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Ortsanzeiger.
Die Erfindung betrifft einen Apparat, der es in seiner vollkommensten Ausführungsform beispiels- weise einem Schiffsführer ermöglicht, in jedem Momente der Fahrt zu wissen, an welchem Punkte des befahrenen Gewässers das Fahrzeug sich eben befindet, u. zw. durch direktes Ablesen von einer Karte.
Der Apparat zeigt die Ortsveränderungen im Raume an, und während z. B. bei Kilometerzeigern oder ähnlichen Instrumenten der Automobile, bei Taxamatern oder Lokomotiven der Eisenbahnen usw. zwischen der Anzeigevorrichtung und den Umdrehungen der Räder eine Beziehung hergestellt ist, besteht bei dem Ortsanzeiger ein solcher Zusammenhang nicht. Letzterer ist daher schon aus diesem Grunde auch dort verwendbar, wo es nicht möglich ist, aus den Bewegungen der zur Fortschaffung des Fahrzeuges dienenden Antriebsvorrichtungen auf die zurückgelegte Strecke oder den vom Fahrzeug eingehaltenen ) Weg Schlüsse zu ziehen. Bei Schiffen ist es z.
B. unmöglich, die relative Bewegung des Schiffskörpers zumumgebenden Wasser genügendgenaufestzustellenundbesteht überdies keineMöglichkeit zu konstatieren, ob die gegenüber dem Wasser vollzogene Ortsveränderung sich mit jener gegenüber dem Erdkörper deckt oder nicht. Besitzt nämlich das Wasser irgendeine Eigenbewegung, so wird diese natürlich auf den vom Schiffe zurückgelegten Weg ihren Einfluss nehmen ; das Endergebnis dieses letzteren lässt , sich aber nur durch anderweitige Methoden, oder, wenn auch dieser Weg ungangbar ist, überhaupt nicht ermitteln. Namentlich bei Luftfahrzeugen, welche den zumeist in der mannigfaltigsten Weise eigen- bewegten Luftozean zu durchfahren haben, fällt dieser Umstand höchst unangenehm ins Gewicht.
Beim
Ortsanzeiger werden solche Einflüsse-also insbesonders die"Abtrift"bei Wasser-und Luftfahrzeugen- ohne weiteres mitberücksichtigt.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass bei ihr Lageveränderungen von durch Trägheits- kräfte bewegten Apparatbestandteilen zum Ausgangspunkt genommen werden für die Bewegung von
Anzeigemechanismen, welche Bewegung sich z. B. bei in Fahrt befindlichen Fahrzeugen jeder Art in vollem Einklang befindet mit der vollzogenen Ortsveränderung, wobei gegebenenfalls das Massverhältnis der Bewegung der Anzeigeteile im Apparat zu einem mitbenutzten Kartenbilde dasselbe ist, wie jenes der gegenüber dem Erdkörper durchgeführten Ortsveränderung des Fahrzeuges zu den Abmessungen der Erdoberfläche selbst, einschliesslich des von den Gewässern eingenommenen Raumes und des Luft- raumes.
Erfindungsgemäss werden die die Beschleunigungen und Verzögerungen anzeigenden Vorrichtungen mit beliebigen, stufenfreien Wechsel-und Wendegetrieben gebracht, u. zw. derart, dass eine Zeigervor- richtung über eine bei jeder Lage des Fahrzeuges in der Nord-Südrichtung gehaltenen Landkarte so bewegt wird, dass durch die letztere der jeweilige Aufenthaltsort direkt im Einklang mit den jeweiligen Be- schleunigungsänderungen angegeben wird. Die Anwendung von stufenfreien Wechselgetrieben, die mit
Pendeln zusammenwirken, ist an sich nicht neu, so z. B. ist es bekannt, bei Apparaten zum Aufzeichnen von Terrainprofilen ein mit einem Pendel zusammenarbeitendes Wechselgetriebe anzuordnen.
Das Instrument lässt sich in entsprechender Ausführung auch zu sonstigen hiefür in Betracht kommenden Anzeigen, z. B. Geschwindigkeitsangaben u. dgl. benutzen.
