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TECHNISCHES GEBIET
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Verschiebungsmesssysteme und Blattzuführungssysteme, die
dieselben enthalten.
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HINTERGRUND
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Blattzuführungssysteme
umfassen üblicherweise
Blattzuführungsdetektoren,
die eine Ausgabe erzeugen, die einen Wert aufweist, der mit der
Dicke der Blattschichten steigt, die zugeführt werden. Solche Blattzuführungsdetektoren
können
mechanische Sensoren, die die Dicke der Blattschicht erfassen, Kondensatorschaltungen,
in denen die Blattschicht das Dielektrikum bildet, und Strahlungserzeuger
und Detektoren, die die Absorption von Photonen, Elektronen oder
Ionen durch die Blattschicht messen, umfassen. Die Antworten solcher
Blattzuführungsdetektoren
entsprechen mechanischen Verschiebungen oder elektrischen Signalen,
die mit gespeicherten Referenzwerten verglichen werden können. Das
Ergebnis des Vergleichs ist üblicherweise
ein binäres elektrisches
Signal, das verwendet werden kann, um den Blattzuführungsmechanismus
anzuhalten, wenn die gemessene Dicke größer als der Referenzwert ist.
Ein einfaches mechanisches System kann einen einzelnen Mikroschalter
verwenden. Ein elektrisches System kann einen Komparator verwenden,
um ein Relais anzutreiben.
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Das
US-Patent Nr. 4,420,747 hat
ein System zum Erfassen von fehlenden oder überlagerten Blättern vorgeschlagen,
die einer Blattverarbeitungsmaschine zugeführt werden, die eine Messvorrichtung verwendet,
um ein Signal zu erzeugen, das mit der Anzahl von überlagerten
Blättern
steigt, und eine Auswertungsvorrichtung verwendet, die ein elektrisches
Signal emittiert, wenn Unregelmäßigkeiten auftreten.
Ein Puls sender ist auf den Blattzuführungsmechanismus synchronisiert
und wirkt, um einen Anfangspuls und einen letzten Puls zu emittieren,
die mit der Blattzuführung
zeitlich abgestimmt sind. Eine elektronische Speicherung wird auf
den Anfangspuls neu eingestellt und wirkt, um Werte des gemessenen
Signals zu integrieren, bis der letzte Puls empfangen ist. Auf einen
Empfang des letzten Pulses hin der gespeicherte Wert mit einem Referenzwert
verglichen, um Unregelmäßigkeiten
zu erfassen. Vorzugsweise wird ein Mikrocomputer für eine Signalverarbeitung
verwendet.
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Das
US 4,491 929 offenbart eine
Vorrichtung zum Unterscheiden einer Blattübertragungsbedingung, die zwei
gegenüberliegende
Rollen aufweist, von denen zumindest eine eine Drehachse aufweist, die
zu derselben der anderen Rolle hin und von derselben weg bewegbar
ist. Die Dicke eines Blattes, das zwischen den zwei Rollen eingeklemmt
ist, wird durch eine Verschiebung der bewegbaren Rolle erfasst,
während
die Rollen gedreht werden. Die Dicke wird unter Verwendung eines
Wertes berechnet, der durch ein Integrieren, ein Mitteln, ein Glätten oder
ein anderes Verarbeiten der Verschiebung auf einer Zeitserienbasis
bereitgestellt ist, die während
einer Zeitdauer auftritt, für
die zumindest eine der Rollen eine ganzzahlige Anzahl von Drehungen
vollendet. Die Dicke wird durch ein Subtrahieren eines so verarbeiteten
Wertes für
einen Fall, in dem kein Blatt zwischen den Rollen vorhanden ist,
von einem so verarbeiteten Wert für einen Fall, in dem ein Blatt
zwischen den Rollen vorhanden ist, berechnet. Wenn die Rollen einen
gemeinsamen Durchmesser aufweisen, wird die Zeitdauer, die dieselben
brauchen, um eine ganzzahlige Anzahl von Drehungen zu vollenden,
als die oben erwähnte
Zeitdauer für
eine ganzzahlige Anzahl von Drehungen verwendet. Wenn die Durchmesser
der Rollen sich voneinander unterscheiden, wird die Zeitdauer für eine Rolle
mit größerem Durchmesser,
um eine ganzzahlige Anzahl von Drehungen zu vollenden, oder die
Zeitdauer für
beide Rollen, um die ganzzahlige Anzahl von Drehungen derselben
zu vollenden, als die gleiche berücksichtigte Zeitdauer gewählt.
