DE2302683A1

DE2302683A1 - Korrekturlinsensystem

Info

Publication number: DE2302683A1
Application number: DE19732302683
Authority: DE
Inventors: Koichi Maruyama; Toshio Ueda; Eiichi Yamazaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-01-19
Filing date: 1973-01-19
Publication date: 1973-07-26
Also published as: JPS4877755A; IT978059B; FR2168382A1; JPS5149544B2; FR2168382B3

Description

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PV! i_f{,₃.ri.;h,.: . :._i(. ./3. W. Schmitz Dipl. !no. L^:. Grasl : - Did. f.-.g. Λ. Wehnelt Hitachi, Ltd. β fciiwrh«ro: "■. - '^«δ«"

|5-l,l-chome 18. Januar 1973

Marunouehi, Chiyoda-ku, Tokyo Anwaltsakte: M-248

Korrekturlxnsensystem Die Erfindung betrifft ein Korrekturlxnsensystem für die Annäherung

des bei der Herstellung eines Leuchtachirms einer Farbbildröhre verwendeten Lichtes an die tatsächliche Lage des in der fertigen

Farbbxldröhre benutzten Elektronenstrahls.

Wie es allgemein bekannt ist, wird der Leuchtschirm einer Farbbildröhre im allgemeinen dadurch aufgebaut, daß Farbtripel dreier !Farben in gleichmäßiger Verteilung auf die Innenfläche der Front- :Schale der Röhre mit Hilfe einer photografischen Technik aufgebracht werden. Im einzelnen wird dabei eine lichtempfindliche Sub-'stanz auf die Innenfläche der Frontschale aufgebracht und ein Teil der aufgebrachten lichtempfindlichen Substanz mit Licht belichtet ,und danach der nicht belichtete Anteil der lichtempfindlichen !Substanz durch Auswaschen entfernt. Zum Belichten wird ein besondejres Belichtungsgerät benutzt, in dem die Korrekturlinse angeordnet !ist. In den meisten Fällen wird eine Korrekturlinse mit einer stet:.g gekrümmten Oberfläche benutzt, aber eine solche Korrekturlinse kann eine Annäherung an die tatsächliche Lage des Elektronenstrahls

nicht unter einen bestimmten Grenzwert bewirken. Aus diesem Grunde j

Kann auch die Verteilung der Leuchtstoffpunkte nicht den Brenn-

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flecken des Elektronenstrahls auf der gesamten wirksamen Fläche der inneren Wandung der Frontschale in perfekter Weise angenähert werden. Daher zeigt eine Farbbildröhre, der^euchtschirm unter Benutzung einer Korrekturlinse mit einer stetig gekrümmten Fläche hergestellt worden ist, eine FärbSchattierung, so daß Bilder von hoher Farbqualität nicht aufgebaut werden können. Es ist bereits j

vorgeschlagen worden, die wirksame Fläche der Korrekturlinse in i [ !

eine Vielzahl von unstetigen Teilgebieten einzuteilen,um die Färb-ι

j Schattierung zu vermeiden. Jedoch baut sich dann ein gitterförmi- !

ges Muster auf dem Leuchtschirm auf, das auch bei nicht in Betrieb befindlicher Röhre sichtbar ist. j

Es sind schon verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, um auch \

dieses Problem zu überwinden; so zum Beispiel ist vorgeschlagen ι worden, eine Vielzahl von Nuten oder eine Vielzahl von dunklen \ oder halbdurchlässigen Linien in den entsprechenden Gebieten einer Korrekturlinse mit unstetigen Teilflächen auszubilden. Des'weiteren ist vorgeschlagen worden, eine schwarze Substanz an den Grenzlinieji der einzelnen Teilgebiete aufzubringen und schließlich wurde vorgeschlagen, eine Kombination aus einer Korrekturlinse und einem Filter zu verwenden, dessen Lichtdurchlaßcharakteristik entgegengesetzt derjenigen der Korrekturlinse ist.

