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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zum Steuern einer Zielbeleuchtung für ein Abbildungs-Lesegerät, welches Ziele (Targets) durch eine Bildaufnahme (auch als Bildeinfang bezeichnet) liest.
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Festkörper-Abbildungssysteme und Abbildungs-Lesegeräte sind sowohl in einem Freihand-Betriebsmodus als auch in einem in der Hand gehaltenen Betriebsmodus verwendet worden, um Ziele elektrooptisch zu lesen, beispielsweise ein- und zweidimensionale Barcodesymbole und/oder Nicht-Symbole, wie beispielsweise Dokumente, und zwar über einem Bereich von Arbeitsabständen relativ zu einem lichtdurchlässigen Fenster, das an einem Gehäuse jedes Lesegeräts vorgesehen ist. Das Gehäuse hält ein Abbildungsmodul, welches auch als eine Scanmaschine bekannt ist, die eine Abbildungsanordnung mit einem Festkörper-Abbilder oder einem Bildsensor mit einem Feld von Fotozellen oder Pixeln aufweist, die Bildelementen oder Pixeln in einem Abbildungs-Sichtfeld des Sensors entsprechen, und eine Abbildungslinsenanordnung zum Aufnehmen von zurückkehrendem Licht, das von dem Ziel, welches gerade abgebildet wird, gestreut und/oder zurückreflektiert wird, und zum Projizieren des zurückkehrenden Lichts auf den Sensor, um eine Aufnahme eines Bilds von jedem Ziel zu initiieren. Ein derartiger Sensor kann eine ein- oder zweidimensionale ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD) oder eine Einrichtung mit einem komplementären Metalloxidhalbleiter (CMOS) umfassen, mit einem globalen oder einem rollenden Belichtungsverschluss und zugehörigen Schaltungen zum Erzeugen und zum Verarbeiten von elektrischen Signalen, die ein ein- oder zweidimensionalen Feld von Pixeldaten über dem Abbildungssichtfeld entsprechen. Um die Menge des von dem Sensor empfangenen bzw. aufgenommenen Lichts zu erhöhen, zum Beispiel in abgedunkelten Umgebungen oder für weit entfernte Ziele, die sich relativ weit weg von dem Fenster befinden, umfasst das Abbildungsmodul allgemein auch eine Beleuchtungslichtanordnung zum Beleuchten des Ziels mit Beleuchtungslicht über einem Beleuchtungssichtfeld zur Reflexion und Streuung von dem Ziel. Das zurückkehrende Licht, das von dem Sensor aufgenommen wird, umfasst das zurückkehrende Beleuchtungslicht und irgendwelches Umgebungslicht in der Nähe des Lesegeräts.
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Um für das aufgenommene Bild eine gewünschte Bildhelligkeit zu erreichen, was auch als Weißpegel bekannt ist, ist es bekannt einen automatischen Belichtungscontroller (AEC) zu verwenden, um die Belichtungszeit des Sensors zu steuern, und einen automatischen Verstärkungscontroller (AGC) zu verwenden, um die Verstärkung des Sensors zu steuern. Der ACE und der AGC werden wiederum von einem Hauptcontroller oder Mikroprozessor gesteuert. Eine Erhöhung der Belichtungszeit und/oder der Verstärkung wird die aufgenommene Bildhelligkeit erhöhen. Eine typische bekannte Strategie besteht darin eine Belichtungspriorität zu verwenden, bei der die Belichtungszeit zunächst erhöht wird, bis eine maximale Belichtungszeit oder ein maximaler Schwellwert (typischerweise ungefähr 4–8 ms, um für ein in der Hand gehaltenes Lesegerät Handschütteleffekte zu verringern) erreicht wird. Wenn die Bildhelligkeit, wie von dem Hauptcontroller bestimmt, zu gering ist, dann wird die Verstärkung erhöht. Diese Strategie maximiert das Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR) des Sensors, weil die Verstärkung nur dann erhöht wird, wenn dies notwendig ist.
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Die Menge des Beleuchtungslichts, das von der Beleuchtungslichtanordnung an das Ziel geführt und davon zurückgeworfen wird, ist ein anderer Faktor, der zu der aufgenommenen Bildhelligkeit beiträgt. Je größer die Intensität oder die Ausgangsleistung des Beleuchtungslichts ist, desto heller ist das aufgenommene Bild. Es ist bekannt die Beleuchtungsleistung, die von der Beleuchtungslichtanordnung zugeführt wird, auf einem maximalen konstanten Pegel oder einem maximalen konstanten Schwellwert während des ACE/AGC Prozesses zu halten.
