EP1274278A2 - Verfahren zum Betrieb eines digitalen programmierbaren Hörgerätes sowie digitales programmierbares Hörgerät - Google Patents

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EP1274278A2
EP1274278A2 EP02013818A EP02013818A EP1274278A2 EP 1274278 A2 EP1274278 A2 EP 1274278A2 EP 02013818 A EP02013818 A EP 02013818A EP 02013818 A EP02013818 A EP 02013818A EP 1274278 A2 EP1274278 A2 EP 1274278A2
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EP
European Patent Office
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gain
frequency
hearing aid
audio signal
amplification
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EP02013818A
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EP1274278A3 (de
EP1274278B1 (de
Inventor
Hervé Schulz
Tom Weidner
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Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audiologische Technik GmbH
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Publication date
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Application filed by Siemens Audiologische Technik GmbH filed Critical Siemens Audiologische Technik GmbH
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Publication of EP1274278A3 publication Critical patent/EP1274278A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Electric hearing aids
    • H04R25/45—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H04R25/453—Prevention of acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback electronically
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Electric hearing aids
    • H04R25/50—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics
    • H04R25/505—Customised settings for obtaining desired overall acoustical characteristics using digital signal processing

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a digital programmable hearing aid with an input converter for recording an input signal and converting it into an audio signal, a signal processing unit for processing and frequency-dependent amplification of the audio signal and one Output transducer.
  • the invention further relates to a digital one programmable hearing aid for performing the method.
  • the whistle typical for feedback is usually proportionate high frequencies.
  • They are hearing aids with one volume control that can be actuated by the hearing aid wearer, e.g. the hearing aid model "Swing" from Siemens Audiologischetechnik GmbH, through which the reinforcement of a Audio signal can be changed.
  • the Raising or lowering the gain of the audio signal in Dependence on the frequency, being at a low Gain almost the entire transmission range of the Hearing aid is equally reinforced and at a high Amplification higher frequencies are amplified less than lower frequencies.
  • the frequency-dependent gain according to the volume control is static.
  • EP 0 250 679 B1 describes a hearing aid with a Storage means for storing coefficients related a filter frequency response known.
  • the object of the present invention is to provide a method for Operation of a hearing aid and a hearing aid specify that allow a wide frequency response.
  • This task is done in a method of operating a digital programmable hearing aid with at least one input converter for recording an input signal and conversion into an audio signal, a signal processing unit for processing and frequency-dependent amplification of the audio signal and an output converter solved in that a transmission characteristic a maximum amplification of the audio signal is adjustable over the frequency and at least in one Frequency range from an adjustable by the hearing aid wearer Parameters and / or one of the signal processing unit automatically generated parameters at least one gain change value is determined, with the respective Frequency taking into account a gain output value of the gain change value is a final gain value is determined and this to the maximum gain is limited so that effective system reinforcement results for the respective frequency.
  • the part relating to a digital programmable hearing aid The object is achieved in that the hearing aid at least has a memory for recording gain values to identify a maximum transmission characteristic Amplification of the audio signal over frequency.
  • the hearing aid according to the invention is, for example around a hearing aid worn behind the ear, an in hearing aid that can be worn in the ear, an implantable hearing aid or a pocket hearing aid. Furthermore, the hearing aid according to the Invention also part of several devices for supplying one Comprehensive hearing aid system, e.g. part a hearing aid system with two hearing aids worn on the head for binaural care or part of a hearing aid system, consisting of a device that can be worn on the head and one on the body portable processor unit.
  • the hearing aid includes one Input converter for receiving an input signal. Usually serves as an input converter a microphone, which is an acoustic Record signal and into an electrical audio signal converts.
  • the hearing aid according to the invention further comprises a signal processing unit for processing and frequency-dependent amplification of the audio signal.
  • the Signal processing in the hearing aid takes place by means of a digital one Signal processor (DSP), the way it works by means of programs or parameters which can be influenced in the hearing aid is.
  • DSP digital one Signal processor
  • This allows the operation of the signal processing unit the individual's hearing loss Hearing aid wearer as well as the current hearing situation in which adjust the hearing aid. That changed
  • the audio signal is fed to an output converter. This is usually designed as a listener who converts electrical audio signal into an acoustic signal.
  • other embodiments are also possible here, e.g. an implantable output transducer that works directly with an ossicle is connected and this stimulates vibrations.
  • an audio signal in the narrower Understood an electrical signal that originates from the signal received by the input converter and from is transmitted to the hearing aid. It usually contains in the audible Frequency range information.
  • the audio signal can be used in signal processing in the hearing aid in analog or are in digital form, with the hearing aid in the signal path both signal forms can also occur simultaneously.
  • an audio signal also understood an electrical signal, which from the audio signal in the narrower sense results from further processing, for example through filtering, transformation, etc.
  • the invention provides that a transmission characteristic of a maximum amplification of the audio signal over frequency adjustable, i.e. for example when fitting the hearing aid is freely configurable by the acoustician.
  • Farther at least one amplification output value is stored in the hearing aid, which is preferably also adjustable by the acoustician is.
  • the gain output value can be for the entire transferable frequency range of the hearing aid or constant within each frequency band of the hearing aid his. However, it is advantageous (within certain Limits) any gain output value for each frequency adjustable so that a transmission characteristic of a normal amplification of the audio signal over frequency is freely configurable.
  • the normal gain When setting the normal gain, it is determined by what factor an input audio signal with a certain Signal amplitude amplified depending on the frequency becomes. Instructs the hearing aid through the hearing aid wearer operated volume control, it is located to set the normal gain preferably in a middle position so that the hearing aid wearer has the opportunity has, the gain, based on this basic setting, increase or decrease equally.
  • the Setting the normal gain and the maximum gain can include both hearing aid specific as well as aspects relating to the individual hearing aid wearer respectively. For example, when adjusting of a hearing aid to a user found that at a certain frequency and a certain gain Feedback whistle occurs, so the maximum Gain in this frequency range below this gain set.
