DE102020106237B4 - Accidental damage detection system with low-energy real-time signal processing - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (10) zur Detektion von Beschädigungen eines geparkten Kraftfahrzeugs,dadurch gekennzeichnet, dass sie ein durch eine Pufferbatterie (51) oder einen Akkumulator (51) mit elektrischer Energie versorgten Passivcontroller (30) und einen bei Aktivierung des Passivcontrollers (30) parallel hochfahrenden aktiven Digitalcontroller (40) umfasst, der durch einen Akkumulator (52) oder ein Bordnetz (53) des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt wird.Device (10) for detecting damage to a parked motor vehicle, characterized in that it has a passive controller (30) supplied with electrical energy by a backup battery (51) or an accumulator (51) and an active controller (30) that starts up in parallel when the passive controller (30) is activated Digital controller (40), which is supplied with electrical energy by an accumulator (52) or an on-board network (53) of the motor vehicle.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Unfallschaden-Detektionssystem mit Niedrigenergie-Echtzeit-Signalauswertung und Verfahren zum Betreiben des Systems.The present invention relates to an accident damage detection system with low-energy, real-time signal evaluation and a method for operating the system.
Um ein geparktes Fahrzeug während der Abwesenheit des Fahrzeugführers auf Parkkollisionen zu überwachen und gegebenenfalls den Fahrzeughalter oder Fuhrparkmanager über Beschädigungen zu informieren, werden Systeme eingesetzt, die Parkkollisionen detektieren und den Fahrzeughalter oder Fuhrparkmanager bzw. einen autorisierten Adressaten benachrichtigen.In order to monitor a parked vehicle for parking collisions while the vehicle driver is absent and, if necessary, to inform the vehicle owner or fleet manager of damage, systems are used which detect parking collisions and notify the vehicle owner or fleet manager or an authorized addressee.
Über einen Zentralsensor oder einzelne Sensoren, die an Fahrzeugaußenteilen befestigt sind, werden Fahrzeugerschütterungen und Körperschall-Ereignisse an Karosserieteilen detektiert. Diese Körperschallsignale werden ausgewertet und je nach Schwere als ein Schadensereignis (Kratzer/Schlag/ Delle/Stauchung) klassifiziert. und der abwesende Fahrzeugführer oder -halter wird über Telematik informiert. Zeitversetzt (Hochlaufzeit > 5 sec) wird die Umfeldkamera des Fahrzeugs in Betrieb gesetzt und das Umfeld des Fahrzeugs kann von dem autorisierten Nutzer über Fernzugriff eingesehen werden und/oder es wird automatisch eine Aufnahme oder eine Videoaufzeichnung mit der Umfeldkamera oder einer Dashcam erstellt.Vehicle vibrations and structure-borne noise events on body parts are detected via a central sensor or individual sensors attached to vehicle exterior parts. These structure-borne sound signals are evaluated and classified as damage events (scratch/impact/dent/compression) depending on their severity. and the absent vehicle driver or owner is informed via telematics. After a time delay (start-up time > 5 seconds), the area camera of the vehicle is activated and the area around the vehicle can be viewed by the authorized user via remote access and/or a recording or video recording is automatically made with the area camera or a dashcam.
Aktuelle Systeme zur Schadendetektion sind in die Elektronikarchitektur des Fahrzeugs integriert und mit diversen Fahrzeugsystemen vernetzt. Zur Auswertung von Daten und Signalen müssen Mikrokontroller i.d.R. erst aus dem Ruhezustand („sleep mode“) hochgefahren und gebootet werden, damit sie über Bussysteme miteinander kommunizieren, Daten austauschen und Funktionen ausführen können. Die detektierten Signale können daher nur mit hoher Latenz aufgezeichnet und mit Analysefunktionen ausgewertet werden.Current damage detection systems are integrated into the vehicle's electronic architecture and networked with various vehicle systems. In order to evaluate data and signals, microcontrollers usually have to be started up and booted from sleep mode so that they can communicate with each other via bus systems, exchange data and carry out functions. The detected signals can therefore only be recorded with high latency and evaluated with analysis functions.