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Wenn ein Sensor mit einen globalen Verschluss verwendet wird, bei dem die Pixel gleichzeitig belichtet werden, muss die Beleuchtungslichtanordnung nur eingeschaltet werden, um das Ziel (Target) während der Belichtungszeit zu beleuchten. Dies führt zu einer sehr effizienten Verwendung des Beleuchtungslichts, da die Beleuchtungslichtanordnung abgeschaltet wird, wenn sie während der Nicht-Belichtungszeiten nicht benötigt wird. Wenn die Belichtungszeit abnimmt, wird weniger Beleuchtungslichtleistung verwendet. Wenn jedoch ein Sensor mit einen Rollverschluss mit niedrigeren Kosten verwendet wird, bei dem die Pixel zu unterschiedlichen Zeiten sequenziell belichtet werden, muss die Beleuchtungslichtanordnung jedoch über die gesamte Zeit eines gesamten Rahmens, unabhängig von der Belichtungszeit, eingeschaltet werden, um das gesamte Zielbild zu beleuchten und aufzunehmen. Eine typische Belichtungszeit ist viel kürzer als die Rahmenzeit (zum Beispiel könnte für einen Sensor, der bei 30 Rahmen pro Sekunde arbeitet, die maximale Belichtungszeit ungefähr 4 ms sein, während die Rahmenzeit 1/30 Sekunden ist = 33,3 ms ist). Dies führt zu einer sehr ineffizienten Verwendung der Beleuchtungslichtanordnung, insbesondere für Sensoren mit kurzen Belichtungszeiten und langen Rahmen. Die zusätzliche elektrische Energie, die während einer Erzeugung des Beleuchtungslichts verbraucht wird, erzeugt nicht nur unerwünschte Wärme, sondern entleert auch in unerwünschter Weise die Bordbatterie, die typischerweise in in der Hand gehaltenen drahtlosen Abbildungs-Lesegeräten vorgesehen ist, wodurch eine häufigere Wiederaufladung, eine längere Ausfallzeit und kürzere Betriebszeiten benötigt werden. Ferner wird das Beleuchtungslicht, insbesondere dann, wenn es sehr hell ist, allgemein für Betreiber und irgendwelche Personen in der Nähe des Lesegeräts als störend empfunden. Eine Verringerung einer Störung mit einer hohen Beleuchtung würde für ein angenehmes Empfinden jeder Person wünschenswert sein.
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Demzufolge besteht eine Notwendigkeit eine Zielbeleuchtung in Echtzeit effizienter zu steuern, um die Beleuchtungsleistung zu verringern, elektrische Energie einzusparen, eine übermäßige Verschwendung von erzeugter Wärme zu verringern, und Betreiber und andere Personen beim Betrieb von Abbildungs-Lesegeräten mit Rollverschluss-Sensoren nicht zu stören, aber mit einer minimalen Auswirkung auf die Leseeigenschaften.
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KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Die beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente überall in den mehreren Ansichten bezeichnen, sind zusammen mit der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in die Beschreibung eingebaut und bilden einen Teil davon und dienen zur weiteren Illustration von Ausführungsformen von Konzepten, die die beanspruchte Erfindung umfassen, und zur Erläuterung von verschiedenen Prinzipien und Vorteile von diesen Ausführungsformen.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Ansicht eines in der Hand gehaltenen Abbildungs-Lesegeräts, dessen Zielbeleuchtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gesteuert werden soll;
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2 eine diagrammartige Ansicht, die Systemkomponenten des Lesegeräts der 1 darstellt;
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3 einen Satz von Kurven, die zeigen, wie das Signal-zu-Rauschverhältnis, die Beleuchtungsleistung, die Belichtungszeit und die Verstärkung als Funktion eines Arbeitsabstands in einem Lesegerät des in 1 gezeigten Typs in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik gesteuert werden, wo Umgebungslicht gegenüber Beleuchtungslicht nicht dominant ist;
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4 einen Satz von Kurven analog zu denjenigen der 3 in Übereinstimmung mit einem Aspekt dieser Erfindung;
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5 ein Flussdiagramm, welches Schritte darstellt, die beim Erfassen des Pegels des Umgebungslichts ausgeführt werden; und
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6 einen Satz von Kurven analog zu denjenigen der 4 in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt dieser Erfindung, wo Umgebungslicht gegenüber dem Beleuchtungslicht dominant ist.
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Durchschnittsfachleute werden erkennen, dass Elemente in den Figuren zur Vereinfachung und Übersichtlichkeit dargestellt werden und nicht notwendigerweise im Maßstab gezeichnet sind. Zum Beispiel können die Abmessungen und Orte von einigen der Elemente in den Figuren relativ zu anderen übertrieben dargestellt sein, um zu einem verbesserten Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beizutragen.