  • the transmission characteristics are for a certain frequency range and for a certain value range of the gain preferably freely configurable.
  • the Transfer characteristics using suitable adaptation software set as such and transferred to the hearing aid but you can also just specify a few Frequency and gain value pairs can be set. Further is not only a continuous course but also a discontinuous one Course of the transmission characteristics possible.
  • the actual amplification of an audio signal in a hearing aid is in addition to the frequency of a number of others Factors dependent. Such factors can arise from the current Adjustment of the volume control on the hearing aid, the Amplitude of the input signal or from a signal analysis in parameters derived from the signal processing unit of the hearing aid his. The latter are done, for example, by algorithms for situation analysis, for noise reduction or for automatic gain control ( AGC) determined. Generally speaking, with modern hearing aids a number of control functions influence the instant reinforcement.
  • the gain output value is now under Consideration of all factors influencing the reinforcement (Gain change values) at the respective frequency of the Gain end value determined. Exceeds the gain limit the preset maximum at the respective frequency Gain, so this is at the maximum gain limited. The effective system reinforcement is therefore always less than or equal to the maximum gain.
  • the invention offers the advantage that it allows for a specific Hearing aid almost any normal gain as well as set almost any maximum gain can be.
  • the signal processing in the hearing aid can thereby both to hearing aid-specific conditions and to the individual hearing loss of a hearing aid wearer better to adjust.
  • the invention also has the advantage that that multiple influencing factors that affect the Act on amplification (e.g. current position of the volume control, Gain change through a signal processing algorithm, set maximum gain) better be taken into account.
  • An embodiment of the invention provides that the signal processing in several parallel frequency channels
  • Signal processing unit and the transmission characteristic the normal amplification of the audio signal over frequency and / or the transmission characteristic of the maximum gain of the audio signal versus frequency for each Channel can be set separately.
  • the division of the audible Frequency range in several channels makes adaptation easier a hearing aid if a certain channel (i.e. parameters relating to a specific frequency range) this channel can be regarded as constant.
  • Figure 5 shows a multi-channel hearing aid with an overall roll-off logic.
  • FIG. 1 shows the circuit implementation of a Roll-offs for a hearing aid with analog signal processing.
  • the amplifier circuit comprises an operational amplifier OA, which has an input resistor R1 and a RC element consisting of a potentiometer R2 and a capacitor C is connected in the feedback branch.
  • R1 an input resistor
  • R2 a RC element consisting of a potentiometer R2 and a capacitor C is connected in the feedback branch.
  • the potentiometer R2 allows the gain and thus the volume setting change on the hearing aid. Simultaneously with the reinforcement however, the cutoff frequency (the knee point) also changes, from which the gain decreases with increasing frequency.
  • Figure 2 shows the gain V over the frequency f for different Potentiometer settings of the amplifier circuit according to FIG. 1.
  • Characteristic curve 1 shows the gain V above frequency f at maximum volume setting. With this setting is the resistance of the potentiometer R2 largest. Up to a cutoff frequency the gain is constant, above the cutoff frequency the gain decreases linearly with increasing frequency.
  • the characteristics 2 and 3 show the gain versus frequency for the normal position (characteristic curve 2) or the minimum position (Characteristic curve 3) of the volume control. As from Figure 2 continues one can see that with decreasing amplification Increase in the cutoff frequency, from which a gain reduction of the higher frequencies.
  • the setting of the gain for hearing aids in the above described way is that in particular with high amplification and high frequencies, more undesirable Whistling feedback occurs.
  • the gain reduction the high frequencies counteract this.
  • the higher the gain the greater the probability for feedback whistles and therefore the beginning the lowering at lower frequencies.
  • the gain reduction method described above is relatively rigid and offers little scope for individual or device-specific adjustment.
  • the effective amplification often depends on other factors in addition to adjusting the volume control.
  • AGC automatic gain control
  • an algorithm for noise suppression can also be provided in a hearing aid, for example, which reduces the gain over a broad band when a noise is detected. This process is exemplified in Figure 2.
  • the gain reduction by a certain amount causes a parallel shift of the preset characteristic curve of the normal gain 2 by exactly this amount. This is illustrated in FIG. 2 by the characteristic curve 4 and the arrow 5. Based on the setting of the volume control in the normal position (characteristic curve 2), the gain is automatically reduced by the signal processing unit, so that the effective system gain illustrated by characteristic curve 4 results. As can also be seen from FIG. 2, the already reduced amplification above the frequency F1 is reduced again.
  • the gain versus frequency is at one Hearing aid according to the invention illustrated.
  • hearing aid in question has a volume control, this is Characteristic preferably a middle position of the volume control assigned so that the hearing aid wearer the Reinforcement based on normal reinforcement by actuation the volume control both to higher gains as well as lower reinforcements.
  • the maximum gain 7 can be stored. This too can the adjustment of the hearing aid by the acoustician and transferred to the hearing aid during programming become.
  • a change in the gain results in a effective gain as exemplified in Figure 3 by the characteristic curve 8 is illustrated.
  • the normal amplification 6 is initially a parallel one Reduction of the gain characteristic by a certain one Amount, e.g. -10 dB, and the lowered characteristic will then from a frequency F2 on the characteristic of the maximum Gain 7 limited. This means that even at high frequencies only a one-time lowering, in contrast to Figure 2, the same situation in a conventional Hearing aid illustrated and in the case of the characteristic curve 4 a two-fold gain reduction above frequency F1 took place.
  • FIG. 4 and 5 show an example in the block diagram Hearing aids with a gain control according to the invention.
  • a microphone 11 which picks up an acoustic signal and in converts an electrical signal.
  • the resulting audio signal is initially a preamplifier and A / D converter unit 12 supplied, in which the initially analog audio signal in a digital audio signal is converted.