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Das
EP 0548874 offenbart eine
Vorrichtung zum Messen der Dicke eines Blattproduktes in Bewegung,
die eine Fühlereinrichtung,
die elektrische Signale bereitstellt, und eine Einrichtung zum Verarbeiten
der elektrischen Signale aufweist, wobei die Fühlereinrichtung ein Flagintegral
mit einem Fühlerheber aufweist,
wobei die Vorrichtung mit einem Lichtemittierer und einem Detektor
in Wechselwirkung steht, der empfindlich gegenüber den Lichtstrahlen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Flag einen Abschnitt umfasst, der
mehrere Schlitze aufweist, wobei das Flag angeordnet ist, um mit
den Festteilen, die zwischen den Schlitzen angeordnet sind, die
Lichtstrahlen zu blocken, die zu dem Detektor hin gerichtet werden.
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WO 81/01827 offenbart eine
Vorrichtung zum Erfassen des Durchgangs von mehreren Dokumenten
in einem Transportsystem, einschließlich eines Paares von Rollen,
zwischen denen die Dokumente angeordnet sind, um durchzugehen, und
die um einen Grad verschiebbar sind, der von der Dicke eines Dokuments
oder mehrerer Dokumente abhängt,
die gleichzeitig zwischen denselben durchgehen. Diese Verschiebung
wird durch die Bewegung eines lichtdurchlässigen Baugliedes mit abgestufter Dichte
zwischen der Photodiode und dem Sensor eines Detektors gemessen.
Eine elektronische Schaltungsanordnung, die dem Detektor zugeordnet
ist, zeigt das Vorliegen eines Aufzeichnungsbauglieds zwischen den
Rollen und auch das Vorhandensein von mehreren Aufzeichnungsbaugliedern
an. Die abgestufte Dichte des Baugliedes ermöglicht, dass die Schaltungsanordnung
lediglich die Verschiebung von der statischen Position der Rollen
erfasst, wobei die Notwendigkeit einer Einstellung auf Grund von
Verschleiß ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verschiebungsmesssystem vorgesehen, wie es in Anspruch
1 dargelegt ist.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
einschließlich
der Zeichnungen und der Ansprüche
ersichtlich.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines Blattzuführungssystems einer Hochgeschwindigkeitsdruckpresse,
das ein Verschiebungsmesssystem umfasst.
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2 ist
eine schematische Seitenansicht des Verschiebungsmesssystems von 1.
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3 ist
ein Graph von Signalen, die durch das Verschiebungsmesssystem von 1 erzeugt werden,
und von geglätteten
Versionen derselben Signale, die in Abhängigkeit von der Abtastwertanzahl aufgetragen
sind.
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4 ist
eine graphische Benutzerschnittstelle, die Graphen von mehreren
Signalen enthält, die
in Abhängigkeit
von Zeit aufgetragen sind.
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DETAILLIERTE BESCSHREIBUNG
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In
der folgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen verwendet,
um gleiche Elemente zu identifizieren. Ferner sollen die Zeichnungen Hauptmerkmale
von beispielhaften Ausführungsbeispielen
in einer schematischen Weise darstellen. Die Zeichnungen sollen
weder jedes Merkmal von tatsächlichen
Ausführungsbeispielen
noch relative Abmessungen der gezeigten Elemente zeigen und sind nicht
maßstabsgetreu
gezeichnet.
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Unter
Bezugnahme auf 1 umfasst ein Blattzuführungssystem 10 einer
Hochgeschwindigkeitsdruckpresse bei einem Ausführungsbeispiel einen Blattspender 12,
eine Antriebsrolle 14, die mit einem Antriebsmotor 16 gekoppelt
ist, ein Verschiebungsmesssystem 18 und eine Steuerung 20.
Der Blattspender 12 kann einen herkömmlichen Blattzuführungsmechanismus
umfassen, um zu der Antriebsrolle 14 Blätter zuzuführen. Die Antriebsrolle 14 und
der Antriebsmotor 16 können
als herkömmliche Komponenten
implementiert sein, die gewöhnlich
bei Hochgeschwindigkeitsdruckpressen vorliegen. Wie unten detailliert
erklärt
ist, ist das Verschiebungsmesssystem 18, während eine
Blattschicht 22 über die
Antriebsrolle 14 zugeführt
wird, konfiguriert, um schnell mehrere Signale zu erzeugen, aus
denen die Steuerung 20 die Dicke der Blattschicht 22 genau
berechnen kann. Auf der Basis der berechneten Blattschichtendicke
ist die Steuerung 20 wirksam, um mehrere oder fehlende
Blätter
oder eine andere Fehlerbedingung zu erfassen und andere Signale
zum Steuern anderer Komponenten der Druckpresse zu erzeugen (z.B.