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Die System- und Verfahrenskomponenten sind, soweit geeignet, mit herkömmlichen Symbolen in den Zeichnungen dargestellt worden, wobei nur diejenigen spezifischen Einzelheiten gezeigt werden, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wichtig sind, um so die Offenbarung nicht mit Einzelheiten zu überladen, die für Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet, die den Nutzen aus der hier vorliegenden Beschreibung ziehen, bereits offensichtlich sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Steuersystem für ein Abbildungs-Lesegerät mit einer Beleuchtungslichtanordnung zum Beleuchten eines Ziels mit Beleuchtungslicht und einem Festkörper-Bildsensor, zum Beispiel einer ladungsgekoppelten Einrichtung (CCD) oder einer Einrichtung mit einem komplementären Metalloxidhalbleiter (CMOS), mit einem Rollverschluss zum sequenziellen Belichten eines Felds von Pixeln, um ein Bild von dem beleuchteten Ziel aufzunehmen. Das Steuersystem umfasst einen Belichtungscontroller zum Steuern einer Belichtungszeit eines Sensors; einen Verstärkungscontroller zum Steuern einer Verstärkung des Sensors; und einen Beleuchtungscontroller zum Steuern einer Ausgangsleistung des Beleuchtungslichts. Das Steuersystem umfasst ferner einen Hauptcontroller, der betriebsmäßig mit den Belichtungs-, Verstärkungs- und Beleuchtungscontrollern verbunden ist, zur Aufrechterhaltung der Ausgangsleistung auf einem maximalen Pegel, wenn die Belichtungszeit und/oder die Verstärkung einen minimalen Schwellwert übersteigen, und zum Absenken der Ausgangsleistung des Beleuchtungslichts, wenn die Belichtungszeit und/oder die Verstärkung den minimalen Schwellwert nicht übersteigen, während gleichzeitig die Belichtungszeit und/oder die Verstärkung auf dem minimalen Schwellwert gehalten werden.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Abbildungs-Lesegeräts mit einer Beleuchtungslichtanordnung zum Beleuchten eines Ziels mit Beleuchtungslicht, und einem Festkörper-Bildsensor mit einem Rollverschluss zum sequenziellen Belichten eines Felds von Pixeln, um ein Bild von dem beleuchteten Ziel aufzunehmen. Das Verfahren wird durch Steuern einer Belichtungszeit des Sensors, durch Steuern einer Verstärkung des Sensors, durch Steuern einer Ausgangsleistung des Beleuchtungslichts, durch Aufrechterhalten der Ausgangsleistung auf einem maximalen Pegel, wenn die Belichtungszeit und/oder die Verstärkung einen minimalen Schwellwert übersteigen, und durch Absenken der Ausgangsleistung des Beleuchtungslichts, wenn die Belichtungszeit und/oder die Verstärkung den minimalen Schwellwert nicht übersteigen, während gleichzeitig die Belichtungszeit und/oder die Verstärkung auf dem minimalen Schwellwert konstant gehalten wird, ausgeführt.
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Die abgesenkte Ausgangsleistung macht den Betrieb der Beleuchtungslichtanordnung effizienter, insbesondere für Rollverschluss-Sensoren mit kürzeren Belichtungszeiten und langen Rahmen. Im Vergleich mit dem Stand der Technik wird während der Erzeugung des Beleuchtungslichts weniger elektrische Energie verbraucht. Die Entleerung einer Bordbatterie wird verringert, wodurch eine weniger häufige Wiederaufladung, eine geringere Ausfallzeit und längere Betriebszeiten benötigt werden. Es wird weniger überschüssige Wärme erzeugt. Benutzer werden weniger gestört, da die Beleuchtungslichtintensität abgesenkt worden ist.
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein ein mobiles in der Hand gehaltenes Lesegerät zum elektrooptischen Lesen von Zielen durch eine Bildaufnahme. Wie dargestellt weist das Abbildungs-Lesegerät 10 einen unteren Griff 12, der von der Hand eines Benutzers ergriffen werden soll, und einen oberen Behälter 14, der in einem pistolenförmigen Gehäuse 16 mit einem Trigger 18, der von dem Zeigefinger des Benutzers manuell niedergedrückt wird, um einen Lesevorgang eines Ziels, wie beispielsweise eines ein- oder zweidimensionalen Barcodesymbols, das zu einem Produkt gehört, zu initiieren, auf. Ein lichtdurchlässiges Fenster 20 (welches am besten in 2 ersichtlich ist) ist auf dem Gehäuse 16 an dem vorderen Endbereich des Behälters 14 angeordnet. Das Lesegerät 10 kann somit in einem in der Hand gehaltenen Modus, bei dem das Lesegerät 10 auf jedes zu lesende Ziel gerichtet wird, gefolgt von einer manuellen Niederdrückung des Triggers 18 zum Initiieren des Lesevorgangs, verwendet werden.
