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Einleitung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Audiovorrichtungen und insbesondere auf Audiovorrichtungen zum Verwenden in Automobilen und autonomen Fahrzeugen.
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Jüngste Entwicklungen in den Automobilsteuerungen haben die Notwendigkeit zusätzlicher Eingangsdaten erhöht. Eine der zusätzlichen Datenquellen umfasst Geräusche, die außerhalb des Fahrzeugs erzeugt werden. Um diese Daten zu erfassen, wurden Mikrofone entwickelt, die auf der Außenseite des Fahrzeugs platziert werden. Wie es bei Mikrofonen jedoch der Fall ist, neigen sie dazu, nicht nur Schall aufzunehmen, der gewünscht ist, sondern auch extern verursachte Geräusche, die anschließend vom Mikrofon erfasst werden.
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Die
JP 2014-045236 A beschreibt ein Reduzieren von verlustfreien Windgeräuschen ohne Verändern der Klangqualität und der Spektralstruktur des gemessenen Schalls durch vollständiges und rationelles Blockieren der Erzeugungs- und Ausbreitungspfade von Windgeräuschen. Ein Oberflächenschalldruckmessmikrofon mit Windschutzschicht zum Messen des Oberflächenschalldrucks eines Fahrzeugs umfasst ein Mikrofon, eine erste Windschutzschicht, die die Oberseite des Mikrofons bedeckt, und eine zweite Windschutzschicht, die das Mikrofon vollständig bedeckt. Die erste Windschutzschicht und die zweite Windschutzschicht bestehen aus einem Material mit akustischer Transparenz, eine erste Zwischenschicht ist zwischen der ersten Windschutzschicht und der Oberseite des Mikrofons vorgesehen, und eine zweite Zwischenschicht ist zwischen der zweiten Windschutzschicht und dem gesamten Mikrofon vorgesehen.
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Die
DE 10 2007 059 452 A1 beschreibt eine Windschutzeinrichtung für ein Mikrofon umfassend einen akustischen Einlass an einem stromabwärtigen Ende und mindestens ein Druckminderungsloch stromaufwärts des akustischen Einlasses. Die Windschutzeinrichtung weist eine Basis, eine Umrandung, die von der Basis absteht, und eine erste Kappe auf, die von der Basis vorsteht. Die Basis und die Umrandung stellen einen Raum bereit, um das Mikrofon unterzubringen. Die erste Kappe erstreckt sich von einem stromaufwärtigen Ende der Basis zu dem stromabwärtigen Ende und umfasst den akustischen Einlass an dem stromabwärtigen Ende. Das Druckminderungsloch/die Druckminderungslöcher befindet/befinden sich an der ersten Kappe am stromaufwärtigen Ende und ist/sind durch eine zweite Kappe geschützt.
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Die
US 2006 / 0 013 425 A1 beschreibt einen Luftstromschutz für ein Mikrofon umfassend eine Schale mit einem Luftstromumlenker und einer Strömungstrennkante. Der Luftstromumlenker umgibt teilweise das Mikrofon, um einen Luftstrom vom Mikrofon weg zu leiten. Der Luftstrom trennt sich entweder von dem Luftstromumlenker oder von der Strömungstrennkante.
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Die
US 2003 / 0 168 278 A1 beschreibt ein in einem Fahrzeug zu montierendes Mikrofongehäuse mit einem im Mikrofongehäuse angeordneten elektroakustischen Wandler eines Mikrofons, der mindestens eine Schalleintrittsöffnung aufweist, wobei das Mikrofongehäuse im montierten Zustand über eine Umgebungsfläche eines Bauteils des Fahrzeugs, in dem das Mikrofongehäuse montiert ist, hinausragt. Der mindestens eine Schalleintritt ist im montierten Zustand des Mikrofongehäuses dicht über der Umgebungsfläche positioniert.
