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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zur Ermittlung
des Bremsweges und zur Steuerung der Bremsung von Gütern, die sich mit im wesentlichen
konstanter, von Fall zu Fall verschiedener Geschwindigkeit bewegen und die durch
die Bremsung, unabhängig von der Geschwindigkeit vor Einsetzen der Bremsung, an
einer vorbestimmten Stelle zur Ruhe kommen sollen, wobei das Gut von einem Rollgang
bewegt wird und mit diesem mindestens ein erster Impulsgeber gekoppelt ist, der
pro vom Gut zurückgelegtem Wegabschnitt a einen Impuls abgibt.
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Bewegtes Gut, beispielsweise Walzgut, wird auf Rollgängen transportiert
und muß geschnitten, gebremst und in ein Kühlbett verlagert werden. Dieser übergang
vom Rollgang ins Kühlbett muß automatisch geschehen. Mechanische Lösungen sind bekanntgeworden,
befriedigen aber infolge der erforderlichen Wartung und des großen Raumbedarfs nicht.
Ferner können bei diesen bekannten Lösungen die nötigen Vorgänge nur bei einer vorgeschriebenen
und bekannten Geschwindigkeit des Walzgutes exakt beherrscht werden. Für jede andere
Geschwindigkeit muß aber die Anordnung entsprechend neu eingestellt werden. Änderungen
der Geschwindigkeit während des Walzvorganges können dabei nicht berücksichtigt
werden und haben Ungenauigkeiten in der Ablage der abgeschnittenen Stücklängen zur
Folge.
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Es ist ferner eine Einrichtung bekanntgeworden, die zwar eine selbsttätige
Anpassung an die Geschwindigkeit gestattet und mit analogen elektronischen Mitteln
arbeitet. Die Schwierigkeit dabei ist aber, daß der erforderliche Bremsweg des Walzgutes
von der Walzgeschwindigkeit quadratisch abhängt.
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Eine solche quadratische Abhängigkeit kann nur mit besonderen Integratoren
nachgebildet werden, welche, abgesehen von einer Vergrößerung der Ungenauigkeit,
die Anlage unübersichtlich machen. Die Messung der Geschwindigkeit nach dem Analogverfahren
kann nur mit Hilfe von Tachodynamos durchgeführt werden, welche ebenfalls die Genauigkeit
verschlechtern.
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Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und Einrichtungen zur
Ermittlung des Bremsweges bewegter Güter aufzuzeigen, das die genannten Nachteile
der bekannten Einrichtungen nicht aufweist und gemäß dem der Bremsweg durch Auszählung
von wegabhängigen Impulsen, die auf an sich bekannte Weise durch einen vom zurückgelegten
Weg des Gutes gesteuerten Impulsgenerator abgegeben werden, bestimmt wird.
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Die Erfindung ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gekennzeichnet
durch von vom ersten Impulsgeber in zwei aufeinanderfolgenden Zählintervallen abgegebenen
Impulszahlen, und zwar einer Impulszahl N, während einer vorbestimmten, der größtmöglichen
Gutgeschwindigkeit zugeordneten Zeit t1 und einer Impulszahl N2 während einer Zeit
t2, während der ein zweiter, mit konstanter, der größtmöglichen Gutgeschwindigkeit
entsprechender Impulsfrequenz f 1 arbeitenden Impulsgeber die zuvor bestimmte Impulszahl
NZ abgibt, gekennzeichnet ferner durch Einleiten der Bremsung, wenn das Gut den
Abstand N., - a von der vorbestimmten Stelle erreicht.
