DE2064585A1 - Verfahren und Anordnung zur Justierung elektrischer Bauelemente - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Justierung elektrischer Bauelemente

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DE2064585A1 DE19702064585 DE2064585A DE2064585A1 DE 2064585 A1 DE2064585 A1 DE 2064585A1 DE 19702064585 DE19702064585 DE 19702064585 DE 2064585 A DE2064585 A DE 2064585A DE 2064585 A1 DE2064585 A1 DE 2064585A1
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Description

West^r^,EIecijiric Company Inc»
New York, N. Y. lOOgt / USA A 32 049
Verfahren__und__Anordnung 2ur_Justierung elektrischer Bauelemente
Die Erfindung betrifft Verfahren und Anordnungen zur Justierung elektrischer Bauelemente, insbesondere zur Überprüfung eines oder mehrerer elektrischer Bauelemente, beispielsweise piezoelektrischer Kristallfilter, wobei jedes Bauelement so justiert wird, daß gewünschte Frequenzcharakteristiken erzielt werden.
Bei der Erzeugung piezoelektrischer Kristallfilter und ähnlicher Gegenstände kann es erwünscht sein, daß ein vorgegebener differentieller Einfügungsverlust gegenüber Ausgangssignalen entsprechend zwei Eingangssignalen bei zwei unterschiedlichen interessierenden Frequenzen geschaffen wird. Vorzugsweise ergibt ein Kristallfilter anfänglich einen differentiellen Einfügungsverlustwert, der beträchtlich von dem gewünschten Wert abweicht. Daher müssen bei jedem Filter Behandlungsvorgänge durchgeführt werden, um die Frequenzansprechcharakteristiken des Filters so zu ändern, daß der gewünschte differentielle Einfügungsverlust erzeugt wird.
Die Behandlung eines Kristallfilters zur Veränderung des differentiellen EinfügungsVerlustes beeinflußt normalerweise gleichzeitig die Frequenzansprechcharakteristiken des Filtere bei beiden interessierenden Frequenzen, Die glcirüB^ltiige Überwachung
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.dieser beiden Größen durch Vergleich der augenblicklichen Werte der Größen sowie Beendigung der Behandlung im genau richtigen Augenblick zur Erzielung des gewünschten Ergebnissee stellt einen komplizierten Vorgang dar, welcher im Einzelfall äußerst schwierig zu kontrollieren ist. Automatische Systeme und Verfahren zur Erfüllung dieser Aufgaben wären, wie sich versteht, sehr vorteilhaft anzuwenden. ■
Ein Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen Verfahrens sowie einer Anordnung sur Überprüfung eines oder mehrerer elektrischer Bauelemente beipielsweise piezoelsktri«* P scher Kristallfilter durch Justierung jedes Bauelementes im Sinne der Erzielung de.r gewünscht§]| ;Pre<|uenzanspreehchjr§kt;er ristiken bei dem Bauelement«
Die Erfindung strebt die Justierung von Kristallfiltern «der ähnlichen Bauelementen an, indem jedes solche Bauelement zur Veränderung von dessen Maaae und arideren physikalischen GröSen mit einem charakteristischen Juetierijedium behandelt wird, beispielsweise aufgedampftem οάβτβ aufgestäubten &&X$, Wj$$ff|t4 der Behandlungsvorgänge wird das Ansprechvermögen des Krietallr filters oder anderen Bauelementes hinsichtlich der beiden interessierenden Frequenzen ständig durch wechselnde Anlegung b von Signalen bei den beiden Frequenzen an das Filter überwacht. Diese durch die Erfindung angestrebten Verfahren und Anordnungen wirken im Sinne der automatischen Beendigung des Behandlungsvorganges, wenn ein gewünschter differentieller Einfügungsverlust für das Kristallfilter erzielt ist.
