DE3316010C2 - - Google Patents
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- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
- G08B13/181—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems
- G08B13/183—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines im
wesentlichen geschlossenen Raumes nach dem Oberbegriff des Pa
tentanspruches 1.
Ein solches Verfahren ist als Einbruch-Alarmeinrichtung be
kannt (DE-OS 31 00 205). Bei diesem Verfahren werden die Wände
eines zu sichernden Gebäudes mit einem rotierenden Strahl ab
getastet. Im Ruhezustand wird die Helligkeit des reflektierten
Strahles in einem Speicher aufgezeichnet. Wenn die Abtastung
nach zum Beispiel 120 Millisekunden an die gleiche Stelle zu
rückkommt, wird die Helligkeit des dann reflektierten Strahles
mit der abgespeicherten Helligkeit verglichen. Ein dann
auftretender ausreichender Unterschied zwischen den beiden
Helligkeiten läßt auf einen Einbruch schließen. Der Alarm wird
ausgelöst. Bei einem nur gerinen Unterschied zwischen beiden
Helligkeiten oder wenn nur eine Messung unterschiedlich ist,
liegt ein Einbruch wahrscheinlich nicht vor. Es muß angenommen
werden, daß sich irgendeine Bedingung ohne einen vorhergehen
den Einbruch geändert hat, zum Beispiel die Reflexionsfähig
keit der Wände. Ein Alarm wird nicht ausgelöst. Statt dessen
wird die nun am Empfänger gemessene Helligkeit des reflektier
ten Strahles als neuer Bezugswert abgespeichert. Das heißt,
daß der Bezugswert nachgeführt oder den sich verändernden Be
dingungen des Ruhezustandes angepaßt wird. Auch bei einem an
deren bekannten Verfahren, mit dem Feuer erkannt wird, ist es
bekannt, den Bezugswert dem Signalmittelwert nachzuführen
(Bull. ASE/UCS 73 (1982) 23, 4. Dezember, S. 1218-1223). Bei
sämtlichen Alarmeinrichtungen wird eine hohe Empfindlichkeit
angestrebt. Eine hohe Empfindlichkeit führt im allgemeinen zu
Fehlalarmen. Deshalb muß ein Kompromiß zwischen einer mög
lichst hohen Empfindlichkeit und einer möglichst geringen An
zahl von Fehlalarmen geschlossen werden. Bei den beiden
bekannten Verfahren wird hierzu der Bezugswert, das heißt die
Alarmschwelle, dem tatsächlichen Signal nachgeführt. Bekannt
ist noch eine weitere, mit Lichtschranken arbeitende Alarmein
richtung (DE-Z: Der Elektro-Meister 1968, Heft 3, S. 116-
118). Eine Lichtschranke hat den Zweck, bei Unterbrechen des
Lichtstrahles Alarm auszulösen. Auch sie muß gegen ein Überli
sten und auch gegen Fehlalarme gesichert werden. Der Empfänger
oder Lichtfühler reagiert auch auf ein Fremdlicht, zum Bei
spiel auf das Licht einer von einem Einbrecher auf den Empfän
ger gerichteten Taschenlampe. Mit einer im Ruhezustand sehr
hohen Lichtstrom-Dichte kann dieser Art des Überlistens entge
gengewirkt werden. Erwähnt sei noch, daß das Überwachen von
Räumen mit Infrarotstrahlung allgemein bekannt ist (DE-OS
30 45 217).
Bei den eingangs genannten Verfahren wird der Bezugswert oder
die Alarmschwelle den sich verändernden Bedingungen des Ruhe
zustandes angepaßt. Dieser Ruhezustand kann sich kurzzeitig in
einer oder beiden Richtungen verändern. Bei einer mit einer
Lichtschranke arbeitenden Alarmeinrichtung kann sich die Hel
ligkeit des überwachten Raumes zum Beispiel durch von außen
periodisch eindringende Lichtblitze verändern. Die bekannten
Verfahren sprechen hierauf an. Über einen längeren Zeitraum
betrachtet haben sich die Bedingungen des Ruhezustandes jedoch
nicht geändert. Über einen längeren Zeitraum betrachtet können
sich die Bedingungen des Ruhezustandes jedoch zum Beispiel
langsam und stetig mit der Tageszeit ändern. Zum Beispiel neh
men Temperatur und Helligkeit periodisch zu und ab. Solche
sich über einen längeren Zeitraum erstreckende Änderungen wer
den mit dem Ausdruck Driften bezeichnet. Ein solches Driften
muß von einer Alarmeinrichtung erkannt werden. Anderenfalls
versagt der zwischen dem Erreichen einer hohen Empfindlichkeit
und dem Vermeiden von Fehlalarmen geschlossene Kompromiß.
