DE102010001358B4 - Verfahren und Vorrichtungen zur Datenübertragung - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur rahmenbasierten Datenübertragung, umfassend: Senden von Synchronisationsinformationen in einer Betriebsart mit Nutzdatenübertragung in gesendeten Rahmen, und Senden von Synchronisationsinformationen in einer Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung nur in manchen von gesendeten Rahmen, und Senden von Datenrahmen in einer weiteren Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung, bei welcher Synchronisationsinformation in jedem der Rahmen gesendet wird, und Wechseln in die Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung, wenn festgestellt wird, dass ein Empfänger der Synchronisationsinformation die Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung unterstützt.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Datenübertragung, insbesondere zur rahmenbasierten Übertragung von Sprachdaten. Eine derartige rahmenbasierte Übertragung von Sprachdaten kommt beispielsweise bei schnurlosen Telefonen zum Einsatz, welche beispielsweise nach dem DECT-Standard (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) arbeiten.
- Derartige schnurlose Telefone weisen typischerweise eine Basisstation und ein Mobilteil auf. Die Basisstation empfängt bei einem Telefongespräch Sprachsignale beispielsweise über das öffentliche Telefonnetz oder auch im Falle der so genannten IP-Telefonie als paketbasierte Sprachdaten aus dem Internet, codiert oder transcodiert die Sprachdaten, falls dies erforderlich ist, und sendet sie als Sprachrahmen in drahtloser Form zu dem Mobilteil. In dem Mobilteil werden die Sprachdaten decodiert und über einen Lautsprecher ausgegeben.
- Auf dem umgekehrten Kommunikationsweg nimmt das Mobilteil Sprache beispielsweise über ein eingebautes Mikrofon auf, codiert diese und sendet diese ebenfalls rahmenbasiert zu der Basisstation. Die Basisstation decodiert die Sprachdaten und wandelt sie in geeignete Sprachsignale für ein Netzwerk, beispielsweise in analoge Sprachsignale für das öffentliche Telefonnetz, um, oder transcodiert die Sprachdaten, falls dies notwendig ist, und packt bei Verwendung von IP-Telefonie die Sprachdaten in IP-Pakete ein.
- In den letzten Jahren wurden mögliche Gesundheitsgefährdungen durch den so genannten „Elektrosmog” zunehmend in der Öffentlichkeit diskutiert. Vor diesem Hintergrund ist es generell wünschenswert, die von der Basisstation und/oder dem Mobilteil eines derartigen Systems abgestrahlte Leistung möglichst niedrig zu halten. Eine derartige Leistungsersparnis ist auch hinsichtlich der Akkulebensdauer des Mobilteils wünschenswert.
- Wenn gerade kein Gespräch stattfindet, d. h. keine Sprachdaten zwischen Basisstation und Mobilteil zu übertragen sind, werden dennoch Signale zwischen Basisstation und Mobilteil ausgetauscht. In den für DECT einschlägigen ETSI-Standards werden hierzu unter anderem die zwei im Folgenden beschriebenen verschiedenen Betriebsarten definiert.
- Ein so genannter „dummy bearer mode”, also eine Dummyträgerbetriebsart, ist schematisch in
4 dargestellt. In4 ist dabei ein erster Rahmen (englisch: frame) mit Rahmen 0 bezeichnet, ein zweiter Rahmen ist teilweise dargestellt und mit Rahmen 1 bezeichnet. Generell werden bei der Kommunikation nach DECT jeweils 16 Rahmen zu einem Mehrfachrahmen (englisch: multiframe) zusammengefasst. Jeder Rahmen umfasst einen ersten Teil für die Kommunikation von der Basisstation zum Mobilteil und einen zweiten Teil für die Kommunikation vom Mobilteil zur Basisstation. In dem ersten Teil jedes Rahmens wird in dieser Betriebsart ein so genannter Dummyträger41 gesendet, welcher beispielsweise Synchronisierungsinformationen beinhalten kann. Diese Dummyträger werden bei dem dargestellten Beispiel jeweils in einem fünften Zeitschlitz jedes Rahmens gesendet. - In einem zweiten Teil jedes Rahmens werden in dieser Betriebsart von der Basisstation fünf Empfangszeitschlitze in einer üblicherweise den jeweiligen Mobilteilen bekannten Reihenfolge von Frequenzkanälen, also fünf Empfangskanäle, abgetastet, was in
4 mit42 bezeichnet ist und dazu dient, beispielsweise eine Initiierung eines Telefongesprächs seitens des Mobilteils zu detektieren. Dieses Abtasten der Sendefrequenzen wird bei dem dargestellten Beispiel in den Zeitschlitzen12 ,14 ,18 ,20 und22 jedes Rahmens durchgeführt. - Durch das Senden der Dummyträger und/oder durch Senden von entsprechenden Signalen vom Mobilteil an die Basis während der zweiten Teile der Rahmen wird auch, wenn kein Gespräch geführt wird, eine relativ hohe Sendeleistung abgestrahlt.
