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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft nicht-flüchtige Datenspeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Technischer Hintergrund
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Nicht-volatile Speichertechnologien haben in den vergangenen Jahren immer höhere Speicherdichten erreicht. Möglich wurde das zum Teil dadurch, dass pro Speicherzelle mehr als ein Bit an Information gespeichert wird, wie etwa bei „Multi-Level Cell Flash“, oder auch speziell „Triple-Level Cell Flash“. Abgekürzt sogenannte MLC-Speicherzellen - MLC steht hierbei kurz für Englisch „multi-level cell“ - sind Speicherzellen, in denen mehr als ein Bit pro Zelle gespeichert wird.
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Das drückt bei den Speicherzellen somit die Kosten pro Bit, vermindert aber unter Umständen die Dauerhaftigkeit der Datenhaltung - auch bezeichnet als „Data-Retention“.
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In manchen Anwendungsbereichen - etwa im Automobilsektor - gibt es deswegen auch den umgekehrten Trend, bei dem der Speichercontroller in Speicherzellen, die eigentlich mehr als ein Bit an Information speichern könnten, nur ein einziges Bit ablegt, sogenannte „pseudo Single-Level Cell“, abgekürzt „pSLC“. Beispielsweise können für die Speicherung eines Bits sogar zwei Speicherzellen verwendet werden.
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Somit wird zu höheren Kosten pro Bit eine große bzw. eine zumindest verbesserte Dauerhaftigkeit der Datenhaltung erreicht.
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Manche Speicherhersteller bieten die Möglichkeit einen Speicher entweder mit hoher Speicherdichte oder mit langer Data-Retention zu betreiben. Dabei geschieht diese Auswahl einmalig und ist nicht reversibel, oder nur reversibel nachdem der Speicher gelöscht wurde.
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Die Druckschrift
US 6097637 A beschreibt einen Mechanismus, mit dem dynamisch zwischen pSLC-Modus und MLC-Modus umgeschaltet werden kann.
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Die Umschaltung kann hier zur Laufzeit durch ein Kommando geschehen. Die Umschaltung wirkt sich auf den Schreib- und Leseprozess aus nachfolgenden Kommandos aus, ändert aber nicht die momentane Datenorganisation im Speicher selbst. Zudem hat das Speichermodul wie dort beschrieben selbst keine Kenntnis darüber, in welchem Modus eine bestimmte Speicherzelle beschrieben wurde.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Datenspeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Datenspeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Datenspeichervorrichtung umfasst: einen Datenspeicher mit einer Vielzahl von Speicherblöcken, wobei jeder einzelne Speicherblock eine Vielzahl an Speicherzellen aufweist.
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Ferner umfasst die Datenspeichervorrichtung eine Datenspeicherkontrolleinrichtung, welche mit jedem einzelnen Speicherblock der Vielzahl der Speicherblöcke gekoppelt ist und welche dazu ausgebildet ist, für jeden Speicherblock einen ersten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Speicherdichte zu aktivieren oder einen zweiten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Datenhaltung zu aktivieren.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dass ein Speicher bzw. ein Datenspeicher mit einem angepassten, adaptiven Speichercontroller angesteuert wird, der es der Anwendung erlaubt, je nach Bedarf dynamisch zwischen einer höheren Speicherdichte und einer höheren Daten-Retention - eine erhöhte Datenhaltung - zu wählen, und zwar ohne die im Speicher bereits vorhandenen Daten zu verlieren.
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In einer Ausprägung kann sich dabei ein Speicher mit MLC-Speicherzellen virtuell wie zwei Speicher gleicher Größe verhalten. Solange nur in einem der beiden virtuellen Speicher Daten liegen, befindet sich der ganze Speicher im Modus für lange Data-Retention und sämtliche Zellen werden im Pseudo-SLC-Modus betrieben.
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Sobald Daten in den zweiten virtuellen Speicher geschrieben werden sollen, wechselt der Speichercontroller dafür in den Modus mit mehreren Bits pro Speicherzelle, MLC. Werden in einem der Speicher alle Daten gelöscht, dann schaltet der Speichercontroller wieder in den Modus für lange Data-Retention um und speichert pro Speicherzelle nur ein Bit an Information. Dieses Schreiben kann der Anwendung möglich sein, ohne dass dafür der Speicher zuerst gelöscht werden muss, d.h. die Umschaltung kann atomar erfolgen.
