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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Radarsensorsystems zur Innenraumüberwachung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Anwendung finden die in Rede stehenden Radarsensorsysteme in der Sensorik von Kraftfahrzeugen. Neben der Verwendung von Radarsensorsystemen zur Überwachung des Fahrzeugaußenbereichs, beispielsweise für Fahrerassistenzsysteme, ist es bekannt, Radarsensorsysteme für die Überwachung des Innenraums von Kraftfahrzeugen einzusetzen. Mit solchen Radarsensorsystemen wird insbesondere eine Personenerkennung und Personenklassifikation im Innenraum bereitgestellt. Beispielsweise kann auf Grundlage eines Radarsensors die Ermittlung einer Sitzbelegung, die Überprüfung eines Rückhaltesystems, beispielsweise des Anlegens des Sicherheitsgurts, oder dergleichen vorgenommen werden.
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Aus dem Stand der Technik (
EP 3 119 639 B1 ) ist zudem die besonders sicherheitsrelevante Verwendung eines Radarsensorsystems im Innenraum zur Erkennung eines unbeaufsichtigt im Kraftfahrzeug zurückgelassenen Kindes bekannt.
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Es ist dabei eine Herausforderung, dass die Genauigkeit der mit dem Radarsensorsystem umgesetzten Objekterkennung von der Einbau-Ausrichtung des montierten Radarsensors abhängt. Die Einbau-Ausrichtung unterliegt einerseits montagebedingten Toleranzen und kann andererseits im Einzelfall durch fehlerhafte Montage beeinträchtigt sein. Eine Prüfung der Einbau-Ausrichtung in der Massenfertigung des Kraftfahrzeugs bedingt jedoch einen zusätzlichen Montageschritt und führt zu erhöhten Kosten und Zeitaufwand.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Radarsensorsystems zur Innenraumüberwachung eines Kraftfahrzeugs derart auszugestalten und weiterzubilden, dass hinsichtlich der genannten Herausforderung eine weitere Optimierung erreicht wird.
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Das obige Problem wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, die Einbau-Ausrichtung des bereits montierten Radarsensors erst nach Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs zu prüfen. Hierbei kann das mittels des montierten Radarsensors ermittelte Radarbild herangezogen werden, um etwaige Abweichungen zwischen der Einbau-Ausrichtung und einer vorgegebenen Soll-Ausrichtung festzustellen.
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Im Einzelnen wird vorgeschlagen, dass in einer Ausrichtungsprüfroutine mittels des Radarsensorsystems im Betrieb aus dem ermittelten Radarbild anhand einer, für eine Soll-Ausrichtung des Radarsensors repräsentativen, Radarbildvorgabe ein Abweichungsmaß zwischen der Einbau-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung bestimmt wird.
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Das Radarsensorsystem verfügt somit selbst über eine Radarbildvorgabe, die zur Bestimmung des Abweichungsmaßes herangezogen werden kann. Folglich kann die Ausrichtungsprüfroutine im Betrieb und insbesondere ohne zusätzliche Mittel, wie Kalibrierungswerkzeuge oder dergleichen, vorgenommen werden.
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Besonders bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 a) ein Kraftfahrzeug mit einem Radarsensorsystem zum Durchführen des vorschlagsgemäßen Verfahrens in einer perspektivischen Ansicht, sowie Seitenansichten des Radarsensorsystems mit einem Radarsensor b) in einer ersten Einbau-Ausrichtung und c) in einer zweiten Einbau-Ausrichtung.
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Die Erfindung betrifft Radarsensorsysteme 1 für Kraftfahrzeuge 2. Das Radarsensorsystem 1 kann für verschiedene Zwecke der Innenraumüberwachung des Kraftfahrzeugs 2 und insbesondere zur Personenerkennung herangezogen werden. Hinsichtlich möglicher Anwendungen des Radarsensorsystems 1 wird ergänzend auf die einleitenden Ausführungen verwiesen.
