EP1744589B1 - Hörvorrichtung und entsprechendes Verfahren zur Eigenstimmendetektion - Google Patents

Hörvorrichtung und entsprechendes Verfahren zur Eigenstimmendetektion Download PDF

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EP1744589B1
EP1744589B1 EP06116535A EP06116535A EP1744589B1 EP 1744589 B1 EP1744589 B1 EP 1744589B1 EP 06116535 A EP06116535 A EP 06116535A EP 06116535 A EP06116535 A EP 06116535A EP 1744589 B1 EP1744589 B1 EP 1744589B1
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voice
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sound
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Volkmar Hamacher
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Sivantos GmbH
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Siemens Audioligische Technik GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04R25/40—Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R25/405—Arrangements for obtaining a desired directivity characteristic by combining a plurality of transducers

Definitions

  • the present invention relates to a hearing device, in particular a hearing aid, with a microphone for receiving ambient sound from the environment of the user. Moreover, the present invention relates to a corresponding method for operating a hearing device.
  • WO 03/073790 A1 is a device for detecting and distinguishing speech known. It is inserted into the ear canal and has an external microphone for detecting an ambient sound and an internal microphone for detecting a sound in the ear canal, which includes the own language. This voice commands can be given to the device.
  • JP 2003304599A a method of adjusting a hearing aid.
  • the amplification factor of the hearing aid is set as a function of an external sound level and as a function of an internal sound level in the ear canal.
  • WO 02/085063 A2 a fitting procedure for a hearing aid.
  • An occlusion effect should be eliminated.
  • the compression ratio is increased, for example in a speech situation, whereby the perceived occlusion is reduced.
  • EP 1 523 219 A2 A method for training and operating a hearing aid is described.
  • the directional microphone is directed to the direction from which the maximum useful sound, possibly the own language, comes.
  • Patent US 6 526 148 B1 a method for blind source separation for speech recognition purposes.
  • the internal delay between the microphone signals is calculated and used to subtract the microphone signals.
  • the publication DE 33 25 031 C2 describes an infrared headphone with two microphones. Their signals are supplied to an amplifier in phase opposition, so that the transmission of one's own voice is avoided or suppressed.
  • the patent shows DE 103 32 119 B3 an intraoperable hearing aid with a second microphone and a second handset, which are arranged in a ventilation channel.
  • the signal of the second listener is phase-rotated to avoid sound being directly applied to the ear.
  • the object of the present invention is thus to improve the automatic control of hearing devices in the presence of the user's own voice.
  • a hearing device according to claim 1.
  • a vibration microphone connected to the hearing device housing eg, glued in from the inside
  • the hearing device housing can be used, which preferably picks up its own voice via structure-borne sound conduction.
  • the advantage according to the invention is that the activity of one's own voice is detected permanently and very quickly by the detection approach described above, and this information can then be included directly in the control of algorithms of the hearing device. This avoids the artifacts and spurious controls triggered by your own voice.
  • the eigenvoice detection device has a level analysis unit, with which the respective level of the two microphone signals is comparable and based on the level comparison, the presence of the user's own voice in the microphone signals can be determined.
  • the occlusion effect of the sound in the auditory canal can be exploited in an advantageous manner, after which the own voice in the auditory canal by the structure-borne sound transmission generates a significantly higher sound level than in front of the ear.
  • the hearing device may comprise a BSS device with which separate sources can be identified from the microphone signal (s) and a signal processing device that is controllable by the BSS device, wherein the activation of the signal processing device by the BSS device is temporary is frozen when the user's own voice is detected. Thus, the extraction of the actual useful signal is not disturbed by your own voice.
  • a hearing device can have an AGC device for automatic gain adjustment, which can be temporarily deactivated in the detection of the user's own voice or whose decay time can be temporarily shortened when the user's own voice is detected. This can be avoided in particular disturbances in the conversation with a quiet partner.
