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Die Erfindung betrifft eine Spannlingsversorgungseinrichtung, insbesondere für auf Hochspannungsmasten angeordnete Mobilfunksendeanlagen, umfassend ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung, durch weiche ein mit dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz verbundenes Versorgungskabel in das Gehäuse einführbar ist und mit einer Auslassöffnung zur Hinausführung des mit dem zu versorgenden Gerät, insbesondere mit der Mobilfunksendeanlage, verbundenen Abgangskabels, wobei im Inneren des Gehäuses eine zumindest einen Trenntrafo umfassende Versorgungsschaltung, eine erste Platte zur mechanischen Fixierung der Adern des Versorgungskabels und eine zweite Platte vorgesehen ist, auf welcher Einrichtungen zum Anschliessen und Weiterverbinden der Adern des Versorgungskabels, vorzugsweise Stromleitschienen, festgelegt sind.
Bei auf Hochspannungsmasten aufgebauten Mobilfunksendeanlagen wird die Versorgungsenergie in der Regel nicht direkt von den Hochspannungsleitungen abgegriffen, sondern wird von einem-oft weit entfernten- Ortsnetz bezogen.
Die Einrichtung zur Spannungsversorgung der Mobilfunksendeanlage, über welche diese Sendeanlage mit dem Ortsnetz verbunden ist, ist ebenfalls im Bereich des Mastfusses montiert. Ohne besondere Vorkehrungen, wie z. B. die oben angesprochene Versorgungskombination, ergeben sich Netzrückwirkungen auf das Ortsnetz.
Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit Blitzeinschlägen in den Hochspannungsmasten problematisch : Die bei solchen Blitzeinschlägen bewirkte Anhebung des Potentials im Bereich des Hochspannungsmastfusses kann in das Ortsnetz verschleppt werden. Um die Rückwirkungen solcher Potentialanhebungen auf das Ortsnetz wirksam zu vermeiden, bestehen für in Rede stehende Spannungsversorgungseinrichtungen besondere Überspannungsschutz-Vorgaben.
Im Stand der Technik sind bisher nur sehr wenige solche Spannungsversorgungseinrichtungen bekannt. Zumeist umfassen diese Einrichtungen ein aus Kunststoff gebildetes Gehäuse, in weiches die vorgeschriebenen Komponenten vor Ort vom die Einrichtung installierenden Monteur eingebaut werden müssen.
In der JP-A-11 004 509 wird eine Umspannstation gezeigt, die innerhalb eines Schutzzaunes unter anderem einen Transformator und einen Verteilerkasten aufweist, die über einen L-förmige Stromschiene miteinander verbunden sind. Diese Stromschiene stellt eine reine Stromverbindung dar, bei der keine Fixierungs- oder Festlegungsmittel für die Adern eines Versorgungskabels zu erkennen sind.
Es hat sich gezeigt, dass dabei insbesondere beim Verlegen des mit dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz verbundenen Versorgungskabels häufig Fehler in der Richtung passieren, dass der im Gehäuse-Inneren verlaufende Abschnitt dieses Kabels bzw. dessen Adern zu lang gewählt und dass diese im Bereich zwischen ihrer mechanischen Fixierung und ihrem Anschluss an die Stromleitschienen in Bögen bzw. Schleifen verlaufend verlegt werden. Im Bereich dieser Bögen und Schleifen können sich sehr leicht zu geringe Abstände zu anderen Komponenten der Versorgungsschaltung und/oder des Gehäuses ergeben, sodass die Sicherheitvorschriften betreffend die Überspannungsfestigkeit nicht mehr eingehalten sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannungsversorgungseinrichtung der eingangs näher definierten Art anzugeben, bei weicher dieses Problem vermieden und eine konstruktiv einfache Möglichkeit zur genau vordefinierten Führung des Versorgungskabels bzw. dessen Adern vorgesehen ist.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die beiden Platten L-förmig aneinander anschliessend angeordnet sind.
