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EP0634807B1 - Antennenvorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP0634807B1
EP0634807B1 EP94810334A EP94810334A EP0634807B1 EP 0634807 B1 EP0634807 B1 EP 0634807B1 EP 94810334 A EP94810334 A EP 94810334A EP 94810334 A EP94810334 A EP 94810334A EP 0634807 B1 EP0634807 B1 EP 0634807B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna device
loop
electrically
antenna
partial
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94810334A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0634807A1 (de
Inventor
Philipp Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Actron Entwicklungs AG
Original Assignee
Actron Entwicklungs AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Actron Entwicklungs AG filed Critical Actron Entwicklungs AG
Publication of EP0634807A1 publication Critical patent/EP0634807A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0634807B1 publication Critical patent/EP0634807B1/de
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22Electrical actuation
    • G08B13/24Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2402Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting
    • G08B13/2465Aspects related to the EAS system, e.g. system components other than tags
    • G08B13/2468Antenna in system and the related signal processing
    • G08B13/2477Antenna or antenna activator circuit
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22Electrical actuation
    • G08B13/24Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2402Electronic Article Surveillance [EAS], i.e. systems using tags for detecting removal of a tagged item from a secure area, e.g. tags for detecting shoplifting
    • G08B13/2465Aspects related to the EAS system, e.g. system components other than tags
    • G08B13/2468Antenna in system and the related signal processing
    • G08B13/2474Antenna or antenna activator geometry, arrangement or layout
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/04Screened antennas

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device for the detection of resonance labels in electronic anti-theft security systems with one between two clamps antenna wire loop guided in one plane, which under Formation of two electrically outer and one electrically middle part loop twisted twice in each case by 180 ° and in which an impedance element is connected.
  • the invention further relates to the use of such Antenna device for the detection of resonance labels with a fixed predetermined resonance frequency.
  • Antenna devices for electronic anti-theft systems are in various designs and Geometries known and also in use. For example reference is made to: US-A-4,251,808, US-A-4,135,183, US-A-4,243,980, US-A-4,751,516, US-A-872,018, US-A-4,260,990, US-A-4,016,553, US-A-4,720,701, EP-A2-0414628, FR-763.681. Reference may also be made to US-A-2,597,518, in which already a receiving antenna with several against each other 180 ° twisted partial loops is described.
  • Fig. 1 an antenna device is shown as it is currently widely used. It shows in series three also partial loops rotated against each other by 180 ° 1, 2 and 3. The twisting of the partial loops against each other serves to wipe out the far field.
  • the Andes Crossing points 5 and 6 provided ohmic resistors 7 and 8 have the task of slightly increasing the antenna characteristics "smear" and thereby avoid detection dead zones.
  • Fig. 2 shows one generated by this antenna device Field intensity distribution at a distance of 30 cm above the xy plane of the three partial loops. According to the three part loops there are three maxima, the field intensity decreases from the first partial loop to the third. This unwanted decrease in intensity is due to the von von loop Loop decreasing amperage.
  • the total inductance the antenna device determines or limits in the rest in addition to the voltage present at the antenna terminals the antenna current. This should be as large as possible. At modern systems have about one at the antenna terminals 12 Voltage of 50 volts available. An increase in Antenna current by increasing this voltage is only with considerable effort possible.
  • the antenna device according to the invention becomes resonant frequency preferably used as in the claim 9 specified.
  • 3a shows an antenna device of a conventional type three partial loops 1, 2, 3 arranged in series, each are rotated against each other by 180 °.
  • the electrically outer Partial loop 3 is geometrical here between the partial loops 1 and 2 arranged.
  • an impedance element 11 is provided at intersection 6 between the second and third partial loops 2, 3, respectively between two connection points 9, 10 at the entrance and exit of the third sub-loop 3.
  • the impedance element 11 is, as shown in FIG. 4, by a Parallel connection of a capacitor C and an ohmic Resistor R formed.
  • the inductance L 3 of the geometrically central partial loop 3 forms a resonant circuit together with the capacitor C of the impedance element 11. At its resonance frequency, this resonant circuit acts as a blocking element.
  • the current I 3 flowing in it or in the geometrically central partial loop is in phase of resonance just 90 ° out of phase with the current I 12 in the other two partial loops 1 and 2.
