinal side of the vehicle window results in no visual obstruction for the driver and, in particular, integration possibilities result with vehicle components which are located in particular on the upper edge of the vehicle window. As a result, the at least one IR emitter can be arranged at a location at which there is approximately an interior mirror attachment or a roof-side or upper functional center (with rain sensor and / or camera). The attachment of the IR emitter is therefore no additional visual obstacle, since components are arranged anyway approximately in the middle of the upper vehicle window edge. Electrical leads that lead to these components (interior mirror, function center, rain sensor, camera) can also be used to power the window heating. The same control, supply or general cable duct can be used for the window heating as for the components mentioned. In addition, a housing or module can be used, in which the disc heater as well as the components mentioned are housed. In particular, the same fastening elements can be used.
Zudem wird mit der Anordnung an der Längsseite eine gute Durchleuchtung der Scheibe erreicht, etwa wenn der mindestens eine IR-Emitter mittig an der Längsseite angeordnet ist. Es wurde erkannt, dass diese Anordnung eine bessere Durchleuchtung (d.h. homogenere Verteilung der Strahlungsleistung über die Fläche der Scheibe) ergibt, als bei seitlicher Einstrahlung.In addition, a good transillumination of the disc is achieved with the arrangement on the longitudinal side, for example when the at least one IR emitter is arranged centrally on the longitudinal side. It has been recognized that this arrangement provides better fluoroscopy (i.e., more homogeneous distribution of radiant power across the surface of the disc) than lateral irradiation.
Gleichzeitig läßt sich der Innenraum durch IR-Strahlung energieffeizient erwärmen. Die Erfindung erlaubt es insbesondere, IR-Wärmestrahlung zur Entfernung von (Wasser- oder Eis-)Belag auf der Scheibe zu verwenden, und erlaubt ferner eine Insassenerwärmung bzw. Innenraumerwärmung. Es kann in einer vorteilhafter Ausführung, z. B. in Verbund mit IR-Wärmeschutzverglasung (an der Außenseite der Scheibe, nicht an der Innenseite der Scheibe) die IR-Strahlung in den Fahrzeuginnenraum abgegeben werden, wodurch bei geeignetem (einstellbarem) Einstrahl/Einkoppelwinkel ein Großteil der IR-Leistung in den Innenraum abgestrahlt werden kann. Dadurch lässt sich eine angenehme Wärmebestrahlung für die Insassen von vorne erreichen. Die Leistung kann abhängig von der Funktion (Scheibenheizung / Insassen- bzw. Innenraumerwärmung) eingestellt werden, wobei für die Insassen- bzw. Innenraumerwärmung beispielsweise Bestrahlungsstärken von einigen 10 W/m2 reichen. At the same time, the interior can be heated by IR radiation energy efficient. In particular, the invention allows IR radiant heat to be used to remove (water or ice) debris on the pane and also allows for passenger warming. It may in an advantageous embodiment, for. B. in conjunction with IR heat protection glazing (on the outside of the disc, not on the inside of the disc), the IR radiation are emitted into the vehicle interior, whereby at a suitable (adjustable) Einstrahl / coupling angle a large part of the IR power in the interior can be radiated. This allows a pleasant heat radiation for the occupants from the front. The power can be adjusted depending on the function (window heating / occupant or indoor heating), for the occupant or interior heating, for example, irradiation levels of some 10 W / m 2 rich.
Die abgestrahlte Strahlungswärme wird üblicherweise von den Insassen als sehr angenehm empfunden. Um diesen Effekt zu erreichen, ist nur eine geringe Leistung notwendig, die deutlich unter der Leistung von bekannten, Luftstrom basierten Kfz-Klimaanlagen liegt, die bis zu 2,5–4 kW verbrauchen.The radiated radiant heat is usually perceived by the occupants as very pleasant. To achieve this effect, only a small power is required, which is well below the performance of known air-flow based automotive air conditioning systems, which consume up to 2.5-4 kW.
Als typisches Anwendungsbeispiel für die Erfindung, bei die Frontscheibe, die Heckscheibe und die Seitenfenster mit einer Gesamtfläche von ca. 6–8m2 erfindungsgemäß ausgestattet wird, würde die Erfindung bei ca. 50 W/m2 zu einem Gesamtleistungsverbrauch von 0,3 kW–0,4 kW führen, der signifikant unter der typischen Leistung von 2,5–4 kW bei herkömmlicher Heizungen liegt, die auf einer Klimaanlage basieren.As a typical application example of the invention, in which the windscreen, the rear window and the side windows are equipped with a total area of about 6-8m 2 according to the invention, the invention would at about 50 W / m 2 to a Total power consumption of 0.3 kW-0.4 kW, which is significantly below the typical power of 2.5-4 kW in conventional heaters based on air conditioning.
Als IR-Emitter eignen sich insbesondere IR-LEDs oder IR-Halbleiterlaser. Der mindestens eine IR-Emitter hat vorzugsweise eine Emissionswellenlänge bei 970 nm, 1200 nm, 1470 nm oder 1900 nm. Die Emissionswellenlänge kann um bis zu 5%, 3%, oder vorzugsweise nicht mehr als 2 % von diesen Angaben in die positive oder in die negative Richtung abweichen. Die volle Halbwertsbreite der Emissionswellenlänge beträgt typischerweise zwischen 15 und 30 nm, die Emissionswellenlänge ist auf lokale Absorptionsmaxima im Absorptionsspektrum von Wasser bzw. Eis abgestimmt.In particular, IR LEDs or IR semiconductor lasers are suitable as IR emitters. The at least one IR emitter preferably has an emission wavelength at 970 nm, 1200 nm, 1470 nm or 1900 nm. The emission wavelength may be up to 5%, 3%, or preferably not more than 2% of this information in the positive or in deviate the negative direction. The full half-width of the emission wavelength is typically between 15 and 30 nm, the emission wavelength being tuned to local absorption maxima in the absorption spectrum of water or ice.