  • the hearing device may comprise a directional microphone, which is deactivated upon detection of the user's own voice.
  • a directional microphone which is deactivated upon detection of the user's own voice.
  • an "intelligent directional microphone" can also operate interference-free, even if the hearing aid wearer speaks himself.
  • the problems with the AGC, the BSS and the directional microphone which occur when the hearing aid wearer speaks for himself are solved according to the invention by the detection of his own voice with the aid of a separate ear canal microphone or hearing aid internal microphone MI.
  • This is in accordance with the sketchy figure as well as the listener of the hearing aid selected here in the ear canal GG.
  • two external microphones ME1 and ME2 are located outside the ear canal GG for recording the ambient sound from the environment of the user or hearing device wearer.
  • the detection of one's own voice is based on the permanent comparison of the signals picked up by the external hearing aid microphones ME1 and ME2 and the internal ear canal microphone MI. In the present case, this is done by a level analysis PA of the microphone signals.
  • An eigenvoice detection ED following the level analysis PA supplies a binary signal in the simplest case as to whether the user's own voice has been detected.
  • a signal generator SG generates a control signal to drive a signal processing unit of the hearing aid.
  • the hearing aid has the following signal processing units: A microphone array processing unit MV, z. B. BSS (adaptive directional microphone), for receiving the microphone signals of the external microphones ME1 and ME2, a subsequent feedback suppression device RU, a subsequent noise reduction unit RR and finally a AGC unit for generating an amplified signal for the listener H.
  • a microphone array processing unit MV z. B. BSS (adaptive directional microphone)
  • MV microphone array processing unit
  • z. B. BSS adaptive directional microphone
  • Both the microphone processing device MV including BSS and intelligent directional microphone and the gain unit AGC can be controlled or influenced by the eigenvoice detection PA, ED, SG.
  • a level analysis is carried out in the present example. If necessary, this can be combined with a runtime analysis or another analysis.
  • the present invention can also be used for head sets and other mobile hearing devices.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörvorrichtung, insbesondere ein Hörgerät, mit einem Mikrofon zur Aufnahme eines Umgebungsschalls aus der Umgebung des Nutzers. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Hörgeräts.
  • Die eigene Stimme des Hörgeräteträgers kann in herkömmlichen Hörgeräten nicht von einer externen Schallquelle unterschieden werden. Dies kann bei verschiedenen Hörgerätealgorithmen zu Artefakten und Fehlverhalten führen, z. B.:
    1. a) Bei der automatischen Verstärkungsregelung (AGC: Automatic Gain Control) wird die Verstärkung bei hohen Schallpegeln automatisch reduziert. Ändert sich der Schallpegel mehrmals hintereinander sprunghaft, so würde auch die Verstärkung entsprechend stark variiert werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise Umgebungs- oder Mikrofonrauschen abhängig vom Nutzschallpegel unterschiedlich verstärkt wird, was vom Hörgeräteträger als Pumpeffekt wahrgenommen wird. Zur Vermeidung dieser Pumpeffekte werden die AGC-Ausschwingzeiten, d. h. die Zeit bzw. Zeitkonstante zur Nachführung der Verstärkung, typischerweise relativ groß gewählt. Dies führt aber dazu, dass in einem Gespräch mit einem leiseren Gesprächspartner die relativ laute eigene Stimme (am Hörgerät gemessen!) die AGC in Übertragungsphasen zu niedrigen Verstärkungswerten veranlasst. Spricht nämlich der Gesprächspartner unmittelbar nachdem der Hörgeräteträger aufgehört hat zu sprechen, befindet sich die AGC in der Ausschwingphase und die Verstärkung ist entsprechend niedrig. Dies bedeutet, dass sich die Verstärkung bei den meist leiseren Sprachsignalen des Gesprächspartners nicht schnell genug erhöht, so dass möglicherwei se die ersten Silben oder Wörter aufgrund mangelnder Verstärkung nicht verstanden werden.
