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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Sprachverarbeitungsverfahren und ein Fahrzeug zur Ausführung des Verfahrens, um eine Freisprechfunktion ungeachtet der Positionen von Insassen, die ein Mikrofon benutzen, zu ermöglichen.
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HINTERGRUND
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Seit kurzem wird eine Freisprechfunktion unter Verwendung von Bluetooth in einem Fahrzeug installiert, um den Komfort zu verbessern und Unfälle aufgrund von Mobiltelefongesprächen zu vermeiden. Bei der Freisprechfunktion wird die Stimme des anderen Nutzers über einen Lautsprecher des Fahrzeugs ausgegeben und die Stimme des Fahrers über ein im Fahrzeug installiertes Mikrofon eingegeben.
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Im Allgemeinen enthält ein Mikrofon nur einen Kern zum Empfangen des tatsächlichen Tons. Der Kern des Mikrofons hat jedoch eine Richtwirkung, und deshalb sind der Wirkungsgrad für den Empfang des innerhalb eines bestimmten Richtungsbereichs eingegebenen Tons und der Wirkungsgrad für den Empfang des innerhalb anderer Richtungen des eingegebenen Tons unterschiedlich (das heißt, die Empfangsempfindlichkeit für Toneingabe in den übrigen Richtungen verschlechtert sich).
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Wenn also die Empfangsempfindlichkeit entweder für den Fahrersitz oder für den Fahrersitz und die Passagiersitze geachtet wird, ist ein Mikrofon wie in 1 dargestellt angeordnet.
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Die 1A und 1B sind Diagramme von Konfigurationen eines Mikrofons, das im Innern eines normalen Fahrzeugs angeordnet ist.
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Aus 1A ist ersichtlich, dass ein Mikrofon 110 angeordnet ist, wenn eine Freisprechfunktion nur für den Fahrersitz installiert ist, um die höchste Empfangsempfindlichkeit zu erzielen, wenn es zum Fahrersitz gerichtet ist. In diesem Fall kann von Audio-Beamforming zum Fahrersitz gesprochen werden.
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Wenn ein Insasse auf einem Passagiersitz sowie ein Fahrer zu berücksichtigen sind wie in 1B dargestellt, könnte die Spracheingabe optimiert werden, wenn ein Mikrofon 110A zum Fahrersitz und ein Mikrofon 110B zum Passagiersitz getrennt installiert sind, um für jede Position der Insassen Beamforming auszubilden.
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Die grundsätzliche Mikrofonanordnung wie in 1B erfordert mehrere Mikrofone, die für jede Position im Innern eines Fahrzeugs getrennt angeordnet sind. Dabei ergab sich das Problem, dass die Mikrofonanordnung Faktoren nicht berücksichtigen konnte, die zu Richtungsdifferenzen beim Beamforming führen, wie Sitzposition des Insassen oder körperliche Beschaffenheit des Insassen im Fahrzeug.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ausführungsformen der Erfindung können auf ein Spracheingabesystem für ein Fahrzeug auf Basis von Beamforming und ein Verfahren zum Steuern desselben gerichtet sein, mit denen eines oder mehrere der Probleme bedingt durch die Einschränkungen und der verwandten Technik im Wesentlichen beseitigt oder gemindert werden.
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Ausführungsformen der Erfindung können ein Fahrzeug zum Optimieren der Spracheingabe über ein Mikrofon ungeachtet der Position des Insassen, der Spracheingabe über eine Freisprechfunktion wünscht, und ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs bereitstellen.
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Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung sind teilweise in der folgenden Beschreibung angegeben und erschließen sich für den Durchschnittsfachmann teilweise aus der Prüfung des Folgenden oder aus der praktischen Umsetzung der Erfindung. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung können durch die Struktur, die in der Beschreibung und den Ansprüchen sowie in den beiliegenden Zeichnungen besonders dargelegt wird, verwirklicht und erreicht werden.
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Bei einer Ausführungsform enthält ein Spracheingabesystem für ein Fahrzeug ein Mikrofon mit einer Mehrzahl Kerne und einer Haupteinheit zum Erzeugen einer Mehrzahl Strahlenbündel auf Basis einer Mehrzahl analoger Signale, die von der Mehrzahl Kerne eingegeben werden, zum Suchen nach einem Tonsignal in jedem der Mehrzahl Strahlenbündel, um ein Strahlenbündel zu wählen, und zum Ausgeben eines Tonsignals entsprechend dem gewählten Strahlenbündel.