Aber mit allen diesen Verfahren ist es nicht möglich, zu einer vollständigen Lösung des oben beschriebenen Problems zu gelangen. ^fDarüberhinaus ist eine Korrekturlinse mit einer Anzahl von unter- '

teilten Teilgebieten sehr teuer, da die Herstellung einer Metall-? , form, die bei der Ausformung einer solchen Korrekturlinse benutzt !wird, eine große Anzahl von Herstellungsschritten erforderlich

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macht.

Es ist daher¹ die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Korrektur ■ linsensystem der oben genannten Art anzugeben, bei dessen Benutzung eine ungleichmäßige Belichtung des Leuchtschirms nicht erfolgt, so daß die Färb Schattierung bei den mit ihrer Hilfe hergestellten Färb- · bildröhren nicht auftritt.

Weiterhin soll das Korrekturlinsensystem so ausgelegt werden, daß der Aufbau der zu seiner Herstellung erforderlichen Metallform ver einfacht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Korrekturlinsensystem eine stetig gekrümmte Fläche, die den größten Teil der gewünschten Korrektur bewirkt^ und unstetige Flächen aufweist, die ergänzend !die Korrektur bewirken, die nicht von der stetig gekrümmten Fläche ^bewirkt werden kann.

!Die Erfindung soll nun in mehreren Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren beschrieben werden. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Belichtungsgerätes, wie es bei der Herstellung des Leuchtschirms einer Farbbild·}-röhre bemutzt wird,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine zum Stand der Technik gehörige Korrekturlinse,

—if— :

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Fig. 3 einen Schnitt durch die Korrekturlinse gemäß Fig. 2 längs

der Linie III-III,
Fig. 4 eine Aufsicht auf einen mit Hilfe der in den Figuren 2 und 3

gezeigten Korrekturlinse hergestellten Leuchtschirm, wobei > das ungleichmäßige Etoscheinungsbild des Leuchtschirms dar- ' gestellt ist,

Fig. 5 ein Schema zur Darstellung der Beziehung zwischen einem i

Leuchtstoffpunkt und einem Elektronenstrahlauftreffpunkt ;

ι bei einem zum Stand der Technik gehörigen Leuchtstoffschirmj,

bei Betrieb der mit diesem Leuchtschirm ausgerüsteten Farb-|

I bildröhre, ;

Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung der Verschiebung zwischen dem , Mittelpunkt des Leuchtstoffpunktes und dem Mittelpunkt des ; in Fig. 5 gezeigten Brennfleckes,

Fig. 7 eine Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines ;

erfindungsgemäßen Korrekturlinsensystems, Fig. 8 einen Schnitt durch das in der Fig. 7 gezeigte System längs

der Linie VIII-VIII, |

I Fig. 9 einen Schnitt durch das in der Fig. 8 gezeigte System längs!

der Linie IX-IX in Fig. 7; ;

Fig.10 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform des Korrektur+ linsensystems, ;

Fig. 11 einen Schnitt durch das in der Fig. 10 gezeigte Korrektur- ,

linsensystem längs der Linie XI-XI, !

Fig.12 einen Schnitt durch·dasselbe Korrekturlinsensystem längs i

ί -

ί der Linie II-II in Fig. 10 und
J

JFig.13 eine Aufsicht auf eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Korrekturlinsensystems,

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Fig. 14 einen Schnitt durch das in der Fig. 13 gezeigte Korrektur-!

linsensystem längs der Linie XIV-XIV und Fig. 15 einen Schnitt durch das Korrekturlinsensystem gemäß Fig.13 längs der Linie XV-XV in Fig. 13.