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2 zeigt schematisch ein Abbildungsmodul oder eine Scanmaschine, die in dem Lesegerät 10 hinter dem Fenster 20 angebracht ist. Das Abbildungsmodul umfasst einen Festkörper-Abbilder oder einen Bildsensor 36 und eine Abbildungslinsenanordnung 38, die ein oder mehrere Abbildungslinsen aufweisen kann, wie beispielsweise ein Cooke Triplet. Der Sensor 36 weist ein Feld von Pixeln oder Fotozellen auf und kann eine ein- oder zweidimensionale ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD) oder eine Einrichtung mit einem komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS) sein, vorzugsweise mit einem Rollbelichtungsverschluss, und ist analog zu den Sensoren, die in elektronischen Digitalkameras verwendet werden. Der Rollverschluss belichtet die Pixel, die typischerweise in zueinander orthogonalen Zeilen und Spalten angeordnet sind, sequenziell. Der Sensor 36 und die Linsenanordnung 38 arbeiten zusammen zur Aufnahme von zurückkehrendem Licht, das von einem Ziel 40, das durch eine Bildaufnahme gelesen werden soll, über einem Sichtfeld entlang eines optischen Pfads oder einer optischen Achse 42 durch das Fenster 20 und über einem Bereich von Arbeitsabständen zwischen einem nahen Arbeitsabstand (WD1) und einem entfernten Arbeitsabstand (WD2) gelesen werden soll, gestreut und/oder reflektiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist WD1 bei oder ungefähr ein halbes Inch weg von dem Fenster 20 und WD2 kann zwei Fuß oder mehr von dem Fenster 20 weg sein, obwohl andere numerische Werte in Erwägung gezogen werden. Das Ziel 40 kann entweder ein gedruckter Code, der zu einem Produkt gehört, oder ein elektronischer Code, der auf einer mobilen elektronischen Einrichtung wie beispielsweise einem Smartphone, angezeigt wird, sein.
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Das Lesegerät 10 hält auch eine Beleuchtungslichtanordnung, die eingeschaltet bzw. mit Energie versorgt werden kann, zum Beleuchten des Ziels 40 mit Beleuchtungslicht von einer Beleuchtungslichtquelle, wenn sie eingeschaltet ist. Die Beleuchtungslichtanordnung umfasst, wie dargestellt, ein Paar von Beleuchtungslichtquellen oder Leuchtdioden (LEDs) 44 und ein entsprechendes Paar von Beleuchtungslinsen-Anordnungen 46, um das Ziel 40 mit Beleuchtungslicht zu beleuchten, wenn sie eingeschaltet ist (sind). Die Beleuchtung-LEDs 44 und die Beleuchtungslinsen-Anordnungen 46 sind vorzugsweise symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten des Sensors 36 angeordnet.
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Ein Hauptcontroller oder Mikroprozessor 50 steuert den Betrieb der elektrischen Komponenten der Anordnungen, verarbeitet das aufgenommene zurückkehrende Licht von dem Ziel 40 als ein Bild und dekodiert das aufgenommene Bild. Ein Speicher 48 ist mit dem Hauptcontroller 50 verbunden und dieser kann darauf zugreifen. Ein Hauptcontroller 50 umfasst einen elektrischen Stromtreiber und einen Beleuchtungscontroller 92 für jede LED 44, einen Belichtungscontroller 24 zum Steuern der Belichtungszeit des Sensors 36, und einen Verstärkungscontroller 26 zum Steuern der Verstärkung des Sensors 36. Die Belichtungs- und Verstärkungscontroller 24, 26 sind vorzugsweise Software-gestützt und mit dem Hauptcontroller 50 integriert, aber sie können auch Hardware-gestützt sein. Jeder Beleuchtungscontroller 92 ist vorzugsweise Hardware-gestützt, könnte aber auch Software gestützt sein.
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Wie voranstehend erwähnt wird ein Erhöhen der Belichtungszeit und/oder der Verstärkung und/oder der Ausgangsleistung des Beleuchtungslichts die Helligkeit des aufgenommenen Bilds anheben. Diese Erfindung betrifft ein Steuern von ein oder mehreren von diesen Faktoren in einem Abbildungs-Lesegerät mit einem Rollverschluss mit dem Ziel einer effizienteren Verwendung der Beleuchtungslichtanordnung, einer Erhaltung der elektrischen Leistung, einer Verringerung der abgegebenen Wärme, einer Verringerung der Entleerung der Batterie, und einer Vermeidung eines sehr hellen störenden Beleuchtungslichts.