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Bei einer anderen Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Steuern eines Spracheingabesystems für ein Fahrzeug das Empfangen einer Mehrzahl analoger Signale, die von jedem einer Mehrzahl Kerne eines Mikrofons mit der Mehrzahl Kerne erzeugt werden, das Erzeugen einer Mehrzahl Strahlenbündel mittels der Mehrzahl analoger Signale, das Wählen eines der Strahlenbündel durch Suchen eines Tonsignals in jedem der Mehrzahl Strahlenbündel, und die Ausgabe eines Tonsignals entsprechend dem gewählten Strahlenbündel an ein externes Gerät.
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Bei einer anderen Ausführungsform enthält ein Tonsignal-Verarbeitungssystem für ein Fahrzeug ein Mikrofon mit einer Mehrzahl Kerne, die zum Empfangen von Tönen aus verschiedenen Richtungen angeordnet sind, einen Digitalwandler (DSP) zum Erzeugen einer Mehrzahl Strahlenbündel mittels einer Mehrzahl analoger Signale, die von den jeweiligen Kernen eingegeben werden und zum Suchen nach einem Tonsignal in jedem der Mehrzahl Strahlenbündel, um zuerst ein Strahlenbündel für jeden voreingestellten Abschnitt zu wählen, eine Steuerung zum anschließenden Wählen eines der für jeden voreingestellten Abschnitt gewählten Strahlenbündels und ein Bluetooth-Modul zum Senden eines Tonsignals entsprechend dem anschließend gewählten Strahlenbündel nach außen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beiliegenden Zeichnungen, die zum besseren Verständnis der Erfindung bereitgestellt sind, bilden Bestandteil dieser Anmeldung, stellen (eine) Ausführungsform(en) der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung des Erfindungsprinzips. In den Zeichnungen zeigen:
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1A und 1B Diagramme von Konfigurationen eines Mikrofons, das in einem allgemein üblichen Fahrzeug angeordnet ist;
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2 ein Diagramm einer Konfiguration eines Toneingabe- und Verarbeitungssystems für eine Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 ein Diagramm einer Konfiguration einer Mikrofon mit einer Mehrzahl Kerne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Diagramm, das ein Fallbeispiel zeigt, bei dem der Innenraum eines Fahrzeugs in Abschnitte unterteilt ist und Strahlenbündel für die jeweiligen Abschnitte gebildet werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5A und 5B Flussdiagramme einer Prozedur zur Auswahl und zur Übertragung eines optimalen Tons über Audio-Beamforming in einem Toneingabe-/Verarbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nunmehr wird auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich eingegangen, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen sind gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet und auf eine wiederholte Erläuterung wird verzichtet. Die Suffixe ”Modul” und ”Einheit” der hierin genannten Elemente dienen zur einfacheren Beschreibung und sind deshalb austauschbar und haben keine besonderen Bedeutungen oder Funktionen.
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Der unbestimmte Artikel ”ein, eine, eines” wie hierin verwendet ist so definiert, dass er mehr als einen Gegenstand betrifft. Der Begriff ”ein anderer, eine andere, ein anderes” wie hierin verwendet ist so definiert, dass er mindestens einen zweiten oder mehrere Gegenstände betrifft. Die Begriffe ”enthalten” und/oder ”haben” wie hierin verwendet ist als ”aufweisen” definiert. Der Begriff ”gekoppelt” oder ”funktional gekoppelt” wie hierin verwendet ist als verbunden, wenn auch nicht unbedingt direkt und nicht unbedingt mechanisch, definiert.
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In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung sind bestimmte ausführliche Erläuterungen der verwandten Technik weggelassen worden, wenn sie das Wesentliche der Erfindung unnötigerweise schwer verständlich machen könnten. Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus den beiliegenden Zeichnungen klarer und sollten nicht auf diese beschränkt werden. Es versteht sich, dass alle Änderungen, Äquivalente und Substitutionen, die nicht von Geist und Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung abweichen, von der vorliegenden Erfindung abgedeckt sind.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schlägt ein Verfahren zum Empfangen eines Sprachbandsignals über ein Mikrofon mit einer Mehrzahl Kerne vor, die in unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind, wobei sie eine Mehrzahl simultaner Audio-Beamforming-Bündel mittels des empfangenen Signals bilden, ein optimales Sprachsignal aus dem empfangenen Signal wählen und dann das optimale Sprachsignal an ein drahtlos verbundenes mobiles Endgerät (d. h. ein Mobiltelefon) übertragen.