Signale, die eine präzise
Ausrichtung von mechanischen Komponenten steuern, wie z.B. den Druck
oder die Verschiebung zwischen Übertragungstrommeln).
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Die
Steuerung 20 ist vorzugsweise konfiguriert, um die Signale
abzutasten, die durch das Verschiebungsmesssystem mit einer hohen
Rate (z.B. in der Größenordnung
von 100 Kiloabtaswerten pro Sekunde) erzeugt werden, so dass die
Steuerung 20 eine Fehlerbedingung nach lediglich einem
kleinen Abschnitt (z.B. den ersten 1–5 cm eines Blattes) eines
Blattes, das über
die Antriebsrolle 14 zugeführt worden ist, genau erfassen
kann. Als Folge kann die Steuerung 20 schnell ein Blattzuführungsfehlersignal erzeugen,
das ein Gatter steuern kann, das nicht korrekt zugeführte Blätter einen
Blattfehlzuführungsweg abwärts leitet,
oder das Blattzuführungssystem schließen oder
eine andere korrigie rende Antwort auslösen kann. Zusätzlich kann
die Steuerung 20 schnell andere Signale zum Steuern von
anderen Komponenten der Druckpresse erzeugen. Auf diese Weise kann
das Verschiebungsmesssystem 18 vorteilhaft bei Kompaktdruckpressen
verwendet werden, die mit hohen Geschwindigkeiten (z.B. in der Größenordnung
von 60 Metern pro Minute) arbeiten, wie z.B. eine HP-Indigo®-Digitaldruckpresse,
die von der Hewlett-Packard Company aus Palo Alto, Kalifornien,
USA, erhältlich
ist.
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Wie
in 2 deutlicher gezeigt ist, umfasst das Verschiebungsmesssystem 18 einen
Tragearm 24, eine Rolle 26 (z.B. ein Metalllager)
und eine optische Codiereinrichtung 28. Der Tragearm 24 ist
vorzugsweise aus einem starren Material gebildet, und bei einigen
Ausführungsbeispielen
hat ein Tragearm 24 die Form eines I-Trägers, um die Menge an Vibrationen
zu reduzieren, die Rauschen in die Signale einführen, die durch eine optische
Codiereinrichtung 28 erzeugt werden. Der Tragearm weist
ein erstes Ende 32, an dem eine Rolle 26 angebracht
ist, und ein zweites Ende 34 auf, an dem zumindest eine Komponente
der optischen Codiereinrichtung 28 angebracht ist. Bei
einigen Ausführungsbeispielen
umfasst eine optische Codiereinrichtung ein bogenförmiges optisches
Gitter 36, das an dem zweiten Ende 34 eines Tragearms 24 befestigt
ist, und ein Codiereinrichtungsmodul 38, die zumindest
ein Lichtemittierer- und Lichtdetektor-Paar umfassen, das konfiguriert ist,
um Licht zu dem optischen Gitter 36 zu übertragen bzw. um das durch
das optische Gitter 36 übertragene
Licht zu erfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Codiereinrichtungsmodul 28 als eine
herkömmliche
600-Punkte-pro-Zoll-Quadraturcodiereinrichtung (dpi-Quadraturcodiereinrichtung; dpi
= dots per inch) implementiert. Das Codiereinrichtungsmodul 38 ist
vorzugsweise an einer Wand des Verschiebungsmesssystemgehäuses oder
an einer anderen Oberfläche
befestigt, um eine relative Bewegung des optischen Gitters 36 erfassen
zu können.
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Der
Tragearm 24 ist an einem Drehpunkt 30 angebracht,
der näher
zu dem ersten Ende 32 als zu dem zweiten Ende 34 angeordnet
ist (d.h. X < Y),
so dass eine Verschiebung des ersten Endes 32 eine größere entsprechende
Verschiebung des zweiten Endes 34 bewirkt. Als Folge erhöht der Tragearm 24 mechanisch
die Auflösung
der optischen Codiereinrichtung 28 um einen Faktor von
Y/X. Auf diese Weise kann eine vergleichsweise günstige optische Codiereinrichtung,
die eine Auflösung
aufweist, die nicht ausreichend ist, um eine Blattdicke genau zu
messen, bei der vorliegenden Anwendung einfach durch eine angemessene
Auswahl der Entfernungen X und Y verwendet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel z.B.