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Das in den Figuren dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Betrieb des Radarsensorsystems 1, wobei das Radarsensorsystem 1 mindestens einen im Innenraum 3 des Kraftfahrzeugs 2 in einer Einbau-Ausrichtung montierten Radarsensor 4 aufweist, wobei mittels des Radarsensorsystems 1 anhand einer Erfassung über den Radarsensor 4 ein räumliches Radarbild von Objekten im Innenraum 3 des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt wird. Unter dem Begriff „Objekte“ werden hierbei sowohl Gegenstände als auch Personen und Lebewesen zusammengefasst, die anhand von Radarsignalen erfasst werden können.
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Bei dem Innenraum 3 handelt es sich um einen Bereich des von der Außenkontur des Kraftfahrzeugs 2 aufgespannten Raums, welcher hier zumindest einen Teil des Fahrgastraums enthält. Der mittels des Radarsensorsystems 1 erfasste Innenraum 3 weist hier mehrere Sitze 5 auf, die beispielsweise auf eine Belegung durch eine Person 6 überwacht werden.
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Das Radarsensorsystem 1 weist mindestens eine Antennenanordnung des Radarsensors 4 und eine Steuereinheit auf, welche hier nicht im Einzelnen dargestellt sind. Die Antennenanordnung weist bevorzugt ein oder mehrere Antennen auf, welche insbesondere als Antennenarray in einer vorgegebenen Winkelstellung und Position zueinander angeordnet sind. Mittels der Steuereinheit wird die Antennenanordnung zum Senden von Radarwellen und zum Empfangen der im Innenraum 3 des Kraftfahrzeugs 2 reflektierten und/oder gestreuten Radarwellen betrieben.
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Die Steuereinheit kann mit der Antennenanordnung gemeinsam in dem Radarsensor 4 integriert oder auch zumindest teilweise in einer zentralen Steuereinheit, beispielsweise der zentralen Kraftfahrzeugsteuerung, vorgesehen sein. Die Steuereinheit realisiert hier einen kontinuierlichen, insbesondere frequenzmodulierten, Betrieb des Radarsensors 4, etwa als FMCW-Radarsensor 4. Der Radarsensor 4 ist beispielsweise zum Betrieb mit Radarstrahlung im Frequenzband um 24 GHz und/oder 77 GHz eingerichtet. In einer weiteren Ausgestaltung wird ein gepulster Betrieb des Radarsensors 4 vorgenommen, etwa als UWB-Radarsensor im Frequenzbereich 6,5 bis 10 GHz.
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Die Steuereinheit kann zudem einer Auswertung der Radarsignale dienen und weist hierfür vorzugsweise einen Prozessor und einen elektronischen Speicher auf, in welchem Befehle zur Umsetzung des Verfahrens hinterlegt sind. Mittels des Radarsensors 4 lassen sich Abstandswerte bezüglich im Innenraum 3 befindlicher Objekte ermitteln. Der Radarsensor 4 erlaubt hierbei eine räumliche Auflösung der Abstandsinformationen, welche vorliegend zur Ermittlung eines Radarbildes herangezogen wird. Unter einem „Radarbild“ ist hierbei eine räumliche Auflösung von aus den Radarsignalen abgeleiteten Informationen bezüglich der Objekte zu verstehen. Mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren muss folglich nicht zwingend auf eine bildgebende Methode aus der Radartechnik zurückgegriffen werden.
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Beispielsweise erlaubt die Ausgestaltung des Antennenarrays eine Zuordnung von Raumwinkeln zu den Abstandswerten, wobei der Radarsensor 4 als Referenzpunkt für die Raumwinkel dient. Besonders bevorzugt ist der Radarsensor 4 für die Ermittlung von Geschwindigkeitswerten, beispielsweise anhand von Doppler-Informationen der Radarsignale, eingerichtet, wobei das Radarbild eine räumliche Auflösung der Geschwindigkeitswerte repräsentiert.