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Dabei bezeichnet Audio-Beamforming eine Technologie, bei der nur der aus einer gewünschten Richtung erzeugte Ton verstärkt wird, wobei die Frequenz- oder Zeitdifferenzen genutzt werden, mit denen von derselben Tonquelle erzeugte Töne die jeweiligen Kerne erreichen.
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Zunächst wird eine Systemkonfiguration gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von 2 beschrieben.
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2 ist ein Diagramm einer Konfiguration eines Toneingabe- und Verarbeitungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, kann das Toneingabe- und Verarbeitungssystem für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Mikrofon 200 mit einer Mehrzahl Kerne und zum Wandeln eines über jeden Kern eingegebenen Sprachsignals in ein elektrisches Signal und eine Haupteinheit 300 zum Verarbeiten eines elektrischen Signals, das vom Mikrofon 200 übertragen wird, für jeden Kern in eine Mehrzahl Strahlenbündel, zur Wahl des Ton entsprechend eines Strahlenbündels unter den Strahlenbündeln und zum Übertragen des Tons an ein externes Gerät 400 enthalten.
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Dabei kann die Haupteinheit 300 einen digitalen Wandler (Digital Signal Processor, DSP) 310 zum Beamforming-Verarbeiten eines elektrischen Signals, das von jedem Kern über das Mikrofon 200 übertragen wird, in eine Mehrzahl Strahlenbündel, zum Suchen nach Strahlenbündeln für jeden Abschnitt und zum Wählen eines Strahlenbündels für jeden Abschnitt, eine Steuerung 320 zum Wählen eines beliebigen (d. h. eine Bündelposition) des gewählten Strahlenbündels für jeden Abschnitt und zur Rauschunterdrückungsverarbeitung eines Signals entsprechend dem gewählten Strahlenbündel und ein Bluetooth-Modul 330 zum Übertragen des rauschunterdrückungsverarbeiteten Signals an das externe Gerät 400 enthalten.
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Nunmehr wird eine Konfiguration eines Mikrofons anhand von 3 ausführlicher beschrieben.
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3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Mikrofons mit einer Mehrzahl Kerne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 3 dargestellt ist das Mikrofon 200 so konfiguriert, dass drei münzenartige Kerne 210, 220, 230 zum Erfassen (d. h. zum Empfangen) von Tönen aus unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind. Jeder Kern ist zum Empfangen von Ton in einem vorgegebenen Winkel angeordnet. Diesbezüglich wie im Fall von 3 wie der Graph neben jedem Kern zeigt ist jeder Kern für ca. 120° vorgesehen, und somit können alle Richtungen von den drei Kernen abgedeckt werden.
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Die über die jeweiligen Kerne eingegebenen Töne werden getrennt in elektrische Signale gewandelt, um drei verschiedene analoge elektrische Signale zu erzeugen.
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Die Kernanordnung von 3 ist beispielhaft und kann deshalb so geändert werden, dass größere Kerne mit anderen Eingabemustern angeordnet werden.
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Im Folgenden werden die Einteilung der Abschnitte und die für die jeweiligen Abschnitte ausgebildeten Strahlenbündel anhand von 4 beschrieben.
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4 ist ein Diagramm eines Fallbeispiels, bei dem der Innenraum eines Fahrzeugs in Abschnitte unterteilt und Strahlenbündel für die jeweiligen Abschnitte ausgebildet werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Haupteinheit 300 empfängt drei analoge Tonsignale vom Mikrofon 200. Dabei kann der DSP 310 die empfangenen Signale in einer Mehrzahl Abschnitte (d. h. Strahlenbündel) simultan und automatisch durchsuchen, um ein Sprachsignal zu extrahieren.
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Wie in 4 dargestellt ist das Mikrofon 200 mit der oben beschriebenen Konfiguration zwischen dem Beifahrersitz und dem Fahrersitz im Fahrzeug angeordnet und der Innenraum des Fahrzeugs ist in einen Fahrersitzabschnitt und einen Beifahrersitzabschnitt unterteilt. Es sind insgesamt vier Strahlenbündel ausgebildet, jeweils zwei Strahlenbündel für jeden Abschnitt (d. h. zwei Strahlenbündel für den Fahrersitz und zwei Strahlenbündel für den Beifahrersitz), wobei jedes Strahlenbündel in einer anderen Richtung ausgebildet sein kann, und der DSP 310 extrahiert automatisch Signale, während Signale aus zwei Strahlenbündeln an jedem Abschnitt zirkulieren.