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Bezugnehmend auf den in 3 dargestellten Stand der Technik sind als eine Funktion des Abstands weg von dem Fenster 20 von WD1 bis auf und über WD2 hinaus das Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR), die LED Beleuchtungsleistung, die Belichtungszeit und die Verstärkung aufgetragen. Eine typische Strategie in Übereinstimmung mit diesem Stand der Technik besteht darin eine Belichtungspriorität zu verwenden, bei der die Belichtungszeit erhöht wird, um eine gewünschte Bildhelligkeit zunächst im Bereich I zu erreichen, bis ein maximaler Belichtungszeit-Schwellwert (typischerweise ungefähr 4–8 ms, um Handschütteleffekte für ein in der Hand gehaltenes Lesegerät zu verringern) erreicht wird, und gleichzeitig wird die Verstärkung auf einem konstanten minimalen Verstärkungsschwellwertpegel im Bereich I gehalten. Wenn die Bildhelligkeit noch zu niedrig ist, wie von dem Hauptcontroller 50 bestimmt, dann wird die Verstärkung im Bereich II erhöht, während die Belichtungszeit auf ihrem maximalen Schwellwert gehalten wird. Diese Strategie minimiert das SNR des Sensors 36, weil die Verstärkung nur dann erhöht wird, wenn dies erforderlich ist. Die Beleuchtungsleistung, die von der Beleuchtungslichtanordnung zugeführt wird, wird auf einem maximalen konstanten Leistungs-Schwellwertpegel in beiden Bereichen I und II gehalten. Wie gezeigt umfasst der Bereich I allgemein einen Bereich von nahen Abständen startend von dem Fenster 20 und endend bei ungefähr acht Inch von dem Fenster 20 weg, und der Bereich II umfasst einen Bereich von fernen Abständen startend von ungefähr acht Inch von dem Fenster 20 weg und endend bei ungefähr 24 Inch von dem Fenster 20 weg, wonach das SNR zu gering ist, um aussagekräftige Daten zu erhalten. In der 3 wird angenommen, dass das Umgebungslicht das Beleuchtungslicht nicht wesentlich beeinträchtigt bzw. beeinflusst, d.h. dass kein Sonnenlicht oder ein übermäßig helles Licht in der Nähe des Lesegeräts 10, dessen Intensität sich auf das Beleuchtungslicht auswirkt, vorhanden ist.
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Bezugnehmend auf einen Aspekt der Erfindung, wie in 4 dargestellt, ist das SNR, die LED Beleuchtungsleistung, die Belichtungszeit und die Verstärkung wiederum als eine Funktion des Abstands weg von dem Fenster 20 von WD1 bis zu und über WD2 hinaus aufgetragen. Um die Beleuchtungsleistung zu verringern, wenn ein Rollverschlusssensor 36 verwendet wird, wird die Beleuchtungsleistung bzw. Beleuchtungsenergie als eine Funktion der Belichtungszeit in Echtzeit moduliert. Wenn die Belichtungszeit lang ist (zum Beispiel nahe zu dem maximalen Belichtungszeit-Schwellwert), dann wird das Beleuchtungslicht bei voller Ausgangsleistung auf das Ziel gerichtet, um das SNR zu maximieren. Wenn die Belichtungszeit kleiner als ein vorgegebener Schwellwert wird, d.h. kleiner als ein minimaler Belichtungszeit-Schwellwert, bei der Handschütteleffekte nicht mehr von Bedeutung sind (zum Beispiel ungefähr 1 ms), dann wird der Beleuchtungsleistungs-Pegel abgesenkt, anstelle dass die Belichtungszeit verringert wird (wie im Stand der Technik), um den gewünschten Zielhelligkeitspegel zu erhalten.
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Insbesondere ist der voranstehend erwähnte Bereich I in Bereiche IA und IB in 4 unterteilt worden. Der Bereich IA umfasst einen Bereich von nahen Abständen startend von dem Fenster 20 weg und endend bei ungefähr fünf Inch von dem Fenster 20 weg, und ein Bereich IB umfasst einem Bereich von mittleren Abständen startend von ungefähr fünf Inch von dem Fenster 20 weg und endend bei ungefähr acht Inch von dem Fenster 20 weg. Der Bereich II ist wie voranstehend beschrieben. Wie zuvor wird die Belichtungszeit erhöht, um eine gewünschte Bildhelligkeit im Bereich IB zu erhalten, bis der maximale Belichtungszeit-Schwellwert (typischerweise ungefähr 4–8 ms, um Handschütteleffekte für ein in der Hand gehaltenes Lesegerät zu verringern) erreicht wird, und gleichzeitig wird die Verstärkung im Bereich IB auf einem konstanten minimalen Verstärkungsschwellwertpegel gehalten. Wenn die Bildhelligkeit, wie von dem Hauptcontroller 50 bestimmt, immer noch zu gering ist, dann wird die Verstärkung im Bereich II erhöht, während die Belichtungszeit auf ihrem maximalen Schwellwert gehalten wird. Die von der Beleuchtungslichtanordnung zugeführte Beleuchtungsleistung wird in beiden Bereichen 1B und II auf einem maximalen konstanten Leistungsschwellwert gehalten.
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Im Gegensatz zu der in 3 dargestellten Strategie wird jedoch die Beleuchtungsleistung abgesenkt, um eine gewünschte Bildhelligkeit im Bereich 1A in der Richtung auf das Fenster 20 hin zu erreichen, und gleichzeitig wird die Belichtungszeit auf dem voranstehend erwähnten minimalen Belichtungszeit-Schwellwert gehalten, und die Verstärkung wird auf dem voranstehend erwähnten minimalen Verstärkungspegel-Schwellwert gehalten. Somit wird in 4 die Belichtungszeit konstant gehalten und die Beleuchtung wird in dem Bereich von Arbeitsabständen am nächsten zu dem Fenster moduliert, wohingegen im Stand der Technik die Beleuchtung konstant gehalten wird und die Belichtungszeit in dem Bereich von Arbeitsabständen am nächsten zu dem Fenster moduliert wird. Genau diese Verringerung in der Beleuchtungslichtleistung ist dafür verantwortlich, dass bewirkt wird, dass der Betrieb der Beleuchtungslichtanordnung effizienter ist und weniger elektrische Energie verbraucht, und die Entleerung der Bordbatterie verringert wird und weniger Abnutzungswärme erzeugen wird und Benutzer weniger gestört werden.
