DE1135534B - Hochfrequenz-Brueckenanordnung zur Verbindung zweier Generatoren, deren Stroeme gegeneinander eine Phasen-verschiebung von 90íÒ aufweisen, mit einem gemeinsamen Verbraucher und einem Lastausgleichwiderstand - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21a⁴ 74

INTERNATIONALE KL.

HOIp; H 03h

T20911IXd/21a⁴

ANMELDETAG: 5. OKTOB ER 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER

AusLEGESCHRiET: 30. AUGUST 1962

In der Hochfrequenztechnik ist es vielfach erforderlich, daß zwei Hochfrequenzgeneratoren mit einem gemeinsamen Verbraucherwiderstand, beispielsweise einer Antenne, derartig verbunden werden, daß die Summe der Ausgangsleistungen beider Generatoren im gemeinsamen Verbraucher wirksam wird, die Generatorenausgänge jedoch gegeneinander praktisch entkoppelt sind. Zu diesem Zweck sind bereits brückenartige Schaltungen mit vier als Anschlüsse dienenden Knotenpunkten bekannt, an w welche die beiden Generatorenausgänge, der Verbraucher und ein Lastausgleichwiderstand angeschlossen sind.

Bei derartigen Brückenschaltungen zum Parallelschalten zweier Generatoren wird bei Ausfall eines der beiden Generatoren die noch zur Verfügung stehende Ausgangsleistung des anderen Generators selbsttätig zu gleichen Teilen auf den gemeinsamen Verbraucherwiderstand und den Lastausgleichwiderstand verteilt, so daß der gemeinsame Verbraucher in diesem Zustand gegenüber der normalen Summenleistung beider Generatoren nur noch den vierten Teil der Leistung erhält. In einem solchen Betriebsfall ist es erwünscht, daß der ungestörte Generator direkt mit dem Verbraucher verbunden wird, so daß die ganze Ausgangsleistung des ungestörten Generators im Verbraucher nutzbar wird. Außerdem soll der gestörte Generator dann mit dem Lastausgleichwiderstand verbunden werden können, um ihn nach Beseitigung der Störung unabhängig von dem in Betrieb befindlichen Generator prüfen und einstellen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist es bereits bekannt, mit den Ausgängen der beiden Generatoren sowie mit den mit der Brücke in Verbindung zu bringenden Klemmen des Verbraucherwiderstandes und des Lastausgleichwiderstandes den Wählarm je eines dreipoligen Umschalters zu verbinden. Befinden sich alle Wählarme der Umschalter in ihren Mittelstellungen, so sind die beiden Generatoren sowie der Verbraucherwiderstand und der Lastausgleichwiderstand mit den entsprechenden Anschlüssen der Brückenanordnung verbunden. Über die beiden seitlichen Wählkontakte der einzelnen Umschalter und entsprechende Verbindungsleitungen kann jeder Generator einzeln mit dem Verbraucherwiderstand oder mit dem Lastausgleichwiderstand verbunden werden. Diese bekannte Schalteranordnung weist den Nachteil auf, daß eine verhältnismäßig große Anzahl von unabhängig zu betätigenden Schaltern 5» vorgesehen sein muß und — da für die einzelnen erwünschten Betriebzustände gewisse koordinierte Hochfrequenz-Brückenanordnung
zur Verbindung zweier Generatoren,
deren Ströme gegeneinander eine Phasenverschiebung von 90° aufweisen,
mit einem gemeinsamen Verbraucher
und einem Lastausgleichwiderstand

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Dr.-Ing. Wolfgang Burkhardtsmaier,

