DE2406060A1

DE2406060A1 - Elektronenstrahlvorrichtung

Info

Publication number: DE2406060A1
Application number: DE19742406060
Authority: DE
Inventors: Kenneth William Hawken
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-02-08
Publication date: 1974-08-15
Also published as: NL7401634A; JPS5041468A; FR2217795A1; US3819984A; FR2217795B3

Description

Patentanwalt
4 Düsseldorf 1 · Schadow platz 9

Düsseldorf, 7. Febr. 1974

Tektronix, Inc.
Beaverton, Oregon, V.St.A,

Elektronenstrahlvorrichtung

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Elektronenstrahlvorrichtungen mit zwei Strahlen und einer zugeordneten Ablenkeinrichtung und insbesondere auf Kathodenstrahlröhren mit zwei Elektronenstrahlguellen, welche eine asymmetrische horizontale Abtastung bewirken. Dabei wird eine seitliche Abschirmung durch die Platten zur Horizontalablenkung zwecks dynamischer geometrischer Korrektur während des Betriebs der Röhre erreicht.

Es sind Kathodenstrahlröhren mit zwei Quellen für Elektronenstrahlen bekannt, bei denen diese Quellen oberhalb und unterhalb der Röhrenachse in einer Ebene angeordnet sind, die durch die Röhre verläuft, so daß der horizontale Ablenkwinkel der Elektronenstrahlen eine Ablenkung über die Targetröhre in gleichen Winkeln auf jeder Seite der Achse der Röhre bzw. Elektronenstrahlquelle ermöglicht. Damit jede Elektronenstrahlquelle den gleichen Targetbereich abtasten kann, sind diese Quellen in einem Winkel zueinandef angeordnet, wodurch jedoch das abgetastete Muster von einem Rechteck zu einem Trapez verzerrt wird. Bei übereinander angeordneten Elektronenstrahlquellen wird diese trapezförmige Verzerrung leicht dadurch ausgeglichen, daß die Einrichtung' zvis Horizontalablenkung ©©ifelich nicht parallel

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angeordnet werden, wodurch die Horizontalempfindlichkeit bei der vertikalen Abtastung der Röhre beeinträchtigt wird. Wenn ein divergierendes Nachbeschleunigungsfeld (PDA) verwendet und eine vollständige Überlappung der Abtastung angestrebt wird, müssen die Elektronenstrahlquellen in einem beachtlichen Winkel zueinander angeordnet werden, was einen größeren Durchmesser der Elektronenstrahlröhre und damit die Inanspruchnahme von verwertbarem Platz mit sich bringt.

Aufgabe dieser Erfindung ist es vor allem, eine Kathodenstrahlröhre mit zwei Strahlen zu schaffen, in welcher parallele Elektronenstrahlquellen Seite an Seite angeordnet werden, damit der Strahlungsbereich kleiner wird. Auch soll die Einrichtung zur Horizontalablenkung dynamisch bezüglich der Geometrie korrigiert werden. Die hierzu erforderliche Korrektureinrichtung soll eine Abschirmeinrichtung aufweisen, welche die trapezförmige Verzerrung verhindert.

Die Kathodenstrahlröhre soll zwei Paare von Platten zur Horizontalablenkung aufweisen, in denen sich seitliche Abschirmplatten von den Außenplatten aus nach innen erstrecken und den Zwischenraum zwischen entsprechenden Plattenpaaren bedecken.

Allgemein soll eine verbesserte Kathodenstrahlröhre mit zwei Elektronenstrahl-Ablenkeinrichtungen geschaffen werden, bei welcher die trapezförmige Verzerrung der Anzeige in einfacher und billiger Weise vermieden wird.

