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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen eines Anzeigeschirms eines HeadUp-Displays (HUD) eines Fahrzeugs, bei dem eine Mehrzahl von matrixförmig angeordneten Sensoren des HeadUp-Displays ständig jeweils eine zu einem sonnenbedingten Wärmeeintrag in einen Anzeigeschirm des HeadUp-Displays korrespondierende physikalische Größe erfasst und von der erfassten physikalischen Größe abhängige Sensorsignale bereitstellt. Ferner betrifft die Erfindung ein HeadUp-Display für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug.
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HeadUp-Displays für Fahrzeuge gehören in unterschiedlichen Ausgestaltungen zum Stand der Technik und dienen dazu, für einen Fahrer eines Fahrzeugs einen Anzeigeinhalt bereitzustellen. Der Fahrer kann den bereitgestellten Anzeigeinhalt visuell wahrnehmen, ohne einen Blick von einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs abzuwenden, wodurch eine Fahrsicherheit des Fahrzeugs erhöht ist. Als das Fahrzeug ist allgemein ein Straßenfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen (Pkw), ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug oder ein Hubschrauber, zu verstehen.
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Zu diesem Zweck umfasst ein HeadUp-Display einen Anzeigeschirm, der zumeist unsichtbar hinter einer Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet ist und eine Mehrzahl von optischen Elementen, beispielsweise Spiegeln und Linsen, welche den von dem Anzeigeschirm bereitgestellten Anzeigeinhalt auf eine Innenseite der Windschutzscheibe reflektieren. Die mehreren Spiegel definieren einen optischen Strahlengang, der sich ausgehend von dem Anzeigeschirm zu der Windschutzscheibe erstreckt.
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Allerdings kann ein Licht den definierten optischen Strahlengang des HeadUp-Displays auch entgegen der bestimmungsgemäßen Richtung passieren. Das den definierten optischen Strahlengang entgegen der bestimmungsgemäßen Richtung passierende Licht wird infolge der optischen Abbildungseigenschaften des optischen Strahlengangs fokussiert.
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Abhängig von einer Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zu der Sonne kann ein von der Sonne emittiertes Sonnenlicht von den Spiegeln fokussiert und auf den Anzeigeschirm reflektiert werden. Das fokussierte Sonnenlicht bewirkt einen intensiven Energieeintrag in den Anzeigeschirm. Der intensive Energieeintrag geht mit einem großen Wärmeeintrag in den Anzeigeschirm einher.
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Der große Wärmeeintrag erhöht eine Temperatur des Anzeigeschirms. Wenn die Temperatur des Anzeigeschirms infolge eines sonnenbedingten Wärmeeintrags eine vorbestimmte Maximaltemperatur übersteigt, kann es zu einer Fehlfunktion, einer Beschädigung oder sogar zu einer Zerstörung des Anzeigeschirms kommen. Entsprechend ist es unerlässlich, einen sonnenbedingten Wärmeeintrag in den Anzeigeschirm möglichst genau zu erfassen.
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So ist aus
DE 10 2020 134 545 A1 ein HeadUp-Display bekannt, das zum Erfassen eines sonnenbedingten Wärmeeintrags einen Infrarotsensor umfasst, der bezogen auf eine Transmissionsrichtung hinter einem Kaltlichtspiegel des HeadUp-Displays angeordnet ist.
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Ein in dem definierten optischen Strahlengang, insbesondere bezogen auf den definierten optischen Strahlengang zu dem Anzeigeschirm unmittelbar benachbart, angeordneter Spiegel wird üblicherweise als ein sogenannter Kaltlichtspiegel vorgesehen, der das Infrarotlicht transmittiert und ein sichtbares Licht reflektiert.
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DE 10 2018 211 700 A1 und
DE 10 2020 125 168 B3 offenbaren jeweils ein HeadUp-Display mit einer Mehrzahl von matrixförmig angeordneten Infrarotsensoren, die bezogen auf eine Transmissionsrichtung hinter einem Kaltlichtspiegel des HeadUp-Displays angeordnet sind.