Die Erfindung strebt ferner einen anfänglichen Eichvorgang an, wobei die Eingangssignale hinsichtlich des Signalpegels um einen Wert differieren gelassen werden, welcher gleich dem gewünschten differentiellen Einfügungsverlust ist. Der Behandlungsvorgang mit der wechselnden Anlegung der Signale an das zu behandelnde Kristallfilter folgt alsdann. Es wird ein Wochselspannungs-Überwachungssignal erzeugt, welches die Ampfttuden der wechselnden Ausgangsgrößen entsprechend den wechselnden
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Eingangssignalen darstellt. Eine Phasenumkehr in dem Wechselspannungs-Überwachungssignal, welches anzeigt, daß der gewünschte differentielle Einfügungsverlust erreicht wurde, bewirkt die Erzeugung eines Steuersignals t welches den Behandlungsvorgang beendet. Der differentielle Einfügungsverlust wird auf diese Weise für den behandelten Kristall bei dem gewünschten Wert festgelegt. Die Phasenumkehr schafft eine einfache und zuverlässige Anzeige dafür, daß do-r erforderliche Endzustand des Filters erzielt wurde.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenr
Pig. 1 und 2 Ausführungsbeispieleeiner erfindungsgomäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwecks Justierung der Frequenzansprechcharakteristiken elektrischer Bauelemente, beispielsweise Kristallfilter, in Blocksehaltbilddarsteilung,
Pig. 3-5 den Einfügungsverlust als Punktion der Frequenz unter Zugrundelegung eines typischen Kristallfilters während verschiedener Betriebsphasen der Anordnung nach Pig. 1, 2,
Pig. 6-10 verschiedene Wellenformen zur Varanschaulichung des Betriebes verschiedener Teile der Anordnungen nach Pig, 1, 2 unter sich ändernden Bedingungen hinsichtlich des Betriebes dieser Anordnungen.
Die Anordnung nach Pig. 1 dient zur Überprüfung und Justierung der Ansprechcharakterikstik eines Kristallfilters oder anderen elektrischen Bauelementes auf Eingangssignale bei zwei interessierenden Frequenzen f1, f2» um dem Kristallfilter einen gewünschten differentiellen Einfügungsverlust zwischen resultierenden Eingangssignalen zu verleihen.■Zwei übliche Signalquellen 11, 12 erzeugen die Signale bei den entsprechenden Frequenzen fι, f£ sowie bei justierbaren Ausgangspegeln. Typischerweise können die beiden Signalfrequenzen bei 8, 155, 200 und 8, 154,
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200 Hz liegen, während der gewünscht© differentielle Einfügungsverlust 3db betragen kann. Dieser Wert des differentiellen Einfügungsverlustes wird fels Beispiel bei den folgenden Erläuterungen verwendet.
Ein Filterhalter 13 ist für das Kristallfilter vorgesehen, das aus einem bestimmten Material, beispielsweise Quarz, bestehen kann. Das Kristallfilter ist durch eine entsprechende Behandlungsvorrichtung zur Justierung der Ansprechcharakteristik des Filters gegenüber der Charakteristik des gewünschten differentiellen Binfügungs verlust ea zu behandeln. Eine solche Behandlungsvorrichtung H kann beispielsweise ein Justiermedium, beispielsweise verdampftes oder aufgestäubtes Gold, auf das Kristallfilter unter der Steuerung irgendeiner geeigneten Prozeßsteuerschaltung 16 aufbringen. Das Verfahren sowie die Torrichtung nach der Erfindung bewirken eine Anzeige der Ansprechoharakteristik des Kristallfilters gegenüber den Eingangssignalen, die durch die Signalquellen 11, 12 erzeugt werden, sowie zur Erzeugung eines Steuersignals, welches bewirkt, daß die Prozeßsteuerschaltung 16 eine Beendigung des Justiervorganges durch die Behandlungsvorrichtung bewirkt, wenn das Kristallfilter die gewünschte Charakteristik des differentiellen Einfügungsverlustes erreicht hat.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt einen Schalter 17 mit zwei Sch^ltst^T lung^n, der sich unter der Steuerung eines üblichen Rechteckwellengenerators 18 befindet. In einem ersten Einstellungszustand des Schaltors 17 wird das Signal der Signalquelle 11 auf den Filterhalter 13 entweder unmittelbar über eine Leitung 19 oder über eine Abschwächereinheit 21 von 3db übertragen, und zwar in Abhängigkeit von dem Zustand eines Paares zugeordneter Schalter 22, 23. Bei einem zweiten Zustand des Schalters 17 wird die Signalquelle 12 mit dem Filterhalter 13 verbunden. Der Rechteckwellengenerator wirkt im Sinne einer wechselnden Umstellung des Schalters 17 zwischen diesen beiden Zuständen. Der Abschwächer schwächt das Signal von der Signalquel]ο 11 ab, wenn er an diese Signalquelle angeschlossen ist,
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und zwar um einen Wert gleich dem gewünschten Wert für den differentiellen Einfügungsverlust, d.h. 3db.