Die beiden Platten liegen damit in unmittelbarer örtlicher Nähe, womit die Längen der zwischen ihnen liegenden Adern kurz gehalten werden können bzw. in der Praxis von den Monteuren auch kurz gehalten werden wird, da kein Anlass für die Verlegung von Bögen oder Schleifen besteht.
Aufgrund dieser kurzen Ader-Längen wird neben der Vermeidung des erwähnten Problems der Herabsetzung der Spannungsfestigkeit der zur Verkabelung der Spannungsversorgungseinrichtung notwendige Materialaufwand verringert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die erste Platte unmittelbar an die Einlassöffnung anschliessend angeordnet ist.
Damit kann auch der zwischen der Eintrittsöffnung und der ersten Platte liegende Abschnitt des Versorgungskabels besonders kurz gehalten sowie ohne Schleifen und Bögen verlegt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Platte parallel
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und unmittelbar benachbart zu einer ersten Gehäuse-Seitenwandung und die zweite Platte parallel und unmittelbar benachbart zu der an diese erste Gehäuse-Seitenwandung anschliessenden Deckplatte verläuft.
Der im Gehäuse zur Verfügung stehende Platz kann damit sehr gut ausgenützt werden, da die beiden Platten in Randbereichen des Gehäuses zu liegen kommen. Es bleibt ein vergleichsweise grosser, zur Aufnahme der übrigen Komponenten der Versorgungsschaltung ausreichender Abschnitt des Gehäuses-Innenraumes von den bei den Platten frei.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die beiden Platten einstückig ausgebildet sind.
Die beiden Platten lassen sich damit in einem einzigen Arbeitsgang in das Gehäuse einsetzen.
Sie sind zudem mechanisch fest miteinander verbunden, wodurch sie eine entsprechend höhere Stabilität aufweisen. Darüber hinaus ist die Festigkeit der mechanischen Verbindung der beiden Platten mit dem Gehäuse eine bessere, als lägen die Platten als separate Bauteile vor, da auf eine Platte wirkende Verschiebungs- und Umbruchskräfte auf die andere Platte und deren Haltevorrichtungen übertragen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Trenntrafo im Raum unterhalb der zweiten Platte angeordnet ist. Damit lassen sich die Verbindungsleitungen zwischen den Stromleitschienen und dem Trenntrafo kurz und deshalb widerstandsarm sowie kostengünstig ausführen.
Als besonders günstig hat sich desweiteren erwiesen, dass die Auslassöffnung unterhalb des Trenntrafos, vorzugsweise direkt unterhalb der Ausgangsklemmen dieses Trenntrafos angeordnet ist.
Dies erlaubt es, die Länge des im Gehäuse-Inneren liegenden Abschnittes des Abgangskabels kurz und unaufwendig auszuführen.
Es hat sich als günstig erwiesen, dass in die Einlassöffnung ein spannungsfestes Rohr eingesetzt ist, durch weiches Rohr das mit dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz verbundene Versorgungskabel hindurchführbar ist.
Ein solches Rohr isoliert das Versorgungskabel im Bereich der Einlassöffnung, in welchem sein Abstand zur Gehäusewandung am geringsten ist, besonders gut und stellt zudem eine sehr gute mechanische Führung für das Versorgungskabel dar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Überspannungsableiter, welche elektrisch zwischen der mit dem PEN-Leiter des Versorgungskabels verbindbaren Stromleitschiene und den spannungsführenden Stromleitschienen geschaltet sind, mechanisch auf der mit dem PEN-Leiter des Versorgungskabels verbindbaren Stromleitschiene festgelegt sind.
Die Ableiter sind damit auf einer ohnehin vorhandenen Komponente festgelegt, separate Montagevorrichtungen können deshalb eingespart werden.
Weiters können in die Wandung des Gehäuses, vorzugsweise in die Türen oder in die Rückwand, Lüftungsöffnungen eingearbeitet sein, weiche zur Abfuhr der im Betrieb der Versorgungsschaltung produzierten Verlustwärme dienen.