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Beispielsweise durch einen einzelnen zusätzlichen Speicherblock in der Größe eines Datenblocks kann die Umschaltung aus Sicht der Anwendung atomar erscheinen. Dazu wird beispielsweise, wenn erstmals Daten im MLC-Modus in einen Datenblock geschrieben werden, der zusätzliche Speicherblock im MLC-Modus beschrieben und der ursprüngliche Datenblock komplett neu dort gesichert.
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Der Speichercontroller der vorliegenden Erfindung verfügt beispielsweise über einen Mechanismus, mit dem er den zusätzlichen Speicherblock anstelle des ursprünglichen Datenblocks in den Adressbereich einblenden kann. So wird dann der ursprüngliche Datenblock beispielsweise zum zusätzlichen freien Datenblock.
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Die vorliegende Erfindung ermöglich während eines OTA-Updates - OTA-Update bezeichnet dabei ein sogenanntes „over-the-airupdate“ - dass die Anwendung den Speicher mittels dieses Speichercontrollers im Modus für hohe Speicherdichte betreiben kann, etwa MLC-Flash.
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Der Begriff „OTA-Update“ wie von der vorlegenden Erfindung verwendet bezeichnet dabei eine Methode, um neue Systemsoftware bzw. Firmware auf mobile Endgeräte über eine Funkschnittstelle aufzuspielen - beispielsweise über WLAN oder Mobilfunknetz. Dabei können Einstellungen eine Aktualisierung der Gerätesoftware zum Gerät übertragen werden. Diese Aktualisierung enthält die Änderungen von der installierten Version zur Zielversion.
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Wenn gerade kein Update durchgeführt wird, würde die Anwendung den Speicher im Modus für hohe Daten-Retention betreiben, etwa pseudo SLC. Das wäre möglich, da der Update-Vorgang nur eine begrenzte Zeit dauert. Unter der Bezeichnung Daten-Retention versteht man die Datenhaltung oder Daten-aufbewahrung als eine fortlaufende, sichere Speicherung von Daten.
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So könnte in jeder Situation die im Automobilbereich geforderte Sicherheit der gespeicherten Daten garantiert werden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, in allen Bereichen eingesetzt zu werden, in denen eine einmalige Festlegung des Trade-Offs bzw. der gegenläufigen Abhängigkeit zwischen Speicherdichte einerseits und Data-Retention andererseits nicht nur einmalig erfolgen sollte, sondern wenn für unterschiedliche Daten oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten jeweils der günstigste Trade-Off gewählt werden kann. Insbesondere ermöglicht dies vorteilhaft bei allen Geräten mit sogenannter OTA-Funktionalität.
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Bei elektronischen Geräten mit einem hohen Software-Anteil erwarten die Benutzer die Möglichkeit, die Software über das Internet auf einen neuen Stand zu bringen, auch als „over-the-air update“ bezeichnet, abgekürzt OTA.
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Für OTA gibt es im Wesentlichen zwei Ansätze, zum einen den A/B-Ansatz und den „in-Place“-Ansatz.
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Beim A/B-Ansatz wird für das Update ein zusätzlicher Speicher benötigt, der die gleiche Größe hat, wie der Speicher, den die Anwendung belegt. Dieser Speicher wird nur für das Update verwendet und ansonsten nicht genutzt. Der Vorteil dieser Technik liegt darin, dass das Update im Hintergrund ausgeführt werden kann, während die Anwendung verwendet wird.
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Beim A/B-Ansatz der Systemaktualisierungen, auch als nahtlose Updates bezeichnet, stellt sicher, dass während einer O-ver-the-Air-Aktualisierung ein funktionsfähiges Boot-System auf der Festplatte verbleibt. Dieser Ansatz verringert die Wahrscheinlichkeit eines inaktiven Geräts nach einem Update, was zu weniger Geräteaustausch bei Reparatur- und Garantiezentren führt. Andere kommerzielle Betriebssysteme wie ChromeOS verwenden ebenfalls erfolgreich den A/B-Ansatz der Systemaktualisierungen.
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Beim „In-Place“-Ansatz wird das Update direkt in dem Speicherbereich ausgeführt, den die Anwendung belegt, wodurch Speicherplatz gespart wird. Dafür ist es während des Updates nicht möglich das Gerät zu verwenden.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, dass ein A/B-Update möglich wird, ohne den doppelten Speicher vorzuhalten, was mithin eine große Kosteneinsparung ermöglicht.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Datenspeicherverfahren zum Speichern von Daten in einer Datenspeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
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Als ein erster Schritt des Datenspeicherverfahrens erfolgt ein Aktivieren eines ersten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Speicherdichte für einen ersten Speicherblock einer Datenspeichervorrichtung.