Vorzugsweise ist der mindestens eine IR-Emitter in einem Mittenabschnitt der Längsseite der Fahrzeugscheibe angeordnet. Der Mittenabschnitt umfasst die Mitte der Längsseite, insbesondere die Mitte der oberen Kante der Scheibe. Der Mittenabschnitt ist nicht länger (in der Erstreckungsrichtung der Längsseite gesehen) als 30%, 20%, 10%, 5%, 2% oder 1% der Länge der (vorzugsweise oberen) Längsseite der Fahrzeugscheibe. Es ist jedoch auch eine Anordnung des mindestens einen IR-Emitters an der unteren Längsseite möglich. Alternativ und vorzugsweise zusätzlich kann mindestens einer der IR-Emitter an einem Ende oder an beiden Enden der Längsseite angeordnet sein. Es können daher der Mittenabschnitt der Längsseite und die beiden Ecken an dieser Längsseite jeweils mit mindestens einem IR-Emitter ausgestattet sein. Preferably, the at least one IR emitter is arranged in a middle section of the longitudinal side of the vehicle window. The center section comprises the middle of the longitudinal side, in particular the middle of the upper edge of the disc. The center portion is no longer (seen in the direction of extension of the longitudinal side) than 30%, 20%, 10%, 5%, 2% or 1% of the length of the (preferably upper) longitudinal side of the vehicle window. However, it is also possible to arrange the at least one IR emitter on the lower longitudinal side. Alternatively, and preferably in addition, at least one of the IR emitters may be arranged at one end or at both ends of the longitudinal side. Therefore, the center section of the longitudinal side and the two corners on this longitudinal side can each be equipped with at least one IR emitter.
Die Scheibenheizung weist vorzugsweise mehrere IR-Emitter auf, deren Hauptemissionsachsen in unterschiedliche Richtungen in die Fahrzeugscheibe hinein gerichtet sind. Die mehreren Emitter sind vorzugsweise größtenteils oder vollständig in dem Mittenabschnitt vorgesehen, können jedoch auch (alternativ oder zusätzlich) an den Ecken an der gleichen Längsseite angeordnet sein. Die IR-Emitter (insbesondere die am Mittenabschnitt angeordneten IR-Emitter) können auf einer gemeinsamen Leiterplatte oder einem anderen Verteiler angeordnet sein. Die IR-Emitter, die an der gleichen Ecke vorgesehen sind, können ebenso in gleicher Weise gemeinsam angeordnet sein. Die IR-Emitter am Mittenabschnitt emittieren IR-Strahlung von der gleichen Stelle (bzw. von dem gleichen Bereich) aus in die Fahrzeugscheibe hinein. Dies gilt auch für IR-Emitter, die sich an der gleichen Ecke befinden. Die Hauptemissionsachsen können im Wesentlichen hinsichtlich des Winkels gleich verteilt sein, insbesondere derart, dass die sich eine minimale Varianz der Leistung über die Fläche der Fahrzeugscheibe ergibt. Zudem können die IR-Emitter einen Abstrahlwinkel aufweisen, der die genannte Varianz minimiert, etwa Abstrahlwinkel von mehr als 20°, 40° oder 60°, wobei dies von der Anzahl der IR-Emitter abhängen kann (um die Varianz zu minimieren). Bei einer Anzahl n von IR-Emittern beträgt der Abstrahlwinkel jedes Emitters beispielsweise zwischen 210°/n und 120°/n, insbesondere zwischen 180°/n und 150°/n, falls der Emitter in der Mitte angeordnet ist. Bei IR-Emittern an den Ecken beträgt der Abstrahlwinkel die Hälfte der genannten Werte. The disk heater preferably has a plurality of IR emitters whose main emission axes are directed in different directions into the vehicle window. The plurality of emitters are preferably provided mostly or wholly in the center section, but may also be arranged (alternatively or additionally) at the corners on the same longitudinal side. The IR emitters (in particular the IR emitters arranged at the middle section) can be arranged on a common printed circuit board or another distributor. The IR emitters provided at the same corner may also be co-located in the same way. The IR emitters at the center section emit IR radiation from the same location (or from the same area) into the vehicle window. This also applies to IR emitters located at the same corner. The main emission axes may be substantially evenly distributed with respect to the angle, in particular such that there is a minimal variance of the power over the surface of the vehicle window. In addition, the IR emitters may have a beam angle that minimizes said variance, such as beam angles greater than 20 °, 40 °, or 60 °, depending on the number of IR emitters (to minimize variance). For a number n of IR emitters, the emission angle of each emitter is for example between 210 ° / n and 120 ° / n, in particular between 180 ° / n and 150 ° / n, if the emitter is arranged in the middle. For IR emitters at the corners, the beam angle is half of the stated values.
