DE1947555A1 - Impuls-Generator fuer aus Impulsen zusammengesetzte Daten-Worte - Google Patents

Description

Iwatsu Electric Company Limited 1947555

Tokio ι Japan

19, Sep. 1969

Impuls-Generator für aus Impulsen zusammengesetzte

Daten-Worte

Die Erfindung betrifft eine neuartige Generator-Schaltung für in der Datenverarbeitung verwendete, aus einzelnen Impulsen zusammengesetzte sog. Daten-Worte. (Byte). Der im folgenden benutzte Ausdruck "Wort" bedeutet eine Impulsreihe aus η Impulsgruppen (n Bits), welche zeitlich einem Bezugs-Taktimpuls entsprechen und die beim Auftreten oder Fehlen bestimmter Impulse ("1" oder "0") in η Bits eine gewisse Bedeutung beinhalten. Wenn ein Impuls in einer dem Taktimpuls entsprechenden Position vorhanden ist, beinhaltet die Impulsreihe an dieser Stelle eine binäre "1", während eine binäre "0" auftritt, wenn sich kein Impuls in einer entsprechenden Position befindet. Ein Wort kann also beispielsweise durch eine Kode wie 10 110 0 1 dargestellt sein.

Derartige Worte werden derzeit verbreitet in Datenverarbeitungsanlagen, wie elektronischen Rechnern und dgl., angewandt«* Da derartige Anlagen eine große Datenmenge pro Zeiteinheit verarbeiten müssen, ist es notwendig, jedes Wort aus Impulsen hoher Folgefrequenz zu bilden» Bekanntlich bestehen die herkömmlichen Generatoren zur Impulserzeugung für Worte aus logischen Schaltungen, beispielsweise einem Ringzähler, einem Binärzähler, einer Festfrequenzteiler-Schaltung oder einem nach dem Prinzip der Mehrheitsentgcheidung arbeitenden logi-

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sehen Zähler, wobei jede dieser logischen Schaltungen aus Transistoren allein oder einer Kombination aus Transistoren und mit hoher Schaltgeschwindigkeit arbeitenden Dioden, wie Tunnel-Dioden, besteht. Die Arbeitβgeschwindigkeit derartiger herkömmlicher Generatoren ist wegen der unvermeidbaren Begrenzung infolge der relativ geringen Ansprechgeschwindigkeit von Transistoren nicht hoch genug, so daß bei den am schnellsten arbeitenden bekannten logischen Schaltungen die Impulsfolgefrequenz eines Worts bei höchstens etwa 500 MHz liegt«

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung eines verbesserten Impuls-Generators, der mit höheren Taktfrequenzen von beispielsweise 2 GHz arbeitet.

Dabei soll erfindungsgemäß insbesondere ein neuartiger Impuls-Generator, bestehend aus einer Anzahl von Parallelschaltungen mit jeweils einer in Reihe geschalteten Verzögerungsschaltung und einem Impulsgeber, welcher einer binären 0 «fcder 1 entsprechende Impulse durch selektive Unterbrechung einer oder mehrerer der Parallelschaltungen in einer Serie zu erzeugen vermag.geschaffen werden·

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung einen Taktimpuls-Generator für Wortimpulse, bestehend aus einem Signalgenerator, einem an den Signalgenerator angeschlossenen und eine Anzahl von Ausgangsklemmen aufweisenden Verteiler, einer Anzahl von an die jeweiligen Ausgangsklemmen des Verteilers angeschlossenen Parallelschaltungen,von denen jede eine Verzögerungsschaltung und einen damit in Reihe geschalteten Impulsgeber aufweist, und einem Mischer mit zur Aufnahme der Ausgänge von den betreffenden Parallelschaltungen geschalteten

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Eingangslclemmen und einer einzigen Ausgangsklemme, wobei die Parallelschaltungen unterschiedliche Laufzeiteigenschaften besitzen, welche jedoch von Schaltung zu Schaltung um«fen gleichen Betrag differieren·