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Eine erste Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß außer dem ersten, von der Bewegung eines Gutes gesteuerten Impulsgeber,
dessen Impulsfrequenz f2 der tatsächlichen Geschwindigkeit v2 des Gutes proportional
ist, und dem zweiten, von einem Oszillator gesteuerten Impulsgeber mit einer konstanten,
der größtmöglichen Gutgeschwindigkeit v1 proportionalen Impulsfrequenz f1, drei
Zählwerke, drei Koinzidenzglieder mit Eingabegliedern zum Vergleich der Zählwerksstände
mit Eingabewerten, drei bistabile Kippglieder zur Steuerung der Zählintervalle und
drei Und-Gatter, die zwischen den Kippgliedern und den Zählwerken eingeschaltet
sind, vorgesehen sind und daß die vorgenannten Schaltungselemente derart in Wirkverbindung
miteinander stehen, daß nach Erreichen einer ersten Position des Gutes während des
ersten Zählintervalls dem ersten Zählwerk Impulse der Frequenz f1 und dem zweiten
Zählwerk Impulse der Frequenz f2 zugeführt werden und bei Erreichen eines vorgegebenen
Zählwerts N1 im ersten Zählwerk unter gleichzeitiger Erreichung eines Zählwerts
N, im zweiten Zählwerk das erste Zählintervall beendet, das erste Zählwerk für eine
weitere Zählung auf Null gesetzt und das zweite Zählintervall eingeleitet wird,
indem dem dritten Zählwerk Impulse der Frequenz f2 und dem ersten Zählwerk Impulse
der Frequenz f 1 zugeführt werden und bei Erreichen des Zählwerts NZ im ersten Zählwerk
das zweite Zählintervall beendet wird, wobei das dritte Zählwerk den zum gesuchten
Bremsweg sn , proportionalen Zählwert N.., erreicht hat, und daß nach Erreichen
einer zweiten Position des Gutes das dritte Zählwerk weiterzählt, bis es eine vorgegebene
Impulszahl erreicht und einen Bremsbefehl abgibt.
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Eine zweite Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß außer dem ersten, von der Bewegung des Gutes gesteuerten Impulsgeber,
dessen Impulsfrequenz f2 der tatsächlichen Geschwindigkeit v2 des Gutes proportional
ist, und dem zweiten, von einem Oszillator gesteuerten Impulsgeber mit einer konstanten,
der größtmöglichen Gutgeschwindigkeit v1 proportionalen Impulsfrequenz f1 zwei Zählwerke,
drei Koinzidenzglieder mit Eingabegliedern zum Vergleich der Zählwerksstände mit
Eingabewerten, drei bistabile Kippglieder zur Steuerung der Zählintervalle und drei
Und-Gatter, die zwischen den Kippgliedern und Zählwerken eingeschaltet sind, vorgesehen
sind und daß die vorgenannten Schaltungselemente derart in Wirkverbindung miteinander
stehen, daß nach Erreichen einer ersten Position des Gutes während des ersten Zählintervalls
dem ersten Zählwerk Impulse der Frequenz f 1 und dem zweiten Zählwerk Impulse der
Frequenz f. zugeführt werden und bei Erreichen eines vorgegebenen Zählwerts N1 im
ersten Zählwerk, unter gleichzeitiger Erreichung eines Zählwerts N2 im zweiten Zählwerk
das erste Zählintervall beendet, das erste Zählwerk für eine weitere Zählung auf
Null gesetzt und das zweite Zählintervall eingeleitet wird, indem dem nun auf Rückwärtszählung
geschalteten zweiten Zählwerk Impulse der Frequenz f1 und dem ersten Zählwerk Impulse
der Frequenz f2 zugeführt werden und bei Erreichen des Werts Null im zweiten Zählwerk
das zweite Zählintervall beendet wird, wobei das erste Zählwerk den zum gesuchten
Bremsweg sB 2 proportionalen Zählwert N., erreicht hat und daß nach Erreichen einer
zweiten Position des Gutes das erste Zählwerk weiterzählt, bis es eine vorgegebene
Impulszahl erreicht und einen Bremsbefehl abgibt.
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Der Erfindung liegt folgende rechnerische Überlegung
zugrunde:
Der Bremsweg sli hat allgemein die Größe
wobei v die Geschwindigkeit des Rollgangs und b die Verzögerung ist. Bei gleicher
Verzögerung verhalten sich für zwei verschiedene Geschwindigkeiten v1 und v2 die
zugehörigen Bremswege sB 1 und sB 2 wie folgt:
Unter der Annahme, daß der Impulsgenerator pro vom Gut zurückgelegter Weglänge a
einen Impuls abgibt, kann jeder Weglänge s eine Impulszahl N = S a zugeordnet werden.
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Die Impulsfrequenz f ist dann entsprechend:
daraus folgt für die Bremswege sB 1, sB 2 die Beziehung
wobei die Impulszahlen N und die Impulsfrequenzen f ein Maß für die Geschwindigkeiten
v bzw. für die zugehörigen Bremswege se darstellen.
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Wenn nun für eine bestimmte Geschwindigkeit der Bremsweg bekannt ist,
kann der Bremsweg für eine beliebige andere Geschwindigkeit aus Gleichung (1) bestimmt
werden. Für die Ermittlung des Bremsweges gemäß der Erfindung sei vorausgesetzt,
daß der Bremsweg sB 1 für die höchste Geschwindigkeit v1 und damit auch die
zugehörigen Werte für N1 und f l bekannt seien.