Vom oben erläuterten Stand der Technik ausgehend liegt der Er
findung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs ge
nannten Gattung so auszubilden, daß ein Wegdriften erkannt und
dadurch die durch ein Nichterkennen des Wegdriftens sich ergebende Fehler ausgeschlossen
werden. Die Lösung für diese Aufgabe ergibt sich bei einem Ver
fahren der eingangs genannten Gattung nach der Erfindung mit
den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkma
len.
Zum Ermitteln des Driftens wird damit innerhalb einer vorgege
benen Dauer der Gültigkeit eines Bezugswertes jeder Meßwert
mit dem jeweils vorangehenden Meßwert verglichen und die rela
tive Abweichung dieser Werte voneinander festgestellt. Die
Zahl der Messungen, bei denen der aktuelle Meßwert über dem
vorherigen lag, wird gezählt oder aufsummiert zu einer Summe
S 1. Ebenso wird die Zahl derjenigen Messungen, die einen Meß
wert ergaben, der unterhalb des jeweils vorangegangenen Meß
wertes lag, gezählt oder aufsummiert zu einer Summe S 0. Der
neue Bezugswert soll grundsätzlich nur dann gebildet werden,
wenn der aktuelle Meßwert um den genannten zweiten Wert vom
abgespeicherten Bezugswert abweicht und wenn gleichzeitig der
Betrag der Differenz der beiden Summen S 0 und S 1, als S 0 -
S 1, eine vorgebbare Zahl oder einen Mindestwert überschreitet.
Zahlreiche äußere Einflüsse, die zu einer nicht gewollten Ab
weichung des Meßwertes vom abgespeicherten Bezugswert führen
und damit möglicherweise Fehlalarme verursachen könnten,
zeichnen sich durch ein Wegdriften des Meßwertes aus. Das
heißt, die jeweiligen Meßwerte unterliegen in ihrer Folge ei
ner zunehmenden Abweichung vom Bezugswert (langsame Tempera
turänderung in einer Richtung, langsame Helligkeitsänderung
ebenfalls in einer Richtung, usw.). Tritt dieser Fall ein, so
werden die fortlaufend gemessenen Werte überwiegend in einer
einzigen Richtung von den vorangehend gemessenen abweichen.
Dies führt zu einem schnellen Anwachsen der Differenz S 0 - S 1,
die dann nach Überschreiten des festgesetzten Mindestwertes
die Bildung eines neuen Bezugswertes freigibt. Dies bedeutet,
daß der abgespeicherte Bezugswert bei der Erfindung an Verän
derungen angepaßt und somit der Wirklichkeit nachgeführt
wird. Der theoretisch erreichbare Kompromiß zwischen hoher
Empfindlichkeit und einer geringen Anzahl von Fehlalarmen
bleibt damit erhalten.
Wichtig ist, daß die Bildung eines neuen Bezugswertes dann un
terbleibt, wenn ein Gegenstand langsam in den zu überwachen
den Raum eindringt. Genau dies wird durch das vorangehend dis
kutierte erfindungsgemäße Verfahren erreicht. Die Zeiten bzw.
die Differenzwerte S 0-S 1 sind so gewählt, daß jede in der
Praxis mögliche stetige Bewegung eines Gegenstandes in den zu
überwachenden Raum hinein eine Abweichung des Meßwertes um
mehr als den erlaubten ersten Betrag zur Folge hätte, längst
bevor ein neuer Bezugswert gebildet werden würde. Damit wird
ein Alarm ausgelöst, und das Sicherheitsbedürfnis ist er
füllt.
Die einzige Möglichkeit der Überlistung des Systems wäre
durch Erzwingung der Bildung eines neuen Bezugswertes dadurch
gegeben, daß ein Gegenstand langsam und in kleinen Schritten
in den zu überwachenden Raum eingeführt würde, wobei dieser
nach jedem Bewegungsschritt lange in der jeweils erreichten
Lage verharren würde. In diesem Fall würde der aktuelle Meß
wert nach einem Bewegungsschritt des eindringenden Gegenstan
des möglicherweise um mehr als den zweiten Betrag vom abge
speicherten Bezugswert abweichen. Das heißt, daß eine Voraus
setzung für die Bildung eines neuen Bezugswertes erfüllt wä
re. In dem geschilderten Fall der Hineinbewegung des Gegen
standes in den Raum ergeben sich aber aktuelle Meßwerte, die
nicht der tatsächlichen Lage des Gegenstandes im Raum entspre
chen. Die Messung dieser Lage ist mit Fehlern behaftet. Die
aktuellen Meßwerte weichen von den Sollwerten ab. Sie liegen
teils über und teils unter diesen. Über einen endlichen Zeit
raum gesehen schwanken sie statistisch gleichgewichtig nach
unten und nach oben. Die beiden Summen S 0 und S 1 wachsen da
mit in gleichem Maße an. Das heißt, daß ihre Differenz S 0 -
S 1 mit zunehmender Zahl der Meßwerte gegen Null strebt. Ein
neuer Bezugswert wird damit nicht gebildet. Ein neuer Bezugs
wert wird nur dann gebildet und abgespeichert, wenn die Summe
S 0 zum Beispiel um den Faktor 9 größer als die Summe S 1 ist.
