DE1940103C3 - Bodenbelag zum Übertragen von elektrischer Energie - Google Patents
Bodenbelag zum Übertragen von elektrischer EnergieInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Bodenbelag zum Übertragen von elektrischer Energie an Empfaneseeräte
bestehend aus zwei durch eine isolierende Mittelschicht voneinander getrennten, elektrisch leitenden
Schichten und je einer die obere und untere leitende Schicht abdeckenden Isolierschicht, wobei die Lmpfaneseeräte
auf dem Bodenbelag an Deheb.gen Stellen aufstellbar sind und durch in den Bodenbelag e.ndringende
Kupplungstaster mit den elektrisch ieUenden, an eine äußere Stromquelle angeschlossenen Schichten
verbunden werden. .
Es ist ein aus mehreren Schichten der vorbeschnebenen
Art bestehendes flächenhaftes Gebilde unter anderem zum Aufbau einer Modelleisenbahn bekannt
iUS-PS 33 83 641), bei dem die Festlegung des Gleises mit Hilfe verschieden langer Metallstifte erfolgt. Die
langen Metallstifte durchdringen eine untere Metallfolie und die kurzen Metallstifte eine obere Metallfolie.
Hierdurch werden stromleitende Verbindungen herge-
Es ist ferner ein als Gewebe bezeichnetes Gebilde
bekannt (DT-PS 1 46 767), das aus zwei in gleichen Abständen zusammengenähten Kautschuklagen besteht.
Hierdurch entsteht auf der ganzen Fläche des Gewebes eine Anzahl von Hohlräumen, in denen Stromleiter untergebracht
werden. Letztere bestehen aus einer oder mehreren Lagen eines Metallgewebes, die zwischen
Korkstreifen eingeschlossen sind. Die geraden und ungeraden Nummern der Stromleiter sind an ihren Enden
jeweils mit zwei Stromschienen von verschiedener Polarität verbunden. Zum Anschluß von Glühlampen an
die Stromleiter sind die Fassungen der Glühlampen mit zwei Stiften versehen, die in das Gewebe zweier
Stromschienen verschiedener Polarität eindringen. Das Gewebe ist für eine Deckentäfelung, Zeltdächer oder
andere Flächen aus isolierendem Stoff für dekorative Lichteffekte bestimmt und daher mit dem Gegenstand
der Erfindung nicht vergleichbar.
Eine andere bekannte Anschlußvorrichtung für Glühlampen besteht aus zwei parallel und mit Abstand
übereinander angeordneten, gegeneinander isolierten Drahtnetzen (DT-PS 1 37 282). Der Stromanschluß erfolgt
durch einen an der Fassung einer Glühlampe angebrachten Metalistift, dessen oberer an der Fassung
liegender Teil mit einer Isolierschicht versehen ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein in bestimmter Weise ausgebildeter Bodenbelag, mit dem ein Raum, vorzugsweise
ein Klassenraum, ausgelegt wird, und der ständig liegenbleibt. In dem Klassenraum befindet sich
eine Anzahl von Lernplätzen; jeder dieser Plätze ist mit Empfangsgeräten für Ton- und Bildsignale ausgerüstet,
die von einer zentralen Verteilungs- und Kontrollstelle dem Schüler übermittelt werden. Soll eine solche Anlage
allen Anforderungen gerecht werden, müssen die Lernplätze in dem Klassenraum frei bewegbar sein, um
verschiedene Lehrmethoden anwenden zu können, ohne die sonst üblichen Anschlußleitungen zu den
Lernplätzen verlegen zu müssen. Die Anlage benötigt daher einen Bodenbelag, der eine Anzahl von Kanälen
für Ton- und Bildsignale sowie elektrische Leistung aufzunehmen und weiterzuleiten in der Lage ist. Dann
können die Empfangsgeräte an jeder beliebigen Stelle mit dem Bodenbelag gekuppelt und ihm Signale oder
elektrische Leistung entnommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bodenbelag zu schaffen, der die vorerwähnten Forderungen
erfüllt, und das Aussehen eines üblichen Bodenbelages, z. B. eines Teppichs od. dgl., hat und genauso halt-
jar ist
Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Bodenbelag der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
darin, daß die isolierende Mittelschicht aus biegsamem Kunststoff konstanter Dicke mit für die Übertragung
von im Videospektrum liegender Mikrowellenenergie niedrigen Dävnpfungseigenschaften besteht,
und die Kupplungstaster zusätzlich zur Entnahme dieser Mikrowellenenergie ausgebildet oder besondere
Kupplungstaster für diesen Zweck vorgesehen sind.