    2. b) Der Ansatz eines "intelligenten Richtmikrofons", das sich nur aktiviert, wenn eine Sprachquelle aus der 0°-Vornerichtung detektiert wird, scheitert daran, dass die eigene Stimme als 0°-Quelle detektiert wird und das Richtmikrofon unvorteilhaft auch bei einem seitlichen Gesprächspartner aktiviert wird.
    3. c) Blinde Quellentrennungsalgorithmen (BSS: Blind Source Separation) versuchen die in den Mikrofonsignalen vorliegenden Überlagerungen aus dem Nutzschall und verschiedenen Störsignalen mit statistischen Methoden zu trennen. Auch hier wird die eigene Stimme als separate Quelle identifiziert, was die Extraktion des tatsächlichen Nutzsignals, das meist ebenfalls ein Sprachsignal ist, stört.
  • Aus der Druckschrift EP 1 251 714 A1 ist ein digitales Hörhilfesystem bekannt, bei dem ein Okklusions-Sub-System eine Verstärkung der eigenen Sprache des Hörgerätenutzers im Ohrkanal kompensiert. Dabei wird ein von einem rückwärtigen Mikrofon empfangenes unerwünschtes Signal rückgekoppelt und von dem Nutzsignal subtrahiert.
  • Weiterhin ist aus der Druckschrift US 6 041 129 A ein Hörgerät bekannt, bei dem die eigene Sprache des Hörgerätenutzers verstärkt oder gedämpft wird. Hierbei wird der durch Knochenleitung übertragene Schall mit einem Beschleunigungsmesser oder Bewegungssensor detektiert.
  • Aus der Druckschrift WO 03/073790 A1 ist ein Gerät zur Detektion und Unterscheidung von Sprache bekannt. Es wird in den Gehörgang eingesetzt und besitzt ein äußeres Mikrofon zum Detektieren eines Umgebungsschalls und ein inneres Mikrofon zum Detektieren eines Schalls im Gehörgang, welcher die eigene Sprache beinhaltet. Damit können Sprachkommandos an das Gerät gegeben werden.
  • Weiterhin offenbart die Druckschrift JP 2003304599A ein Einstellverfahren für ein Hörgerät. Der Verstärkungsfaktor des Hörgeräts wird in Abhängigkeit von einem externen Schallpegel und in Abhängigkeit von einem internen Schallpegel im Gehörgang eingestellt.
  • Ferner beschreibt die Druckschrift WO 02/085063 A2 ein Anpassverfahren für ein Hörgerät. Dabei soll ein Okklusionseffekt beseitigt werden. Hierzu wird das Kompressionsverhältnis beispielsweise in einer Sprachsituation erhöht, wodurch die wahrgenommene Okklusion verringert wird.
  • In der Druckschrift EP 1 523 219 A2 ist ein Verfahren zum Nachtrainieren und Betreiben eines Hörgeräts beschrieben. Dabei wird das Richtmikrofon auf diejenige Richtung gelenkt, aus der der maximale Nutzschall, ggf. die eigene Sprache, kommt.
  • Das Dokument US 2004/0202333 A1 offenbart ein Hörgerät mit Selbstdiagnose. Ausgangspunkt ist auch hier der Okklusionseffekt, bei dem die eigene Sprache im Gehörgang verstärkt wird. Ein Gehörgangsmikrofon nimmt den unerwünschten Schall auf und es wird damit ein entsprechendes Kompensationssignal erzeugt.
  • Schließlich beschreibt die Patentschrift US 6 526 148 B1 ein Verfahren zur Blindenquellentrennung für Spracherkennungszwecke. Es wird die interne Verzögerung zwischen den Mikrofonsignalen berechnet und zur Subtraktion der Mikrofonsignale genutzt.