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In 4, wie in 3, wird angenommen, dass das Umgebungslicht das Beleuchtungslicht nicht stark beeinträchtigt. Dies ist typischerweise der Fall in einer Innenraumumgebung. Wenn Umgebungslicht eine hohe Intensität aufweist (zum Beispiel Sonnenlicht, eine Außenumgebung oder extrem helle Innenlampen), dann wird eine Verringerung des Beleuchtungslichts, während die Belichtungszeit fest auf dem minimalen Verstärkungspegel-Schwellwert gehalten wird (Bereich 1A), wenig Einfluss auf die Zielhelligkeit haben. Diese Situation kann durch Überwachen der Zielhelligkeit erfasst werden, wenn das Beleuchtungslicht verringert wird. Die Menge des Umgebungslichts gegenüber dem Beleuchtungslicht kann aus Messungen mit und ohne dem eingeschalteten Beleuchtungslicht oder mit Messungen, die bei zwei unterschiedlichen Beleuchtungslichtpegeln genommen werden, ebenfalls bestimmt werden. Zusätzlich kann eine externe Fotodiode betrieben werden, um den Umgebungslichtpegel zu messen.
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Wie in dem Flussdiagramm der 5 gezeigt nimmt der Sensor 36 zum Beispiel im Schritt 101 ein erstes Zielbild bei einem ersten Beleuchtungsleistungs-Pegel, der von dem Hauptcontroller 50 gesetzt wird, auf und der Hauptcontroller 50 bestimmt einen ersten Helligkeitspegel des ersten Zielbilds. Im Schritt 102 nimmt der Sensor 36 ein zweites Zielbild bei einem zweiten Beleuchtungsleistungs-Pegel, der von dem Hauptcontroller 50 gesetzt wird, auf und der Hauptcontroller 50 bestimmt einen zweiten Helligkeitspegel des zweiten Zielbilds. Wenn der zweite Leistungspegel zum Beispiel die Hälfte des ersten Leistungspegels ist, dann würde erwartet werden, dass der zweite Helligkeitspegel die Hälfte des ersten Helligkeitpegels ist. Wenn dem nicht so ist, dann kann der Hauptcontroller 50 den Pegel des Umgebungslichts, sowie den Pegel des Beleuchtungslichts, berechnen und bestimmen, ob das Umgebungslicht das Beleuchtungslicht wesentlich beeinträchtigt hat oder nicht, im Schritt 104. Wenn bestimmt wird, dass das Umgebungslicht das Beleuchtungslicht nicht wesentlich beeinflusst hat, dann wird sowohl die Belichtungsleistung als auch die Belichtungszeit verringert, um die Zielhelligkeit im Schritt 106 zu erreichen. Diese Steuerung ist in 6 dargestellt, bei der sowohl die Beleuchtungsleistung als auch die Belichtungszeit gleichzeitig verringert wird, um eine gewünschte Bildhelligkeit im Bereich IA in der Richtung auf das Fenster 20 hin zu erreichen.
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In der voranstehenden Beschreibung sind spezifische Ausführungsformen beschrieben worden. Jedoch werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, so wie sie in den nachstehend aufgeführten Ansprüchen aufgeführt ist, abzuweichen. Zum Beispiel schlägt diese Erfindung, anstelle einer Modulation der Belichtungszeit und der Aufrechterhaltung der Verstärkung auf einem minimalen Verstärkungspegel-Schwellwert im Bereich IB wie in 4 und 6, auch das Gegenteil vor, d.h. eine Modulation und Aufrechterhaltung der Belichtungszeit auf einem minimalen Belichtungszeit-Pegelschwellwert im Bereich 1B wie in 4 und 6. Dieses Szenarium kann in vorteilhafter Weise verwendet werden, wenn das SNR nicht ein bestimmender Faktor ist. Demzufolge sollen die Beschreibung und die Figuren in einer illustrativen und nicht in einem beschränkenden Sinn verstanden werden, und alle derartigen Modifikationen fallen in den Umfang der vorliegenden technischen Lehren.
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Die Nutzen, Vorteile, Lösungen von Problemen und irgendein Element (irgendwelche Elemente), das (die) bewirken kann (können), dass irgendein Nutzen, Vorteil oder eine Lösung auftritt oder besser hervortritt, werden nicht als kritische, erforderliche oder wesentlichen Merkmale oder Elemente von irgendwelchen oder allen Ansprüchen angesehen. Die Erfindung wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche einschließlich von irgendwelchen Änderungen, die während der Anhängigkeit dieser Anmeldung durchgeführt werden, und sämtlicher äquivalente Ausführungsformen von den Ansprüchen, wie erteilt, definiert.
