DE19841514A1 - Verfahren zum Zuordnen einer Fernbedienung zu einer Basisstation - Google Patents
Verfahren zum Zuordnen einer Fernbedienung zu einer BasisstationInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung
des Hauptanspruchs, wie es in der Deutschen Patentanmeldung
AZ: 196 45 769.6 beschrieben ist. Danach erfolgt die Zuord
nung einer Fernbedienung zu einer in einem Kraftfahrzeug an
geordneten Basisstation, indem letztere ein Suchsignal ab
setzt, worauf im Reichweitenbereich des Suchsignales befind
liche Fernbedienungen durch Rücksenden eines Kontaktsignales
zu für die Fernbedienungen charakteristischen Zeitpunkten
antworten. Durch Auswertung der Eingangszeitpunkte der Kon
taktsignalrückmeldungen ermittelt die Basisstation die anwe
senden Fernbedienungen. Eine davon wählt sie aus, und führt
mit ihr eine "Challenge-Response"-Verifikation durch. Weil
eine eindeutige Fernbedienungserkennung bereits durch Aus
tausch von nur einem Signal möglich ist, und das Signal, da
es nicht sicherheitsrelevant ist, einfach aufgebaut sein
kann, erfolgt die gesamte Erkennung sehr schnell. Bestimmend
für die Zuordnungsgeschwindigkeit ist daher vor allem die
nachfolgende Challenge-Response-Verifikation. Sie basiert
auf der Durchführung von sicherheitsrelevanten Rechenopera
tionen, die umfangreich sind und entsprechend Zeit benöti
gen. Zur schnellen Berechnung des Challenge- bzw. des Re
sponsesignales werden speziell für diesen Zweck entwickelte
anwenderspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) einge
setzt, welche die Challenge- bzw. Responseberechnung in we
niger als drei Millisekunden durchführen. Damit kann das
Auslösen der Zuordnungsprüfung durch Betätigen des Türgrif
fes eines Fahrzeuges erfolgen, so daß das Öffnen der Tür nur
möglich ist, wenn die Fernbedienung als zum Fahrzeug gehörig
verifiziert wurde. Der Benutzer bemerkt den Zuordnungsvor
gang nicht. Die vorgenannten ASICs erfüllen ihre Funktion
gut, sind allerdings in der Herstellung vergleichsweise
teuer.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Zuordnen ei
ner Fernbedienung zu einer Basisstation anzugeben, welches
eine schnelle Durchführung einer Zuordnungsprüfung, insbe
sondere eine schnelle Durchführung einer Verifikationskommu
nikation gestattet.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma
len des Hauptanspruchs. Das erfindungsgemäße Verfahren ist
leicht als Programm in dem in Basisstation bzw. Fernbedie
nung ohnehin vorhandenen Mikroprozessor realisierbar, und
macht die Bereitstellung eines ASIC überflüssig. Es gewähr
leistet dabei dieselbe Sicherheit wie bei Verwendung eines
ASICS. Vorteilhaft läßt sich ein Sicherheitsgewinn realisie
ren, indem die Geschwindigkeit der Challenge-Response-
Berechnung gezielt gesteuert wird, wenn der Challenge-
Response-Dialog mehrfach unmittelbar hintereinander durchge
führt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Zugangsvorrich
tung, Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung ihres
Betriebes.
Fig. 1 zeigt eine Basisstation 10, die Teil eines Gerätes
oder Gegenstandes sein kann oder einem solchen fest zugeord
net ist. Beispielsweise kann die Basisstation Teil der Zu
gangskontrolleinrichtung eines Gebäudes oder eines Kraft
fahrzeuges sein. Weiterer Bestandteil der in Fig. 1 gezeig
ten Zugangsvorrichtung ist eine im folgenden Fernbedienung
genannte Betätigungseinrichtung 20, welche der Basisstation
funktionell über eine Signalübertragungsstrecke 30 berüh
rungslos zugeordnet ist. Die Fernbedienung kann insbesondere
ein Transponder sein. Über nicht dargestellte Wirkverbindun
gen wirkt die Basisstation 10 auf die technische Einrichtung
ein, deren Teil oder der sie zugeordnet ist. Bei Verwendung
in einem Kraftfahrzeug kontrolliert sie beispielsweise den
Zugang in das Fahrzeug oder dessen Inbetriebnahme.