- In einer zweiten im Standard definierten Betriebsart, dem so genannten „no emission mode”, d. h. einer Betriebsart „ohne” Emissionen, wird ein Abtasten von Empfangskanälen im größten Teil jedes zweiten Rahmens durchgeführt, jedoch kein Dummyträger mehr gesendet. Diese Herangehensweise bewirkt, dass durch das Verzichten auf Dummyträger eine Synchronisierung zwischen Mobilteil und Basisstation verlorengehen kann, was dazu führt, dass bei einem eingehenden Anruf eine relativ lange Zeit vergehen kann, bis eine Verbindung wieder aufgenommen werden kann (bis zu 2 bis 3 Sekunden im Vergleich zu weniger als 0,5 Sekunden in der Dummyträgerbetriebsart). Zudem wird durch das Abtasten der Empfangskanäle in der Basisstation nach wie vor ein relativ hoher Stromverbrauch verursacht.
- Aus der
US 2008/0205454 A1 - Beispielsweise können mehrere Datenrahmen zusammen mit einem Synchronisationsrahmen einen derartigen Superframe bilden. Die Datenrahmen oder Synchronisationsrahmen können entweder leer oder nicht leer sein, wobei unabhängig von diesem Zustand der Synchronisationsrahmen eine Synchronisationssequenz enthält.
- Aus der
DE 699 27 989 T2 ist bekannt, dass bei einem Paging-Verfahren nicht alle Zeitschlitze einer Paging-Gruppe gelesen werden müssen. - Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen zur rahmenbasierten Datenübertragung bereitzustellen, bei welchen ein Stromverbrauch und/oder eine abgestrahlte Leistung reduziert werden können und welche dennoch eine schnelle Wiederaufnahme einer Kommunikation zwischen einem Mobilteil und einer Basisstation ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 12. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
- Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur rahmenbasierten Datenübertragung bereitgestellt, wobei in einer Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung nur in einem Teil der Rahmen Synchronisationsinformationen gesendet werden und in einer weiteren Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung in allen Rahmen Synchronisationsinformationen gesendet werden, während in einer Betriebsart mit Nutzdatenübertragung in allen Rahmen Synchronisationsinformationen gesendet werden. Es wird zudem von der weiteren Betriebsart zur Betriebsart gewechselt, falls der Empfänger die Betriebsart unterstützt.
- Hierdurch wird eine Synchronisation beibehalten, sodass, wenn wieder Nutzdaten zur Übertragung anstehen, die Verbindung schnell wieder aufgenommen werden kann. Auf der anderen Seite wird dadurch, dass die Synchronisationsinformation nur in einem Teil der Rahmen und nicht in allen Rahmen gesendet wird, eine benötigte Sendeleistung und somit auch eine Stromaufnahme verringert.
- Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein Abtasten von Empfangskanälen ebenfalls nur in manchen der Rahmen durchgeführt, wobei die Rahmen, in welchen ein Abtasten von Empfangskanälen durchgeführt wird, mit den Rahmen, in welchen Synchronisationsinformationen gesendet werden, identisch sein können, aber nicht identisch sein müssen.
- Derartige Synchronisationsinformationen können beispielsweise eine Synchronisations-Bitfolge und/oder Identifikationsinformation umfassen.
- Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Rahmen Zeitmultiplexrahmen mit einer Vielzahl von Zeitschlitzen. Die Synchronisationsinformation kann dann in den manchen Rahmen in einem oder mehreren vorgegebenen Zeitschlitzen gesendet werden.
- Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Daten Sprachdaten, und das Verfahren dient zur Kommunikation zwischen einer Basisstation und einem Mobilteil.
- Bei einem Ausführungsbeispiel sind mehrere Rahmen zu einem Multirahmen zusammengefasst, und die Synchronisationsinformation wird nur in manchen Rahmen jedes Multirahmens, beispielsweise nur in einem Rahmen jedes Multirahmens, gesendet. Entsprechendes kann für das oben genannte Abtasten von Empfangskanälen gelten.
