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DE102014213285A1 - Kopfrichtungsabhängige Anzeige von Inhalten auf einer Datenbrille - Google Patents

Kopfrichtungsabhängige Anzeige von Inhalten auf einer Datenbrille Download PDF

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DE102014213285A1
DE102014213285A1 DE102014213285.1A DE102014213285A DE102014213285A1 DE 102014213285 A1 DE102014213285 A1 DE 102014213285A1 DE 102014213285 A DE102014213285 A DE 102014213285A DE 102014213285 A1 DE102014213285 A1 DE 102014213285A1
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display
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Wolfgang Spießl
Julian Eichhorn
Felix Lauber
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zur Anzeige von Inhalten auf einer Datenbrille, umfassend: Bestimmen eines Parameters des Betriebszustandes eines Fahrzeugs; Erfassen der Datenbrillen-Ausrichtung, nämlich der Ausrichtung der Datenbrille oder des Kopfes des Trägers der Datenbrille; Bestimmen des auf der Datenbrille anzuzeigenden Inhaltes abhängig von dem Parameter des Betriebszustandes und der Datenbrillen-Ausrichtung; Veranlassen der Anzeige des bestimmten Inhalts auf der Datenbrille; wobei die Anzeige des Inhalts unabhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige von Inhalten auf einer Datenbrille sowie ein Fahrzeug zur Ausführung eines entsprechenden Verfahrens.
  • Heutzutage sind Datenbrillen (manchmal auch Head-mounted Displays, HMD) bekannt, mit deren Hilfe dem Träger der Datenbrille Informationen angezeigt werden können. Die Datenbrille wird dabei wie eine gewöhnliche Brille, die als Sehhilfe verwendet wird, auf dem Kopf getragen. Gegenüber einer gewöhnlichen Brille umfasst die Datenbrille jedoch eine Anzeige, die beim Tragen der Datenbrille nahe dem oder den Augen des Benutzers angeordnet ist. Die Anzeige kann dabei zwei Teilanzeigen umfassen, eine für jedes Auge. Auf der Anzeige können dem Benutzer Inhalte in Form von Text, graphischen Darstellungen oder Mischungen davon angezeigt werden. Die Anzeige kann insbesondere teildurchlässig sein, also so ausgestaltet sein, dass der Träger auch die Umgebung hinter der Anzeige erkennen kann. Bekannt sind verschiedene Arten, wie diese Inhalte bzw. Informationen angezeigt werden können:
    Die Inhalte werden im Koordinatensystem der Brille verortet (hierin auch brillenfest, brillenstabil oder kopfstabil genannt) und sie sie unabhängig von der Kopfposition und -Drehung für den Träger sichtbar. Hierfür ist es nicht notwendig, die Datenbrillen-Ausrichtung, also die Ausrichtung der Datenbrille und/oder des Kopfes des Brillenträgers zu erfassen).
  • Die Inhalte werden im Koordinatensystem des Brillenträgers verortet (hier wird auch von körperstabiler Darstellung gesprochen), befinden sie sich immer an einer fixen Position relativ zum Körper des Brillenträgers (bspw. rechts vor ihm an seiner Hüfte) und sind nur sichtbar wenn der Nutzer auch dort hin blickt. Hierfür muss die Datenbrillen-Ausrichtung erfasst werden (beispielsweise mittels Kopftracking) und die Anzeige des Inhalts entsprechend invers dazu verschoben bzw. rotiert werden. Auf diese Weise wird häufig die Kontaktanalogie von Objekten der Außenwelt realisiert.
  • Die Inhalte können in beliebigen anderen Koordinatensystemen positioniert werden, beispielsweise auch in der Außenwelt (weltstabile Darstellung) oder an einer festen Position in einem Fahrzeug/Flugzeug-Cockpit (Cockpit-stabile Darstellung). Hierfür wird ein Kopftrackingsystem benötigt.