Über den Einstrahlwinkel bezüglich der Scheibenebene kann die bevorzugte Auskopplungsrichtung eingestellt werden (Belagentfernung bzw. Scheibenheizung oder Innenraumerwärmung). Der Einstrahlwinkel kann variabel sein, oder kann fest eingestellt werden, wobei unterschiedliche Emitter die gleiche Ausrichtung (bezogen auf die Innenseite der Scheibe) oder unterschiedliche Ausrichtungen haben können. Der Einstrahlwinkel kann variabel sein durch Bewegen der IR-Emitter (d.h. durch eine bewegliche bzw. schwenkbare Lagerung der IR-Emitter) oder durch Bewegen einer Optik zwischen IR-Emitter und Scheibe, d.h. durch eine einstellbare Optik zwischen IR-Emitter (vorzugsweise ortsfest) und Scheibe, wobei die Optik derart einstellbar ist, dass der Einstrahlwinkel in die Scheibe hinein (gegenüber der Innenseite bzw. deren Normalen) veränderlich ist. Die Optik kann einen schwenkbaren Spiegel oder ähnliches wie etwa ein schwenkbares Prisma oder einen (zumindest teilweise) beweglichen Lichtwellenleiter aufweisen. Anstatt oder in Kombination mit einer mechanisch einstellbaren Optik kann auch eine magnetooptisch oder elektrooptisch veränderliche Optik verwendet werden, bei der sich ein Strahlengang gemäß eines anliegenden Magnetfeldes oder elektrostatischen Feldes ändert. About the angle of incidence with respect to the disc plane, the preferred direction of outcoupling can be adjusted (desmutting or disc heating or interior heating). The angle of incidence may be variable, or may be fixed, where different emitters may have the same orientation (relative to the inside of the disk) or different orientations. The angle of incidence may be variable by moving the IR emitters (i.e., by movably mounting the IR emitters) or by moving an optic between IR emitter and disc, i. by an adjustable optical system between the IR emitter (preferably stationary) and disc, wherein the optics is adjustable so that the angle of incidence into the disc (with respect to the inside or their normal) is variable. The optics may include a pivotable mirror or the like, such as a pivotable prism or an (at least partially) movable optical fiber. Instead of or in combination with a mechanically adjustable optical system, a magneto-optically or electro-optically variable optical system can also be used in which a beam path changes in accordance with an applied magnetic field or electrostatic field.
Anstatt einer zentralen Anordnung, bei der die IR-Emitter im gleichen (Mitten-Bereich) positioniert sind, um von einer gemeinsamen Stelle aus in die Fahrzeugscheibe hinein zu emittieren können mehrere IR-Emitter an der oberen und/oder unteren Längsseite verteilt sein, vorzugsweise in regelmäßigen Abständen. Die IR-Emitter können in diesem Fall senkrecht zur Längsseite ausgerichtet sein, wobei dies nicht notwendigerweise für die beiden äußeren IR-Emitter gelten muss. Instead of a central arrangement in which the IR emitters are positioned in the same (central area) to emit from a common location into the vehicle window, a plurality of IR emitters may be distributed on the upper and / or lower longitudinal side, preferably periodically. In this case, the IR emitters can be oriented perpendicular to the longitudinal side, although this does not necessarily have to apply to the two outer IR emitters.
Die mehreren IR-Emitter sind vorzugsweise nebeneinander angeordnet, wobei diese wie bemerkt vorteilhafterweise in unterschiedliche Richtungen weisen. Die mehreren IR-Emitter können ein IR-Modul bilden, etwa mit einem gemeinsamen Gehäuse und/oder mit gemeinsamen elektrischen Signal- und/oder Leistungszuführungen.The plurality of IR emitters are preferably arranged next to each other, which, as noted, advantageously point in different directions. The plurality of IR emitters may form an IR module, such as with a common housing and / or with common electrical signal and / or power supplies.
Der mindestens eine IR-Emitter ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer Innenseite der Fahrzeugscheibe ausgerichtet. Als "im Wesentlichen parallel" wird insbesondere ein Winkel von 0° mit einer Abweichung bezeichnet, deren Betrag nicht größer ist als 1°, 2°, 5°, 8° oder 10°. Diese Ausrichtung dient zur Scheibenheizung bzw. der Belagentfernung, da die IR-Strahlung größtenteils in der Scheibe geführt wird. Der mindestens eine IR-Emitter kann zur Innenseite geneigt ausgerichtet sein, insbesondere in den Innenraum hinein. Die Abstrahlrichtung geht in den Halbraum hinein, der an die Innenseite angrenzt. Diese Ausrichtung dient zur Insassen bzw. Innenraumerwärmung, da ein großer Teil der IR-Strahlung nicht die Scheibe durchläuft wie bei der Belagentfernung, sondern in den Innenraum hinein ausgekoppelt wird. Die Neigung beträgt insbesondere mindestens 5°, 10°, 20°, 30°, 45° oder 60° und ist insbesondere größer als die vorangehend genannte Abweichung des Winkels bei paralleler Ausrichtung. The at least one IR emitter is preferably aligned substantially parallel to an inner side of the vehicle window. In particular, an angle of 0 ° is designated as a deviation "substantially parallel", the amount of which is not greater than 1 °, 2 °, 5 °, 8 ° or 10 °. This orientation is used for window heating and the removal of debris, since the IR radiation is largely performed in the disc. The at least one IR emitter can be oriented inclined towards the inside, in particular into the interior. The emission direction goes into the half space, which adjoins the inside. This orientation serves to occupant or indoor heating, since a large part of the IR radiation does not pass through the disc as in the removal of the surface, but is coupled into the interior inside. The inclination is in particular at least 5 °, 10 °, 20 °, 30 °, 45 ° or 60 ° and in particular is greater than the above-mentioned deviation of the angle in parallel alignment.