  • the digital Audio signal by means of the filter bank 13 in several frequency bands (Channels) divided.
  • the audio signals of the individual Channels are initially signal processing units 14A-14E in which the audio signals e.g. to adapt to the individual hearing loss of a hearing aid wearer varies be filtered.
  • the signal processing units 14A-14E also perform signal analysis to for example to determine the signal level, the current one Detect hearing situation or the presence of noise to recognize.
  • This signal analysis becomes parameters derived and fed roll-off logic units 15A-15E.
  • the latter are also stored in a memory 16 Parameters that include a normal gain as well as a maximum amplification of the audio signal over frequency for identify the respective channel.
  • the normal gain sets the gain calculation for each frequency of the transmittable frequency range a gain output value fixed and can both from a default gain setting by the hearing aid manufacturer as well as in the adjustment of the hearing aid by the acoustician.
  • the maximum gain by the hearing aid manufacturer preset and individually by the acoustician be adjusted.
  • the roll-off logic units 15A-15E also continues the current setting of a Volume control 17 to be supplied. From the roll-off logic units Determine the parameters supplied to 15A-15E a certain gain for each frequency.
  • the invention is in a variety of different ways feasible in terms of circuitry.
  • Another embodiment Figure 5 shows this for this example is in a hearing aid 30 via a microphone 31 acoustic input signal recorded and into an electrical Audio signal converted, that of a preamp and A / D converter unit 32 is supplied.
  • Processing is also carried out here of the audio signal in several parallel channels, which means a filter bank 33 are divided.
  • Signal processing units 34A-34E determined parameters a common roll-off logic unit 35 supplied. These are also stored in a memory 36 Parameters that include the normal gain as well as the maximum Characterize reinforcement. The current also flows Setting the volume control 37 on.
  • Roll-off logic unit 35 calculates incoming parameters these parameters for controlling a variable filter 41, see that also in this embodiment, initially all reinforcement requirements through the reinforcement members 38A-38E are met, however, in contrast to the aforementioned embodiment after merging the audio signals of the individual channels is limited to the maximum gain is realized by means of the variable filter 41, which in turn is controlled by the roll-off logic unit 35 becomes.
  • This exemplary embodiment also takes place, if appropriate a signal post-processing in a signal post-processing unit and the output of the processed audio signal via a handset 40.

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Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines digitalen programmierbaren Hörgerätes (10, 30) zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl eine Übertragungskennlinie einer normalen Verstärkung (6) sowie eine Übertragungskennlinie einer maximalen Verstärkung (7) eines Audiosignals über der Frequenz nahezu frei konfigurierbar sind. Bei einer Veränderung der Verstärkung durch Einstellungen am Hörgerät sowie durch Parameter, die aus der Signalverarbeitung resultieren, wird die Verstärkung stets für das Gesamtsystem unter Einbeziehung aller Parameter errechnet und gegebenenfalls auf die maximale Verstärkung bei der jeweiligen Frequenz begrenzt, falls diese sonst überschritten würde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines digitalen programmierbaren Hörgerätes mit einem Eingangswandler zur Aufnahme eines Eingangssignals und Wandlung in ein Audiosignal, einer Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des Audiosignals und einem Ausgangswandler. Ferner betrifft die Erfindung ein digitales programmierbares Hörgerät zur Durchführung des Verfahrens.
Akustische Rückkopplungen treten häufig bei Hörhilfegeräten auf, insbesondere wenn es sich um Hörhilfegeräte mit hoher Verstärkung handelt. Diese Rückkopplungen äußern sich in starken rückkopplungsbedingten Oszillationen einer bestimmten Frequenz (Feedback). Dieses "Pfeifen" ist in der Regel sowohl für den Hörgeräteträger als auch für Personen in seiner näheren Umgebung sehr unangenehm.
Feedback kann auftreten, wenn Schall, der über das Mikrofon des Hörhilfegerätes aufgenommen, durch einen Signalverstärker verstärkt und über den Hörer ausgegeben wird, wieder zum Mikrofon gelangt und erneut verstärkt wird. Damit es zum typischen "Pfeifen" - meist bei einer dominanten Frequenz - kommt, müssen jedoch zwei weitere Bedingungen erfüllt sein. Die sogenannte Schleifenverstärkung des Systems, d.h. das Produkt aus der Hörgeräteverstärkung und der Abschwächung des Rückkopplungspfades, muss größer als 1 sein. Darüber hinaus muss die Phasenverschiebung dieser Schleifenverstärkung einem beliebigen ganzzahligen Vielfachen von 360° entsprechen.
Der einfachste Ansatz zur Reduzierung rückkopplungsbedingter Oszillationen ist die dauerhafte Reduktion der Hörgeräteverstärkung, so dass die Schleifenverstärkung auch in ungünstigen Situationen unter dem kritischen Grenzwert bleibt. Der entscheidende Nachteil ist jedoch, dass durch diese Begrenzung die bei stärkerer Schwerhörigkeit erforderliche Hörgeräteverstärkung nicht mehr erreicht werden kann.
Das für Feedback typische Pfeifen liegt in der Regel bei verhältnismäßig hohen Frequenzen. Es sind Hörgeräte mit einem durch den Hörgeräteträger betätigbaren Lautstärkesteller bekannt, z.B. das Hörgeräte-Modell "Swing" der Siemens Audiologische Technik GmbH, durch den die Verstärkung eines Audiosignals verändert werden kann. Dabei erfolgt die Anhebung oder Absenkung der Verstärkung des Audiosignals in Abhängigkeit von der Frequenz, wobei bei einer niedrigen Verstärkung nahezu der gesamte Übertragungsbereich des Hörgerätes gleichermaßen verstärkt wird und bei einer hohen Verstärkung höhere Frequenzen weniger stark verstärkt werden als tiefere Frequenzen. Die frequenzabhängige Verstärkung nach Maßgabe des Lautstärkestellers ist dabei statisch.
