DE2501544A1

DE2501544A1 - Fernanzeigeeinrichtung fuer digitalkompasse

Info

Publication number: DE2501544A1
Application number: DE19752501544
Authority: DE
Inventors: John Thomas Fowler
Original assignee: Laitram LLC
Current assignee: Laitram LLC
Priority date: 1974-01-21
Filing date: 1975-01-16
Publication date: 1975-07-24
Also published as: US3906483A; JPS50108955A; DK14275A; NO750146L; GB1500211A; SE7500565L; NO141486C; AU7732975A; SE392969B; CA1013858A; NO141486B

Description

PATH ITTAN^-WAIiT

Dipl. ing. B. HOLZEK

AUGSBURG

PRIUPFINB-WEXSBB-SXBASeB IA

W. 722

Augsburg, den 14. Januar 1975

The Laitram Corporation, 619 South Peters Street, wew Orleans, Louisiana 70150, V.St.A.

Fernanzeigeeinrichtung für Digitalkompasse

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Die Erfindung betrifft eine Fernanzeigeeinrichtung für Digitalkompasse zur Umsetzung eines vorn Kompaß abgegebenen, den jeweiligen -Kompaßkurs darstellenden elektrischen Signals in eine numerische Kursanzeige«

Magnetkompasse mit Fernablesung sind bekannt, bei welchen ein den jeweiligen Kompaßkurs darstellendes elektrisches Signal erzeugt und zwecks Anzeige oder anderweitiger Weiterverarbeitung, beispielsweise in einer automatischen Kurssteuerungseinrichtung, an eine oder mehrere vom Kompaß entfernte Stellen übertragen wird. Die Anzeigeeinrichtung weist typischerweise eine Anzahl von numerischen Anzeigeelementen zur Erzeugung der Kursanzeige auf. Es ist dabei wünschenswert, die Anzeigeeinrichtung so auszubilden, daß sie von geringer Größe ist und alle notvrendigen Schaltungsteile für eine einfache Installation im Steuerhaus, im Cockpit, oder an einer anderen Stelle eines Schiffes oder Bootes aufweist. Ein für eine Fernablesung besonders geeigneter Kompaß ist aus der US-PS 3 833 901 bekannt und weist eine Kompaßscheibe mit einer Vielzahl von optisch kodierten Spuren auf, welche zum Zwecke der Erzeugung eines den jeweiligen Kompaßkurs darstellenden elektrischen Signals fotoelektrisch abgetastet werden. Dieses Kurs-

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signal wird dann elektronisch weiterverarbeitet und in eine digitale Impulskette umgesetzt, welche für eine serielle übertragung zu einer entfernten Stelle geeignet ist„

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Verarbeitung derartiger, in Form von Impulsketten vorliegender Kompaßkurssignale geeignete und eine numerische Kursanzeige liefernde Fernanzeigeeinrichtung zu schaffenβ

Diese Aufgabe wird durch die im vorstehenden Anspruch angegebene Erfindung gelöst.

Eine Weiterbildung der Erfindung, welche eine wählbare alternative Anzeige des Kompaßkurses oder einer jeweils verstrichenen Zeitspanne ermöglicht, ist Gegenstand des vorstehenden Anspruchs 2,

Kurz zusammengefaßt, beinhaltet also die Erfindung eine digitale Anzeigeeinrichtung für die Fernablesung eines Kompasses, welche alle notwendigen Schaltungsteile zur Herstellung einer numerischen Kompaßkursanzeige aufgrund einer vom Kompaß empfangenen Signal-

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impulskette und zur alternativen Erzeugung von Zeitanzeigen aufgrund eines eingebauten Taktgebers enthält. Die erfindungsgemäße Einrichtung weist einen quarzgesteuerten Oszillator auf, der als Taktgeber bzw. als Zeitnormal dient, ferner einen Frequenzteiler, welcher Taktimpulsfolgen mit jeweils verschiedener Taktfrequenz erzeugt und außerdem weist sie eine Dekodierschaltung zum Umsetzen der vom Kompaß empfangenen Impulsketten in eine parallele Form zum Zwecke der Ansteuerung der zugeordneten numerischen Anzeigeelemente auf. Außerdem weist die Schaltung Mittel zum Eliminieren von Störsignalen durch Kontaktprellen beim Umschalten zwischen verschiedenen möglichen Betriebsarten, eine eingebaute geregelte Spannungsqelle und Mittel zur Synchronisation der vom Kompaß empfangenen Impulse mit dem Taktgeber auf.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschriebeng Es zeigen:

