„Das Land gehört mir nicht. Es ist nur von meinen Kindern geliehen.“ Diese Weisheit seines Großvaters, eines Bauern, treibt Karl Lehnhoff noch heute an. Dementsprechend ist er vom Konzept der All Electric Society fasziniert, das er seit mehr als zwei Jahren als Direktor des Marktsegments Industrie, Wissenschaft und Medizin bei EBV vorantreibt. Er sieht darin die Chance, eine sauberere und bessere Welt zu schaffen – nicht nur für die heutige Generation, sondern vor allem für zukünftige Generationen.

Wie realistisch ist Ihrer Meinung nach die Umsetzung der All Electric Society?

Karl Lehnhoff: Sie ist durchaus realistisch. Aus technologischer Sicht sind alle notwendigen Lösungen heute verfügbar. Wir müssen vielleicht noch an den wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen arbeiten. In der Europäischen Union haben wir bereits einige Vorschriften für mehr Nachhaltigkeit, und nun müssen wir sie in nationale Gesetze umsetzen.

Wie lässt sich das Bewusstsein der Verbraucher stärken?

K. L.: Verbraucher sind sich der Umweltperspektive bewusst, aber wir müssen erklären, was sich ändern muss und wie sich das wirtschaftlich auswirkt. Wenn man es richtig erklärt, werden sie es verstehen. Das ist eine Aufgabe unserer Politiker.

Welche Technologien sind noch erforderlich, um die All Electric Society Wirklichkeit werden zu lassen?

K. L.: Wir haben die meisten Technologien. Wichtig ist, erneuerbare Energiequellen mit Energiespeicherlösungen zu kombinieren. Das Rückgrat davon ist die Digitalisierung. Es geht letztlich um die Kommunikation zwischen den verschiedenen Geräten des Energiesystems.

Wie lassen sich die verschiedenen Komponenten und Bereiche der All Electric Society am besten zusammenführen?

K. L.: Es braucht einen systematischen und integrierten Ansatz. Bei EBV unterstützen wir auf System- und Technologieebene und helfen bei der Auswahl von Komponenten und Integration in ein Gesamtsystem. Wir sind in Verbänden aktiv, um Technologietrends früh zu erkennen.

Welche Rolle spielt die Elektronik bei der Umsetzung der All Electric Society?

K. L.: Elektronik ist das Herz vieler Lösungen. Denken Sie an Leistungselektronik, Steuerungssysteme und Kommunikationsschnittstellen. Hardware und Software ermöglichen Überwachung, Steuerung und Integration.

Ist die Verbindung der Sektoren ein Vorteil für EBV?

K. L.: Das war ein Ziel unserer Struktur. Wir haben ein tieferes Marktverständnis und können besser unterstützen. Zudem haben wir Technologiebereiche, sodass wir mit fundiertem Wissen über spezialisierte Technologien helfen können.

Welche Rolle spielt Energieeffizienz? Was kann die Halbleiterindustrie beitragen?

K. L.: Energieeffizienz ist sehr wichtig – Energie, die man nicht verschwendet, muss man nicht erzeugen. Technologisch sind Halbleiter mit großem Bandabstand wie Siliziumkarbid und Galliumnitrid Treiber für höhere Effizienz und weniger Verluste.

Ein weiterer interessanter technischer Trend ist der Wechsel von Wechselstrom- zu Gleichstromnetzen. Photovoltaikanlagen erzeugen Gleichstrom. Beim bestehenden Netz müssen wir den Strom auf Wechselstrom umwandeln und dann für die Nutzung wieder zurück. Macht das Sinn? Nein! Ein Gleichstromnetz reduziert Verluste durch Umwandlung.

Wie sehen Sie die Welt in 20 bis 30 Jahren, wenn die All Electric Society erfolgreich umgesetzt wurde?

K. L.: Die Welt wird viel sauberer sein, mit weniger CO₂ in der Atmosphäre. Sie wird effizienter und technologieorientierter sein, mit einem nachhaltigen Lebensstil. Vielleicht verschieben wir den Earth Overshoot Day vom Frühjahr auf den Herbst.

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All-in-One Speicherlösung

p&e power&energy hat eine effiziente Leistungselektronik-Plattform für nachhaltige Energiespeicherlösungen entwickelt. Diese Plattform integriert zuvor separate Komponenten und verspricht bis zu 20 Prozent Kostensenkung, bis zu 90 Prozent Verlustreduzierung und eine bis zu 50 Prozent längere Lebensdauer im Vergleich zu bestehenden Lösungen. Die Anwendungen reichen vom Laden von Elektrofahrzeugen bis hin zur Sektorenkopplung.

www.p-and-e.com

In die Pedale treten für Strom

Die Spinning-Bikes von Off The Grid sind mit einem integrierten elektronischen System ausgestattet, das die beim Training erzeugte Energie in Strom umwandelt. Eine Stunde Radfahren auf diesen stationären Fahrrädern erzeugt genügend Energie, um 15 Smartphones zu laden, einen Laptop 5 Stunden lang zu betreiben oder eine Glühbirne für 20 Stunden mit Strom zu versorgen.

www.getoffthegrid.ca

Langlebigkeit für Brennstoffzellen

Die innovative Herstellung des Kernkomponenten, der Membran-Elektroden-Einheit (MEA), von Hydrogenea ermöglicht es Brennstoffzellen und Elektrolyseuren, eine bis zu 10-mal längere Lebensdauer zu erreichen. Darüber hinaus bieten die MEAs des Unternehmens bis zu 20 Prozent höhere Effizienz und lassen sich leichter an unterschiedliche Kundenanforderungen anpassen als bisherige Lösungen.

www.hydrogenea.de

Maximale Flexibilität beim Laden von Elektrofahrzeugen

Das Ladegerät von MarsCharge kann zwischen den Lademodi Level 1, Level 2 und Level 3 wechseln, sodass alle Arten von Elektrofahrzeugen mit einer einzigen Ladebuchse betrieben werden können. Darüber hinaus nutzt das Ladeverwaltungssystem von MarsCharge Algorithmen, um die Ladezyklen für eine längere Lebensdauer der Batterie zu optimieren. Die neueste Version, MarsCharger Lite, ist ein ultraschnelles, batteriebetriebenes DC-Ladegerät, das in den Kofferraum Ihres Autos passt.

www.marscharge.com

Supercharger für Lithium-Batterien

Die Silicon-Composite-Anodentechnologie von Sicona Battery Technologies bietet eine 20 Prozent höhere Energiedichte und größere Kapazität im Vergleich zu herkömmlichen Graphitanoden. Dieses Start-up verwendet zudem ein hydrophiles Bindemittel in seinen Anoden, um die Leitfähigkeit zu verbessern und selbstheilende Eigenschaften zu ermöglichen. Diese Anoden werden in Lithium-Ionen-Batterien für Anwendungen in der E-Mobilität und erneuerbaren Energien eingesetzt.

www.siconabattery.com

Heizen, wenn Strom günstig ist

Die intelligenten Thermostate von Themo sparen den Nutzern Geld, indem sie den Stromverbrauch von Elektroheizungen anhand der aktuellen Marktpreise optimieren. Im Kern von Themos Technologie steht ein Stromoptimierungs-Algorithmus, der die intelligenten Thermostate des Unternehmens antreibt. Dieser Algorithmus berücksichtigt verschiedene Faktoren, darunter Tageszeit, Wettervorhersagen und Schwankungen der Strompreise am Markt.

www.themo.io

Strom plus Prozesswärme

Das Druckluftspeichersystem von Green-Y Energy speichert nicht nur Strom mithilfe von Druckluft, sondern liefert gleichzeitig Wärme und Kühlung für Gebäude und Prozesse. Während des Ladevorgangs wird Luft unter Verwendung von Strom komprimiert und bei bis zu 300 bar in Druckluftzylindern gespeichert. Bei der Kompression entsteht Wärme von bis zu 60 Grad Celsius, die zur Gebäudeheizung, für Warmwasser oder als Prozesswärme genutzt werden kann.

www.green-y.ch

Erschwinglicher Grüner Wasserstoff

Cipher Neutron hat mit seinem Anionen-Austauschmembran (AEM)-Elektrolyseur-Stack eine Effizienz von 94,36 Prozent erreicht. Das bedeutet, dass die AEM-Elektrolyseure nur 41,754 Kilowattstunden Strom benötigen, um 1 Kilogramm Wasserstoff zu erzeugen. Die Skalierbarkeit der Technologie ermöglicht eine weitverbreitete Anwendung, um die steigende Nachfrage nach grünem Wasserstoff zu decken.

www.cipherneutron.com

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Was hat Phoenix Contact inspiriert, den All Electric Society Park zu schaffen?

Joel Stratemann: Seit fast fünf Jahren haben wir die Vision einer All Electric Society. Wir möchten diese Vision zum Leben erwecken und zeigen, dass sie mit der vorhandenen Technologie umgesetzt werden kann. Alles, was wir brauchen, ist bereits vorhanden. Das war einer der Hauptgründe, warum wir uns entschieden haben, den All Electric Society Park zu bauen.

Können Sie die Herausforderungen bei der Integration der verschiedenen Komponenten einer All Electric Society beschreiben?