  • In der Druckschrift US 2005/0046953 A1 wird eine Datenbrille beschrieben, die dazu dient Informationen zu anderen Verkehrsteilnehmern kontaktanalog anzuzeigen. Nachteilig daran ist, dass derzeit Inhalte, die nicht brillenfest angezeigt werden, nicht in ausreichend genauer Positionierung in der Anzeige der Datenbrille zu realisieren. Kopftrackingverfahren sind noch immer fehlerbehaftet und die Datenbrillen verfügen über einen relativ kleinen Anzeigebereich (derzeit max. 40° diagonal), außerhalb dessen keine Inhalte angezeigt werden können. Sogenannte dynamische Trackingfehler (lag, jitter, Streuung bei der Genauigkeit) sorgen für ständiges „Wackeln“, „Zittern“ sowie „Nachziehen“ der angezeigten Inhalte. Durch den kleinen Anzeigebereich werden Anzeigen sehr schnell „abgeschnitten“, d.h. sind nicht mehr vollständig im Anzeigebereich, sobald sie etwas verschoben/rotiert wurden, was den Eindruck einer festen Position in der Umgebung des Benutzers zerstört.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum adaptiven Anzeigen von Inhalten auf einer Datenbrille bereitzustellen, das die derzeitige Genauigkeit des Kopftrackings berücksichtigt.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige von Inhalten auf einer Datenbrille, umfassend: Bestimmen eines Parameters des Betriebszustandes eines Fahrzeugs; Erfassen der Datenbrillen-Ausrichtung, nämlich der Ausrichtung der Datenbrille oder des Kopfes des Trägers der Datenbrille; Bestimmen des auf der Datenbrille anzuzeigenden Inhaltes abhängig von dem Parameter des Betriebszustandes und der Datenbrillen-Ausrichtung; Veranlassen der Anzeige des bestimmten Inhalts auf der Datenbrille; wobei die Anzeige des Inhalts unabhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung ist. Eine Ausrichtung wird hierin als die Richtung verstanden, in die eine der Datenbrille oder dem Kopf des Nutzers zugeordnete Richtung ausgerichtet ist. Typischerweise entspricht die zugeordnete Richtung der zentralen Blickrichtung des Nutzers. Die Ausrichtung kann als horizontaler und vertikaler Winkelbereich angegeben werden. Beispielsweise kann die Datenbrillen-Ausrichtung beschrieben werden als Abweichung um 15° nach links von der vertikalen Ebene, die die Fahrzeuglängsachse umfasst, und 10° nach unten von einer horizontalen Ebene durch die Datenbrille bzw. den Kopf des Nutzers. Die Datenbrillen-Ausrichtung wird typischerweise mithilfe eines Headtrackingsystems oder durch Sensoren in der Datenbrille festgestellt. Das Verfahren ist besonders geeignet für eine von einem Fahrer eines Fahrzeugs getragene Datenbrille.
  • Hierin wird also vorgeschlagen, die anzuzeigenden Inhalte abhängig davon zu wählen, wohin der Nutzer seinen Kopf dreht, wie also die Datenbrille ausgerichtet ist. Darüber hinaus ist der anzuzeigende Inhalt auch abhängig von einem Betriebsparameter des Fahrzeugs, beispielsweise, ob der Rückwärtsgang eingelegt ist, oder nicht. Wenn ein anzuzeigender Inhalt bestimmt ist, wird dieser an einer dem Inhalt zugeordneten Position in der Anzeige der Datenbrille angezeigt, beispielsweise links oben. Dazu kann verschiedenen Inhalten jeweils eine Anzeigenposition (in einer Tabelle) zugeordnet sein. Die zugeordnete Position in der Anzeige ist dabei unabhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung und damit im Wesentlichen unveränderlich. Auf diese Weise wird zwar ein Head-Tracking als Grundlage für die Bestimmung des anzuzeigenden Inhalts verwendet, die die Positionierung des Inhalts in der Anzeige der Datenbrille ist allerdings unabhängig vom Head-Tracking und damit auch unabhängig von den Ungenauigkeiten des Head-Trackings.
  • Die Datenbrillen-Ausrichtung kann mithilfe einer Kamera in der Datenbrille erfasst werden. Die Kamera nimmt den Innenraum des Fahrzeugs oder Teile davon auf. Eine Recheneinheit kann dann anhand von Bilderkennungsalgorithmen und der zuvor gespeicherten Geometrie bzw. Erscheinung des Innenraums des Fahrzeugs die Ausrichtung der Datenbrille feststellen. Dieses System wird hierin auch als Head-Tracking verstanden.