- Bei einem Ausführungsbeispiel sind die oben erwähnten Rahmen und Multirahmen Rahmen und Multirahmen eines DECT-Übertragungssystems.
- Bei anderen Ausführungsbeispielen werden entsprechende Vorrichtungen, beispielsweise Basisstationen oder Mobilteile, bereitgestellt.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems, -
2 ein Beispiel für den Aufbau von Rahmen bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, -
3 ein Diagramm zur Veranschaulichung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, und -
4 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Systems gemäß dem Stand der Technik. - Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert. Als beispielhaftes System zur Implementierung der Erfindung wird dabei ein schnurloses Telefon verwendet, welches beispielsweise gemäß einem DECT-Standard wie beispielsweise ETSI 3000-175-1, ..., 8 arbeitet. Bei anderen Ausführungsbeispielen können andere Systeme, welche Daten, insbesondere Sprachdaten, in Datenrahmen und/oder abtastbasiert übertragen, beispielsweise Mobiltelefone, welche gemäß einem GSM-Standard mit einer Basisstation kommunizieren, verwendet werden.
- In
1 ist ein System mit einem schnurlosen Telefon gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das schnurlose Telefon des Ausführungsbeispiels der1 umfasst eine Basisstation10 und ein Mobilteil14 . Die Basisstation10 ist über eine Verbindung17 , beispielsweise eine drahtgebundene Verbindung, mit einem Netz18 , beispielsweise dem öffentlichen Telefonnetz, verbunden. Die Basisstation10 umfasst einen Sendepfad11 zum drahtlosen Senden von Sprachdaten in Datenrahmen zu dem Mobilteil14 über eine drahtlose Übertragungsstrecke13 . Des Weiteren umfasst die Basisstation10 einen Empfangspfad12 zum Empfangen von Sprachdaten in Datenrahmen von dem Mobilteil14 über die Übertragungsstrecke13 . Sendepfad11 und Empfangspfad12 können beispielsweise Elemente wie eine Antenne, Wandler, Filter, Verstärker und dergleichen umfassen. Zudem können Sendepfad11 und Empfangspfad12 auch gemeinsame Elemente, beispielsweise eine gemeinsame Antenne, aufweisen. - In entsprechender Weise umfasst das Mobilteil
14 einen Empfangspfad16 zum Empfangen von der Basisstation10 gesendeten Sprachdatenrahmen und zum Ausgeben entsprechender Sprachsignale beispielsweise über einen Lautsprecher sowie einen Sendepfad15 zum Senden von Sprachdatenrahmen an die Basisstation10 , wobei die Sprachdaten beispielsweise aus von einem Mikrofon des Mobilteils14 aufgenommenen Sprachsignalen generiert werden können. Empfangspfad16 und Sendepfad15 können wiederum Elemente wie Verstärker, Wandler, Filter und/oder eine oder mehrere Antennen umfassen, wobei auch hier gemeinsame Elemente von Sendepfad15 und Empfangspfad16 vorgesehen sein können. - Die Sprachdatenrahmen können Zeitmultiplex-Sprachdatenrahmen entsprechend dem DECT-Standard sein. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und es können auch Zeitmultiplex-Datenrahmen gemäß anderen Übertragungsstandards wie beispielsweise TIA IS 136.2 (Telecommunications Industry Association) oder Zeitmultiplex-Sprachdatenrahmen gemäß einem GSM-Standard oder auch nicht standardisierte Datenrahmen verwendet werden. Zudem können auch andere Daten als Sprachdaten entsprechend übertragen werden.
