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Die Erfindung betrifft eine Anzeige- und Eingabevorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug.
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Aus der Offenlegung
DE 11 2010 004 756 T5 ist ein Touchpad bekannt, bei dem aus Sensorfeldsignalen eine Berührposition eines auf das Sensorfeld des Touchpads einwirkenden Betätigungsmittels erfasst wird. Weiter werden an dem Touchpad zugeordneten Kraftsensoren angreifende Kräfte bestimmt. Aus der bestimmten Berührposition auf dem Sensorfeld und den an den Kraftsensoren angreifenden Kräften wird vom Touchpad die vom Betätigungsmittel an der Berührposition auf das Sensorfeld ausgeübte Bedienkraft bestimmt. Bei einem derartigen Touchpad können in Abhängigkeit der Berührposition und der Höhe einer auf die Berührposition einwirkenden Betätigungskraft verschiedene Funktionen aufgerufen werden.
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Weiter ist bekannt, zur Vergrößerung der Anzeige- und Bedienfläche mehrere kraftsensitive Touchpads oder Touchdisplays nebeneinander anzuordnen.
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Nachteil des Standes der Technik ist, dass durch die mechanische Verbindung zwischen nebeneinander angeordneten Touchdisplays bei Bedienung eines der Displays mit einem Finger Verformungen an dem nebengeordneten Display auftreten, so dass bei Betätigung des nebengeordneten Displays die Kraftsensoren verfälschte Kräfte registrieren und Fehlfunktionen, d.h. vom Nutzer nicht gewünschte Funktionen ausgeführt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber eine Anzeige- und Eingabevorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit erhöhter Bediensicherheit bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Anzeige- und Eingabevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Bei der erfindungsgemäßen Anzeige- und Eingabevorrichtung ist beiden touchbedienbaren Bildschirmen ein gemeinsames Steuergerät zugeordnet, das Signale aller Kraftsensoren empfängt und auswertet. Die Kraftsensoren sind dabei beispielsweise als Piezosensor, als resistiver- oder kapazitiver Kraftaufnehmer ausgebildet. Dadurch, dass das Steuergerät Signale aller Kraftsensoren empfängt, kann dieses die durch die Übertragungsfunktion der mechanischen Verbindung beider Bildschirme bedingte gegenseitige Beeinflussung erkennen. Beispielsweise wird durch Betätigung des ersten Bildschirms an einer gewählten Position mit einer vorgegebenen Kraft eine gewünschte Funktion ausgeführt. Wird nun gleichzeitig der zweite Bildschirm mit einer Kraft beaufschlagt, dann wird die Kraft am ersten Bildschirm bei einem entsprechenden Übertragungsverhalten der mechanischen Verbindung erhöht, so dass am ersten Bildschirm eine weitere, nicht gewünschte Funktion ausgeführt werden würde. Das Steuergerät empfängt erfindungsgemäß die Kräfte des ersten und zweiten Bildschirms. Damit kann das Steuergerät feststellen, dass die Krafterhöhung am ersten Bildschirm durch die Betätigung am zweiten Bildschirm herrührt und die Ausführung der ungewünschten Funktion am ersten Bildschirm unterbinden. Das Steuergerät selbst ist extern oder in einem der beiden Bildschirme integriert. In Kenntnis der durch die mechanische Verbindung bestimmte Übertragungsfunktion kann der Einfluss einer Krafteinwirkung an dem zweiten Bildschirm auf den ersten Bildschirm bestimmt werden, so dass die Kraftwerte an dem ersten Bildschirm korrigiert und die tatsächlich einwirkenden Kräfte bestimmt und zugehörige Funktion ausgeführt werden können. Alternativ oder zusätzlich wird in einem Fall, dass an dem ersten Bildschirm eine Verfälschung der bestimmten Kräfte durch den zweiten Bildschirm erkannt wird, zur Vermeidung von Fehlfunktionen die Bedienbarkeit des ersten Bildschirms gestoppt und eine Information an den Nutzer ausgegeben. Die Position der an den Bildschirmen erfolgten Berührungen ist keiner gegenseitigen Beeinflussung unterworfen, demgemäß kann die Position gemäß dem Stand der Technik mit jeweils einem für jeden Bildschirm individuellen Steuergerät ermittelt werden. Die von dem gemeinsamen Steuergerät ausgewerteten, ermittelte und korrigierte Kraftwerte werden in den für jeden Bildschirm individuellen Steuergeräte mit der jeweiligen Berührposition zusammengeführt, so dass für jede Berührposition und Kraftwert eine entsprechende Funktion ausgeführt werden kann. In vorteilhafter Weise wird durch das gemeinsame Steuergerät zur Kraftauswertung die Bediensicherheit der Anzeige- und Eingabevorrichtung erhöht.