  • In einer Weiterbildung ist eine Zuordnungstabelle vorgesehen, in der unterschiedlichen Datenbrillen-Ausrichtungsbereichen und unterschiedlichen Parametern des Betriebszustandes jeweils ein anzuzeigender Inhalt zugeordnet ist; und wobei beim Bestimmen des anzuzeigenden Inhalts anhand der Zuordnung der anzuzeigende Inhalt bestimmt wird. Ein Ausrichtungsbereich kann beispielsweise als 10° bis 20° Abweichung der Datenbrillen-Ausrichtung von der vertikalen Ebene durch die Fahrzeuglängsachse definiert sein. Die Auswahl des Inhalts erfolgt also über eine vordefinierte Zuordnung zu Winkelbereichen und Betriebszuständen.
  • In einer typischen Implementierung ist die Intensität, insbesondere die Sättigung, der Anzeige des Inhalts abhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung. Die Abhängigkeit kann dabei derart sein, dass die Intensität einen von zwei Werten annimmt, abhängig davon, ob die Datenbrillen-Ausrichtung in einem Ausrichtungsbereich liegt oder nicht. Alternativ kann die Intensität kontinuierlich oder stufenweise zwischen zwei Werten geändert werden gemäß einer kontinuierlichen oder Stufenfunktion in Abhängigkeit der Datenbrillenausrichtung. Die Intensität der Inhaltsanzeige wird hierin als die Helligkeit und Transparenz der Anzeige umfassend verstanden.
  • In einer Implementierung werden der Inhalt die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs und insbesondere auch die gültige Geschwindigkeitsbeschränkung der Straße, auf der sich das Fahrzeug befindet, und/oder Navigationshinweise angezeigt, wenn die Datenbrillen-Ausrichtung um weniger als einen Schwellwert von der Fahrtrichtung, insbesondere 20°, 15°, 10° oder 5°, abweicht und wenn der Parameter des Betriebszustandes eine Vorausfahrt anzeigt.
  • In einer typischen Ausbildung ist die Intensität der Anzeige des Inhalts bei einer Abweichung des Betrags der Datenbrillen-Ausrichtung um weniger als einen Schwellwert unabhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung. Gleichzeitig ist die Intensität der Anzeige des Inhalts bei einer Abweichung des Betrags der Datenbrillen-Ausrichtung, um mehr als einen Schwellwert, abhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung. Es gibt also einen Ausrichtungsbereich, in dem keine Intensitätsänderung stattfindet, und es gibt einen Ausrichtungsbereich, in dem eine Intensitätsänderung stattfindet, wobei die Ausrichtungsbereiche symmetrisch um . Dies ermöglicht die anzuzeigenden Inhalte auch bei kleinen Kopfbewegungen, wie sie durch die Fahrdynamik des Fahrzeugs beeinflusst werden oder unbewusst vorgenommen werden, stabil zu halten. Dies wiederum erleichtert die Ablesbarkeit für den Fahrer.
  • Der Inhalt der Anzeige kann eine Aufnahme einer Videokamera des Fahrzeugs sein. Beispielsweise kann, wenn festgestellt wird, dass der Betriebszustandsparameter eine Rückwärtsfahrt ist, und die Datenbrillen-Ausrichtung in einem vorgegebenen Winkelbereich liegt, der einem rückwärtsgewandten Blick entspricht, das Videobild einer Rückfahrkamera angezeigt werden.
  • Der Parameter des Betriebszustandes des Fahrzeugs kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und/oder der Gang eines Getriebes des Fahrzeugs sein.
  • In einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug: Mittel zur Bestimmung einer Datenbrillen-Ausrichtung, nämlich der Ausrichtung der Datenbrille oder des Kopfes des Trägers der Datenbrille; Mittel zur Bestimmung eines Parameters des Betriebszustandes eines Fahrzeugs; Wobei das Fahrzeug dazu eingerichtet ist, eines der oben dargestellten Verfahren auszuführen. Die Mittel zur Bestimmung der Datenbrillen-Ausrichtung sind insbesondere Kopftrackingsysteme, basierend beispielsweise auf einer Infrarot-Beleuchtung und einer Infrarot-Kamera. Die Mittel zur Bestimmung des Betriebszustandes sind typischerweise aus dem Stand der Technik vorhandene Sensoren oder Betriebsgrößen, die vom Fahrzeug zur Betriebssteuerung erfasst werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt schematisch ein System mit Datenbrille und Steuereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 2 illustriert schematisch die Ausrichtungsabhängigkeit der Inhaltsanzeige gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • 1 erläutert schematisch die Funktionsweise eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das System umfasst eine Datenbrille 3, die von einem Benutzer 1 getragen wird (in 1 ist der Kopf des Benutzers in einer Seitenansicht dargestellt). Die Datenbrille 3 liegt auf dem Ohr 2 des Benutzers auf. Die Datenbrille 3 umfasst eine elektronische Sensor- und Recheneinheit 4, die auch eine Kamera umfasst. Diese Einheit 4 beherbergt auch ein Modul zur drahtlosen Kommunikation gemäß dem Bluetooth-Standard. Im Betrieb werden fortlaufend Aufnahmen mithilfe der Kamera gemacht (beispielsweise in regelmäßen Zeitabständen von 0,2 s; 0,1 s oder 50 ms). Anhand dieser Aufnahmen bestimmt die Datenbrille Ihre Ausrichtung und sendet sie drahtlos an eine Steuereinheit 5 des Fahrzeugs (nicht gezeigt), in dem sich die Datenbrille befindet. Die Steuereinheit 5 ist Teil des Fahrzeugs.