Die Vorteile eines in vorstehender Weise aurgebildeten Bodenbelages bestehen außer der bereits erwähnten
Möglichkeit, die Emplangseinheiten an beliebigen Stellen des Bodenbelages aufstellen zu können, noch
darin, daß der Bodenbelag dank der Übertragung der Signalenergie mittels Mikrowellen eine Anzahl von Kanälen
für Ton- und Bildsignale und außerdem elektrische Leistung aufzunehmen und weiterzuleiten in der
Lage ist, ohne auch nur eine Anschlußleitung zu den Empfangsstellen heranführen zu müssen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsform des Bodenbelages. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Anlage zum Verteilen von Informationen unter Verwendung
eines Bodenbelages nach der Erfindung,
F i g. 2 ein Blockschema der in F i g. 1 gezeigten Anlage mit einer Querschnittsansicht eines Bodenbelages
nach der Erfindung,
Fig.3 eine Teilschnittansicht eines Bodenbelages
nach der Erfindung mit einem Mikrowellen-Kupplungstaster in Betriebsstellung,
Fig.4 einen'Grundriß eines abgewandelten Bodenbelages
nach der Erfindung,
Fig.5 eine Schnittansicht entlang der Linie 15-15
der F i g. 4,
Fig.6 eine Schnittansicht entlang der Linie 16-16
der Fi g. 4,
F i g. 7 eine perspektivische Schnittansicht eines in den Bodenbelag eingedrückten Kupplungstasters zur
Entnahme elektrischer Leistung für die Stromversorgung der Empfangsgeräte.
F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Informations-Verteilungsanlage
unter Verwendung eines Bodenbelages 80 nach der Erfindung. Die Anlage enthält eine zentrale Steuerungs- und Verteilungsanlage
90, von der Bild- oder Tonsignale ausgesendet werden. Sie ist durch elektrische Leitungen oder ein Koaxialkabel
12 mit dem Bodenbelag 80 verbunden, mit dem ein Raum, z. B. ein Klassenraum 13, ausgelegt ist.
Auf dem Bodenbelag steht eine Anzahl von Empfangseinheiten 17. Bei dem angenommenen Beispiel
eines Klassenraumes sind den Empfangseinheiten Lernplätze zugeordnet, die aus einem Stuhl mit einem
Sitz 18 und Beinen 19 sowie einem Pult 20 bestehen. Jeder Lernplatz ist ferner mit einem Bildempfänger 21
und einem Lautsprecher 22 oder anderen Lehrvorrichtungen ausgebildet. Er ist außerdem mit einer Kupplungsvorrichtung
23 versehen, die in den Bodenbelag eindringt und aus ihm die elektrische Leistung
und/oder Hör-Bildsignale ableitet. Da die Verteilungsstelle diese Informationen auf verschiedenen Kanälen
gleichzeitig aussenden kann, können mehrere Lernplätze mit verschiedenem Unterrichtsstoff versorgt werden.
Demzufolge ist jeder Lernplatz bzw. jede Empfangseinheit mit Steuer- und Wählschaltern ausgerüstet,
so daß ein Schüler einen der Informationskanäle und damit einen gewünschten Lehrstoff auswählen
kann.