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Unter der Einbau-Ausrichtung montierten Radarsensor 4 ist vorzugsweise die Position des Radarsensors 4 (beispielsweise die zweidimensionale Position an der Innenfläche des Kraftfahrzeugdachs oder die dreidimensionale Position relativ zu einem Bezugssystem des Kraftfahrzeugs 2) und/oder die Winkelstellung des Radarsensors 4 (beispielsweise in Form von ein, zwei oder drei Drehwinkeln relativ zu einem Bezugssystem) zu verstehen. Bei mehreren Radarsensoren 4 kann die Einbau-Ausrichtung die jeweilige Position der Radarsensoren 4 betreffen. Da das Radarbild abhängig von der Perspektive des Radarsensors 4 ermittelt wird, ergeben sich zwischen verschiedenen Einbau-Ausrichtungen beispielsweise Verschiebungen, Verkippungen oder Verzerrungen des Radarbilds.
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Wesentlich ist nun, dass in einer Ausrichtungsprüfroutine mittels des Radarsensorsystems 1 im Betrieb aus dem ermittelten Radarbild anhand einer, für eine Soll-Ausrichtung des Radarsensors 4 repräsentativen, Radarbildvorgabe ein Abweichungsmaß zwischen der Einbau-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung bestimmt wird.
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Die Radarbildvorgabe betrifft hierbei mindestens einen Aspekt des Radarbildes, der die Bestimmung des Abweichungsmaßes für ein gegebenes, ermitteltes Radarbild erlaubt. Das Abweichungsmaß ist hierbei repräsentativ für den Unterschied zwischen der Einbau-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung und kann beispielsweise die Abweichung der Position und/oder der Winkelstellung quantitativ angeben, etwa als Linearverschiebung, Winkeldifferenz oder dergleichen. Denkbar ist auch, dass das Abweichungsmaß lediglich das Vorliegen eines zu hohen Unterschieds zwischen der Einbau-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung angibt („ordnungsgemäß ausgerichtet“ / „fehlerhaft ausgerichtet“).
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1b) und c) zeigen zwei verschiedene beispielhafte Einbau-Ausrichtungen. Die Einbau-Ausrichtung in 1b) entspricht hier näherungsweise der Soll-Ausrichtung, wobei der Erfassungsbereich 7 des Radarsensors 4 beispielsweise in Bezug auf den Innenraum 3 mittig im Radarbild erfasst ist. In 1c) ist dagegen die Einbau-Ausrichtung gegenüber der Soll-Ausrichtung um eine in die Zeichenebene hineingehende Rotationsachse verdreht, sodass Objekte wie die Sitze 5 gegenüber der Soll-Ausrichtung im Radarbild verschoben erscheinen.
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Mit der Ausrichtungsprüfroutine kann ermittelt werden, ob eine Abweichung zur Soll-Ausrichtung vorliegt. Insbesondere kann bei Vorliegen einer vorgegebenen Mindest-Abweichung eine Fehlerroutine ausgelöst werden, mit welcher beispielsweise eine Fehlerinformation in einem Fehlerspeicher des Kraftfahrzeugs 2 hinterlegt wird. Insbesondere kann die Abweichung quantifiziert werden, wodurch beispielsweise das Ermitteln von Korrekturparametern zur Berücksichtigung der Abweichung in der Auswertung der Radarsignale ermöglicht wird.
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Die Ausrichtungsprüfroutine erfolgt hierbei im Betrieb und damit nach einer Fertigstellung des Kraftfahrzeugs 2. Die Ausrichtungsprüfroutine wird beispielsweise mit Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs 2 durch den Benutzer vorgenommen. Ebenfalls ist denkbar, dass die Ausrichtungsprüfroutine nach einer Wartung, Reparatur oder Modifikation des Kraftfahrzeugs 2 vorgenommen wird, welche eine Veränderung der Einbau-Ausrichtung des Radarsensors 4 verursachen können.
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Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass in der Ausrichtungsprüfroutine mindestens ein vorgegebenes Radarziel im Radarbild identifiziert wird und dass die Radarbildvorgabe eine Soll-Position des mindestens einen vorgegebenen Radarziels im Radarbild betrifft, vorzugsweise, dass die Position des mindestens einen vorgegebenen Radarziel im Radarbild anhand einer statistischen Auswertung, insbesondere einer geometrischen Mittelung, von einer Radarzielvorgabe entsprechenden Radarsignalen identifiziert wird.