Vorzugsweise ist der mindestens eine IR-Emitter in der Neigung zur Innenseite schwenkbar gelagert, oder eine einstellbare Optik ist dem IR-Emitter nachgeschaltet. Diese Optik ist zur veränderlichen Einstellung der Ausrichtung der IR-Strahlung in die Fahrzeugscheibe hinein ausgestaltet. Diese beiden Merkmale können auch in Kombination auftreten. Preferably, the at least one IR emitter is pivotally mounted in the inclination to the inside, or an adjustable optics is connected downstream of the IR emitter. This optics is designed to variably adjust the orientation of the IR radiation into the vehicle window. These two features can also occur in combination.
Der mindestens eine IR-Emitter kann in seiner Neigung zur Innenseite schwenkbar gelagert sein, wobei stattdessen oder in Kombination hierzu eine einstellbare Optik vorgesehen sein kann (ein beweglich gelagerter Spiegel, ein beweglich gelagertes Prisma, ein Lichtwellenleiter mit dem IR-Emitter angewandtem beweglich gelagertem Ende oder ähnliches), mit der der Einstrahlwinkel in die Scheibe hinein verändert werden kann. Im letztgenannten Fall ist der mindestens eine IR-Emitter vorzugsweise nicht schwenkbar gelagert, wobei in spezifischen Ausführungsformen vorgesehen sein kann, dass sowohl eine veränderliche Optik als auch ein schwenkbarer IR-Emitter verwendet wird. The at least one IR emitter may be pivotally mounted in its inclination to the inside, wherein instead of or in combination thereto an adjustable optics may be provided (a movably mounted mirror, a movably mounted prism, an optical waveguide with the IR emitter applied movably mounted end or similar) with which the angle of incidence into the disk can be changed. In the latter case, the at least one IR emitter is preferably not pivotally mounted, wherein in specific embodiments it may be provided that both a variable optical system and a pivotable IR emitter is used.
Ferner können mehrere IR-Emitter vorgesehen sein, von denen mindestens einer parallel zu einer Innenseite ausgerichtet ist, und mindestens einer geneigt zur Innenseite ausgerichtet ist. Sowohl die Schwenkung (der IR-Emitter) bzw. die Einstellung der veränderlichen Optik als auch die Leistungsverteilung unter den parallel und den geneigt ausgerichteten IR-Emittern kann binär sein und zwei Zustände aufweisen, oder kann kontinuierlich sein, so dass sich je nach Zwischenausrichtung bzw. gewichteter Verteilung die Gesamtleistung zu einem gewissen Anteil zur Belagentfernung verwendet wird und zu dem dazu komplementären Anteil zur Insassen- bzw. Innenraumerwärmung verwendet wird. Furthermore, a plurality of IR emitters may be provided, at least one of which is aligned parallel to an inner side, and at least one inclined to the inside. Both the tilt (the IR emitter) and the setting of the variable optics and the power distribution among the parallel and inclined IR emitters may be binary and have two states, or may be continuous, so that depending on the intermediate orientation or Weighted distribution, the total power is used to a certain extent for removal of debris and is used to the complementary proportion for occupant or indoor heating.
Der mindestens eine IR-Emitter kann an einem Aktuator befestigt sein, mit dem die Ausrichtung des IR-Emitters zur Innenseite eingestellt werden kann. Ferner kann eine einstellbare Optik dem IR-Emitter nachgeschaltet sein, die den Strahlengang zur Scheibe einstellen kann, insbesondere den Einfallswinkel in die Scheibe. Im letztgenannten Fall sind die IR-Emitter vorzugsweise ortsfest installiert (d.h. ortsfest gegenüber der Scheibe oder der Optik), wobei der Einstrahlwinkel von der Optik verändert werden kann. Als Optik wird eine optische Vorrichtung bezeichnet, die IR-Strahlung vom IR-Emitter an die Scheibe überträgt. Die Optik ist insbesondere Teil der Fahrzeugscheibe bzw. der Heiz- und Sensoreinheit. Die Optik ist dem Inneren der Fahrzeugscheibe vorgeschaltet. Die Optik ist ausgestaltet, IR-Strahlung von dem IR-Emitter in die Scheibe hinein zu übertragen. Jeder IR-Emitter kann mit einer individuellen Optik verknüpft sein, wobei auch mehrere IR-Emitter (oder alle IR-Emitter der Vorrichtung) eine gemeinsame Optik aufweisen können. Dies trifft auch für den Aktuator / die Aktuatoren der IR-Emitter oder der Optiken zu. The at least one IR emitter can be attached to an actuator with which the orientation of the IR emitter can be adjusted to the inside. Furthermore, an adjustable optical system can be connected downstream of the IR emitter, which can set the beam path to the disk, in particular the angle of incidence into the disk. In the latter case, the IR emitters are preferably fixed in position (i.e., stationary with respect to the disk or optics), and the angle of incidence of the optics can be varied. Optics refers to an optical device that transmits IR radiation from the IR emitter to the disk. The optics is in particular part of the vehicle window or the heating and sensor unit. The optics are connected upstream of the interior of the vehicle window. The optic is configured to transmit IR radiation from the IR emitter into the disc. Each IR emitter may be associated with an individual optic, with multiple IR emitters (or all IR emitters of the device) having common optics. This also applies to the actuator / actuators of the IR emitter or the optics.