Für ein abgestelltes Kraftfahrzeug sind derartige Schadensignalaufnahme-Systeme unvorteilhaft wegen der bei permanenter Aktivität notwendigen Ruhestromaufnahme (bis 0,5 A). Auswerte-CPUs bzw. Mikrocontroller und Verstärker belasten durch ihren Energieverbrauch das Bordnetz signifikant. Weiterhin kann, insbesondere bei einem hochfrequenten Schadens-Schallereignis, durch das erforderliche Hochfahren von CPUs nach einem Triggersignal wegen der hohen Latenzzeiten ein Teil des Signalereignisses verlorengehen und nicht zur Auswertung abgespeichert sein, so dass für die Auswertung relevante Eingangssignal-Bestandteile fehlen.Damage signal recording systems of this type are disadvantageous for a parked motor vehicle because of the quiescent current consumption (up to 0.5 A) required for permanent activity. Evaluation CPUs or microcontrollers and amplifiers put a significant strain on the vehicle electrical system due to their energy consumption. Furthermore, especially in the case of a high-frequency damage-sound event, due to the high latency times due to the need to start up CPUs after a trigger signal, part of the signal event can be lost and not stored for evaluation, so that input signal components relevant to the evaluation are missing.
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Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen Beschädigungen eines geparkten Kraftfahrzeugs in Echtzeit detektiert und ausgewertet werden können und die einen niedrigen Energieverbrauch haben, so dass das Bordnetz des Kraftfahrzeugs nicht belastet wird.Against this background, the invention has set itself the task of providing a device and a method with which damage to a parked motor vehicle can be detected and evaluated in real time and which have low energy consumption, so that the on-board network of the motor vehicle is not loaded .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.The object is achieved according to the invention by a device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 9. Configurations and developments of the invention result from the dependent claims and the description.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Detektion von Beschädigungen eines geparkten Kraftfahrzeugs, umfassend ein durch eine Pufferbatterie oder einen Akkumulator mit elektrischer Energie versorgten Passivcontroller und einen bei Aktivierung des Passivcontrollers parallel hochfahrenden (bootenden) aktiven Digitalcontroller, der durch einen Akkumulator oder das Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt wird.The invention relates to a device for detecting damage to a parked motor vehicle, comprising a passive controller supplied with electrical energy by a buffer battery or an accumulator and an active digital controller which boots up (boots) in parallel when the passive controller is activated and which is powered by an accumulator or the on-board network of the motor vehicle is supplied with electrical energy.
In einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Aktivierungseinheit, die dafür eingerichtet ist, bei Eingehen eines Schadenssignals den Passivcontroller zu aktivieren und das Hochfahren des aktiven Digitalcontrollers zu starten.In one embodiment, the device according to the invention comprises an activation unit which is set up to activate the passive controller and to start the booting of the active digital controller when a damage signal is received.
In einer Ausführungsform umfasst die Aktivierungseinheit ein Gate mit einem piezoelektrischen Sensor und einen Oszillator, die Bestandteil eines Mikrosystems (MEMS) sind. Der Oszillator ist dafür eingerichtet, eine Taktfrequenz für einen Analog-Digitalwandler bereitzustellen.In one embodiment, the activation unit comprises a gate with a piezoelectric sensor and an oscillator, which are part of a microsystem (MEMS). The oscillator is set up to provide a clock frequency for an analog-to-digital converter.
In einer Ausführungsform umfasst der Passivcontroller einen Sensor in Mikrosystemtechnik, eine Einheit zur Signalaufbereitung, einen Analog-Digitalwandler und einen SRAM-Speicher. Die Einheit zur Signalaufbereitung ist dafür eingerichtet, das Signal des Sensors zu verstärken und zu filtern und dem Analog-Digitalwandler zuzuführen, und der Analog-Digitalwandler ist dafür eingerichtet, das zugeführte Signal zu digitalisieren und in dem SRAM-Speicher abzuspeichern.In one embodiment, the passive controller includes a sensor using microsystems technology, a unit for signal processing, an analog/digital converter and an SRAM memory. The signal conditioning unit is set up to amplify and filter the signal from the sensor and feed it to the analog-to-digital converter, and the analog-to-digital converter is set up to digitize the supplied signal and store it in the SRAM memory.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist der Sensor ein Piezo-Beschleunigungsaufnehmer. In einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor ein Vibrationsmikrophon, insbesondere ein in Mikrosystemtechnik ausgeführtes Kondensatormikrophon.In one embodiment of the device, the sensor is a piezo accelerometer. In a further embodiment, the sensor is a vibration microphone, in particular a condenser microphone implemented using microsystems technology.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung wird der Analog-Digitalwandler mit einer Schaltfrequenz im Bereich von 48 kHz bis 200 kHz betrieben, die der Oszillator der Aktivierungseinheit bereitstellt.In one embodiment of the device, the analog/digital converter is operated with a switching frequency in the range from 48 kHz to 200 kHz, which the oscillator provides for the activation unit.