J. S.: Es war eine Herausforderung, die Technologien und Lösungen für die Vernetzung der Elektrifizierung so zu gestalten, dass alle verschiedenen Anwendungen eng zusammenarbeiten. Interessant ist, dass wir die Anwendungen nicht nur mit elektrischer Energie, sondern auch mit thermischer Energie verbinden. Es gibt also einen Austausch zwischen elektrischer und thermischer Energie, zum Beispiel durch Wärmeverluste. Das nennen wir Sektorenkopplung.

Wie realistisch ist es, genügend erneuerbare Energie zu produzieren, um eine All Electric Society zu betreiben?

J. S.: Es ist eine Herausforderung, aber machbar, genügend erneuerbare Energie zu erzeugen. Allerdings müssen wir die Energie so effizient wie möglich nutzen. Wir benötigen auch die Technologie, um die Energie zu speichern und zu verteilen sowie die Wärmeverluste aus verschiedenen Anwendungen zurückzugewinnen.

Was ist notwendig, um die Sektorenkopplung über verschiedene Industrien hinweg zu ermöglichen?

J. S.: Kommunikation ist ein sehr wichtiger Bestandteil. Alle verschiedenen Anwendungen sind durch verschiedene Protokolle und Kommunikationsschnittstellen verbunden. Wir brauchen Standardisierung und IoT-Konzepte, um die Art von Quervernetzung zwischen all diesen Anwendungen zu realisieren. Beispielsweise verwendet jemand in der Fertigung Profinet, Profibus oder Modbus zur Kommunikation. Ein Anbieter von E-Mobilität nutzt OCPP oder etwas Ähnliches. Wir müssen eine Art Quervernetzung realisieren. Aber wir müssen nicht nur die elektrische Seite verbinden. E-Mobilität oder Energiespeicher haben Wärmeverluste. Andererseits benötigen Gebäude viel Wärme. Daher brauchen wir die Infrastruktur, um alle Energie zusammenzuführen und die Anwendungen zu verbinden.

Wie effizient ist der Energieverbrauch im All Electric Society Park im Vergleich zu herkömmlichen Systemen?

J. S.: Viel effizienter. Lassen Sie mich das Konzept mit einem Beispiel erklären: Wir haben sechs Hochleistungs-Ladestationen im Park. Jede Station kann mit 350 Kilowatt laden und hat vielleicht fünf Prozent Wärmeverlust. Das ergibt 17,5 Kilowatt Wärmeverlust. Bei sechs Stationen haben wir 105 Kilowatt Wärme. Diese können wir zurückgewinnen und zum Heizen des Gebäudes nutzen. Das ist ein echter Fortschritt. Wir sind also viel energieeffizienter. Dann sprechen wir über Wärmepumpen und Leistungszahlen. Normalerweise hat eine Wärmepumpe in einem Privathaushalt eine Leistungszahl von drei oder vier. Im Park haben wir eine Leistungszahl von elf erreicht. Das bedeutet ein Kilowatt elektrischer Input und elf Kilowatt Output. Das ist sehr effizient. Und es macht viel Spaß.

Hatten Sie bei der Umsetzung des Parks alle notwendigen Technologien zur Verfügung, oder gab es Lücken?

J. S.: Nein. Die Kernkomponenten sind alle auf dem Markt erhältlich: Photovoltaik, Wärmepumpen, Wasserstoffspeicher, Batteriespeicher, Energiemanagementsysteme – alles ist verfügbar. Was fehlt, ist die Quervernetzung. Wenn Sie beispielsweise mit einem Anbieter von Energiespeichern darüber sprechen, wie man Energie speichert, hat er absolut recht und ist ein Experte. Aber wenn Sie mit ihm oder ihr darüber sprechen, wie wir die Wärmeverluste des Energiespeichers wiederverwenden können, wird es manchmal etwas schwierig.

Wie hat dieses Projekt die eigenen Praktiken von Phoenix Contact beeinflusst?

J. S.: Wir haben gelernt, dass es nicht nur auf die Produkte ankommt, sondern auch auf das Wissen, um das Konzept der All Electric Society zu schaffen. Und wir haben nicht nur den All Electric Society Park in Blomberg, sondern auch das Gebäude G60: Es ist die erste Produktionsstätte am Standort Blomberg, die energiepositiv ist. Das bedeutet, dass wir mehr Energie erzeugen, als wir benötigen, um das Gebäude und die Produktion darin zu betreiben. Dabei nutzen wir die gleichen Konzepte und Technologien wie im All Electric Society Park.

Der Übergang war für Verbraucher bisher kostspielig. Wird die All Electric Society letztendlich wirtschaftlich vorteilhaft für den Durchschnittsbürger?

J. S.: Meiner Meinung nach wird sie das. Natürlich sind einige Technologien teurer. Eine Wärmepumpe ist zum Beispiel teurer als eine herkömmliche Heizung. Aber im Hinblick auf den Klimaschutz ist sie besser. In der All Electric Society sprechen wir von Konzepten: Ein Einzelner benötigt möglicherweise keine Wärmepumpe. Stattdessen könnte es ein großes Konzept für eine Stadt oder einen Stadtteil geben, wie man die Bürger mit elektrischer und thermischer Energie versorgt. Es ist auch möglich, dass in der Zukunft die Technologie auf dem gleichen Stand sein wird, aber die Energie viel günstiger als heute ist.

Das ultimative Ziel des Konzepts der All Electric Society ist es, bis 2050 CO₂-Neutralität zu erreichen. Glauben Sie, dass wir auf dem richtigen Weg sind, dies zu erreichen?

J. S.: Ich bin fest davon überzeugt, dass wir es schaffen werden. Ich muss nur aus meinem Bürofenster schauen – ich sehe den All Electric Society Park und sehe, dass es funktioniert. Und wir haben viele Kunden, die mittlerweile CO₂-neutral sind, indem sie die verfügbaren Technologien nutzen. Also, ja, es ist absolut erreichbar.

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Kognitiven Zustand erkennen

Die von CorrActions entwickelte Deep-Tech-Gehirnüberwachung nutzt vorhandene Bewegungssensoren, zum Beispiel im Lenkrad, um den kognitiven Zustand von Fahrern und Passagieren zu erkennen. Dabei werden Mikrobewegungen analysiert, die auf eine Vielzahl von kognitiven Symptomen hinweisen, beispielsweise, wenn ein Fahrer betrunken oder übermüdet ist. Die vorhandene Hardware im Fahrzeug muss dazu nicht verändert werden.

www.corractions.com

Transparentes Display

Die Transparenz des von United Screens entwickelten 55 Zoll großen OLED-Panels liegt bei rund 40 Prozent. Das ermöglicht es, ein Objekt im Hintergrund zur Inszenierung durchscheinen zu lassen. Ein Infrarot-Touch-Rahmen erfasst bis zu zehn gleichzeitige Touchpoints und lädt zur intuitiven Interaktion mit den gezeigten Inhalten ein. Das Display kann als Hingucker auf einem Event oder als Digital Signage eingesetzt werden.

www.united-screens.tv

Die virtuelle Welt ertasten

HaptX hat Human Machine Interfaces in Form von Handschuhen entwickelt, die über Hunderte von mikrofluidischen Aktuatoren Berührungsempfindungen simulieren. Damit ist eine natürliche Interaktion und echte Berührungshaptik in der virtuellen Realität und Robotik möglich. In einer Multiplayer-Kollaboration können mehrere Benutzer in derselben virtuellen Umgebung arbeiten und dieselben Objekte ertasten.

www.haptx.com

Leichtgewichtige AR-Brille

Das AR-Headset von Kura bietet eine 95-prozentige Linsentransparenz und ein 150-Grad-Sichtfeld in einem kompakten Formfaktor, der sich kaum noch von einer normalen Brille unterscheidet. Dank der hohen Transparenz ist ein natürlicher Augenkontakt möglich, der Benutzer kann auch andere Aufgaben erledigen, während er das Headset nutzt. Dabei dringt kein Licht nach vorn, sodass andere Personen die Darstellung nicht sehen können.

www.kura.tech

Bandbreite fürs Gehirn

Paradromics bringt eine Gehirn-Computer-Schnittstelle mit hoher Datenrate auf den Markt. Die erste Anwendung des Interface ist ein BCI-fähiges Kommunikationshilfsmittel für schwer motorisch eingeschränkte Menschen. Kortikale Module zeichnen dabei Signale von mehr als 1.600 einzelnen Neuronen auf; ein kranialer Hub versorgt die kortikalen Module mit Strom und vervollständigt die Signalverarbeitung.

www.paradromics.com

Sprachbasierte HMI

Linguwerk hat eine Spracherkennung speziell für eine intuitive Mensch-Maschine-Kommunikation entwickelt. Die Lösung bindet neben Spracherkennung und Sprachausgabe auch eine Vielzahl anderer Ein- und Ausgabemodalitäten in das HMI-Verhalten der Maschine, des Gerätes oder des Assistenten ein. Mit einem individuell konfigurierbaren Wakeword kann das Sprachinterface berührungslos und verlässlich aktiviert werden.

www.linguwerk.de

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Es war im Dezember 1968. Ein bis dato unbekannter Wissenschaftler vom Stanford Research Institute trat vor eine schweigende Menge in San Francisco – und begann mit dem, was als „Mutter aller Präsentationen“ in die Geschichte einging: In seinem 90-minütigen Vortrag stellte er praktisch alles vor, was die moderne Computertechnik Jahre später ausmachen sollte: Videokonferenzen, Hyperlinks, vernetzte Zusammenarbeit, digitale Textbearbeitung – und etwas, das „Maus“ genannt wurde.