Der mindestens eine IR-Emitter weist vorzugsweise eine Gesamtheizleistung von mindestens 20 W, 50 W, oder 80 W auf. Wenn ein einzelner IR-Emitter verwendet wird, entspricht die Nenn-Emissionsleistung des IR-Emitters der Gesamtheizleistung. Bei mehreren IR-Emittern entspricht die Summe der Nenn-Emissionsleistungen aller einzelnen IR-Emitter der Gesamtheizleistung.The at least one IR emitter preferably has a total heating power of at least 20 W, 50 W, or 80 W. When a single IR emitter is used, the nominal emissivity of the IR emitter is equal to the total heat output. For multiple IR emitters, the sum of the nominal emission powers of each individual IR emitter corresponds to the total heat output.
Ferner kann die Fahrzeugscheibe zumindest einen IR-Sensor aufweisen. Zudem kann eine dem IR-Sensor nachgeschaltete Scheibenbelag-Auswerteeinheit vorgesehen sein. Diese ist eingerichtet, anhand der am IR-Sensor einfallenden IR-Leistung (die von dem mindestens einen IR-Emitter abgegebenen wurde und optisch von der Scheibe übertragen wurde) auf einen Grad oder eine Art des Scheibenbelags zu schließen. Die genannte optische Übertragung ist insbesondere eine Rückstreuung, die von den optischen Eigenschaften der Scheibe und somit von dem Scheibenbelag abhängt. Die Scheibenbelag-Auswerteeinheit ist insbesondere eingerichtet, zu erkennen, ob sich einzelne Wassertropfen (an der Außenseite) der Scheibe vorhanden sind, oder nicht. Alternativ oder zusätzlich kann die Scheibenbelag-Auswerteeinheit eingerichtet sein, zu erkennen, ob die Scheibe beschlagen ist (d.h. ob der Scheibenbelag als Kondensationsbelag vorliegt), oder nicht. Hierzu können ein oder mehrere Schwellwerte verwendet werden, mit denen Leistungsbereiche unterteilt werden, die eindeutig oder eineindeutig mit den folgenden Zuständen verknüpft sind: (i) Scheibe ohne Belag, (ii) Scheibe mit Belag, (iii) Scheibe beschlagen (innen), (iv) Scheibe mit Wassertropfen benetzt (außen) und/oder (v) Scheibe beschlagen (innen) und mit Wassertropfen benetzt (außen). Diese Schwellwerte können insbesondere empirisch ermittelt werden. Es können auch mehrere IR-Sensoren vorgesehen sein, die an unterschiedlichen Stellen mit der Fahrzeugscheibe optisch gekoppelt sind. Furthermore, the vehicle window can have at least one IR sensor. In addition, a disk pad evaluation unit connected downstream of the IR sensor can be provided. The latter is set up to detect a degree or a type of the disc covering on the basis of the IR power incident on the IR sensor (which was emitted by the at least one IR emitter and optically transmitted by the disc). The said optical transmission is in particular a backscatter, which depends on the optical properties of the disk and thus on the disk coating. The disc surface evaluation unit is in particular designed to detect whether individual drops of water (on the outside) of the disc are present or not. Alternatively or additionally, the disc pad evaluation unit may be configured to detect whether the disc is fogged (i.e., whether the disc pad is present as a condensation pad) or not. One or more thresholds may be used to divide power ranges that are uniquely or uniquely associated with the following conditions: (i) disc without pad, (ii) disc with pad, (iii) disc fogging (inside), ( iv) wetted disc with drops of water (outside) and / or (v) disc misted (inside) and wetted with drops of water (outside). These threshold values can in particular be determined empirically. It can also be provided several IR sensors, which are optically coupled at different locations with the vehicle window.
Die IR-Sensoren sind beispielsweise Teil einer optoelektronischen Regensensoreinheit, die insbesondere eine Reflexionsmessung durchführt. Der Regensensoreinheit funktionell zugeordnet ist der mindestens eine IR-Emitter, wobei bei mehreren der Emittern nur ein Emitter, ein Teil der Emitter oder alle Emitter der Regensensoreinheit funktionell zugeordnet sein können. Der mindestens eine Emitter (wie vorangehend definiert) erzeugt eine IR-Strahlung, die in der Scheibe reflektiert bzw. gestreut wird, wobei der mindestens eine IR-Sensor die reflektierte bzw. gestreute IR-Strahlung erfasst und in ein wie beschrieben auswertbares Signal umwandelt, das die vom Sensor erfasste IR-Strahlungsleistung wiedergibt. Es kann eine Steuerung vorgesehen sein, die den mindestens einen IR-Emitter ansteuert. The IR sensors are, for example, part of an optoelectronic rain sensor unit, which in particular performs a reflection measurement. Functionally associated with the rain sensor unit is the at least one IR emitter, wherein in the case of several emitters only one emitter, part of the emitter or all emitters of the rain sensor unit can be functionally assigned. The at least one emitter (as defined above) generates an IR radiation which is reflected or scattered in the disk, wherein the at least one IR sensor detects the reflected or scattered IR radiation and converts it into a signal that can be evaluated as described, which reflects the IR radiation power detected by the sensor. It can be provided a control that drives the at least one IR emitter.