Bestandteil der Basisstation 10 ist ein Mikroprozessor 13,
welcher den Betrieb der Basisstation 10 kontrolliert, dazu
insbesondere die Ausgabe von Signalen veranlaßt und einge
hende Signale auswertet. Mit dem Mikroprozessor verbunden
ist eine Sende-/Empfangseinrichtung 11 zur Abgabe bzw. Ent
gegennahme von über die Signalübertragungsstrecke 30 berüh
rungslos übertragenen Signalen. Dem Mikroprozessor 13 ist
weiterhin ein Speicher 14 zugeordnet. Darin befinden sich
Zuordnungsinformationen, aufgrund derer die Basisstation 10
zuorgeordnete Fernbedienungen 20 erkennt. Die Zuordnungsin
formationen sind: eine Seriennummer 15, ein Herstellercode
17, ein kryptischer Schlüsselcode 31, ein Verzeichnis 16 mit
Informationen über die der Basisstation 10 zugeordneten
Fernbedienungen 20, sowie eine Zufallszahl 18. Die Serien
nummer 15 ist charakteristisch für einander zugeordnete Ba
sisstationen 10 und Fernbedienungen 20. Sie wird vom Her
steller der technischen Einrichtung festgelegt, der die Ba
sisstation 10 bzw. die Fernbedienungen 20 zugeordnet sind.
Bei Verwendung in Kraftfahrzeugen etwa kann die Festlegung
durch den Fahrzeughersteller erfolgen. Der Herstellercode 17
bezeichnet das zugehörige Gerät, d. h. die Basisstation 10
eindeutig. Er wird vom Hersteller der Basisstation vergeben
und ist unveränderbar. Das Verzeichnis 16 beinhaltet für je
de zugeordnete Fernbedienung 20 einen Datensatz 16a, 16b,
16c, welcher jeweils die Gruppennummer 25 einer Fernbedie
nung 20, ihren Herstellercode 27, eine Zufallszahl sowie ei
ne Soll-Response enthält. Die Gruppennummern 25 unterschei
den dabei die einer Basisstation 10 zugeordneten Fernbedie
nungen mit gleichen Seriennummern, der jeweils zugehörige
Herstellercode 27 dient in Verbindung mit dem kryptischen
Schlüsselcode 31 und der Zufallszahl 18, die vom Mikropro
zessor 13 erzeugt wird, zur Bildung der Soll-Response. Der
kryptische Schlüsselcode 31 wird vorzugsweise ebenfalls vom
Hersteller der zugehörigen technischen Einrichtung, etwa ei
nem Fahrzeughersteller festgelegt. Jeweils ein ganzer Daten
satz 16a, 16b, 16c erlaubt die Verifizierung einer zugehöri
gen Fernbedienung 20.