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Zum Verständnis des Verfahrens gemäß der Erfindung denkt man sich
Gleichung (1) durch das Gleichungspaar
ersetzt, wobei N1 und f 1 als bekannt vorausgesetzt sind und der höchsten Geschwindigkeit
v1 entsprechen, während N2 und f2 die entsprechenden Werte für die tatsächliche
Geschwindigkeit v2 bedeuten.
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Da jeder Bruch der Form
die Größe einer Zeit t hat, während der aus einer Impulsreihe der Frequenz f N Impulse
gezählt werden, kann die erste Gleichung als Abbild eines ersten Zählschritts während
eines ersten Zeitintervalls aufgefaßt werden, bei dem die vom Impulsgeber entsprechend
der tatsächlichen Geschwindigkeit v2 mit der Frequenz f2 während der vorbekannten
Zeit
abgegebene Impulszahl NZ bestimmt wird, während die zweite Gleichung des Gleichungspaares
einem zweiten Zählschritt während eines zweiten Zeitintervalls entspricht, bei dem
die Impulse N2 bestimmt werden, die der Impulsgeber mit der Frequenz f2 während
jener Zeit t2 abgibt, während der ein zweiter mit konstanter, der höchsten Geschwindigkeit
entsprechender Impulsfrequenz f 1 arbeitender Impulsgeber die vorherbestimmte Impulszahl
Nz abgibt. Die Bremsung hat dann einzusetzen, wenn das Gut den Abstand N2a von jenem
Punkt errreicht, an dem es zur Ruhe kommen muß.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet durch einfache Zählung
von Impulsen die quadratische Funktion der Frequenz und damit der Geschwindigkeit
nachzubilden. Es ist einleuchtend, daß dies im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen
zu außerordentlich einfachen zuverlässigen Anordnungen führt.
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Die zwei aufeinanderfolgenden Zählschritte gemäß der Erfindung können
auf verschiedene Weise realisiert werden.
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Gemäß einer ersten Variante werden für das erste Zählintervall Zählwerke
verwendet, von denen das erste Impulse der vorgegebenen Frequenz f l bis zur vorgegebenen
Impulszahl N1 zählt, während das zweite gleichzeitig mit der Frequenz f. läuft und
dann die Impulszahl N, feststellt, bei der das erste Zählwerk die Impulszahl N1
erreicht hat.
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Im zweiten Zählintervall läßt man nun das erste Zählwerk nach vorheriger
Nullsetzung noch einmal ablaufen, und zwar so lange, bis es selbst die Impulszahl
NZ feststellt, was durch Vergleich mit der bereits ermittelten und gespeicherten
Impulszahl N, möglich ist. Zugleich mit dem ersten Zählwerk läuft ein drittes Zählwerk
an, das mit der Frequenz f 2 eine neue Impulszahl N2 feststellt, die dann dem erforderlichen
Bremsweg entspricht.
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Gemäß einer zweiten Variante erfolgen die Zählungen im ersten Zählintervall
wie bei der ersten Variante. Im zweiten Zählintervall läßt man jedoch das die Zahl
N, enthaltende zweite Zählwerk mit der Frequenz f 1 bis Null zurückzählen und zählt
gleichzeitig im inzwischen wieder auf Null gesetzten ersten Zählwerk mit der Frequenz
f2 die gewünschte Zahl N2.
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An Hand der F i g. 1 und 2 werden zwei Ausführungsbeispiele gemäß
diesen zwei Varianten eingehend erläutert.