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In einer modifizierten Ausführungsform sind im Rahmenbereich der Bildschirme weitere Kraftsensoren angeordnet sind, deren Signale vom dem gemeinsamen Steuergerät ausgewertet werden. Durch weitere im Rahmenbereich, bevorzugt in einem für beide Bildschirme gemeinsamen Rahmen angeordnete weitere Kraftsensoren, deren Signale in dem Steuergerät zusammengeführt werden, lassen sich die Verfälschungen der realen Kräfte an den Berührpositionen der Bildschirme noch genauer erkennen und bestimmen. Die Anordnung der Kraftsensoren im Rahmen ermöglicht eine Erkennung einer Verfälschung der auf die Bildschirme einwirkenden tatsächlichen Kräfte eines Betätigungsmittels, die sich im Fahrbetrieb eines Fahrzeugs durch Abstützung einer Hand oder eines Fußes im Rahmenbereich ergibt. In einer Abwandlung ist anstatt diskreter Kraftsensoren ein als flexibles Band ausgeführter, im Rahmenbereich oder Bildschirmbereich umlaufender Sensor verlegt, der Betätigungskräfte und Position durch Kapazitätsänderung bestimmt. Der umlaufende Sensor ist in Segmente aufgeteilt, wobei jedes Segment eingerichtet ist eine einwirkende Betätigungskraft zu bestimmen. Bevorzugt ist die mechanische Verbindung als eine beide Bildschirme gegen mechanische Einwirkung und Beschädigung schützender gemeinsamer Rahmen ausgebildet.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Verbindung als eine beide Bildschirme abdeckendes Deckglas ausgebildet. In einer Weiterbildung ist das Deckglas vorzugsweise mit den Bildschirmen gebondet. Beide Bildschirme sind unter einer gemeinsamen Glasfläche angeordnet, so dass der Eindruck eines einzelnen, großen Bildschirms entsteht. Durch die Zusammenführung der Kraftsensoren beider Bildschirme in einem Steuergerät lässt sich bei Betätigung eines der Bildschirms eine Beeinflussung der Kraftsensoren des anderen Bildschirms durch das Deckglas erkennen und eine Fehlauslösung vermeiden.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuergerät eingerichtet eine durch die mechanische Verbindung auf die Kraftsensoren der Bildschirme einstreuende Kräfte zu erkennen und/oder zu bestimmten. Mittels den beiden Bildschirmen zugeordneten Kraftsensoren ist die an einer oder mehreren Positionen einwirkende Kraft bestimmbar. In Kenntnis der Übertragungsfunktion der mechanischen Verbindung kann ermittelt werden, welche Kräfte bei Betätigung des einen Bildschirms auf den anderen Bildschirm wirken. Die von den Kraftsensoren an einem Bildschirm bestimmten Kräfte setzen sich durch Betätigung bewirkten Kräfte an dem Bildschirm und gegebenenfalls über die mechanische Verbindung eingestreute Kräfte zusammen. Diese eingestreuten Kräfte sind durch Betätigung des anderen Bildschirms oder Berührung des Rahmenbereichs bewirkt. Mittels den Kraftsensoren an beiden Bildschirmen und gegebenenfalls den Kraftsensoren im den Rahmenbereichen sowie der Übertragungsfunktion der mechanischen Verbindung lassen sich die auf einen Bildschirm eingestreuten Kräfte erkennen und berechnen. Die von einem Finger eines Nutzers aufgebrachte tatsächliche Bedienkraft ist bestimmbar, indem die an dem Bildschirm mittels zugeordneten Kraftsensoren gemessenen Kräfte um die eingestreuten Kräfte korrigiert bzw. reduziert wird. In vorteilhafter Weise vermeidet die Auswertung durch das Steuergerät, dass eine durch die Krafteinstreuung bewirkte, vom Nutzer nicht gewünschte Fehlfunktion ausgelöst wird.