Im folgenden ist die Erfindung in bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Impuls· generators für Daten-Worte mit den Merkmalen der Er. findung,

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild des erfindungsgemäßen . Impuls-Generators,

Fig. 3a bis 3 d Darstellungen von Signalformen zur Erläuterung der Arbeitsweise des bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Impulsgebers,

Fig. ka und kb graphische Darstellungen der durch den erfindungsgemäßen Impulsgenerator erzeugten Ausgangs-Impulse und

Fig. 5 ein Schaltbild eines abgewandelten Impulsgebers mit den Merkmalen der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Impulsgenerator weist einen Generator G zur Erzeugung einer Sinuswelle bzw. eines Impulses, einen Verteiler A zur Aufteilung des Generator-Ausgangs auf eine Anzahl von η Ausgängen, jeweils mit den η Ausgangsklemmen des Ver-

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tellers A verbundene Verzögerungsschaltungen D , D ···,· D , durch die jeweiligen Verzögerungsschaltungen aktivierte

Impulsgeber P , P₀ ···.· P sowie einen Mischer zum Zusammenl «2 η

mischen der Ausgänge der betreffenden Impulsgeber zwecks Lieferung eines Ausgangs an einer Ausgangsklemme 0 auf, wie dies in Fig, 1 schematisch dargestellt ist. Zur Erleichterung des Verständnisses der dataillierten Schaltung gemäß Fig. 2 sind die Verzögerungsschaltungen D₁ D ..... D iiiytolgenden

χ Λ η

allgemein als Verzögerungseinrichtungen D und die Impulsgeber

P, P₀ .··.· P allgemein als Impulsgeber P bezeichnet, ι «^ η

G-Pi-Kß Fig. 1 sind zwischen dem Verteiler A und dem Mischer M η Parallelsysteme vorgesehen, die jeweils aus einer Vorzögerungsschaltung und einem Impulsgeber bestehen. Da jedes System einem Bit zugeordnet ist, dient die Anordnung gemäß Fig. 1 zur Erzeugung eines aus η Bits aufgebauten Daten-Worts. Die Verzögerungsschaltungen D, D ..... D weisen unterschiedliche Verzögerungszeiten auf. Die Unterschiede zwischen den Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen D und D₀, der

X dt

Verzögerungsschaltungen D₀ und D sowie der Schaltungen D, ·,

tL j pi— LI

und D sind jedoch jeweils gleich gewählt. Jeder Impulsgeber formt die Ausgangssignale des Generators G, welche durch den' Verteiler A aufgeteilt und durch die betreffenden Verzögerungsschaltungen verzögert werden, in Impulse. Wenn nunmehr angenommen wird, daß f die Ausgangsfrequenz des Generators G und t den Zeitpunkt darstellt, zu welchem der Impulsgeber P ein Ausgangssignal liefert, so wird der Ausgangsimpuls des Impulsgebers P₀ zum Zeitpunkt t + ■■ abgegeben und liefert der & ο nx

Impulsgeber P auf ähnliche Weise ein Ausgangssignal zum Zeitpunkt t + · , so daß der Mischer eine Ausgangsimpulsreihe

mit einem Intervall vo bzw, eine Impulsreihe mit einer

s
Taktfrequenz von nf liefert. Durch selektives Sperren eines

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oder mehrerer der n Systeme mittels einer entsprechenden Vorrichtung ist es folglich möglich, beliebige Impulsfolgen bzw· Daten-Worte zu formen.