Die Welt von morgen

Der Wissenschaftler, der dem staunenden Publikum das Potenzial der Zusammenarbeit mit Computern demonstrierte, war Douglas Engelbart. Kein Computer-Spezialist, sondern Ingenieur und passionierter Erfinder. „Damals dachten die meisten Menschen, dass Computer nur zum Rechnen da sind – große Gehirne zum Knacken von Zahlen. Das Konzept der interaktiven Datenverarbeitung war ihnen fremd“, erinnerte er sich Jahre später. „Es war für die Leute schwer zu verstehen, was wir in meinem Labor, dem Augmentation Research Center am SRI in Menlo Park, machten. Ich wollte also zeigen, welche Flexibilität ein Computer bieten kann: die Welt von morgen.“

Visionärer Ingenieur

Engelbart (1925 – 2013) schloss 1942 die Highschool ab und studierte anschließend Elektrotechnik an der Oregon State University. Während des Zweiten Weltkriegs war er als Radartechniker tätig. Im Jahr 1948 erhielt er seinen Bachelor und arbeitete für das NACA Ames Laboratory (Vorläufer der NASA). Anschließend bewarb er sich für das Graduiertenprogramm in Elektrotechnik an der University of California, Berkeley, und promovierte 1955. Ein Jahr später verließ er die Universität, um für das Stanford Research Institute (SRI) zu arbeiten.

Am SRI erwarb Engelbart innerhalb von zwei Jahren ein Dutzend Patente und arbeitete an magnetischen Computerkomponenten, grundlegenden Phänomenen digitaler Geräte und dem Skalierungspotenzial der Miniaturisierung. Im Jahr 1962 veröffentlichte er sein visionäres Werk „Augmenting Human Intellect: A Conceptual Framework“. Darin skizzierte er seine Ideen für den Einsatz von Computern zur Ergänzung der menschlichen Intelligenz. Seine Motivation für seine Entwicklungen formulierte Douglas Engelbart einmal folgendermaßen: „Die Komplexität der Probleme, vor denen die Menschheit steht, wächst schneller als unsere Fähigkeit, sie zu lösen.“

Die menschlichen Fähigkeiten erweitern

Engelbart wollte daher technologische Innovationen nutzen, um die Fähigkeiten des Menschen zu erweitern. Sein Ziel war es nicht, dass Menschen dank der Technik weniger zu tun haben, sondern dass sie mithilfe der Technik mehr leisten können. Besonders im Computer sah er ein geeignetes Medium, um den Intellekt des Menschen zu unterstützen und so zu befähigen, auch hochkomplexe Probleme schneller zu lösen. Ein Beispiel für diese Erweiterung des menschlichen Intellekts ist die „X-Y Positionsanzeige für ein Anzeigesystem“, die eine direkte Manipulation von Elementen auf dem Bildschirm ermöglichte. „Ich habe 1961 angefangen, Notizen für die Maus zu machen. Zu dieser Zeit war ein Lichtstift das gebräuchlichste Gerät, um etwas auf dem Bildschirm zu zeigen. Dieser Stift wurde während des Krieges für Radargeräte entwickelt. Das war die Standardmethode zum Navigieren, aber ich fand sie nicht besonders gut.“ Wer auf den Begriff „Maus“ für das neuartige Bediengerät gekommen war, wusste Douglas Engelbart später nicht mehr. „Es sah halt irgendwie aus wie eine Maus: ein Kästchen, noch aus Holz gefertigt, mit einem Kabel an einem Ende. Oben ein roter Knopf zum Klicken und unten zwei Rädchen, die Bewegungsimpulse übertrugen.“

Teil eines viel größeren Projekts

„Die Maus war nur ein winziger Teil eines viel größeren Projekts, das darauf abzielte, den menschlichen Intellekt zu verbessern“, so Engelbart. Denn dieses so rudimentär erscheinende Gerät erleichterte die Bedienung einer grafischen Benutzeroberfläche erheblich – auch das eine Entwicklung von Douglas Engelbart und seinem Team. Eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) verwendet visuelle Elemente wie Fenster, Schaltflächen und Menüs, über die der Nutzer mit der Software interagieren kann. Ursprünglich bestanden Computer nur aus Textblöcken und es waren umfangreiche Kenntnisse in der Programmierung und Computerschnittstellen erforderlich, um sie zu bedienen.

Grundlage für Apples Erfolg

Doch Engelbart war seiner Zeit wohl zu weit voraus, die Präsentation auf der Fall Joint Computer Conference und die Tragweite seiner Erfindungen gerieten schnell in Vergessenheit. Engelbart gelang es nicht, das SRI, Investoren oder andere potenzielle Geldgeber von seiner Vision zu überzeugen. Erst 1980 schloss er einen Lizenzvertrag mit den beiden Apple-Gründern Steve Jobs und Steve Wozniak über das Patent der Maus ab – 40.000 US-Dollar erhielt er dafür. Vier Jahre später stellte Apple den „Macintosh“ vor, der auf Ideen Engelbarts basiert: mit Maus und grafischer Benutzeroberfläche. Heute ist Engelbarts Vision eines Computers für jedermann längst Wirklichkeit geworden. Als er im Jahr 2013 stirbt, ehrt ihn Apple-Gründer Wozniak mit den Worten: „Alles, was wir in Computern haben, lässt sich auf sein Denken zurückführen. Für mich ist er ein Gott. Er wird für die Maus anerkannt, aber er hat wirklich eine Menge unglaublicher Dinge für Computerschnittstellen und Netzwerke getan.“

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Unser Alltag ist heute von Technik durchdrungen. Mit der Komplexität der Technologien, die uns täglich umgeben, nimmt auch der Bedarf an Mensch-Maschine-Schnittstellen zu, die eine möglichst positive User Experience bieten. Dabei werden die Interaktionsmöglichkeiten immer vielfältiger: Die Palette an HMI-Lösungen reicht vom Push-Button über Multi-Touch-Bildschirme bis hin zu Sprach- und Gestensteuerung. Diese Bandbreite ist etwas, das Karl Lehnhoff besonders fasziniert.

Ein Lichtschalter, eine Computermaus, ein Neuroimplantat zur Steuerung einer Prothese – was davon ist für Sie eine Mensch-Maschine-Schnittstelle?

Karl Lehnhoff: Das ist leicht zu beantworten – alle. Schalter sind eine Basis-HMI. Aber auch andere Dinge wie eine Computermaus, sind ganz klar Mensch-Maschine-Schnittstellen. Natürlich gibt es daneben Hightechgeräte wie Brain Machine Interfaces. Sie stellen die aktuell fortschrittlichste Variante einer HMI dar.

Welche Technologien zur Mensch-Maschine-Interaktion sind denn aktuell besonders gefragt?

K. L.: Fangen wir mit dem Klassiker an, den Schaltern. Wir benutzen sie überall. Und wir werden sie auch in Zukunft verwenden. Auf der anderen Seite benutzen wir immer mehr Touchscreens, angefangen beim Smartphone bis hin zum Auto. Zukünftig werden wir dabei mehr haptisches Feedback integrieren. Was sich zudem immer mehr durchsetzt, ist die Spracherkennung. Wir nutzen sie bereits mit Smartphones oder mit Alexa und Siri im Smart Home. Sie wird in Zukunft auch in anderen Anwendungen zum Einsatz kommen, zum Beispiel in der industriellen Produktion. Außerdem wird immer öfters die Gestensteuerung eingesetzt.

Zum Bereich der HMI gehören aber auch Lösungen zur biometrischen Authentifizierung. Gesichtserkennung bei Telefonen oder anderen Anwendungen, Fingerabdruckscanner oder Iris-Scanner.

Was ich zudem spannend finde, sind Augmented und Virtual Reality. Auf der diesjährigen Hannover-Messe habe ich mir zum Beispiel eine Lösung angeschaut, bei der über Smart Glasses ein Roboter für den Logistikbereich gesteuert wird.

Touchscreens werden aktuell fast überall verwendet – wo geht die Entwicklung hin?

K. L.: Touchscreens haben wir heute tatsächlich überall und sie werden kontinuierlich weiterentwickelt. Wir sehen bereits 3D-Touchscreens und die Möglichkeit, haptisches Feedback zu integrieren. In Zukunft werden Touchscreens zudem mit anderen HMI-Technologien wie Gestensteuerung kombiniert.

Wie kann denn haptisches Feedback in einen Touchscreen integriert werden?

K. L.: Typischerweise wird heute ein Motor oder ein piezoelektrischer Aktor verwendet, der eine fühlbare Rückmeldung gibt. Es gibt auch Displays, die über taktile Rückkopplungsschichten verfügen. Sie „erzeugen“ Knöpfe unter dem Display, sodass man spüren kann, wenn man sie drückt. Feedback ist nicht nur bei Touchscreens relevant, sondern auch bei anderen Anwendungen, wo Knöpfe hinter Glas Feedback ermöglichen. Auch hier wird oft ein Motor verwendet, um eine mechanische Rückmeldung zu geben. Das ist sogar möglich, wenn der Bediener Handschuhe trägt – dann muss allerdings die Feedback-Kraft größer sein und vielleicht in einem Bereich von 1 oder 2G liegen, sonst spürt man das nicht durch den Handschuh.