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Ferner werden in diesem Dokument Begriffe, die sich aufeinander beziehen, wie beispielsweise erster/erste und zweiter/zweite, oben und unten und dergleichen ausschließlich verwendet, um eine Einheit oder eine Aktion von einer anderen Einheit oder einer anderen Aktion zu unterscheiden, ohne dass dies notwendigerweise irgendeine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen derartigen Einheiten oder Aktionen erfordert oder impliziert. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „weist auf“, „aufweisend“, „enthält“, „enthaltend“, „schließt ein“, „einschließend“ oder irgend eine andere Variation davon sollen einen nicht-exklusiven Einbau bedeuten, sodass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst, aufweist, einschließt oder enthält, nicht nur diese Elemente enthält, sondern andere Elemente einschließen kann, die nicht explizit aufgelistet sind oder für einen derartigen Prozess, ein derartiges Verfahren, einen derartigen Artikel oder eine derartige Vorrichtung inhärent sind. Ein Element, dem „umfasst ... einen/eine/einer“, „weist auf ... einen“, „schließt ein einen/einer“, „enthält ... einen/eine“ schließt ohne weitere Randbedingungen die Existenz von zusätzlichen identischen Elementen in dem Prozess, dem Verfahren, dem Artikel oder der Vorrichtung, die das Element umfasst, aufweist, einschließt oder enthält, nicht aus. Die Begriffe „ein“ und „einer“ werden als ein oder mehrere definiert, außer wenn dies explizit hier anders angegeben ist. Die Begriffe „substantiell“, „essenziell“, „ungefähr“, „nahezu“ oder irgendeine andere Version davon sind so definiert, dass sie von einem Durchschnittsfachmann in dem technischen Gebiet als nahe zu verstanden werden, und in einer nicht beschränkten Ausführungsform wird der Begriff definiert, um innerhalb von 10 % zu sein, in einer anderen Ausführungsform von innerhalb von 5 %, in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 1 % und in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 0,5 %. Der Begriff „gekoppelt“, so wie er hier verwendet wird, wird als verbunden definiert, obwohl dies nicht bedeutet, dass dies notwendigerweise direkt und notwendigerweise mechanisch ist. Eine Einrichtung oder eine Struktur, die in einer bestimmten Weise „konfiguriert“ ist, ist in wenigstens dieser Weise konfiguriert, kann aber auch in Vorgehensweisen konfiguriert sein, die nicht aufgelistet sind.
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Es sei darauf hingewiesen, dass einige Ausführungsformen ein oder mehrere generische oder spezialisierte Prozessoren (oder „Verarbeitungseinrichtungen“) umfassen können, wie beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, speziell zugeschnittene Prozessoren und Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) und ferner einzigartige gespeicherte Programmbefehle (einschließlich sowohl Software und Firmware), die die ein oder mehreren Prozessoren steuern, um in Verbindung mit bestimmten Nicht-Prozessorschaltungen einige, die meisten oder alle Funktionen des Verfahrens und/oder der Vorrichtung, die hier beschrieben werden, zu implementieren. Alternativ können einige oder sämtliche Funktionen durch eine Zustandsmaschine implementiert werden, die keine gespeicherten Programmbefehle aufweist, oder in ein oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs), bei denen jede Funktion oder irgendwelche Kombinationen von bestimmten Funktionen als eine speziell zugeschnittene Logik implementiert sind. Natürlich kann eine Kombination der zwei Ansätze verwendet werden.
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Ferner kann eine Ausführungsform als ein Speichermedium, welches von einem Computer lesbar ist, und welches einen computerlesbaren Code aufweist, der darauf gespeichert ist zur Programmierung eines Computers (zum Beispiel umfassend einen Prozessor), um ein Verfahren wie beschrieben und hier beansprucht auszuführen, implementiert werden. Beispiele von derartigen von einem Computer lesbaren Speichermedien umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, eine Festplatte, eine CD-ROM, eine optische Speichereinrichtung, eine magnetische Speichereinrichtung, ein ROM (Nur-Lese-Speicher), ein PROM (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), ein EROM (ein löschbarer programmierbare Nur-Lese-Speicher), ein EPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher) und ein Flash-Speicher. Ferner wird erwartet, dass Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet trotz möglicherweise signifikanter Anstrengungen und zahlreicher Designwahlmöglichkeiten, die beispielsweise durch die verfügbare Zeit, die gegenwärtige Technologie und wirtschaftlichen Erwägungen geleitet werden, dann, wenn sie von den Konzepten und Prinzipien geführt werden, die hier offenbart sind, leicht in der Lage sein werden derartige Softwarebefehle und Programme und ICs mit einem minimalen experimentellen Aufwand zu erzeugen.