In der Vorrichtung nach Fig. 1 ist auch ein normaler Signalamplitudendetektor 24 enthalten, welcher zur Aufnahme von Ausgangssignalen von dem Kristallfilter in dem Halter 13 über einen Verstärker 26 geschaltet ist. Zwei Niederfrequenz-Wechselöpannungsverstärker 27, 28 dienen zur Aufnahme von AusgangsSignalen von dem Amplitudendetektor 24. Der Verstärker 27 ist wiederum mit einem Wechselspannungs-Voltmeter 29 verbunden, während der Verstärker 28 mit einem üblichen Phasendetektor 31 verbunden ist. Der Phasendetektor wird zur Erzeugung des Steuersignals für die Prozeßsteuerschaltung 16 verwendet, um den Justiervorgang durch die Behandlungsvorrichtung H zu beendigen.
Gemäß Pig. 3-5 wird angenommen, daß ein beispielsweise differentieller Einfügungsvorlust von 3db durch ein behandeltes Kristallfilter erreicht werden soll, Wenn Eingangssignale bei Frequenzen f1, f2 dem Filter zugeführt wrden« Dieser Zustand ergibt sich aus -der Kurve von Pig, 5, welche den Einfügungsverlust als Punktion der Frequenz darstellt.
Eine typische Anfangscharakteristikkurve einer Quarzfiltereinheit ergibt sich aus Pig. 3. Der differentielle Einftigungsverlust ist selbstverständlich wesentlich größer als der gewünschte Wert 3db gegenüber Eingangssignalen mit der Frequenz f1 und f2. Durch geeignete Behandlung des Filters kann ein verhältnismäßig hoher Teil des Einfügungsverlustes dor Charakteristikkurve in der Frequenz von der Stellung nach Fig. 3 über eine Anzahl von Zwischenstufen, beispielsweise gemäß Fig. 4, nach unten verschoben werden, um die in Fig. 5 dargestellte Beziehung dea gewünschten EinfügungsVerlustes gegenüber der Frequenz zu schaffen. Diese Verschiebung kann durch Niederschlag von Gold oder anderem Material auf don Quarz erfolgen, wobei die Masse des niedergeschlagenen Materials die Ansprechcharakteristiken des Filters beeinflußt.