In der Fig. 1 wird ein Belichtungsgerät schematisch dargestellt, wie es üblicherweise benutzt wird. Es wird landläufig "Lichthaus" .genannt. Zu dem Gerät gehört eine Lichtquelle 2 und eine Korrekturj-• linse 3. Da die Korrekturlinse 3 benutzt wird, um den Verlauf des

aus der Lichtquelle 2 austretenden Lichtes an die extrem kompli- i i
jzierte Lage eines Elektronenstrahls anzupassen, der aus einer JElektronenstrahlkanone der vollständigen Farbbildröhre austritt und auf den Leuchtschirm auftrifft, ist die Oberfläche der Korrek-Iturlinse durch extrem kompliziert gekrümmte Flächen gegeben. Eine \Schale 5, die eine Lochmaske 4 einer Farbbildröhre aufnimmt, ist ^!so auf dem Belichtungsgerät montiert, daß die Innenfläche der Schale 5 dem aus der Lichtquelle 2 austretenden und durch die Korrekturlinse 3 und die Schattenmaske 4 austretenden Licht ausgesetzt ist.

Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, wird anstelle der Korrekturlinse 3 mit stetig ge_krümmten Flächen eine Korrekturlins^ ^{6 mit einer Vielzahl von unterteilten Teilgebieten benutzt, um das Problem der FärbSchattierung zu überwinden. Die wirksame Fläche der Linse ist in eine Vielzahl von Teilgebieten unterteilt, von denen jedes eine vorgegebene ebene Fläche oder gekrümmte Fläche aufweist, so daß eine Vielzahl von unstetigen Oberflächen geschaffen wird. Die Fig. 2 zeigt eine Aufsicht und die Figur 3

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einen Schnitt durch eine solche Linse. Die Korrekturlinse 3 wird

in folgender Weise hergestellt: Zuerst wird eine Metallform vorbereitet, in dem eine Vielzahl von Blöcken mit ebener oder ge- \

i krümmter Oberfläche zusammengestellt wird, wobei jeder Block einem Teilgebiet der wirksamen Fläche der Korrekturlinse entspricht. Diese Metallform wird dann gegen die Oberfläche einer vorgewärmten Platte aus einem Kunstharz, wie z.B. Acrylharz, oder aus Glas gedrückt, wodurch es zur Ausbildung einer Korrekturlinse mit unsteti gen Ebenen oder gekrümmten Flächen kommt.

Obwohl eine solche Korrekturlinse mit unstetigen Ebenen oder gekrümmten Flächen im wesentlichen zu einer Anpassung des Belichtung; lichts an die tatsächliche Lage des Elektronenstrahls führt, baut sich dort ein gitterförmiges, nicht belichtetes Muster auf der \ belichteten Fläche auf, wobei das Muster den Grenzlinien zwischen ;

den einzelnen Teilgebieten entspricht. Aus diesem Grunde zeigt einj mit einer solchen Korrekturlinse hergestellter Leuchtstoffschirm das in der Fig. 4- dargestellte ungleichförmige Erscheinungsbild, das selbst dann beobachtet werden kann, wenn die Farbbildröhre nicht in Betrieb ist.

In der Fig. 5 wird in vergrößertem Maßstab die Überdeckung eines Leuchtstoffpunktes 9 durch den Elektronenstrahlauftreffpunkt bzw. Brennfleck 10 dargestellt, wie sie in einer üblichen Farbbildröhre auftritt. Dies wird auch als Auftreffbedingung bezeichnet. In der !Fig. 5 ist ein rechtwinkliges XY-Koordinatensystem eingetragen, dessen Koordinatenanfangspunkt mit der Mitte der wirksamen Fläche 7 des Leuchtschirms zusammenfällt. Der Mittelpunkt (x^, Y₁) des

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Leuchtstoffpunktes 9 und der Mittelpunkt des Brennfleckes 10 sind durch die mit 11 bezeichnete Strecke gegeneinander verschoben, die jdurch den Vektor A in der Fig. 11 charakterisiert werden kann. Die (Aufgabe einer Korrekturlinse ist es nun, über die gesamte wirksame

jFläche des Leuchtschirms diese Verschiebung zu verkleinern oder

!in Fortfall zu bringen.