Die Steuerung implementiert insbesondere zwei Funktionen: (i) Ansteuerung des mindestens einen IR-Emitters zur Verdampfung des Scheibenbelags, wobei der mindestens eine IR-Emitter im Wesentlichen (d.h. +– 20 % oder 30 %) mit der Nennleistung angesteuert wird und (ii) Ansteuerung des mindestens einen IR-Emitters zur Erzeugung von IR-Leistung, die von dem IR-Sensor zu erfassen ist, um die erfasste IR-Leistung zur Ermittlung des Scheibenbelags auswerten zu können. Die Steuerung ist eingerichtet, im Zustand (ii) den mindestens einen IR-Emitter mit einer deutlich geringeren Leistung als im Zustand (i) anzusteuern. Die Ansteuerleistung, die dem IR-Emitter zugeführt wird, kann im Zustand (ii) nicht mehr als 40%, 20%, 10%, 5% oder 1 % der Ansteuerleistung betragen, die im Zustand (i) verwendet wird. Die Steuerung kann hierzu einen Umschalter aufweisen, um zwischen den Zuständen umzuschalten. Die Steuerung umfasst einen Eingang bzw. eine Steuersignalleitung, die der Auswerteeinheit nachgeordnet ist, so dass die Steuerung abhängig vom erfassten Belag den Zustand (i) oder (ii) ansteuern kann. Falls die Scheibe beschlagen ist, wird Zustand (i) eingestellt. Falls nicht, wird der Zustand (ii) eingestellt. Wird im Zustand (ii) ein sich bildender Beschlag (an der Scheibeninnenseite) festgestellt, kann (für eine vorbestimmte Zeitdauer) der Zustand (i) eingestellt werden. In particular, the controller implements two functions: (i) driving the at least one IR emitter to vaporize the disc covering, wherein the at least one IR emitter is driven substantially (ie + - 20% or 30%) at rated power and (ii) Driving the at least one IR emitter to generate IR power to be detected by the IR sensor in order to evaluate the detected IR power to determine the disc covering. The controller is set up in the state (ii) to control the at least one IR emitter with a significantly lower power than in the state (i). The driving power supplied to the IR emitter may be in the state (ii) not more than 40%, 20%, 10%, 5% or 1% of the driving power used in the state (i). The controller may for this purpose have a switch to switch between the states. The controller comprises an input or a control signal line, which is arranged downstream of the evaluation unit, so that the controller can control state (i) or (ii) depending on the detected coating. If the disc is fogged, state (i) is set. If not, the condition (ii) is set. If, in the condition (ii), a fogging is detected (on the inside of the disk), the condition (i) can be set (for a predetermined period of time).
Der Zustand (i) wird vorzugsweise unterbrochen von dem Zustand (ii), um den Belag wiederholend zu messen. Die Unterbrechung ist zeitlich begrenzt, etwa durch eine vorgegebene Zeitdauer. Die Steuerung kann eingerichtet sein, im Zustand (ii) das Ansteuersignal des IR-Emitters zu modulieren, um dadurch für den IR-Sensor ein höheres Signal-/Rauschverhältnis zu erzielen. Der IR-Sensor kann einen Filter aufweisen, in dessen Durchlassbereich das Modulationssignal fällt, während andere Anteile (etwa unterhalb der kleinsten Frequenz des Modulationssignals) herausgefiltert werden. Das Modulationssignal kann insbesondere ein Wechselsignal sein, vorzugsweise ein periodisches Signal oder auch ein aperiodisches Signal (etwa Pseudo-Noise oder Rauschen), wobei der IR-Sensor einen Filter zur Extraktion dieses Signals aufweist (etwa einen Korrelator oder ein Matched-Filter).The state (i) is preferably interrupted by the state (ii) to repeatedly measure the lining. The interruption is limited in time, for example by a predetermined period of time. The controller may be configured to modulate the drive signal of the IR emitter in state (ii) to thereby achieve a higher signal-to-noise ratio for the IR sensor. The IR sensor may comprise a filter in whose passband the modulation signal falls, while other components (such as below the smallest frequency of the modulation signal) are filtered out. In particular, the modulation signal may be an alternating signal, preferably a periodic signal or an aperiodic signal (such as pseudo noise or noise), the IR sensor having a filter for extracting this signal (such as a correlator or a matched filter).
In einer spezifischen Ausführung kann die Steuerung eingerichtet sein, Signale des Zustands (i) und des Zustands (ii) gleichzeitig abzugeben, insbesondere wenn der IR-Emitter oder zumindest einer der IR-Emitter oder alle IR-Emitter ein moduliertes Signal abgibt bzw. abgeben, damit der IR-Sensor das zur Belagsbestimmung verwendete eingekoppelte Signal von dem zum Heizen verwendete Signal trennen kann. In a specific embodiment, the controller may be configured to simultaneously output signals of state (i) and state (ii), especially if the IR emitter or at least one of the IR emitters or all IR emitters emits a modulated signal so that the IR sensor can separate the injected signal used to measure the coating from the signal used for heating.