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Selbstverständlich sind Richtung und Anzahl der Strahlenbündel in 4 beispielhaft. Bei manchen Ausführungsformen läge es für den Durchschnittsfachmann auf der Hand, mehr oder weniger Strahlenbündel mit variablen Richtungen auszubilden.
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Nunmehr wird eine Prozedur zur Toneingabe und -verarbeitung gemäß dem anhand der 2 bis 4 beschriebenen System und der Systemumgebung unter Bezugsnahme auf die 5A und 5B beschrieben.
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Die 5A und 5B sind Flussdiagramme einer Prozedur zur Auswahl und zur Übertragung eines optimalen Tons über Audio-Beamforming in einem Toneingabe-/Verarbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5A ist ein Flussdiagramm einer Tonauswahlprozedur über Audio-Beamforming und 5B ist ein Flussdiagramm, das einige Prozesse des Flussdiagramms von 5A detaillierter zeigt.
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Wie die 5A und 5B zeigen, wird Ton (d. h. die Stimme des Beifahrers) über das Mikrofon 200 eingegeben (S510). Genauer gesagt wird der Ton durch jeden der drei Kerne des Mikrofons 200 in drei analoge Tonsignale gewandelt und an den DSP 310 übertragen.
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Der DSP 310 wandelt die drei eingegebenen analogen Tonsignale in digitale Signale. Genauer gesagt bildet der DSP 310 mittels der drei über ein Mikrofon eingegebenen Tonsignale simultan insgesamt vier Strahlenbündel, d. h. zwei Strahlenbündel für den Fahrersitz und zwei Strahlenbündel für den Beifahrersitz (S520).
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Außerdem durchsucht der DSP 310 die vier Strahlenbündel mit Eingabemustern in einem vorgegebenen Winkel nach entsprechenden Abschnitten in vorgegebenen Zeitintervallen, um Tonsignale von jedem Bündelabschnitt zu extrahieren und vergleicht die Intensität der aus den vier Strahlenbündeln extrahierten Signale, um ein Strahlenbündel für jeden Abschnitt zu wählen (S530).
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Die Steuerung 320 wählt das aus den gewählten Strahlenbündeln extrahierte Signal mit der höchsten Intensität für den Fahrersitz und den Beifahrersitz, um eine Bündelposition zu wählen, nimmt eine Rauschunterdrückungsverarbeitung des aus dem gewählten Strahlenbündel extrahierten Sprachsignals vor und überträgt das Sprachsignal an das Bluetooth-Modul 330 (S540).
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Das rauschunterdrückungsverarbeitete Tonsignal kann über das Bluetooth-Modul 330 nach außen ausgegeben werden (S540).
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Durch die obige Prozedur kann aus einer Mehrzahl Strahlenbündel, die in unterschiedlichen Richtungen ausgebildet sind, jedes beliebige Bündel gewählt werden, und deshalb kann sowohl der Fahrer als auch der Beifahrer optimalen Ton in ein Mikrofon bei der Anwendung der Freisprechfunktion eingeben. Außerdem kann optimaler Ton über die Wahl des Strahlenbündels eingegeben werden ungeachtet einer Positionsänderung in Abhängigkeit vom körperlichen Zustand oder der Sitzposition des Sprechenden.
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Die Erfindung kann auch als computerlesbare Codes auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium verwirklicht werden. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann jedes Datenspeichergerät sein, das Daten speichern kann, die später von einem Computersystem gelesen werden können. Beispiele für computerlesbare Aufzeichnungsmedien sind Festspeicher (ROM), Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), CD-ROM, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichergeräte, Trägerwellen wie die Übertragung über das Internet usw.
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Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die folgenden Vorteile erzielt werden.
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Sowohl der Fahrer als auch der Beifahrer kann bei der Anwendung der Freisprechfunktion optimalen Ton in ein Mikrofon eingeben.
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Aus einer Mehrzahl Strahlenbündel kann jedes beliebige Bündel gewählt werden und deshalb kann optimaler Ton ungeachtet einer Positionsänderung in Abhängigkeit vom körperlichen Zustand oder der Sitzposition des Sprechenden eingegeben werden.
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Für den Fachmann versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von Geist oder Gültigkeitsbereich der Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung soll somit diese Modifikationen und Variationen abdecken, vorausgesetzt, sie liegen innerhalb des Gültigkeitsbereichs der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