Die Erfindung geht aus von dem Grundgedanken, daß das Volumen der Kathodenstrahlröhre in dem Bereich der Elektronenstrahlquelle dadurch vermindert wird, daß die Elektronenstrahlquellen Seite an Seite und parallel zueinander und in einer Ebene angeordnet werden, welche die Röhrenachse enthält und dadurch, daß durch die Ablenkplatten für die Horizontalablenkung seitliche Abschirmeinrichtungen vorgesehen werden, welche die trapezförmige

Verzerrung ausgleichen.

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Diese Aufgabe wird bei einer Elektronenstrahleinrichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein evakuierter Hüllkörper eine Targeteinrichtung aufweist, Seite an Seite in dem Hüllkörper auf jeder Seite einer zentralen Achse des Hüllkörpers und im Abstand von der Targeteinrichtung eine Zweifach-Elektronenstrahleinrichtung zum Erzeugen von Elektronenstrahlen vorgesehen ist und eine Ablenkeinrichtung für jede der Zweifach-Elektronenstrahleinrichtungen zwischen der Elektronenstrahleinrichtung und der Targeteinrichtung zum Ablenken der Elektronenstrahlen über die Targeteinrichtung entsprechend den zugeführten SpannungsSignalen zur Erzeugung der Anzeige vorgesehen ist.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Auführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Kathodenstrahlröhre nach der

Erfindung;

Fig. 2 von vorne entlang den Linien 2-2 in Fig. 1

eine Querschnittsansicht der Ablenkeinrichtung;

Fig. 3 eine Ansicht entlang den Linien 3-3 in Fig.l

und

Fig. 4A, 4B und 4C rechteckförmige Anzeigen, die durch einen

Elektronenstrahl auf dem fluoreszierenden Schirm einer Kathodenstrahlröhre erzeugt sind.

Gemäß Fig. 1 enthält eine Kathodenstrahlröhre 10 oder eine andere Elektronenstrahl-Ablenkeinrichtung einen evakuierten Hüllkörper 12 aus Glas, Keramikmaterial oder anderem Isolationsmaterial, in welchem ein fluoreszierender Schirm 14 aus Leuchtstoffmaterial, das auf der Innenfläche einer für Licht durchlässigen Stirnplatte 16 aufgebracht ist, an der Kopfseite des Hüllkörpers befestigt

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ist. Eine dünne metallische Beschichtung 17, vorzugsweise aus Aluminium, ist auf der den Elektronenstrahlen ausgesetzten Seite des Schirmes 14 angeordnet.

Zwei getrennte Elektronenstrahlquellen herkömmlicher Art sind in dem Hüllkörper 12 angeordnet und enthalten Kathoden 18 und 20, Steuergitter 22 und 24 und Fokussieranöden 26 und 28, Zusätzlich sind zwei getrennte Ablenksysteme für die Elektronenstrahlen in dem Hüllkörper 12 vorgesehen, welche erste und zweite Paare von Ablenkplatten 3O bzw. 32 zur Vertikalablenkung sowie erste und zweite Paare von Platten 34 bzw. 36 zur Horizontalablenkung aufweisen. Somit sind der Kathode 18 ein Steuergitter 22, Fokussieranoden 26, Platten 30 zur Vertikalablenkung und Platten 34 zur Horizontalablenkung zugeordnet, so daß der von der Kathode 18 austretende Elektronenstrahl 18a gesteuert wird, wogegen der Kathode 20 ein Steuergitter 24, Fokussieranoden 28, Platten 32 zur Vertikalablenkung und Platten 36 zur Horizontalablenkung zugeordnet sind, so daß der aus der Kathode 20 austretende Elektronenstrahl 20a gesteuert wird. Die Kathoden 18 und 20 arbeiten bei -3kV.