Wird heute über HMI gesprochen, kommt man an KI kaum vorbei. Neben dem Einsatz bei der Sprach- und Gestenerkennung – welche Rolle spielt KI bei HMI?

K. L.: Nicht immer erkennen wir es, aber wir nutzen heute schon eine Menge KI. Beim Smartphone, bei der Sprach- oder Gesichtserkennung. In der Bildverarbeitung wird sie oft eingesetzt. In Zukunft geht es zum Beispiel bei der Spracherkennung darum, das Sprachverständnis zu verbessern und mehr Wörter zu erkennen. KI wird auch bei Gehirn-Computer-Schnittstellen, bei Virtual und Augmented Reality oder für vorausschauende Analysen benötigt. Dabei wird auch das Maschinelle Lernen eine immer größere Rolle spielen. Denn damit kann das Gerät selbst weiter lernen, sich vielleicht selbst ein neues Wort beibringen.

was bleibt der Schlüssel zu einem idealen Benutzererlebnis?

K. L.: Einer der wichtigsten Punkte ist die Erkennungsgenauigkeit. Ich erlebe das jeden Tag bei meinem Auto – manche Wörter versteht es, manche nicht. Wir müssen also eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit haben. Hier kann KI helfen. Aber es gibt noch eine Menge andere Kriterien für eine gute HMI: Datenschutz, Feedback, der Umgang mit Fehlern. Aber die wichtigsten Punkte für mich sind Zuverlässigkeit und Genauigkeit.

Bei der Bandbreite an Technologien – wie kann EBV Elektronik bei der Realisierung einer HMI helfen?

K. L.: Wir sind einer der führenden Spezialisten für Halbleiter. Wir können also bei der Auswahl passender Technologie helfen. Auch beim Thema „Software“ können wir Kunden beraten. Dafür haben wir unsere Segmentstruktur mit den verschiedenen Markt- und Technologiesegmenten. Das spiegelt sich auch im Feld wider, mit unseren Field-Application-Engineers für Technologien und Systeme. Und auch bei der Produktion, beim Lieferkettenmanagement und all den anderen Dingen, die nötig sind, um ein Produkt auf den Markt zu bringen, können wir unterstützen.

Arbeiten Sie dabei auch mit Ihren „Schwesterunternehmen“ aus dem Avnet-Konzern zusammen? Wie profitiert der Kunde davon?

K. L.: Das tun wir, zum Beispiel liefert unsere Schwesterfirma Avnet Abacus Verbindungstechnik, passive Bauelemente und Elektromechanik. Damit können wir also die komplette Stückliste abdecken. Avnet Embedded bietet komplette Lösungen für Kundenanwendungen. Sie übernehmen die Entwicklung, auch die Produktion und können dabei in einer breiten Palette von Anwendungen arbeiten. Und dann haben wir noch unseren Software-Spezialisten Witekio, der die komplette Entwicklung von der unteren Software-Ebene bis hin zu Embedded Applikationen und Konnektivität abdeckt. Wir als EBV sind schließlich ein Full-Service-Partner. Damit hat der Kunde nur eine Anlaufstelle, über die er alle Informationen und den gesamten Service erhält.

Was bedeuten die aktuellen Entwicklungen im Bereich der HMI aus Sicht der Halbleiterindustrie?

K. L.: Wir erkennen deutlich den Trend weg vom Mikrocontroller, hin zum Mikroprozessor. Das hat viel mit den zunehmenden Funktionalitäten des Touchscreens zu tun. Dieser Trend überträgt sich nun auch auf die anderen Anwendungen. Das Display selbst wird immer komplexer. Das kann mit Mikrocontrollern nicht mehr erfüllt werden. Also kommt es in Zukunft auf leistungsfähigere Mikroprozessoren an. Natürlich braucht man auch mehr Rechenleistung für die immer häufiger eingesetzte Künstliche Intelligenz. Und auch für den 3D-Touchscreen braucht man in Zukunft leistungsfähigere Prozessoren als in der Vergangenheit.

Welche Entwicklungen im Bereich HMI finden Sie aktuell besonders spannend – und warum?

K. L.: Die Sprach- und Gestenerkennung, denn sie ermöglicht eine natürliche Interaktion wie mit einem Menschen. Sie ist in vielen Situationen hilfreich, beim Autofahren genauso wie in der Industrie. Der Schlüssel zu alldem wird aber die Künstliche Intelligenz sein.

Was glauben Sie: Werden wir in Zukunft Maschinen allein mit unseren Gedanken steuern können?

K. L.: Das ist schwer zu sagen. Aber aus medizinischer Sicht ist das ein sehr interessantes Gebiet. Ich hoffe, wir werden dadurch Menschen helfen können, besser mit ihren körperlichen Einschränkungen zu leben.

Und verstehen Sie die Ängste vieler Menschen, wenn Sie an einen Chip in ihrem Gehirn denken?

K. L.: Auf der einen Seite verstehe ich die Ängste, aber ich glaube, das ist auch eine Frage der persönlichen Situation. Wer eingeschränkt ist und wem so ein Chip im täglichen Leben hilft, wird eher den Nutzen sehen. Menschen, die nicht darauf angewiesen sind, werden eher das Risiko sehen.

Zum Abschluss: Was fasziniert Sie besonders am Thema HMI?

K. L.: Für mich ist das Faszinierende, dass das Feld so breit ist. Beginnend beim Ein-/Aus-Schalter über Touchscreens und Spracherkennung bis hin zum Brain-Computer-Interface. Und nach den HMI, die wir heute haben, wird wieder etwas Neues kommen. Wie es aussehen wird, weiß ich nicht. Aber Menschen investieren Zeit in Forschung und Entwicklung und versuchen, neue Wege zu gehen. Das gefällt mir.

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Mit dem Chip im Gehirn Maschinen steuern – das wird bereits von Firmen wie Neuralink und Synchron getestet. Ist das tatsächlich die Zukunft von Human Machine Interfaces?

Elsa Andrea Kirchner: Das Problem bei der Interaktion mit dem Gehirn über implantierte Chips ist, dass man nur den Teil des Gehirns erreichen kann, in dem sich der Chip befindet. Man müsste viele dieser Chips implantieren, um ein gutes Bild davon zu bekommen, was das Gehirn tut. Für einige Zwecke ist das Verfahren sicherlich nützlich, zum Beispiel zur Stimulation des Gehirns bei Parkinson.

Was ist die Alternative?

E. A. K.: Man kann die Hirnaktivität auch von außen messen, über Elektroden, die am Kopf angebracht werden. Allerdings misst man dabei immer eine Summe von Aktivitäten, sodass die Auflösung geringer ist als bei einer implantierten Elektrode. Zudem hat man mehr Rauschen, weil die Gehirnströme durch Haut, Knochen und Haare hindurch gemessen werden. Deshalb sind die Daten viel schwieriger zu interpretieren. Man braucht also sehr gute Geräte, um sie aufzuzeichnen, und man braucht eine gute Signalverarbeitung und Maschinelles Lernen, um diese Daten richtig zu interpretieren.

Wie genau sieht Ihr Ansatz beim EXPECT-Projekt aus?

E. A. K.: Ziemlich oft sehen wir bei der Interaktion einer anderen Person an, was sie tun will oder was sie von mir erwartet. Ein Kollege übergibt mir zum Beispiel ein Werkzeug, weil ich darauf schaue und er gerade danebensteht. Und das ist etwas, was man auch bei der Interaktion mit Maschinen erreichen will. Man will einer Maschine nicht immer explizit jeden einzelnen Schritt sagen, sondern, dass die Maschine das von selbst versteht. Dafür kann man viele Wege nutzen. Und einer dieser Wege ist die direkte Nutzung der Gehirnaktivität.

Denkt tatsächlich jeder Mensch gleich? Zeigt also ein EEG immer das gleiche, egal welcher Mensch den Gedanken hat: „Roboter, öffne den Greifer“?

E. A. K.: Unsere Gehirne sind sehr ähnlich organisiert. Man hat also die gleichen Bereiche an ähnlichen Stellen. Aber wir wissen auch, dass es große Unterschiede zwischen den Menschen gibt. Wenn man also die über ein EEG gemessene Gehirnaktivität einer Person mithilfe von Maschinellem Lernen analysiert hat, bedeutet das nicht, dass man das trainierte Modell einfach auf eine andere Person übertragen kann. Dann sinkt die Leistung vielleicht um 20 oder 30 Prozent. Daher haben wir einige Herausforderungen, wie wir Modelle trainieren können, die auf viele Personen passen. Dies ist eines der Ziele des Projekts EXPECT.

Ihre Plattform für die Mensch-Roboter-Kollaboration setzt aber nicht nur auf Gedanken, sondern soll die verschiedensten Arten der aktiven Interaktion ermöglichen. Warum?

E. A. K.: Stellen Sie sich eine Schlaganfallpatientin vor, die zum Beispiel nicht in der Lage ist, den rechten Arm zu bewegen. Auch bei ihr gibt es eine gewisse Planung der Bewegung im Gehirn. Die können wir erkennen und den Arm mithilfe eines Exoskeletts bewegen. Allerdings haben wir dabei ein paar Probleme. Zunächst einmal sind wir beim Interpretieren nicht zu 100 Prozent korrekt. Das zweite Problem ist, dass wenn ein Mensch an eine Körperbewegung denkt, er sie nicht unbedingt ausführen will.