Berlin-Lichterfelde,

und Dipl.-Ing. Helmut Hirt, Berlin-Spandau,
sind als Erfinder genannt worden

Schalterstellungen eingehalten werden müssen — Fehlbedienungen nicht ausgeschlossen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenz-Brückenanordnung mit einer Schalteranordnung zur Verbindung eines der angeschlossenen Generatoren mit dem gemeinsamen Verbraucher anzugeben, welche in ihrem Aufbau wesentlich einfacher ist als bekannte Anordnungen und infolgedessen die Möglichkeiten für eine Fehlbedienung verringert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wurde bereits vorgeschlagen, bei einer Hochfrequenz-Brückenanordnung mit vier Anschlüssen, von denen der erste und dritte Anschluß mit den Ausgängen zweier um 90° gegeneinander phasenverschobene Ströme abgebender Generatoren, der zweite Anschluß mit dem im Normalbetriebsfall die Summenleistung aufnehmenden Verbraucher vom Widerstand Z und der vierte Anschluß mit dem im Normalbetriebsfall im wesentlichen stromlosen Lastausgleichwiderstand der Größe Z verbunden ist und in welcher zwischen dem Verbraucher- und dem Lastausgleichanschluß und den beiden Generatoranschlüssen als Querzweig je ein Brückenzweig des Widerstandes Z liegt, einen mit dem ersten Schalter in Gleichlauf zu betätigenden

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zweiten Schalter vorzusehen, über welchen gleich- Verbindungen der beiden Generatoren mit ihren zeitig mit der Abtrennung des einen Generators und Anschlüssen an der Brücke kann ein besonderer des Verbrauchers von den zugehörigen Anschlüssen Schalter vorgesehen sein, mit dessen Hilfe es beider Brücke parallel zu dem zwischen diesen An- spielsweise möglich ist, die Summenleistung beider Schlüssen liegenden (2n—1) · 2/4 langen Brücken- 5 Generatoren zu Prüfzwecken dem Lastausgleichzweig ein ebenfalls (In—1) · 2/4 langes Zusatzglied widerstand zuzuführen oder wahlweise einen der des Wellenwiderstandes Z eingeschaltet wird. In den beiden Generatoren mit dem Nutzverbraucher, den Ausdrücken für die Länge der Brückenzweige und anderen mit dem Lastausgleichwiderstand zu verdes Zusatzgliedes kann die Größe η gleich einer be- binden.

liebigen positiven ganzen Zahl sein. Im allgemeinen io In den Ausdrucken für die Länge der Brückenist η gleich 1 zu wählen. Die Brückenzweige wie auch zweige kann die Größe n, wie bereits erwähnt, gleich das Zusatzglied haben dann die Länge 2/4, wobei 2 einer beliebigen positiven ganzen Zahl sein. Wird η die mittlere Betriebswellenlänge ist. gleich 1 gewählt, so haben die Brückenzweige die Bei der Erfindung wird von der gleichen Hoch- Länge λ/4 bzw. A/8. Sie können aber auch gleich frequenz-Brückenanordnung mit vier Anschlüssen 15 32/4, 52/4 usw. bzw. 32/8, 52/8 usw. sein, ohne ausgegangen wie bei dem erwähnten älteren Vor- daß sich die Wirkungsweise der Anordnung dadurch schlag. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Schalter ändert.