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Auf einem Rollgang 1 bewege sich vor Einsetzen der Bremsung
Walzgut mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit. Eine im Rollgang 1 aufgenommene
Rolle 2 ist mit einem Impulsgeber 4 verbunden. Der Impulsgeber 4 ist schematisch
als Nockenscheibe dargestellt, welche in Abhängigkeit von der Umdrehung der Rolle
2 einen Kontakt schließt, der einen Impulserzeuger 5 steuert. Fotozellen 6 und 7
sind an zwei bestimmten Stellen des Rollgangs 1 angeordnet und von nicht näher angedeuteten
Lichtquellen ausgeleuchtet. Mit 8 ist die Bremsvorrichtung angedeutet. Die abgeschnittenen
Stäbe des Walzgutes sollen von einem nicht dargestellten Rechen in das Kühlbett
9 eingebracht werden. Zu diesem Zweck muß das geschnittene Walzgut vor dem Kühlbett
9 an einer bestimmten Stelle zur Ruhe gekommen sein. Die Fotozellen 6, 7 betätigen
Kippglieder, beispielsweise Thyratrons oder bistabile Multivibratoren 10 und 12,
wobei das Kippglied 10 das erste Zählintervall einleitet und das Kippglied 12 den
Befehl zur Bremsung vorbereitet. Das Kippglied 11 leitet das zweite Zählintervall
ein. Der Impulserzeuger 5 gibt Impulse mit der Frequenz f. an die Sammelschiene
13
ab, während ein durch einen Oszillator gesteuerter Impulsgeber 15 Impulse mit konstanter,
fester Frequenz f1 der Sammelschiene 14 zuführt. Die Impulse mit der Frequenz f1
oder f2 werden über die Sammelschienen 13 und 14 an zugehörige Impulseingänge der
Und-Gatter 16, 17, 18 geführt, aber nur dann an die Zählwerke 19, 20, 21
weitergeleitet, wenn an dem betreffenden zum Impulseingang gehörigen Vorbereitungseingang
ein Vorbereitungssignal anliegt. An diese Zählwerke sind die Koinzidenzglieder 22,
23 und 24 angeschlossen, die jeweils zwei Impulszahlen vergleichen und Signale abgeben,
wenn Koinzidenz vorliegt. Das Glied 22 stellt dabei die Koinzidenz des Standes des
Zählwerks 19 und des im Eingabeglied 25 anliegenden Eingabewerts N1, welche dem
Bremsweg sB 1 für die Höchstgeschwindigkeit entspricht, fest, und das Glied 23 die
Koinzidenz der Stände der Zählwerke 19 und 20 und schließlich das Glied 24 die Koinzidenz
des Standes des Zählwerks 21 mit einer dem Bezugsweg PP., entsprechenden Größe.
Dieser Bezugsweg ist etwas größer als der längste Bremsweg wie in F i g. 1 dargestellt
ist. Er berücksichtigt Änderungen, welche sich im Laufe der Zeit, beispielsweise
durch Veränderung des Reibungskoeffizienten, einstellen können.
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Die Wirkungsweise ist nun folgende: Beim Durchlaufen des Walzgutendes
an der Fotozelle 6 wird diese abgedunkelt und dadurch das erste Zählintervall eingeleitet.
Die Fotozelle 6 gibt dabei ein Signal an das Kippglied 10 ab, wodurch dieses
in jene seiner Lagen gesetzt wird, in der es ein Vorbereitungssignal an den Eingang
28 des Gatters 16 abgibt. Dadurch wird die Weiterleitung der Impulse mit der Frequenz
f1 über den zugehörigen Impulseingang des Gatters 16 freigegeben, die Impulse werden
vom Gatter durchgelassen und im Zählwerk 19 gezählt. Das Zählwerk 19 zählt nun so
lange, bis im Koinzidenzglied 22 der Stand des Zählwerks 19 mit dem aus dem Eingabeglied
25 übertragenen Eingabewert übereinstimmt, und ein Sperrbefehl über die Leitung
27 an das Kippglied 10 weitergeleitet wird, das dann in seine ursprüngliche Lage
zurückkippt und das Vorbereitungssignal am Eingang 28 verschwindet. Zugleich mit
dem Zählwerk 19 ist auch das Zählwerk 20 angelaufen, da auch das Gatter
17 über das Kippglied 10 ein Vorbereitungssignal erhält. Das Zählwerk
20 wird aber mit Impulsen der Frequenz f, gespeist, da das Gatter 17 an die
Sammelschiene 13
angeschlossen ist. Die Impulse der Frequenz f., entsprechen
der tatsächlichen Geschwindigkeit und werden vom Impulserzeuger 5 abgegeben, der
vom Impulsgeber 4 gesteuert wird. Das Zählwerk 20 zählt so lange, bis es durch das
vom Koinzidenzglied 22 über die Leitung 27 abgegebene Signal durch Zurückkippen
des Kippgliedes 10 zur gleichen Zeit wie das Zählwerk 19 gestoppt wird, wobei es
N, Impulse gezählt hat. In diesem Augenblick wird das Zählwerk 19 durch Nullsetzung
für eine neuerliche Zählung vorbereitet.
