DE1773533A1 - Verfahren und Vorrichtung zur magnetischen Aufzeichnung einer Gradientinformation - Google Patents

Description

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Sony Corporation (Sony Kabushikikalaha), Tokyo/Japan

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und Vorrichtung zur magnetischen Aufzeichnung slner GradlentInformation

Werkzeugmaschinen müssen vielfach mit Skalen versehen werden. Die Genauigkeit der Haschine wird dabei entscheidend durch die Genauigkeit der Skala bestimmt, der Infolgedessen eine hohe Be-4eutur.g zukommt. Ee sind unter anderem Nagnetskalen in Gebrauch, ulii 6ln2 Bezugsteilung ("magnetisches Raster") aufweisen, die beispielsweise in der Weise erzeugt wird, daA rechteckige oder sinus·* furzDlge Signale einer bestimmten Wellenlange auf einen Glas- oder Metallstreifen mit darauf aufgebrachtem magnetischen Pulver aufgezeichnet werden·

PtIr große Werkzeugmaschinen sind Jedoch sehr lange, genaue Skalen erforderlich. Die Herstellung, der Transport und die Montage solcher langer, genauer Skalen wirft erhebliche Probleme auf. Um ihnen zu begegnen, werden bisher im allgemeinen eine Anzahl kurzer, genauer Skalen bei groten Werkzeugmaschinen zusammengesetzt, plea bringt Jedooh ein weiteres Problem mit sich; es erweist sich n&mllch als Äußeret schwierig, die Skalen mit einem Fehler von nur wenigen Mlkvons zu verbinden.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, die es gestatten, eine genaue Skalenteilung herzustellen, nachdem die Skaleneleaente an der Werkzeugmaschine montiert sind. Die Erfindung soll somit insbesondere die Herstellung genauer Skalen für sehr große Werkzeugmaschinen gestatten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung su entwickeln, die es gestatten, die mechanische Präzision magnetischer Aufzelohnungsumd Wiedergabeeinrichtungen su messen.

Diese und sahlrelohe weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Ansprüchen sowie der folgenden Besehreibung einiger AusfOhrungsbelsplele hervor. In der Zeichnung seigen

Flg. 1 eine Schemadarstellung eines ersten Aueführungsbeisplelee der Erfindung;

Flg. 2 ein Schema eines Ι« Rahmen der Erfindung benutzten Skalenteiles;

Flg. 3« tlnw Querschnitt !lage der Linie HIa-IIIa der Fig. is Fig. 3b «ine Tellseltenansioht der Fig. 1;

Fig· 4 «ine Aufsioht auf dl« Elemente zur Feineinstellung des Sohre'ibkopfes g—H Fig. 1;

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BAD ORIGINAL Flg. 5 und 6 Diagramme zur Erläuterung der Erfindung;

Fig. 7 eine Schemadaretellung eines weiteren AusführungsbeispleZes der Erfindung.

Fig. 1 seißt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgcsaäiten Aufzeiohnungsvorrichtung. Ein aus magnetischem Material bssfcßhonder Skalenteil 1 weist an einem Endbereich A eine duroh g®rmu£ magnetische Rasterbildung hergestellte Bezugsunterteilung auf (vgl. Flg. 2). Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 enthält ferner •lsi«n Lesekopf 2 mit einer Signalspule 3» ferner einen Schreibkcpf 4 mit einer Signalspule 5· Der Lesekopf 2 und der Schreibkep? ^;ί sind In einem vorgegebenen Abstand B voneinander auf einer RiIt©rung 6 angebracht. Diese Halterung 6 kann auf einer in Längsrichtung des Skalenteiles 1 verlaufenden Führungsschiene 6' eine Gleitbewegung ausführen. Mit dem Lesekopf 2 1st ein Detektor D verbunden, dessen Ausgangssignal durch eine wellenformstufe P in ein Rechtecksignal umgewandelt wird. Das Ausgangssignal dieser Stufe P wird einem Verstärker A zugeführt; das hierdurch verstärkte Signal wird dem Schreibkopf 4 zugeführt. Der Lesekopf 2 und der Schreibkopf 4 werden zweckmäßig als VlelspaltkOpfe entsprechend dem US Patent 3 308 449 ausgebildet.