Die Fernbedienung verfügt über eine zur basisstationsseiti
gen Sende- /Empfangseinrichtung 11 korrespondierende Sende-
/Emfangseinrichtung 21, zum Empfang von der Basisstation 10
abgegebenen Signalen bzw. zur Abgabe von Signalen an die Ba
sisstation 10. Analog zur Basisstation ist der Sende-
/Empfangseinrichtung 21 ein Mikroprozessor 23 nachgeschaltet
welcher den Betrieb der Fernbedienung 20 steuert, wobei er
besonders die Auswertung der über die Sende-
/Empfangseinrichtung 22 eingehenden Signale vornimmt, abhän
gig von den Ergebnissen Folgemaßnahmen einleitet und die
Ausgabe von Ausgangssignalen überwacht. Dem Mikroprozessor
23 zugeordnet ist eine Speichereinheit 24, worin Zuordnung
informationen zur Zuordnung der Fernbedienung 20 zu einer
Basisstation 10 abgelegt sind. Gespeichert sind dazu - ana
log zu Basisstation 10 - eine Seriennummer 15, eine Gruppen
nummer 25, ein Herstellercode 27 sowie ein kryptischer
Schlüsselcode 31. Die Bedeutung der Speicherinhalte ent
spricht jeweils der Bedeutung der gleichartigen Speicherin
halte im Speicher 14 der Basisstation 10. Der Herstellercode
ist durch den Hersteller der Fernbedienung 20 vergeben und
bezeichnet sie eindeutig. Die Seriennummer 15 ist ein für
die aus Basisstation 10 und zugehörigen Fernbedienungen 20
bestehende Gesamtvorrichtung charakteristischer Code und
identisch mit dem Speicher 14 der Basisstation 10 enthalte
nen Seriennummer. Die Gruppennummer 25 unterscheidet die sel
be Seriennummer 15 aufweisende Fernbedienungen 20 voneinan
der. Sie wird bei der Nutzung der Gesamtvorrichtung durch
den Anwender festgelegt. Der kryptische Schlüsselcode 31
wird durch den Hersteller der der Basisstation 10 zugehöri
gen technischen Einrichtung festgelegt und ist identisch mit
dem in der Basisstation vorhandenen. In Verbindung mit dem
Herstellercode 27 und dem von der Basisstation 10 über die
Signalübertragungsstrecke 30 zugeführten Challengesignal di
net er zur Verifikation der Zugehörigkeit zu einer Basissta
tion 10.
Zwischen Basisstation 10 und Fernbedienungen 20 besteht eine
Signalübertragungsstrecke zur Übertragung berührungslos
übertragbarer Signale zwischen der fernbedienungsseitigen
Sende-/Empfangseinrichtung 21 und der basisstationsseitigen
Sende-/Empfangseinrichtung 11. Von der basisstationsseitigen
Sende-/Empfangseinrichtung 11 ausgehende Signale erreichen
dabei alle innerhalb ihrer Reichweite befindlichen Fernbe
dienungen 20. Als Signale werden zweckmäßig Infrarot-/oder
Hochfrequenzsignale verwendet.
Einer Basisstation 10 können mehrere Fernbedienungen 20 zu
geordnet sein. Alle Fernbedienungen 20 und die Basisstation
10 verfügen in ihren Speichern 14, 24 über eine identische
Seriennummer 15 und verwenden bei der Verifizierung einen
kryptischen Schlüsselcode 31. Die einzelnen Fernbedienungen
20 unterscheiden sich durch ihre Gruppennummern 25 und ihre
Herstellercodes 27.
Anhand Fig. 2 wird nachfolgend der Betrieb der in Fig. 1
wiedergegebenen Vorrichtung erläutert. Den Ablaufschritten
ist dabei jeweils ein Buchstabe B bzw. F vorangestellt, der
angibt, ob der zugehörige Ablaufschritt in der Basisstation
10: B oder in einer Fernbedienung 20: F stattfindet.
Der Zuordnungsvorgang wird durch die Betätigung eines nicht
dargestellten mechanischen, elektrischen oder elektroopti
schen Auslösemechanismus durch einen Benutzer ausgelöst,
Schritt 100. Bei Anwendung in einem Kraftfahrzeug kann der
Auslösemechanismus insbesondere im Betätigen des Türgriffes
bestehen.
Aufgrund eines beim Auslösen abgegebenen Signales setzt der
Mikroprozessor 13 der Basisstation 10 zunächst einen inter
nen Zähler A auf den Wert 0, Schritt 102. Sodann lädt er aus
dem Speicher 14 die Zufallszahl 18, welche anschließend das
im folgenden "Challenge"-Signal genannte Aktivierungssignal
bildet, und die im folgenden "Soll-Response"-Signale ge
nannten, erwarteten Antwortsignale 16a, 16b, 16c für alle
der Basisstation 10 zugeordneten Fernbedienungen 20,
Schritt 104. Darauf erhöht er den Zähler A um 1, Schritt
106. Nachfolgend leitet der Mikroprozessor 13 die Abgabe ei
nes Suchsignales durch die Sende-/Empfangseinrichtung 11
ein, Schritt 108. Das Suchsignal beinhaltet neben einer
Start- und Synchronisationsinformation insbesondere die im
Speicher 14 abgelegte Seriennummer 15. Es ist zweckmäßig un
verschlüsselt und wird von allen innerhalb der Reichweite
der Signalübertragungsstrecke 30 befindlichen Fernbedienun
gen 20 über deren Sende-/Empfangseinrichtungen 21 empfangen.