Aus der DE 196 24 092 A1 ist eine Verstärkerschaltung für analoge oder digitale Hörgeräte bekannt. Zur besseren Anpassung an das Hörvermögen eines Probanden umfasst die Schaltung wenigstens zwei Kompressionsschaltungen als Teilschaltungen, die sich unterschiedlich überlagern und wobei eine resultierende Verstärkungskennlinie V erzeugbar ist, bei der das Kompressionsverhältnis mit steigendem Eingangspegel andauernd oder in definierten Zeitintervallen abnimmt.
Aus der DE 196 19 312 A1 ist eine Verstärkerschaltung für ein Hörgerät bekannt, bei der ein Eingangssignal einen Signalpegel aufweist, der in einzelne frequenzbandspezifische Teilsignalpfade (Kanäle) aufgeteilt wird.
Aus der EP 0 250 679 B1 ist eine Hörhilfe mit einem Speichermittel zum Speichern von Koeffizienten bezüglich eines Filterfrequenzganges bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätes sowie ein Hörgerät anzugeben, die einen breiten Frequenzgang erlauben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Betrieb eines digitalen programmierbaren Hörgerätes mit wenigstens einem Eingangswandler zur Aufnahme eines Eingangssignals und Wandlung in ein Audiosignal, einer Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des Audiosignals und einem Ausgangswandler dadurch gelöst, dass eine Übertragungskennlinie einer maximalen Verstärkung des Audiosignals über der Frequenz einstellbar ist und wenigstens in einem Frequenzbereich aus einem durch den Hörgeräteträger einstellbaren Parameter und/oder einem von der Signalverarbeitungseinheit automatisch generierten Parameter wenigstens ein Verstärkungsänderungswert ermittelt wird, wobei bei der jeweiligen Frequenz zu einem Verstärkungsausgangswert unter Berücksichtigung des Verstärkungsänderungswertes ein Verstärkungsendwert ermittelt wird und dieser auf die maximale Verstärkung begrenzt wird, so dass eine wirksame Systemverstärkung für die jeweilige Frequenz resultiert.
Der ein digitales programmierbares Hörgerät betreffende Teil der Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Hörgerät wenigstens einen Speicher aufweist zur Aufnahme von Verstärkungswerten zur Kennzeichnung einer Übertragungskennlinie einer maximalen Verstärkung des Audiosignals über der Frequenz.
Bei dem Hörgerät gemäß der Erfindung handelt es sich beispielsweise um ein hinter dem Ohr tragbares Hörgerät, ein in dem Ohr tragbares Hörgerät, ein implantierbares Hörgerät oder ein Taschenhörgerät. Weiterhin kann das Hörgerät gemäß der Erfindung auch Teil eines mehrere Geräte zur Versorgung eines Schwerhörigen umfassenden Hörgerätesystems sein, z.B. Teil eines Hörgerätesystems mit zwei am Kopf getragenen Hörgeräten zur binauralen Versorgung oder Teil eines Hörgerätesystems, bestehend aus einem am Kopf tragbaren Gerät und einer am Körper tragbaren Prozessoreinheit. Das Hörgerät umfasst einen Eingangswandler zur Aufnahme eines Eingangssignals. Normalerweise dient als Eingangswandler ein Mikrofon, das ein akustisches Signal aufnimmt und in ein elektrisches Audiosignal wandelt. Als Eingangswandler kommen jedoch auch Einheiten in Betracht, die eine Spule oder eine Antenne aufweisen und die ein elektromagnetisches Signal aufnehmen und in ein elektrisches Audiosignal wandeln. Das Hörgerät gemäß der Erfindung umfasst ferner eine Signalverarbeitungseinheit zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des Audiosignals. Die Signalverarbeitung im Hörgerät erfolgt mittels eines digitalen Signalprozessors (DSP), dessen Arbeitsweise mittels auf das Hörgerät übertragbarer Programme oder Parameter beeinflussbar ist. Dadurch lässt sich die Arbeitsweise der Signalverarbeitungseinheit an den individuellen Hörverlust eines Hörgeräteträgers sowie an die aktuelle Hörsituation, in der das Hörgerät gerade betrieben wird, anpassen. Das so veränderte Audiosignal ist schließlich einem Ausgangswandler zugeführt. Dieser ist in der Regel als Hörer ausgebildet, der das elektrische Audiosignal in ein akustisches Signal wandelt. Jedoch sind auch hier andere Ausführungsformen möglich, z.B. ein implantierbarer Ausgangswandler, der direkt mit einem Gehörknöchelchen verbunden ist und dieses zu Schwingungen anregt.
Im Rahmen der Erfindung wird unter einem Audiosignal im engeren Sinn ein elektrisches Signal verstanden, das aus dem von dem Eingangswandler aufgenommenen Signal hervorgeht und von dem Hörgerät übertragen wird. Es enthält in der Regel im hörbaren Frequenzbereich liegende Information. Das Audiosignal kann bei der Signalverarbeitung im Hörgerät in analoger oder digitaler Form vorliegen, wobei im Signalpfad des Hörgerätes auch beide Signalformen gleichzeitig auftreten können. Im weiteren Sinn wird bei der Erfindung unter einem Audiosignal auch ein elektrisches Signal verstanden, welches aus dem Audiosignal im engeren Sinn durch Weiterverarbeitung hervorgeht, beispielsweise durch Filterung, Transformation usw.