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Mit den beiden vorstehenden Anordnungen von Infrarotsensoren wird ein kumulierter sonnenbedingter Wärmeeintrag in den Anzeigeschirm ermittelt und abhängig vom dem kumulierten sonnenbedingten Wärmeeintrag eine Temperaturerhöhung des Anzeigeschirms berechnet. Jedoch kann die berechnete Temperaturerhöhung für ein zuverlässiges Vergleichen mit der vorbestimmten Maximaltemperatur des Anzeigeschirms zu ungenau sein, um ein Beeinträchtigen des Anzeigeschirms durch sonnenbedingten Wärmeeintrag mit hoher Wahrscheinlichkeit auszuschließen.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Schützen eines HeadUp-Displays eines Fahrzeugs vorzuschlagen, das ein Beeinträchtigen eines Anzeigeschirms des HeadUp-Displays durch sonnenbedingten Wärmeeintrag mit hoher Wahrscheinlichkeit ausschließt. Weitere Aufgaben der Erfindung sind, ein HeadUp-Display für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Schützen eines Anzeigeschirms eines HeadUp-Displays eines Fahrzeugs, bei dem eine Mehrzahl von matrixförmig angeordneten Sensoren des HeadUp-Displays ständig eine zu einem sonnenbedingten Wärmeeintrag in einen Anzeigeschirm des HeadUp-Displays korrespondierende physikalische Größe erfasst und von der erfassten physikalischen Größe abhängige Sensorsignale bereitstellt. Die physikalische Größe wird fortlaufend erfasst, so dass die Sensorsignale eine Zeitabhängigkeit der physikalischen Größe angeben. Die matrixförmige Anordnung der Sensoren erlauben zudem ein Erfassen einer örtlichen Abhängigkeit der erfassten physikalischen Größe. Als matrixförmig ist jede in zumindest einer Ortsdimension ausgedehnte, insbesondere regelmäßige Anordnung zu verstehen.
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Erfindungsgemäß ermittelt ein mit den Sensoren funktional verbundenes Steuergerät des HeadUp-Displays abhängig von den bereitgestellten Sensorsignalen eine Verteilung des sonnenbedingten Wärmeeintrags auf dem Anzeigeschirm, berechnet anhand der ermittelten Verteilung einen Teilbereich des maximalen sonnenbedingten Wärmeeintrags und trifft das Steuergerät eine Maßnahme zum Senken einer Temperatur des Anzeigeschirms derart, dass in dem berechneten Teilbereich eine vorbestimmte Maximaltemperatur des Anzeigeschirms nicht überschritten wird. Die örtliche Abhängigkeit der erfassten physikalischen Größe wird gezielt ausgewertet, um Wärmeeintragsgradienten und ortsaufgelöste Temperaturverteilungen in dem Anzeigeschirm zu bestimmen. Der berechnete Teilbereich korrespondiert zu einem Temperaturhotspot auf dem Anzeigeschirm.
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Auf diese Weise wird ein lokales Überschreiten der vorbestimmten Maximaltemperatur zuverlässig erkannt, auch wenn eine mittlere globale Temperatur des Anzeigeschirms unterhalb der vorbestimmten Maximaltemperatur liegt. Die vorbestimmte Maximaltemperatur ist eine maximal zulässige Betriebstemperatur des Anzeigeschirms, die ein sicheres Betreiben des Anzeigeschirms gerade noch zulässt und zu einer technischen Spezifikation des Anzeigeschirms oder einer frei definierten Vorgabe betreffend den Anzeigeschirm gehört.
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Es ist zu beachten, dass das Betreiben des Anzeigeschirms eine ohmsche Verlustwärme erzeugt, die eine Temperatur des Anzeigeschirms auf eine Betriebstemperatur erhöht. Zudem kann die Betriebstemperatur des Anzeigeschirms von einer Hintergrundbeleuchtung des Anzeigeschirms abhängig sein, die den Anzeigeschirm mit einer betriebsbedingten Wärme und/oder einer erwärmenden Strahlungsleistung beaufschlagt. Die bestimmungsgemäße Betriebstemperatur des Anzeigeschirms wird durch den sonnenbedingten Wärmeeintrag weiter erhöht.