Ihre Mikroprozessoren 23 überprüfen bei Eingang eines Such
signales, ob die mit dem Suchsignal übertragene Seriennummer
15 mit der im Speicher 24 der Fernbedienung 20 abgelegten,
als Referenzsignal dienenden Seriennummer übereinstimmt. Bei
Nichtübereinstimmung nimmt die Fernbedienung 20 an der wei
teren Zugehörigkeitsprüfung nicht mehr teil. Bei Überein
stimmung der miteinander verglichenen Signale veranlaßt der
Mikroprozessor 23 eine Antwort in Form eines Kontaktsigna
les, Schritt 112. Als Kontaktsignal dient ein kurzes, ein
fach aufgebautes Signal, beispielsweise die Gruppennummer 25
der jeweiligen Fernbedienung 20 in bitcodierter Form. Zweck
mäßig ist das Kontaktsignal wie das Suchsignal unverschlüs
selt. Die Aussendung des Kontaktsignales veranlaßt der Mi
kroprozessor 24 nach Ablauf einer für die Fernbedienung 20
charakteristischen, durch die Gruppennummer 25 bestimmten
Zeitspanne ab dem Eingang des Suchsignales. Sie erfolgt dann
in einem Zeitfenster mit vorbestimmter Länge. Die Aussendung
ist so bemessen, daß ein sicheres Zuordnen des Kontaktsigna
les zu dem Zeitfenster sowohl für die Fernbedienung 20 wie
für die Basisstation 10 möglich ist.
Durch Prüfen, in welchen Zeitfenstern Kontaktsignale einge
gangen sind, stellt nun der Mikroprozessor 13 der Basissta
tion 10 fest, welche Fernbedienungen 20 mit welchen Gruppen
nummern anwesend sind, Schritt 114. Wird keine anwesende
Fernbedienung 20 ermittelt, prüft der Mikroprozessor 13 den
Wert des Zählers A, Schritt 116. Ist er kleiner als ein vor
gegebener Bezugswert, beispielsweise 5, veranlaßt er unmit
telbar erneut die Aussendung eines Suchsignales und wieder
holt das Verfahren ab Schritt 106 fortfolgend. Wird der Be
zugswert überschritten, bricht der Mikroprozessor 13 die Zu
gehörigkeitsprüfung ab, Schritt 117. Ergab die Prüfung im
Schritt 114, daß wenigstens eine Fernbedienung 20 anwesend
ist, wählt der Mikroprozessor 13 unter den anwesenden Fern
bedienungen 20 eine aus, mit welcher er nachfolgend eine Zu
gehörigkeitsprüfung durchführt, Schritt 118. Nach Auswahl
einer Fernbedienung zählt er einen zweiten internen Zähler B
um eine Stufe nach oben, Schritt 120. Darauf veranlaßt der
Mikroprozessor 13 die Aussendung eines nachfolgend Challen
ge-Signales über die Sende-/Empfangseinrichtung 11. Als
Challenge-Signal dient die im Speicher 14 abgelegte Zufalls
zahl 18.
Die ausgewählte Fernbedienung 20 empfängt über ihre Sende-
/Empfangseinrichtung 21 das Challenge-Signal und bildet dar
aus durch Verknüpfung mit dem Herstellercode 27 und dem
kryptischen Schlüsselcode 31 ein "Response"-Signal, welches
sie als Antwortsignal an die Basisstation 10 zurückschickt,
Schritt 124.