Weitere Aspekte betreffen die Integration der IR-Emitter bzw. der Scheibenheizung mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs. Die Fahrzeugscheibe kann daher ferner eine Kameraeinheit aufweisen. Der mindestens eine IR-Emitter (bzw. die Scheibenheizung) und die Kameraeinheit sind in dem gleichen Modul (bzw. in dem gleichen Gehäuse) untergebracht. Alternativ oder zusätzlich zur Kameraeinheit kann ein Funkmodul dort untergebracht sein, etwa ein UKW-Antennenmodul, ein Mobilfunkmodul oder ein Ortungs-Antennenmodul, das etwa zur satellitengestützten Ortung (GPS, GLONASS, Galileo, Beidou ...) verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein Schiebedachaktuator oder -steuerungssystem dort vorgesehen sein. Diese Möglichkeiten der Integration ergeben sich insbesondere bei der Anordnung des IR-Emitters an der oberen Längsseite der Scheibe. Etwa bei einer Anordnung des IR-Emitters an der Längsseite der Scheibe kann der IR-Emitter bzw. die Scheibenheizung in einem gemeinsamen Gehäuse mit einem Scheibenwischerantrieb angeordnet sein. Other aspects concern the integration of the IR emitter or the window heating with other components of the vehicle. The vehicle window can therefore also have a camera unit. The at least one IR emitter (or the disk heater) and the camera unit are housed in the same module (or in the same housing). Alternatively or in addition to the camera unit, a radio module may be accommodated there, such as an FM antenna module, a mobile radio module or a locating antenna module, which is used for satellite-based positioning (GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, etc.). Alternatively or additionally, a Schiebedachaktuator or control system may be provided there. These possibilities of integration arise in particular in the arrangement of the IR emitter on the upper longitudinal side of the disc. For example, in the case of an arrangement of the IR emitter on the longitudinal side of the pane, the IR emitter or the pane heater can be arranged in a common housing with a windshield wiper drive.
Die Fahrzeugscheibe kann mit einer Außenseite ausgestattet sein, die eine IR-Reflexionsschicht aufweist. Dadurch wird die IR-Strahlung bei Auskopplung in das Innere des Fahrzeugs abgegeben. Insbesondere wird die Strahlung an den Belag an der Innenseite des Fahrzeugs abgegeben und nicht zu gleichen Teilen nach innen und nach außen gestreut. Die Fahrzeugscheibe weist insbesondere eine Innenseite auf, die nicht mit einer IR-Reflexionsschicht ausgestattet ist. Mit Außenseite wird die Seite bezeichnet, die nach Montage nach außen zeigt und mit Innenseite wird die Seite bezeichnet, die zum Innenraum des Fahrzeugs zeigt. Üblicherweise ist die Fahrzeugscheibe zur Innenseite hin gewölbt, d.h. zu dem Halbraum hin gewölbt, der von der Innenseite begrenzt wird. Dadurch kann die Innenseite von der Außenseite durch die vorgesehene Montagerichtung und auch durch die Wölbungsrichtung unterschieden werden. Es kann sowohl die Innenseite als auch die Außenseite mit einer IR-Reflexionsschicht ausgestattet sein, wobei der Reflexionsgrad an der Innenseite geringer ist als an der Außenseite. Der Reflexionsgrad für IR-Strahlung ist an der Außenseite ist mindestens 20%, 50%, 100% oder 200% größer als an der Innenseite. Dies bezieht sich insbesondere auf die Hauptwellenlänge des mindestens einen IR-Emitters. Die IR-Reflexionsschicht kann als Metallisierungsschicht (beispielsweise aufgedampft) ausgebildet sein, oder kann als Aufklebefolie ausgebildet sein. The vehicle window may be equipped with an outside which has an IR reflection layer. As a result, the IR radiation is emitted when decoupled in the interior of the vehicle. In particular, the radiation is emitted to the lining on the inside of the vehicle and is not scattered in equal parts inwards and outwards. The vehicle window in particular has an inner side which is not equipped with an IR reflection layer. Outside refers to the side that faces outward after assembly, and the inside refers to the side facing the interior of the vehicle. Usually, the vehicle window is arched towards the inside, ie arched towards the half-space, which is bounded by the inside. As a result, the inside of the outside can be distinguished by the intended mounting direction and also by the curvature direction. Both the inside and the outside can be provided with an IR reflection layer, wherein the reflectance on the inside is lower than on the outside. The reflectance for IR radiation is on the outside is at least 20%, 50%, 100% or 200% larger than on the inside. This relates in particular to the main wavelength of the at least one IR emitter. The IR reflection layer may be formed as a metallization layer (vapor-deposited, for example), or may be formed as a sticker film.
Die Fahrzeugscheibe kann als Front-, Heckscheibe oder Seitenscheibe ausgestaltet sein. Die Fahrzeugscheibe ist viereckig und folgt insbesondere der Form eines Rechtwecks oder Trapezes, wobei die Ecken in bekannter Weise abgerundet sind. The vehicle window can be designed as a front, rear window or side window. The vehicle window is quadrangular and follows in particular the form of a legal purpose or trapezium, wherein the corners are rounded in a known manner.