vorgesehen, welcher in einer Schalterstellung die Das Kurzschließen der Querzweige bei ihren elekelektrischen Mitten der Querzweige bei erd- irischen Mitten hat die Wirkung, daß von der einen symmetrischer Ausführung der Zweige mit ihren ao Brückenhälfte zur anderen kein Energietransport elektrischen Gegenpolen, mit erdunsymmetrischer mehr stattfinden kann. Die Ausgangsenergie des am Ausführung mit Erde oder Masse bzw. mit dem Anschluß 1 liegenden Generators wird daher allein zugehörigen Außenleiter einer Koaxialanordnung dem Nutzverbraucher, die Ausgangsenergie des am verbindet. Anschluß 3 liegenden Generators allein dem Last-Ein Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform 25 ausgleichwiderstand zugeführt. Wie sich durch Rechder Brückenanordnung nach der Erfindung besteht nung zeigen läßt, bleibt dabei überraschenderweise darin, daß sie in bezug auf die elektrischen Mitten der Anpassungszustand an den beiden Anschlüssen der Querzweige symmetrisch aufgebaut ist. Dies der Generatoren ungeändert erhalten. Dies gilt auch bedeutet nicht nur, daß die beiden Halbzweige für Abwandlungen der Brücke mit quasistationären beiderseits der elektrischen Mitten der Querzweige 30 Schaltelementen wie auch für die Brücke, deren untereinander gleiche Phasenwinkel und Wider- Längszweige aus Vielfachen der Länge 2/8 bestehen, standswerte aufweisen, sondern daß auch die An- Ein einfacher Kurzschlußschalter mit je einem passungswiderstände am ersten und dritten An- Arbeitskontakt an jeder der beiden Mitten der Schluß für die beiden Generatoren und am zweiten Querzweige genügt also, um den am Anschluß 1 und vierten Anschluß für den Verbraucherwider- 35 liegenden Generator, angepaßt mit dem Verstand und den Lastausgleichwiderstand untereinander braucher, und den am Anschluß 2 Hegenden Genegleich sind und daß auch die zwischen dem ersten rator, angepaßt mit dem Lastausgleichwiderstand, zu und zweiten sowie zwischen dem dritten und vierten verbinden. Bei Störungen oder zu Meßzwecken ist Anschluß liegenden Längszweige der Brücken- daher eine Wahl des geeigneten Betriebszustandes anordnung untereinander gleiche Kenndaten auf- 40 auf einfachste Weise möglich. Durch den Wegfall weisen. Eine gewisse Unsymmetrie nicht der An- aller Schalter zum Abtrennen eines eventuell geordnung, jedoch ihrer Funktion besteht lediglich störten Generators von der Brücke und zum direkten darin, daß die dem ersten und dritten Anschluß zu- Verbinden desselben mit dem Lastausgleichwidergeführten Ströme der beiden Generatoren gegen- stand sowie zum direkten Verbinden des nicht geeinander eine Phasenverschiebung von 90° auf- 45 störten Generators mit dem Verbraucherwiderstand weisen. ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung. Mit ledig-Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform lieh zwei Stellungen eines einzigen Schalters lassen einer Brückenanordnung nach der Erfindung sind sich diese Betriebszustände herstellen, die zwischen den vier Anschlüssen liegenden Zweige Da bei den vorausgesetzten Brückenanordnungen mit untereinander gleichen elektrischen Längen aus- 50 durch einfaches Vertauschen der Generatoranschlüsse gebildet, die gleich (2 n—l) · 2/4 sind. die Summenleistung wahlweise dem Verbraucher-Symmetrische Brückenanordnungen mit derartig widerstand oder dem Lastausgleichwiderstand zubemessenen Zweigen sind bereits bekannt. geführt werden kann, ergibt die Brückenanordnung Bei einer zweiten bevorzugten Ausführangsform nach der Erfindung die Möglichkeit, durch zusätzeiner Brückenanordnung nach der Erfindung sind die 55 liehe Verwendung eines Schalters zur Vertauschung zwischen dem ersten und zweiten sowie zwischen der Verbindungen der beiden Generatoren in bezug dem dritten und vierten Anschluß liegenden Längs- auf ihre Anschlüsse an der Brücke sämtliche im zweige mit untereinander gleichen elektrischen praktischen Betrieb gewünschten Schaltmöglichkeiten Längen ausgeführt, die gleich (2n—1) · 2/8 sind. zu erreichen, nämlich

Die Querzweige werden dann bei ungeradzahligem η ⁶°

durch kapazitive, bei geradzahligem« durch induktive 1· Generator G₁ und Generator G₂ zusammen über

Blindwiderstände gebildet. Eine derartige vereinfachte ^die Brücke auf den Nutzverbraucher,

Brückenanordnungwurde bereits in einem älteren Vor- ₂ Generator G₁ und Generator G_? zusammen über

^SC In dSgegebenen Brückenanordnungen können 6₅ S^SLif ^den Lastausgleichwiderstand (zu

die Leitungsstücke bestimmter elektrischer Länge rruizwecjten;,

durch quasistationäre Glieder entsprechenden 3. Generator G₁ direkt auf den Nutzverbraucher,