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Die
US 2016 / 0 234 594 A1 beschreibt eine Mikrofonstruktur mit einer Membran, einen Rahmen, dessen Innenseite in Form einer halbkugelförmigen Oberfläche, einer parabolischen Oberfläche oder einer konischen Oberfläche verarbeitet ist, einen Schallwandler, der Schalldruck in ein elektrisches Signal umwandelt, und einen Draht, der das elektrische Signal vom Schallwandler nach außen überträgt. Eine Schalldruck-Eingangsfläche des akustischen Wandlers ist auf einem unteren Flächenabschnitt der halbkugelförmigen Fläche, der parabolischen Fläche oder der konischen Fläche innerhalb des Rahmens angeordnet. Die Membran und der Rahmen sowie der Rahmen und der Draht enthalten wasserdichte Mechanismen, die das Eindringen von Wasser verhindern.
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Die
JP 2018-026 666 A beschreibt eine Kameravorrichtung, die das Auftreten von Luftblasgeräuschen in einer Geräuschsammelöffnung während der Fahrt verhindert und eine Geräuschsammelfunktion aufweist. Ein Stufenteil, das sich zur Innenseite eines Gehäuses neigt, ist an einer oberen Fläche des Gehäuses einer Kameravorrichtung 1 vorgesehen. Der Stufenteil hat einen vertikalen Wandteil, der in einer Richtung angeordnet ist, die sich mit einer Bewegungsrichtung eines beweglichen Körpers schneidet, an dem die Kameravorrichtung angebracht ist. Der vertikale Wandteil hat eine Schallsammelöffnung, die sich zur Rückseite in der Bewegungsrichtung öffnet.
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Die
US 8 094 040 B1 beschreibt einen Sirenensensor zum Erfassen von Sirenentönen, die von Einsatzfahrzeugen ausgestrahlt werden, und elektronische Verarbeitungsschaltungen zum Erfassen und Identifizieren der Sirenentöne auf elektronischem Wege, um die Verkehrssignallichter an einer Kreuzung so zu steuern, dass nur das Einsatzfahrzeug eine Kreuzung mit Vorfahrt durchfahren kann. Das Verfahren und die Vorrichtung verwenden ein akustisches Horn in Kombination mit einem Mikrofon, um die Sirenengeräusche zu empfangen und sie in entsprechende elektrische Signale umzuwandeln.
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Die
US 2005 / 0 220 448 A1 beschreibt eine Digitalkamera mit einem akustischen Element, die eine erste Abdeckung umfasst, eine wasserdichte Folie und eine zweite Abdeckung. Die zweite Abdeckung ist von der wasserdichten Folie beabstandet. Die erste Abdeckung hat ein erstes Schallloch, das dem akustischen Element gegenüberliegt. Die wasserdichte Folie ist so angeordnet, dass sie das erste Schallloch abdeckt. Die zweite Abdeckung weist ein zweites Schallloch auf. Das zweite Schallloch ist in seiner Position zu einem Außenumfang des ersten Schalllochs hin versetzt, so dass sich das zweite Schallloch nicht auf einer Verlängerung einer Achse des ersten Schalllochs befindet.
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Dementsprechend ist es die Aufgabe der Erfindung, verbesserte externe Mikrofone, die an Fahrzeugen verwendet werden können bereitzustellen, um die Qualität des vom Mikrofon erfassten Schalls zu verbessern und auch die externe Geräuschentwicklung zu verringern.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die vorliegende Mikrofonanordnung an einer Außenfläche eines Fahrzeugs gelöst, wobei die Mikrofonanordnung ein Mikrofongehäuse, mindestens ein Mikrofon und ein Windschutzelement umfasst. Am Mikrofongehäuse ist ein Gehäuseträger angebracht. Das mindestens eine Mikrofon ist im Mikrofongehäuse gelagert. Das Windschutzelement weist eine Basis und einen Windschutzabschnitt auf.
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Der Windschutzabschnitt umfasst einen Schallweg an der Basis, um zu ermöglichen, dass Schall durch das Windschutzelement hindurchtritt. Der Schallweg umfasst einen Einlass und einen Auslass. Der Einlass legt eine innere Fläche des Schallweges an einer oberen Fläche des Windschutzabschnitts frei. Der Auslass verbindet die innere Fläche des Schallweges mit einer Innenfläche des Windschutzabschnitts.