Im folgenden sind Einzelheiten der Schaltung einer Ausführungs form des erfindungsgemäßen Impulsgenerators anhand von Fig,2 betrachtet,welche ein Beispiel für einen Impuls-Generator für Daten-Worte zeip;t, bei welchem η » 4, d.h. jedes Wort aus vier Bits besteht. Dabei sind der Verteiler A und der Mischer M durch vier Parallelschaltungen miteinander verbunden· Wie dargestellt, weist der Verteiler A vier parallelgeschaltete Widerstände R-^₁ R_{-1 Λ} , R^₀ und R₀ und die Verzögerungseinrich-

IU 11 1 dt XJ

tung D Verzögerungsschaltungen bzw, -leitungen D , D₀, D_ und

ι β j

D. mit jeweils gleicher Differenz hinsichtlich der- Verzögerungszeit auf. Vier Impulsgeber, welche die Impulsgebereinrich tung P bilden, sind identisch aufgebaut; die Einzelheiten des Impulsgebers der dargestellten Anordnung werden später noch näher erläutert werden. Der Mischer M umfaßt Schalt-Dioden Dqo D₃₁, D₃₂ und D₃₃.

Gemäß Pig· 2 weist beispielsweise der Impulsgeber P. des ersten Systems eine Impulsform-Schaltung aus regelbaren Widerständen Rq und R/.Q» Induktivitäten bzw. Drosseln L _Q und L₂Qt einem Kondensator C._ und Speicher-Schalt- bzw· Ladungsspeicherdioden D _ und D₀ auf· Da die dargestellte Impulsform-Schaltung im Patent ··.·· (Akt.Z. der Anmeldung vom selben Anmeldetag) im einzelnen dargestellt und beschrieben ist, ist sie im folgenden nur kurz erläutert« Diese Impulsform-Schaltung erzeugt Impulse mit steiler Anstiegs- und Abfall-Charakteristik durch die neue Ausnutzung der Ladungsspeicherzeit von Speicher-Schaltdioden, wobei angenommen wird, daß der Ausgang der Verzögerungsleitung D und der Eingang der Impuls-

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formschaltung gemäß Fig. 3a sinusförmig sind· Die Bozugsziffern B und C bezeichnen Stromquellen für die Impulsform-Schaltung. Beim Fehlen der Speicher-Schaltdiode D^ erscheint an der Anoden-Seite der Speicher-Schaltdiode D _Q eine Wollenform gemäß Fig. 3b, bei «Icher der positive Abschnitt der Sinuswelle zu einem Zeitpunkt tb entsprechend den Eigenschaften der Speicher-Schaltdiode unterdrückt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Zeitpunkt tb durch Einstellung des regelbaren Widerstands R__Q variiert werden. Wenn dagegen die Speicher-Schaltdiode D__ wirksam und die Speicher-Schaltdiode D _ kuxqgeschlossen ist, liegt an der Kathode der Diode D__ eine Wellenform gemäß Fig. 3c an. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Diode D _Q beim Wechsel der Stromflußrichtung von Durchlaß- in Sperrichtung ihren Leitzustand für eine der Leu-dungsspeicherzeit entsprechende Zeitspanne aufrechterhält, aber nach Ablauf der La^.dungsspeicherzeit schlagartig sperrt, so daß die Wellenform gemäß Fig. 3c zum Zeitpunkt te erzeugt wird. Der Zeitpunkt te kann durch Einstellung des regelbaren Widerstands R._Q variiert werden. Die Kombination dieser beiden Schaltungen, d.h. also die dargestellte Impulsgeber-Schaltung liefert mithin einen Impuls der in Fig. Jd. dargestellten Wellenform mit einer Breite tb¹ - te¹, welche durch die Zeitpunkte tb und te gemäß Fig. Jb und 3c bestimmt wird. Wie erwähnt, sind die regelbaren Widerstände R-_ und R^ variable Elemente, wiche die Zeitpunkte tb¹ bzw. te', d.h. /ie Impulsbreite, bestimmen. Wenn die Widerstände R__o und R^₀ so eingestellt werden, daß tb'<tc', so liefert der Impulsgeber keinen Ausgangsimpuls· Dabei ist besonders darauf hinzuweisen, daß ein derartiges Sperren des Ausgangsimpulses in bezug auf die gesamte Schaltung einem Zustand entspricht, bei welchem das in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene System unterbrochen wird, um die

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Erzeugung eines Impulses in der einem binären O-Zustand entsprechenden Position des Taktimpulses zu verhindern. Der in

¹^* 2 dargestellte Widerstand R_o_ als Abschlußwiderstand für das Eingangssignal und die Drosseln L _Q und L₃₀ sind mit ausreichend hoher Induktivität gewählt. Wie vorstehend ausgeführt, entsprechen die anderen Impulsgeber bezüglich Konstruktion und Arbeitsweise in jeder Hinsicht dem Impulsgeber P .