Die Platten 34 und 36 zur Horizontalablenkung sind im Aufbau gleich und jedes Paar enthält eine äußere ebene Platte 38 und eine innere Platte 40, die einen hinteren Abschnitt hat, der in einem geringen Winkel von der Elektronenstrahlachse angeordnet ist. Außerdem hat die Platte 40 einen vorderen Abschnitt, der in einem größeren Winkel zu der Elektronenstrahlachse angeordnet ist, Somit sind die Platten zur Horizontalablenkung in der Regel im wesentlichen flache Platten, die einander gegenüber liegen und gebogen sind, so daß sie einen keilförmigen Abstand zwischen sich ausbilden. Durch die äußeren Platten 38 werden seitliche Schirme 42 gebildet, welche den Zwischenraum zwischen den Platten 38 und 40 wenigstens entlang vorderen Abschnitten der Platten 40 bedecken. Die seitlichen Schirme 42 können integrale Erweiterungen der Platten 38 oder zusätzliche metallische Glieder sein, die durch Schweißen auf die Platten 38 aufgebracht sind. Die seitli-

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ehern Schirme 42 erstrecken sich auch von den Platten 40 und haben einen abgewinkelten Rand, wenn sie zu einem Teil der Platten 38 werden, welcher zusammenfällt mit der winkelförmigen Anordnung der vorderen Abschnitte der Platten 40. Andererseits können die seitlichen Schirme 42 durch unabhängige Platten gebildet werden, die neben den Platten 38 und 40 durch eine dielektrische Befestigungseinrichtung in herkömmlicher Weise angeordnet sind.

Zwischen den Paaren von Platten 34 und 36 zur Horizontalablenkung Ist ein innerer Schirm 44 für die Elektronenstrahlquelle angeordnet, so daß die durch die entsprechenden Paare von Platten zur Horizontalablenkung erzeugten elektrostatischen Felder sich nicht gegenseitig beeinträchtigen können. Der Schirm 44 wird nahe dem durchschnittlichen Potential der Einrichtung zur Horizontalablenkung gehalten.

Zwischen den Paaren von Platten zur Vertikalablenkung sind Kompensationsplatten 46 angeordnet, welche verhindern, daß die elektrostatischen Felder von den Einrichtungen zur Vertikalablenkung sich gegenseitig stören und welche eine Kompensation derart bewirken, daß der Wellenwiderstand bzw. der charakteristische Widerstand konstant ist. Die Platten 46 werden nahe dem durchschnittlichen Potential der Einrichtung zur Vertikalablenkung gehalten.

Zwischen den Auslaßenden der Platten 30 und 32 zur Vertikalablenkung und den Eingangsenden der Platten 34 und 36 zur Horizontalablenkung ist ein Isolationsschirm 48 angeordnet, welcher vertikale Schlitze 50 und 52 aufweist, durch welche die Elektronenstrahlen 18a und 20a gelangen. Der Schirm 48 isoliert die elektrostatischen Felder der Einrichtung zur Vertikalablenkung von den elektrostatischen Feldern der Einrichtung zur Horizontalablenkung und wird nahe dem durchschnittlichen Potential der Einrichtungen zur Vertikal- und Horizontalablenkung gehalten.

Ir dem Hüllkörper 12 ist ein ringförmiges Befestigungs- und

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schirmglied 54 derart angeordnet, daß die Auslaßenden der Einrichtungen 34 und 36 zur Horizontalablenkung darin aufgenommen sind. Dieses Schirmglied wird nahe Massepotential betrieben. Der Schirm 54 dient da2u, die Einrichtung zur Horizontalablenkung gegen die hohe Spannung der Nachbeschleunigungseinrichtung 56 abzuschirmen, und sie besteht aus einer leitfähigen Schicht auf der Innenfläche des Hüllkörpers 12 in elektrischem Kontakt mit der metallischen Beschichtung 17 und hatfeinen Betriebsbereich von 2OkV. Auf dem Schirmglied 54 ist ein Gitter 58 zur Abtasterweiterung vorgesehen, welches einen kovexen halbkreisförmigen Aufbau hat, so daß eine Streulinse zur Erweiterung des Strahles geschaffen wird, welcher bewirkt, daß die Elektronenstrahlen wirksam über den Schirm bei voller Überlappung gerichtet werden.