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Die Zusammenfassung der Offenbarung ist vorgesehen, um den Leser in die Lage zu versetzen schnell die Art der technischen Offenbarung festzustellen. Sie wird mit dem Verständnis vorgelegt, dass sie nicht verwendet werden wird, um den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu beschränken. Zusätzlich lässt sich in der voranstehenden ausführlichen Beschreibung ersehen, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen für den Zweck einer Übersichtlichkeit der Offenbarung zusammen gruppiert sind. Dieses Verfahren der Offenbarung soll nicht als die Absicht reflektierend interpretiert werden, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als explizit in jedem Anspruch angegeben ist. Im Gegenteil, wie die folgenden Ansprüche darlegen, liegt der erfindungsgemäße Gegenstand in weniger als sämtlichen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform. Somit sind die folgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung eingebaut, wobei jeder Anspruch für sich selbst als ein getrennt beanspruchter Gegenstand steht.
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Bezugszeichenliste
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Fig. 2
- 10
- ABBILDUNGSLINSENANORDNUNG
- 46
- BELEUCHTUNGSLINSENANORDNUNG
- 36
- ABBILDER
- 44
- BELEUCHTUNGSQUELLE
- 50
- VERSTÄRKUNG
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- BELICHTUNGSZEIT
- 44
- BELEUCHTUNGSQUELLE
- 46
- BELEUCHTUNGSLINSENANORDNUNG
- 26
- VERSTÄRKUNGSCONTROLLER
- 24
- BELICHTUNGSCONTROLLER
- 22
- BELEUCHTUNGSCONTROLLER
- 22
- BELEUCHTUNGSCONTROLLER
- 50
- HAUPTCONTROLLER
- 48
- SPEICHER
Fig. 3 -
- STAND DER TECHNIK
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- MINIMALES ERFORDERLICHES SNR
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- LED LEISTUNG
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- MAXIMALE BELICHTUNGSZEIT
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- BELICHTUNGSZEIT
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- VERSTÄRKUNG
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- BEREICH I
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- FESTE MINIMALE VERSTÄRKUNG,
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- VARIABLE BELICHTUNGSZEIT
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- MINIMALE VERSTÄRKUNG
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- BEREICH II
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- VARIABLE VERSTÄRKUNG, FESTE MAXIMALE BELICHTUNGSZEIT
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- MAXIMALE BELEUCHTUNGSLEISTUNG
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- KEINE DEKODIERUNG
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- ABSTAND (IN)
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- ABSTAND (IN)
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- ABSTAND (IN)
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- ABSTAND (IN)
Fig. 4 -
- MINIMALES BENÖTIGTES SNR
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- LED LEISTUNG
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- MAXIMALE BELICHTUNGSZEIT
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- BELICHTUNGSZEIT
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- VERSTÄRKUNG
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- BEREICH IA
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- FESTE MINIMALE VERSTÄRKUNG, FESTE MINIMALE BELICHTUNGSZEIT
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- BEREICH IB
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- FESTE MINIMALE VERSTÄRKUNG, VARIABLE BELICHTUNGSZEIT
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- BEREICH II
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- VARIABLE VERSTÄRKUNG,
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- FESTE MAXIMALE BELICHTUNGSZEIT
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- MAXIMALE BELEUCHTUNGSLEISTUNG
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- MINIMALE BELICHTUNGSZEIT
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- KEINE DEKODIERUNG
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- ABSTAND (IN)
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- ABSTAND (IN)
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- ABSTAND (IN)
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- ABSTAND (IN)
Fig. 5 - 100
- AUFNEHMEN DES BILDS #1 MIT DER LED LEISTUNG 1
- 102
- AUFNEHMEN DES BILDS #2 MIT DER LED LEISTUNG 2
- 104
- BERECHNEN DER MENGE DES UMGEBUNGSLICHTS
- 106
- EINSTELLEN DER NÄCHSTEN LED LEISTUNG UND BELICHTUNGSZEIT, UM EINE GEWÜNSCHTE HELLIGKEIT ZU ERREICHEN
Fig. 6 -
- SNR
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- MINIMALES ERFORDERLICHES SNR
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- LED LEISTUNG
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- MAXIMALE BELICHTUNGSZEIT
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- BELICHTUNGSZEIT
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- VERSTÄRKUNG
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- BEREICH IA
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- FESTE MINIMALE VERSTÄRKUNG, VARIABLE BELICHTUNGSZEIT
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- MINIMALE VERSTÄRKUNG
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- BEREICH IB
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- FESTE MINIMALE VERSTÄRKUNG,
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- VARIABLE BELICHTUNGSZEIT
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- BEREICH II
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- VARIABLE VERSTÄRKUNG,
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- FESTE MAXIMALE BELICHTUNGSZEIT
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- MAXIMALE BELEUCHTUNGSLEISTUNG
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- KEINE DEKODIERUNG
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- ABSTAND (IN)
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- ABSTAND (IN)
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- ABSTAND (IN)
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- ABSTAND (IN)