Die Impulsgeber gemäß Fig. 2 sind so eingestellt, daß sie Impulse jeweils derselben Breite erzeugen, während die Verzögerungsschaltungen D - D,, wie erwähnt, so aufgebaut sind, daß sie unterschiedlich und jeweils mit derselben Differenz verzögern. Wenn z.B. eine Signal-Frequenz f des Generators Ci von 5OO MHz vorliegt, so ist die Frequenz f des an der Ausgangelilenirae 0 anliegenden Taktinipulses, da die Schaltungen gemäß Fig. 2 vier P-.rallelsysteme (n = 4) aufweist, folglich f = nf = 4 χ 5OO (MHz> = 2000 MHz₁ während sich das Impulsintervall durch die Gleichung

= τ = 0,5 ns (NanoSekunden)

4 χ 5ΟΟ (MHz)

ausdrücken läßt. Wenn daher der Verzögerungszeitunterechieo. der Vcrzögerungsschaltungen D - D. gleich 0,5 ns gewählt wird und die regelbaren Widerstände so eingestellt werden, daß die Breite des durch den Impulsgeber erzeugten Impulses in ausreichendem Maß schmäler ist als 0,5 ns, so wird an der Ausgangsklemme 0 eine Impulsreihe der in Fig. 4a dargestellten Art erzeugt. Gemäß Fig. 4a bilden die Impulse 1, 2, 3 und 4 eine Taktimpulsreihe für ein aus vier Bits bestehendes Wort, wobei die jeweiligen Impulse die durch das erste bis vierte

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S_ stem erzeugten Impulse darstellen. Der erste Impuls 1 stellt mithin den durch das erste System erzeugten Impuls mit der Frequenz der folgenden Stufe, d.h. 2000 MHz, dar.

Zur Lieferung eines gewünschten Daten-Worts werden ein oder mehrere Impulse, welche die vier Bit-Impulsreihe bilden, weggelassen. Diese Unterdrückung kann durch selektive Unterbrechung der betreffenden Schaltung bzw. Schaltungen des Systems, die einem oder mehreren wegzulassenden Impulsen zugeordnet sind, erfolgen. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen, daß die Impulsgeber so eingestellt -werden, daß sie dem vorher angeführten Verhältnis tc'^tb¹ genügen. Wenn im folgenden angenommen wird, daß das zweite System unterbrochen wird, entspricht die an der Ausgangsklemme erscheinende Impulsreihe derjenigen gemäß Fig. kb, d.h. einer Binär-Darstellung eines Kodei/orts " 10 1 1 '".

Fig. 5 zeigt einen abgewandelten Impulsgeber, der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung angewandt werden kann und der eine Abwandlung des Inipulsgebers ,ccemäß Fig. 2 darstellt, bei welcher die Speicher-Schaltdiode ^_1n kurzgeschlossen ist, der regelbare Widerstand R sowie die Drosseln L _fl und L_n weggelassen sind und eine Kurzschlußleitung S einer Länge L an die Ausgangsseite der Diode D_p angeschlossen ist. Beim Anlegen einer Sinuswelle über die Diode D„_o erscheint an deren Kathode auf vorher beschriebene Weise eines Sinus-W llenforni der Art gemäß Fig. 3c. Wenn diese Wellenform an die Kurzschlußschaltung S angelegt wird, wird ihre Breite auf eine der Zeitspanne entsprechende Impulsbreite verkleinert, welche der Impuls benötigt, um die Länge L in beiden Richtungen zu durchlaufen, so daß gemäß Fig. 3d ein Impuls schmaler Breite erzeugt wird.