Die Erfindung sieht vor, dass eine Übertragungskennlinie einer maximalen Verstärkung des Audiosignals über der Frequenz einstellbar, d.h. beispielsweise bei der Anpassung des Hörgerätes durch den Akustiker frei konfigurierbar ist. Weiterhin ist im Hörgerät wenigstens ein Verstärkungsausgangswert hinterlegt, der vorzugsweise ebenfalls durch den Akustiker einstellbar ist. Der Verstärkungsausgangswert kann für den gesamten übertragbaren Frequenzbereich des Hörgerätes oder aber innerhalb jeweils eines Frequenzbandes des Hörgerätes konstant sein. Vorteilhaft ist jedoch (innerhalb bestimmter Grenzen) zu jeder Frequenz ein beliebiger Verstärkungsausgangwert einstellbar, so dass eine Übertragungskennlinie einer normalen Verstärkung des Audiosignals über der Frequenz frei konfigurierbar ist.
Bei der Einstellung der normalen Verstärkung wird festgelegt, um welchen Faktor ein Eingangs-Audiosignal mit einer bestimmten Signalamplitude in Abhängigkeit von der Frequenz verstärkt wird. Weist das Hörgerät einen durch den Hörgeräteträger betätigbaren Lautstärkesteller auf, so befindet sich dieser zur Einstellung der normalen Verstärkung vorzugsweise in einer Mittelstellung, so dass der Hörgeräteträger die Möglichkeit hat, die Verstärkung, ausgehend von dieser Grundeinstellung, gleichermaßen zu erhöhen oder zu reduzieren. Die Einstellung der normalen Verstärkung sowie der maximalen Verstärkung kann sowohl unter Einbeziehung hörgerätespezifischer als auch den individuellen Hörgeräteträger betreffender Gesichtspunkte erfolgen. Wird beispielsweise bei der Anpassung eines Hörgerätes an einen Benutzer festgestellt, dass bei einer bestimmten Frequenz und einer bestimmten Verstärkung vermehrt Rückkopplungspfeifen auftritt, so wird die maximale Verstärkung in diesem Frequenzbereich unterhalb dieser Verstärkung eingestellt.
Die Übertragungskennlinien sind für einen bestimmten Frequenzbereich und für einen bestimmten Wertebereich der Verstärkung vorzugsweise frei konfigurierbar. Dabei können die Übertragungskennlinien mittels einer geeigneten Anpass-Software als solche festgelegt und auf das Hörgerät übertragen werden, sie können jedoch auch lediglich durch Angabe einiger Frequenz- und Verstärkungswertepaare festgelegt werden. Ferner ist neben einem kontinuierlichen Verlauf auch ein unstetiger Verlauf der Übertragungskennlinien möglich.
Die tatsächliche Verstärkung eines Audiosignals in einem Hörgerät ist neben der Frequenz noch von einer Reihe weiterer Faktoren abhängig. Solche Faktoren können aus der augenblicklichen Einstellung des Lautstärkestellers am Hörgerät, der Amplitude des Eingangssignals oder aus einer Signalanalyse in der Signalverarbeitungseinheit des Hörgeräts abgeleitete Parameter sein. Letztere werden beispielsweise durch Algorithmen zur Situationsanalyse, zur Störgeräuschbefreiung oder zur automatischen Verstärkungsregelung (Automatic Gain Control = AGC) ermittelt. Allgemein haben also bei modernen Hörgeräten eine Reihe von Steuer- und Regelfunktionen Einfluss auf die augenblickliche Verstärkung.
Ausgehend von dem Verstärkungsausgangswert bzw. von der Kennlinie der normalen Verstärkung über der Frequenz werden nun gemäß der Erfindung alle Einflussfaktoren bzgl. der Verstärkung für die jeweiligen Frequenz berücksichtigt. Bewirkt beispielsweise die aktuelle Lautstärkeneinstellung eine Anhebung des Audiosignals um 10 dB und ein Algorithmus zur Störgeräuschunterdrückung eine Absenkung um 15 dB, so resultiert ein Gesamt-Verstärkungsänderungswert von -5 dB. Anders als in diesem Beispiel kann der Verstärkungsänderungswert auch ein Faktor sein, mit dem der Verstärkungsausgangswert multipliziert wird. Aus dem Verstärkungsausgangswert wird nun unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren auf die Verstärkung (Verstärkungsänderungswerte) bei der jeweiligen Frequenz der Verstärkungsendwert ermittelt. Übersteigt der Verstärkungsendwert bei der jeweiligen Frequenz die voreingestellte maximale Verstärkung, so wird dieser auf die maximale Verstärkung begrenzt. Die wirksame Systemverstärkung ist damit stets kleiner oder gleich der maximalen Verstärkung.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass dadurch für ein bestimmtes Hörgerät eine nahezu beliebige normale Verstärkung sowie eine nahezu beliebige maximale Verstärkung eingestellt werden können. Die Signalverarbeitung im Hörgerät lässt sich dadurch sowohl an hörgerätespezifische Gegebenheiten sowie an den individuellen Gehörschaden eines Hörgeräteträgers besser anpassen. Weiterhin ist mit der Erfindung der Vorteil verbunden, dass mehrere Einflussfaktoren, die gleichzeitig auf die Verstärkung einwirken (z.B. aktuelle Stellung des Lautstärkestellers, Verstärkungsänderung durch einen Signalverarbeitungsalgorithmus, eingestellte maximale Verstärkung) besser berücksichtigt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Signalverarbeitung in mehreren parallelen Frequenz-Kanälen der Signalverarbeitungseinheit erfolgt und die Übertragungskennlinie der normalen Verstärkung des Audiosignals über der Frequenz und/oder die Übertragungskennlinie der maximalen Verstärkung des Audiosignals über der Frequenz für den jeweiligen Kanal separat einstellbar sind. Die Aufteilung des hörbaren Frequenzbereiches in mehrere Kanäle erleichtert die Anpassung eines Hörgerätes, wenn einen bestimmten Kanal (also einen bestimmten Frequenzbereich) betreffende Kenngrößen für diesen Kanal als konstant betrachtet werden. Derartige Kenngrößen für einen bestimmten Kanal können die Hörschwelle, die Unbehaglichkeitsschwelle, aber auch die normale Verstärkung oder die maximale Verstärkung sein. Zur Kennzeichnung ist dann jeweils nur die Angabe eines Wertes für den betreffenden Kanal erforderlich.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei zeigen:
  • Figur 1 die Realisierung eines Roll-offs bei einem analogen Hörgerät nach dem Stand der Technik,
  • Figur 2 Übertragungskennlinien der Verstärkung über der Frequenz bei einem analogen Hörgerät nach dem Stand der Technik,
  • Figur 3 die Verstärkung über der Frequenz bei einem Hörgerät gemäß der Erfindung,
  • Figur 4 ein Mehrkanal-Hörgerät mit Roll-off-Logik in den einzelnen Kanälen und
    • Figur 5 ein Mehrkanal-Hörgerät mit einer Gesamt-Roll-off-Logik.