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Das Mikrofongehäuse befindet sich in Richtung eines Fahrtwindes hinter dem Windschutzelement nahe dem Windschutzabschnitt.
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Die Mikrofonanordnung ist an der Außenfläche des Fahrzeuges angebracht.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Mikrofongehäuse eine teilweise sphärische Form auf, die einen hohlen Innenraum umfasst. Das mindestens eine Mikrofon ist im hohlen Innenraum angeordnet, der von dem Gehäuseträger getragen ist.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Basis des Windschutzelements eine Bodenfläche, eine Vorderkante und eine Hinterkante gegenüber der Vorderkante. Der Windschutzabschnitt des Windschutzelements ist in der Nähe zur Vorderkante der Basis angeordnet.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Windschutzabschnitt eine obere Fläche. Die obere Fläche bildet einen ersten Winkel relativ zu der Basis des Windschutzelements und der oberen Fläche. Die obere Fläche weist eine konkave Form, eine konvexe Form oder eine kombinierte konkav-konvexe Form auf.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Windschutzabschnitt eine obere Fläche und eine Innenfläche. Die obere Fläche ist mit der Innenfläche durch eine konturierten Kante verbunden, um das Erzeugen von Schall zu verhindern.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Mikrofonanordnung ferner eine Vielzahl von Heizelementen, die in dem Mikrofongehäuse, der Basis des Windschutzelements und dem Windschutzabschnitt des Windschutzelements angeordnet sind.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bodenfläche der Basis von der Vorderkante zu der Hinterkante abgeschrägt.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Windschutzelement konzentrisch um das Mikrofongehäuse angeordnet und umfasst mehrere Schallwege, die zwischen dem Windschutzabschnitt und der Basis angeordnet sind.
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Die oben genannten Eigenschaften und Vorteile sowie anderen Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ohne Weiteres hervor.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise einschränken.
- 1 ist eine Seitenansicht einer Mikrofonanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
- 2A ist eine Draufsicht auf eine Mikrofonanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
- 2B ist eine Draufsicht auf eine Mikrofonanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist ein Querschnitt einer Mikrofonanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
- 4 ist eine Seitenansicht einer Mikrofonanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Mikrofonanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
- 6 ist eine Seitenansicht einer Mikrofonanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
- 7 ist ein Querschnitt einer Mikrofonanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung, und
- 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Mikrofonanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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Beispiele der vorliegenden Erfindung stellen vorteilhafterweise eine Mikrofonanordnung zur Befestigung an der Außenseite eines Fahrzeugs bereit. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten verweisen, veranschaulichen die 1-5 eine Mikrofonanordnung 10, die nun beschrieben wird. Die Mikrofonanordnung 10 beinhaltet ein Strömungssteuergehäuse 12 und einem Windschutzelement 14. Insbesondere beinhaltet das Strömungssteuergehäuse 12 ein Kuppel 16, ein Mikrofon oder Mikrofon-Array 18 und einen Trägerpfosten 20. Die Kuppel 16 weist eine Kuppel- oder teilweise konvexe Form auf und ist vom Trägerpfosten 20 getragen. Das Mikrofon 18 befindet sich innerhalb eines hohlen Innenraums 22 des Doms 16 und ist auch durch den Trägerpfosten 20 und die Kuppel 16 getragen. Die Kuppel 16 steuert den Strom über das