Die Fig. 3a und 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Gleitführung der Halterung 6 an der Führungsschiene 6*. Ein Abständselement 7 dient zur Befestigung des Lesekopfes 2 an der

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Halterung 6, während der Schreibkopf 4 mittels eines weiteren AbstandeelcEtents 7* gleitbeweglich an der Halterung 6 befestigt ist. Die Halterung 6 ist mit dem schwalbenschwanzfßrmigen Teil der Führungsschiene 6' so in Eingriff, daß sie eine Gleitbewegung längs dos Skalsnteiles 1 ausführen kann. Der Schreibkopf ή kann in Längsrichtung der Führungsschiene 6* genau einjustiert werden, so daß er genau den vorgegebenen Abstand B vom Lesekopf 2 aufweist.

Flg. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Feineinstellung des Schreibkopfes 4. Eine aus nichtmagnetischem Material bestehende Stange 8 ist mit dem unteren Ende des Schreibkopfes 4 verbunden. An der Halterung 6 sind Vorsprünge 9 und 9* vorgesehen. Zapfen 10, 10* greifen durch Löcher 11, 11* des Vorsprunges 9* hindurch und sind mit dem anderen Vorsprung 9 fest verbunden. Diese Zapfen 10, 10* sind durch Löcher 12, 12' der Stange 8 so hindurchgeführt, daß sie diese Stange gleitbeweglich tragen. Zwischen dem Vorsprung 9 und der Stange 8 ist ein« Blattfeder 13 angeordnet, welche die Stange nach rechts su drücken sucht. Zur Feineinstellung dient eine Einstellschraube 14, die durch ein Gewindeloch des Vorsprung«« 9* bindurohg·führt 1st und dl· Stange 8 entgegen der Wirkung der Blattfeder 13 nach links drückt. Mittels der Sohraube 14 kann somit dl· Lage des Schreibkopfes 4 genau eingestellt werden. In Fig. 3b ist das Abstandselement 7* feet angeordnet; seine Kontaktselt· Bit de» Schreibkopf H 1st gleitbeweglich ausgebildet.

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Mit einer solchen Ausführung wird die Besugsskala, die zuvor auf den Bereich A des Skalenteile· 1 durch Magnetische Rasterbildung aufgeseiohnet wurde, to· Lesekopf 2 gelesen und dann durch den Sehreibkopf H auf eine·) anderen Bereich de· Skalenteile· 1 geschrieben. Man kann somit auf der reohten Seite des Bereiohe· A des Skalenteiles 1 eine genaue Qraduierung mit derselben Abstandstellung wie Im Bereich A bersteilen, indem die Halterung 6 auf der Führungsschiene 6' folgeweise verschoben wird. In diesem Falle wird der Abstand B swlschen dem Lesekopf 2 und dem Schreibkopf 4 su βΛό gewählt» wobei der Abstand der einseinen Skalenstriohe, die zuvor aufgeseiohnet wurden, mit Ao beselohnet 1st und m eine ganze Zahl 1st. Dies ermöglicht die Herstellung einer genauen Skalierung auf einen langen Skalenteil und gestattet eine Skalierung selbst dann, wenn der Skalenteil bereits beispielsweise auf einer großen Werkseugmaaohlne angebracht let. Damit werden die bei den bekannten Ausführungen auftretenden Schwierigkeiten vermieden.