Deren Mikroprozessor 13 vergleicht nach Erhalt das von der
Fernbedienung 20 rückgesandte Response-Signal mit den zuvor
im Schritt 104 geladenen Soll-Response-Signal 16a, 16, 16c
der ausgewählten Fernbedienung 20, Schritt 126. Stimmen
Soll-Response-Signal und Response-Signal überein, setzt der
Mikroprozessor 13 den internen Zähler B auf den Wert 0 zu
rück, Schritt 132 und veranlaßt die Ausgabe eines Freigabe
signales, welches beispielsweise den Zugang zu einem Kraft
fahrzeug und/oder dessen Betrieb ermöglicht, Schritt 134.
Anschließend bestimmt der Mikroprozessor 13 eine Zufallszahl
18 und ermittelt damit für jede im Verzeichnis 16 eingetra
gene Gruppennummer 25 ein neues Soll-Response-Signal,
Schritt 136. Mit der Zufallszahl 18 und den neu gebildeten
Soll-Response-Signalen belegt er die Speicherplätze 16a,
16b, 16c und 18 sodann neu. Die neuen Speicherinhalte dienen
als Grundlage für die Zuordnungsprüfung im Anschluß an den
nächsten erneuten Auslösevorgang. Mit dem Neubeschreiben der
Speicherinhalte 16 und 18 ist der Zugehörigkeitsprüfvorgang
beendet, Schritt 138.
Ergibt die Prüfung im Schritt 126, daß das von der Fernbe
dienung 20 zurückgesandte Response-Signal nicht mit dem vom
Prozessor geladenen Soll-Response-Signal 16a, 16b, 16c über
einstimmt, setzt der Mikroprozessor 13 den internen Zähler B
um eine Stufe hoch, Schritt 128. Sodann prüft er, ob der In
halt des Zählers B einen vorgegebenen Grenzwert, zum Bei
spiel den Wert 3 überschreitet, Schritt 130. Ist das der
Fall, ermittelt der Mikroprozessor 13 gemäß Schritt 136 eine
neue Zufallszahl 18 und neue Soll-Response-Signale 16a, 16b,
16c mit denen er die entsprechenden Speicherinhalte im Spei
cher 14 überschreibt. Danach bricht er den Zuordnungs
prüfvorgang ab, Schritt 138.
Ergibt die Prüfung im Schritt 130, daß der dem Zähler B zu
geordnete Grenzwert noch nicht überschritten ist, führt der
Mikroprozessor 13 ebenfalls eine Neubestimmung der Zufalls
zahl 18 und der Soll-Response-Signale 16a, 16b, 16c gemäß
Schritt 136 durch. Anschließend fährt er jedoch mit der Wie
derholung des Schrittes 104 fort und lädt die neubestimmten
Speicherinhalte 18 und 16a, 16b, 16c unmittelbar neu, um
nachfolgend Schritt 106 auszuführen.
Es kann vorgesehen sein, die Bestimmung einer neuen Zufalls
zahl und neuer Soll-Responsesignale gemäß Schritt 136 ge
zielt langsam auszuführen. Da die Neubestimmung bei authori
sierter Benutzung erst im Anschluß an die Bestätigung der
Zugehörigkeit und der Ausgabe eines Freigabesignales er
folgt, wirkt sich eine langsame Durchführung des Schrittes
136 für den authorisierten Benutzer nicht aus. Hingegen wird
einem Nichtberechtigten das Vortäuschen einer Zugehörigkeit
einer Fernbedienung zu einer Basisstation erschwert, selbst
wenn es ihm gelingen sollte, die Basisstation durch Nachbil
den eines Kontaktsignales zur Abgabe eines Challengesignales
an die Fernbedienung zu veranlassen. Durch gezielte Dehnung
der Zeit zur Durchführung des Schrittes 136 wird es zudem er
schwert, ein richtiges Response-Signal durch permutatives
Wiederholen möglicher Response-Signale zu ermitteln.