'Die Komponente A in Richtung X und die Komponente A in Richtung 1 der Verschiebung A (vgl. Fig. 6) an irgendeinem Punkte (x, y) des Leuchtschirms können durch die folgenden Gleichungen als Funktioner der Lage (x, y) bestimmt werden.

OO

(1)

= ΣΙ ρ Σ; x^mvⁿ , _x

miO n=0 °2mn ^y (2)

'Darin stellen C^ und C₂ Koeffizienten dar und mn sind positive ganze Zahlen von 0 bis Unendlich. Meistens ist es aber unmöglich,

jeine Korrekturlinse mit stetigen gekrümmten Flächen so auszulegen,

!daß die durch die Gleichungen (1) und (2) dargestellten Werte Ax

,und Ay beide kompensiert werden können, insbesondere kann eine
!Korrekturlinse, deren gekrümmte Flächen für eine Kompensation der Komponente Ax ausgelegt sind, nicht die Komponente Ay kompensieren iln gleicher Weise kann eine für die Kompensation der Komponente Ay

jausgelegte Korrekturlinse nicht die Komponente Ax kompensieren.

In den Figuren 7,8 und 9 wird nun eine Ausführungsform der
Erfindung dargestellt, die aus einer Linse 12 mit stetig gekrümmte} Fläche und einer Linse 13 besteht, die eine Vielzahl von unstetigen Flächen aufweist. Die stetig gekrümmte Fläche der Korrekturlinse

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12 ist für die Kompensation wesentlicher Teile Bx und By der durch die Gleichungen (1) und (2) dargestellten Komponenten Ax und Ay ausgelegt. Die unstetigen Flächen der Korrekturlinse 13 dienen der Kompensation der Verschiebungen Cx und Cy, die durch die. folgenden Gleichungen ausgedrückt werden- können:

*Cx = Ax - Bx (3)
Cy = Ay - By (4)

Die Aufgabe der Korrekturlinse 13 mit den unstetigen Flächen ist also die Bereitstellung der Korrektur, die zunächst durch die Korrekturlinse 12 mit der stetig gekrümmten Fläche erreicht werden kann. Die Neigungen (z.B. die Neigung 11) der einzelnen Teilgebiete der Korrekturlinse 13 können geringer gewählt werden als in dem Falle, bei dem nur in bekannter Weise eine Korrekturlinse mit unstetigen Oberflächen gewählt wird. Aus diesem Grunde aber kajm der Unterschied (z.B. 15) zwischen den Niveaus benachbarter Teilgef biete verringert werden. Eine solche Verkleinerung des Niveauunterschiedes und der Neigung lassen die gitterförmige ungleichmäßige Belichtung in Fortfall kommen. Mit anderen Worten: Wenn hinreichend kleine Niveauunterschiede und Neigungswinkel erreicht werden können, die zu einer annehmbaren Belichtung führen, kann die in der Fig. 7 dargestellte Breite 16 der einzelnen Teilgejbiete herabgesetzt werden, wodurch die Anzahl der Herstellungsschritte herabgesetzt wird, die zur Herstellung der Korrekturlinse; i
!mit den unstetigen Flächen erforderlich ist.

iln den Figuren 10, 11 und 12 wird eine andere Ausführungsform der

^Erfindung gezeigt, die aus einer Korrekturlinse 12a mit einer __g_

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stetig gekrümmten Oberfläche und einer Korrekturlinse 13a mit unstetigen Teilflächen besteht.