In einer Ausführungsform umfasst der aktive Digitalcontroller einen Mikroprozessor und einen Arbeitsspeicher und ist dafür eingerichtet, nach erfolgtem Bootvorgang mit dem Mikroprozessor eine digitale Verarbeitung der im SRAM-Speicher gespeicherten Daten durchzuführen und ein WLAN-Modul und/oder ein Trackingmodul und/oder ein Kameramodul und/oder ein Kommunikationsmodul zu steuern.In one embodiment, the active digital controller includes a microprocessor and memory and is configured to performed boot process with the microprocessor digital processing of the data stored in the SRAM memory and to control a WLAN module and / or a tracking module and / or a camera module and / or a communication module.
In einer Ausführungsform weist der Mikroprozessor eine ARM-Architektur auf. In einer weiteren Ausführungsform ist der Arbeitsspeicher ein DRAM-Speicher.In one embodiment, the microprocessor has an ARM architecture. In another embodiment, the working memory is a DRAM memory.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung werden die Aktivierungseinheit und der Passivkontroller von einer Pufferbatterie bzw. einem Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt und der aktive Digitalcontroller wird von dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt. Dabei dient eine bordnetzunabhängige Stromversorgung zur Start- Signalauswertung des Beschädigungssignals und dessen Aufbereitung in Echtzeit ohne Latenz, während parallel der aktive Digitalcontroller zur weiteren Signalauswertung und Analyse hochbootet. Dabei werden weitere Module mit höherem Energiebedarf (z.B. WLAN-Modul, Dashcam-Modul, Triangulationsmodul, Kommunikationsmodul, Konnektivitäts-Box) aktiviert. Diese werden dann im „Aktivfall“ (ein Unfall bzw. Schadensereignis tritt nur selten auf) vom Fahrzeug-Energiesystem mit Energie versorgt.In one embodiment of the device, the activation unit and the passive controller are supplied with electrical energy from a backup battery or an accumulator, and the active digital controller is supplied with electrical energy from the vehicle electrical system. A power supply that is independent of the vehicle electrical system is used for the start signal evaluation of the damage signal and its processing in real time without latency, while the active digital controller boots up in parallel for further signal evaluation and analysis. Other modules with higher energy requirements (e.g. WLAN module, dashcam module, triangulation module, communication module, connectivity box) are activated. These are then supplied with energy by the vehicle's energy system in the "active case" (an accident or damage event only rarely occurs).
In einer Variante werden alle Einheiten der Vorrichtung von einem einzigen Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt. Der Akkumulator kann während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs durch dessen Energiesystem wiederholt wieder aufgeladen werden. Durch das Laden im Fahrzyklus kann der aufgrund der zweistufigen Signalverarbeitung geringe Energieverbrauch im „Abstellmodus“ überbrückt werden.In a variant, all units of the device are supplied with electrical energy from a single accumulator. The accumulator can be recharged repeatedly while the motor vehicle is being driven by its energy system. By charging in the driving cycle, the low energy consumption in "shutdown mode" due to the two-stage signal processing can be bridged.
In einer Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als Nachrüstlösung in ein beliebiges Kraftfahrzeug eingebaut werden. In einer weiteren Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung portabel und kann an die Karosserie und an eine Schnittstelle zum Bordnetz eines gewünschten Kraftfahrzeugs angeschlossen werden.In one embodiment, the device according to the invention can be installed in any motor vehicle as a retrofit solution. In a further embodiment, the device according to the invention is portable and can be connected to the body and to an interface to the vehicle electrical system of a desired motor vehicle.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird bei Eingang eines analogen Schadenssignals das Schadenssignal im Passivcontroller durch Filterung und Verstärkung aufbereitet und digitalisiert und im SRAM-Speicher abgelegt. Parallel dazu wird durch den Eingang des analogen Schadenssignals ein Hochfahren des aktiven Digitalcontrollers ausgelöst, und der aktive Digitalcontroller verarbeitet nach erfolgtem Hochfahren die im SRAM-Speicher abgelegten Daten digital weiter.The invention also relates to a method for operating the device according to the invention. In the method according to the invention, when an analog damage signal is received, the damage signal is processed and digitized in the passive controller by filtering and amplification and stored in the SRAM memory. At the same time, the input of the analog damage signal triggers the active digital controller to start up, and the active digital controller continues to digitally process the data stored in the SRAM memory after the start-up has been completed.