— Q —

0 0 9 Ö 1 3 / 1 5 5 9 bad original

Bei Verwendung einer Anzahl, beispielsweise m, von Schaltungen gemäß Fig. 1 und eines Mischers mit m Eingangslcletnmen, die an die Ausgangsklemmen der betreffenden Schaltungen angeschlossen sind, und mit einer Ausgangsklemme erscheint an der Ausgangsklemme des Mischers ein aus m χ η Bits bestehender Impuls. Obgleich bei der vorher beschriebenen Ausführungsfonn ein Generator G mit sinusförmigem Ausgangssignal vorausgesetzt wurde, ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf diese spezielle Wellenform beschränkt ist, sondern auch eine pulsierende Welle oder jede beliebige andere kontinuierlich scj^vingende Wellenform benutzt werden kann.

Obgleich außerdem zur Verzögerung der Impulse die betreffenden, die Verzögerungseinrichtung D bildenden Verzögerungsschaltungen

D , D D eingestellt wurden, ist die Erfindung nicht

1 eu η

auf diese spezielle Maßnahme beschränkt. Vielmehr können anstatt der Einstellung der jeweiligenden 3Verzögerungsschaliatngen auf gleiche Verzögerungeunterschiede auch die jeweiligen Impulsgeber so eingestellt werden, daß sie ihre zugeordneten Impulse in gleichen Zeitabständen nacheinander erzeugen. Es ist mithin wesentlich, die Verzögerungszeiten der jeweiligen Reihenschaltungen so einzustellen, daß die betreffenden Impulse innerhalb der gleichen Periode an der Ausgangsklemme einer Gruppe von Reihenschaltungen auftreten, die jeweils aus einer Verzögerungsschaltung und einem Impulsgeber bestehen. Während bei der dargestellten Ausführungsform jede Reihenschaltung eine Verzögerugsschaltung mit nachgeschaltetem Impulsgeber aufweist, kann die Reihenfolge dieser Bauteile auch umgekehrt werden.

Falls erforderlich, kann ein nicht dargestellter Verstärker im Verteiler A vorgesehen oder mit den Ausgangsklemmen der

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Verzögerungsschaltungen verbunden sein, um die Dämpfung des Eingangssignals zu kompensieren.

Wie erwähnt, wird erfindungsgemäß das Eingangssignal auf eine Anzahl von beispielsweise η Systemen verteilt, werden die verteilten Signale mittels einer Anzahl unabhängiger Systeme mit jeweils einer Verzögerungsschaltung zu Impulsen mit gleichem Verzögerungszeitunterschied geformt und werden anschließend die erzeugten Impulse kombiniert, so daß die V/iderholfrequenz der erzeugten Impulsreihe η-mal so groß ist wie die Frequenz des Eingangsfrequenz-Generators» Durch entsprechende Auswahl der Frequenz für das Eingangssignal können mithin Impulsreihen von außerordentlich hoher Folgefrequenz, bei-, spielsweise von 2 GHz, rzeugt werden. Weiterhin kann selbstbei der Vorrichtung zur Erzeugung von Impulsen derart extrem hoher Frequenzen, wenn die betreffenden Systeme die Eingangssignalfrequenz oder eine Frequenz gleich l/n der Frequenz des Ausgangssignals verarbeiten, diese Verarbeitung im Vergleich zur Verarbeitung der Impulsfrequenz selbst auf sehr einfache Weise geschehen. Da die Ausgangsfrequenz des Generators G nur l/n der Impulsfolgefrequenz des gewünschten η Bit-Datenworts betragen kann, kann weiterhin die Ausgangswellenform des Generators eine Sinuswelle sein. Aus diesem Grund ist es einfach, einen mit hohen Frequenzen arbeitenden Impulsgenerator mit niedrigen Fertigungskosten zu schaffen. Da die erfindungs gemäß angewandten Impulsgeber die Forin von Iprpulsforai-Schaltungen für das Eingangssignal besitzen, wird die Amplitude des Ausgangs dieser Schaltungen durch die Durchbruchspannung der die Impulsform-Schaltungen bildenden Dioden bestimmt, wodurch die unmittelbare Lieferung großer Ausgangssxgnale ermöglicht wird. Hierdurch wird es möglich, verschiedene Informationen darstellende Wortimpulsreihen durch selektive Unterbrechung eines oder mehrerer gewünschter