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Ferner umfasst das Datenspeicherverfahren ein Aktivieren eines zweiten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Datenhaltung für einen zweiten Speicherblock einer Datenspeichervorrichtung.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Datenspeicherkontrolleinrichtung dazu ausgebildet ist, für jeden Speicherblock, bei dem der erste Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Speicherdichte aktiviert ist, mehr als ein Bit pro Speicherzelle des jeweiligen Speicherblocks abzuspeichern.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Datenspeicherkontrolleinrichtung dazu ausgebildet ist, für jeden Speicherblock, bei dem der zweite Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Datenhaltung aktiviert ist, maximal ein Bit pro Speicherzelle des jeweiligen Speicherblocks abzuspeichern.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Datenspeicherkontrolleinrichtung dazu ausgebildet ist, für jeden Speicherblock den ersten Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Speicherdichte zu deaktivieren oder den zweiten Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Datenhaltung zu deaktivieren.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Aktivieren des zweiten Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Datenhaltung nach einer Löschung von Daten in dem jeweiligen Speicherblock der Datenspeichervorrichtung vorgenommen wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Aktivieren des ersten Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Speicherdichte vor einem Abspeichern von Daten in dem jeweiligen Speicherblock der Datenspeichervorrichtung vorgenommen wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ferner ein Deaktivieren des ersten Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Speicherdichte für den ersten Speicherblock der Datenspeichervorrichtung erfolgt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ferner ein Deaktivieren des zweiten Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Datenhaltung für den zweiten Speicherblock der Datenspeichervorrichtung erfolgt.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsformen beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung.
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln. Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der vorliegenden Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Figuren der Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Figuren der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer Datenspeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2: eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Datenspeicherverfahrens zum Speichern von Daten in einer Datenspeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Bei dem Kraftfahrzeug bzw. Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, beispielsweise ein Hybridfahrzeug mit Segelfunktion, beispielsweise ein Motorrad, ein Bus oder ein Lastkraftwagen oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Luftfahrzeug wie Helikopter oder Flugzeug oder beispielsweise ein Fahrrad.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenspeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Datenspeichervorrichtung 100 umfasst einen Datenspeicher 20 mit einer Vielzahl von Speicherblöcken 20-1, ..., 20-n, wobei jeder einzelne Speicherblock 20-1, ..., 20-n eine Vielzahl an Speicherzellen aufweist.
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Die Datenspeichervorrichtung 100 umfasst eine Datenspeicherkontrolleinrichtung 10 in Form eines Speichercontrollers, um die gegenläufige Abhängigkeit zwischen Daten-Retention und Datenspeicherkapazität für nicht-flüchtige Datenspeicher 20 in Laufzeit abzuwägen bzw. zu optimieren.
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Die Datenspeicherkontrolleinrichtung 10 ist mit jedem einzelnen Speicherblock der Vielzahl der Speicherblöcke gekoppelt und dazu ausgebildet, für jeden Speicherblock der Vielzahl der Speicherblöcke einen ersten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Speicherdichte zu aktivieren und/oder einen zweiten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Datenhaltung zu aktivieren.
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Ferner kann die Datenspeicherkontrolleinrichtung 10 dazu ausgebildet sein, für jeden Speicherblock der Vielzahl der Speicherblöcke den ersten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Speicherdichte zu deaktivieren und/oder den zweiten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Datenhaltung zu deaktivieren.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Datenspeicherverfahrens zum Speichern von Daten in einer Datenspeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der
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Als ein erster Verfahrensschritt erfolgt ein Aktivieren S1 eines ersten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Speicherdichte für einen ersten Speicherblock einer Datenspeichervorrichtung 100.
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Als ein zweiter Verfahrensschritt erfolgt ein Aktivieren S2 eines zweiten Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Datenhaltung für einen zweiten Speicherblock der Datenspeichervorrichtung 100.
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Als ein weiterer Verfahrensschritt erfolgt beispielsweise ein Deaktivieren des ersten Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Speicherdichte für den ersten Speicherblock der Datenspeichervorrichtung 100.
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Als ein weiterer Verfahrensschritt erfolgt beispielsweise ein Deaktivieren des zweiten Datenspeicherbetriebsmodus für die erhöhte Datenhaltung für den zweiten Speicherblock der Datenspeichervorrichtung 100.
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Ferner kann auch der zweite Speicherblock im Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Speicherdichte betrieben werden, d.h. dieser Modus kann aktiviert oder deaktiviert werden.
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Ferner kann auch der erste Speicherblock im Datenspeicherbetriebsmodus für eine erhöhte Datenhaltung betrieben werden, d.h. dieser Modus kann aktiviert oder deaktiviert werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die vorliegende Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt.
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Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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