In Weiterbildung der Erfindung können am Gehäuses, vorzugsweise im Bereich der Deckplatte festgelegte Kranösen vorgesehen sein, weiche das Bewegen der erfindungsgemässen Spannungsversorgungseinrichtung mithilfe eines Kranes erlauben.
In diesem Zusammenhang können weiters an der äusseren Oberfläche, vorzugsweise an den Gehäuse-Seitenwandungen, des Gehäuses festgelegte Traggriffe vorgesehen sein, welche von Hand erfolgendes Anheben bzw. Transportieren der Spannungsversorgungseinrichtung ermöglichen.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in weichen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigt :
Fig. 1 das Gehäuse einer erfindungsgemässen Spannungsversorgungseinrichtung bei abgenommenen Türen im Aufriss ;
Fig. 2 einen Schnitt durch das entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Linie 11-11 ;
Fig. 3 einen Schnitt durch das entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Linie 111-111 ;
Fig. 4 einen Schnitt durch das entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Linie IV-IV und
Fig. 5 das in den vorstehenden Figuren dargestellte Gehäuse bei aufgesetzten und geschlossenen Türen im Aufriss.
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Eine erfindungsgemässe Spannungsversorgungseinrichtung umfasst -wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht-ein, vorzugsweise in Gestalt eines Hohlquaders ausgeführtes, Gehäuse 1, das die elektrischen/elektronischen Bauteile der Versorgungsschaltung aufnimmt.
An diese Versorgungsschaltung, die den einschlägigen Vorschriften entsprechend einen Trenntrafo 10 zu umfassen hat, müssen zwei Kabel angeschlossen werden, nämlich eingangsseitig das mit dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz verbundene Versorgungskabel 3 und ausgangsseitig das Abgangskabel 5, das mit dem zu versorgenden Gerät, also mit der Mobilfunksendeanlage, zu verbinden ist.
Das Gehäuse 1 weist dazu eine Einlassöffnung 2 zur Hindurchführung des Versorgungskabels 3 und eine Auslassöffnung 4 zur Hinausführung des Abgangskabels 5 auf. Beide Öffnungen 2, 4 sind in den Boden 9 des Gehäuses 1 eingearbeitet.
Beim in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in die Einlassöffnung 2 ein Rohr 19 eingesetzt, durch welches das Versorgungskabel 3 hindurch geführt ist. Dieses Rohr 19 ist spannungsfest, d. h. elektrisch sehr gut isolierend ausgeführt, womit das Versorgungskabel 3 in diesem Bereich besonders gut gegen das Gehäuse 1 isoliert ist. Die Auslassöffnung 2 könnte ebenfalls mit einem solchen spannungsfesten Rohr versehen sein.
Kernstück der vorliegenden Erfindung sind die beiden im Inneren des Gehäuses 1 angeordneten Platten 6 und 8. Die erste Platte 6 dient zur mechanischen Fixierung der Adern 5a, 5b, 5c, 5d des Versorgungskabels 5. Auf der zweiten Platte 8 sind Stromleitschienen 7a, 7b, 7c, 7d festgelegt. Die zweiten, in Fig. 1 links liegenden Enden dieser Stromleitschienen 7a, 7b, 7c, 7d sind mit Komponenten der Versorgungsschaltung, namentlich mit dem Trenntrafo 10 und einem Überspannungsabiei- ter 11, verbunden.
Sämtliche Komponenten der erfindungsgemässen Spannungsversorgungsschaltung, also Trenntrafo 10, Überspannungsableiter 11, die bei den Platten 6, 8, die Stromleitschienen 7a, 7b, 7c, 7d sowie die unten noch erwähnten Ableiter 16a, 16b, 16c und die Verbindungen zwischen diesen Komponenten werden bereits werkseitig in das Gehäuse 1 eingebaut. Auf der Baustelle werden lediglich die beiden Kabel 3 und 5 angeschlossen.