  • Eine Steuereinheit 5 empfängt im Betrieb die von der Datenbrille 3 gesendeten Messdaten zur Ausrichtung der Datenbrille. Die Steuereinheit 5 empfängt von einem Getriebesteuergerät 6 Betriebszustandsparameter, nämlich ob sich das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts bewegt und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. In der Steuereinheit 5 ist eine Zuordnungstabelle gespeichert, die für Datenbrillen-Ausrichtungsbereiche und Betriebszustandsparameter einen anzuzeigenden Inhalt und dessen Position auf der Anzeige der Datenbrille angibt. Sofern die Datenbrillenausrichtung und der Parameter den Bedingungen eines Eintrags der Zuordnungstabelle entsprechen, wird der zugehörige Inhalt ausgewählt und zusammen mit dessen Positionierung drahtlos an die Datenbrille 3 gesendet, wo der Inhalt angezeigt wird.
  • Gemäß einem ersten Beispiel werden Videodaten abhängig von der Ausrichtung der Datenbrille in einem Fahrzeug eingeblendet. In diesem Beispiel werden Live-Videodaten von einer am Fahrzeug angebrachten Kamera in der Datenbrille angezeigt. Um den Fahrer situationsbezogen optimal unterstützen zu können, werden diese Daten jedoch nicht ständig sondern nur unter bestimmten Voraussetzungen angezeigt, wie sie in der Zuordnungstabelle abgelegt sind. Zu diesen Voraussetzungen gehört, dass die Kopfausrichtung sich in einem bestimmten festgelegten AusrichtungsBereich befindet. So ist vorgesehen, dass das Kamerabild, welches das rechte Hinterrad des Fahrzeugs filmt, nur angezeigt wird, wenn der Fahrer den Rückwärtsgang eingelegt hat und seinen Kopf um 90°–130° nach rechts gedreht hat (bezogen auf eine vertikale Ebene durch die Fahrzeuglängsachse). Das Kamerabild des rechten Vorderrads könnte beispielsweise angezeigt werden, wenn die Datenbrille um 20°–30° nach rechts gedreht ist (bezogen auf eine vertikale Ebene durch die Fahrzeuglängsachse) und gleichzeitig um mindestens 10° nach unten in Richtung Fußraum gedreht ist (bezogen auf eine horizontale Ebene durch die Datenbrille. Das Kamerabild an sich wird aber – solange sich der Kopf in diesen Bereichen befindet – stets brillen-/kopfstabil angezeigt und wird, mit einem weiteren Übergangsbereich oder -zeit wieder ausgeblendet, wie mit Bezug auf 2 beschrieben.
  • In einem zweiten Beispiel wird davon ausgegangen, dass der Kopf des Fahrers sich während einer Geradeausfahrt (wie beispielsweise auf der Autobahn) grundsätzlich sehr wenig bewegt. Während dieser Phase können dem Fahrer Inhalte, beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit, die Geschwindigkeitsbeschränkung oder Navigationshinweise angezeigt werden. Dreht der Fahrer nun seinen Kopf um beispielsweise in den Seitenspiegel zu blicken, einen Schulterblick zu vollziehen oder um eine Eingabe in einer Anzeige des Fahrzeugnavigationssystems zu tätigen, werden die bisher angezeigten Inhalte ausgeblendet, um das Blickfeld freizugeben. Dies kann, ab einer bestimmten Schwelle wie etwa +–20° Abweichung der Kopfausrichtung von einer vertikalen Ebene durch die Fahrzeuglängsachse, geschehen. Alternativ wird die Kopfausrichtung (also der Ausrichtungswinkel) linear in die Sättigung (also den Alphawert der Inhaltsdarstellung) übersetzt (oder gemäß jeder anderen Funktion). In diesem Fall würde die Anzeige zwischen 10° und 20° Abweichungsbetrag der Kopfausrichtung von der vertikalen Ebene durch die Fahrzeuglängsachse (Bereiche ε1, ε2, in 2) linear mit der Ausrichtung transparenter werden. In einem Ausrichtungsbereich zwischen –10° und +10° (Bereich α in 2) würde die Inhaltsanzeige die volle Sättigung besitzen und ab –20° bzw. +20° vollkommen transparent sein.