Phasenmaßes ersetzt werden. Zur Vertauschung der Generator G₂ auf Lastausgleichwiderstand,

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4. Generator G₂ auf den Nutzverbraucher, Gene- bei der geforderten Voreilung des bei 3 an-

rator G₁ auf Lastausgleichwiderstand. geschlossenen Generators die Phasenverschiebung

der Ströme am Punkt 4 180° beträgt, so daß eine

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungs- Auslöschung eintritt.

beispiele für Brückenanordnungen nach der Er- 5 Die gleiche Überlegung über die erforderliche findung dargestellt. In den Fig. 1 bis 3 ist von Phasenverschiebung zwischen den Generatoreiner für Koaxialleitungsanordnungen üblichen Dar- strömen läßt sich auch für die in Fig. 2 dargestellte stellungsweise Gebrauch gemacht, bei der lediglich vereinfachte Brückenanordnung anstellen, bei der die die Innenleiter dargestellt, die Außenleiter jedoch Längszweige zwischen den Anschlüssen 1 und 2 fortgelassen sind. Es ist also zu unterstellen, daß die io bzw. 3 und 4 durch je ein 2/8 langes Leitungsstück mit bestimmten Wellenwiderständen auszuführenden gebildet werden. Die Querglieder werden in dieser Leitungsstücke, die in Form einadriger Verbindungen Brücke durch kapazitive Blindwiderstände des dargestellt sind, zugehörige Außenleiter besitzen, Widerstandswertes Z gebildet, welche durch Aufweiche mit Erde bzw. Masse verbunden sind. Fig. 4 teilung in die Kondensatoren 5 und 6 bzw. 7 und 8 zeigt eine Brückenanordnung nach der Erfindung, in 15 mit Mittelabgriffen versehen sind. Die Anschlußweicher die Leitungsstücke durch quasistationäre leitungen von den Anschlüssen 1 und 3 zu den Gene-Elemente ersetzt sind. Fig. 5 zeigt eine Brücken- ratoren können in der gleichen Weise wie in Fig. 1 anordnung nach der Erfindung, bei der die Leitungs- über einen Umpolungsschalter S₃ geführt werden, stücke erdsymmetrisch ausgebildet sind, d. h. aus Dieser Teil der Schaltungsanordnung ist daher in Lecherleitungsstücken bestehen. 20 Fig. 2 nicht noch einmal dargestellt.

In Fig. 1 sind die Anschlüsse der Brückenanord- In der Anordnung nach Fig. 2 kann ebenso wie in nung mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet. Zwischen diesen derjenigen nach Fig. 1 durch Schließen der Schal-Anschlüssen liegen 2/4 lange Leitungsstücke, die paar- ter S₁ und S₂ jeder der Mittelabgriffe an den Querweise die Wellenwiderstände Z ]/T und Z besitzen. gliedern mit Erde bzw. Masse in Verbindung gesetzt Im Normalbetriebsfall sind die beiden Generatoren 25 werden. Dadurch wird der Energietransport von der G₁ und G₂, deren Ausgänge für eine Anpassung auf unteren zur oberen Brückenhälfte und umgekehrt den Wellenwiderstand Z bemessen sind, über Hoch- unterbrochen, so daß die an den Anschlüssen 1 und 3 frequenz-Verbindungsleitungen desselben Wellen- zugeführten Energiebeträge getrennt dem Verwiderstandes Z mit den Anschlüssen 1 und 3 ver- braucher RV und dem Lastausgleichwiderstand RLA bunden. Der Umpolungsschalter S₃ erlaubt es, die 30 zugeführt werden, wie dies in Verbindung mit Fig. 1 Generatoranschlüsse in bezug auf die Anschlüsse 1 bereits erläutert wurde. Durch Vertauschen der und 3 der Brücke zu vertauschen. Am Brücken- Generatoranschlüsse mit Hilfe des Schalters S₁ kann anschluß 2 liegt der gemeinsame Verbraucherwider- dabei derjenige Generator ausgewählt werden, stand RV von der Größe Z, also im Falle einer dessen Ausgang mit dem Lastausgleichwiderstand in Nachrichtenanlage die Antenne. Am Anschluß 4 35 Verbindung gebracht werden soll, um beispielsweise liegt der Lastausgleichwiderstand RLA von der Messungen vorzunehmen.