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Die temperatursenkende Maßnahme wird also bereits durch einen schädlichen Temperaturhotspot mit der Maximaltemperatur oder einer Temperatur knapp unterhalb der Maximaltemperatur ausgelöst, nicht erst durch eine überhöhte Gesamttemperatur des Anzeigeschirms. Infolgedessen ist eine Wahrscheinlichkeit erhöht, die temperatursenkende Maßnahme rechtzeitig zu treffen, bevor der Anzeigeschirm durch einen Temperaturhotspot beeinträchtigt oder zerstört wird.
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Bevorzugt erfassen zumindest einige der mehreren Sensoren ein von dem Anzeigeschirm und/oder von einem Kaltlichtspiegel des HeadUp-Displays transmittiertes Infrarotlicht als die physikalische Größe. Das Infrarotlicht gehört zu einem von der Sonne emittierten Sonnenlicht und weist eine feste Korrelation zu weiteren spektralen Komponenten des Sonnenlichts auf. Die Infrarotsensoren erfassen unmittelbar eine Ursache des sonnenbedingten Wärmeeintrags.
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Alternativ oder zusätzlich können zumindest einige der mehreren Sensoren eine Temperatur des Anzeigeschirms als die physikalische Größe erfassen. Die Temperatursensoren erfassen mittelbar eine thermische Wirkung des sonnenbedingten Wärmeeintrags.
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Vorteilhaft wird als die getroffene Maßnahme ein Bestromen des Anzeigeschirms reduziert. Das reduzierte Bestromen verringert eine von dem Anzeigeschirm erzeugte ohmsche Verlustwärme, was mit einem Absenken einer betriebsbedingten Temperatur des Anzeigeschirms einhergeht. Das reduzierte Bestromen kann auch eine Hintergrundbeleuchtung des Anzeigeschirms betreffen. Auf diese Weise stellt das reduzierte Bestromen einen Temperaturpuffer bereit, eine Temperatur des Anzeigeschirms trotz des sonnenbedingten Wärmeeintrags unterhalb der vorbestimmten Maximaltemperatur zu halten.
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Idealerweise wird das Bestromen in dem berechneten Teilbereich und/oder in einer Umgebung des berechneten Teilbereichs reduziert und/oder verschiebt das Steuergerät einen in dem berechneten Teilbereich anzuzeigenden Anzeigeinhalt aus dem berechneten Teilbereich hinaus. Das lokale Reduzieren des Bestromens geht mit einem Abdunkeln des berechneten Teilbereichs einher, was ein visuelles Wahrnehmen eines in dem abgedunkelten Teilbereich angeordneten Anzeigeinhalts beeinträchtigen kann. Insbesondere ein relevanter Anzeigeinhalt kann aus dem abgedunkelten Teilbereich hinaus verschoben werden, so dass der Anzeigeinhalt ohne Beeinträchtigung visuell wahrgenommen werden kann.
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Noch ein Gegenstand der Erfindung ist ein HeadUp-Display für ein Fahrzeug, umfassend einen Anzeigeschirm, eine Mehrzahl von matrixförmig angeordneten Sensoren und ein mit dem Anzeigeschirm und den mehreren Sensoren funktional verbundenes Steuergerät. HeadUp-Displays für Fahrzeuge sind weit verbreitet, so dass die Erfindung vielfache Anwendung findet.
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Erfindungsgemäß ist das Steuergerät konfiguriert, im Zusammenwirken mit dem Anzeigeschirm und den mehreren Sensoren ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung auszuführen. Dank dem Steuergerät ist eine Wahrscheinlichkeit erhöht, eine temperatursenkende Maßnahme rechtzeitig zu treffen, bevor der Anzeigeschirm durch einen Temperaturhotspot beeinträchtigt oder zerstört wird. Auf diese Weise wird ein Beeinträchtigen des Anzeigeschirms des HeadUp-Displays durch einen sonnenbedingten Wärmeeintrag mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen.