  • Inhalte können abhängig von dem Kontext in dem sich das Fahrzeug (Betriebszustand) befindet und der zentralen Blickrichtung des Fahrers aus- bzw. eingeblendet werden und so auf eine bedarfsgerechtere Art und Weise dargestellt werden. Dadurch wird verhindert, dass wichtige Objekte im Umfeld oder Interieur des Fahrzeugs verdeckt werden und der Fahrer dadurch gestört bzw. an der Durchführung seiner Fahr- und/oder Nebenaufgaben gehindert wird. Gleichzeitige können aber in anderen Situationen wiederum Informationen eingeblendet werden, die ihn bei der erfolgreichen Durchführung seiner Haupt-/ Nebenaufgabe unterstützen. In diesem Verfahren sind die Anforderungen an das Kopftracking nicht so hoch wie beispielsweise bei „kontaktanalog“ dargestellten Information, die relativ zur Umwelt angezeigt werden und mit der Umgebung zu verschmelzen scheinen. Somit kann das dargestellte Verfahren bereits mit derzeit im Stand der Technik verfügbaren Kopftrackingsystemen mit zufriedenstellender Qualität und Genauigkeit ausgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2005/0046953 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Anzeige von Inhalten auf einer Datenbrille, umfassend: Bestimmen eines Parameters des Betriebszustandes eines Fahrzeugs; Erfassen der Datenbrillen-Ausrichtung, nämlich der Ausrichtung der Datenbrille oder des Kopfes des Trägers der Datenbrille; Bestimmen des auf der Datenbrille anzuzeigenden Inhaltes abhängig von dem Parameter des Betriebszustandes und der Datenbrillen-Ausrichtung; Veranlassen der Anzeige des bestimmten Inhalts auf der Datenbrille; wobei die Anzeige des Inhalts unabhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzeige des bestimmten Inhalts brillenfest ist, nämlich an einer dem bestimmten Inhalt zugeordneten vorbestimmten Position in der Anzeige der Datenbrille.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unterschiedlichen Datenbrillen-Ausrichtungsbereichen und unterschiedlichen Parametern des Betriebszustandes jeweils ein anzuzeigender Inhalt zugeordnet ist; und wobei beim Bestimmen des anzuzeigenden Inhalts anhand der Zuordnung der anzuzeigende Inhalt bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Intensität, insbesondere die Sättigung, der Anzeige des Inhalts abhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Datenbrillen-Ausrichtung, die um weniger als einen Schwellwert von der Fahrtrichtung, insbesondere 20°, 15°, 10° oder 5°, abweicht, und wenn der Parameter des Betriebszustandes eine Vorausfahrt anzeigt, der Inhalt die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs und insbesondere auch die gültige Geschwindigkeitsbeschränkung der Straße, auf der sich das Fahrzeug befindet, und/oder Navigationshinweise sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Intensität der Anzeige des Inhalts bei einer Abweichung der Datenbrillen-Ausrichtung um weniger als einen Schwellwert unabhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Intensität der Anzeige des Inhalts bei einer Abweichung der Datenbrillen-Ausrichtung um mehr als einen Schwellwert abhängig von der Datenbrillen-Ausrichtung ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Inhalt der Anzeige eine Aufnahme einer Videokamera des Fahrzeugs ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Parameter des Betriebszustandes des Fahrzeugs die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und/oder der Gang eines Getriebes des Fahrzeugs ist.
  10. Fahrzeug, umfassend: Mittel zur Bestimmung einer Datenbrillen-Ausrichtung, nämlich der Ausrichtung der Datenbrille oder des Kopfes des Trägers der Datenbrille; Mittel zur Bestimmung eines Parameters des Betriebszustandes eines Fahrzeugs; Wobei das Fahrzeug dazu eingerichtet ist, eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
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