Die Ltnge des 8kalentelles 1 sei mit L bezeichnet, der Abstand B swlsoben dem Lesekopf 2 und dem Schreibkopf 4 sei m λο und dl· Line· des Bereich·· A grOfter al· der Abstand B. In diesem Fall· resultiert «in durch die Verschiebung der Besugsskallerung la Berelob A verursachter Fehler ersten· auf «lnern Fehler de· Abstand·· B swUchen dem Leeekepf 2 und dem Schreibkopf 4: (B · mA*e * SXo)₉ wobei 4Ae der Fehler ist,und «weiten· auf einem Fehler der im Bereich A amfgeaelohneten Skalenetrieh·, wenn ein Fehler infolge eines Spiele· der benutzten werkzeugmaschine ver-

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naohlässlgt wird. Dl·«· Fehler treten in Jed·« Folie in eine» Zyklus d·· Abstand·· B auf; wenn daher bei den Skalenatrichen 1« Bereich A wie la ersten Falle kein Fehler vorband·» let und B « η Ao *<f*o, so vergrößert sich ein Fehler von£4o stufenweise bei Jeder Wiederkehr von B, so da* slob em Bud· ein Fehler von M£*o ergibt (vgl. Fig. 5).

Dieser Fehler kann korrigiert werden, indem die Teilstriche neu geschrieben werden» naohdea der Fehler Ober die gesamte Länge des Skalenteiles gemessen wird, wobei CAo ermittelt und der Abstand B entsprechend eingestellt wird.

Der auf der streiten oben erwähnten Ursache beruhende Fehler kehrt la Zyklus B wieder, akkumuliert sich Jedoch nicht (vgl. Flg. 6). Im allgemeinen 1st dieser Fehler klein und liegt in der OruAenordnung einiger Mikrons, spielt somit kein· Roll·. Ist ferner der Lesekopf 2 ein Tlelspaltkopf, so besteht eine Tendern sun Auslöschen kleiner Fahler dureh dl· mittelnde Wirkung des Lesekopfes. Dm dieser Bfftkt bei Jeder Wiederkehr von B wiederholt wird, verringern slab 41· fehler bei Annlherung an das Bnd· des ftkalvntelle«. Mit der erfljtf«ng«g«atsen Aufselohnung wird durch dl· Aufselehitung prattiseb kein Fehler In dl· Teilung eingeführt. Da fern«· dl· Tellwg erfolgen kua, naohdem «ine Vlelsahl kurser ekal«ntelle verbind— OBt₉ »eeteht nioht dl· Gefahr, daft Fabler an den Verbindungsstellen «er gkalentelle hervorgerufen werden. Die Teilstriohe werden ferner — nnh—l an den Verbindungsstellen

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BAD ORIGINAL Slcalenteile aufgezeichnet; die Verwendung der erwähnten Viel-

ermöglicht jedoch eine Reproduktion der aufgezeichneten über eine Vielzahl von Wellenlängen, so daß auch an dieser ui ti lic koine Probleme auftreten.

Erfindungsgcmäß können aonit Streifen geeigneter Länge aus H'itcil, Glas oder dergleichen zu einer einzigen Anordnung verbunden werden und bilden dann einen magnetischen Gradienten mit geauuicn Skalenstrichen. Statt eines solchen Streifens kann auch ein Skalsntoil In Form ein·· langen Bandes benutzt werden, das an bcldsn Enden alt eines Träger straff verbunden 1st, wobei der Träßci* r.n einer Werkzeugmaschine befestigt ist. In diesem Falle befestigt man vorzugsweise ein Dämpfungseleaent aus einem Material, wie GS im Handel unter dem Kamen ¹¹IIOLTOPIiEH¹' erhältlich 1st, an 4er Rückseite des Band··; da die Länge der Teilstriche bei Streckung des Bandes ungenau wird, erfolgt die Herstellung der Teilung durch dl· magnetisch« Aufzeichnung zweckmäßig, wenn das Band der vorgegebenen, gewünschten Spannung ausgesetzt ist. Nan kann ferner auch den Skalenteil wie «in Bandmaß aufwickeln, wobei die Besugsteilung am oberen End· aufgezeichnet 1st.