Die meisten Patienten haben selbst nach einem Schlaganfall noch einige winzige Muskelaktivitäten. Die kann man nutzen: Man interpretiert zunächst das EEG und erkennt, dass die Patientin an eine Bewegung denkt. Gleichzeitig überwacht man die Muskeln – wird dabei eine Aktivität erkannt, weiß man, dass sie die Bewegung wirklich ausführen will.

Diese Kombination verschiedener Signale ist sehr wichtig, denn wenn ein Exoskelett plötzlich den Arm bewegt, ohne dass man es wirklich wollte, hat man das Gefühl, seine Handlungsfähigkeit verloren zu haben und dass das Exoskelett den Willen übernommen hat.

In welchen Fällen macht es darüber hinaus Sinn, verschiedene Interaktionsmöglichkeiten zu nutzen?

E. A. K.: Nehmen Sie zum Beispiel die Spracherkennung. Oft ist die Umgebung dafür zu laut. In unseren Projekten arbeiten Kollegen an der Kombination von EEG und Sprache, um sicherzustellen, dass die gesprochene Sprache richtig erkannt wird. Gleichzeitig kann uns die Spracherkennung auch dabei helfen, das EEG besser zu interpretieren. In der Trainingsphase spricht man dann zum Beispiel aus: „Bitte hol den Hammer“. Gleichzeitig wird dabei das EEG gemessen. Und später denkt man das nur noch und der Roboter wird es anhand der Gehirnaktivität verstehen.

Hauptziel Ihres Projekts ist es, dass die Maschine die Intention des Menschen vorausahnen kann. Bei welchen Applikationen macht das Sinn?

E. A. K.: Manchmal arbeitet man mit Menschen zusammen, die schon bevor man ihnen etwas sagt, wissen, was sie tun sollen. Das empfinden wir als besonders positiv. Gleiches gilt auch bei der Zusammenarbeit mit einer Maschine – es gibt Situationen, in denen es besser wäre, wenn das System meine Absicht kennen würde.

Stellen Sie sich vor, Sie tragen ein Exoskelett und versuchen, irgendetwas über Kopf zu reparieren. Dann unterstützt das Exoskelett sie und hält den Arm aktiv hoch. Das ist erst mal gut. Aber dann ist man irgendwann fertig und will den Arm wieder senken. Die Sensoren erkennen das zwar, aber für einen Moment muss man dennoch gegen das Exoskelett arbeiten. Wenn wir dagegen die Planung der Armbewegungen im Gehirn erkennen können, kann sich das System darauf vorbereiten und schneller reagieren. Das haben wir bereits in der Praxis mit Personen getestet. Sie konnten die Unterschiede wirklich spüren.

Wie genau funktioniert das?

E. A. K.: Wir können in das Gehirn schauen und die Zeitspanne untersuchen, in der das Gehirn die Bewegung plant, bevor ein Signal an die Muskeln gesendet wird. Das kann bis zu 1,5 Sekunden dauern, manchmal sogar länger. Wir können in diese Vorbereitungsphase hineinschauen und erkennen, dass der Mensch sich bewegen will. Und das geht nur über die Gehirnsignale, nicht über Gesten, Muskelaktivität, Augenbewegungen oder Sprache.

Wie weit sind Sie dabei in Ihrem Forschungsprojekt aktuell?

E. A. K.: Im Rahmen des EXPECT-Projekts konzentrieren wir uns auf die Möglichkeiten, wie man auf multimodalen Daten trainieren kann, wie man sie nutzen kann. Zum Beispiel, um zwischen Signalen umzuschalten, wenn die Qualität eines Signals nachlässt. Es geht also nicht um den allgemeinen Ansatz, sondern eher darum, wie wir verschiedene Methoden einsetzen können, um uns an veränderte Signalqualitäten anzupassen.

So können wir mit anderen Signalen trainieren, als wir später verwenden. Wenn zum Beispiel bei einem Patienten die Muskelaktivität am Anfang nicht zuverlässig ist, dann können wir zum Trainieren das EEG nutzen und später die Muskelaktivität und das Eye-Tracking verwenden, um die Leistung zu verbessern und zu steigern.

Sie nutzen unter anderem Gestik, Sprache, Augenbewegungen und Gehirnaktivität – gibt es eine Technologie, die in Zukunft besonders dominierend sein wird?

E. A. K.: Das ist eine schwer zu beantwortende Frage. Es kommt ein bisschen darauf an, wie und was man kommunizieren möchte. Aber das BCI ist für die Zukunft besser geeignet als die anderen Systeme. Ich glaube aber vor allem, dass sich die Qualität der Schnittstellen so verändern wird, dass sie unsere Bedürfnisse viel natürlicher erfüllen. Am besten wäre es, wenn man eine Schnittstelle nicht sehen, spüren und bemerken würde. Und ich glaube an multimodale Schnittstellen, denn so kommunizieren wir auch als Menschen – mit Sprache, Mimik und Gestik.

Welche Entwicklungen in der Halbleitertechnologie sind dabei für Sie besonders spannend?

E. A. K.: An der Universität Duisburg-Essen haben wir eine Gruppe von Forschern und Ingenieuren, die sich mit der Terahertz-Technologie beschäftigen. Darüber lässt sich sehr gut die Umgebung erkennen. Man sieht eine Wand, ein Fenster und eine Ecke und kann sogar sagen, ob der Bereich aus Holz, Stein oder Kunststoff ist. Es gibt viele Ideen, wie diese Technologie genutzt werden kann, um Biosignale berührungslos zu messen. So kann man zum Beispiel über die Reflexion der Terahertz-Wellen die Bewegung der Muskeln messen. Und anhand dieser Bewegungen wissen wir, was die Hand und die Finger tun.

Interessant ist auch der Einsatz von Graphen, um eine epidermale Elektronik zu realisieren, die unter Nutzung von Terahertz-Technologie passiv ohne Chip und Kabel am Körper funktioniert und die elektrische Aktivität in den Muskeln mit einer sehr hohen Auflösung misst. Das ist nicht nur für die Interaktion sehr interessant, sondern zum Beispiel auch, um Muskelkrankheiten zu verstehen.

Fehlt Ihnen bei den heute verfügbaren Halbleiterlösungen noch etwas für Ihre Plattform?

E. A. K.: Stellen Sie sich vor, Sie wollen eine Analyse der Gehirnaktivität für sehr komplizierte Fragen durchführen. Dafür braucht man eine große Menge an Daten und mächtige Machine Learning-Modelle. Das ist vor Ort vielleicht ziemlich schwierig zu realisieren. Aber die Forschung befasst sich bereits damit, diese großen KI-Modelle in kleine Embedded-Geräte zu bringen. Das ist auch für uns sehr wichtig. Denn wenn man mit seinem Exoskelett in der freien Natur herumläuft und kein Internet hat, dann ist man wirklich in Schwierigkeiten, wenn man sich auf eine KI-Verarbeitung verlässt, die in der Cloud läuft.

Um das KI-Modell jedoch in das System zu integrieren, brauchen wir sehr energieeffiziente Rechenleistungen. Dabei muss das Modell auch im Einsatz weiterhin lernen können. Denn stellen Sie sich vor, Sie haben einen Patienten, bei dem ein Signal mit der Zeit immer besser wird. Das sollte das Modell erkennen, sodass sich das System vielleicht mehr auf die Muskeln als auf das EEG verlässt.

Was ist aus Ihrer Sicht wichtig beim Design einer optimalen Mensch-Maschine-Schnittstelle?

E. A. K.: Das Wichtigste ist, dass man offen ist. Also nicht zu sagen, ich bin BCI-Forscher, also will ich das mit der Gehirnaktivität machen. Man sollte immer überlegen, was man tun will und wie der Mensch interagieren würde.

Als Zweites sollte man immer daran denken, dass wir über eine diverse Gesellschaft sprechen. Vielleicht ist die Mimik bei verschiedenen Nationalitäten unterschiedlich? Man sollte also bei der Entwicklung eines solchen Systems nicht nur die Technologie berücksichtigen, sondern auch das soziale Umfeld.

Für mich ist es auch sehr wichtig, mit den Personen zu sprechen, die das System später benutzen.

Maschinen, die die Gedanken des Menschen lesen können – ist das der erste Schritt hin zu Hollywoods Dystopie, in der Maschinen die Macht über Menschen erlangen?

E. A. K.: Im Moment sind wir noch nicht an dem Punkt, an dem wir wirklich komplett die Gedanken lesen können. Und um ehrlich zu sein, glaube ich auch nicht, dass die Gefahr darin besteht, dass die Maschine den Menschen kontrolliert. Ich sehe das Risiko eher darin, dass ein anderer Mensch Zugang zu dem Gehirn haben könnte.

Wir hatten zum Beispiel ein Projekt, bei dem wir einen EEG-basierten Ansatz entwickeln wollten, um eine hohe Arbeitsbelastung von Personen in einem Unternehmen zu erkennen, um zum Beispiel einen Burn-out zu verhindern.

Dabei muss man natürlich zum einen verhindern, dass jemand mit krimineller Energie die Daten in der Cloud abgreift. Aber selbst wenn diese Daten nur genutzt werden, um die Umgebung der Person in der Produktion zu optimieren, zum Beispiel um einen Roboter zu verlangsamen, dann kann das auf die Person zurückfallen. Weil der Arbeitgeber dann vielleicht sagt, ich stelle lieber jemanden Jüngeren ein, bei dem der Roboter schneller arbeiten kann.