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Systeme einer Anzahl von Systemen zur Formung von Impulsen hoher Folgefrequenzen zu erzeugen,

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin einen Taktimpuls-Generator für Datenwörtern zusammengefaßte Impulsfolgen, bestehend aus einem Signal-Generator, einem Verteiler zur Teilung des durch den Signal-Generator erzeugten Signals in eine Vielzahl von Ausgangssignalen,einer Anzahl von zur Aufnahme der geteilten Signale geschalteten Parallelschaltungen mit jeweils einer Verzögerungsschaltung und einem Impulsgeber sowie einem Mischer zur Vereinigung der Ausgänge der Parallelschaltungen, dessen Besonderheit insbesondere darin besteht, daß die betreffenden Parallelschaltungen unterschiedliche Verzögerungszeiten mit jeweils gleicher Differenz besitzen.

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit bevorzugten Ausfülirungsforinen dargestellt und beschrieben ist, soll die Erfindung keinesfalls auf die dargestellten und beschriebenen Einzelheiten beschränkt sein, da dem Fachmann selbstverständ]ifili zahlreiche Änderungen und Abwandlungen, insbesondere auch Kombinationen und Unterkombinationen der erfindungsgemäßen Merkmale möglich sind, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Impulsgenerator für aus Impulsen zusammengesetzte Daten-Worte , gekennzeichnet durch einen Signal-Generator, eineß

   mit dem Signal-Generator verbundenen und η Ausgangsklemmen aufweisenden Verteiler, v.obei η eine ganze 2ahl S 2 ist, η Pcrallelschaltungen,die jeweils an eine der Ausgangsklemmen des Verteilers angeschlossen sind und jeweils eine Vcrzögerungsschaltung mit einem in Reihe geschalteten Impulsgeber aufweisen, und einen eingangsseitig an die Ausgänge von den η Parallelschaltungen geschalteten Mischer mit einer einzigen Ausgangsklemme, wobei die einzelnen Parallelschaltungen unterschiedliche Verzögerungszeiten mit jeweils gleicher Differenz von Schaltung zu Schaltung aufweisen.

   2» Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einem Bit zugeordneten Parallelschaltungen zur Lieferung der gewünschten binären Wortimpulse selektiv sperrbar sind.

   3. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber eine zwischen Eingangsklemme zur Einspeisung eines zu formenden Eingangssignals und eine Ausgangsklemme für den geformten Impuls eingeschaltete erste Speicher-Schaltdiode, eine zwischen Masse und eine erste Verzweigung zwischen dem eingangsseitigen Anschluß der Speicher-Schaltdiode und der Eingangsklemme eingeschaltete Impedanz, eine an eine zweite Verzweigung zwischen dem ausgangsseitigen Anschluß der ersten Speicher-Schaltdiode und der Ausgangsklemme ge-

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   schaltete zweite Speicher-Schaltdiode, welche mit ihrem anderen Anschluß über einen negativen Blindwiderstand an Masse liegt, und eine Einrichtung zur Erdung der zweiten Verzweigung aufweist, wobei diese Einrichtung eine vergleichsweise niedrige Impedanz für Gleichstrom, aber eine verhältnismäßig hohe Impedanz für Hochfrequenzströme aufweist, und daß die beiden Speicher-Schaltdioden im Hinblick auf die Ausgangskleinme entgegengesetzt gepolt sind.

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   L e e r s e i t e