Ferner wird eine Heiz- und Sensoreinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Diese ist eingerichtet, an eine Fahrzeugscheibe angeordnet zu werden (etwa an einer Position wie vorangehend beschrieben), wobei die Fahrzeugscheibe kein Teil der Einheit ist. Die Heiz- und Sensoreinheit weist eine Scheibenheizung (etwa wie hier beschrieben) auf, die über mindestens einen IR-Emitter (etwa wie hier beschrieben) verfügt. Ferner weist die Heiz- und Sensoreinheit (etwa wie hier beschrieben) einen IR-Sensor mit nachgeschalteter Scheibenbelag-Auswerteeinheit auf. Diese ist wie hier beschrieben ausgebildet. Die Scheibenbelag-Auswerteeinheit ist wie bereits erwähnt eingerichtet, anhand der am IR-Sensor einfallenden und von dem mindestens einen IR-Emitter abgegebenen IR-Leistung auf einen Grad des Scheibenbelags zu schließen. Die Heiz- und Sensoreinheit verfügt über ein Gehäuse, in der der mindestens eine IR-Emitter und der IR-Sensor untergebracht sind. Die optische Hauptachse des IR-Sensors ist vorzugsweise nicht entlang der optischen Hauptachse des IR-Emitters ausgerichtet. Vorzugsweise ist die optische Hauptachse des IR-Sensors zwischen (insbesondere mittig) dazu benachbarten optischen Hauptachsen der IR-Emitter.Furthermore, a heating and sensor unit for a vehicle will be described. This is adapted to be arranged on a vehicle window (such as at a position as described above), wherein the vehicle window is not part of the unit. The heating and sensor unit has a disk heater (such as described herein) having at least one IR emitter (as described herein). Furthermore, the heating and sensor unit (as described here) has an IR sensor with a downstream disc coating evaluation unit. This is designed as described here. As already mentioned, the disk-coating evaluation unit is set up to close a degree of the disk covering on the basis of the IR power incident on the IR sensor and emitted by the at least one IR emitter. The heating and sensor unit has a housing in which the at least one IR emitter and the IR sensor are housed. The main optical axis of the IR sensor is preferably not aligned along the main optical axis of the IR emitter. The main optical axis of the IR sensor is preferably between (in particular centrally) adjacent main optical axes of the IR emitters.
Die Heiz- und Sensoreinheit weist ferner eine Kameraeinheit auf. Die Heiz- und Sensoreinheit ist zur Befestigung in einer Längsseitenmitte einer Front- oder Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet. Alternativ oder zusätzlich zur Kameraeinheit kann ein Funkmodul dort untergebracht sein, etwa ein UKW-Antennenmodul, ein Mobilfunkmodul oder ein Ortungs-Antennenmodul, das etwa zur satellitengestützten Ortung (GPS, GLONASS, Galileo, Beidou ...) verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann zudem ein Schiebedachaktuator oder -steuerungssystem dort vorgesehen sein.The heating and sensor unit also has a camera unit. The heating and sensor unit is configured for attachment in a longitudinal side center of a front or rear window of a motor vehicle. Alternatively or in addition to the camera unit, a radio module may be accommodated there, such as an FM antenna module, a mobile radio module or a locating antenna module, which is used for satellite-based positioning (GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, etc.). Alternatively or additionally, a Schiebedachaktuator or control system may also be provided there.
Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die
Die
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Die
Die IR-Emitter
Mehrere IR-Emitter sind im Mittenabschnitt
Weiterhin sind jeweils mehrere IR-Emitter an den beiden oberen (d.h. dachseitigen) Ecken
Mehrere der IR-Emitter (oder alle IR-Emitter) sind zueinander gruppiert, wobei dies für die IR-Emitter
Beispielhaft weist die Fahrzeugscheibe ferner eine Kameraeinheit
Die dargestellte Fahrzeugscheibe
Ferner ist mit Punktlinien eine Heiz- und Sensoreinheit
Ferner können sich alternativ oder zusätzlich auch an der unteren Längsseite
Die dargestellte Fahrzeugscheibe umfasst die Elemente einer Heiz- und Sensoreinheit. Ferner stellt die
Die
Der Aktuator
In
Die
Es ergeben sich mehrere unterschiedliche Positionen für den Strahlengang, wobei die (Haupt-)Ausbreitungsrichtung für eine erste Position ist gestrichelt dargestellt ist, während die (Haupt-)Ausbreitungsrichtung für die zweite Position mit Punktlinie dargestellt ist. Wie in
Der Aktuator
Die hier beschriebenen Aktuatoren
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1a–c, 3a–c1a-c, 3a-c
-
IR-Emitter an Ecken der Fahrzeugscheibe
10 IR emitter on corners of thevehicle window 10 - 2a–c2a-c
-
IR-Emitter im Mittenabschnitt der Längsseite
12a IR emitter in the middle section of thelong side 12a - 4, 5 4, 5
- IR-EmitterIR emitters
- 66
- Optik zum Einstellen des Strahlengangs Optics for adjusting the beam path
- 10, 100, 20010, 100, 200
- Fahrzeugscheibe vehicle window
- 12a, b12a, b
-
obere, untere Längsseite der Fahrzeugscheibe
10 upper, lower longitudinal side of thevehicle window 10 - 2020
-
Mittenabschnitt der Längsseite
12a Center section of thelong side 12a - 22, 2422, 24
-
Ecken der Fahrzeugscheibe
10 bzw. Enden der Längsseite12a Corners of thevehicle window 10 or ends of thelong side 12a - 30 30
- IR-ModulIR module
- 40 40
- IR-Sensor, verbunden mit: IR sensor connected to:
- 50 50
- Scheibenbelag-AuswerteeinheitDisk liner evaluation unit
- 6060
- Kameraeinheit, stellvertretend für weitere Komponenten wie Funkmodul oder Aktuator Camera unit, representative of other components such as radio module or actuator
- 7070
- Heiz- und Sensoreinheit Heating and sensor unit
- 8080
- Steuerung (als Steuerungsvorrichtung ausgeführt) Control (executed as a control device)
- 102102
- Innenseite inside
- 110, 210110, 210
- Aktuator actuator
- 120 120
- IR-reflektierende SchichtIR-reflective layer
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014220652.9A DE102014220652A1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Vehicle window with a window heating and heating and sensor unit for a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014220652A1 true DE102014220652A1 (en) | 2016-04-14 |
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ID=55644091
Family Applications (1)
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---|---|
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-
2014
- 2014-10-13 DE DE102014220652.9A patent/DE102014220652A1/en not_active Ceased
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