In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform des Ortsanzeigers dargestellt, wie es etwa auf Fahrzeugen Verwendung finden kann, die regelmässig nur auf bestimmten, zumeist geraden
Routen verkehren, u. zw. veranschaulicht Fig. 1 eine Seitenansicht mit Weglassung der rechtsseitigen
Gestellständer ; Fig. 2 eine Vorderansicht ; Fig. 3 eine Draufsicht von oben. Die Figuren 4 bis 7 zeigen
Detaildarstellungen einzelner Teile, wie sie das bessere Verständnis der Beschreibung erfordert, und Fig. 8 endlich veranschaulicht eine Draufsicht auf einen Ortsanzeiger.
Die Zusammensetzung des Apparates ist die folgende : In einem entsprechend ausgebildeten
Gestell sind die nachstehend beschriebenen Bestandteile eingebaut : Um die Achsen 1 und 2 schwingen, einerseits in der Richtung vor-und rückwärts der Hammer 3, anderseits in der Querrichtung der Hammer 4.
Diese Hämmer sind mit dünnen, biegsamen Stahlbändern 5 und 6 mit den Schlitten 7 bezw. 8 derart in Verbindung gebracht, dass bei einem Ausschlag der Hämmer aus ihrer normalen Vertikallage nach
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ist ersichtlich, in welcher Weise dies erzielt wird. Auf den konzentrisch zur Drehachse 1 des Hammers 3 gekrümmten Auflageteil 9 sind die Stahlbänder 5 mit dem einen Ende so befestigt, dass die zweiten Enden bei den Bändern 5a und 5e nach vorne, bei dem dritten Bande 5b nach hinten gerichtet sind.
Die Bandenden sind dann dementsprechend auch verschieden an den Schlitten befestigt. Auf diese Weise kann sich der Schlitten, u. zw. ohne jeden toten Gang nur zusammen mit dem Hammer bewegen. Die schraffierten Teile der Zeichnung deuten an, dass der Schlittenkörper von 7 in der Linie d-e geschnitten zu denken ist.
In konischen Vertiefungen der Schlittenteile 7a und 7b ist die Achse einer Scheibe 10 gelagert, die in Fig. 5 im Schnitt noch besonders dargestellt ist. Sie besteht aus den beiden Achsteilen 10a und lOb,
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welche auf der eigentlichen Achse 10e aufgeschoben und daran befestigt sind. Zwischen ihnen liegt der Flachring yod durch die mittels Schrauben zusammengezogenen Teile 10a und lOb derart eingeklemmt, dass alles zusammen einen geeigneten Bestandteil bildet. Der Ring ist aus einer Stahlgattung hergestellt, welche den geringsten Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt und ist so permanent magnetisch gemacht, dass der nach aussen gerichtete zugeschärfte Teil durchaus die eine, der nach innen gekehrte Teil die andere Polarität aufweist.
Unmittelbar über dem Schieberkörper von 7 liegt die Scheibe 11, welche am oberen Ende einer Welle 12 sitzt, an deren unterem Ende ein Kreisel-Schwungrad 13 sich befindet, in dessen Radkranz Weicheisenkerne 13a eingefügt sind. Die Welle 12 wird von einem Antrieb geeigneter Art in Drehung versetzt, welche Drehung durch die Elektromagnete 14a und 14b dadurch kontrolliert wird, dass durch die Spulen der letzteren in bestimmten, unter sich gleichen Zeitabschnitten ein kurzer elektrischer Strom gesendet wird, so dass in den Magnetkorpern periodisch Magnetismus auftritt, der auf die Eisenkerne im Radkranze von 13 beschleunigend oder verzögernd einwirkt, infolgedessen sich das Rad nur mit einer bestimmten, vollkommen gleichmässigen Geschwindigkeit drehen kann.
Die Scheibe 11 ist aus dem gleichen Stahlmaterial gemacht wie der Flachring lord, nur ist sie nicht magnetisch. Sie ist an der Oberfläche glashart gehärtet und glatt poliert. Auf ihr liegt der Bestand-
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Teilen bestehenden magnetischen Anziehung eine ziemlich innige ist. Normal liegt die Schneide von 10d direkt auf dem Mittelpunkt der Scheibe 11 auf. Dadurch bleibt 10 in Ruhe, auch wenn sich 11 in Drehung befindet. Liegt jedoch der Ring von 10 ausserhalb der Mitte auf der Scheibe 11 auf, so wird 10 mitgenommen und dreht sich gleichfalls, u. zw. um so schneller, je weiter nach der Peripherie von 11 der Teil 10 hinausgeschoben worden ist. Die Drehrichtung hängt davon ab, ob die Verschiebung des Schlittens 7 nach voraus oder rückwärts erfolgt ist.