Fig. 2 ein schematisches Block

schaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung, und

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Figo 2 eine perspektivische Ansicht

des 'Gehäuses der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Die erfindungsgemäße Kompaßanzeigeeinrichtung arbeitet in Abhängigkeit von einer Serienimpulskette, welche den jeweils gemessenen Kompaßkurs darstellt, und erzeugt eine numerische Ausgangsanzeige dieses Kompaßkurses und außerdem eine numerische Zeitanzeige. Bei der dargestellten". Ausführungsform ist die von einem Digitalkompaß erzeugte und von der Anzeigeeinrichtung empfangene Impulskette eine Reihe von Impulsen, deren Anzahl um Eins größer als der darzustellende Kompaßkurs in Grad ist» Ein Kompaßkurs von beispielsweise 46° wird also durch eine Serienimpulskette mit 47 Impulsen dargestellt. Der erste Impuls dieser Impulskette dient der Rückstellung der Anzeigeschaltung zum Zwecke der nachfolgenden Verarbeitung der restlichen Impulse der empfangenen Impulskette_o

Gemäß Fig. 1 werden die von einem Digitalkompaß kommenden Impulse einem Eingangsanschluß 10 zugeführt und gelangen an einen Eingang eines NOR-Glieds 12, dessen Ausgang mit jeweils einem Eingang eines ODER-Glieds 3.4 und eines ODER-Glieds 16 verbunden ist. Zwischen die Eingangs-

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leitung und ein Bezugspotential, beispielsweise Masse, ist ein Widerstand Rl und parallel zu diesem eine gemäß der Darstellung gepolte Diode Dl geschaltet, wobei die Diode als Filter für Hochfrequenzrauschen dient, das dem empfangenen Impulskettensignal überlagert sein kann. Der Ausgang des ODER-Glieds 14 ist mit dem Eingang eines BCD-Zählers 18 verbunden und der Ausgang des ODER-Glieds 16 ist an den Eingang eines Hüllkurvengleichrichters 20 geführt. Der Hüllkurvengleichrichter erzeugt ein Steuersignal, welches über eine Kapazität Cl an ein ODER-Glied 22 angelegt wird, welches außerdem ein Rückstellsignal von einem Rückstellimpulsgenerator erhält, über den Ausgang des ODER-Glieds 22 gelangt ein Rückstellimpuls an den Zähler 18, Das vom Hüllkurvengleichrichter 20 erzeugte Steuersignal hat eine Dauer, die gleich der Dauer der empfangenen Impulskette ist. Der Rückstellimpulsgenerator 24 erzeugt beim Einschalten der Einrichtung einen Rückstellimpuls zur Rückstellung des Zählers 18, damit dieser in die zur Auswertung der empfangenen Impulse erforderliche Stellung versetzt wird.Der BCD-Zähler 18 erzeugt ein Mehrbit-Parallel-Signal, welches einer Anzeigetreiberschaltung 26 zugeführt wird,, Diese Anzeigetreiberschaltung 26 führt einer Anzeigeeinheit 28 in geeigneter Weise kodierte

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Parallel-Ausgangssignale zu» Die Anzeigeeinheit 28 weist numerische Anzeigeelemente zur Sichtbarmachung einer Kompaßkursanzeige oder einer Zeitanzeige auf. Beispielsweise kann es sich bei den Anzeigeelementen um 7-Segment-Gasentladungsanzeigeröhren handeln. Die Treiberschaltung ist gewöhnlich in die Anzeigeeinheit integriert und enthält die erforderliche Umsetzungsschaltung zur Ansteuerung der Anzeigesegmente der Anzeigeröhren in Abhängigkeit von einem vom Zähler 18 empfangenen BCD-Signale

Als Zeitnormal für die An zeige, einrichtung dient ein quarzgesteuerter Oszillator 30, der vorzugsweise mit einer Frequenz von 16,384 kHz arbeitet. Von diesem Oszillator 30 gelangt eine Taktimpulskette an einen Frequenzteiler 32, der über zugehörige Ausgangstaktleitungen Ausgangstaktimpulse mit Taktfrequenzen von 1 Hz, 2 Hz, 16 Hz und 4 kHz abgibt. Das 4-kHz-Taktsignal wird einem Abblendschaltkreis 34 zugeführt, dessen Ausgangssignal als Austastsignal dem Zähler 18 zugeführt wird. Der Abblendschaltkreis dient dazu, dem Zähler Signale mit in Abhängigkeit von einer manuellen Einstellung variabler Impulsbreite zuzuführen, um die Helligkeit der Anzeigeziffern durch entsprechende Einstellung des Austastverhältnisses des Zählers 18 zu steuern.