Die Eingangssignale werden den Eingangsklemmen 60 und 62 zugeführt, welche jeweils mit den Vertikalverstärkern 64 und 66 verbunden sind. Die Ausgänge der Vertikalverstärker 64 und 66 sind jeweils mit den Einrichtungen 30 bzw. 32 zur Vertikalablenkung verbunden. Entsprechend den EingangsSignalen an den Eingangsklemmen 60 und 62 werden Horizontalrampengeneratoren 68 und 70 getriggert, wozu Triggerschaltungen 72 und 74 dienen, deren Eingänge jeweils mit den Eingangsklemmen 60 und 62 und deren Ausgänge jeweils mit den entsprechenden Eingängen von Horizontalrampengeneratoren 68 und 70 verbunden sind, deren Ausgänge jeweils mit den entsprechenden Einrichtungen 34 und 36 zur Horizontalablenkung verbunden sind.

Daher werden die von den entsprechenden Kathoden 18 und 20 ausgesendeten Elektronenstrahlen 18a und 20a durch Pokussieranoden 26 und 28 fokussiert und dann durch die Einrichtungen 30 und 32 zur Vertikalablenkung und die Einrichtungen 34 und 36 zur Horizontalablenkung entsprechend den Signalen an den Eingangsklemmen 60 und 62 abgelenkt, wonach die Elektronenstrahlen durch das Gitter 58 zur Strahlerweiterung gelangen. Dann werden sie durch zirka 2IkV beschleunigt, bevor sie auf die Targetelektrode auftreffen, welche die Leuchtstoffschicht 14 und die metallische

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Beschichtung 17 enthält, so daß Lichtabbilder dieser Elektronenstrahlen erzeugt werden, welche in den meisten Fällen die Signalspuren der Signale für die Vertikalablenkung sind. Der dünne Aluminiumfiim mit einigen Angström Stärke ist für Elektronen durchlässig und reflektiert das von der Leuchtstoffschicht 16 ausgesendete Licht und erhöht die Helligkeit der Anzeige in üblicher Weise.

Die Elektronenstrahleinrichtungen und ihre zugeordneten Ablenkeinrichtungen sind Seite an Seite angeordnet und nicht in herkömmlicher Weise übereinander gestapelt, so daß die Achsen dieser Zweifach-ElektronenstrahlqueIlen und ihre zugeordneten Ablenkeinrichtungen in einer Ebene angeordnet sind, welche die Röhrenachse TA enthält. Somit befindet sich die Achse der Elektronenstrahl« quellen in gleichem Abstand auf jeder Seite der Röhrenachse TA« Die parallele Anordnung der Elektronenstrahlquellen gestattet es, daß der Hals der Kathodenstrahlröhre schmaler wird, so daß mehr Raum für ein Gerät zur Verfügung steht, in welchem die Kathodenstrahlröhre angeordnet wird. Der linke Elektronenstrahl 18a wird bei Betrachtung des Schirmes in einem kleinen Winkel zur linken Seite und in einem größeren Winkel zur rechten Seite über den ganzen Schirm abgetastet, wogegen der rechte Elektronenstrahl 20a in einem großen Winkel zur linken Seite und einem kleinen Winkel zur rechten Seite über den ganzen Schirm abgetastet wird. Daher können die Elektronenstrahlen gleichzeitig den gesamten Schirm überlappend überstreichen und zweifache Bilder zur Betrachtung anzeigen.