Das Verständnis einer Person kann also auch dazu benutzt werden, die Situation zu verschlimmern oder Personen zu schaden. So können wir zum Beispiel Personen diskriminieren, weil wir herausfinden, dass sie bestimmte Dinge nicht erkennen oder ihre Aufmerksamkeit sehr gering ist. Das kann schon heute passieren, wenn man Zugang zum EEG der Person hat.

Zum Schluss ein Blick in die Zukunft – sie dürfen jetzt visionär werden: Wie werden wir in 25 Jahren mit Maschinen interagieren?

E. A. K.: Ich erwarte, dass dann die Interaktion mit Maschinen sehr ähnlich ist wie die mit anderen Personen. Wir werden sehr natürlich mit Systemen interagieren und sprechen. Dazu erkennen die Systeme, was wir wollen. Dabei wird die multimodale Interaktion selbstverständlich sein. Ich glaube, dass es in Zukunft sehr schwer sein wird, von außen zu erkennen, ob wir mit einem anderen Menschen oder mit einer Maschine interagieren.

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Ohne Halbleiter und Mikroelektronik sind die meisten Lösungen für die Mobilität der Zukunft nicht denkbar. Entsprechend wichtig ist Mobilität auch für EBV Elektronik, wie Frank-Steffen Russ, Senior Director Market Segments, betont. Darüber hinaus fasziniert ihn an dem Thema, dass Mobilität sich immer wieder neu erfindet – stoßen vorhandene Mobilitätslösungen an Grenzen, dann würden sich schnell neue Lösungen auftun.

Was sind aus Ihrer Sicht die aktuell spannendsten Trends, wenn es um die Fortbewegung geht?

Frank-Steffen Russ: Aus meiner Sicht sind hier die voll-automatisierten Systeme – im besonderen autonome Flugdrohnen zur Personenbeförderung – sicherlich die Königsdisziplin unter den kommenden neuen Mobilitätslösungen.

Wie wichtig ist das Thema Mobilität für EBV Elektronik als Distributor von Halbleiterlösungen?

F.-S. R.: Sehr wichtig. In vielen unserer vertikalen Marktsegmente beschäftigen wir uns mit Technologien und Lösungen rund um Mobilität: Das beginnt klassisch in unserem Automotive & Aerospace-Bereich. Aber auch unsere Fachleute aus dem Segment Smart City & Infrastructure setzen sich mit dem Thema auseinander – hier bieten wir Lösungen zum Beispiel für die Verkehrsüberwachung und natürlich alles für die Ladeinfrastruktur. Bei Lösungen für die Distribution zukünftiger Treibstoffe wie Wasserstoff oder eFuels arbeiten Experten aus verschiedenen Segmenten zusammen, um hierfür erforderliche Elektronik-Lösungen gemeinsam mit unseren Lieferanten bereitzustellen.

Welche Lösungen haben Sie dazu im Portfolio?

F.-S. R.: Wir bieten nahezu alles an Spitzentechnologie aus dem Elektronikbereich, die benötigt wird, um moderne und zukünftige Fahrzeuge auf den Markt zu bringen. Das reicht von Power-Management-ICs, Stromsensoren und MCUs für die Implementierung von Batterie-Management-Systemen, über Mikroelektronik für die Motorsteuerung bis hin zu analogen ICs, die für die Signalaufbereitung und Datenumwandlung benötigt werden. Darüber hinaus bieten wir FPGAs und Speicher für ADAS-Systeme und berührungsempfindliche Displays, die als Mensch-Maschine-Schnittstellen für die zentralen Steuerkonsolen der Fahrzeuge dienen. Immer wichtiger werden Lösungen für künstliche Intelligenz und Machine Learning. Außerdem entwickeln wir für unsere Kunden auch spezifische Halbleiter-Lösungen.

Wer sind Ihre Kunden im Mobilitätssegment – Konzerne, Mittelständler, Start-ups?

F.-S. R.: Wir bieten Lösungen für jedes Unternehmen. Unabhängig von Größe und vorhandenem internen Know-how können wir jeden Kunden maßgeschneidert unterstützen.

Wie kann EBV Elektronik als Halbleiter-Distributor Firmen helfen, die eine neue Mobilitätslösungen entwickeln wollen?

F.-S. R.: Wir sind seit über 50 Jahren am Markt, davon mehr als 25 Jahre auch im Automotive Segment aktiv. Das heißt, wir haben nicht nur die führenden Supplier im Portfolio, sondern daneben umfassende Fachkenntnisse zu den Markt-Trends und -Anforderungen sowie zu den jeweiligen Technologien. Unsere Applikationsingenieure können so unsere Kunden umfassend beraten, bis hin zum System-Support. Darüber hinaus steht unseren Kunden auch ein breites Netzwerk an Entwicklungspartnern und Produktionsdienstleistern zur Verfügung. Ergänzt wird unser Service-Angebot durch passende Logistik-Dienstleistungen.

EBV Elektronik hat mit StartMeUp eine spezielle Kampagne für Start-ups. Wie genau unterstützen Sie junge Unternehmen?

F.-S. R.: Um ein Start-up-Unternehmen erfolgreich zu gründen, braucht man hervorragende Ingenieurleistungen, zuverlässige Lieferkettendienste, umfassende technologische Erfahrung und ein vielfältiges Partnernetz für die Vermarktung der Produkte. Mit all dem kann EBV Start-ups unterstützen. Neben der technischen Beratung gehören also auch Fragen des Vertriebs dazu. Auch Development-Kits oder unser Software-Support helfen Firmen, ihre Produkte schnell und erfolgreich auf den Markt zu bringen.

Eine tolle Chance bietet auch unser „Innovation Hero“ – ein Preis, den wir im Rahmen des Innovation World Cups ausschreiben. Hierbei wird nach innovativen Lösungen unter anderem in den Bereichen Infrastruktur und Transport gesucht. Techpreneure können so Teil des weltweit führenden Ökosystems für Tech-Innovationen werden – der Innovation World Cup Series.

Welche Neugründungen aus dem Bereich der Mobilität haben Sie denn bereits unterstützt?

F.-S. R.: Sie haben sicher schon mal von Lilium gehört … Die Endmontage ihres Flugtaxis soll im Jahr 2023 beginnen. Ein anderes erfolgreiches Unternehmen, das wir unterstützen konnten, ist Vay. Mit ihrem Teledrive-First-Ansatz wird dort eine Brückentechnologie zum autonomen Fahren entwickelt.

EBV Elektronik will nicht nur Komponenten liefern, sondern auch komplette Lösungen. Gutes Beispiel ist Ihre „Power of Three“ Kampagne, bei der sie mit zwei weiteren Unternehmen aus dem Avnet-Konzern zusammenarbeiten – Avnet Abacus und Avnet Embedded. Was genau bieten Sie hier?

F.-S. R.: Wir bieten unseren Kunden gemeinsam Basis-Module und ganze Systeme, mit denen sie Ladesäulen für Elektrofahrzeuge schneller designen und auf den Markt bringen können. Das umfasst nicht nur Hardware, sondern auch Software, IP, Elektromechanik und Verbindungstechnik. Zusammen bieten wir eine End-to-End-Lösung an – alles, was für eine Ladelösung benötigt wird, erhält der Kunde so aus einer Hand.

Ist „Power of Three“ ein Weg, den EBV Elektronik in Zukunft verstärkt gehen will? Also weg vom reinen Komponenten-Lieferanten, hin zum Lösungsanbieter oder One-Stop-Shop?

F.-S. R.: Immer komplexere Anwendungen benötigen umfassende, maßgeschneiderte Lösungen. Daher ist eine Beratung auf Systemebene bei uns schon seit längerem Programm. Das Design einer Ladestation ist dabei ein besonders anschauliches Beispielprojekt, das die Möglichkeiten dieses Systemansatzes verdeutlicht.

Planen Sie weitere, ähnliche Kooperationen im Mobilitätssegment?

F.-S. R.: Ja – zum Beispiel im Bereich des Einsatzes von künstlicher Intelligenz. Hier existiert bereits ein Partnernetzwerk mit Chip-Herstellern, Softwareanbietern aber auch Integratoren.

Wagen wir einen Blick in die Kristallkugel: Wie wird sich die Mobilität der Menschen in den nächsten 25 Jahren verändern?

F.-S. R.: Hier sind wir wieder bei künstlicher Intelligenz – sie wird für autonome Systeme in allen Bereichen eingesetzt werden. Mikromobilität – auch autonom – und Flugdrohnen werden bestehende Mobilitätslösungen erweitern. Das Thema „letzte Meile“ wird unseren Alltag darüber hinaus direkt beeinflussen.

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Für Henry Ford bestand Mobilität nicht nur aus Autos, sie stellte vielmehr einen völlig neuen Lebensstil dar. Ford verstand als Erster, dass Autos das Potenzial hatten, die Gesellschaft zu verändern. Er war davon überzeugt, dass Menschen sich fortbewegen wollten und zwar auch über größere Distanzen innerhalb kürzerer Zeit als es Kutschen ermöglichten und unabhängig von den Fahrplänen öffentlicher Verkehrsmittel. Bis zu dieser Zeit galten Automobile als Luxusgüter. Ford aber erkannte, dass sie – eine kostengünstige Fertigung vorausgesetzt – auch für die breite Masse erschwinglich sein könnten.