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- β -. ■;.■.-. . 2Q645&5
Ein typisches Verfahren.zum Betriebder Vorrichtung nach Pig. 1 umfaßt erfindungsgemäß einen anfänglichen Eichvorgang. Die Signalquelle 11 wird anfänglich unmittelbar mit dem Schalter 17 über die Leitung 19 gekoppelt, wobei zugeordnete Schalter 22,
23 sich in der angegebenen Stellung nach Fig. 1 befinden. Der Rechteckwellengenerator 18 wird nun betätigt, wobei der Schalter 17 wechselnd oder aufeinanderfolgend das erste Eingangssignal der Signalquelle 11 bei der Frequenz f1 und das zweite Eingangssignal der Signalquelle 12 bei der Frequenz f2 mit dem Halter 13 verbindet. Der Halter 13 ist gegenwärtig.kurzgeschlossen, beispielsweise über eine Kristallfilter-Nobenschlußleitung
tk in Zuordnung zu dem Halter, so daß die beiden Signale aufeinanderfolgend mit dem Amplitudendetektor 24 sowie dem Wechselspannungs-Voltmötor 29 verbunden werden, während ein Kristallfilter-Halteteil des Halters 13 nebengeschlossen wird. Das System wird durch Steigerung oder Verminderung daß Ausgangspegels einer der Signalquellen 11, 12 geeicht, bis gleiche Ausgangssignalamplituden entsprechend den beiden aufeinanderfolgend angelegten Eingangssignalen bei dem Amplitudendetektor
24 beobachtet werden, wie dies durch eine Nullspannungsablesung an dem Wechselspannungs-Voltniüter 29 angezeigt wird.
Das geeichte System kann nunmehr verwendet werden, um ein Kristaa.j filter zu justieren, das anfänglich die den Verlust als Funktion ψ der Frequenz wiedergebende Kurve 3 aufweist, um die dem gewünschten Einfügungsverlust als Funktion der Frequenz entsprechende Kurvt- nach Fig. 5 einzustellen. Das zu justierende Kristallfilter wird in don Filterhalter 13 eingeführt, während die Nebenschlußleitung 22 unterbrochen ist, beispielsweise durch Betätigung eines Schalters 33.. Auf diese Weise wird das Filter über den Verstärker 26 mit den Einfugungsverlust-Uberwachungs- und -Behandlungssteuerteilen der Anordnung verbunden.
Die zugeordneten Schaltor 22, 23 werden mittlerweile in einen entgegengesetzten Zustand gegenüber demjenigen nach Fig. 1 eingestellt. Auf diese Weise wird die Signalqüelle 11 des die Frequenz f 1 aufweisenden Signals mit dsm Schalter 17 über dem Scha"1
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ter 22, dan 3db-Abschwaeher 21 sowie den Schalter 23 verbunden. Der Betrieb des Schalters 17 unter der Steuerung des Rechteckwellengenera tors verbindet nun daa nicht abgeschwächte Signal der Frequenz f2 sowie das Signal der Frequenz fi, das um 3db abgeschwächt wurde, wechselnd mit dem Halter 13 für das zu justierende Kristallfilter.
Die Vorrichtung befindet sich gegenwärtig in einem Betriebszustand zur Behandlung eines Kristallfilters, wobei der Signalabschwächer 21 zwischen der Signalquelle 11 sowie dem Schalter 17 liegt und ein zu justierendes Filter in dem Filterhalter 13 angeordnet ist, während der Schalter 33 betätigt wird, um Signale von dem Schalter 17 zu dem gehaltenen Kristall zu koppeln. Die Behandlungsvorrichtung 14 ist nunmohr in einem wirksamen Zustand, um mit der Behandlung des Kristallfilters zu beginnen, beispielsweise durch Vakuumniederschlag oder Aufstäubung von Gold auf das Filter, um die Charakteristikkurve gemäß Fig. 3 - 5 in einer Weise zu verändern, daß der gewünschte Zustand gemäß Fig. 5 erreicht wird.
In Fig. 6-7 sind einige Wellenformen veranschaulicht. Fig- 6 zeigt die Wirkung des Rechteckwellengenerators 18 sowie des Signalabschwächers 21 ,auf die Ausgangsgröße des Schalters 17. Die beiden Eingangssignal bei den Frequenzen ft, f2 werden wechselnd dem Kristallfilter in dem Halter 13 bei einer Pegeldifferenz von 3db zugeführt.