Mikrofon 18, während sie das Mikrofon 18 vor Wind, Schmutz und Niederschlag schützt und zulässt, dass von Außen stammender Schall zum Mikrofon 18 gelangt. Ein Raum ist dargestellt, der das Mikrofon 18 von der Unterseite des Innenraums 22 trennt. Das Mikrofon 18 kann jedoch direkt angrenzend an die Kuppel 16 angeordnet sein, wodurch kein Platz zwischen dem Mikrofon 18 und der Kuppel 16 besteht, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Das Windschutzelement 14 beinhaltet eine Basis 24, einen gekrümmten Windschutzabschnitt 26 und eine erste und eine zweite Seitenwand 28, 30. Im vorliegenden Beispiel beinhaltet die Basis 24 eine Bodenfläche 70, eine Vorderkante 32 und eine Hinterkante 34. Die Vorderkante 32 ist am Fahrzeug ausgerichtet, sodass sie senkrecht zu einem Vektor i ist, der sich zum herankommenden Wind angliedert, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt. Die Hinterkante 34 liegt der Vorderkante 32 der Basis 24 gegenüber. Die Bodenfläche 70 der Basis 24 ist durch eine Erhebung nahe der Vorderkante 32 erhöht und einer niedrigeren Erhebung an der Hinterkante 34 geneigt. Die geneigte Bodenfläche 70 ermöglicht einen Entwässerungsweg für Wasser, wenn sich die Mikrofonanordnung 10 auf einer ebenen Fläche befindet. Der Windschutzabschnitt 26 ist an der umgebenden Vorderkante 32 der Basis 24 angebracht. Die ersten und zweiten Seitenwände 28, 30 sind so angeordnet, dass ein erstes Ende 36, 38 der ersten und zweiten Seitenwände 28, 30 zu den Enden 40, 42 des Windschutzabschnitts 26 ausgebildet ist. Der Windschutzabschnitt 26 umgibt das Strömungssteuergehäuse 12, das von den Positionen 40 bis 42 verläuft. Die ersten und zweiten Seitenwände 28, 30 beinhalten einen Radiusabschnitt 44, 46, der zur Hinterkante 34 der Basis 24 konvergiert.
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Der Windschutzabschnitt 26 beinhaltet eine schmale Vorderkante 48, eine geneigte obere Fläche 50, eine Innenfläche 68 und einen optionalen Schallweg 52. Die vordere umgebende Kante 48 stimmt mit der Vorderkante 32 der Basis 24 überein. In dem Beispiel, das in den 2A und 2B dargestellt ist, weist die Vorderkante 48 eine Radiuskurve 54 auf. Jedoch würde ein Windschutzabschnitt 26 mit einer geraden Vorderkante nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen. Die obere Fläche 50 beinhaltet einen Startwinkel α zwischen der Basis 24 und der oberen Fläche 50 zwischen 0° und 90°. Die obere Fläche 50 beinhaltet, wie in den 1 und 3-5 dargestellt, eine konvexe Form mit einem ersten Zentrum c1 des Krümmungsradius r1 oberhalb und vor dem Windschutzabschnitt 26. Alternativ, wie in 6 dargestellt, hat die obere Fläche 50 eine konkave Fläche 58 mit einer zweiten Mitte c2 des Krümmungsradius r2 unterhalb und hinter dem Windschutzabschnitt 26. Eine Kombination oder Verbindung von konkaven und konvexen Flächen kann auch verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die obere Fläche 50 geht über eine konturierte Kante 80 zu der Innenfläche 68 des Windschutzabschnitts 26 über. Die optionale konturierte Kante 80 verhindert das Erzeugen von Geräuschen und reduziert das akustische Streuen des turbulenten Stroms, wenn die Luft von der oberen Fläche 50 zum Inneren des Windschutzelements 14 strömt.
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Der Schallweg 52 beinhaltet einen Einlass 60 an einem Ende des Schallweges 52 und einen Auslass 62 am gegenüberliegenden Ende. Der Einlass 60 liegt nahe der Vorderkante 32 des Windschutzabschnitts 26 und erstreckt sich von einer Innenfläche 64 der ersten Seitenwand 28 zur Innenfläche 66 der zweiten Seitenwand 30. Der Auslass 62 des Schallweges 52 öffnet das Innere des Schallwegs 52 zur Innenfläche 68 des Windschutzabschnitts 26. Der Schallweg 52 stellt einen Weg für den externen Schall bereit, sodass dieser sich vom Windschutzabschnitt 26 zum Mikrofon 18 bewegen kann, ohne ein übermäßiges Windgeräusch zu erzeugen.