- In
2 ist zur Veranschaulichung der Aufbau eines DECT-Rahmens20 dargestellt. Der Rahmen20 ist beispielsweise 10 Millisekunden lang. Er ist in 24 Zeitschlitze21 unterteilt, welche in2 von 0 bis 23 durchnummeriert sind. Jeder Zeitschlitz weist beispielsweise zehn Frequenzzellen auf, von denen zu einem gegebenen Zeitpunkt üblicherweise eine benutzt werden kann. Die Zeitschlitze 0 bis 11 jedes Rahmens werden dabei bei dem dargestellten Beispiel zur Datenübertragung von der Basisstation zum Mobilteil verwendet, während die Zeitschlitze12 bis23 zur Übertragung vom Mobilteil zur Basisstation dienen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann jeder Zeitschlitz 480 Bits umfassen. - Die Zeitschlitze 0 bis 23 sind grundsätzlich gleich aufgebaut. Bei dem in
2 dargestellten Beispiel ist einer der Zeitschlitze21 , beispielsweise Zeitschlitz Nr. 11, detaillierter dargestellt. Der Zeitschlitz weist bei dem dargestellten Beispiel eine Dauer von 417 μs auf. Ein erstes Feld22 , welches Bits 0 bis 31 (B0 bis B31) des Zeitschlitzes umfasst und beispielsweise 28 μs dauert, dient als Synchronisationsfeld, d. h. zur Übertragung von Synchronisationsdaten. Diesem Synchronisationsfeld folgt ein 388 Bits langes so genanntes D-Feld23 mit einer Dauer von 340 μs. Das D-Feld wird unter anderem zur Übertragung von Nutzdaten, insbesondere Sprachdaten, benutzt. Dem D-Feld23 folgt ein 56 Bits langer Guard-Abschnitt24 . - Bei DECT-Systemen sind jeweils 16 derartige Rahmen zu einem Multirahmen (englisch: multiframe) zusammengefasst.
- Während eines Gesprächs werden wie bereits erläutert die in
2 dargestellten Rahmen zur Übertragung von Sprachdaten verwendet. In Zeiten, in denen kein Gespräch stattfindet, wechselt das System in eine Ruhebetriebsart. Die Datenübertragung in einer Ruhebetriebsart gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in3 schematisch dargestellt. - Bei dem Ausführungsbeispiel der
3 wird in einem Zeitschlitz, im dargestellten Fall im Zeitschlitz 4 eines ersten Rahmens (Rahmen 0) jedes Multirahmens ein Dummyträger gesendet, wobei bei einem Ausführungsbeispiel dieser Dummyträger lediglich Synchronisationsdaten, beispielsweise das Synchronisationsfeld22 aus2 , enthält. Die Synchronisationsdaten können beispielsweise eine Synchronisations-Bitfolge und/oder eine Identifikationsinformation umfassen. Es kann jedoch auch ein D-Feld, welches beispielsweise leer sein kann oder andere Steuerinformationen umfassen kann, und ein Guard-Abschnitt wie der Guard-Abschnitt24 aus2 vorgesehen sein. In den übrigen Rahmen 1 bis 15 jedes Multirahmens werden von der Basisstation keine Daten zum Mobilteil gesendet. - Ebenfalls werden bei dem Ausführungsbeispiel in
3 nur in einem ersten Rahmen jedes Multirahmens fünf freie Empfangskanäle abgetastet, wie beispielsweise als Block32 in3 bezeichnet. Bei dem Beispiel in3 wird diese Abtastung in den Zeitschlitzen12 ,14 ,18 ,20 und22 des ersten Rahmens jedes Multirahmens vorgenommen. - Indem Synchronisationsinformation in Form des Dummyträgers
31 nur in einem Rahmen jedes Multirahmens gesendet wird und auch ein Abtasten freier Empfangskanäle nur in einem Rahmen jedes Multirahmens erfolgt, kann im Vergleich zu dem in der Beschreibungseinleitung unter Bezugnahme auf4 diskutierten herkömmlichen Verfahrens die Sendeleistung verringert werden und der Stromverbrauch der Basisstation ebenfalls verringert werden. - Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine Basisstation zwischen der unter Bezugnahme auf
3 diskutierten Ruhebetriebsart und der in4 dargestellten Ruhebetriebsart oder einer weiteren Ruhebetriebsart wie dem in der Beschreibungseinleitung erwähnten „no emission mode” umschaltbar sein. Gleiches gilt für das Mobilteil. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine derartige Umschaltung in der Basisstation erfolgen, wenn die Basisstation erkennt, dass das Mobilteil die in3 dargestellte Betriebsart unterstützt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Mobilteil nur in einem ersten Rahmen jedes Multirahmens ein Signal an die Basisstation sendet, welche dann bei dem Abtasten der Empfangskanäle32 erfasst wird, oder der Basisstation die Unterstützung der in3 dargestellten Betriebsart auf andere Weise signalisiert. - Das entsprechende Mobilteil, wie das Mobilteil
14 aus1 , kann dann eingerichtet sein, eine Synchronisation auf Basis des Dummyträgers31 durchzuführen und Signale an die Basis nur zu den den Abtastungen32 entsprechenden Zeiten an die Basisstation zu senden, wenn sich das Mobilteil in der entsprechenden Betriebsart befindet. - Das in