Wie aus den Figuren 11 und 12 ablesbar ist, ändert sich die Dicke der Linse 12a mit einer stetigen gekrümmten Fläche nur in Richtung I Y und die Dicke der Linse 12a wird in Richtung X konstant gehalten,, Daher kann die Korrekturlinse 12 a die Komponente Ay völlig kompensieren. Wenn die durch diese Korrekturlinse 12a bewirkte Verschiebung in Richtung X mit Dx bezeichnet wird, dann kann die j Korrekturlinse 13a so mit unstetigen Flächen versehen werden, daß ,die durch die Gleichung Ex gleich Ax - Dx definierte Verschiebung ■Ex kompensiert werden kann. Die mit unstetigen Flächen versehene Korrekturlinse 13a weist Unstetigkeitsgrenzlinien auf, die sich jnur in Richtung Y erstrecken. Obwohl die Neigungen 14a der einzelnen

Teilgebiete unterschiedlich sind, ist die Neigungsrichtung jedoch 'dieselbe und zwar in Richtung X. Die Neigung kann positiv, negativ oder Null sein und auch die Neigungsrichtung kann positiv oder negativ sein. Da die Grenzlinien der Korrekturlinse 13a mit unstetigen Flächen die gleiche Richtung aufweisen und da die Neigungi richtungen ebenfalls die gleichen sind, kann die Weite 16a der einzelnen Teilgebiete sehr leicht verkleinert werden. Obwohl die Neigungen der einzelnen Gebiete nicht abnehmen, kann in diesem Falle der Niveauunterschied 15a zwischen benachbarten Teilgebieten und ihre Breite verkleinert werden, so daß im wesentlichen die gitterförmige ungleichmäßige Belichtung des Leuchtschirms vermieder wird.

Bei dem in den Figuren 13, 14 und 15 gezeigten Ausführungsbeispiel

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sind die Korrekturlinse mit einer stetigen gekrümmten Fläche und die Korrekturlinse mit unstetigen Teilflächen zu einer einzigen Linse 17 zusammengefaßt. Die eine Oberfläche der Linse 17 ist als stetig gekrümmte Fläche ausgebildet und kann daher die größten Anteile Bx und By der Komponenten Ax und Ay der Verschiebung ; zwischen Leuchtstoffpunkt und Elektronenstrahlbrennfleck kompen-

i .

isieren, während die gegenüberliegende Oberfläche der Linse mit unstetigen Teilflächen versehen ist, um die Differenzen zwischen Ax und Bx bzw. Ay und By zu kompensieren. Auch hier ist es möglicl die Neigungen der einzelnen Teilgebiete der unstetigen Flächen kleiner zu halten als dies der Fall ist, wenn nur eine Korrekturlinse mit unstetigen Flächen benutzt wird. Dadurch kann der Niveauunterschied zwischen benachbarten Teilgebieten verringert werden, J wodurch die gitterförmige ungleichmäßige Belichtung des Leucht- ! schirms vermieden wird.

Zum Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausf ührungs formen, j bei der zwei getrennte Korrekturlinsen benutzt werden, kann hier die Konstruktion und die Aufhängung der Korrekturlinse wesentlich vereinfacht werden; weiterhin muß bei einer solchen Linse nicht Lichtbrechung an den zwischen Flächen zwischen Luftspalt und den einzelnen Linsen berücksichtigt werden, so daß die Berechnung der stetig gekrümmten Fläche und der unstetigen Flächen vereinfacht

wird. !

j Wie oben beschrieben, besteht die Korrekturlinse nach der Erfindung; aus einer Kombination einer Korrekturlinse mit einer stetig geikrümmten Fläche und einer Korrekturlinse mit unstetigen Flächen,

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wobei die erstere den größten Teil der gewünschten Korrektur bewirkt und die letztere ergänzend die Korrektur bewirkt, die durch jdie erstere nicht bewirkt werden kann; dadurch werden der Niveauunterschied und der Neigungsunterschied zwischen benachbarten j
!Teilgebieten der unstetigen Flächen verringert, die ja der Grund für die ungleichmäßige Belichtung waren. Es ist daher möglich, •die gitterförmige ungleichmäßige Belichtung des Leuchtschirms