Flg. 7 zeigt «in ander·· Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein alt Skalenstrloben versehener Skalenteil 15 parallel zu dem Skalontell 1* angeordnet ist, der mit einer Skala versehen werden soll. Parallel zwischen den Skalenteilen 15 und 1* ist eine Führungsschiene 6' angeordnet, längs der «in Lesekopf 2 und ein

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Schleifkopf k gleitbeweglich sind. Der Lesekopf 2 befindet sich somit in Kontakt lait dem Skalenteil 15 und der Schreibkopf k in Eingriff mit dem Skalenteil 1'. Auf diese Welse wird die im Bereich A dea Skalenteiles 15 vorhandene, Bezugsskalenteilung auf Skal&nfcell I¹ übertragen. Zu diesem Zweck 1st ein Kupp lunge-

17 auf der Führungsschiene 6* gleitbeweglich angeordnet. Mit diesem Kupplungsstück 17 sind Kupplungsstangen 16 und 16* befeafcigt, sn denen der Schreibkopf 4 bzw. der Lesekopf 2 angebracht sind. Nachdem auf diese Weise eine Bezugsskalentellung auf dem Skalenteil 1* aufgezeichnet ist, erfolgt die genaue Skalierung des Sk&lenteiles I¹ mit Hilfe der in Fig. 1 beschriebenen Einrichtung. Dies ermöglicht eine genaue Skalierung eines gespannten Skalenteiles und schließt die Möglichkeit des Auftretens von Fehlern durch Streckung des Skalenteiles aus (mit dieser letzteren Fehlerquelle muÄ gerechnet werden, wenn zuvor auf einem vorgegebenen Bereich des Skalenteiles eine Besugstellung vorgesehen wird). Wird der Dehnungskoeffizient des Skalenteiles etwa gleich dem der verwendeten Werkzeugmaschine gewählt, so kann durch eine Dehnung des Skalenteiles kein merklicher Fehler entstehen.

über die beschriebenen Ausführungsbelsplele hinaus sind sahireiche Abwandlungen der Erfindung möglieh. Die Erfindung 1st ferner nicht nur auf die Herstellung langer, genauer Skalen beschränkt. Man kann erflndungsgemäA vielmehr auoh Standardskalen herstellen, indem auf einer solchen Skala ein Bereich der Teilstriche einer Original-Standardskala aufgezeichnet werden. Die

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ermöglicht ferner die Skalierung einer zylindrischen Trommel und 1st auch für den Fall geeignet, daß Signale bestimmter Intervalle exakt auf einem Nagnetband oder dergleichen aufgeg siehst warden. Im letzteren Falle wird üblicherweise ein Wechselstrom konstanter Frequenz auf dem mit konstanter Geschwindigkeit angetriebenen Band aufgezeichnet; wegen des ⁿwow and flutter"-Effektes kann Jedoch eine Genauigkeit mit einem Fehler kleiner als 10 ^J nicht erwartet werden. Im Falle der Nagnetskala läßt sich dagsgen mit LeichtIgKeIt eine Fehlergenauigkeit von weniger als 10 ji pro 1 m erreichen, so da£ dann, wenn die Streckung des Bandas vernachlässigbar 1st, eine glelehaA&lge Aufzeichnung mit einem Fehler von 10 ^J möglich 1st. Dies stallt eine sehr wirksame Einrichtung zur Nessung des "wow and flutter'-Effektes von Tonbandgeräten dar.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Io Vorrichtung zur magnetischen Aufzeichnung einer Gradientinformatlon auf einem magnetischen MIttel, mit einer Halterung, einem auf dieser Halterung befestigten ersten Magnetkopf, einem auf der Halterurig in einem vorgegebenen Abstand vom ersten Magnetkopf angebrachten zweiten Magnetkopf, einem Teil aus magnetischem Material, der zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetkopf angeordnet und diesen KSpfen magnetisch benachbart ist, wobei sich ein Bereich dieses Teiles aber den zweiten Magnetkopf hinaus erstreckt, ferner mit einer vorgegebenen Länge einer auf diesem Teil aufgezeichneten Gradientinformation, die von ersten Magnetkopf abnehmbar 1st, dadurch gekennzeichnet, daß die vom ersten Magnetkopf aufgenommene, aufgezeichnete Gradientinformation durch den zweiten Magnetkopf auf dea verlängerten (Ober den zweiten Kopf hinaus gehenden) Bereich des Teiles aus magnetischem Material durch den zweiten Magnetkopf reproduzierbar 1st.