In einer Ausführungsform des Verfahrens steuert der aktive Digitalcontroller mindestens ein aktives Modul, um Positionen und Bewegungen von WLAN-fähigen Geräten im Umfeld der Vorrichtung zu ermitteln und/oder Bild- oder Videoaufnahmen der Umgebung der Vorrichtung zu erstellen und/oder Nachrichten an ein mobiles Kommunikationsgerät eines Nutzers der Vorrichtung zu senden.In one embodiment of the method, the active digital controller controls at least one active module in order to determine positions and movements of WLAN-enabled devices in the area surrounding the device and/or to create image or video recordings of the area surrounding the device and/or to send messages to a mobile communication device of a user of the device.
Das eingehende Schadenssignal wird mittels eines (analogen) Passivcontrollers verstärkt, gefiltert bzw. aufbereitet und nahezu in Echtzeit in einem SRAM Speicher mit geringem Energieverbrauch abgespeichert (Speed processing). Das Schadensignal ist nach Digitalisierung mit einem AD-Wandler mit signalgeeigneter Frequenz ohne Verlust durch Latenzzeit zur Auswertung verfügbar. Durch Abrufen des Signals kann der aktive Digitalcontroller mit komplexen Auswertealgorithmen das Signal klassifizieren und mit den Schnittstellenmodulen kommunizieren.The incoming damage signal is amplified by an (analogue) passive controller, filtered or processed and stored almost in real time in an SRAM memory with low energy consumption (speed processing). The damage signal is available for evaluation after digitization with an AD converter with a signal-suitable frequency without loss due to latency. By retrieving the signal, the active digital controller can classify the signal with complex evaluation algorithms and communicate with the interface modules.
Zu den Vorteilen der Erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Systems zählt, dass sie das Bordnetz eines geparkten Fahrzeugs nur gering belastet. Durch die parallele Aktivierung von Datenverarbeitungsmodulen und die Abspeicherung des Ursignals im Passivcontroller wird das Eingangssignal vollständig aufgezeichnet. Die Latenzzeit zwischen Eingang des Schadenssignals und dessen Verstärkung und Filterung und Digitalisierung ist sehr gering. Durch die Trennung von batteriebetriebenem „Null-Latenzzeit-System“ und zeitfolgendem System mit aktivem Digitalcontroller ist die Kombination und Vernetzung mit diversen energieintensiven Aktivmodulen zur Datenweiterverarbeitung mit sehr geringem Stromaufwand und ohne Datenverlust möglich.One of the advantages of the device according to the invention and the system according to the invention is that it places only a small load on the on-board network of a parked vehicle. The input signal is completely recorded through the parallel activation of data processing modules and the storage of the original signal in the passive controller. The latency time between the arrival of the damage signal and its amplification and filtering and digitization is very low. By separating the battery-operated "zero-latency system" and the time-following system with an active digital controller, the combination and networking with various energy-intensive active modules for further data processing is possible with very little power consumption and without data loss.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vor anstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben.
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1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 veranschaulicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 shows an embodiment of the device according to the invention; -
2 illustrates an embodiment of the method according to the invention.
Eine Aktivierungseinheit 20 umfasst ein Gate 21 mit einem piezoelektrischen Sensor (Piezo-Schalter), der Bestandteil eines Mikrosystems (MEMS) ist, das auch ein Vibrationsmikrophon 31 (Kondensatormikrophon in Mikrosystemtechnik) und einen Oszillator 22 umfasst , der als Taktgeber für einen Analog-Digitalwandler 33 dient. Die Aktivierungseinheit 20 verbraucht im Standby-Modus keine elektrische Energie.An