F i g. 2 zeigt ein Blockschema, das das funktionell Zusammenwirken der Bauteile in der Steuerungs- und
Verteilungsanlage 90 und der Bauteile an einem Lernplatz veranschaulicht. Die verschiedenen Mikrowellenbauteile
der Anlage sind allgemein bekannt, so daß sich deren Beschreibung erübrigt Von der in der Anlage 90
enthaltenen zentralen Steuerungsstelle 91 aus gelangt
ίο die vorgewählte Bild- und/oder Hörinformation zu
einem Mikrowellen-Modulator 92, in dem sie in die Form von Mehrkanal-Mikrowellensignalen umgesetzt
wird. Diese elektromagnetische Signalinformation wird einem Mikrowellenmischer oder Diplexer 93 und dann
einem Mikrowellenkuppler 94 zugeführt; letzterer leitet die Mikrowellensignale in den im ganzen mit 80 bezeichneten
Bodenbelag weiter.
Auf dem Bodenbelag können die Empfangseinheiten, z. B. die Lernplätze 17, die im Blockschema der F i g. 2
durch eine gestrichelte Umrandung gekennzeichnet sind, an irgendeiner geeigneten Stelle vorgesehen werden,
wie dies schon erwähnt wurde. Jede Empfangseinheit bzw. jeder Lernplatz ist mit einem Mikrowellenkupplungstaster
95 versehen, der durch eine Übertragungsleitung 96 mit einem kombinierten Mikrowellen-Demodulator/Modulator
97 verbunden ist. Der Kupplungstaster 95 durchdringt den Bodenbelag, und sein unteres Ende entnimmt einer Isolierstoffschicht 83 Mikrowellenenergie,
wie noch erläutert werden wird.
Außerdem ist der Diplexer 93 sowohl für die empfangenen Signale zur Benutzung durch den Lernplatz als
auch Für die vom Lernplatz zur zentralen Steuerungsstelle 91 zurückübermittelten Signale vorgesehen. Ein
LeisUingsanschluß 36a, wie z. B. der in F i g. 7 dargestellte Kupplungstaster 36, durchdringt den Bodenbelag
und hat, wie in F i g. 2 durch zwei senkrechte Pfeile angedeutet ist, Verbindung mit den leitenden Schichten
81 und 82. Er entnimmt diesen Schichten die elektrische Energie zum Betrieb des am Lernplatz stehenden BiId-
und Tonempfängers sowie gegebenenfalls für andere Lehrgeräte. Diese elektrische Energie kann Gleichoder
Wechselstrom verhältnismäßig niedriger Spannung etwa unter 25 Volt sein. Es können aber auch
höhere Spannungen von etwa 120 Volt verwendet werden.
Der Kupplungstaster 36 wird später noch beschrieben werden.
Der in F i g. 3 gezeigte Bodenbelag 80, der mit dem im Blockschema der F i g. 2 enthaltenen Bodenbelag 80
übereinstimmt, dient als Medium zum Übertragen von im Videospektrum liegender Mikrowellenenergie. Zusätzlich
ist er zum Übertragen von elektrischer Leistung für die an den Lernplätzen befindlich''η stromverbrauchenden
Geräte verwendbar, wie dies später noch beschrieben werden wird.
Der Bodenbelag 80 enthält zwei voneinander getrennte Schichten 81 und 82 aus einem elektrisch leitenden
Werkstoff. Sie können aus Metallfolie oder gewebten Metallitzen bestehen oder aus kleinen Metallteilen
zusammengesetzt sein und eine biegsame leitende Fläehe
bilden. Die obere leitende Schicht 81 dient zur Herstellung einer elektrisch geerdeten Ebene. Die Schichten
SI und 82 können eine unterschiedliche Stärke haben, die von dem verwendeten Werkstoff und der besonderen
Anwendung des Bodenbelages 80 abhängt.