    Figur 1 zeigt die schaltungstechnische Realisierung eines Roll-offs bei einem Hörgerät mit analoger Signalverarbeitung. Dabei umfasst die Verstärkerschaltung einen Operationsverstärker OA, der mit einem Eingangswiderstand R1 sowie einem RC-Glied aus einem Potentiometer R2 und einem Kondensator C im Rückkopplungszweig beschaltet ist. Durch das Potentiometer R2 lässt sich die Verstärkung und damit die Lautstärkeneinstellung am Hörgerät verändern. Gleichzeitig mit der Verstärkung ändert sich jedoch auch die Grenzfrequenz (der Kniepunkt), ab der die Verstärkung mit steigender Frequenz abnimmt.
    Figur 2 zeigt die Verstärkung V über der Frequenz f für unterschiedliche Potentiometer-Einstellungen der Verstärkerschaltung gemäß Figur 1. Dabei zeigt die Kennlinie 1 die Verstärkung V über der Frequenz f bei maximaler Lautstärkeeinstellung. Bei dieser Einstellung ist der Widerstand des Potentiometers R2 am größten. Bis zu einer Grenzfrequenz ist die Verstärkung konstant, oberhalb der Grenzfrequenz nimmt die Verstärkung linear mit zunehmender Frequenz ab. Die Kennlinien 2 und 3 zeigen die Verstärkung über der Frequenz für die Normal-Stellung (Kennlinie 2) bzw. die Minimal-Stellung (Kennlinie 3) des Lautstärkestellers. Wie aus Figur 2 weiterhin ersichtlich ist, erfolgt mit abnehmender Verstärkung eine Zunahme der Grenzfrequenz, ab der eine Verstärkungsabsenkung der höheren Frequenzen eintritt.
    Die Einstellung der Verstärkung bei Hörgeräten in der oben beschriebenen Weise liegt darin begründet, dass insbesondere bei großer Verstärkung und hohen Frequenzen vermehrt unerwünschtes Rückkopplungspfeifen (Feedback) auftritt. Die Verstärkungsabsenkung der hohen Frequenzen wirkt diesem entgegen. Je höher die Verstärkung, desto größer die Wahrscheinlichkeit für Rückkopplungspfeifen und daher auch der Beginn der Absenkung bei niedrigeren Frequenzen.
    Die oben beschriebene Methode zur Verstärkungsabsenkung ist verhältnismäßig starr und bietet nur wenig Spielraum zur individuellen oder gerätespezifischen Anpassung. Bei modernen Hörgeräten hängt die wirksame Verstärkung neben der Einstellung des Lautstärkestellers oftmals noch von weiteren Faktoren ab. Dabei kann eine Signalanalyse, die in der Signalverarbeitungseinheit durchgeführt wird, auf einer Reihe verschiedener Algorithmen basieren, die auch parallel ablaufen können. Diese Algorithmen führen durch Analyse des Eingangssignals zu einer automatischen Verstärkungsregelung (AGC = Automatic Gain Control) oder beeinflussen die Verstärkung durch die automatische Einstellung eines Hörprogrammes infolge einer Situationsanalyse. Ferner kann bei einem Hörgerät beispielsweise auch ein Algorithmus zur Störgeräuschbefreiung vorgesehen sein, der bei einem erkannten Störgeräusch die Verstärkung breitbandig um einen bestimmten Betrag reduziert. Dieser Vorgang ist beispielhaft in Figur 2 veranschaulicht. Die Verstärkungsabsenkung um einen bestimmten Betrag bewirkt eine Parallelverschiebung der voreingestellten Kennlinie der normalen Verstärkung 2 um eben diesen Betrag. In Figur 2 ist dies durch die Kennlinie 4 und den Pfeil 5 veranschaulicht. Dort wird ausgehend von der Einstellung des Lautstärkestellers in normaler Stellung (Kennlinie 2) die Verstärkung durch die Signalverarbeitungseinheit automatisch reduziert, so dass die durch Kennlinie 4 veranschaulichte wirksame Systemverstärkung resultiert. Wie aus Figur 2 weiterhin ersichtlich ist, wird dabei die ohnehin schon reduzierte Verstärkung oberhalb der Frequenz F1 nochmals reduziert.
    In Figur 3 ist die Verstärkung über der Frequenz bei einem Hörgerät gemäß der Erfindung veranschaulicht. Dabei ist eine Kennlinie der normalen Verstärkung 6 weitgehend frei in dem Frequenz/Verstärkungs-Diagramm konfigurierbar. Diese Kennlinie kann beispielsweise durch einen Hörgeräte-Akustiker festgelegt und auf das Hörgerät übertragen werden. Weist das betreffende Hörgerät einen Lautstärkesteller auf, so ist dieser Kennlinie vorzugsweise eine mittlere Stellung des Lautstärkestellers zugeordnet, so dass der Hörgeräteträger die Verstärkung ausgehend von der normalen Verstärkung durch Betätigung des Lautstärkestellers sowohl zu höheren Verstärkungen als auch zu niedrigeren Verstärkungen hin verändern kann.