   2. Vorrichtung nach Anapruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Magnetkopf und der Halterung einstellbare Elenente vorgesehen sind, dl· «in« Einstellung des vorgegebenen Abstandes zwischen den beiden Magnetkopf en gestatten.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet, daft die Halterung erste und swelte, voneinander alt Abstand angeordnete

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   Voreprünge aufweisen, daß mit dem zweiten Magnetkopf eine Stange aus nichtmagnetischem Material verbunden ist, die zwischen den ersten und zweiten Vorsprflngen angeordnet 1st, daß weiterhin zwischen den ersten und zweiten Vorsprangen Zapfen bzw. Achsen vorgesehen sind, die durch die Stange so hindurchgreifen, daß der zweite Magnetkopf auf diesen Zapfen gleitbeweglich gehaltert ist, daß weiterhin zwischen dem ersten Vorsprung und der Stange wenigstens ein Federelement vorgesehen ist und zwischen dem zweiten Vorsprung und der Stange wenigstens ein Einstellelement vorhanden 1st, so daß eine Bewegung dieses Einstellelenentes die Stange und den zweiten Magnetkopf auf den Zapfen bewegt.

   H, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß »wischen den ersten und den eweiten Magnetkopf ein Detektor geschaltet ist, dessen Mngang an den «raten Magnetkopf angeschlossen ist, ferner eine an den *"^Λοκτ% dieses Detektors angeschlossene WeIlenformstufe, deren *"»gft"g mit dem Eingang ein·· Verstärkers verbunden ist, dessen Ausgang mn den zweiten Magnetkopf angeschlossen ist

   5. Vorrichtung nach Axwproeh 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Abstand evlMten am ersten und dem zweiten Magnetkopf kleiner als dl« Läng« der auf dem Teil aus magnetischem Material aufgezeichneten Oradiantinfonsatlon 1st.

   6. Vorrichtung zur mftgn»tl«eh«n Aufzeichnung einer Oradlentinfor-

   .Il

   ■ation auf eine« magnetischen Mittel, dadurch gekennzeichnet, daft

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   mit dem einen Ende einer Halterung ein erster Magnetkopf und mit dem anderen Ende dieser Halterung ein zweiter Magnetkopf so verbunden ist, daß die beiden Magnetkopfe nach entgegengesetzten Richtungen weisen, daß ferner magnetisch benachbart zum ersten Magnetkopf eine bestimmte Länge einer aufgezeichneten Oradlentlnformation vorgesehen ist, daß magnetisch benachbart zum zweiten Magnetkopf ein Teil aus magnetischem Material angeordnet 1st, wobei die Länge des aufgezeichneten Gradienten und der Teil aus magnetischem Material parallel zueinander angeordnet sind, und daß der erste und zweite Magnetkopf elektrisch durch Schaltungselemente verbunden sind, die eine Viedergabe der Oradlentlnformation auf dem Teil aus magnetischem Material bewirken.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Halterung vorgesehen let, mit der ein dritter Magnetkopf verbunden 1st, daß ferner mit der zweiten Halterung ein vierter Magnetkopf in einer vorgegebenen Entfernung von deft dritten Magnetkopf verbunden 1st, da* ferner der dritte Magnetkopf auf die Oradlentlnformation einstellbar 1st, die auf de« Teil aus magnetischem Material wieder aufgeseiohnet wurde,and da* der vierte Magnetkopf in der Mine dieses Teiles aus magnetischem Material, jedoch in einem von aufgezeichneten Informationen freien Bereich einstellbar ist, und da* der dritte und vierte Magnetkopf Ober elektronische Einrichtungen zur Viedergabe der wieder aufgezeichneten Gradientinformation auf benachbarten Bereichen des Teiles aus magnetischem Material verbunden sind.