Größe Z. Die Stellung der Schalter S₁ und S₂ ist für Fig. 3 zeigt eine weitere Brückenanordnung nach

den Normalbetriebsfall gezeichnet. der Erfindung, bei der die Längsglieder zwischen den

Werden die Arme der Schalter S₁ und S₂ in die Anschlüssen 1 und 2 bzw. 3 und 4 die elektrische

mit unterbrochenen Linien gezeichnete Stellung um- 4° Länge 32/8 besitzen. Die Querglieder werden dann

gelegt, so werden die Querzweige zwischen den An- durch induktive Blindwiderstände gebildet, die aus

Schlüssen 1 und 3 bzw. 2 und 4 bei ihren elektrischen den Spulen 9 und 10 bzw. 11 und 12 bestehen. Wie

Mitten kurzgeschlossen. Damit wird die Ausgangs- in Fig. 2 können die Mittelabgriffe der Querglieder

energie des Generators G₁ ganz dem Verbraucher- über die Schalter S₁ und S₂ unmittelbar mit Erde bzw.

widerstand RV und die Ausgangsenergie des Gene- 45 Masse verbunden werden.

rators G₂ ganz dem Lastausgleichwiderstand RLA zu- In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer Brückengeführt, weil ein Energietransport über die Kurz- anordnung nach der Erfindung dargestellt, in der schlußstellen in den Querzweigen nicht mehr ein- nicht nur die Querglieder, sondern auch die Längstritt. Der Anpassungszustand innerhalb der Ver- glieder durch quasistationäre Elemente ersetzt sind, bindungen zwischen dem Generator G₁ und dem Ver- 5° Diese zwischen den Anschlüssen 1 und 2 bzw. 3 braucher RV sowie zwischen dem Generator G₂ und und 4 liegenden Längsglieder können wie bei der in dem Lastausgleichwiderstand RLA ist dabei der Fig. 1 dargestellten Brücke die elektrische Länge 2/4 gleiche wie im Normalbetriebsfall zwischen jedem und den Wellenwiderstand Z ]/Y aufweisen oder der Generatoren G₁ und G₂ und dem gemeinsamen nach dem Vorbild, der in Fig. 3 dargestellten Brücke Verbraucher RV. 55 die elektrische Länge 32/8 und dann den Wellen-

Im Normalbetriebsfall sollen die Ausgangsströme widerstand Z haben. Auch die in Fig. 2 dargestellte

der Generatoren G₁ und G₂ sich in dem gemein- Brücke läßt sich mit quasistationären Gliedern an

samen Verbraucherwiderstandi?F gleichphasig super- Stelle der zwischen den Anschlüssen 1 und 2 bzw.

ponieren. Da der Weg des Stromes vom Gene- 3 und 4 liegenden Leitungsstücke ausführen,

rator G₂ zum Verbraucher RV um ein 2/4-Stück oder 60 In Fig. 4 ist an Stelle des Umpolungsschalters S₃

um den Phasenwinkel 90° langer ist als der Weg des der Fig. 1 ein Zweiwegeschalter benutzt, der durch

Stromes vom Generator G₁ zum Verbraucher, muß einfache Drehung eines Kontaktstückes um 90° eine

der Strom des an den Anschluß 3 gelegten Gene- Vertauschung der Anschlüsse der Generatoren G₁

rators dem Strom des bei dem Anschluß 1 an- und G₂ in bezug auf die Anschlüsse 1 und 3 der

geschlossenen Generators um 90° voreilen. Macht 65 Brücken ermöglicht.