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Bevorzugt sind zumindest einige der mehreren Sensoren als Infrarotsensoren ausgebildet und bezogen auf eine Transmissionsrichtung hinter einem Kaltlichtspiegel des HeadUp-Displays angeordnet. In diesem Fall wird eine örtliche Verteilung des Infrarotlichts erfasst, die zu einer örtlichen Verteilung weiterer spektraler Komponenten des Sonnenlichts fest korreliert ist. Wenn der Kaltlichtspiegel als Ort der Messung verwendet wird, braucht der Anzeigeschirm keine Sensorik zum Erfassen des sonnenbedingten Wärmeeintrags zu umfassen.
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Alternativ oder zusätzlich können zumindest einige der mehreren Sensoren als Temperatursensoren ausgebildet und separat von einem Kaltlichtspiegel des HeadUp-Displays an einer Rückseite des Kaltlichtspiegels angeordnet oder in den Kaltlichtspiegel integriert sein oder separat von dem Anzeigeschirm an einer Rückseite des Anzeigeschirms angeordnet oder in den Anzeigeschirm integriert sein. In diesem Fall wird eine thermische Wirkung des Sonnenlichts unmittelbar erfasst. Sowohl der Kaltlichtspiegel als auch der Anzeigeschirm können als Ort der Messung verwendet werden.
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Der Anzeigeschirm kann als ein TFT (Thin Film Transistor)-Display, insbesondere ein LCD (Liquid Crystal Display) oder ein IPS (In Plane Switching)-Display, ein OLED (Organic Light Emitting Diode)-Display oder ein MicroLED (Micro Light Emitting Diode)-Display ausgebildet sein. Der Anzeigeschirm kann eine Mehrzahl von Leuchtdioden als Hintergrundbeleuchtung oder als Leuchtpixel umfassen.
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Ein dritter Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem HeadUp-Display. Fahrzeuge mit einem HeadUp-Display sind weit verbreitet, was mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung einhergeht.
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Erfindungsgemäß ist das HeadUp-Display nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet. Dank dem HeadUp-Display sind eine Sicherheit erhöht und eine Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugs vergrößert.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schützen eines HeadUp-Displays eines Fahrzeugs besteht darin, dass ein Beeinträchtigen eines Anzeigeschirms des HeadUp-Displays durch einen sonnenbedingten Wärmeeintrag mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen wird. Infolgedessen ist eine Lebensdauer des HeadUp-Displays verlängert und eine Anzeigequalität des Anzeigeschirms gleichbleibend hoch.
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Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 in einer teilweisen lateralen Querschnittansicht ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 in einer Draufsicht die in 1 gezeigten Sensoren.
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1 zeigt in einer teilweisen lateralen Querschnittansicht ein Fahrzeug 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 1 umfasst ein für das Fahrzeug 1 geeignetes HeadUp-Display 10 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Ferner kann das Fahrzeug 1 eine Windschutzscheibe 11 umfassen.
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Das HeadUp-Display 10 umfasst einen Anzeigeschirm 102, eine Mehrzahl von matrixförmig angeordneten Sensoren 100 und ein mit dem Anzeigeschirm 102 und den mehreren Sensoren 100 funktional verbundenes Steuergerät 101.
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Der Anzeigeschirm 102 kann als ein TFT-Display, insbesondere ein LCD (Liquid Crystal Display) oder ein IPS (In Plane Switching)-Display, ein OLED-Display oder ein MicroLED-Display ausgebildet sein. Ferner kann das HeadUp-Display 10 einen Kaltlichtspiegel 103 und weitere optische Elemente, insbesondere Spiegel 105 oder Linsen, umfassen, die einen optischen Strahlengang 104 des HeadUp-Displays definieren. Die Windschutzscheibe 11 kann ein Sonnenlicht 3 in den optischen Strahlengang 104 transmittieren. Das transmittierte Sonnenlicht 3 bewirkt einen sonnenbedingten Wärmeeintrag 2 in das HeadUp-Display 10.