  • the current I 12 flows through the resistor R and "experiences" otherwise advantageously only the inductors L 1 and L 2 of the first and second partial loops.
  • the impedance of the antenna device according to the invention therefore behaves like one with only two or two and a half partial loops for frequencies in the vicinity of the resonant frequency mentioned, despite the three partial loops.
  • FIG. 5 shows in a diagram corresponding to FIG. 2 the characteristic of the antenna device according to FIG. 3d) in the case of resonance. It is much more uniform than that of FIG. 2. In particular, the undesired drop in intensity from left to right has disappeared. The intensity is also higher overall, because the inductance L 3 of the third partial loop has no limiting effect on the antenna current I 12, which is primarily effective.
  • FIG. 7 shows a representation corresponding to FIG. 3 Another embodiment for an inventive Antenna device (Fig.7d)) and its derivation from a conventional arrangement (Fig. 7a) shown. From Fig. 3 7 differs by the arrangement of the antenna terminals 12. In FIG. 3, these are in the first partial loop 1 and in Fig. 7 arranged in the second sub-loop 2. With regard to the geometrically middle partial loop 3 there is an opposite in the two embodiments Current sense. Otherwise, the two embodiments equivalent to each other. The terminals 12 could also in the area of the middle loop part 3 in one of them passing lines can be arranged.
  • the area of the three partial loops is preferably the same chosen large. However, there could be different ones Areas are provided.
  • the described coordination of Parameters of the antenna device on the resonance frequency of the resonance labels to be detected need not necessarily be exact be. A phase error (compared to the 90 ° phase shift in the case of resonance) up to 30 ° under certain circumstances be tolerated.
  • Fig. 3d and Fig. 7d) is dashed around the three loops 1,2,3 around a single loop so-called Short circuit loop 14 laid.
  • This serves the To improve extinction of the far field (3 to 30 m). she is optimal when the rivers stretch in the span Compensate each other. If so, then it is the current in the outer loop is zero. Unless, then the current arising in the loop acts on the inner one counter and thereby forces extinction. To avoid of unwanted resonances can replace the short circuit a resistor is also used in the outer loop will.
  • All loops of the invention are advantageous Antenna device embedded in a plastic housing, which mechanically stabilizes them.
  • a plastic case has the advantage that it is based on the advantageous characteristic not disadvantageous to the antenna device according to the invention affects. When combined spatially with a broadcast or receiving electronics should do this for the same reason can also be arranged in a plastic housing.
  • the antenna device according to the invention be shielded on one side for the purpose one-sided shielding.
  • the shield would be in a few centimeters (e.g. 4 cm) from the plane of the Arrange antenna wire loops.

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Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung zur Detektion von Resonanzetiketten in elektronischen Warendiebstahls-Sicherungsanlagen mit einer zwischen zwei Klemmen in einer Ebene geführten Antennendrahtschlaufe, welche unter Ausbildung von zwei elektrisch äusseren und einer elektrisch mittleren Teilschlaufe zweifach in sich um jeweils 180° verdreht ist und in welche ein Impedanzglied geschaltet ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Verwendung einer solchen Antennenvorrichtung zur Detektion von Resonanzetiketten mit einer fest vorgegebenen Resonanzfrequenz.
STAND DER TECHNIK
Antennenvorrichtungen für elektronische Warendiebstahls-Sicherungsanlagen sind in mannigfaltigen Ausführungen und Geometrien bekannt und auch im Einsatz. Beispielsweise kann hierzu verwiesen werden auf: US-A-4,251,808, US-A-4,135,183, US-A-4,243,980, US-A-4,751,516, US-A-872,018, US-A-4,260,990, US-A-4,016,553, US-A-4,720,701, EP-A2-0414628, FR-763.681. Weiter kann verwiesen werden auf die US-A-2,597,518, in der bereits eine Empfangsantenne mit mehreren gegeneinander um 180° verdrehten Teilschlaufen beschrieben ist.