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Unter besonderer Bezugnahme auf 4 wird ein Beispiel der Mikrofonanordnung 10 mit einer Vielzahl von Heizelementen dargestellt. Die Heizelemente sind vorhanden, um Schnee und Eis zu schmelzen, die sich in und um die Mikrofonanordnung 10 ansammeln können. Ein erstes Heizelement 72 ist im Windschutzabschnitt 26 des Windschutzelements 14 angeordnet. Ein zweites Heizelement 74 befindet sich in der Basis 24 des Windschutzelements 14. Ein drittes Heizelement 76 befindet sich im Strömungssteuergehäuse 12. Die Heizelemente können fest mit einer Stromquelle aus dem Fahrzeug verdrahtet sein oder sie können von einer kleinen Solarzelle und einer Batterie gespeist werden, die in der Mikrofonanordnung 10 enthalten sind.
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Unter Bezugnahme auf 7 wird ein anderes Beispiel der Mikrofonanordnung 100 dargestellt und nun beschrieben. Die Mikrofonanordnung 100 umfasst ein Mikrofongehäuse 112 und ein Windschutzelement 114. Insbesondere beinhaltet das Windschutzelement 114 eine Basis 124 und einen gekrümmten Windschutzabschnitt 126. Die Basis 124 beinhaltet eine Bodenfläche 170, eine Vorderkante 132 und eine Hinterkante 134. Die Vorderkante 132 ist so ausgerichtet, dass sie sich senkrecht zur Vorderseite des Fahrzeugs befindet. Die Hinterkante 134 liegt der Vorderkante 132 der Basis 124 gegenüber. Die Bodenfläche 170 der Basis 124 ist durch eine Erhebung nahe der Vorderkante 132 erhöht und einer niedrigeren Erhebung an der Hinterkante 134 geneigt. Die geneigte Bodenfläche 170 ermöglicht einen Entwässerungsweg für Wasser, wenn sich die Mikrofonanordnung 100 auf einer ebenen Fläche befindet. Der Windschutzabschnitt 126 befindet sich an der Vorderkante 132 der Basis 124 und beinhaltet eine schmale Vorderkante 148, eine geneigte obere Fläche 150 und eine innere Oberfläche 152. Die Vorderkante 148 stimmt mit der Vorderkante 132 der Basis 124 überein. Die obere Fläche 150 in Kombination mit der Basis 124 bildet einen Winkel λ zwischen der Basis 124 und der oberen Fläche 150 von zwischen 0° und 90°. Die obere Fläche 150, wie in den 7 dargestellt, beinhaltet eine Kombination aus konkaven und konvexen Formen. Die innere Oberfläche 152 folgt überwiegend der Kontur der oberen Fläche 150, die einen Hohlraum 154 zwischen dem Windschutzabschnitt 126, dem Mikrofon 112 und der Bodenfläche 170 bildet.
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Unter Bezugnahme auf 8 wird ein anderes Beispiel der Mikrofonanordnung 200 dargestellt und nun beschrieben. Die Mikrofonanordnung 200 umfasst ein Mikrofongehäuse 212 und ein Windschutzelement 214. Insbesondere beinhaltet das Windschutzelement 214 eine Basis 224 und einen gekrümmten Windschutzabschnitt 226. Das Windschutzelement 214 verläuft kreisförmig und konzentrisch um das Mikrofongehäuse 212 und beinhaltet eine Außenkante 248, eine Vielzahl von Schallwege 252 und eine geneigte obere Fläche 250. Das Windschutzelement 214 ist ungerichtet und lenkt den Luftstrom von allen Winkeln über die obere Fläche 254 des Mikrofongehäuses 212 ab. Die Schallwege 252 sind nahe der äußeren Kante 248 angeordnet, wodurch ein externer Schall in das Mikrofongehäuse 212 eindringen kann, ohne dass Geräusche erzeugt werden. Die Schallwege 252 ermöglichen es auch, dass Wasser aus dem Inneren des Windschutzelements 214 abfließen kann.
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Während die besten Arten zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Erfindung betrifft, diverse alternative Ausgestaltungen und Ausführungen erkennen, mit denen die Erfindung im Rahmen der nachfolgend aufgeführten Patentansprüche innerhalb des Umfangs ausgeführt werden kann.