Der Passivcontroller 30 weist in Hardware realisierte Register, Counter und Mixerlogik zum Speichern der Daten ohne Informationsverlust und ohne Standby-Energieverbrauch auf. Der Passivcontroller 30 ermöglicht eine Datenspeicherung ohne Latenzzeit im Aktivierungsfall. Der Passivcontroller 30 umfasst neben dem MEMS Sensor 31 (Kondensatormikrophon in Mikrosystemtechnik) eine Einheit 32 zur Signalaufbereitung, die das Signal des Sensors 31 verstärkt und filtert und einem Analog-Digitalwandler 33 zuführt, der mit einer Schaltfrequenz im Bereich von 48 kHz bis 200 kHz betrieben wird, die der Oszillator 22 bereitstellt. Das digitalisierte Signal wird in einem SRAM-Speicher 34 abgespeichert. Der Passivcontroller 30 ist dafür eingerichtet, nach Aktivierung einen Bootvorgang des aktiven Digitalcontrollers 40 auszulösen (in der Zeichnung durch den Pfeil zwischen Passivcontroller 30und aktivem Digitalcontroller 40 symbolisiert).The
Der aktive Digitalcontroller 40 ist dafür eingerichtet, nach erfolgten Bootvorgang mit einem Mikroprozessor eine digitale Weiterverarbeitung der im SRAM 34 gespeicherten Daten durchzuführen. Der aktive Digitalcontroller 40 umfasst einen Mikroprozessor 41, der in einer Ausführungsform eine ARM Architektur aufweist. Der Mikroprozessor 41 ist mit einem Arbeitsspeicher 42, z.B. einem DRAM-Speicher, verbunden und steuert ein WIFI-Modul 43, das einen WLAN-Chip aufweist, ein Scanmodul 44, das dafür eingerichtet ist, WLAN-fähige Geräte im Umfeld der Vorrichtung 10 zu triangulieren, und eine Kamera 45, beispielsweise eine Dashcam, mit der Aufnahmen des Umfelds der Vorrichtung 10 gemacht werden können.The active
Die Aktivierungseinheit 20 und der Passivkontroller 30 werden von einer Pufferbatterie bzw. einem Akkumulator 51 mit elektrischer Energie versorgt. The
Der aktive Digitalcontroller 40 wird von einem Akkumulator 52 oder dem Bordnetz 53 des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt. In einer Variante werden alle Einheiten 20, 30, 40 von einem einzigen Akkumulator 51 oder 52 mit elektrischer Energie versorgt.The active
Der Eingang eines analogen Schadenssignals 100, z.B. eines durch eine Beschädigung des Kraftfahrzeugs erzeugten Körperschallsignals, löst die Aktivierung 210 des Gates 21 aus. Das Signal 100 wird in Schritt 220 durch Filterung und Verstärkung aufbereitet und in Schritt 230 digitalisiert und im SRAM-Speicher 34 abgelegt.The input of an
Die Aktivierung 210 des Gates 21 löst einen Bootvorgang 310 des aktiven Digitalcontrollers 40 und weiterer aktiver Module 43, 44, 45, 46 aus. In Schritt 320 erfolgt die digitale Weiterverarbeitung der Daten, die aus dem SRAM-Speicher 34 ausgelesen werden und unter Verwendung des DRAM-Arbeitsspeichers 42 des Mikroprozessors 41 verarbeitet werden. In Schritt 330 werden verschiedene aktive Module 44, 45, 46 angesteuert. Im gezeigten Beispiel sind dies ein WLAN-Trackingmodul 44, mit dem die Positionen und Bewegungen von WLAN-fähigen Geräten im Umfeld der Vorrichtung 10 ermittelt werden können, ein Kameramodul 45, das eine Dashcam steuert, um Bild- oder Videoaufnahmen der Umgebung der Vorrichtung 10 zu erstellen, und ein Kommunikationsmodul 46, das Nachrichten an ein mobiles Kommunikationsgerät eines Nutzers der Vorrichtung 10 senden kann.The
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Detektionsvorrichtungdetection device
- 2020
- Aktivierungsmodulactivation module
- 2121
- GateGate
- 2222
- Oszillatoroscillator
- 3030
- Passivcontrollerpassive controller
- 3131
- Sensorsensor
- 3232
- Signalaufbereitungseinheitsignal conditioning unit
- 3333
- AD-WandlerAD converter
- 3434
- SRAM-SpeicherSRAM memory
- 4040
- aktiver Digitalcontrolleractive digital controller
- 4141
- Mikroprozessormicroprocessor
- 4242
- DRAM-SpeicherDRAM memory
- 4343
- WLAN-ModulWiFi module
- 4444
- Scanmodul mit TriangulationsfunktionScan module with triangulation function
- 4545
- Kameramodulcamera module
- 4646
- Kommunikationsmodulcommunication module
- 5151
- Pufferbatterie/AkkumulatorBackup battery/accumulator
- 5252
- Akkumulatoraccumulator
- 5353
- Bordnetzelectrical system
- 100100
- Schadenssignaldamage signal
- 200200
- Echtzeitverarbeitung (speed processing layer)Real-time processing (speed processing layer)
- 210210
- Gate-Aktivierunggate activation
- 220220
- Signalaufbereitungsignal processing
- 230230
- A/D-WandlungA/D conversion
- 300300
- Stapelverarbeitung (batch processing layer)batch processing layer
- 310310
- Booten des aktiven DigitalcontrollersBoot the active digital controller
- 320320
- Digitale Datenverarbeitungdigital data processing
- 330330
- Modulaktivierungmodule activation
Claims (10)
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2020
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