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Hierbei wird zunächst das vorgegebene Radarziel im ermittelten Radarbild identifiziert. Bei dem vorgegebenen Radarziel kann es sich um ein dem Kraftfahrzeug 2 zugehöriges Objekt im Innenraum 3 handeln, beispielsweise eine Struktur des Sitzes 5, ein Gurtschloss oder dergleichen, dessen Soll-Position vorgegeben ist. Vorzugsweise wird hier jedoch als vorgegebenes Radarziel eine Person 6 genutzt, die beispielsweise von einem der Sitze 5 aufgenommen wird. Die Person 6 kann hierbei anhand einer Verteilung von Radarzielen Z identifiziert werden. Zur Ermittlung der Position wird hier und vorzugsweise ein geometrisches Mittel von der Person 6 zuzuordnenden Radarzielen Z gebildet und mit einer Soll-Position für die Person 6 abgeglichen.
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Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Radarzielvorgabe eine vorgegebene Signalstärke der Radarsignale, eine vorgegebene Geschwindigkeitssignatur der Radarsignale, und/oder eine vorgegebene räumliche Ausdehnung der Radarsignale betrifft.
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Unter der Signalstärke ist die empfangene Intensität, vorzugsweise relativ zu der ausgestrahlten Intensität, der Radarsignale zu verstehen. Insbesondere eine Person 6 im Innenraum 3 kann hierbei zu Radarsignalen mit hoher Signalstärke führen, welche als Radarziele Z aufgefasst werden und beispielsweise für das angesprochene geometrische Mittel herangezogen werden.
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Ebenfalls kann anhand der räumlichen Ausdehnung der Radarsignale, hier der Verteilung der Radarziele Z, zwischen Personen 6 mit unterschiedlicher Größe und/oder Körpervolumen unterschieden werden.
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Die vorgegebene Geschwindigkeitssignatur betrifft die Geschwindigkeitsinformation der Radarziele Z und ist vorzugsweise repräsentativ für die Anwesenheit einer Person 6 oder eines Lebewesens im Innenraum 3. Beispielsweise wird nur bei Radarzielen Z, die eine vorgegebene Mindest- und/oder Höchstgeschwindigkeit aufweisen, von der Anwesenheit einer Person 6 ausgegangen und die Radarziele Z einer Person 6 zugeordnet, die als Referenz für die Ausrichtungsprüfroutine dient. Weiter vorzugsweise ist die vorgegebene Geschwindigkeitssignatur repräsentativ für eine periodische oder aperiodische Bewegung des Objekts, welche beispielsweise ein Hinweis auf eine Atembewegung oder auf den Puls der Person 6 ist.
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Durch eine geeignete Wahl der zuvor genannten Kriterien kann beispielsweise mit hoher Erkennungswahrscheinlichkeit identifiziert werden, dass ein schlafendes Kind auf einem der Sitze 5 platziert ist. Dem schlafenden Kind lässt sich eine vorgegebene Soll-Position im Innenraum 3 zuordnen, die als Referenzposition in der Ausrichtungsprüfroutine dient.
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Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass in der Ausrichtungsprüfroutine das Abweichungsmaß aus dem ermittelten Radarbild basierend auf einem trainierten Maschinenlernmodell bestimmt wird, vorzugsweise, dass das Maschinenlernmodell mit einem Trainingsdatensatz aufweisend vorgegebene Radarbilder und/oder vorgegebene Radarziele mit annotierten Abweichungsmaßen trainiert ist oder trainiert wird.
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Ein Maschinenlernmodell ist dabei ein Algorithmus, der dazu befähigt ist, auf Grundlage eines Trainings mit einem Trainingsdatensatz in Form einer vorgegebenen Menge an Eingangs- und zugehörigen Ausgangsdaten für einen unbekannten Eingangsdatensatz einen wahrscheinlichen Ausgangsdatensatz zu erzeugen. Als Eingangsdatensatz können hier ermittelte Radarbilder oder hieraus abgeleitete Daten, beispielsweise die Radarziele Z, dienen. Als Ausgangsdatensatz dient beispielsweise das Abweichungsmaß.