Fig. 7 zeigt die Ausgangsgröße des Kristallfilters bei Zuführung zu dem Amplitudendetektor 24 beim Beginn des Justiervorgangea, dar durch die Behandlungsvorrichtung 14 geleistet wird. Die Ednft?£urgsvi>rlust~EigüriSchaften des Filters bei der Frequenz f2 übersteigen anfänglich, wie auch aus Fig. 3 ersichtlich ist, denjenigen bei der Frequenz f'l um einen Wert größer als 3db. Die Wellenform nach Fig. 4 berücksichtigt die Abschwächung von 3db in dem Signalpegel des die Frequenz fl aufweisenden Eingangssignals, wobei noch das Vorliegen einer Signalpegel-Ausgangsgröße angezeigt wird, die bei der Frequenz f1 größer als bei der Fre-
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quenz f2 ist*
Pig. 8 zeigt den Pall, der auftritt, wenn die Behandlung bei Erreichen des 3db ausmachenden differentiellen Einfügungsverlustes nicht beendigt würde, d.h. bei der Stufe nach Pig. 5. Auf diese Weise würde die Ausgangsgröße des behandelten Kristallfilters bei der Frequenz £2 größer als bei der Frequenz f 1 , und zwar infolge der Einwirkung der 3db ausmachenden Abschwächung des die Frequenz fi aufweisenden Signals, da der wahre differentielle Einfügungsverlust des behandelten Kristallfilters geringer als 3db ware. Dies ergibt sich aus der Beobachtung des Verlaufs der Kurven nach Pig. 3 bis 5.
Pig. 9, 10 zeigen die Ausgangswellenformen des Amplitudendetektors entsprechend den Kristallfilter-Ausgangswellenformen nach Pig. 7 bzw. 8. Diese Wellenformen stellen augenblickliche differentielle Signalpegelkurven für wechselnde Ausgangssignale entsprechend wechselnden Eingangssignalen bei den beiden Frequenzen f1, f2 dar. Zwischen den Zuständen nach Pig. 9 und 10 kann eine Phasenumkehr festgestellt werden. Diese Phasenumkehr findet offenbar in dem Augenblick statt, wenn die 3db ausmachende Differenz des geeichten EingangsSignalpegels auf den differentiellen Einfügungsverlust für die Eingangssignale der Frequenzen f-1 und f2 angepaßt wird, die an dem Kristallfilter in dem Halter 13 liegen. Demgemäß muß in dem Augenblick der Phasenumkehr der Behandlungsvorgang beendet werden.
Der Amplitudendetektor 24 erzeugt ständig ein Wechselspannungs-Überwachungssignal entsprechend anfänglich der Wellenform nach Fig. 9, und zwar über den Niederfrequenz-Wechselspannungsverstärker 28 zu dem Phasendetektor 31. Wenn der Phasendetektor eine Phasenumkehr in dem Wecheelspannungs-Überwachungssignal feststellt, erzeugt der Phasendetektor ein Steuersignal an der Prοzeßsteuerschaltung 16, wobei der durch die Behandlungsvorrichtung 14 geschaffene Justiervorgang beendet wird. Der äifferentielle Einfügungsverlust des Kristalls wird somit gemäß Fig. 5 auf den gewünschten Pegel von 3db festgelegt.
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In Pig. 2 ist eine abgewandelte Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht, welche in den meisten Punkten ähnlich derjenigen nach Fig. 1 ist» Insbesondere sind die Elemente 11 -14, 16-18, 24, 26-29, 31 -33 identisch und mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weicht von demjenigen nach Fig. 1 insofern ab, als die Leitung 19, der Abschwächer 21 sowie die zugeordneten Schalter 22, 23 nach Pig. \ nicht verwendet werden. Diese sind vorliegend durch zwei geeichte justierbare Abschwächer 21A, 21B zwischen der Signalquelle 11 bzw. 12 sowie dem Schalter 17 ersetzt.
Der Betrieb der Anordnung nach Pig. 2 ist im wesentlichen ähnlich demjenigen nach Pig. 1. Irgendeiner oder beide der geeichten justierbaren Abschwächer 21A5 21B können während eines anfänglichen Eichvorganges justiert werden, um einen gewünschten anfänglichen differentiellen Signalausgangsρegel zu erzeugen, beispielsweise mit 3db. Der Behandlungsvorgang kann alsdann gemäß der vorangehenden Beschreibung in Verbindung mit Pig. 1 durchgeführt werden.