    Weiterhin ist im Hörgerät gemäß der Erfindung eine Kennlinie der maximalen Verstärkung 7 hinterlegbar. Auch diese kann bei der Anpassung des Hörgerätes durch den Akustiker festgelegt und bei der Programmierung des Hörgerätes auf dieses übertragen werden. Erfolgt nun bei einem Hörgerät gemäß der Erfindung, ausgehend von der voreingestellten normalen Verstärkung, eine Veränderung der Verstärkung, so resultiert eine wirksame Verstärkung, wie sie beispielhaft in Figur 3 durch die Kennlinie 8 veranschaulicht ist. Ausgehend von der Kennlinie der normalen Verstärkung 6 erfolgt zunächst eine parallele Absenkung der Verstärkungskennlinie um einen bestimmten Betrag, z.B. -10 dB, und die abgesenkte Kennlinie wird dann ab einer Frequenz F2 wiederum auf die Kennlinie der maximalen Verstärkung 7 begrenzt. Dadurch erfolgt auch bei hohen Frequenzen stets nur ein einmalige Absenkung, im Unterschied zu Figur 2, die den gleichen Sachverhalt bei einem herkömmlichen Hörgerät veranschaulicht und bei dem bei der Kennlinie 4 oberhalb der Frequenz F1 eine zweimalige Verstärkungsabsenkung erfolgte.
    Die Figuren 4 und 5 zeigen beispielhaft im Blockschaltbild Hörgeräte mit einer Verstärkungsregelung gemäß der Erfindung. Als Eingangswandler bei dem Hörgerät 10 gemäß Figur 4 dient ein Mikrofon 11, das ein akustisches Signal aufnimmt und in ein elektrisches Signal wandelt. Das resultierende Audiosignal ist zunächst einer Vorverstärker- und A/D-Wandlereinheit 12 zugeführt, in der das zunächst analoge Audiosignal in ein digitales Audiosignal gewandelt wird. Zur Weiterverarbeitung in mehreren parallelen Kanälen des Hörgerätes wird das digitale Audiosignal mittels der Filterbank 13 in mehrere Frequenzbänder (Kanäle) eingeteilt. Die Audiosignale der einzelnen Kanäle sind zunächst Signalverarbeitungseinheiten 14A-14E zugeführt, in denen die Audiosignale z.B. zur Anpassung an die individuelle Schwerhörigkeit eines Hörgeräteträgers unterschiedlich gefiltert werden. Ferner erfolgt in den Signalverarbeitungseinheiten 14A-14E auch eine Signalanalyse, um beispielsweise den Signalpegel festzustellen, die aktuelle Hörsituation zu erfassen oder das Vorhandensein von Störgeräuschen zu erkennen. Aus dieser Signalanalyse werden Parameter abgeleitet und Roll-off-Logik-Einheiten 15A-15E zugeführt. In letztere gehen ferner in einem Speicher 16 abgelegte Parameter ein, die eine normale Verstärkung sowie eine maximale Verstärkung des Audiosignals über der Frequenz für den jeweiligen Kanal kennzeichnen. Die normale Verstärkung legt bei der Verstärkungsberechnung zu jeder Frequenz des übertragbaren Frequenzbereichs einen Verstärkungsausgangswert fest und kann sowohl aus einer Standardeinstellung der Verstärkung durch den Hörgerätehersteller als auch bei der Anpassung des Hörgerätes durch den Akustiker festgelegt sein. Ebenso kann auch die maximale Verstärkung durch den Hörgerätehersteller voreingestellt und durch den Akustiker individuell angepasst sein. Für beide Verstärkungen können nahezu beliebige Verlaufsformen der Verstärkung über der Frequenz im hörbaren Frequenzbereich eingestellt werden. Wie im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, kann den Roll-off-Logik-Einheiten 15A-15E weiterhin auch die aktuelle Einstellung eines Lautstärkestellers 17 zugeführt sein. Aus den den Roll-off-Logik-Einheiten 15A-15E zugeführten Parametern ermitteln diese für jede Frequenz eine bestimmte Verstärkung. So kann beispielsweise für einen Kanal die normale Verstärkung 50 dB betragen (Verstärkungsausgangswert), aufgrund eines sehr hohen Signaleingangspegels eine Kompression mit dem Faktor 0,8 erfolgen (1. Verstärkungsänderungswert), das Signal aufgrund des Lautstärkestellers 17 um 10 dB angehoben werden (2. Verstärkungsänderunswert) und schließlich aufgrund eines detektierten Störsignals um 20 dB abgesenkt werden (3. Verstärkungsänderungswert), so dass unter Berücksichtigung aller Verstärkungsänderungswerte schließlich ein Gesamt-Verstärkungsänderungswert von -20 dB und damit ein Verstärkungsendwert von 30 dB resultiert. Ist dieser Verstärkungsendwert bei der jeweiligen Frequenz kleiner oder gleich der maximalen Verstärkung, so ist diese Verstärkung damit auch die wirksame Systemverstärkung. Andernfalls wird die resultierende Verstärkung auf die maximale Verstärkung begrenzt, so dass letztere die wirksame Systemverstärkung bildet. Die so für die einzelnen Kanäle ermittelte wirksame Systemverstärkung steuert nun Verstärkungselemente 18A-18E zur Verstärkung der verarbeiteten Audiosignale in den einzelnen Kanälen. Anschließend werden die Audiosignale der einzelnen Kanäle wieder zusammengeführt und gegebenenfalls nach einer Signalnachverarbeitung in der Signalnachverarbeitungseinheit 19, in der beispielsweise eine Filterung, eine Endverstärkung sowie eine D/A-Wandlung erfolgt, einem Hörer 20 zugeführt. Dieser wandelt das verarbeitete elektrische Audiosignal wieder in ein akustisches Signal, das in den Gehörgang des Hörgeräteträgers abgegeben wird.