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit einer Anzeige- und Eingabevorrichtung umfasst einen ersten touchbedienbaren Bildschirm und einen zweiten touchbedienbaren Bildschirm, der dem ersten Bildschirm nebengeordnet und mit diesem durch eine mechanische Verbindung gekoppelt ist, wobei die Bildschirme jeweils Sensoren zur Ermittlung einer Berührposition und Kraftsensoren zur Ermittlung einer auf den Bildschirm einwirkenden Bedienkraft aufweisen, wobei ein beiden Bildschirmen zugeordnetes gemeinsames Steuergerät die Signale der Kraftsensoren empfängt und auswertet. In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend mehrere, eng benachbart angeordnete Bildschirme verbaut. Bei mit Kraftsensoren ausgestatten Bildschirmen ergibt sich das Problem, dass durch die mechanische Verbindung sich eine Krafteinwirkung auf einen oder den Randbereich eines Bildschirms auf den anderen Bildschirm auswirkt. Bei dem erfindungsgemä-ßen Kraftfahrzeug erkennt das Steuergerät die Krafteinwirkung von benachbarten Bildschirmen oder von Rahmenbereichen und verhindert bei Betätigung eines Bildschirms eine Auslösung einer ungewollten Funktion.
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In Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Anzeige- und Eingabevorrichtung ein Bildschirm zur Bedienung durch einen Fahrer und ein Bildschirm zur Bedienung durch einen Beifahrer. Beide Bildschirme sind nebeneinander angeordnet, so dass der Eindruck eines großen Bildschirms entsteht. Der im Aktionsbereich des Fahrers zugeordnete Bildschirm ist im Allgemeinen zur Einstellung und Anzeige von Fahrzeuginformationen, der im Aktionsbereich des Beifahrers angeordnete Bildschirm für dessen Unterhaltung vorgesehen. Erfolgt eine kraftgesteuerte Bedienung des Beifahrerbildschirms, dann wird ein Teil dieser Kraft auf den Fahrerbildschirm eingestreut. Um bei zeitgleicher Bedienung des Fahrerbildschirms eine Auslösung einer Fehlfunktion zu vermeiden werden die Signale der Kraftsensoren beider Bildschirme empfangen und unter Verwendung der Übertragungsfunktion der mechanischen Verbindung ausgewertet.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die mechanische Verbindung als Armaturenbrett ausgeführt. In dem Armaturenbrett sind beide Bildschirme angeordnet, d.h. das Armaturenbrett stellt die mechanische Verbindung zwischen den beiden Bildschirmen her. Das Armaturenbrett stellt mit den Bildschirmen eine Einheit dar, die zur Optimierung des Montageprozesses vormontierbar ist. Die Bediensicherheit der in dem Armaturenbrett montierten Bildschirme wird durch das den beiden Bildschirmen zugeordnete gemeinsame Steuergerät zur Bestimmung der Bedienkräfte erhöht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der- gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Dabei zeigen:
- 1 schematische Darstellung einer Anzeige- und Eingabevorrichtung mit Auswerteeinrichtung ;
- 2 eine Variante der Anordnung aus 1 und
- 3 eine Anordnung der Anzeige- und Eingabevorrichtung in einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs.