In Fig. 1 ist eine Antennenvorrichtung dargestellt, wie sie derzeit vielfach verwendet wird. Sie weist in Serie drei ebenfalls um jeweils 180° gegeneinander verdrehte Teilschlaufen 1, 2 und 3 auf. Die Verdrehung der Teilschlaufen gegeneinander dient zur Fernfeldauslöschung. Die an den Kreuzungsunkten 5 und 6 vorgesehenen ohm'schen Widerstände 7 und 8 haben die Aufgabe, die Antennencharakteristik etwas zu "verschmieren" und dadurch Detektions-Totzonen zu vermeiden. Fig. 2 zeigt eine von dieser Antennenvorrichtung erzeugte Feldintensiätsverteilung in einem Abstand von 30 cm über der xy-Ebene der drei Teilschlaufen. Entsprechend den drei Teilschlaufen ergeben sich drei Maxima, wobei die Feldintensität von der ersten Teilschlaufe zur dritten hin abnimmt. Diese unerwünschte Intensitätsabnahme ist durch die von Schlaufe zu Schlaufe abnehmende Stromstärke bedingt. Die Gesamtinduktivtät der Antennenvorrichtung bestimmt bzw. limitiert im übrigen neben der an den Antennenklemmen anliegenden Spannung den Antennenstrom. Dieser sollte möglichst gross sein. Bei modernen Anlagen steht an den Antennenklemmen 12 etwa eine Spannung von 50 Volt zur Verfügung. Eine Erhöhung des Antennenstromes durch Erhöhung dieser Spannung ist nur mit erheblichem Aufwand möglich.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie eine ausgeglichenere Charakteristik bei mindestens gleich hoher lokaler Abstrahlleistung aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Antennenvorrichtung mit den im Patentanpsurch 1 angegebenen Merkmalen.
Zur Detektion von Resonanzetiketten mit einer fest vorgegebenen Resonanzfrequenz wird die erfindungsgemäse Antennenvorrichtung vorzugsweise so verwendet, wie im Patentanspruch 9 angegeben.
In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Es zeigen
Fig. 1
wie bereits erwähnt, eine Antennenvorrichtung nach dem Stand der Technik,
Fig. 2
eine Charakteristik dieser Antennenvorrichtung,
Fig. 3
unter a) bis d), wie sich die unter d) dargestellte erfindungsgemässe Antennenvorrichtung aus einer herkömmlichen Antennenvorrichtung schrittweise ableiten lässt,
Fig. 4
ein Ersatzschaltbild der Antennenvorrichtung von Fig. 3d,
Fig. 5
eine Charakteristik der Antennenvorrichtung von Fig. 3d,
Fig. 6
in einem logarithmischen Diagramm Frequenzgänge von in der Antennenvorrichtung gemäss Fig. 3d auftretenden Strömen sowie von deren Phasenwinkeln, und
Fig. 7
eine Darstellung gemäss Fig. 3 betreffend eine andere erfindungsgemässe Antennenvorrichtung.
AUSFÜHRHUNGSBEISPIELE
Fig. 3a) zeigt eine Antennenvorrichtung herkömmlicher Art mit drei in Serie angeordneten Teilschlaufen 1,2,3, die jeweils um 180° gegeneinander verdreht sind.
Durch Verschieben der drei Teilschlaufen so, wie dies in Fig. 3 unterer b) und c) dargestellt ist, gelangt man von der unter a) dargestellten Anordnung zu der gemäss Fig. 3d), die der erfindungsgemässen entspricht. Die elektrisch äussere Teilschlaufe 3 ist hier geometrisch zwischen den Teilschlaufen 1 und 2 angeordnet. Am Kreuzungspunkt 6 zwischen der zweiten und dritten Teilschlaufe 2,3, respektive zwischen zwei Anschlusspunkten 9,10 eingangs und ausgangs der dritten Teilschlaufe 3, ist ein Impedanzglied 11 vorgesehen. Das Impedanzglied 11 wird, wie Fig. 4 zeigt, durch eine Parallelschaltung eines Kondensators C und eines ohm'schen Widerstandes R gebildet.
In dem in Fig. 4 dargestellten Ersatzschaltbild der Antennenvorichtung gemäss Fig. 3d) erkennt man, dass die Induktivität L3 der geometrisch mittleren Teilschlaufe 3 zusammen mit dem Kondensator C des Impedanzgliedes 11 einen Schwingkreis bildet. Bei seiner Resonanzfrequenz wirkt dieser Schwingkreis als Sperrglied. Der in ihm, respektive in der geometrisch mittleren Teilschlaufe fliessende Strom I3 ist im Resonanzfall gerade um 90° phasenverschoben gegenüber dem Strom I12 in den beiden anderen Teilschlaufen 1 und 2. Der Strom I12 fliesst dabei über den Widerstand R und "erfährt" ansonsten mit Vorteil nur die Induktivitäten L1 und L2 der ersten und zweiten Teilschlaufe. Die Impedanz der erfindungsgemässen Antennenvorrichtung benimmt sich daher für Frequenzen in der Nähe der genannten Resonanzfrequenz trotz der drei Teilschlaufen wie eine solche mit lediglich zwei oder zweieinhalb Teilschlaufen.