In zwei am Gestell fest angebrachten Lagerböcken 15 und 16 ist der Rahmenteil 17 derart gelagert, dass die Welle 10c sich innerhalb der seitlichen Bohrungen von 17 befindet und darin der Länge nach ungehindert sich verschieben kann, während 17 sich in seinen Lagern wohl drehen kann, sich aber seitlich nicht verschieben lässt. Die Teile 17a und 17b gehen durch zwei Durchbohrungen in der Ringscheibe 10, wodurch diese im Falle ihrer Drehung den Rahmenteil 17 mitnimmt. Der Teil 17 trägt auf der vorderen Seite an einem hohlen Achsenteil die Schraube ohne Ende 18, welche in die Zähne eines in den Lager-
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Oberhalb der Scheibe 11 befindet sich eine zweite Scheibe 22, welche von der vertikalen Welle 12 aus vermittels der Zahnräder 23,24, 25, 26,27 und 28 bei entsprechender Übersetzung ins langsame gedreht wird. Auf dieser Scheibe ruht wieder eine Ringscheibe 29 auf, gegen welche sie ebenfalls magnetisch angezogen wird. Bezüglich der Drehung der Ringscheibe 29 gilt das bezüglich der Ringscheibe 10c Gesagte. Auch ein Rahmenteil 30 ist wieder vorhanden und ebenso ein Schlitten 31. Die Verbindung zwischen dem Schlitten 31 und zwei zu beiden Seiten des Wurmrades 21 angebrachten Trommeln 21a und 21b ist in analoger Weise mittels biegsamen Stahlbändern durchgeführt, wie zwischen 9 und 7.
An einem hohlen Achsenteil von 30 befindet sich das kleine Kegelrad 32, das in ein zweites Kegelrad 33 eingreift und dieses dreht. Das Kegelrad 33 sitzt an der Welle 34, an deren vorderem Ende abermals eine Schraube ohne Ende 35 sich befindet, die das Wurmrad 36 in Drehung versetzt. Letzeres befindet sich an der Welle 37 und ist in Fig. 6 im Schnitt besonders dargestellt. Es besteht wieder aus den beiden auf die Welle 37 aufgesteckten und an dieser befestigten Achsenteilen 36a und 36b, welche zwischen sich den ringförmigen Teil 36c lose gelagert enthalten, so dass sich letzterer innerhalb von 36a und 36b leicht drehen lässt.
Beiderseits von 36c liegen zwei flache Federn 38a und 38b an, welche mit ihren zentralen Durchbrechungen auf die Teile 36a und 36b aufgesteckt sind, und durch die an diesen angebrachten Nasen 36d bzw. 36e sowohl gestützt als auch an einer Drehung um die Welle 37 gehindert werden. Der elastische Druck der Federenden gegen den RingLeil 36c, der an seinem äusseren Umfange wurmradartig gezähnt ist, erzeugt zwischen beiden einen derartigen Reibungswiderstand, dass normalerweise bei Drehung des Teiles 36 von der Schraube 35 aus auch die Welle 37 mitgenommen wird.
Die Welle 37, welche an ihren Enden die beiden Zahnräder 39 trägt, ist beiderseits in den Lager-
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und befestigt. Mit diesem kann die Welle 37 auch von Hand aus gedreht werden, ohne dass der Wurmradteil 36c die Drehung mitmachen muss. Auf der Welle 37 sitzen ferner zwei Winkelteile 42 zunächst der Zahnräder 39. Die nach aufwärts stehenden Winkelteile tragen die Führungsrollen 43, an deren inneren Seiten sich die Zahnräder 43a befinden, die mit den Zahnrädern 39 in dauerndem Eingriff sind.