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Gemäß 1 sind ein erster touchbedienbarer Bildschirm 1 und ein zweiter touchbedienbarer Bildschirm 3 nebeneinander auf einem Rahmen 5 mechanisch verbunden angeordnet. Eine weitere mechanische Verbindung stellt eine schematische dargestelltes Deckglas 7 dar. Das Deckglas 7 deckt beide Bildschirme ab, so dass eine ebene und spaltfreie, die zwei touchbedienbaren Bildschirme 1,3 umfassende Bedienfläche entsteht.
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Die touchbedienbaren Bildschirme 1,3 weisen beispielweise jeweils ein mit einem individuellen Steuergerät 9, 11 verbundenes nicht dargestelltes Drahtnetz auf. Durch Berührung eines Bildschirms ändert sich an der Berührstelle die Kapazität des Drahtnetzes, die Koordinaten die Koordinaten der Berührstelle werden durch die individuellen Steuergeräte 9, 11 ermittelt.
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Des Weiteren sind jedem Bildschirm 1,3 jeweils vier Kraftsensoren 13, 15 zugeordnet. Die Signalleitungen 17, 19 der Kraftsensoren beider Bildschirme 1,3 sind in einem gemeinsamen Steuergerät 21 zusammengeführt. Für einen Datenaustausch ist das gemeinsame Steuergerät 21 über weitere Signalleitungen mit den individuellen Steuergeräten 9,11 der Bildschirme 1,3 verbunden. Die Sensoren 13, 15 sind jeweils einzeln oder über einen Datenbus mit dem gemeinsamen Steuergerät 21 verbunden.
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In vorliegender Darstellung betätigt eine Hand 22 den Bildschirm 1 und zeitversetzt, angedeutet durch den gestrichelten Pfeil, eine Hand 23 den Bildschirm 3. Die Position der Berührung durch die Hand 22 wird durch das Steuergerät 9 ermittelt. Die Betätigungskraft der Hand 22 an der Position der Berührung wird durch die Kraftsensoren 13 gemessen und durch das gemeinsame Steuergerät 21 bestimmt. Durch verschieden hohe Drücke an der ermittelten Position können verschiedene Funktionen aufgerufen werden. Die Höhe der im gemeinsamen Steuergerät 21 bestimmten Kraft wird an das Steuergerät 9 zurückgemeldet und die der Berührposition und der bestimmten Kraft zugeordnete Funktion ausgeführt. Die Position ist beispielweise durch ein Icon gekennzeichnet, drückt der Benutzer mit der Hand 22 leicht, dann wird beispielweise eine Information angezeigt, drückt er mittelstark wird eine Funktion A ausgeführt und drückt er stark eine Funktion B.
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Drückt nun ein Nutzer also beispielsweise zur Auslösung einer Funktion A mit der Hand 22 mittelstark, dann kann durch die Betätigung des mechanisch gekoppelten Displays 3 mit der Hand 23 eine zusätzliche Kraft eingestreut werden, so dass auf die Sensoren 13 eine erhöhte Kraft einwirkt. Beispielsweise steigt die Kraft von einem mittleren auf ein hohes Kraftniveau, so dass anstatt der Funktion A ungewollt die Funktion B ausgeführt wird. Um dies zu verhindern, wird die von den Sensoren gemessene Kraft der Hand 23 dem gemeinsamen Steuergerät 21 übermittelt. Aufgrund der bekannten Übertragungsfunktion der mechanischen Kopplung der Bildschirme 1 und 2, kann das Steuergerät 21 die Höhe der Krafteinstreuung auf das Display 1 ermitteln und die verfälschten Kraftwerte am Display 1 korrigieren. Die korrigierten Kraftwerte werden über die Leitungen 25 wieder an das individuelle Steuergerät 9 übermittelt, so dass durch die Berührung mit der Hand 22 die der Berührposition und dem korrigierten Kraftwert zugeordnete Funktion ausgeführt wird. Die mechanische Übertragungsfunktion ist bestimmt durch die Werkstoffwerte des Rahmens 5 und das Deckglas 7. Entsprechend ist der Ablauf bei Betätigung des Bildschirms 3 mit der Hand 23 und einem Störeinfluss der Hand 22. Die im Steuergerät 21 korrigierten Kraftwerte werden dann über die Leitung 27 an das individuelle Steuergerät 11 gesendet. Soweit eine derartige Korrektur der Kraftwerte nicht möglich ist wird der Nutzer informiert, dass aufgrund zusätzlicher Krafteinwirkung an dem anderen, benachbarten Bildschirm die Ausführung der der Geste zugeordneten Funktion nicht möglich ist, womit eine Ausführung einer fehlerhaften Funktion vermieden ist.