Voraussetzung für die Bildung und Abspeicherung eines neuen
Bezugswertes ist weiter, daß die Feldstärke am Empfänger wäh
rend einer einstellbaren Zeit um mindestens einen einstellba
ren zweiten Wert von dem bereits abgespeicherten Bezugswert
abweicht, wobei der zweite Betrag kleiner als der erste Be
trag ist.
Bei einer Verwendung des Verfahrens zum Diebstahlschutz von
Kraftfahrzeugen kann es nun nach einem ersten Einschalten des
Systems und der ersten Bildung eines Bezugswertes vorkommen,
daß dieser nach einer bestimmten Zeit nicht mehr den tatsächli
chen Verhältnissen entspricht. Etwa beim Übergang von Tag zu
Nacht oder bei Wegfall direkter Sonneneinstrahlung bliebe ein
zu hoher Bezugswert eingestellt. Dasselbe gilt auch für den
Fall der Erwärmung der elektronischen Bauteile entweder durch
die im System nach dem Einschalten umgesetzte elektrische Ver
lustleistung oder durch Ansteigen der Temperatur des zu über
wachenden Raumes, mit dem sich die elektronischen Bauteile in
thermodynamischem Gleichgewicht befinden, durch Veränderungen
in der Beheizung oder durch eine veränderte äußere Wärmeein
strahlung in diesen Raum ebenso ergäbe sich ein falscher Be
zugswert, wenn das System bei Dunkelheit eingeschaltet würde
und nach Tagesanbruch Sonnenlicht einfiele. Gemäß der Erfin
dung wird damit immer wieder überprüft, ob ein einmal einge
stellter Bezugswert noch den tatsächlichen Verhältnissen ent
spricht. Entspricht die am Empfänger gemessene Feldstärke im
Ruhebetrieb nicht mehr dem zu Beginn eines Betriebszyklus er
mittelten Wert, wird ein neuer Bezugswert gebildet.
Zweckmäßig wird in Zeitabständen von 0,065 sec, das heißt in
der genannten Größenordnung von Hundertstelsekunden, gemes
sen. Dabei empfiehlt sich, daß die Feldstärke am Empfänger
mehrere Male, zum Beispiel vier- bis achtmal, gemessen, ein
Mittelwert gebildet und dieser mit dem Bezugswert verglichen
wird. Empfehlenswert ist weiter, daß in vorgegebenen größeren
Zeitabständen ein neuer Bezugswert nach Maßgabe der vorherge
henden Messungen der Feldstärke am Empfänger gebildet und ab
gespeichert wird.
Fremdeinstrahlung kann zu Störungen und Fehlalarmen führen.
Zum Vermeiden von solchen Störungen ist in einer weiteren Aus
gestaltung vorgesehen, daß der Sender intermittierend betrie
ben und der Empfänger zeitgleich zum Sender ein- und ausge
schaltet wird. Mit diesem impulsmäßigen Betrieb des Senders
läßt sich dessen wirksame Sendeleistung erhöhen, ohne daß die
Dauerleistung ansteigt. Weiter bleiben Fremdeinstrahlungen,
die während der Sendepausen auftreten, ohne Auswirkung.