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2 zeigt in einer Draufsicht die in 1 gezeigten Sensoren 100.
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Zumindest einige der mehreren Sensoren 100 können als Infrarotsensoren ausgebildet und bezogen auf eine Transmissionsrichtung hinter dem Kaltlichtspiegel 103 des HeadUp-Displays 10 angeordnet sein.
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Zumindest einige der mehreren Sensoren 100 können als Temperatursensoren ausgebildet und separat von einem Kaltlichtspiegel 103 des HeadUp-Displays 10 an einer Rückseite des Kaltlichtspiegels 103 angeordnet oder in den Kaltlichtspiegel 103 integriert sein oder separat von dem Anzeigeschirm 102 an einer Rückseite des Anzeigeschirms 102 angeordnet oder in den Anzeigeschirm 102 integriert sein.
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Das Steuergerät 101 ist konfiguriert, im Zusammenwirken mit dem Anzeigeschirm 102 und den mehreren Sensoren 100 zum Schützen des Anzeigeschirms 102 des HeadUp-Displays 10 des Fahrzeugs 1 ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung wie folgt auszuführen.
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Die Mehrzahl der matrixförmig angeordneten Sensoren 100 des HeadUp-Displays 10 erfasst ständig eine zu dem sonnenbedingten Wärmeeintrag 2 in einen Anzeigeschirm 102 des HeadUp-Displays 10 korrespondierende physikalische Größe und stellt von der erfassten physikalischen Größe abhängige Sensorsignale bereit.
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Zumindest einige der mehreren Sensoren 100 können ein von dem Anzeigeschirm 102 und/oder von einem Kaltlichtspiegel 103 des HeadUp-Displays 10 transmittiertes Infrarotlicht als die physikalische Größe umfassen. Zumindest einige der mehreren Sensoren 100 können eine Temperatur des Anzeigeschirms 102 als die physikalische Größe erfassen.
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Das mit den Sensoren 100 funktional verbundene Steuergerät 101 des HeadUp-Displays 10 ermittelt abhängig von den bereitgestellten Sensorsignalen eine Verteilung des sonnenbedingten Wärmeeintrags 2 auf dem Anzeigeschirm 102 und berechnet anhand der ermittelten Verteilung einen Teilbereich 20 eines maximalen sonnenbedingten Wärmeeintrags 2. Zur Berechnung des Teilbereichs 20 können Temperaturverläufe 21 verwendet werden, die zu Wärmeeintragsgradienten korrespondieren.
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Das Steuergerät 101 trifft eine Maßnahme zum Senken einer Temperatur des Anzeigeschirms 102 derart, dass in dem berechneten Teilbereich 20 eine vorbestimmte Maximaltemperatur des Anzeigeschirms 102 nicht überschritten wird. Als die getroffene Maßnahme kann ein Bestromen des Anzeigeschirms 102 oder einer Hintergrundbeleuchtung des Anzeigeschirms 102 reduziert werden.
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Insbesondere kann das Bestromen in dem berechneten Teilbereich 20 und/oder in einer Umgebung des berechneten Teilbereichs 20 reduziert werden. Zusätzlich kann das Steuergerät einen in dem berechneten Teilbereich anzuzeigenden Anzeigeinhalt aus dem berechneten Teilbereich hinaus verschieben.
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BEZUGSZEICHENLISTE:
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- 1
- Fahrzeug
- 10
- HeadUp-Display
- 100
- Sensor
- 101
- Steuergerät
- 102
- Anzeigeschirm
- 103
- Kaltlichtspiegel
- 104
- optischer Strahlengang
- 11
- Windschutzscheibe
- 2
- sonnenbedingter Wärmeeintrag
- 20
- Teilbereich
- 21
- Temperaturverlauf
- 3
- Sonnenlicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020134545 A1 [0007]
- DE 102018211700 A1 [0009]
- DE 102020125168 B3 [0009]