Dadurch werden die auf den Schrauben 44 gelagerten Führungsrollen 43 gedreht. Die Rollen 43 sind mit Stiftzähnen 43b versehen (Fig. 3 und 8), welche in die Durchloehungen zweier geschlossener Stahlbänderschleifen 45 eingreifen und diese so mitnehmen. Die Stahlbänder 45 liegen einerseits um die Rollen 43, anderseits um zwei weitere Rollen 47, die um die Schrauben 46 gelagert sind. Die Führungsrollen 43 und 47 bewegen sich immer in derselben Richtung und tragen an ihrer Aussenfläche die an ihnen festgemachten zwei starren Stahldrähte 48, auf denen ein Zeiger 49 beliebig wo sich anklemmen lässt.
Knapp unterhalb des Zeigers und der oberen Teile der Stahlbänder 45 liegt ein sechseckiges Pappeblatt 50,
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aufgeklebt ist. Die Kartenblätter sind auswechselbar und zeigen in ihrer Zusammenstellung das auf ihnen dargestellte Gebiet der Erdoberfläche ununterbrochen. Die Kartenblätter sind in den Bestandteil 51 lose eingelegt und werden von diesem getragen. D er Bestanteil M besteht aus drei Armen 51a, 51b und 51e und dem zentralen Mittelteil 51d. Letzterer ist nach unten zu konisch geformt und ruht auf drei konischen, auf besonderen Bolzen gelagerten Rollen 52 auf, so dass das Ganze äusserst leicht um die Mitte verschwenkt werden kann.
An den drei Armen von 51 sind drei starke permanente Magnete 52a, 52 & und 52c angemacht, von denen zwei (53a und 53e) mit dem Südpol, der dritte (53b) mit dem Nordpol nach aussen weisen.
Durch die richtenden Kräfte dieser Magnete wird das eingelegte Kartenblatt mit der Nordseite immer auch in der Nordrichtung der Erde eingestellt, so dass Kartenzeichnung und Natur konform liegen.
Von der vertikalen Welle 12 aus wird auch noch eine vierte Scheibe 54 gedreht und durch diese die vierte Ringscheibe 55 Letztere lagert in dem Schlitten 8, welcher vom Pendel (Hammer) 4 aus auf die gleiche Art wie die andern Schlitten hin und her bewegt werden kann. Ein Rahmenteil 56 (Fig. 2) mit einer Schraube ohne Ende 57 ist gleichfalls vorhanden. Am vorderen Ende der Achse 2 des Hammers 4 ist ein Querarm 58 angebracht, der die Schwingungen des Hammers mitmacht und vermittels der Verbindungsstangen 59 nach oben auf den ähnlichen Querbalken 60 überträgt, der um die Schraube 61 schwingt und durch den nach oben gerichteten Zeiger 62 die Bewegungen des Hammers 4 anzeigt. Die Schraube ohne Ende 57 dreht ein Wurmrad 63, das an der Welle 64 sich befindet, an deren nach vorne gerichteten Ende ein Kettenrad 65 aufgesteckt ist.
Eine um dieses, dann um das zweite Kettenrad 66 gefÜhrte Kette 67 überträgt die Drehung von 65 auf 66. In das Kettenrad 66 ist der Teil 68 eingeschraubt, welcher zugleichalsAchsefürdenZeiger 69 dient, der durch die Reibung einer in einer Quernut von 66 ein- gelegten Stahlflachfeder 71 (Fig. 7) mitgenommen wird, . u. zw. nach beiden Richtungen so weit, bis der Zeigerhals an den Blechwinkel 70 anstösst. Dann kann das Kettenrad 66 allein sich weiterdrehen, wobei allerdings die Reibung der Feder 71 überwunden werden muss.
Das Ganze samt Gestell ist an den Ansätzen 76 (Fig. 2) aufgehängt, daher um die Linie A-B beweglich. Dies bildet zugleich einen Teil der kardanischen Aufhängung des Ortsanzeigers, so dass selbes von den Schwankungen und Bewegungen des Fahrzeuges tunlichst unbeeinflusst bleibt. Die Kreiselwirkung des an der Welle 12 angebrachten Schwungrades. 13 sichert bis zu einem gewissen Grade die vertikale Lage des Apparates gegenüber der Erde.
Der bisher beschriebene Mechanismus funktioniert in folgender Weise.