ist die Auflösung
einer optischen 600-dpi-Codiereinrichtung mechanisch um einen Faktor
von vier (d.h. auf 2 400 dpi) durch einen Tragearm 24 mit
einem Verhältnis
Y:X = 4:1 erhöht.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst
das Verschiebungsmesssystem 18 auch ein Vorspannbauglied 40 (z.B.
eine Feder), das mit dem Tragearm 24 an einem Ort zwischen
einem Drehpunkt 30 und dem zweiten Ende 34 gekoppelt
ist. Das Vorspannbauglied 40 legt an den Tragearm 24 eine
Kraft in die Richtung des Pfeiles 42 an, um den Tragearm
dazu zu treiben, sich um die Schwenkachse in die Richtung des Pfeiles 44 zu
drehen, und dadurch die Rolle 26 zu der Antriebsrolle 14 hin
zu treiben (siehe 1). Auf diese Weise folgt eine
Verschiebung der Rolle 26 von der Antriebsrolle 14 weg, die
durch eine dazwischen liegende Blattschicht 22 bewirkt
wird, genau der Dicke der dazwischen liegenden Blattschicht 22.
Die an den Tragearm 24 durch das Vorspannbauglied 40 angelegte
Kraft sollte auf der Basis mehrerer Überlegungen ausgewählt sein, einschließlich des
Bedarfs nach einer schnellen Antwort (was eine höhere Vorspannkraft nahe legt)
und der Menge an Rauschen, die erzeugt wird, wenn der vordere Rand
eines Blattes zwischen der Rolle 26 und der Antriebsrolle 14 zugeführt wird
(was eine kleinere Vorspannkraft nahe legt). Bei einigen Ausführungsbeispielen
kann ein herkömmlicher
Stoßdämpfer mit
einem Vorspannbau glied 40 in Reihe gekoppelt sein, um die
Empfindlichkeit eines Verschiebungsmesssystems 18 gegenüber der
Einführung des
vorderen Randes eines jeden Blattes zwischen einer Rolle 26 und
einer Antriebsrolle 14 zu reduzieren.
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Wie
in 3 gezeigt ist, enthalten die Rohsignalwerte 50,
die durch die Steuerung 20 von der optischen Codiereinrichtung 28 abgetastet
werden, üblicherweise
Rauschen und andere Artefakte einschließlich einer Überschießspitze 52,
die den Zeitpunkten entspricht, in denen die Rolle 26 den
vorderen Rand eines jeden Blattes berührt, das durch das System zugeführt wird.
Die Rohsignale 50 können unter
Verwendung einer oder mehrerer Signalverarbeitungstechniken geglättet werden,
einschließlich eines
oder mehrerer Glättungsfilter.
Bei einem Ausführungsbeispiel
z.B. werden Rohsignalwerte 50 durch ein Glättungsfilter
geglättet,
das einen Prozentsatz (z.B. 25 %) eines vorhergehenden Lesevorgangs
zu einem komplementären
Prozentsatz (z.B. 75 %) eines momentanen Lesevorgangs hinzufügt, um geglättete Signalwerte 54 zu
erzeugen. Die Parameter des Glättungsfilters
sollten auf der Basis einer Anzahl von Kriterien einschließlich der
Abtastrate ausgewählt
sein. Im Allgemeinen sollte die Menge des Glättens mit der Abtastrate steigen.
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Wie
in 4 gezeigt ist, können einige Rohsignalwerte 56 auch
periodische Artefakte enthalten, die durch Abweichungen von einer
perfekt kreisförmigen
Drehung der zylindrischen Antriebsrolle 14 bewirkt werden
können,
wie z.B. eine Trommelunrundheit (Trommel-Runout). Die Steuerung 20 ist
wirksam, um solche Artefakte zu entfernen, und ist programmiert,
um eine schnelle Fourier-Transformation (Fast Fourier Transform
= FFT) auf die Rohsignalwerte 56 anzuwenden, um ein Sinuswellensignal 58 der besten
Anpassung zu erhalten, das dann von den Rohsignalwerten 56 subtrahiert
werden kann, um einen Satz von Signalwerten 60 zu erhalten,
die von Artefakten bereinigt sind.