Sein Ziel: „Ich werde ein Auto für die große Masse bauen, das so billig ist, dass jeder gut verdienende Mann eines besitzen kann – und mit seiner Familie den Segen stundenlanger Freuden in Gottes großen Weiten genießen kann.“

Einführung des Fließbands

1914 führte er im Werk Highland Park das Fließband ein. Das damit einhergehende Prinzip, den gesamten Produktionsprozess in einzelne Arbeitsschritte zu zerlegen, ist bis heute als Fordismus bekannt. Die Fließbandtechnik erlaubte eine enorme Produktionssteigerung beim Modell T. Bereits 1918 war jeder zweite Wagen in Amerika eine „Tin Lizzy“. Bis 1927 wurden so mehr als 15 Millionen Exemplare dieses Jahrhundertautos gebaut – ein Rekord, der die nächsten 45 Jahre Bestand haben sollte.

Vom Maschinisten zum Unternehmer

Die Geschichte von Henry Ford beginnt mit seiner Geburt am 30. Juli 1863 in Springwells Township, Wayne County/Michigan. Schon als er gerade einmal sprechen konnte, interessierte er sich bereits für mechanische Prozesse. Mit zwölf Jahren fing er an, in einer Maschinenwerkstatt zu arbeiten, baute mit 15 seine erste Dampfmaschine und fing im Alter von 16 Jahren eine Lehre zum Maschinisten an. Als junger Mann arbeitete er in verschiedenen Betrieben, bis er 1891 in der Edison Illuminating Company in Detroit zu arbeiten begann. Es dauerte nur zwei Jahre, bis er zum Chefingenieur des Unternehmens aufstieg.

Thomas Edison sollte ein zum lebenslangen Mentor und Freund von Henry Ford werden. In dieser Zeit experimentierte Ford mit Kraftfahrzeugen und Verbrennungsmotoren – sowohl während der Arbeit als auch in seiner Freizeit. Im Jahr 1893 schraubte er den ersten Ford-Motor auf dem heimischen Küchentisch in der 58 Bagley Avenue in Detroit zusammen. Kurz darauf baute Henry Ford sein erstes Auto. Ford verließ seine Position bei Edison im Jahr 1899, und gründete einige Jahre später die Ford Motor Company.

Gesellschaftlicher Innovator

Während seine Fertigungsmethoden die gesamte Industrie in die Moderne führten, sollte eine andere Erkenntnis praktisch die gesamte Gesellschaftsordnung verändern: Henry Ford vertrat die Meinung, dass die Massenproduktion mehr Arbeitsplätze schaffen würde und dass die Beschäftigten genügend Geld verdienen müssten, um sich die kostengünstig hergestellten Autos leisten zu können. So führte er im Januar 1914 den 5-Dollar-Arbeitstag ein und beteiligte seine Arbeiter überdies an den Gewinnen des Unternehmens. Gleichzeitig verkürzte Ford die tägliche Arbeitszeit auf acht Stunden. Für die meisten Beschäftigten bedeutete dies zumindest eine Verdoppelung ihres Einkommens. Erstmals in der Geschichte der Industrialisierung konnten es Fabrikarbeiter tatsächlich zu bescheidenem Wohlstand bringen.

Produktion von Flugzeugen

Neben dem Auto sah Ford aber auch das Flugzeug als „Teil des Motor-Zeitalters“ an. Zwischen 1926 und 1933 produzierte die Stout Metal Airplane Company, ein Tochterunternehmen der Ford Motor Company, 199 Flugzeuge, sogenannte „Trimotors“. Ähnlich wie die Ford-Autos hatten auch die dreimotorigen Trimotors den Ruf, gut designt, kostengünstig und verlässlich zu sein. Angelehnt an die Tin Lizzie – das Modell T von Ford – bekamen die Flugzeuge den Spitznamen Tin Goose verpasst. Insgesamt nutzten mehr als 100 Airlines Ford Trimotors.

Ford hatte auch hierzu eine Vision: „Merken Sie sich mein Wort: Eine Kombination aus Flugzeug und Auto wird kommen …“ sagte er 1940 dem Forbes Magazin. Und setzte 1941 noch einen drauf: „Ich kann mir die Zeit vorstellen, in der fast jede Familie ein kleines Flugzeug in ihrem Garten haben wird.“ Mit den heute kurz vor der Einführung stehenden Lufttaxis ist diese Vision gar nicht mehr so unwahrscheinlich.

Trotz seiner großen Verdienste um die Automobilindustrie ist Henry Ford nicht unumstritten. Vor allem fiel er immer wieder durch seine antisemitischen Aussagen auf. Doch es steht fest, dass er die Welt der Mobilität mit seinen Visionen entscheidend geprägt hat. Henry Ford starb am 7. April 1947 im Alter von 83 Jahren.

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Herr Heineke, mit dem McKinsey Center for Future Mobility sitzen Sie mitten in Frankfurt, einem der größten Ballungsräume Deutschlands. Wie bewegen Sie sich persönlich im Alltag in der Stadt?

Kersten Heineke: Ich benutze Shared E-Kick-Scooter, was 95 Prozent meines Mobilitätsbedarfs abdeckt. Für bestimmte Fahrten nehme ich gelegentlich ein Taxi, aber ein Auto habe ich nicht. Obwohl ich früher ein Autoliebhaber war. Ich hatte leistungsstarke Autos, aber irgendwann habe ich beschlossen, dass ein Auto – zumindest eines, das man besitzt – nicht unbedingt die beste Art ist, sein Geld auszugeben. Und es ist auch definitiv nicht die beste Art, sich in einer Stadt fortzubewegen, vor allem, wenn es darum geht, „lediglich eine“ Person zu transportieren.

Warum brauchen wir eine neue Art der Mobilität?

K. H.: Das Auto hat vielen Menschen Freiheit gegeben und uns als Gesellschaft in Deutschland, aber auch in vielen anderen Ländern, zu Wohlstand verholfen. Aber jetzt, wo die Städte fast zum Stillstand gekommen sind und Staus und Verkehrsemissionen eine große Herausforderung darstellen, müssen wir uns damit auseinandersetzen. Wir können es uns nicht länger leisten, dass die Zahl der Autos pro Haushalt im proportionalen Verhältnis zum Einkommen einer Gesellschaft, eines Landes wächst. Wir müssen also alternative Lösungen finden, um Staus und Emissionen zu bekämpfen und den Verkehr zu dekarbonisieren. Und diese Lösungen können alles sein, von Shared-Mobility bis hin zu Mikromobilität oder vielleicht weniger Mobilität, indem man kürzere Strecken zurücklegt.

Welche Technologien sind für die Entwicklung neuer Mobilitätslösungen entscheidend?

K. H.: Ich denke, dass viele Technologien hier sehr spannend sind. Das autonome Fahren ist für mich die Wichtigste davon. Wenn wir in der Lage sind, uns mit Fahrzeugen, die keinen Sicherheitsfahrer mehr brauchen, autonom durch die Metropolen zu bewegen, können wir eine ganz neue Art von Fahrzeugen in die Stadt bringen: Ein gepoolter Kleinbus oder ein Robo-Shuttle oder ein gemeinsam genutztes AV, je nachdem, wie man es nennen möchte. Diese Fahrzeuge bieten den Komfort und die Freiheit, sich in der Stadt fortzubewegen, ohne selbst fahren zu müssen, und das zu Kosten, die irgendwo zwischen denen eines Privatfahrzeugs und denen des öffentlichen Nahverkehrs liegen. Gleichzeitig benötigen sie viel weniger Platz und sind völlig emissionsfrei, da sie elektrisch betrieben werden. Eine weitere Technologie, die ich sehr spannend finde, ist die Urban Air Mobility. Sie kann die Mobilität ergänzen. Wir können die dritte Dimension nutzen und auch neue Wege finden, um schneller und vor allem zuverlässiger von A nach B zu kommen. Und zuletzt sind natürlich die Elektrifizierung und die Wasserstofftechnologie die großen Trends, die es uns ermöglichen werden, den öffentlichen Verkehr zu dekarbonisieren.

Sie sprachen von autonomen Fahrzeugen als Wegbereiter für eine erschwingliche Shared-Mobility. Ist es realistisch, davon auszugehen, dass Einzelpersonen in Zukunft kein eigenes Auto mehr haben werden?

K. H.: Die kurze Antwort ist ja. Die etwas längere Antwort ist, dass es davon abhängt, wo die Menschen leben und unter welchen Bedingungen sie leben. Ich zum Beispiel bin verheiratet, habe keine Kinder und wohne in Frankfurt, ganz in der Nähe des Stadtzentrums. Es besteht absolut keine Notwendigkeit, ein privates Fahrzeug zu haben. Ein privates Auto kostet zwischen 500 und 1.000 Euro im Monat – ein ziemlich hoher Preis für ein Fahrzeug, das man in der Regel nur sehr wenig nutzt. Und wenn man den Menschen in der Stadt eine Alternative anbieten kann, um von A nach B zu kommen, mit ähnlichem Komfort, mit ähnlicher Geschwindigkeit und mit ähnlicher Bewegungsfreiheit, wie sie das Auto bietet, dann bin ich mir zu 100 Prozent sicher, dass die Menschen umsteigen werden. Lassen Sie mich ein anderes Beispiel nennen. Meine Mutter lebt in einer ziemlich ländlichen Gegend, einem Dorf mit 6.000 Einwohnern. Die nächstgrößere Stadt ist 15 Autominuten entfernt und hat 150.000 Einwohner. Wird sie in ihrem Leben ohne Auto auskommen? Ich bezweifle es, denn in einer ländlichen Gegend braucht man ein Auto, weil es keine öffentlichen Verkehrsmittel in ausreichender Anzahl gibt und sich längere Strecken nur eingeschränkt mit Mikromobilität zurücklegen lassen.