Mithilfe des Trenntrafos 10 ist das Ortsnetz galvanisch von der versorgten Mobilfunksendeanlage getrennt. Das Übersetzungsverhältnis dieses Trafos kann entsprechend einem reinen Trenntrafo mit 1 : 1 gewählt werden, sollte das Spannungsniveau des Ortsnetzes aber verändert werden müssen, kann ein Trafo mit entsprechend anderem Übersetzungsverhältnis eingebaut sein.
Der Überspannungsableiter 11 ist einerends mit dem Erdpotential des Hochspannungsmasten und andererends mit der PEN-Schiene 7d und damit mit dem PEN-Leiter des Versorgungskabels 3 verbunden. Er verhindert, zwar nicht vollständig, aber doch weitgehend, dass bei einer Anhebung des Erdpotentials des Hochspannungmastens das Potential der PEN-Schiene 7d angehoben wird.
Jene Anhebungen des PEN-Potentials, weiche vom Überspannungsableiter 11 nicht unterdrückt werden können, werden von den Ableitern 16a, 16b, 16c, die zwischen der PEN-Schiene 7d und den anderen, spannungsführenden Stromleitschienen 7a, 7b, 7c geschaltet sind, abgeleitet. Mechanisch sind diese Ableiter 16a, 16b, 16c auf der PEN-Schiene 7d montiert.
An die ersten, in Fig. 1 rechts liegenden Enden der Stromleitschienen 7a, 7b, 7c, 7d können die Adern 5a, 5b, 5c, 5d angeschlossen werden. In aller Regel sind dazu auf die Enden der Adern 5a, 5b, 5c, 5d Montageösen aufgepresst oder aufgeklemmt, welche von in die Stromleitschienen 7a, 7b, 7c, 7d einschraubbare Klemmschrauben durchgriffen sind.
Um der Spannungsversorgungseinrichtung die in den Vorschriften verlangte Überspannungsfestigkeit zu verleihen, d. h. um sicherzustellen, dass die spannungsführenden Komponenten ausreichend gegen das Gehäuse 1 isoliert sind, sind die beiden Platten 6 und 8 sowie der Trenntrafo 10 jeweils über Stützisolatoren 12 an den Gehäuse-Wandungen festgelegt. Die Stomleitschienen 7a, 7b, 7c, 7d sind auf der normalerweise aus Metall gebildeten zweiten Platte 8 über weitere Stützisolatoren 13 befestigt (vgl. Fig. 2 und 3).
Die Erfindung sieht vor, die beiden Platten 6 und 8 L-förmig aneinander anschliessend anzuordnen. Damit ergibt sich der Vorteil, dass die Adern 5a, 5b, 5c, 5d besonders kurz gehalten werden können : Wie aus Fig. 1 ersichtlich brauchen diese Adern 5a, 5b, 5c, 5d nämlich hinter ihrer mechanischen Fixierung auf der ersten Platte 6 nur um wenige Winkelgrade gebogen werden, um sie zu den ihnen zugeordneten Strornleitschienen 7a, 7b, 7c, 7d zu führen.
Die Stromleitschienen 7a, 7b, 7c, 7d stellen eine besonders bevorzugte, in aller Regel eingesetzte Ausführungsform dar. Es liegt aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung, diese Stromleit-
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schienen 7a, 7b, 7c, 7d durch andere Einrichtungen zum Anschliessen und Weiterverbinden der Adern 5a, 5b, 5c, 5d des Versorgungskabels 5 zu ersetzen. So wäre es möglich, in Gestalt von Metall-Blöcken (z. B. Messing-Blöcken) ausgebildete Klemmenstützpunkte vorzusehen, welche jeweils eine Anschlussöffnung für eine Ader 5a, 5b, 5c, 5d aufweisen und über ebenfalls werkseitig bereits verlegte Leitungen mit dem Trenntrafo 10 bzw. dem Überspannungsableiter 11 und den Ableitern 16a-c verbunden sind.
Solche Metall-Blöcke müssen ähnlich den Stromleitschienen 7a, 7b, 7c, 7d über Isolatoren, beispielsweise über durchgängige Isolationsschichten oder Stützisoiatoren 13 auf der zweiten Platte 8 mechanisch festgelegt werden.