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Nachdem
die Optische-Codiereinrichtung-Rohsignale, die von der Steuerung 20 abgetastet
werden, geglättet
worden sind, und nachdem jegliche Artefakte entfernt worden sind,
können
die resultierenden Signalwerte gemittelt werden, um die Genauigkeit
der Dickenmessung für
jedes Blatt zu verbessern. Die Anzahl von Signalen, die gemittelt werden,
hängt von
der Abtastrate und der Zeitdauer ab, nachdem der vordere Rand eines
jeden Blattes über
der Antriebsrolle 14 zugeführt worden ist, bevor die Steuerung 20 handeln
muss (z.B. eine Fehlerbedingung erfassen oder die Dickenmessung
an eine oder mehrere Komponenten des Druckpressesystems übertragen
muss). Bei einigen Ausführungsbeispielen
entspricht die Anzahl der gemittelten Signale den Signalen, die
aus Messungen über
einen anfänglichen
kleinen Abschnitt (z.B. die ersten 1–5 cm) eines jeden Blattes
erhalten werden. Ein Mitteln von mehreren Dickenmesswerten verbessert
die Genauigkeit des endgültigen
Dickenwertes, der für
jedes Blatt erhalten wird, und verbessert die Auflösung der Dickenmessungen,
weil das dem System inhärente Rauschen
kleine Variationen bei den Digital-Optische-Codiereinrichtung-Signalen
erzeugt, die im Durchschnitt zu der tatsächlichen Dicke konvergieren.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist eine Steuerung 20 als eine programmierbare Mikrosteuerung (z.B.
eine PIC-16F84-Mikrochip-Flash-Mikrosteuerung,
die von Microchip Technology, Inc. aus Chandler, Arizona, USA, erhältlich ist)
oder als ein programmierbares Schaltwerk implementiert.
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Andere
Ausführungsbeispiele
liegen in dem Schutzbereich der Ansprüche. Obwohl das Verschiebungsmesssystem 18 konfiguriert
worden ist, um bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen Blattschichtendicken
zu messen, kann das Verschiebungsmesssystem 18 auch an
anderen Stellen eines Bilderzeugungssystems verwendet werden. Bei
einer Implementierung z.B. kann ein Verschiebungsmesssystem 18 benachbart
zu einer Bilderzeugungs- oder Einfärbungstrommel angeordnet sein
und verwendet werden, um das Verhalten der Trommel zu überwachen
(z.B., ob eine erhebliche Trommelunrundheit oder ein Schaden an
der Trommel vorliegt).
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Die
Dickenmess- und Signalverarbeitungssysteme und -verfahren, die hierin
beschrieben sind, sind nicht auf eine besondere Hardware- oder Softwarekonfiguration
beschränkt,
sondern können
in jeder Rechen- oder verarbeitenden Umgebung implementiert sein,
einschließlich
einer digitalen elektronischen Schaltungsordnung oder einer Computerhardware,
-firmware oder -software. Diese Systeme und Verfahren können zum
Teil in einem Computerprogrammprodukt implementiert sein, das in
einer maschinenlesbaren Speichervorrichtung zur Ausführung durch
einen Computerprozessor fassbar ausgeführt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen
sind diese Systeme und Verfahren vorzugsweise in einer prozeduralen
oder objektorientierten Programmiersprache auf hoher Ebene implementiert;
Die Algorithmen jedoch können
in einer Assembler- oder einer Maschinensprache implementiert sein,
falls dies erwünscht
ist. In jedem Fall kann die Programmiersprache eine kompilierte
oder eine Interpretersprache sein. Die Dickenmess- und Signalverarbeitungsverfahren,
die hierin beschrieben sind, können
durch einen Computerprozessor durchgeführt werden, der Anweisungen
ausführt,
die z.B. in Programmmodulen organisiert sind, um diese Verfahren
durch ein Arbeiten mit Eingabedaten und ein Erzeugen einer Ausgabe
durchzuführen.
Geeignete Prozessoren umfassen z.B. sowohl Universalmikroprozessoren
als auch Mikroprozessoren für
einen speziellen Zweck. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor Anweisungen
und Daten aus einem Nur-Lese-Speicher und/oder einem Direktzugriffsspeicher.
Speichervorrichtungen, die für ein
fassbares Ausführen
von Computerprogrammanweisungen geeignet sind, umfassen alle Formen
eines nicht-flüchtigen
Speichers einschließlich
von z.B. Halbleiterspeichervorrichtungen wie z.B. EPROM, EEPROM
und Flash-Speichervorrichtungen;
magnetischen Platten wie inneren Festplatten und entfernbaren Platten;
magneto-optischen Platten; und CD-ROM. Jede der vorhergehenden Technologien kann
durch speziell entworfene ASICs (ASICs = application- specific integrated
circuits; anwendungsspezifsche integrierte Schaltungen) ergänzt werden oder
in denselben enthalten sein.
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Noch
andere Ausführungsbeispiele
liegen in dem Schutzbereich der Ansprüche.