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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Netzwerk mit verteilten Rechenaufgaben. Die Erfindung betrifft Netzwerkteilnehmer, zum Beispiel Sensoren mit APL-Schnittstelle, in ein Netzwerk teilen sich Rechenaufgaben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Netzwerkvorrichtung nach Anspruch 1.
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Hintergrund
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Sensoren und Aktoren werden zunehmend miniaturisiert und in Computer-Netzwerke eingebunden. Hierbei steigen oftmals die Anforderungen an die Berechnung von Sensor- und/oder Aktordaten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einer verbesserten Organisation von Netzwerkteilnehmer und sich stellenden Rechenaufgaben bereitzustellen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht, Netzwerkteilnehmer, zum Beispiel Sensoren mit APL-Schnittstelle, in ein Netzwerk teilen sich Rechenaufgaben.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Netzwerkvorrichtung zur Verteilung von Rechenoperationen per Datenkommunikation in einem Netzwerk, wobei die Netzwerkvorrichtung aufweist: eine Netzwerkschnittstelleneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die Netzwerkvorrichtung mit dem Netzwerk zu verbinden; eine Prozessoreinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine Rechenoperation in lokal zu berechnende Teilrechenoperationen und in fern zu berechnende Teilrechenoperationen zu teilen, und die lokal zu berechnende Teilrechenoperationen lokal zu berechnen und als lokale berechnete Teilrechenoperationen bereitzustellen; wobei die Netzwerkschnittstelleneinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, die fern zu berechnende Teilrechenoperationen an das Netzwerk zu versenden und als fernberechnete Teilrechenoperationen zu empfangen; wobei die Prozessoreinrichtung dazu ausgebildet ist, basierend auf den fernberechneten Teilrechenoperationen und den lokal berechneten Teilrechenoperationen die Rechenoperationen zu berechnen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, das bei einem Netzwerk von Geräten (z.B. Sensoren) mit einer Netzwerkschnittstelle die Verteilung von Rechenoperationen verbessert wird. Diese Netzwerkschnittstelle kann eine APL Schnittstelle oder eine WLAN Schnittstelle sein.
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Alle Teilnehmer sind beispielsweise über ein Netzwerk miteinander verbunden. Typischerweise werden hierfür Netzwerkrouter und/oder Netzwerkswitches verwendet.
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Die Netzwerkteilnehmer müssen zur Ausgabe eines Ergebnisses Rechenoperationen durchführen. Diese Rechenoperationen können aufgeteilt werden. Ein Netzwerkteilnehmer hat eine Rechenoperation durchzuführen und teilt diese Operation in Teile auf. Diese Teilaufgaben versendet er an einen oder mehrere der verbundenen Netzwerkteilnehmer. Die Teiloperationen werden parallel ausgeführt und an den Sender zurückgesandt. Dieser berechnet aus den Teilergebnissen das Gesamtergebnis.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass Netzwerkteilnehmer können mit geringerer Rechenleistung ausgestattet werden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass Netzwerkteilnehmer gemeinsam das Ergebnis schneller als ein Teilnehmer für sich berechnen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass bei Sensoren, die im Explosion geschützten Bereichern eingesetzt werden, die Eigenerwärmung vermindert wird, da die Abwärme erzeugende Berechnung per Fernberechnung durchgeführt werden kann. Durch die geteilte Berechnung ist die Eigenerwärmung des einzelnen Sensors oder Aktors geringer.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die lokal zu berechnende Teilrechenoperationen und die fern zu berechnende Teilrechenoperationen parallel berechnet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Netzwerkschnittstelleneinrichtung als eine APL Schnittstelle oder als eine WLAN Schnittstelle ausgebildet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Netzwerkschnittstelleneinrichtung dazu ausgebildet ist, mit einem Netzwerkrouter und/oder einem Netzwerkswitch gekoppelt zu werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Netzwerkschnittstelleneinrichtung dazu ausgebildet ist, die fern zu berechnende Teilrechenoperationen an das Netzwerk zu versenden und dies ein Versenden an einen oder mehrere Netzwerkteilnehmer umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Netzwerkvorrichtung ferner eine Aktoreneinrichtung umfasst und die Rechenoperationen verwendet werden, um Signale zur Ansteuerung der Aktoreneinrichtung zu berechnen und vorzugsweise kann die Aktoreneinrichtung beispielsweise als Aktor, etwa ein schaltbares Ventil, ausgebildet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Netzwerkvorrichtung ferner eine Sensoreinrichtung umfasst und die Rechenoperationen verwendet werden, um Sensorsignale der Sensoreinrichtung zu berechnen. Dabei kann die Sensoreinrichtung als ein Sensor, wie beispielsweise ein Füllstandsensor, ausgebildet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechenoperationen dazu verwendet werden, um eine Selbstdiagnose oder einen Sicherheitstest durchzuführen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Füllstandmessgerät, aufweisend:
- eine Netzwerkvorrichtung nach dem ersten Aspekt oder nach einer Ausführungsform des ersten Aspektes.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung von Rechenoperationen per Datenkommunikation in einem Netzwerk.