3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist lediglich als eine Möglichkeit der Implementierung der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Insbesondere bezieht sich3 auf das Beispiel von DECT-Rahmen wie in2 dargestellt, und bei anderen Übertragungssystemen kann das Ausführungsbeispiel entsprechend angepasst werden, indem beispielsweise Synchronisationsinformation nicht in allen Rahmen, sondern nur in manchen Rahmen übertragen wird. Gleiches gilt für das Abtasten von Empfangskanälen. Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen kann mehr als ein Rahmen jedes Multirahmens, beispielsweise zwei oder drei Rahmen jedes Multirahmens, verwendet werden, um Synchronisationsinformation zu übertragen und/oder Empfangskanäle abzutasten, und/oder es werden nur manche Rahmen mancher Multirahmen, z. B. jedes n-ten Multirahmens, hierfür benutzt. Auch muss das Übertragen von Synchronisationsinformation und das Abtasten der Empfangskanäle nicht notwendigerweise im gleichen Rahmen erfolgen. Beispielsweise könnte das Senden des Dummyträgers31 im Rahmen 0 und das Abtasten der Empfangskanäle32 im Rahmen 1 jedes Multirahmens durchgeführt werden. - Im Hinblick auf diese Variationsmöglichkeiten sind die oben dargelegten Ausführungsbeispiele nicht als den Bereich der Erfindung einschränkend auszulegen.
Claims (17)
- Verfahren zur rahmenbasierten Datenübertragung, umfassend: Senden von Synchronisationsinformationen in einer Betriebsart mit Nutzdatenübertragung in gesendeten Rahmen, und Senden von Synchronisationsinformationen in einer Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung nur in manchen von gesendeten Rahmen, und Senden von Datenrahmen in einer weiteren Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung, bei welcher Synchronisationsinformation in jedem der Rahmen gesendet wird, und Wechseln in die Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung, wenn festgestellt wird, dass ein Empfänger der Synchronisationsinformation die Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung unterstützt.
- Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend: Übertragen von Sprachdaten in den Datenrahmen in einer Betriebsart mit Nutzdatenübertragung.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Synchronisationsinformation von einer Basisstation zu einem Mobilteil gesendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend: Abtasten von Empfangskanälen nur in manchen der Rahmen in der Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei mehrere Rahmen zu einem Multirahmen zusammengefasst werden, wobei das Abtasten nur in manchen Rahmen jedes n-ten Multirahmens erfolgt, wobei n eine positive ganze Zahl ist.
- Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Abtasten nur in einem Rahmen jedes Multirahmens erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Datenrahmen Zeitmultiplex-Datenrahmen mit einer Vielzahl von Zeitschlitzen sind.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Mehrzahl von Rahmen zu einem Multirahmen gruppiert ist, wobei in der Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung die Synchronisationsinformation nur in manchen Rahmen jedes n-ten Multirahmens gesendet wird, wobei n eine positive ganze Zahl ist.
- Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Synchronisationsinformation nur in einem Rahmen des Multirahmens gesendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Datenrahmen ein DECT-Datenrahmen ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in Rahmen, welche nicht zu den manchen Rahmen gehören, kein Senden von Daten erfolgt.
- Vorrichtung zum Übertragen von Datenrahmen, mit einem Sendepfad zum Senden von Datenrahmen und einem Empfangspfad zum Empfangen von Datenrahmen, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, in einer Betriebsart mit Nutzdatenübertragung in allen Datenrahmen Synchronisationsinformation zu senden, und in einer Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung nur in manchen der Datenrahmen Synchronisationsinformation zu senden, und in einer weiteren Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung Datenrahmen zu senden, bei welcher Synchronisationsinformationen in jedem der Rahmen gesendet wird, und in die Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung zu wechseln, wenn festgestellt wird, dass ein Empfänger der Synchronisationsinformation die Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung unterstützt.
- Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, in der Betriebsart ohne Nutzdatenübertragung nur in manchen der Datenrahmen Empfangskanäle abzutasten.
- Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Vorrichtung als Basisstation eines schnurlosen Telefons ausgestaltet ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestaltet ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Vorrichtung als Mobilteil eines schnurlosen Telefons ausgestaltet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestaltet ist.
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