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Die Taktsignale mit der Taktfrequenz 1 Hz, 2 Hz und 16 Hz werden an Anschlüsse 36 und 37 bzw„ 38 bzw„ 40 einer einem Schalterpol eines zweipoligen Drehschalters 42 zugeordneten Schalterebene angelegt,, Der Kontaktarm 44 des Schalters 42 ist an den Setzeingang einer Halteschaltung 46 angeschlossen, deren Ausgang mit einem Eingang eines UND-Glieds 48 verbunden ist.

Der Ausgang des UND-Glieds 48 wird als Weiterschaltungssignal an den Zähler 18 und außerdem als Rückstellsignal an die Halteschaltung 46 angelegto Der Anschluß 50 der dem zweiten Schalterpol des Schalters 42 zugeordneten Schalterebene ist an eine positive Betriebsspannung + V gelegt, während die Anschlüsse 52, 53 und 54 dieses Schalterteils mit Masse bzw. dem Bezugspotential verbunden sind₀ Der Kontaktarm 56 des zweiten Schalterteils ist mit einem Schaltkreis 58 zum Eliminieren des Prellens verbunden, dessen Ausgang über einen Inverter 60 an einen weiteren Eingang des UND-Glieds 48 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Schaltkreises 58 gelangt außerdem über einen Kondensator C2 an den zweiten Eingang des ODER-Glieds 16. Der dritte Eingang des UND-Glieds 48 wird vom Steuersignal des Hüllkurvengleichrichters 20 belegte Das I-Hz-Taktsignal wird außerdem an einen

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Eingang eines UND-Glieds 62 angelegt, dessen anderer Eingang vom Ausgangssignal des Schaltkreises 58 zur Eliminierung des Schalterprellens angesteuert wird. Ferner liefert der Schaltkreis 58 ein Eingangssignal für das NOR-Glied 12« Das Aus gangs signal des UND-Glieds wird als zweites Eingangssignal an das ODER-Glied 14 angelegt,, In der Stellung, in welcher der Kontaktarm mit dem Anschluß 36 und der Kontaktarm 56 mit dem Anschluß Kontakt hat, leitet der Schalter 42 die I-Hz-Taktimpulse zum Zähler 18 zwecks Herstellung einer Zeitanzeige in Intervallen von jeweils einer Sekunde₀ In dieser Betriebsart gelangen die 1-Hz-Impulse vom Frequenzteiler 32 über das UND-Glied 62 und das ODER-Glied I¹J zum Eingang des Zählers 18. Vom Schaltkreis 58 wird dem UND-Glied 62 ein Steuersignal zugeführt, welches außerdem zwecks Unterdrückung des Hüllkurvengleichrichters 20 über den Kondensator C2 mit dem ODER-Glied l6 wechselspannungsgekoppelt und zwecks Unterdrückung der Weitergabe einer empfangenen Impulskette an das NOR-Glied 12 gelangt«, Befindet sich der Schalter 42 in den anderen Stellungen, d.h. hat der Kontaktarm 44 mit den Anschlüssen 37, 38 oder 40 und der Kontaktarm 56 mit den Anschlüssen 52, 53 oder 54 Kontakt, so werden die vom Digitalkompaß

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empfangenen Impulse mit der durch die Schalterstellung eingestellten Taktfrequenz, also mit einer Wiederholungsfrequenz von 1 Hz, 2 Hz oder 16 Hz zwecks Anzeige verarbeitet» Die jeweils eingestellte Taktfrequenz bestimmt dabei praktisch die Verzögerung zwischen dem Empfang der kursanzeigenden Impulse und der Anzeige des dadurch dargestellten Kompaßkurses und stellt somit eine elektronische Dämpfung dar_Q

Der Schaltkreis 58 legt an den Hüllkurvengleichrichter ein Sperrsignal an, um die Anzeige im Falle des Vorhandenseins von sich bei der Betätigung des Schalters 42 möglicherweise infolge von Kontaktprellen ergebenden Übergangssignalen zurückzustellen. Infolge des Schaltkreises haben solche Störsignale keine Auswirkung auf das Verarbeitungs· system und können nicht irrtümlich als Informationssignale verarbeitet werden» Die Halteschaltung 46 dient der Synchronisierung der empfangenen Daten mit dem Taktgeber» Die 1-Hz-, 2-Hz- oder 16-Hz-Taktimpulse werden durch die Halteschaltung 46 an einen Eingang des UND-Glieds 48 gegeben, welches auch ein Eingangssignal vom Inverter 60 . und ein drittes Eingangssignal vom Hüllkurvengleichrichter 20 erhält» Das Taktsignal wird als Weiterschaltungssignal an den Zähler 18 angelegt»