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Das Training kann als Supervised oder Unsupervised Learning stattfinden. Hier und vorzugsweise wird das Maschinenlernmodell mit einem Supervised-Learning-Konzept trainiert. Der Trainingsdatensatz wird beispielsweise aus einer Mehrzahl von Radarbildern erzeugt, welche mittels Radarsensoren 4 mit bekannten Einbau-Ausrichtungen ermittelt werden. Dient beispielsweise eine Person 6 als vorgegebenes Radarziel, kann der Trainingsdatensatz annotierte Radarbilder mit verschiedenen Einbau-Ausrichtungen, verschiedenen Personen 6, abweichenden Positionen der Personen 6 oder dergleichen enthalten.
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Weiter ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass für die Ausrichtungsprüfroutine mindestens ein Prüfszenario mit einer dem jeweiligen Prüfszenario zugeordneten Radarbildvorgabe hinterlegt ist, dass mittels des Radarsensorsystems 1 das ermittelte Radarbild auf Vorliegen eines der mindestens einen Prüfszenarios überprüft wird und dass auf Vorliegen eines der mindestens einen Prüfszenarios die Ausrichtungsprüfroutine mit der dem jeweiligen Prüfszenario zugeordneten Radarbildvorgabe durchgeführt wird.
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Ein Beispiel eines Prüfszenarios ist die bereits angesprochene und in der Zeichnung dargestellte Anwesenheit eines schlafenden Kindes auf einem der Sitze 5. Mittels des Radarsensorsystems 1 wird überprüft, ob eine solche Situation vorliegt und hierauf die Ausrichtungsprüfroutine ausgelöst.
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Insbesondere sind mehrere Prüfszenarien mit verschiedenen Radarbildvorgaben vorgesehen. Beispielsweise unterscheiden sich die Prüfszenarien in der Position der als vorgegebenen Radarziels vorgesehenen Person 6 (linker Rücksitz, rechter Rücksitz), in der Anzahl der Personen 6 (beide Sitze 5 belegt), in der Größe der Person 6 oder dergleichen. Ein weiteres Prüfszenario kann auch durch einen leeren Innenraum 3 gegeben sein. Für die jeweils vorliegende Situation kann folglich die passende Radarbildvorgabe herangezogen werden.
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Insbesondere können mehrere Maschinenlernmodelle vorgesehen sein, die jeweils hinsichtlich eines oder mehreren der Prüfszenarien trainiert sind.
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Offenbart wird zudem ein Radarsensorsystem 1 zur Innenraumüberwachung eines Kraftfahrzeugs 2, wobei das Radarsensorsystem 1 mindestens einen im Innenraum 3 des Kraftfahrzeugs 2 in einer Einbau-Ausrichtung montierten Radarsensor 4 aufweist, wobei das Radarsensorsystems 1 anhand einer Erfassung über den Radarsensor 4 ein räumliches Radarbild von Objekten im Innenraum 3 des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt. Das Radarsensorsystem 1 bestimmt in einer Ausrichtungsprüfroutine im Betrieb aus dem ermittelten Radarbild anhand einer, für eine Soll-Ausrichtung des Radarsensors 4 repräsentativen, Radarbildvorgabe ein Abweichungsmaß zwischen der Einbau-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung.
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Offenbart wird zudem eine Steuereinheit eines Radarsensorsystem 1 zur Innenraumüberwachung eines Kraftfahrzeugs 2. Die Steuereinheit ist dafür eingerichtet, in einer Ausrichtungsprüfroutine im Betrieb aus einem ermittelten Radarbild anhand einer, für eine Soll-Ausrichtung des Radarsensors 4 repräsentativen, Radarbildvorgabe ein Abweichungsmaß zwischen der Einbau-Ausrichtung und der Soll-Ausrichtung zu bestimmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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