    Die Erfindung ist auf eine Vielzahl unterschiedlicher Weisen schaltungstechnisch realisierbar. Ein weiteres Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Figur 5. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird bei einem Hörgerät 30 über ein Mikrofon 31 ein akustisches Eingangssignal aufgenommen und in ein elektrisches Audiosignal gewandelt, das einer Vorverstärker- und A/D-Wandlereinheit 32 zugeführt ist. Entsprechend dem vorherigen Ausführungsbeispiel erfolgt auch hier die Verarbeitung des Audiosignals in mehreren parallelen Kanälen, die mittels einer Filterbank 33 eingeteilt sind. Anders als im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel sind hier jedoch die in einzelnen Signalverarbeitungseinheiten 34A-34E ermittelten Parameter einer gemeinsamen Roll-off-Logik-Einheit 35 zugeführt. In diese gehen weiterhin auch in einem Speicher 36 abgelegte Parameter ein, die die normale Verstärkung sowie die maximale Verstärkung charakterisieren. Ebenso fließt auch die aktuelle Einstellung des Lautstärkestellers 37 ein. Aus allen in die Roll-off-Logik-Einheit 35 eingehenden Parametern errechnet diese Parameter zur Steuerung eines variablen Filters 41, so dass auch in diesem Ausführungsbeispiel zunächst alle Verstärkungsanforderungen durch die Verstärkungselemente 38A-38E erfüllt werden, jedoch im Unterschied zum vorgenannten Ausführungsbeispiel nach der Zusammenführung der Audiosignale der einzelnen Kanäle die Beschränkung auf die maximale Verstärkung mittels des variablen Filters 41 realisiert wird, das seinerseits durch die Roll-off-Logik-Einheit 35 gesteuert wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt gegebenenfalls eine Signalnachverarbeitung in einer Signalnachverarbeitungseinheit und die Ausgabe des verarbeiteten Audiosignals über einen Hörer 40.

    Claims (11)

    1. Verfahren zum Betrieb eines digitalen programmierbaren Hörgerätes (10, 30) mit wenigstens einem Eingangswandler zur Aufnahme eines Eingangssignals und Wandlung in ein Audiosignal, einer Signalverarbeitungseinheit (14A-14E; 34A-34E) zur Verarbeitung und frequenzabhängigen Verstärkung des Audiosignals und einem Ausgangswandler, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungskennlinie einer maximalen Verstärkung (7) des Audiosignals über der Frequenz einstellbar ist und wenigstens in einem Frequenzbereich aus einem durch den Hörgeräteträger einstellbaren Parameter und/oder einem von der Signalverarbeitungseinheit automatisch generierten Parameter wenigstens ein Verstärkungsänderungswert ermittelt wird, wobei bei der jeweiligen Frequenz zu einem Verstärkungsausgangswert unter Berücksichtigung des Verstärkungsänderungswertes ein Verstärkungsendwert ermittelt wird und dieser auf die maximale Verstärkung begrenzt wird, so dass eine wirksame Systemverstärkung für die jeweilige Frequenz resultiert.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungskennlinie einer normalen Verstärkung (6) über der Frequenz einstellbar ist, durch die zu jeder Frequenz der Verstärkungsausgangswert festgelegt ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Hörgeräteträger einstellbare Parameter mittels eines von dem Hörgeräteträger betätigbaren Lautstärkestellers (17, 37) eingestellt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Signalverarbeitungseinheit automatisch generierten Parameter aus einem Algorithmus zur Situationsanalyse und/oder Störgeräuschbefreiung und/oder Kompression resultiert.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungswerte zur Kennzeichnung der Übertragungskennlinie der normalen Verstärkung (6) des Audiosignals über der Frequenz sowie zur Kennzeichnung der Übertragungskennlinie der maximalen Verstärkung (7) des Audiosignals über der Frequenz in einem Speicher hinterlegt werden.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Übertragungskennlinie der maximalen Verstärkung (7) des Audiosignals über der Frequenz eine Verstärkungsbegrenzung für höhere Frequenzen eingeführt wird.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitung in mehreren parallelen Frequenz-Kanälen der Signalverarbeitungseinheit (14A-14E; 34A-34E) erfolgt und die Übertragungskennlinie der normalen Verstärkung (6) des Audiosignals über der Frequenz und/oder die Übertragungskennlinie der maximalen Verstärkung (7) des Audiosignals über der Frequenz für den jeweiligen Kanal separat einstellbar sind.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Kanal separat eine konstante normale Verstärkung und/oder eine konstante maximale Verstärkung eingestellt wird.
    9. Digitales programmierbares Hörgerät (10, 30) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Speicher (16, 36) zur Aufnahme von Verstärkungswerten zur Kennzeichnung einer Übertragungskennlinie einer maximalen Verstärkung (7) des Audiosignals über der Frequenz.
    10. Digitales programmierbares Hörgerät (10, 30) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Speicher (16, 36) zur Aufnahme von Verstärkungswerten zur Kennzeichnung einer Übertragungskennlinie einer normalen Verstärkung (6) des Audiosignals über der Frequenz.
    11. Digitales programmierbares Hörgerät (10, 30) nach Anspruch 9 oder 10, das wenigstens einen von dem Hörgeräteträger einstellbaren Lautstärkesteller (17, 37) und eine Signalverarbeitungseinheit (14A-14E; 34A-34E) mit ausführbaren A1-gorithmen zur Situationsanalyse und/oder Störgeräuschbefreiung und/oder Kompression umfasst, gekennzeichnet durch wenigstens eine Roll-off-Logik-Einheit (15A-15E; 35), die für die jeweilige Frequenz aus der normalen Verstärkung, der maximalen Verstärkung und aus Parametern, die aus der Einstellung des Lautstärkestellers (17, 37) sowie den Algorithmen zur Situationsanalyse und/oder Störgeräuschbefreiung und/oder Kompression resultieren, eine wirksame Systemverstärkung ermittelt.
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