Die Plazierung der ersten Platte 6 relativ zur Einlassöffnung 2 kann zwar grundsätzlich beliebig gewählt werden. Es ist jedoch zu bedenken, dass mit zunehmendem Abstand von der Einlassöffnung 2 der im Gehäuse-Inneren liegende Abschnitt des Versorgungskabels 3 länger ausgeführt werden muss.
Die erste Platte 6 ist beim Ausführungsbeispiel der Zeichnungen deshalb unmittelbar an die Einlassöffnung 2 anschliessend angeordnet, womit das Versorgungskabel 3 nur sehr wenig weit in das Gehäuse-Innere gezogen werden muss.
Bei einer solchen Anordnung der ersten Platte 6 ist es praktisch ausgeschlossen, dass ein unerfahrener Monteur bei der Verkabelung der Spannungsversorgungseinrichtung auf die Idee kommt, den im Gehäuse-Inneren liegenden Abschnitt der Versorgungsleitung 3 bzw. deren Adern 5a, 5b, 5c, 5d in Schleifen zu legen. Die Versorgungsleitung 3 bzw. deren Adern 5a, 5b, 5c, 5d könnten im Bereich solcher Schleifen den Gehäusewandungen oder dem Trafokern sowie der Er- anschlussstelle des Überspannungsableiters 11 so nahe kommen, dass eine den Vorschriften entsprechende Durchschlagsfestigkeit zwischen der Versorgungsleitung 3 und den angeführten Punkten nicht mehr gegeben wäre. Derartige Probleme werden mit der Unterbindung der Möglichkeit des Schleifen-Legens von vornherein ausgeschlossen.
Die erste Platte 6 ist parallel und unmittelbar benachbart zu einer ersten, nämlich zur in Fig. 1 rechts liegenden, Gehäuse-Seitenwandung 1a verlaufend ausgerichtet. Aufgrund der L-förmigen Konfiguration der beiden Platten 8 kommt dabei die zweite Platte 8 parallel und unmittelbar benachbart zur an diese erste Gehäuse-Seitenwandung 1 a anschliessenden Deckplatte 1 b zu liegen.
Im Raum unterhalb der zweiten Platte 8 ist der Trenntrafo 10 angeordnet. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, lassen sich aufgrund dieser Konfiguration von Platte 8 und Trenntrafo 10 die Längen der zwischen diesen beiden Bauteilen liegenden Verbindungsleitungen 14a, 14b, 14c sehr kurz halten.
Um auch die Längen der im Gehäuse-Inneren liegenden Abschnitte des Abgangskabels 5 möglichst kurz halten zu können, ist die Auslassöffnung 4 unterhalb des Trenntrafos 10, vorzugsweise direkt unterhalb der Ausgangsklemmen 15a, 15b, 15c, 15d dieses Trenntrafos 10 angeordnet.
Der oben bereits erwähnte Überspannungsableiter 11 liegt unmittelbar neben dem Trenntrafo 10.
Die beiden Platten 6 und 8 können als separate Bauteile ausgeführt und ohne irgendwelche Verbindungen untereinander vorzusehen, L-förmig nebeneinander liegend, jeweils für sich im Gehäuse 1 montiert werden. Sowohl ein unmittelbares, d. h. jeden merklichen Spalt vermeidendes Aneinanderstossen der Platten 6, 8 als auch eine gegenseitige Beabstandung der beiden Platten 6, 8 im Bereich der Stossstelle fallen dabei in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Vorzuziehen ist allerdings eine einstückige Ausführung der beiden Platten 6 : Anstelle zweier separater Platten wird in diesem Sinne eine einzige L-förmige Platte vorgesehen, deren erster Schenkel die Funktion der ersten Platte 6 und deren zweiter Schenkel die Funktion der zweiten Platte 8 übernimmt.