Vor dem Inbewegungsetzen des Fahrzeuges, in dem ein Lokoskop eingebaut ist, wird die Antriebsvorrichtung des Apparates in Gang gesetzt. Das Fahrzeug steht in Fahrtrichtung. Der Zeiger 49 auf den Drähten 48 wird auf jenen Punkt der Kartenzeichnung eingestellt, welcher dem Anfangspunkt der Reise entspricht. Wenn sich dann das Fahrzeug in Bewegung setzt, bleibt das Hammergewicht des Pendels 3 zurück und es begibt sich das folgende : Das Fahrzeug nimmt eine sich beschleunigende Be-
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Im ersteren Falle schlägt das Hammergewicht entsprechend dem Grade der Beschleunigung um einen bestimmten Winkel nach hinten aus und verbleibt in dieser Lage solange, als die gleichförmig beschleunigte Bewegung des Fahrzeuges andauert.
Bei anwachsender Beschleunigung vergrössert sich der Hammerausschlag allmählich entsprechend der Beschleunigungszunahme. Geht das Fahrzeug in eine gleichmässige
Geschwindigkeit über, so dass die Beschleunigung allmählich abnimmt, kehrt der Hammer in die vertikale Lage zurück. Im Ortsanzeiger vollzieht sich der folgende Vorgang : Der Hammerhebel von 3 verschiebt entsprechend seiner Lageveränderung den Schlitten 7 und damit die Ringscheibe 10. Diese dreht sich sofort, wenn sie aus dem Scheibenmittelpunkt von 11 herauskommt und auch das Wurmrad 21 setzt sich in Bewegung, u. zw. im Sinne der Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges. Zugleich wird auch von 21a und 21b aus die Ringscheibe 29 ausserhalb der Mitte der Scheibe 22 gebracht.
Erstere dreht sich daher gleichfalls und die bis zum Zeiger 49 sich fortpflanzende Bewegung lässt letzteren nach voraus fortschreiten, u. zw. genau mit der gleichen, gleichförmig beschleunigten Bewegung, wie sie das Fahrzeug hat, nur in demselben verjüngten Massstabe, wie ihn die Zeichnung des Kartenblattes gegenüber der Wirklichkeit aufweist. Bei Abnahme der Beschleunigung bringt der in die senkrechte Lage zurückgehende Hammerhebel die Ringscheibe 10 in das Zentrum von 11 zurück, womit die Drehung der Ringscheibe zum Stillstand kommt. Die Ringscheibe 29 aber dreht sich mit ihrer Schneide auf jenem Kreise der Scheibe 22 weiter, bis zu welchem sie aus deren Zentrum hinausgeschoben worden ist. Der Zeiger 49 bewegt sich nunmehr mit gleichförmiger Geschwindigkeit fort.
Nimmt aus irgendeinem Grunde die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ab, so vollzieht sich der gleiche Vorgang in umgekehrtem Sinne. Das Hammergewicht von 3 geht nach vorwärts, wieder entsprechend dem Grade der Bewegungsverlangsamung. Die Ringscheibe 10 wird in entgegengesetztem Sinne aus dem Zentrum von 11 gebracht, dreht sich also nun nach rückwärts. Das Wurmrad 21 dreht sich gleichfalls zurück und zieht die Ringscheibe 10 auf den der neuen Geschwindigkeit entsprechenden kleineren Kreis von 11. Kommt das Fahrzeug zum Stillstand, so setzt sich der vorbesehriebene Vorgang solange fort, bis beim Halten des Fahrzeuges beide Ringscheiben 10 und 29 in den Mittelpunkten der Scheiben. 77 und 22 angelangt und somit Z. Stillstand gekommen sind.
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Es bleibt noch die Frage zu beantworten, auf welche Weise eine etwa auftretende" Abtrift" von der eigentlichen Fahrtrichtung angezeigt und korrigiert wird. Beispielsweise auf einem Wasserfahrzeug.
Die Einwirkung eines reinen Gegen-oder Ruckenwindes, welcher direkt von vorne bzw. von hinten kommend, die Fahrt einfach verlangsamt bzw. beschleunigt, kann übergangen werden, weil Fahrtverzögerung oder Fahrtbeschleunigung vom Ortsanzeiger ohne weiteres berücksichtigt wird. In Betracht kommen da nur die seitlichen Abdrängungen durch seitliche Wasser-oder Windstromungen.