Zur Detektion von Resonanzetiketten mit einer fest vorgegebenen Resonanzfrequenz wird die erfindungsgemasse Antennenvorrichtung vorzugsweise so dimensioniert, dass der erwähnte Resonanzfall gerade bei der vorgegebenen Resonanzfrequenz der Resonanzetiketten auftritt. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn die durch den Kondensator C und durch die Induktivität L3 der dritten Teilschlaufe gebildeten Wechselstromwiderstände bei der vorgegebenen Resonanzfrequenz der Etiketten betragemässig gerade gleich dem ohm'schen Widerstand R werden. Es gilt dann auch L = R2C. Bei einer vorgegebenen Resonanzfrequenz von 8,2 MHz und L3 = 1,63 µH ergibt sich für R z.B. ein Wert von 84 Ω und für C ein solcher von 235 pF.
Fig. 5. zeigt in einem Fig. 2 entsprechenden Diagramm die Charakteristik der Antennenvorrichtung gemäss Fig. 3d) im Resonanzfall. Sie ist sehr viel gleichmässiger als die von Fig. 2. Insbesondere ist der unerwünschte Intensitätsabfall von links nach rechts verschwunden. Die Intensität ist auch insgesamt betragemässig höher, weil die Induktivität L3 der dritten Teilschlaufe sich auf den vor allem wirksamen Antennenstrom I12 nicht begrenzend auswirkt.
Fig. 6 zeigt für die gleiche Antennenvorrichtung die Frequenzgänge der Ströme I12 und I3 sowie ihrer Phasenwinkel ϕ12 und ϕ3. Bei ca. 8.2 MHz ist der Strom I3 gegenüber dem Strom I12 gerade um 90° phasenverschoben.
In Fig. 7 ist in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemässe Antennenvorrichtung (Fig.7d)) sowie ihre Ableitung aus einer herkömmlichen Anordnung (Fig. 7a) dargestellt. Von Fig. 3 unterscheidet sich Fig. 7 durch die Anordnung der Antennenklemmen 12. Bei Fig. 3 sind diese in der ersten Teilschlaufe 1 und bei Fig. 7 in der zweiten Teilschlaufe 2 angeordnet. Bezüglich der geometrisch jeweils mittleren Teilschlaufe 3 ergibt sich bei den beiden Ausführungsformen ein entgegengesetzter Stromlaufsinn. Ansonsten sind die beiden Ausführungsformen zueinander äquivalent. Die Klemmen 12 könnten auch im Bereich der mittleren Teilschlaufe 3 in einer der sie passierenden Leitungen angeordnet werden.
Die Fläche der drei Teilschlaufen wird vorzugsweise gleich gross gewählt. Es könnten jedoch auch unterschiedliche Flächen vorgesehen werden. Die beschriebene Abstimmung der Parameter der Antennenvorrichtung auf die Resonanzfrequenz der zu detektierenden Resonanzetiketten muss nicht notwenig exakt sein. So könnte ein Phasenfehler (gegenüber der 90°-Phasenverschiebung im Resonanzfall) bis zu 30° unter Umständen toleriert werden.
In Fig. 3d) sowie Fig. 7d) ist jeweils strichliert um die drei Teilschlaufen 1,2,3 herum noch eine einschlaufige sog. Kurzschlusschlaufe 14 verlegt. Diese dient dazu, die Auslöschung des Fernfeldes (3 bis 30 m) zu verbessern. Sie ist dann optimal, wenn sich die Flüsse im aufgespannten Gebiet gegenseitig kompensieren. Ist dies der Fall, dann ist der Strom in der äusseren Schleife gleich Null. Wenn nicht, dann wirkt der in der Schleife entstehende Strom dem inneren entgegen und erzwingt dadurch die Auslöschung. Zur Vermeidung von ungewollten Resonanzen kann an Stelle des Kurzschlusses in der äusseren Schleife auch ein Widerstand eingesetzt werden.