Zum weiteren Ausschalten der Auswirkungen einer Fremdeinstrah
lung ist in einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung vorgese
hen, daß die Infrarotstrahlung am Sender impulsmäßig modu
liert und die am Empfänger ankommende Strahlung phasenempfind
lich gleichgerichtet wird. Damit werden der Empfänger bzw. ei
ne an diesen angeschlossene Auswerteeinrichtung auf die Modu
lationsfrequenz des Senders abgestimmt. Nur mit dieser Modula
tion ankommende Strahlung wird berücksichtigt. Unter phasen
empfindlicher Gleichrichtung wird dabei verstanden, daß die
Halbwellen nicht während der gesamten Zeit, sondern nur inner
halb bestimmter Zeitpunkte gleichgerichtet werden. Zur phasen
empfindlichen Gleichrichtung kann ein sogenannter Synchron
gleichrichter verwandt werden. Sie werden dazu eingesetzt, um
aus einem stark verrauschten Signal die Amplitude derjenigen
Schwingung zu bestimmen, deren Frequenz gleich einer Steuer
frequenz und deren Phasenlage zu einem Steuersignal mit die
ser Steuerfrequenz konstant ist. Die Schwingung, die diese Be
dingungen erfüllt, sei das Nutzsignal genannt. Bei einer pha
senempfindlichen Gleichrichtung dieses Nutzsignales werden
dessen negative Halbwellen vollständig "um 180° geklappt". Da
mit gehen sie zusammen mit den positiven Halbwellen in die
spätere Auswertung ein. Signale, deren Frequenz nicht gleich
oder nicht gleich einem ungeraden Vielfachen der Steuerfre
quenz ist oder die eine abweichende Phasenlage haben, werden
so gleichgerichtet, daß sich ihre positiven und ihre gleichge
richteten negativen Halbwellen praktisch ausmitteln und damit
nicht in die spätere Auswertung eingehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig mit digital ar
beitenden logischen Schaltungselementen ausgeführt. Hierbei
bietet sich an, daß das den Alarm auslösende Signal einer di
gitalen Auswerteeinrichtung zugeführt und in dieser abgespei
chert wird. Ebenso empfiehlt sich, daß die Signale digital ab
gespeichert werden.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei
zeigt
Fig. 1 das vom Sender periodisch und impulsweise abgegebene
Infrarot-Strahlungsfeld und
Fig. 2 die Lage eines Driftfensters innerhalb eines Toleranz
fensters und deren Lage zum Referenz- oder Bezugswert.
Der Sender wird in bestimmten Zeitabständen für kurze Perio
den eingeschaltet und baut im zu überwachenden Raum ein Infra
rot-Strahlungsfeld auf, das sich in seiner Stärke an einem be
stimmten Ort aus der Überlagerung eines direkten, mit endli
cher Halbwertsbreite vom Sender ausgesandten Infrarot-Strah
les mit mehrfach an der Außenhaut des zu überwachenden Raumes
reflektierten Anteilen ergibt (Fig. 1).
Durch das Einschalten für kurze Zeitabschnitte (Perioden) ist
durch Wahl eines entsprechenden Tastverhältnisses für die Sen
deransteuerung die von den Infrarot-Sendedioden abgegebene mo
mentane Strahlungsleistung ein Vielfaches der im stationären
Betrieb erzielbaren Strahlungsleistung.
Hierbei wird die Stärke des Infrarot-Feldes so gewählt, daß
sie weit oberhalb der natürlichen, durch äußere Einstrahlun
gen in den zu überwachenden Raum auftretenden Feldstärken
liegt.
Das Signal des Senders ist moduliert und wird auf der Empfän
gerseite phasenempfindlich gleichgerichtet. Damit wird der
Einfluß des Rauschens sehr klein gehalten. Sender und Empfän
ger sind über die Auswerteeinrichtung, die in diesem Fall zu
sätzlich die Rolle einer Steuereinrichtung übernimmt, zeit
lich synchronisiert.
Der Empfänger, der in den Sendepausen ausgeschaltet ist, wird
von der Auswerteeinrichtung jeweils vor Beginn der Abstrah
lung eines Impulspakets durch den Sender eingeschaltet. Über
eine Infrarot-Fotodiode nimmt der Empfänger ein elektrisches
Signal auf, das abhängig ist von der Stärke des Infra
rot-Strahlungsfeldes am Ort des Empfängers. Dieses aufgenomme
ne Signal ist mit der Sendefrequenz moduliert und wird im Emp
fänger zunächst linear verstärkt und dann phasenempfindlich
gleichgerichtet.
Die in einzelnen Halbperioden des Sendesignals empfangenen
und phasenempfindlich gleichgerichteten Infrarot-Signalantei
le werden über die Dauer des Sendesignals einem modifizierten
Summationsprozeß in der Art einer kaskadischen Aufladung ei
ner Kondensatorkette unterzogen. Durch diese Summation ergibt
sich einerseits eine Mitteilung der statistischen Fehler der
Signalanteile und andererseits eine höhere Signalamplitude
des für die nachfolgende Auswerteeinrichtung zur Verfügung
stehenden Eingangssignals. Hierbei wird die Belastung des Aus
gangskondensators der Kaskade durch spezielle Auslegung der
Schaltung sehr klein gehalten.