Was bedeutet das autonome Fahren für die großen Autohersteller?

K. H.: Für mich ist es in erster Linie eine große Chance. Und warum? Weil ein Auto, das autonom fährt, dem Nutzer Freiheit gibt. Stellen Sie sich vor, Sie müssten jeden Morgen 40 Minuten zur Arbeit fahren. Sie könnten diese Zeit nutzen, um etwas zu tun, zum Beispiel Ihre morgendlichen Arbeits-E-Mails zu checken. Dann könnte das sogar als Arbeitszeit angerechnet werden. Und wenn ein Automobilhersteller in der Lage ist, einem Kunden diese Art von Funktion zu bieten, ist die Loyalität gegenüber dem Unternehmen wahrscheinlich viel höher. Der Hersteller könnte sogar in der Lage sein, den Kunden dafür Geld zu berechnen und den Service pro Kilometer oder pro Minute zu monetarisieren. Die Bereitschaft, dafür zu zahlen, ist vorhanden, wir haben das getestet. Für mich ist das also ein riesiges Potenzial. Auf der anderen Seite, und wir haben bereits über das Shared Autonomous Driving gesprochen, hat es auch eine Kehrseite. Stellen Sie sich vor, in einer Stadt gibt es jetzt 20, 30, vielleicht sogar 90 Prozent weniger Fahrzeuge. Das ist sicherlich eine Herausforderung. Die Automobilhersteller müssen also darüber nachdenken, wie sie Teil dieser Shared Autonomous Mobility werden können, indem sie die Fahrzeuge zur Verfügung stellen, die Dienstleistungen selbst anbieten oder ein anderes attraktives Geschäftsmodell finden.

Neben den großen, etablierten Marktteilnehmern gibt es auch viele Start-ups, die neue Mobilitätslösungen entwickeln. Wie solide ist Ihrer Erfahrung nach das Fundament, auf dem diese innovativen Unternehmen stehen?

K. H.: Die Start-ups im Mobilitätsbereich sind die eigentlichen Innovationstreiber. Ich glaube nicht, dass wir Elektrofahrzeuge hätten, wenn es dieses eine Start-up nicht gegeben hätte, das heute kein Start-up mehr ist. Zumindest wären Elektrofahrzeuge nicht so fortschrittlich, wie sie es heute sind. Wir würden wahrscheinlich keine große Diskussion über gemeinsam genutzte autonome Fahrzeuge führen, wenn es keine Start-ups gäbe. Das Gleiche gilt für Mikromobilität oder Ride-Sharing. All diese Start-ups treiben die Innovation für die Zukunft der Mobilität voran. Jeder hat heute eine App des einen oder anderen Start-ups auf seinem Handy – für mich ein Zeichen, dass diese Unternehmen offensichtlich erfolgreich sind, dass sie genutzt werden, dass sie einen klaren Bedarf und einen klaren Zweck erfüllen und deshalb weiter bestehen werden.

Wie müssen sich Städte verändern und was können sie tun, um neue Formen der Mobilität zu fördern und zu unterstützen?

K. H.: In den meisten Städten sind heute 50 bis 60 Prozent des Verkehrs Individualverkehr, Autoverkehr. Wenn wir das ändern und zu einer Welt gelangen wollen, in der wir nur noch 10 oder 15 Prozent haben, müssen wir einen großen Teil der zurückgelegten Fahrzeugkilometer auf andere Formen und andere Verkehrsträger umverteilen. Um das zu erreichen, müssen wir weiter in den öffentlichen Verkehr investieren. Wir können Fahrradwege bauen und in die Infrastruktur für Mikromobilität investieren, um die Menschen vom Auto auf Roller, E-Bikes und so weiter zu bringen. Ich denke, der größte Hebel, um die Zukunft der Mobilität wirklich zu gestalten, sind gemeinsam genutzte autonome Fahrzeuge. Ich denke, dass theoretisch 90 Prozent des heutigen Individualverkehrs auf Shared Autonomous Vehicles verlagert werden könnten. Das würde die Art und Weise, wie Städte genutzt werden und wie die Menschen von A nach B kommen, völlig verändern und die Städte grüner machen. Mobilität würde erschwinglicher werden. Sie wäre bequemer und hätte viele, viele andere Vorteile für die Stadt und natürlich für die Bürger. Was muss geschehen? Wir brauchen die Technologie. Aber gleichzeitig brauchen wir auch den Mut der Stadt oder der Politiker, unpopuläre Entscheidungen zu treffen, wenn es um die Nutzung von Privatfahrzeugen geht. Das bedeutet nicht unbedingt ein Verbot, aber die Nutzung von Privatfahrzeugen muss so weit zurückgedrängt werden, dass die Alternativen, das heißt Robo-Shuttles, nicht nur die klügere Wahl sind, sondern auch die Wahl, die jeder trifft.

Wie sieht es mit den ländlichen Gebieten aus? Werden sie Teil dieser Revolution sein oder werden sie sich nicht so sehr verändern?

K. H.: Lassen Sie mich noch einmal auf die Situation meiner Mutter zurückkommen: Wird ein Robo-Shuttle sie abholen, um in die Stadt zu fahren? Wahrscheinlich nicht. Es gibt einfach nicht genug Dichte in der Gegend, um dies zu einem wirtschaftlich tragfähigen Modell zu machen, selbst mit Subventionen. Was jedoch geschehen wird und bereits geschieht, ist, dass die Fahrzeuge, die die Bürger dieser Gebiete besitzen, elektrifiziert werden. Der Grund dafür ist, dass die meisten Menschen, die in ländlichen Gebieten leben, in Häusern und nicht in Wohnungen wohnen. Daher haben sie eine bessere Möglichkeit, das Fahrzeug zu Hause aufzuladen. In der Situation meiner Mutter könnte es auch vorkommen, dass die Stadt, in die sie häufig fährt, die Nutzung von Individualfahrzeugen verbietet oder zumindest einschränkt. Sie könnte dann zwar mit ihrem Fahrzeug, hoffentlich ihrem Elektroauto, zur Stadt fahren, aber nicht in die Stadt hinein; sie würde dann auf einen Robo-Shuttle umsteigen. Meiner Meinung nach wird sich also die Mobilität auf dem Land um 5 oder 10 Prozent verändern, während sie sich in den mittleren und größeren Städten dramatisch wandeln könnte.

Wie wichtig ist es, dass die verschiedenen Akteure und Anbieter zusammenarbeiten?

K. H.: Ich habe Anfang dieser Woche ein tolles Beispiel gesehen, bei dem ein Mikromobilitätsunternehmen sehr eng mit den Nahverkehrsbetrieben der Stadt zusammengearbeitet hat. Und dieses gemeinsame Pilotprojekt hat enorme Vorteile gebracht. Die Nutzerzahlen stiegen sowohl für das Scooter-Unternehmen als auch für die öffentlichen Verkehrsbetriebe. Die Nutzung von Privatfahrzeugen ging zurück, und auch die Staus nahmen in dieser Zeit ab. Meiner Meinung nach sollten wir diese Art der Zusammenarbeit öfter sehen.

Und gibt es Ihrer Meinung nach Entwicklungen, die mit großer Wahrscheinlichkeit in eine Sackgasse führen werden?

K. H.: Ich denke, es gibt einige Beispiele für Systeme, die stark infrastrukturbasiert sind. Autonome Fahrzeuge mit eigenen Fahrspuren machen meiner Meinung nach keinen Sinn. Ein anderes Beispiel ist das Aufladen von Lkws über Oberleitungen. Ich halte das für ein großartiges Konzept für Züge, aber für Lkws wird es vermutlich eine Nischenanwendung bleiben, weil man diese Art von Infrastruktur einfach nicht auf großen Straßenabschnitten einrichten kann. Also noch einmal: Alles, was stark infrastrukturbasiert ist und einen Nischenanwendungsbereich abdeckt, ist wahrscheinlich zum Scheitern verurteilt.

Werden die Lösungen, über die wir hier sprechen, nur den hoch technisierten Industriestaaten zugutekommen? Oder bietet die Mobilität der Zukunft auch Chancen für ärmere Länder?

K. H.: Viele aktuelle Innovationen in der Mobilität kommen nicht aus den Industrieländern, sondern aus anderen Ländern. Zum Beispiel Mitfahrgelegenheiten oder Ride-Pooling. Das ist in vielen Ländern in Südostasien und Afrika sehr, sehr verbreitet. Und in vielen Fällen sind sie dabei auch stark digitalisiert und nutzen für die Services das Smartphone.

Auf der anderen Seite sehen wir viele neue Mikroautos und kleinere Fahrzeuge. Zwei- und dreirädrige Fahrzeuge kommen aus Südostasien und Indien, denn in diesen Ländern kann sich nicht jeder ein Auto leisten. Es gibt also einige Lösungen aus Afrika, Südamerika und Südostasien, die wirklich hervorragend sind und uns wahrscheinlich sehr helfen würden, wenn wir sie hier umsetzen würden.

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