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In der Schalterstellung, in welcher der Kontaktarm 44 mit einem der Anschlüsse 37, 38 oder 40 und der Kontaktarm 56 mit einem der Anschlüsse 52, 53 oder 54 Kontakt hat, wird eine am Eingangsanschluß 10 empfangene Serienimpulskette dem Zähler 18 eingegeben, dessen Zählerstand mit der Taktfrequenz zunimmt, welche durch die jeweils vom Frequenzteiler 32 zugeführten Impulse bestimmt ist« Der erste Impuls einer empfangenen Impulskette bewirkt, daß der Hüllkurvengleichrichter 20 über den Kondensator Cl und das ODER-Glied 22 einen Rückstellimpuls an den Zähler 18 anlegt, um den Zähler für die Zählung der folgenden Impulse der empfangenen Impulskette in die Nullstellung zurückzustellen. Der Zähler gibt ein binärkodiertes Dezimalausgangssignal ab, welches die Anzahl der gezählten Impulse und folglich den Kompaßkurs darstellt. Die Anzeigetreiberschaltung 26 erzeugt in Abhängigkeit dieser BCD-Signale geeignete Treibersignale zur Ansteuerung der Anzeigeelemente der Anzeigeeinheit 28, so daß eine visuelle Anzeige des jeweiligen Kompaßkurses in numerischer Form erfolgt. Nach dem letzten Impuls der empfangenen Impulskette endet auch das vom Hüllkurvengleichrichter 20 kommende Steuersignal, wodurch ein Übertragungssignal vom UND-Glied 48 an den Zähler 18 gelangen kann, damit die Anzeige des

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durch die nunmehr im Zähler 18 gespeicherte Zahl dargestellten Kompaßkurses erfolgt.

Zur Herstellung einer Zeitanzeige wird der Schalter so umgeschaltet, daß der Kontaktarm 44 mit dem Anschluß und der Kontaktarm 56 mit dem Anschluß 50 Kontakt hat. Sodann gelangen die Taktimpulse mit der Taktfrequenz 1 Hz über das ODER-Glied 14 zum Zähler 18, welcher parallel Ausgangssignale für eine numerische Anzeige der Zeit in Zeitintervallen von jeweils einer Sekunde erzeugt„

Die Anzeigeeinrichtung ist vorzugsweise in einem kleinen, in Fig. 2 dargestellten Gehäuse untergebracht, welches auch die zugehörigen Bedienungs- und Anzeigeelemente enthält« Gemäß Fig. 2 ist auf einer Grundplatte des Gehäuses 72 ein Schalterknopf 74 angeordnet, der mit dem Schalter 42 gekuppelt und in die mit "Timer", "Hold", "0", "1/2 S" und "1 S" bezeichneten Stellungen drehbar ist. Ein weiterer Bedienungsknopf 76 ist mit einem Potentiometer gekuppelt, welches ein Teil des Abblendschaltkreises 34 zur Steuerung der Helligkeit der Anzeige bildet. Zur Anzeige des Kompaßkurses oder der Zeit sind drei Ziffernanzeigeröhren 78 vorgesehene Außerdem enthält das Gehäuse 72 den zugehörigen Stromversorgungs-

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teil, bei welchem es sich vorzugsweise um einen gut geregelten, einen geringen Verlust aufweisenden ■Versorgungsteil handelt, beispielsweise um einen Schaltregler, der eine im wesentlichen konstante Äusgangsspannung zur Speisung der Anzeigeschaltung liefert» Die mit "Timer" bezeichnete Stellung des Schalterknopfes Jk entspricht der Stellung, in welcher der Kontaktarm 44 mit dem Anschluß 36 und der Kontaktarm 56 mit dem Anschluß 50 Kontakt hat, so daß in dieser Stellung Zeitanzeigen in !-Sekunden-Intervallen erfolgen» In der mit "Hold" bezeichneten Stellung haben die Kontaktarme mit den nicht belegten Anschlüssen 49 und Kontakt, so daß in dieser Stellung kein weiteres Eingangssignal an die Halteschaltung 46 gelangt und folglich keine Information an die Anzeigeeinheit ausgegeben wird_e Infolgedessen wird vreiterhin die zuletzt vor dem Umschalten des Schalters in die "Hold"-Stellung eingegebene Information angezeigte Die mit "0", "1/2 S" und "1 S" bezeichneten Schalterstellungen entsprechen einer Verzögerung von etwa 0 s, 0,5 s und 1 s entsprechend den Taktimpulsen mit den Taktfrequenzen 16 Hz, 2Hz und IHz.