  • Die Druckschrift DE 33 25 031 C2 beschreibt einen Infrarot-Kopfhörer mit zwei Mikrofonen. Ihre Signale werden einem Verstärker gegenphasig zugeführt, so dass die Übertragung der eigenen Stimme vermieden oder unterdrückt wird.
  • Ferner zeigt die Patentschrift DE 103 32 119 B3 ein im Ohr tragbares Hörhilfegerät mit einem zweiten Mikrofon und einem zweiten Hörer, welche in einem Ventilationskanal angeordnet sind. Das Signal des zweiten Hörers wird phasengedreht, um zu vermeiden, dass dem Gehör direkt Schall zugeführt wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die automatische Steuerung von Hörvorrichtungen bei Präsenz der eigenen Stimme des Nutzers zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Hörvorrichtung nach Anspruch 1. Neben einem "normalen" Schallmikrofon im Gehörgang kann auch ein mit dem Hörgerätegehäuse verbundenes Vibrationsmikrofon (z. B. von innen eingeklebt) verwendet werden, das die eigene Stimme über Körperschallleitung bevorzugt aufnimmt.
  • Weiterhin wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren nach Anspruch 5.
  • Der erfindungsgemäße Vorteil besteht darin, dass die Aktivität der eigenen Stimme permanent und sehr schnell durch den oben beschriebenen Detektionsansatz erfasst wird und diese Information dann direkt in die Steuerung von Algorithmen der Hörvorrichtung einbezogen werden kann. Dadurch werden die durch die eigene Stimme ausgelösten Artefakte und Fehlsteuerungen vermieden.
  • Vorzugsweise besitzt die Eigenstimmendetektionseinrichtung eine Pegelanalyseeinheit, mit der der jeweilige Pegel der beiden Mikrofonsignale vergleichbar und anhand des Pegelvergleichs das Vorhandensein der eigenen Stimme des Nutzers in den Mikrofonsignalen feststellbar ist. Dabei lässt sich in vorteilhafter Weise der Okklusionseffekt des Schalls im Gehörgang ausnutzen, wonach die eigene Stimme im Gehörgang durch die Körperschallübertragung einen deutlich höheren Schallpegel erzeugt als vor dem Ohr.
  • Günstigerweise werden bei der Pegelanalyse nur Frequenzen unter 1 kHz berücksichtigt. Bei den niedrigen Frequenzen ist nämlich der Okklusionseffekt am deutlichsten ausgeprägt.
  • Die erfindungsgemäße Hörvorrichtung kann eine BSS-Einrichtung, mit der aus dem/den Mikrofonsignal(en) separate Quellen identifizierbar sind, und eine Signalverarbeitungseinrichtung, die von der BSS-Einrichtung steuerbar ist, aufweisen, wobei die Ansteuerung der Signalverarbeitungseinrichtung durch die BSS-Einrichtung zeitweise eingefroren wird, wenn die eigene Stimme des Nutzers detektiert wird. Dadurch wird die Extraktion des tatsächlichen Nutzsignals nicht durch die eigene Stimme gestört.
  • Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Hörvorrichtung eine AGC-Einrichtung zur automatischen Verstärkungseinstellung aufweisen, die bei der Detektion der eigenen Stimme des Nutzers vorübergehend deaktivierbar oder deren Ausschwingzeit bei der Detektion der eigenen Stimme des Nutzers vorübergehend verkürzbar ist. Damit lassen sich insbesondere Störungen bei der Unterhaltung mit einem leisen Gesprächspartner vermeiden.
  • Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann die Hörvorrichtung ein Richtmikrofon aufweisen, das bei Detektion der eigenen Stimme des Nutzers deaktiviert wird. Auf diese Weise lässt sich ein "intelligentes Richtmikrofon" auch dann störsicher betreiben, wenn der Hörgeräteträger selbst spricht.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Hörgeräts zeigt.
  • Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
  • Die Probleme mit der AGC, der BSS und dem intelligenten Richtmikrofon, die auftreten, wenn der Hörgeräteträger selbst spricht, werden erfindungsgemäß durch die Detektion der eigenen Stimme mit Hilfe eines separaten Ohrkanalmikrofons bzw. gehörgangsinternen Mikrofon MI gelöst. Dieses befindet sich gemäß der skizzenhaften Figur wie auch der Hörer des hier gewählten Hörgeräts im Gehörgang GG. Im vorliegenden Beispiel befinden sich zwei externe Mikrofone ME1 und ME2 außerhalb des Gehörgangs GG zur Aufnahme des Umgebungsschalls aus der Umgebung des Nutzers bzw. Hörgeräteträgers.
  • Die Detektion der eigenen Stimme basiert auf dem permanenten Vergleich der von den externen Hörgeräte-Mikrofonen ME1 und ME2 und dem internen Ohrkanal-Mikrofon MI aufgenommen Signale. Im vorliegenden Fall erfolgt hierzu eine Pegelanalyse PA der Mikrofonsignale. Eine an die Pegelanalyse PA anschließende Eigenstimmendetektion ED liefert ein im einfachsten Fall binäres Signal, ob die eigene Stimme des Nutzers detektiert wurde. In Abhängigkeit davon erzeugt ein Signalgenerator SG ein Steuersignal, um eine Signalverarbeitungseinheit des Hörgeräts anzusteuern.
  • Im vorliegenden Fall besitzt das Hörgerät folgende Signalverarbeitungseinheiten: Eine Mikrofon-Array-Verarbeitungseinheit MV, z. B. BSS (adaptives Richtmikrofon), zur Aufnahme der Mikrofonsignale der externen Mikrofone ME1 und ME2, eine anschließende Rückkopplungsunterdrückungseinrichtung RU, eine anschließende Rauschreduktionseinheit RR und schließlich eine AGC-Einheit zur Erzeugung eines verstärkten Signals für den Hörer H.
  • Sowohl die Mikrofonverarbeitungseinrichtung MV einschließlich BSS und intelligentem Richtmikrofon als auch die Verstärkungseinheit AGC sind durch die Eigenstimmendetektion PA, ED, SG ansteuerbar bzw. beeinflussbar.
  • Dies bedeutet, dass die Informationen über die Aktivität der eigenen Stimme direkt zur Steuerung der oben genannten Algorithmen verwendet werden. Beispielsweise ist so ein "Einfrieren" der BSS-Adaptionssteuerung möglich, wenn die eigene Stimme detektiert wird. Ferner ist aber auch ein "Einfrieren" der AGC oder eine temporäre Verkürzung der Ausschwingzeit möglich, wenn die eigene Stimme aktiv ist. Des Weiteren kann zur Realisierung eines "intelligenten Richtmikrofons" das Richtmikrofon bei Detektion der eigenen Stimme deaktiviert werden. Diese wäre ansonsten von einem 0°-Signal nicht unterscheidbar und das Richtmikrofon würde aktiviert werden.
  • Für die Detektion der eigenen Stimme wird im vorliegenden Beispiel eine Pegelanalyse durchgeführt. Diese lässt sich gegebenenfalls mit einer Laufzeitanalyse oder einer anderen Analyse kombinieren.
  • Alle externen Signale erscheinen aufgrund der Dämpfungswirkung der Otoplastik bzw. des Hörgeräts im Fall von IdO-Geräten im Ohrkanal GG leiser als am externen Mikrofon ME1, ME2. Die für den jeweiligen Fall bekannte Hörgeräteverstärkung ist bei diesem Pegelvergleich zu berücksichtigen. Der Pegel der eigenen Stimme ist am Ohrkanalmikrofon aufgrund der direkten Einstrahlung per Knochenschallleitung in das abgeschlossene Gehörgangsvolumen (Okklusionseffekt) deutlich höher als bei Messung mit dem externen Hörgerätemikrofon ME1, ME2. Diese Pegelanalyse sollte sich auf die Frequenz unter 1 kHz beziehen, da hier der Okklusionseffekt am größten ist.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch für Head-Sets und andere mobile Hörvorrichtungen genutzt werden.