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Als ein erster Schritt erfolgt ein Verbinden der Netzwerkvorrichtung mit dem Netzwerk.
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Als ein zweiter Schritt erfolgt ein Teilen einer Rechenoperation in lokal zu berechnende Teilrechenoperationen und in fern zu berechnende Teilrechenoperationen, und Berechnen der lokal zu berechnende Teilrechenoperationen und als lokale berechnete Teilrechenoperationen bereitzustellen.
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Als ein dritter Schritt erfolgt ein Versenden der fern zu berechnende Teilrechenoperationen an das Netzwerk und als fernberechnete Teilrechenoperationen zu empfangen.
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Als ein vierter Schritt erfolgt ein Berechnen der Rechenoperationen basierend auf den fernberechneten Teilrechenoperationen und den lokal berechneten Teilrechenoperationen.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung die oben und im Folgenden im Hinblick auf das Feldgerät bzw. auf die Vorrichtung beschriebenen Merkmale auch als Verfahrensschritte implementiert werden können.
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Ebenso können die oben und im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte von bestimmten Ausführungsformen des Feldgeräts bzw. der Vorrichtung durchgeführt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Programmelement angegeben, das, wenn es auf einem Prozessor des Feldgeräts bzw. der Vorrichtung ausgeführt wird, das Feldgerät bzw. Netzwerkvorrichtung anleitet, die oben und im Folgenden beschriebenen Schritte durchzuführen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein computerlesbares Medium angegeben, auf dem ein oben beschriebenes Programmelement gespeichert ist.
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Das Programmelement kann Teil einer Software sein, die auf einem Prozessor gespeichert ist. Weiterhin umfasst diese Ausführungsform der Erfindung ein Programmelement, welches dem Verfahren bzw. einzelnen der oben und im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Netzwerkvorrichtung in ein als verteiltes System ausgebildetes Netzwerk als verteilte Computerumgebung mit einer Vielzahl von Netzwerkteilnehmer verwirklicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das als verteiltes System ausgebildetes Netzwerk als ein vernetztes Client-Server-System mit einem Smartphone als Client, der Zugriff auf Feldgeräte oder Füllstandsmessgeräte und auf Speicher- oder Verarbeitungsressourcen in einer Computercloud hat.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Netzwerk als ein vernetztes heterogenes oder homogenes Computernetzwerk mit einer Vielzahl von Feldgeräten oder Füllstandsmessgeräten ausgebildet sein, die über das Computernetzwerk oder beispielsweise auch als ein Ad-hoc-Netz interagieren oder per Internet vernetzt sind.
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Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung dieselben Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Vorrichtung zur Verteilung von Rechenoperationen per Datenkommunikation in einem Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 2 zeigt eine Netzwerkvorrichtung zur Verteilung von Rechenoperationen per Datenkommunikation in einem Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verteilung von Rechenoperationen per Datenkommunikation in einem Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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Werden in der folgenden Figurenbeschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Gleiche oder ähnliche Elemente können aber auch durch unterschiedliche Bezugszeichen bezeichnet sein.
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1 zeigt eine Vorrichtung zur Verteilung von Rechenoperationen per Datenkommunikation in einem Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Durch z.B. APL erhält Netzwerktechnik mit hoher Bandbreite Einzug in die Feldebene von Prozessanlagen. Somit ist es möglich Sensoren, S1, S2, S3, S4 (z.B. Füllstandsensoren) und Aktoren (z.B. Ventile) mit einer Netzwerkschnittstelle auszustatten.
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Dabei kann ein Switch verwendet werden, um die Netzwerkschnittstellen der Sensoren oder Aktoren mit dem Netzwerk zu koppeln. Der Switch kann als ein Kopplungselement in Rechnernetzen ausgebildet sein, das Netzwerksegmente miteinander verbindet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Durch die Vernetzung mit hoher Bandbreite können die Netzwerteilnehmer S 1, S2, S3, S4 große Datenmengen austauschen.