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Nun wird das zweite Zählintervall eingeleitet, denn zugleich mit dem
Stoppsignal für das erste Zählintervall wird das Kippglied 11 in jene Lage gesetzt,
in der es über die Sammelschiene 30 den Gattern 16 und 18 ein Vorbereitungssignal
zuführt, das den Durchgang der Impulse der Frequenz f l an das Zählwerk 19 und der
Impulse der Frequenz f" an das Zählwerk 21 freigibt. Diese Zählwerke 19 und 21 zählen
so lange, bis das Zählwerk 19 die Impulszahl NZ gezählt hat. In diesem Augenblick
besteht Koinzidenz am Koinzidenzglied 23, welches über die Leitung 29 ein Signal
abgibt, das das Kippglied 11 in seine ursprüngliche Lage setzt und dadurch die Gatter
16 und 18 wieder gesperrt werden. Die im Zählwerk 21 erreichte Impulszahl N., entspricht
dem erforderlichen Bremsweg.
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Damit ist der eigentliche Rechenvorgang beendet. Der Bremsvorgang
wird nun dadurch eingeleitet, daß das Walzgut die an der Stelle P1 angeordnete Fotozelle
7 abschattet. Der Abstand dieses Punktes P1 vom Punkt P3, an dem das Walzgut zur
Ruhe kommen soll, entspricht dem größten Bremsweg einschließlich einer Korrektur,
welche kleine Änderungen in den Reibungskräften berücksichtigt. Der Abstand PP,
wird also etwas größer gewählt als der größte Bremsweg sB 1, dem die geringste Reibung
zugrunde gelegt ist. Eine diesem Abstand P,P3 entsprechende Impulszahl ist im Eingabegerät
26 gespeichert. Bei Abschattung der Fotozelle 7 geht ein Signal an das Kippglied
12, das dadurch in jene Lage gesetzt wird, in der über die Leitung 33 an das Gatter
ein Vorbereitungssignal zur Freigabe der übertragung von Impulsen der Frequenz f"
an das Zählwerk 21 abgegeben wird. Das Zählwerk 21 zählt, ausgehend vom Zählerstand
N.., so lange, bis es die im Eingabeglied 26 gespeicherte Impulszahl erreicht hat.
Dann tritt Koinzidenz im Koinzidenzglied 24 ein, wobei ein Bremsbefehl an die Bremsvorrichtung
8 gegeben wird. Die Bremsung tritt z. B. dann ein, wenn das Walzgut die Stelle P,
erreicht hat. Hierbei ist noch eine Korrektur anzubringen, da ja jeder Bremsschieber
eine Eigenzeit besitzt. Diese ist bekannt und kann daher ebenfalls vorgegeben werden.
Dies geschieht durch eine Korrekturschaltung mit dem Eingabeglied 34, das über das
Und-Gatter 35 die Impulszahl N1 im Zählwerk 19 entsprechend erhöht.
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Der eigentliche Rechenvorgang ist also beendet, bevor der Bremsvorgang
eingeleitet wird. Daher kann der Rechenvorgang, wenn nötig, dadurch abgekürzt werden,
daß die Impulsfrequenz in den beiden Zählintervallen höher gewählt wird als während
des tatsächlichen Bremsvorgangs. Dadurch kann die Stelle Po näher an die Stelle
P1 herangerückt werden.
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Gemäß einer Abänderung der ersten Variante kann das Zählwerk 19 im
ersten Zählintervall durch ein fest eingestelltes Zeitwerk ersetzt werden. Dies
ist möglich, da das Zählwerk 19 in diesem Zählintervall immer die gleiche Impulszahl
bei fester Frequenz zählt.
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Gemäß der zweiten Variante kommen nur zwei Zählwerke zur Verwendung.
Das Zählwerk 20 ist dabei auch für Rückwärtszählung ausgebildet. In F i g. 2 ist
jener Teil des Schaltschemas der zweiten Variante dargestellt, welcher sich von
F i g. 1 unterscheidet. Das Zählwerk 19 arbeitet in gleicher Weise wie nach F i
g. 1. Das Gatter 17 ist jedoch in zwei Glieder aufgeteilt, wobei über das erste
Glied 17.1 wie nach F i g. 1 das Zählwerk 20 zum Zweck der Vorwärtszählung und über
das zweite Glied 17.2 für die Rückwärtszählung gespeist wird. Die Wirkungsweise
dieser Variante ist analog zur Wirkungsweise der ersten Variante.
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Der Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung ist, daß durch die
Verwendung digitaler Elemente wie Zählwerke, logische Schaltglieder, z. B. Gatter,
Koinzidenzglieder, eine genaue Einstellung der Vorgänge
ermöglicht
wird und außerdem in einfacher Weise Korrekturglieder angebracht werden können.
Es wird mit einfachen Mitteln eine quadratische Abhängigkeit erreicht, die sonst
nur Ungenauigkeiten zur Folge hat.