Ohne die seitlichen Schirme 42 für die Einrichtungen 34 und 36 zur Horizontalablenkung würde die durch die linke Elektronenstrahleinrichtung erzeugte Anzeige trapezförmig gemäß Pig. 4A ausfallen, wogegen die horizontalen Linien oberhalb und unterhalb der zentralen horizontalen Linie in einer Richtung von links nach rechts abgelenkt wären, wogegen die durch die rechten Elektronenstrahleinrichtungen erzeugte Anzeige eine trapezförmige Anzeige gemäß Fig. 4B ergäbe, wodurch die horizontalen Linien oberhalb

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und unterhalb der zentralen horizontalen Linie in einer Richtung abweichen würden, welche derjenigen der Anzeige der linken Elektronenstrahleinrichtung gemäß Fig. 4A entgegengesetzt ist. Die Wechselwirkung der elektrostatischen Felder der Einrichtungen zur Vertikal- und Horizontalablenkung ohne die seitlichen Schirme 42 für die Einrichtung zur Horizontalablenkung ergibt Anzeigen mit trapezförmiger Verzerrung gemäß Fig. 4A und 4B in einer Kathodenstrahlröhre mit Zweifachstrahlen, bei welcher die Elektronenstrahleinrichtungen parallel zueinander angeordnet sind. Wenn nunmehr seitliche Schirme 42 für die Einrichtung zur Horizontalablenkung angeordnet werden, ergibt sich eine genaue rechteckförmige Anzeige gemäß Fig. 4C, bei welcher die trapezförmige Verzerrung korrigiert ist. Wenn die Elektronenstrahlen horizontal durch die Einrichtung zur Horizontalablenkung abgetastet werden, erhalten sie eine Vertikalablenkung durch die Wirkung des durch die seitlichen Schirme beeinflußten elektrostatischen Feldes in derjenigen Richtung, welche für die Korrektur der trapezförmigen Verzerrung erforderlich ist.

Die neuartige Anordnung seitlicher Schirme für die Einrichtung zur Horizontalablenkung kann auch im Fälle einer Speicheroszillographenröhre verwendet werden, bei welcher die Elektronenstrahleinrichtung und die zugeordnete Ablenkeinrichtung bezüglich der Röhrenachse versetzt sind und die Achse der Quelle für die "Flutelektronen* mit der Röhrenachse zusammenfällt, so daß nur eine einzige derartige Quelle verwendet wird, und durch diese Anordnung die Flutelektronen gleichförmig über den Schirm verteilt werden.

Die Einrichtung zur Vertikalablenkung kann in einer Kathodenstrahlröhre verwendet werden, die bis zu 150 MHz arbeitet. Bei einem Betrieb dieser Kathodenstrahlröhre oberhalb dieser Bandbreite sollte eine Einrichtung zur Vertikalablenkung gemäß der US Patentschrift 3 694 689 verwendet werden.

Es wurde also eine Elektronenstrahlröhre beschrieben, in welcher

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Zweifach-Elektronenstrahleinrichtungea parallel und Seite an Seite angeordnet sind, damit die Größe des Halses der Kathodenstrahlröhre verringert wird, und die Einrichtung zur Horizontalablenkung hat eine seitliche Abschirmung, durch welche die trapezförmige Verzerrung korrigiert wird. Anstelle zwei Kathoden zu verwenden, könnte beispielsweise auch eine einzige Kathode verwendet werden, welche die beiden Elektronenstrahlen erzeugt, die durch die beiden Ablenkeinrichtungen übertragen werden. Wenn auch eine herkömmliche Kathodenstrahlröhre beschrieben wurde, so kann die Erfindung auch in einer bistabilen Ladungsspeicherröhre verwendet werden, bei welcher die Leuchtstoffschicht auch als Speicherdielektrikum dient.

Patentansprüche;

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Claims

- 10 Patentansprüche :