Zwischen den leitenden Schichten 81 und 82 liegt eine Schicht 83 aus dielektrischem Werkstoff, die die
leitenden Schichten in einer bestimmten Maßbeziehung voneinander trennt, so daß durch die Schicht 83 elek-
tromagnetische Energie bei Mikrowellenfrequenzen übertragen werden kann. Diese signalführende Schicht
83 besteht vorzugsweise aus einem leichten biegsamen Kunststoff, z. B. einem der bekannten geschäumten
oder klaren Kunststoffe, erfindungsgemäß mit niedrigen Dämpfungseigenschaften. Mit der unteren leitenden
Schicht 82 ist eine isolierende, vorzugsweise aus biegsamen, nichtentzündbarem Kunststoff bestehende,
Schicht 84 verbunden. Mit der oberen leitenden Schicht 81 ist eine Schicht 8.5 aus gleichem Werkstoff verbunden,
die mit einem gewebten oder büscheligen Stoff bzw. Teppich, 86 versehen sein kann. Zwischen dieser
außen liegenden Schicht 86 und der sich darunter befindlichen Schicht 85 wird zweckmäßig eine flüssigkeitsdichte
Schicht 87 vorgesehen. Sie kann aus einer fließfähigen oder gummiartigen Substanz bestehen, die
zusammenfließt und Löcher schließt, die beim Durchdringen der Kupplungstaster in den Bodenbelag entstehen.
Die F i g. 4 bis 6 zeigen eine andere Form eines geschichteten
Bodenbelages 80a, der ebenfalls sowohl Mikrowellen-Signalenergie als auch elektrische Leistung
für stromverbrauchende Empfangseinheiten überträgt. Dieser Bodenbelag 80a gleicht dem Bodenbelag 80 in
F i g. 2 oder 3, ausgenommen, daß zusätzlich eine Vielzahl von feinen leitenden blanken Drähten 112 in jeder
der beiden voneinander getrennten Schichten 81a und 82a aus elektrisch leitfähigem Werkstoff eingebettet
sind. Die leitenden Schichten 81a und 82a bestehen vorzugsweise aus einem leitfähigen Kunststoff von gleichmäßiger
Dicke. Die Drähte 112 sind parallel zueinander und horizontal in verhältnismäßig kleinem Abstand
voneinander angeordnet, wie dies die F i g. 4 erkennen läßt. Ein in den Bodenbelag eingeführter Kupplungstaster
kommt dadurch in die Nähe wenigstens eines der Drähte 112, wobei es keine Rolle spielt, wo er in den
Bodenbelag eingeführt wurde. Der genannte Kupplungstaster, der später noch beschrieben wird, dient zur
Entnahme von elektrischer Leistung für die stromverbrauchenden Geräte.
Wenn der Stift des Kupplungstasters zum Trennen der im Bodenbelag liegenden Drähte 112 dünn ist (z. B.
3,2 mm Durchmesser bei im Abstand von 50 mm liegenden Drähten), kann die Verwendung eines Mehrfachstift-Kupplungstasters
erwünscht sein. In jedem Fall wird ein den leitenden Schichten und den darin
eingebetteten Drähten zugeführter Strom stets einen Weg niedrigen Widerstands zu einem Kupplungstaster
finden. Diese Drähte steigern wesentlich die stromleitende Fähigkeit des leitfähigen Kunststoffs. Sie erlauben
folglich, einen weniger teuren Kunststoff mit einer verhältnismäßig geringen Leitfähigkeit zu verwenden.
An den Rändern entlang eines Teils des Bodenbelages 80a sind die Drähte 112 parallel geschaltet und mit
einem Sammeldraht 114 verbunden, der bei verlegtem Bodenbelag an eine Stromquelle 115 angeschlossen ist.
Dieser Sammeldraht ist abgeschirmt, sehr biegsam und flach. Bei angeschlossener Stromquelle herrscht zwischen
den Drähten 112 in den beiden Schichten 81a und
82a ein Potential, jedoch keines zwischen den Drähten in einer Schicht
Wie die F i g. 5 und 6 zeigen, befindet sich zwischen den Schichten 81a und 82a ein dielektrisches Material
83a zur Fortpflanzung von im Videospektrum liegenden Mikrowellen. Es kann aus verschiedenen Materialien,
z. B. einer biegsamen Bahn aus Schaumkunststoff oder Silikonkautschuk, hergestellt sein. Entlang jedes
Randes eines Abschnitts des Bodenbelages 80a ist ein Streifen Mikrowellen absorbierenden Materials, z. B.