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   8. Vorrichtung zur magnetischen Aufzeichnung einer Gradientinformation auf einem magnetischen Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß ©Sna Längs aufgeseichnoter Gradientinformation, ein Teil aus magnetiüssham Material, Einrichtungen zur Abnahme der Qradlentlnformation auf dor Länge des aufgezeichneten Gradienten sowie Einrichtungen zur Wiedergabe der Gradientinformation auf dem Teil aus magneti-Material vorgesehen sind.

   $. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wlodergabeelnrichtung einstellbar ist, so da£ ein vorgegebener Abotand zwischen der Leseeinrichtung und der Wiedergabeeinrichtung erzielbar 1st.

   10. Verfahren zur magnetischen Aufzeichnung einer Gradientinformatlon auf einem magnetlachen MIttel, dadurch gekennzeichnet, da& eine vorgegebene Länge einer magnetischen Qradientinformation von einer Länge magnetischen Material·· abgetastet wird,und daft diese Lang· aufgezeichneter GradientInformation unmittelbar daneben auf dem Magnetmaterial reproduziert wird.

   11. Vorrichtung zur magnetischen Aufzeichnung einer Gradientinformation auf einem magnetischen MIttel, dadurch gekennzeichnet, daA eine Lange ιλο aufgezeichneter Oradlentinformation vorbanden ist, wobei m «in· ganze Zahl und Λο der Abstand zwischen den Gradlentllnlen 1st, daft weiterhin eine Halterung mit einem ersten Magnetkopf und einem zweiten Magnetkopf vorgesehen ist, wobei der Abstand

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   der beiden Magnetköpfe nA*o beträgt, wobei η kleiner als m 1st, daß die beiden Magnetköpfe der Länge der aufgezeichneten Gradient-Information magnetisch benachbart sind, dafi weiterhin von der Länge aufgezeichneter Qradientinforraation ein hiermit einstückig ausgebildeter baw. verbundener Teil aus magnetischen Material ausgeht und daß die beiden Magnetköpfe durch elektrische Schaltungselemente miteinander verbunden sind, so daß die Bewegung des ersten Magnetkopfes längs der Länge des aufgezeichneten Gradienten eine zweite Länge einer Gradlentinfornatlon auf dem Teil unmittelbar benachbart zu der Länge der aufgezeichneten Gradientinformation reproduziert.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Magnetkopf und der Halterung Elemente zur Lageeinstellung des zweiten Magnetkopfes zwecks Erzielung eines bestimmten Abstandes nA*o vorgesehen sind.

   13. Vorrichtung zur magnetischen Aufzeichnung einer Gradlentlnformatlon auf einem magnetischen Mittel» dadurch gekennzeichnet, daA eine Länge aufgezeichneter Gradientinformation vorgesehen ist« ein Tell «us magnetisierbar«« Material, eine Einrichtung zur Abtastung, der Oradientinformation sowie eine Einrichtung zur Wiedergab· dieser^ Gradientinformation auf dem Teil aus magnetisierbar·« Material.

   1*. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

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   Elemente zur Abtastung der wlederaufgeseiohneten Länge der Ora

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   <1i£H& !information auf dem Teil aua magnetisierbarem Material vor geseiisn cind sowie Elemente zur Wiedergabe dieser aufgezeichneten der Qradlentinformation auf den magnetieierbaren Material 'cdch einer anschließenden Länge dieses Materlales.

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