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Claims

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Patentansprüche

/l.j Fernanzeigeeinrichtung für Digitalkompasse zur Umsetzung eines vom Kompaß abgegebenen, den jeweiligen Kompaßkurs darstellenden elektrischen Signals in eine numerische Kursanzeige, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung zum Zwecke der Verarbeitung von in Form von Impulsketten vorliegenden Kompaßausgangs-Signalen eine Anzeigeschaltung (Figo 1) zum Umsetzen der seriell empfangenen Impulse in eine parallele Form zum Ansteuern von Anzeigeelementen aufweist, welche einen Hüllkurvengleichrichter (20) zur Erzeugung eines Steuersignals, dessen Dauer gleich der Dauer der empfangenen Impulsketten ist, ferner einen in Abhängigkeit von der empfangenen Impulskette und des Steuersignals arbeitenden Zähler (18) zur Erzeugung von den jeweiligen Kompaßkurs darstellenden Parallelausgangs-Signalen und eine diese Parallelausgangssignale in eine numerische Kursanzeige umsetzende Anzeigeeinheit (26, 28) enthält.

2, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe zum Zwecke, der wählbaren alternativen Anzeige des Kompaßkurses oder einer jeweils .

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verstrichenen Zeitspanne einen Taktgeber (30)» der mit bestimmter Taktfrequenz Taktimpulse erzeugt, einen dem Taktgeber nachgeschalteten Frequenzteiler (32) zur Erzeugung einer Anzahl von Taktimpulsfolgen mit jeweils verschiedener Taktfrequenz, weiter einen Wählschalter (42) zum Wählen jeweils einer dieser Taktimpulsfolgen, ferner einen Abblendschaltkreis (34), der in Abhängigkeit von einer dieser Taktimpulsfolgen Ausgangssignale mit einstellbarer Impulsbreite liefert und mit dem Zähler (18) zwecks Steuerung von dessen Austast'ungsverhältnis verbunden ist, weiterhin mit einer mit dem Zähler verbundenen Synchronisiereinrichtung (46), die in Abhängigkeit von einer der Taktimpulsfolgen die Verarbeitung der vom Kompaß empfangenen Impulsketten oder von zeitsteuernden Taktimpulsen steuert, fernerhin eine mit dem Wählschalter und dem Hüllkurvengleichrichter (20) verbundene Prellunter drückungs schaltung (58) zum Sperren der Signalverarbeitung beim Vorhandensein von Störsignalen durch Kontaktprellen, und Mittel aufweist, die in Abhängigkeit von einer der Taktimpulsfolgen arbeiten und diese Taktimpulsfolge unter Ausschluß der vom Kompaß empfangenen Impulsketten dem Zähler zum Zwecke der Erzeugung von die verstrichene Zeitspanne darstellenden Parallelausgangssignalen zuführen. * " "

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Kompaßsignale empfangenden Eingang der Einrichtung ein Filter (Dl, Rl) geschaltet ist, welches hochfrequentes, den empfangenen Signalen überlagertes Rauschen ausfiltert.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Wählschalter (42) ein zweipoliger Schalter ist, dessen einer Pol (44) dem Frequenzteiler (32) zum Wählen einer der genannten Taktimpulsfolgen und dessen anderer Pol (56) der Prellunterdrückungsschaltung (58) zugeordnet ist»

5β Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prellunterdrückungsschaltung einen Schaltkreis (58), welcher beim Vorhandensein von Störsignalen infolge von Kontaktprellen des Wählschalters (42) ein Sperrsignal erzeugt, ein Schaltglied (16) zum Weiterleiten des Sperrsignals zum Hüllkurvengleichrichter (20) zum Zwecke der Rückstellung desselben und eine den genannten Schaltkreis und das genannte Schaltglied koppelnde Kapazität (C2) aufweist.

6« Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,

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dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung einen Synchronisierschaltkreis (46), welcher die jeweils mittels des Wählschalters (42) gewählte Taktimpulsfolge empfängt, und ein UND-Glied aufweist, welches Zeitsteuersignale vom Synchronisierschaltkreis und das Steuersignal vom Hüllkurvengleichrichter (20) empfängt und dem Zähler (18) ein überführungssignal zuführt»

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hüllkurvengleichrichter einen Gleichrichterschaltkreis (20), eine Torschaltung (22) ₃ deren Ausgang mit dem Rückstellanschluß des Zählers (18) verbunden ist und diesem am Ende des genannten Steuersignals ein Rückstellsignal zuführt, und eine den Ausgang des Gleichrichterschaltkreises mit dem Eingang der Torschaltung koppelnde Kapazität (Cl) aufweist»

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