Beginnt eine solche auf das Fahrzeug einzuwirken, so kommt sogleich der Hammer 4 aus seiner normalen Vertikallage und es verschiebt sich zugleich der Schlitten 8 mit der Ringscheibe 53. Das Wurmrad 63 dreht sich und damit auch der Zeiger 69, welcher durch seine Bewegung nach der betreffenden Seite Richtung und Dauer der Abtrift angibt. Wird daraufhin das Fahrzeug entgegengesetzt gesteuert. so schlägt der Hammer nach der anderen Seite aus und der Zeiger 69 stellt sich wieder aufrecht. Auch
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zuhaltenden Reiserichtung an. Durch Beobachtung dieser beiden Zeiger und entsprechende Steuerung ist also der Schiffsführer imstande, sein Fahrzeug auf der vorgeschriebenen Route zu erhalten, auch wenn seitliche Kräfte den Gang des Schiffes beeinflussen.
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oder ergänzt ist (Fig. 8).
Je zwei rotierende Scheiben mit den dazugehörigen Ringscheiben, Rahmenteilen usw. bilden zwei voneinander unabhängige Systeme des Bewegungsmechanismus im Ortsanzeiger, von denen das eine mit dem in der Mittelebene des Apparates schwingenden Pendel 3, das zweite mit dem quer zu dieser Richtung ausschlagenden Pendel 4 in Verbindung gebracht ist. Das erstere System arbeitet wie früher beschrieben wurde auf die Verschiebung der Stahlbänder 45 auf den Rollen 43. Für das andere System
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bewegt den Draht 74 senkrecht hiezu. Die Drähte 72 und 74 bewegen sieh oberhalb der nun im Apparat nicht beweglichen, von seitwärts eingeschobenen viereckigen Karte 7-5 und zeigt die Kreuzungsstelle der Drähte jeweils den Ort auf der Kartenzeichnung an, an dem das Fahrzeug in jedem Momente der Fahrt sieh tatsächlich befindet.
Das Ganze ist wiederum innerhalb einer kardanischen Aufhängung um eine vertikale Achse leicht drehbar angeordnet und wird durch eine Kreiselkompassmechanik dauernd in Nord-Süd-Richtung erhalten, so dass die Nordrichtung der Karte (oberer Rand) stets nach Norden
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Reiserichtungslinie in die Mittelebene des Apparates eingestellt werden kann, oder es kann die Zeichnung von vorneweg ohne Rücksicht auf die Nord-Süd-Richtung mit der Reiserichtungslinie in der Richtung der Mittelebene des Ortsanzeigers gezeichnet oder aufgeklebt sein.
Der Führer eines mit einem Ortsanzeiger der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ausgestatteten Fahrzeuges ist somit besonders leicht imstande, durch blosses Beachten der Anzeigen der Drähte 72 und 74 sowie durch dementsprechende Steuerung des Fahrzeuges dasselbe stets auf dem beabsichtigten Weg zu halten. Anderseits ist er auch im Falle des freien Treibens auf dem Wasser oder in der Luft jeden Moment darüber im Klaren, an welchem Punkte des Raumes man sich eben befindet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ortsanzeiger zur direkten Bestimmung des jeweiligen Aufenthaltsortes eines Fahrzeuges im Raume in bezug auf die Weltrichtungen unter Verwendung von Beschleunigungsänderungen anzeigenden Apparaten (z. B. Kreiseln, Pendeln od. dgl. ) insbesondere für Luft-und Wasserfahrzeuge, dadurch gekenn- zeichnet, dass die die Beschleunigungen und Verzögerungen anzeigenden Vorrichtungen in Verbindung mit beliebigen, stufenfreien Wechsel-und Wendegetrieben gebracht sind, derart, dass eine Zeigervorrichtung über eine bei jeder Lage des Fahrzeuges in der Nord-Süd-Riehtung gehaltenen Landkarte so bewegt wird, dass durch die letztere der jeweilige Aufenthaltsort direkt im Einklang mit den jeweiligen Beschleunigungsänderungen angegeben wird.
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