116, zwischen den Schichten 81a und 82a eingefügt. Ferner ist ein Randstreifen 118 aus isolierendem Material
an der Außenseite jedes absorbierenden Streifens befestigt, und ebenso sind Schichten 84a und 85a aus
dem gleichen isolierenden Material jeweils an den leitenden Schichten 81a und 82a angebracht. Oben auf
dem Bodenbelag 80a liegt eine Schicht 86a aus Teppichflor, darunter eine flüssigkeitsdichte Schicht 87a.
ίο Der in F i g. 3 in Einzelheiten dargestellte Kup'plungstaster
95 löst das Problem, Mikrowellen-Signale aus dem Bodenbelag zu einer auf ihm freibeweglichen
Empfangseinheit zu übertragen. Der Kupplungstaster enthält bei der gezeigten Ausführungsforni im wesentlichen
ein metallisches Rohrstück 98, daß einen Hohlleiter mit der richtigen Querschnittsform und Größe bildet
und mit der Frequenz und der Art der durch den Bodenbelag zu übertragenden Mikrowellenenergie im
Einklang steht. Nahe seinem unteren Ende ragt eine ίο metallische Tasterspitze 99 in die Mitte des Belages, sie
ist aber isoliert von dem einen Hohlleiter bildenden Rohrstück 98. Die Tasterspitze 99 stellt die erforderliche
Kupplung mit der äußeren Schaltung des Lernplatzes her zum Einführen oder Herausführen von Mikrowellenenergie
in die bzw. aus der dielektrischen Schicht 83 zwischen den leitenden Schichten 81 und 82 des Bodenbelages
80. Das untere Ende der Tasterspitze 99 erstreckt sich über das Rohrstück 98 hinaus und ist in
einem verhältnismäßig harten dielektrischen Kunststoff 100 eingekapselt, der die Tasterspitze beim Eindrücken
des ganzen Kupplungstasters 95 in den Bodenbelag schützt und sie zentriert hält. Die F i g. 3 zeigt nur eine
der möglichen Ausbildungen des Kupplungstasters. Hier ist das Rohrstück 98 in einem fußbetätigbaren
Kolben 101 angeordnet, der in einem am Stuhlbein 19a angebrachten Kolbengehäuse 102a bewegbar ist.
Ein Anschlag, z. B. ein Flansch 103 am Rohrstück 98, sorgt dafür, daß die Tasterspitze beim Abstützen des
Flansches am Bodenbelag gleich tief in die dielektrisehe Schicht 83 eindringt. Das obere Ende des Rohrstückes
98 ist mit einem biegsamen Signalleiter, z. B. einem metallischen balgartigen Leiter 96, verbunden.
Dieser führt durch einen Hohlraum im Stuhlbein 19a zum Modulator und Demodulator eines Lernplatzes.
F i g. 7 zeigt eine der möglichen Ausführungsformen eines Kuppiungstasters 36 zur Entnahme elektrischer
Leistung für die Stromversorgung einer an einem Lernplatz befindlichen Empfangseinheit.