Die Gleichspannung über dem Ausgangskondensator der Kaskade
nach jedem Infrarot-Sendepaket ist eine Funktion der Stärke
des Infrarot-Strahlungsfeldes am Ort der Empfängerdiode. Die
se Spannung wird unmittelbar in einen Digitalwert umgesetzt
und von der Auswerteeinrichtung als Meßwert abgespeichert.
Aus den ersten der nach Einschalten anfallenden Meßwerte wird
ein Bezugswert gebildet. Dieser wird ebenfalls abgespeichert.
Alle folgenden Meßwerte werden mit ihm verglichen. Liegen nun
mehrere, in der Anzahl festlegbare, aufeinanderfolgende Meß
werte außerhalb eines auf den Bezugswert bezogenen vorgebba
ren Toleranzfensters, so legt dies die Auswerteeinrichtung
als Alarmfall aus und gibt ein elektrisches Ausgangssignal
ab, mit dem eine Alarmeinrichtung angestoßen wird. Innerhalb
des für die Alarmauslösung maßgebenden Toleranzfensters liegt
das Driftfenster (Fig. 2).
Fällt der Meßwert in einer vorgebbaren Anzahl von aufeinan
derfolgenden Messungen in den Bereich oberhalb oder unterhalb
des Driftfensters (schraffierter Bereich), so wird von der
Auswerteeinrichtung eine neuer Bezugswert gebildet.
Claims (8)
1. Verfahren zum Überwachen eines im wesentlichen geschlosse
nen Raumes zum Feststellen des Eindringens von Personen
oder Gegenständen mit einem Sender zum Abstrahlen von In
frarotstrahlung in den Raum und mit einem Empfänger zur
Aufnahme der an ihm ankommenden Infrarotstrahlung, wobei
nach dem Einschalten des Senders die Feldstärke der am Emp
fänger ankommenden Strahlung gemessen und als Bezugswert
abgespeichert wird und für den Fall, daß die bei darauf
folgenden Messungen erhaltene Feldstärke mindestens um ei
nen ersten Betrag vom Bezugswert abweicht, ein einen Alarm
auslösendes Signal erzeugt wird und für den Fall, daß die
bei darauf folgenden Messungen erhaltene Feldstärke um ei
nen kleineren als den ersten Betrag vom Bezugswert ab
weicht, dieser Meßwert als neuer Bezugswert abgespeichert
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke am Empfän
ger in Zeitabständen in der Größenordnung von Hundertstel
sekunden gemessen und die gemessene Feldstärke abgespei
chert wird, jeder gespeicherte Betrag der Feldstärke unter Fest
stellung der Richtung einer Abweichung verglichen und die
Vorzeichen der Abweichungen getrennt nach positiven und ne
gativen Vorzeichen gezählt werden, die erhaltenen Summen
der positiven und der negativen Vorzeichen miteinander ver
glichen, die Differenz gebildet und ein neuer Bezugswert
nur dann gebildet und abgespeichert wird, wenn diese Diffe
renz einen Mindestwert übersteigt und wenn zusätzlich die
Feldstärke am Empfänger während einer einstellbaren Zeit
zusätzlich um mindestens einen einstellbaren zweiten Wert
von dem bereits abgespeicherten Bezugswert abweicht, wobei
der zweite Betrag kleiner als der erste Betrag ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
Zeitabständen von 0,065 sec gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Feldstärke am Empfänger mehrere Male, zum Beispiel vier-
bis achtmal, gemessen, ein Mittelwert gebildet und dieser
mit dem Bezugswert verglichen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß in vorgegebenen größeren Zeitabständen ein
neuer Bezugswert nach Maßgabe der vorhergehenden Messungen
der Feldstärke am Empfänger gebildet und abgespeichert
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sender intermittierend betrieben und der
Empfänger zeitgleich zum Sender ein- und ausgeschaltet
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Infrarotstrahlung am Sender impulsmäßig moduliert und die
am Empfänger ankommende Strahlung phasenempfindlich gleich
gerichtet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das den Alarm auslösende Signal einer
digitalen Auswerteeinrichtung zugeführt und in dieser abge
speichert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Signale digital abgespeichert wer
den.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19833316010 DE3316010A1 (de) | 1983-05-03 | 1983-05-03 | Verfahren zum ueberwachen eines im wesentlichen geschlossenen raumes |
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Publications (2)
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DE3316010C2 true DE3316010C2 (de) | 1989-11-16 |
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Family Applications (1)
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Legal Events
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Owner name: F + G MEGAMOS SICHERHEITSELEKTRONIK GMBH, 5250 ENG |
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D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DELPHI AUTOMOTIVE SYSTEMS DEUTSCHLAND GMBH, 42369 |