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Durch die Möglichkeit des Austausches großer Datenmengen können Rohdaten ausgetauscht werden. Das hat den Vorteil das ein Netzwerkteilnehmer nicht die gesamte Rechenoperation selbst ausführt, sondern die Rechenoperationen aufteilt und im Netzwerk zur Bearbeitung verteilt. Die Netzwerkteilnehmer S1, S2, S3, S4 berechnen die Teilergebnisse und senden dieses zurück.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Die Teilergebnisse werden vom Initiator zu einen Gesamtergebnisse zusammengeführt und ausgegeben.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Ein Messgerät zur Messung von Füllständen mit Radartechnologie ist mit mehr als einer Antenne ausgestattet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Jede Antenne fungiert für sich als Sender und Empfänger. Somit muss für jede Antenne eine eigene Datenauswertung aus den Rohdaten erfolgen. Um die Berechnung so schnell und effizient wie möglich zu gestalten sendet der Sensor die Rohdaten einiger Antennen an einen oder mehrere weitere Sensoren die die Rohdaten auswerten.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Die Ergebnisse erhält der messende Sensor zurück und berechnet daraus das Gesamtergebnis den genauen Füllstand.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Ein Differenzdruck Sensor misst zeitgleich mit einer Messzelle den Differenzdruck mit einer weiteren Messzelle den statischen Druck zusätzlich kann eine Temperaturmessung eingelesen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Die Temperaturmessung kann sowohl intern als auch extern sein. Die Rohdaten der jeweiligen Messzelle müssen in einer Rechenoperation zur Weiterbearbeitung normiert umgerechnet werden. Die Normierung der Messwerte wird auf verschiede Sensoren Ausgelagert und im Messenden Sensor zu einem gesamten Ergebnis zusammengefasst.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Ein Sensor hat neben der eigentlichen Messaufgabe noch weitere Rechenoperation durchzuführen. Diese sind z.B. Selbstdiagnose oder Sicherheitstest z.B. Zugriffschutz.
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Der Sensor gibt die Rohdaten die zur Selbstdiagnose benötigt werden an einen oder mehrere Sensoren ab. Die werten die Rohdaten aus und teilen das Ergebnis dem anfragenden Sensor zurück.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- Ein Sensor berechnet aus Rohdaten einen Hauptmesswert. Die gleichen Rohdaten werden an einen oder mehrere Sensoren gesendet, die daraus unter Verwendung von alternativen Algorithmen ebenfalls Messwerte generieren. Diese Messwerte können zur Validierung des Hauptmesswertes verwendet werden und gegebenenfalls Diagnosedaten erzeugen.
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2 zeigt eine Netzwerkvorrichtung zur Verteilung von Rechenoperationen per Datenkommunikation in einem Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die Netzwerkvorrichtung 100 zur Verteilung von Rechenoperationen per Datenkommunikation in einem Netzwerk umfasst eine Netzwerkschnittstelleneinrichtung 10 und eine Prozessoreinrichtung 20.
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Die Netzwerkschnittstelleneinrichtung 10 ist ausgebildet, die Netzwerkvorrichtung mit dem Netzwerk zu verbinden.
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Die Prozessoreinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, eine Rechenoperation in lokal zu berechnende Teilrechenoperationen und in fern zu berechnende Teilrechenoperationen zu teilen, und die lokal zu berechnende Teilrechenoperationen lokal zu berechnen und als lokale berechnete Teilrechenoperationen bereitzustellen;
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Die Netzwerkschnittstelleneinrichtung 10 ist ausgebildet, die fern zu berechnende Teilrechenoperationen an das Netzwerk zu versenden und als fernberechnete Teilrechenoperationen zu empfangen.
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Die Prozessoreinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, basierend auf den fernberechneten Teilrechenoperationen und den lokal berechneten Teilrechenoperationen die Rechenoperationen zu berechnen.
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3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verteilung von Rechenoperationen per Datenkommunikation in einem Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Als ein erster Schritt erfolgt ein Verbinden S301 der Netzwerkvorrichtung mit dem Netzwerk.
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Als ein zweiter Schritt erfolgt ein Teilen S302 einer Rechenoperation in lokal zu berechnende Teilrechenoperationen und in fern zu berechnende Teilrechenoperationen, und Berechnen der lokal zu berechnende Teilrechenoperationen und als lokale berechnete Teilrechenoperationen bereitzustellen.
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Als ein dritter Schritt erfolgt ein Versenden S303 der fern zu berechnende Teilrechenoperationen an das Netzwerk und als fernberechnete Teilrechenoperationen zu empfangen.
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Als ein vierter Schritt erfolgt ein Berechnen S304 der Rechenoperationen basierend auf den fernberechneten Teilrechenoperationen und den lokal berechneten Teilrechenoperationen.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. 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 Einschränkungen anzusehen.