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Die 2 zeigt einen weiteren Aufbau der erfinderischen Anzeige- und Eingabevorrichtung. In Ergänzung zur 1 sind in dem Rahmen 5 weitere Kraftsensoren 13 angeordnet. Zur besseren Übersicht sind jeweils nur ein Kraftsensor im Rahmen 5 und jeweils ein den Bildschirmen 1,3 zugeordneter Kraftsensor mit einem Bezugszeichen versehen, darüber hinaus wird auf die Darstellung des Deckglases 7 verzichtet. Im vorliegenden Fall wird am Bildschirm 5 eine Zweifingergeste mit der Hand 22 durchgeführt. Die den vom gemeinsamen Steuergerät 21 ermittelten Kraftwerten und den vom individuellen Steuergerät 9 ermittelten Positionen zugehörige Funktion kann im Normalfall, d.h. ohne Einfluss zusätzlicher Kräfte, ausgeführt werden. In vorliegendem Fall übt eine sich auf dem Rahmen 5 abstützende Hand 23 zusätzlichen Druck aus. Dieser Druck kann gleichermaßen auch durch Abstützung eines Arms oder Fuß bewirkt sein. Die im Rahmen 5 angeordnete Kraftsensoren erkennen die zusätzliche Krafteinstreuung und übermitteln diese zur Auswertung an das gemeinsame Steuergerät 21. Das gemeinsame Steuergerät 21 ermittelt anhand der Übertragungsfunktion des Rahmens 5 die durch die Berührung der Hand 23 zusätzlichen auf den Bildschirm 1 einstreuende Kräfte und korrigiert in einem nächsten Schritt die von den Kraftsensoren 13 am Bildschirm 1 gemessenen Kräfte auf die tatsächlichen, d.h. von der Hand 22 aufgebrachten Bedienkräfte. Die dem individuellen Steuergerät 9 über die Leitung 25 übermittelten korrigierten Kraftwerte und zugehörige Berührposition bewirken eine Ausführung einer der Geste zugeordneten Funktion. Soweit eine derartige Korrektur nicht möglich ist wird der Nutzer zumindest informiert, dass aufgrund zusätzlicher Krafteinwirkung am Rahmen 5 oder gegebenenfalls dem anderen Bildschirm 3 die Ausführung der der Geste zugeordneten Funktion nicht möglich ist, womit eine Ausführung einer fehlerhaften Funktion vermieden ist.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 2 in einem Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist ein Armaturenbrett 29 auf, in dem ein einem Fahrer zugeordneter Bildschirm 1 und ein einem Beifahrer zugeordneter Bildschirm 3 integriert ist. Die Bildschirme 1, 3 sind touchbedienbar und direkt in dem Armaturenbrett 29 eingepasst. Darüber hinaus können in Abhängigkeit der Höhe der Bedienkraft an einer Berührposition unterschiedliche Funktionen ausgeführt werden. In einer alternativen Ausführungsform können die Bildschirme 1, 3 auch in einem Rahmen integriert sein, der im Armaturenbrett 29 verbaut wird. Aufgrund des als mechanische Verbindung zwischen den Bildschirmen 1,3 ausgeführten Armaturenbretts 29 werden auf einen der Bildschirme 1,3 einwirkende Kräfte auch auf den anderen Bildschirm übertragen. Mit der Einbindung des gemeinsamen Steuergeräts 21 gemäß der Beschreibung zu 1 und 2 lässt sich die Bediensicherheit der Anzeigevorrichtung 2 in dem Fahrzeug erheblich steigern.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa einer weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112010004756 T5 [0002]