lin nahezu vollkommener Weise zu eliminieren. Da eine Verringerung der Größe und der Anzahl der unstetigen Flächen möglich ist, können die Kosten für die Metallform empfindlich gesenkt werden, die für die Herstellung der Korrekturlinse gebraucht wird. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Korrekturlinsensystem dadurch gekennzeichnet, daß die rechtwinkligen Gebiete von einer horizontalen Linie zur benachbarten horizontalen Linie hingeneigt sind, daß die rechtwinkligen Gebiete in der Mitte längs der horijzontalen Linien eben sind und daß die rechtwinkligen Gebiete auf (beiden Seiten der in der Mitte liegenden rechtwinkligen Gebiete in !einander eni^ggengesetzten Richtungen zwischen benachbarten vertika·· Ilen Grenzlinien geneigt sind Cvgl. Fig. 7 bis 9).

!Weiterhin soll hier nochmals erwähnt werden, daß eine andere beivorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Korrekturlinsensy-

jStems dadurch gekennzeichnet ist, daß die unstetigen Flächen jaus mehreren parellelen streifenförmigen Teilgebieten bestehen,

die durch mehrere parallele vertikale Grenzlinien begrenzt werden, und daß die Gebiete in der Mitte längs einer horizontalen Linie eben und die Gebiete auf beiden Seiten der Mitte zwischen be-j· nachbarten vertikalen Grenzlinien geneigt sind (vgl. die Figuren ]

10-12). -12- :

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Claims

p_t ^r\!' - ^;_Γ. γ_λ-.₃. ' Schmitz.

. Dipl. Ing- E- C-töeiii --...- ■ I^:i;

8 Münzen ?. *

Hitachi Ltd. · _Tel_Gfon

5-1, 1-chome 18. Januar 1973

Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Anwaltsakte: M-248

Patentansprüche

(i.^Korrekturlinsensystem für die Annäherung des bei der Herstellung eines Leuchtschirmes einer Farbbildröhre verwendeten Lichtes arvQie tatsächliche Lage des in der fertigen Farbbildröhre benutzten Elektronenstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturlinsensystem (12, 13; 12a, 13a; 17) eine stetig gekrümmte Fläche, die den größten Teil der gewünschten Korrektur bewirkt, und unstetige Flächen aufweist, die ergänzend die Korrektur bewirken, die nicht von der stetig gekrümmten Fläche bewirkt werden kann.

\2. Korrekturlinsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

j '

j daß es aus einer ersten Linse (12;12a) mit der stetig ge-

krümmten Fläche und einer zweiten Linse (13;13a) mit den unstetigen Teilflächen besteht, wobei die erste und die^weite Linse

ι nacheinander in den Gang des Lichtes eingebracht sind.

'3. Korrekturlinsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß es aus einer einzigen Linse (17) besteht, auf deren einen j Seite die stetig gekrümmte Fläche und auf deren andere Seite

die unstetigen Teilflächen ausgebildet sind.

^; -13-

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4. Korrekturlinsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unstetigen Teilflächen rechteckige Teilgebiete sind, die durch sich unter rechten Winkeln schneidenden horizontalen und vertikalen Grenzlinien begrenzt sind.

5. Korrekturünsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rechtwinkligen Gebiete von einer horizontalen Linie zur benachbarten horizontalen Linie hingeneigt sind, daß die rechtwinkligen Gebiete in der Mitte längs der horizontalen Linien eben sind und daß die rechewinkligen Gebiete auf beiden Seiten der in der Mitte liegenden rechtwinkligen Gebiete in einander entgegengesetzten Richtungen zwischen benachbarten

vertikalen Grenzlinien geneigt sind.

J6. Korrekturlinsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, : daß die unstetigen Flächen aus mehreren parallelen streifenförmigen Teilgebieten bestehen, die durch mehrere parallele

; vertikale Grenzlinien begrenzt werden, und daß die Gebiete in ^: längs

der Mitte/einer horizontalen Linie eben und die Gebiete auf beiden Seiten der Mitte zwischen benachbarten vertikalen Grenzlinien geneigt sind.

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AH

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