Claims (9)
1. Verfahren zum Zuordnen einer Fernbedienung zu einer Ba
sisstation, wobei die Basisstation (10) ein Suchsignal aus
sendet (108), die Fernbedienung (20) bei Übereinstimmung des
Suchsignales mit einem abgespeicherten Referenzsignal ein
Kontaktsignal zurücksendet (112), und die Basisstation (10)
daraufhin ein bei jeder Zuordnung veränderliches Aktivie
rungssignal zur Verifikation der Zugehörigkeit zu der Fern
bedienung abgibt (122), dadurch gekennzeichnet, daß das ver
änderliche Aktivierungssignal bereits vor Aussendung des
Suchsignales von der Basisstation festgelegt (136) und für
die Zuordnung nur abgerufen wird (104).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
von der Basisstation (10) bereits vor Absetzen des Suchsi
gnales auch das Antwortsignal festgelegt wird (136), mit dem
die zugehörige Fernbedienung (20) nach Erhalt des veränder
lichen Aktierungssignales antworten soll.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Festlegung des veränderlichen Aktivierungsignales je
weils nach Abschluß einer erfolgreichen Zuordnung (126, 134)
einer Fernbedienung (20) zu einer Basisstation (10) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein neues veränderliches Aktivierungssignal festgelegt wird
(136), wenn ein von einer Fernbedienung (20) auf ein Akti
vierungssignal hin zurückgesandtes Antwortsignal nicht mit
dem in der Basisstation (10) vorbestimmten Sollantwortsignal
übereinstimmt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Suchsignal mehrfach unmittelbar hintereinander ausge
sandt wird, wenn auf das vorhergehende Suchsignal ein Kon
taktsignal nicht eingeht.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Durchführungszeit bei der Neufestlegung des veränderli
chen Aktierungssignales gegenüber der kürzestmöglichen ver
längert wird.
7. Basisstation zur Durchführung des Verfahrens nach An
spruch 1, gekennzeichnet durch
- - eine Sende-/Empfangseinrichtung (11), welche zur Abgabe von Such- und Aktivierungssignalen sowie zum Empfang von Kontakt- sowie Antwortsignalen von Fernbedienungen (20) aus gebildet ist,
- - Mittel (13) zur Veranlassung/Auswertung der über die Sen de-/Empfangseinrichtung (11) abzusetzenden/empfangenen Si gnale,
- - sowie eine nichtflüchtige Speichereinheit (14) zur Ablage von feststehenden und veränderlichen Zuordnungsinformationen (15, 17, 31, 16, 18) , welche der Basisstation (10) wenig stens eine Fernbedienung (20) zuordnen und die Prüfung der Zugehörigkeit erlauben.
8. Basisstation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die nichtflüchtige Speichereinheit (14) als genau einmal
Programmierbares Speichermedium ausgeführt ist.
9. Fernbedienung zur Durchführung des Verfahrens nach An
spruch 1, gekennzeichnet durch
- - eine Sende-/Empfangseinrichtung (21), welche zum Empfang von Such- und Aktierungssignalen, sowie zur Abgabe von Kon takt- und Antwortsignalen ausgebildet ist,
- - Mittel (23) zur Auswertung/Veranlassung empfange ner/abzusetzender Signale,
- - sowie eine nichtflüchtige Speichereinheit (24) zur Ablage von Zuordnungsinformationen (15, 25, 27, 31), welche die Fernbedienung (20) einer Basisstation (10) zuordnen.
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Applications Claiming Priority (2)
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DE19742495 | 1997-09-26 | ||
DE19841514A DE19841514A1 (de) | 1997-09-26 | 1998-09-10 | Verfahren zum Zuordnen einer Fernbedienung zu einer Basisstation |
Publications (1)
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Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE59811205T Expired - Lifetime DE59811205D1 (de) | 1997-09-26 | 1998-09-22 | Verfahren zum zuordnen einer fernbedienung zu einer basisstation |
Family Applications After (1)
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Publication number | Publication date |
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DE59811205D1 (de) | 2004-05-19 |
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