Mit Vorteil werden sämtliche Schlaufen der erfindngsgemässen Antennvorrichtung in einem Kunststoffgehäuse eingebettet, welches sie mechanisch stabilisiert. Ein Kunststoffgehäuse hat den Vorteil, dass es sich auf die vorteilhafte Charakteristik der erfindungsgemässen Antennvorrichtung nicht nachteilig auswirkt. Bei räumlicher Kombination mit einer Sende- oder Empfangselektronik sollte diese aus dem gleichen Grund ebenfalls in einem Kunststoffgehäuse angeordnet werden.
Schliesslich kann die erfindungsgemasse Antennenvorrichtung noch einseitig mit einem Abschirmblech versehen werden zwecks einseitiger Abschirmung. Das Abschirmblech wäre dabei in einigen Zentimetern Abstand (z.B. 4 cm) von der Ebene der Antennendrahtschlaufen anzuordnen.

Claims (9)

  1. Antennenvorrichtung zur Detektion von Resonanzetiketten in elektronischen Warendiebstahls-Sicherungsanlagen mit einer zwischen zwei Klemmen (12) in einer Ebene geführten Antennendrahtschlaufe, welche unter Ausbildung von zwei elektrisch äusseren (1,3) und einer elektrisch mittleren Teilschlaufe (2) zweifach in sich um jeweils 180° verdreht ist und in welche ein Impedanzglied (11) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine (3) der beiden elektrisch äusseren Teilschlaufen (1,3) geometrisch zwischen der elektrisch mittleren Teilschlaufe (2) und der anderen elektrisch äusseren Teilschlaufe (1) angeordnet ist und dass das Impedanzglied (11) zwischen zwei eingangs und ausgangs der geometrisch mittleren Teilschlaufe (3) angeordnete Anschlusspunkte (9,10) geschaltet ist und in Parallelschaltung einen Kondensator (C) sowie einen ohm'schen Widerstand (R) aufweist.
  2. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmen (12) in der anderen elektrisch äusseren Teilschlaufe (1) angeordnet sind.
  3. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmen (12) in der elektrisch mittleren Teilschlaufe (2) angeordnet sind.
  4. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass L=R2C gilt, wobei L die Induktivität der geometrisch mittleren Teilschlaufe (3), R der Wert des ohm'schen Widerstandes und C die Kapazität des Kondensators ist.
  5. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Teilschlaufen (1,2,3) flächengleich sind.
  6. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, dass aussen um die Antennendrahtschlaufe in derselben Ebene herumlaufend eine Kurzschlussschlaufe (14) verlegt ist.
  7. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Ebene der Antennendrahtschlaufe, vorzugsweise in einem Abstand von 4 cm, ein Abschirmblech angeordnet ist.
  8. Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennendrahtschlaufe/n (1,2,3,14) in einem Kunststoffgehäuse eingebettet verlegt sind.
  9. Verwendung der Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Detektion von Resonanzetiketten mit einer vorgegebenen Resonanzfrequenz, dadurch gekennzeichnet, dass der ohm'sche Widerstand (R), die Kapazität des Kondensators (C) und die Induktivität (L3) der geometrisch mittleren Teilschlaufe (3) so bemessen sind, dass die durch den Kondensator (C) und die genannte Induktivität (L3) gebildeten Wechselstromwiderstände bei der vorgegebenen Resonanzfrequenz der Resonanzetiketten betragsmässig jeweils gerade gleich dem ohm'schen Widerstand werden.
EP94810334A 1993-07-13 1994-06-06 Antennenvorrichtung Expired - Lifetime EP0634807B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH209493 1993-07-13
CH2094/93 1993-07-13

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Publication Number Publication Date
EP0634807A1 EP0634807A1 (de) 1995-01-18
EP0634807B1 true EP0634807B1 (de) 1998-08-12

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ID=4225752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP94810334A Expired - Lifetime EP0634807B1 (de) 1993-07-13 1994-06-06 Antennenvorrichtung

Country Status (6)

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US (1) US5663738A (de)
EP (1) EP0634807B1 (de)
JP (1) JP3606603B2 (de)
AT (1) ATE169776T1 (de)
DE (1) DE59406653D1 (de)
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