Wie bereits erwähnt, enthält der Bodenbelag zwei leitende Schichten 81 und 82. die durch eine dielektrische
Schicht 83 voneinander getrennt sind. Eine obere Schicht 85 und eine untere Schicht 84 aus Isolierstoff
decken jeweils die beiden leitenden Schichten ab. Über der obersten isolierenden Schicht 85 kann eine Schicht
86 aus einem Teppich vorgesehen sein. Der Kupplungstaster 36 ist durch ein Kabel 44 an der Empfangseinheit
befestigt, oder er stellt, wenn er in einem Stuhlbein untergebracht ist, den in den Bodenbelag eindringenden
Typ dar. In diesem Fall enthält er konzentrisch angeordnete zylindrische Hülsen aus leitendem und isolierendem
Werkstoff. Der zentrale Stift 45 besteht aus einem verhältnismäßig harten Werkstoff und ist zum
leichten Eindringen in den Bodenbelag zugespitzt. Umgeben ist der Stift von einer kurzen Hülse 46 aus Isolierstoff,
darüber folgen eine kürzere leitende Hülse und schließlich eine noch kürzere Außenhülse 48 aus
Isolierstoff mit einem flanschförmigen Abschlußteil Zwei Leiter 50 und 51 führen den leitenden Schichten
81 und 82 elektrische Leistung aus einer äußeren Stromquelle zu. Der Kupplungstaster 36 braucht nur so
weit in den Bodenbelag hineingedrückt zu werden, bis sein Abschlußteil 49 mit der Teppichoberfläche 86 auf
gleicher Höhe liegt. In dieser Stellung hat das normalerweise bloßliegende Ende des Stiftes 45 mit der
leitenden Schicht 82 Kontakt und das bloßliegende Ende der Hülse 47 Kontakt mit der oberen leitenden
Schicht 81. Kupplungstaster der beschriebenen Art
oder in ähnlichen Ausführungen sind, wie in der Beschreibungseinleitung
dargelegt ist, bekannt.
Selbstverständlich kann ein Kupplungstaster nach F i g. 3 mit einem Kupplungstaster nach F i g. 7 kombiniert
werden, so daß eine Mehrfach-Tastvorrichtung zum Übertragen sowohl von Signalenergie im Mikrowellenbereich
als auch von elektrischer Leistung für die Stromversorgung der Empfangseinheiten entsteht.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Bodenbelag zum Zuführen von elektrischer Energie an Empfangsgeräte, bestehend aus zwei
durch eine isolierende Mittelschicht voneinander getrennten, elektrisch leitenden Schichten und je
einer die obere und untere leitende· Schicht abdekkenden
Isolierschicht, wobei die Empfangsgeräte auf dem Bodenbelag an beliebigen Stellen aufstellbar
sind und durch in den Bodenbelag eindringende Kupplungstaster mit den elektrisch leitenden, an
eine äußere Stromquelle angeschlossenen Schichten verbunden werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittelschicht (83; 83a) aus biegsamem Kunststoff konstanter Dicke mit für die Übertragung
von im Videospektrum liegender Mikrowellenenergie niedrigen Dämpfungseigenschaften besteht
und die Kupplungstaster zusätzlich zur F.ntnahme der Mikrowellenenergie ausgebildet oder
besondere Kupplungstaster (95) für diesen Zweck vorgesehen sind.
2. Bodenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelschicht (83; 83a) aus dielektrischem
Schaumkunststoff besteht.
3. Bodenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Isolierschicht (84a; 85) aus
plastischem Material mit einem darüber liegenden teppichähnlichen Gewebe (86a; 86) besteht).
4. Bodenbelag nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen Isolierschicht
(85) und dem teppichähnlichen Gewebe (86; 86a) eine gummiähnliche, nichtleitende und feuchtigkeitsdichte
Schicht (87; 87a) vorgesehen ist.
5. Bodenbelag nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrisch leitenden Schichten (81; 82) je aus einer Metallfolie bestehen.
6. Bodenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (81;
82) je aus einem Metallgewebe bestehen.
7. Bodenbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (81;
82; 81a, 82a) je aus einem leitfähigen Kunststoff bestehen.
8. Bodenbelag nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der beiden elektrisch
leitenden Schichten (81a; 82a) eine Vielzahl von parallel laufenden dünnen Drähten (112) in kleinem
Abstand voneinander eingebettet ist, und bei angeschlossener Stromquelle zwischen den Drähten beider
Schichten eine Spannungsdifferenz, jedoch keine zwischen den Drähten in jeweils einer Schicht
besteht.
9. Bodenbelag nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (112) etwa 50 mm voneinander
entfernt sind.
10. Bodenbelag nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (112) in den aus
leitfähigem Kunststoff bestehenden elektrisch leitenden Schichten eingebettet sind.
11. Bodenbelag nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den leitenden Schichten (81a; 82a) längs den Seiten
des Bodenbelages Streifen (116) aus Mikrowellenenergie absorbierendem Material angeordnet sind
(F ig. 5).
103 2
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