Allgemein kann das beschrieben^ Verfahren angewendet werden, um irgendeine auf die Frequenz ansprechende Charakteristik eines elektrischen Bauelementes zu steuern. Zusätzlich kann eine Abwandlung des Verfahrens erfolgen, indem eine Anordnung ähnlich derjenigen nach Pig. 1 geeicht wird, während ein 3db-Signalabschwächor in Reihe mit einem der Eingangssignale geschaltet ist. Das Aufhören einer solchen Abschwächung ergäbe die 3db-Signal~ pogeldifferenz während einas folgenden Behandlungsvorgangs.
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Claims (6)

  1. Ans ρ r U c h ϋ ;
    '1,/ Verfahren zur Anwendung einer Signalamplituden-MeSeinrichtung bei der Justierung eines elektrischen Bauelementes zur Erzeugung eines bestimmten differentiellen Einfügungsverlustes zwischen Ausgangssignalen entsprechend bei zwei verschiedenen Frequenzen erzeugten Eingangssignalen, gekennzeichnet durch folgende Schritte; Kopplung der beiden Eingangssignale (F1, 12) durch entsprechende Bauelemente (32, 33) in Aufeinanderfolge mit der Amplitudenmeßeinricht/Ung (24), Justierung der realtiven Amplituden der Eingangssignale (F1, F2) zur Schaffung gleicher Ausgangssignalamplituden gemäß Messung durch die Amplitudenmeßeinrichtung (24), darauffolgende Kopplung der beiden Eingangseignale in Aufeinanderfolge auf das elektrische Bauelement (13), wobei eines der Eingangssignale (I1I) über einen Signalabschwächer (21) aufgegeben wird, der im Sinne der Abschwächung dieses einen Eingangssignals (F1) um einen Wert gleich dem bestimmten differentiellen Ein-fügungsverlust (Fig. 5) gewählt ist, Ankopplung des elektrischen Bauelementes (13) an die Amplitudenmeßeinrichtung und darauffolgende Behandlung des elektrischen Bauelementes (14) 3τη Sinn® * einer Veränderung des differentiellen Einfügungc-Verlustes (Fig. 3-5) während ein Wechselspannungs-Überwachungssignal (Fig. 9) entsprechend den wechselnden Amplituden erzeugt wird, wie sie durch die Amplitudenmeßeinrichtungen gemessen werden, wenn die beiden Eingangssignale (F1, F2) wechselnd dem elektrischen Bauelement zugeführt werden, und Beendigung der Behandlung des elektrischen Bauelementes beim Auftreten einer Phasenumkehr (Fig. 10) in dem Wechselspannungs-Überwachungssignal.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Bestandteil (13) ein Kristallfilter ist.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeich-
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    "if
    net, daß das charakteristische Medium zur Justierung der relativen Amplituden der Eingangssignale (P1, 3?2) verdampftes oder aufgestäubtes Gold ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnety daß die beiden Eingangssignalο dem Kristallfilter durch Kupplungselement© (17, 18) zugeführt werden, wobei ihre Signalpegel vermöge entsprechender Eichung sich um einen Betrag unterscheiden, der gleich dom g'owünschten differentiellen Einfügungsverlust ist-*
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4» dadurch gekennzeichnet, daß die Signalamplitudon-Meßeinrichtung (24) zur Erzeugung eines Wechselspsnnungs-Überwachungssignals ausgebildet ist, welches die wechselnden Ausgangssignalpegel des Kristalls darstellt und ständig durch die Meßeinrichtung überwacht wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenumkehr in dem Wechselspannungs-Überwachungssignal durch einen Phasendetektor (31) abgefühlt wird, welcher ein diü Behandlung beendigendes Steuersignal erzeugt.
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