Claims (7)

  1. Hörvorrichtung mit
    - einem ersten Mikrofon (ME1, ME2) zur Aufnahme eines Umgebungsschalls aus der Umgebung des Nutzers,
    - einem zweiten Mikrofon (MI) zur Aufnahme eines Gehörgangsschalls im Gehörgang (GG) oder an der Gehörgangswand des Nutzers und
    - einer Eigenstimmendetektionseinrichtung (PA, ED, SG) zur Detektion der eigenen Stimme des Nutzers aus den beiden Mikrofonsignalen und zur Ausgabe eines entsprechenden Steuersignals,
    gekennzeichnet durch
    - eine BSS-Einrichtung (MV), mit der aus dem/den Mikrofonsignal(en) separate Quellen identifizierbar sind, und eine Signalsverarbeitungseinrichtung, die von der BSS-Einrichtung (MV) steuerbar ist, wobei die Ansteuerung der Signalverarbeitungseinrichtung durch die BSS-Einrichtung (MV) zeitweise unverändert bleibt, wenn die eigene Stimme des Nutzers detektiert wird, oder
    - ein Richtmikrofon, das bei Detektion der eigenen Stimme des Nutzers deaktivierbar ist.
  2. Hörvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Eigenstimmendetektionseinrichtung (PA, ED, SG) eine Pegelanalyseeinrichtung (PA) aufweist, mit der der jeweilige Pegel der beiden Mikrofonsignale vergleichbar und anhand des Pegelvergleichs das Vorhandensein der eigenen Stimme des Nutzers in den Mikrofonsignalen feststellbar ist.
  3. Hörvorrichtung nach Anspruch 2, wobei von der Pegelanalyseeinheit (PA) nur Frequenzen unter 1 kHz berücksichtigt werden.
  4. Hörvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine AGC-Einrichtung (AGC) zur automatischen Verstärkungseinstellung aufweist, die bei Detektion der eigenen Stimme des Nutzers vorübergehend deaktivierbar oder deren Ausschwingzeit bei Detektion der eigenen Stimme des Nutzers vorübergehend verkürzbar ist.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Hörvorrichtung durch
    - Aufnehmen eines ersten Schallsignals aus der Umgebung eines Nutzers,
    - Aufnehmen eines zweiten Schallsignals aus dem Gehörgang (GG) des Nutzers,
    - Detektieren der eigenen Stimme des Nutzers durch Analyse (PA, ED) der beiden Schallsignale und
    - Steuern der Hörvorrichtung in Abhängigkeit des Vorhandenseins der eigenen Stimme des Nutzers,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine BSS-Adaptionssteuerung der Hörvorrichtung eingefroren wird, wenn die eigene Stimme des Nutzers detektiert wird, oder
    - ein Richtmikrofon der Hörvorrichtung deaktiviert wird, wenn die eigene Stimme des Nutzers detektiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Analyse (PA, ED) der beiden Schallsignale einen Pegelvergleich beinhaltet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei nur Frequenzen unter 1 kHz bei der Analyse (PA, ED) berücksichtigt werden.
EP06116535.3A 2005-07-11 2006-07-04 Hörvorrichtung und entsprechendes Verfahren zur Eigenstimmendetektion Active EP1744589B2 (de)

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Publications (4)

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EP1744589A2 EP1744589A2 (de) 2007-01-17
EP1744589A3 EP1744589A3 (de) 2010-01-20
EP1744589B1 true EP1744589B1 (de) 2011-02-02
EP1744589B2 EP1744589B2 (de) 2014-04-23

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EP (1) EP1744589B2 (de)
JP (1) JP2007028610A (de)
CN (1) CN1897765B (de)
AU (1) AU2006202797B2 (de)
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