man die Gegenprobe für den bei 4 angeschlossenen Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Brücken-Lastausgleichwiderstand, der im Normelbetriebs- anordnung nach der Erfindung, welche aus der zustand stromlos bleiben soll, so erkennt man, daß Brücke nach Fig. 2 hervorgeht, indem man an Stelle

der koaxialen Leitungsstücke der elektrischen Länge Aj 8 zwischen den Briickenanschlüssen 1 und 2 bzw. 3 und 4 Stücke einer symmetrischen Leitung, also Lecherleitungsstücke verwendet. Man erkennt ohne weiteres, daß sich dadurch die Anschlüsse aufspalten, weil nicht mehr Erde oder Masse der gemeinsame elektrische Gegenpol der gesamten Leitungsführung ist. Infolgedessen ist der Generator G₁ zwischen den Anschlüssen Γ und 1" angeschlossen, während der Generator G₂ zwischen den Anschlüssen 3' und 3" hegt. Entsprecnend hegt der Verbraucherwiderstand RV zwischen den Anschlüssen 2' und 2" sowie der Lastausgleichwiderstand RLA zwischen den Anschlüssen 4' und 4". Die Anzahl der Biindwiderstandselemente in den Querzweigen verdoppelt sich in entsprechender Weise, so daß außer den Kondensatoren 5' und 6' bzw. T und 8' auch noch die Kondensatoren 5", 6" und 7", 8" auftreten. Die Mitten der als zweipolige Verbindungen aufgeführten Querzweige werden über die Schalterteile S₁' und S₁" sowie S₂' und S₂" miteinander verbunden. Derartige Brückenanordnungen mit Lecherleitungen können dann Vorteile bieten, wenn die Senderausgänge symmetrisch sind und ohnehin über Lecherleitungen mit dem Verbraucherwiderstand in Verbindung stehen. Es ist dann häufig möglich, Teile der ohnehin vorhandenen Lecherleitungen als Leitungsstücke der Brückenanordnung zu verwenden.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hochfrequenz-Brückenanordnung mit vier Anschlüssen, von denen der erste und dritte Anschluß mit den Ausgängen zweier um 90° gegeneinander phasenverschobene Ströme abgebender Generatoren, der zweite Anschluß mit dem im Normalbetriebsfall die Summenleistung aufnehmenden Verbraucher vom Widerstand (Z) und der vierte Anschluß mit dem im Normalbetriebsfall im wesentlichen stromlosen Lastausgleichwiderstand der Größe (Z) verbunden ist und in welcher zwischen dem Verbraucher- und dem Lastausgleichanschluß und den beiden Generatoranschlüssen als Querzweig je ein Brückenzweig des Widerstandes (Z) hegt, dadurch ge kennzeichnet, daß wenigstens ein Schalter (S₁, S₂) vorgesehen ist, welcher in einer Schalterstellung die elektrischen Mitten der genannten Querzweige bei erdsymmetrischer Ausführung der Zweige mit ihren elektrischen Gegenpolen, bei erdunsymmetrischer Ausführung mit Erde oder Masse bzw. mit dem zugehörigen Außenleiter einer Koaxialanordnung verbindet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in bezug auf die elektrischen Mitten der Querzweige symmetrisch ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihre zwischen den vier Anschlüssen hegenden Zweige untereinander gleiche elektrische Längen gleich (2n—l)· λ/4 haben, worin η eine ganze positive Zahl und λ die mittlere BetriebsweJlenlänge ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihre zwischen dem ersten und zweiten sowie zwischen dem dritten und vierten Anschluß hegenden Längszweige untereinander gleiche elektrische Längen gleich (2n—1) · Xj 8 haben, worin η eine ganze positive Zahl und λ die mittlere Betriebswellenlänge ist, und daß die Querzweige bei ungeradzahligem η durch kapazitive, bei geradzahligem η durch induktive Blindwiderstände gebildet werden.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch den Ersatz der Leitungsstücke bestimmter elektrischer Länge durch quasistationäre Glieder entsprechenden Phasenmaßes.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (S₃) zur Vertauschung der Verbindungen der beiden Generatoren (G₁, G₂) mit den zugehörigen Anschlüssen (1, 3) der Brücke vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 209-638/274 8.62