{ IJ Elektronenstrahlvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein evakuierter Hüllkörper (12) mit einer Targeteinrichtung (14) vorgesehen ist, in dem Hüllkörper auf jeder Seite einer zentralen Achse (TA) des Hüllkörpers und im Abstand von der Targeteinrichtung Zweifach-Elektronenstrahleinrichtungen (18, 20, 26; 20, 24, 28) zum Erzeugen von Elektronenstrahlen angeordnet sind und zwischen den Elektronenstrahleinrichtungen und der Targeteinrichtung Ablenkeinrichtungen (30, 32; 34, 36) für jede der Zweifach-Elektronenstrahleinrichtungen zum Ablenken der Elektronenstrahlen über die Targeteinrichtung entsprechend den zugeführten Signalspannungen vorgesehen sind, welche Abbilder erzeugen.
2. Elektronenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zweifach-Elektronenstrahleinrichtungen (18, 20) parallel zueinander angeordnet sind.
3. Elektronenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ablenkeinrichtungen (30, 32; 34, 36) derart angeordnet sind, daß sie die Elektronenstrahlen über die Targeteinrichtung gleichzeitig und überlappend ablenken.
4. Elektronenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ablenkeinrichtungen eine Einrichtung (30, 32) zur Vertikalablenkung und eine Einrichtung (34, 36) zur Horizontalablenkung aufweisen und die Vertikal- und Horizontalablenkeinrichtungen für eine der Zweifach-Elektronenstrahleinrichtungen deren Elektronenstrahl in einem kleinen Winkel und dann in einem großen Winkel während einer horizontalen Abtastperiode ablenken und die Vertikal- und Horizontalablenkeinrichtungen für die andere Zweifach-Elektronenstrahleinrichtung deren Elektronenstrahl in einem großen Winkel und dann in einem kleinen Winkel während eines horizontalen Abtastvorganges ablenken.

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5. Elektronenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (42) durch die Ablenkeinrichtungen ausgebildet ist, welche die trapezförmige Ablenkung der Elektronenstrahlen ausgleicht.
6. Elektronenstrahlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ablenkeinrichtungen ausgebildete Einrichtung eine seitliche Abschirmeinrichtung (42) für deren Horizontalablenkeinrichtung aufweist.
7. Elektronenstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Abschirmeinrichtung (42) einstückig mit einer der Platten (38) der Einrichtung zur Horizontalablenkung verbunden ist.
8. Elektronenstralvorrichtung in der Form einer Kathodenstrahlröhre, vorzugsweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Elektronenstrahleinrichtungen in dem Hüllkörper (12) zum Erzeugen von Elektronenstrahlen und im Abstand von einer Targeteinrichtung (14) vorgesehen sind, Ablenkeinrichtungen (3O, 32; 34, 36) in dem Hüllkörper (12) zwischen der Targeteinrichtung (14) und den Elektronenstrahleinrichtungen angeordnet sind und Platten zur Vertikal- und Hori= zontalablenkung der Elektronenstrahlen über die Targeteinrichtung entsprechend den Signalspannungen vorgesehen sind, welche den Platten zur Vertikal- und Horizontalablenkung zugeführt sind.
9. Elektronenstrahlvorrichtung in der Form einer Kathodenstrahlröhre, vorzugsweise nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Elektronenstrahleinrichtungen Zweifach-Elektronenstrahleinrichtungen (18, 20) aufweisen ,die Seite an Seite in dem Hüllkörper (12) angeordnet sind.
10. Elektronenstrahlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektronenstrahleinrichtungen Zweifach-Elektronenstrahleinrichtungen (18, 20) aufweisen «nd die Ablenkeinrichtungen unabhängige Einrichtungen zur

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Vertikal- und Horizontalablenkung für jede der Zweifach-Elektronenstrahleinrichtungen aufweisen.
11. Elektronenstralvorrichtung mit einem Horizontalablenkungssystem, vorzugsweise nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß voneinander im Abstand befindliche Platten mit hinteren und vorderen Abschnitten vorgesehen sind und eine seitliche Abschirmeinrichtung (42) in rechten Winkeln zu wenigstens einem der vorderen Abschnitte angeordnet ist und den Zwischenraum zwischen diesen bedeckt.
12. Elektronenstrahlvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Ablenkplatten durch Paare von zueinander im Abstand befindlichen und ausgerichteten Platten gebildet sind und die seitliche Abschirmeinrichtung (42) einstückig mit den äußeren Platten (38) verbunden sind, welche sich zueinander hin erstrecken.

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