Hinsichtlich der Stromleitschiene 7d für den PEN-Leiter ist noch folgendes zu erwähnen : Da bei einigen Energieversorgungsunternehmen der vom Ortsnetz ankommende PEN-Leiter nicht mit dem Knoten zwischen den Überspannungsableitern 16a, 16b, 16c verbunden werden darf, ist eine Trennstelle 17 vorgesehen, die bei angeschlossenem PEN-Leiter geöffnet werden kann. Im Bereich dieser Trennstelle 17 ist die Stromleitschiene 7d unterbrochen. Diese Unterbrechung lässt sich mit einem Bügel, der beiderseits der Unterbrechung auf die Stromleitschiene 7d, beispielsweise mittels Klemmschrauben, aufklemmbar ist, überbrücken.
Der PEN-Leiter des Versorgungskabels 3 ist bei geöffneter Trennstelle 17 (=bei abgenommenem Bügel) somit über die Anschlussklemme zwar mechanisch auf der Stromleitschiene 7d fixiert (sichere Kabelführung), vom Knotenpunkt der Ableiter 16a, 16b, 16c jedoch elektrisch getrennt.
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Zusätzlich zur bislang beschriebenen Konfiguration der im Gehäuse-Inneren angeordneten Komponenten der erfindungsgemässen Spannungsversorgungseinrichtung kann diese folgende weitere Merkmale aufweisen :
Zunächst können Lüftungsöffnungen 20 vorgesehen sein, die in die Wandung des Gehäuses 1, beispielsweise in dessen Türen 18 (vgl. Fig. 5) oder in dessen Rückwand 1c (vgl. Fig. 2) eingearbeitet sind. Weiters können am Gehäuses 1, vorzugsweise im Bereich der Deckplatte 1 b, Kranösen 21 festgelegt sein. Schliesslich ist es möglich, Traggriffe 22 an der äusseren Oberfläche des Gehäuses 1, vorzugsweise an dessen Seitenwandungen 1 a, 1 d, festzulegen. Diese Traggriffe 22 können starr am Gehäuse 1 befestigt, verschwenkbar oder zur Gänze abnehmbar ausgeführt sein.
Die Wandungen des Gehäuses 1 werden wegen der besonders hohen Festigkeit vorzugsweise aus Metall gefertigt. Es ist aber genauso möglich, die erfindungsgemässe L-förmige Anordnung der beiden Platten 6, 8 sowie alle anderen erörterten Konstruktions-Merkmale in einem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse vorzusehen. Metallische Gehäuse haben gegenüber Kunststoff-Gehäusen vor allem den Vorteil, dass sie unter Zuhilfenahme von Kränen problemlos an den Ort ihrer Montage gehoben werden können.
Erfindungsgemässe Spannungsversorgungseinrichtungen sind nicht exklusiv dem Einsatz für Mobilfunksendeanlagen vorbehalten und können deshalb für die Versorgung jedes beliebigen elektrischen Gerätes verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spannungsversorgungseinrichtung, insbesondere für auf Hochspannungsmasten ange- ordnete Mobilfunksendeanlagen, umfassend ein Gehäuse (1) mit einer Einlassöffnung (2), durch welche ein mit dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz verbundenes Versor- gungskabel (3) in das Gehäuse einfuhrbar ist und mit einer Auslassöffnung (4) zur Hinaus- führung des mit dem zu versorgenden Gerät, insbesondere mit der Mobilftraksendeanlage, verbundenen Abgangskabels (5), wobei im Inneren des Gehäuses (1) eine zumindest ei- nen Trenntrafo (10) umfassende Versorgungsschaltung, eine erste Platte (6) zur mechani- schen Fixierung der Adern (5a, 5b, 5c, 5d) des Versorgungskabels (5) und eine zweite Platte (8) vorgesehen ist, auf weicher Einrichtungen zum Anschliessen und Weiterverbinden der
Adern (5a, 5b, 5c, 5d) des Versorgungskabels (5),
vorzugsweise Stromleitschienen (7a, 7b, 7c, 7d), festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Platten (6, 8) L- förmig aneinander anschliessend angeordnet sind.