DE283735T1 - Verfahren und einrichtung zur adaptiven datenkomprimierung. - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur adaptiven datenkomprimierung.Info
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Claims (35)
1. Kommunikationssystem mit einem Codier-Modem (10)und einem Decodier-Modem (15), wobei jedes Modem einen
Speicher (35) zum Speichern von Daten aufweist, mit einer Steuerung (30), einer Telefon-Schnittstellenschaltung
(24) sowie einer Computer-Schnittstellenschaltung (22), wobei ein dynamisches Datenkomprimierungsverfahren
gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:
(1) Erstellen einer Codier-Tabelle (Tl) mit einer Vielzahl von digitalen, mit Zeichen eines Alphabets
(45) assoziierten Codes (60a, 60b), wobei einige der digitalen Codes (60a) kürzer als die anderen (60b)
sind;
(2) Vorlegen eines von einem der Zeichen des Alphabets (45) dargestellten Datenwortes (70) zum Codieren;
(3) Auswählen eines dem bestimmten, von dem vorgelegten Datenwort (70) dargestellten Zeichen des Alphabets
entsprechenden Codes (60) aus der Codier-Tabelle als
— 2 —
Antwort auf das vorgelegte Datenwort;
(4) Bereitstellen des ausgewählten Codes (60) als Ausgangssignal; und
(5) Periodisches Abgleichen der entsprechenden Beziehung der Codes (60) und der Zeichen des Alphabets
(45) in der Codier-Tabelle als Funktion der Häufigkeit des Auftretens (CC) von Zeichen des Alphabets unter
einer Vielzahl von zum Codieren vorgelegten Zeichen,
wobei die häufiger auftretenden Zeichen mit kürzeren Codes in der Codier-Tabelle assoziiert werden, wenn
sich die Häufigkeit des Auftretens von Zeichen unter einer Vielzahl von zum Codieren vorgelegten Zeichen
ändert.
2. Datendekomprimierungsverfahren zum Dekomprimieren von
durch das Verfahren nach Anspruch 1 komprimierten Daten, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
(1) Erstellen einer Decodier-Tabelle (T2) parallel zu der zum Komprimieren verwendeten Codier-Tabelle (Tl),
wobei die Decodier-Tabelle eine Vielzahl von digitalen, mit den Zeichen des Alphabets in der Weise der Codier-Tabelle
assoziierten Codes (60) aufweist, wobei einige der digitalen Codes (60a) kürzer als die anderen (60b)
sind;
(2) Vorlegen eines von einem der digitalen Codes (60) dargestellten, codierten Datenwortes zum Decodieren;
(3) Auswählen eines dem bestimmten, digitalen, von dem codierten Datenwort dargestellten Code (60) entspre-
chenden Zeichens (65) aus der Decodier-Tabelle als Antwort auf das vorgelegte, codierte Datenwort;
(4) Bereitstellen des ausgewählten Zeichens (65) als decodiertes Ausgangssignal; und
(5) periodisches Abgleichen der entsprechenden Beziehung der Codes und der Zeichen des Alphabets in
der Decodier-Tabelle als Funktion der Häufigkeit des Auftretens (CC) von Zeichen des Alphabets unter einer
Vielzahl von sich aus der Decodierung ergebenden Zeichen,
wobei die häufiger auftretenden Zeichen mit kürzeren Codes in der Decodier-Tabelle parallel zu der Codier-Tabelle
assoziiert werden, wenn sich die Häufigkeit des Auftretens von Zeichen unter einer Vielzahl von sich
aus der Decodierung ergebenden Zeichen ändert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeichen in dem Alphabet (45) und ihre entsprechenden Codes (60) in einer anfänglich
geordneten Reihe mit kürzeren Codes (60a) zum Anfang der Reihe hin und längeren Codes zum Ende der Reihe hin
angeordnet werden, und daß der Verfahrensschritt des periodischen Abgleichens der entsprechenden Beziehung
der Codes und der Zeichen des Alphabets in der Codier-Tabelle aus folgenden Schritten besteht:
(6) Durchführen einer mit jedem Zeichen des Alphabets assoziierten Zeichenzählung (CC);
(7) Erhöhen der bestimmten Zeichenzählung (CCl), die mit dem bestimmten, von einem zum Codieren vorgelegten
Datenwort dargestellten Zeichen assoziiert ist, nach
- 4 Auswählen eines Codes aus der Codier-Tabelle;
(8) Vergleichen der bestimmten Zeichenzählung mit der Zeichenzählung für ein vorgewähltes Zeichen (CC2) an
einer Position in der Reihe, die voraussichtlich mit einem kürzeren Code assoziiert wird, nach dem Erhöhen
der Zeichenzählung (CCl); und
(9) wenn die bestimmte Zeichenzählung größer als die
Zeichenzählung für das vorgewählte Zeichen ist, Vertauschen der relativen Reihen-Positionen des gerade
codierten Zeichens mit dem vorgewählten Zeichen, um das Zeichen mit der größeren Zeichenzählung (CCl) mit einer
Position in der Reihe zu assoziieren, die voraussichtlich mit einem kürzeren Code assoziiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgewählte Zeichen in der
Reihe eine vorbestimmte Anzahl von Positionen zum Anfang der Reihe hin von dem bestimmten Zeichen aus
angeordnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Anzahl von
Positionen gleich sechzehn ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Codier-Tabelle eine Vielzahl von Sätzen von digitalen Codes (50a, 50b, 50c) umfaßt,
wobei jeder der Sätze digitale Codes mit derselben, vorbestimmten Länge innerhalb jedes Satzes, aber
unterschiedlich zwischen den Sätzen, aufweist, wobei die Sätze in einer anfänglich geordneten, mit den
Zeichen des Alphabets assoziierten Reihe beginnend mit einem Satz mit kürzeren Codes (50a) zum Anfang der
Reihe hin und einem Satz mit größeren Codes (50b) zum
Ende der Reihe hin angeordnet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Sätze von Codes (50a, 50b, 50c) anfänglich mit einem vorbestimmten Format
vorgewählt wird, und daß die Formate der Sätze periodisch abgeglichen werden, wobei die Zahl von durch
unterschiedliche digitale Codes dargestellten Zeichen als Funktion der Häufigkeit des Auftretens von Zeichen
in den zum Codieren vorgelegten Daten verändert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt des periodischen Abgleichens der Sätze aus folgenden Schritten
besteht:
(1) Summieren der Zeichenzählungen für vorbestimmte Gruppen von aufeinanderfolgenden Zeichen, um eine
Vielzahl von Gruppenzählungen (80) zu erhalten;
(2) Vergleichen der Gruppenzählung (80a) für Gruppen am Ende der Reihe mit den Zeichenzählungen (CCa) für
Zeichen am Anfang der Reihe;
(3) Vergrößern des Formates des Satzes der kürzesten digitalen Codes (50a), bis eine Übereinstimmung
zwischen einer Gruppenzählung und einer Zeichenzählung am Ende des Satzes von kürzesten digitalen Codes
gegeben ist,
wobei das Format des Satzes der kürzesten digitalen Codes vergrößert wird, um mehr Zeichen mit einer
höheren Wahrscheinlichkeit des Auftretens zu enthalten, als jedes der Zeichen in dem Satz von mit den Gruppen-
9- Verfahren nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens drei Sätze von digitalen Codes (50a, 50b, 50c) vorhanden sind, wobei
der mit den längsten digitalen Codes (50c) assoziierte Satz sich im Format um Inkremente des Formats der
Gruppen vergrößert, während der mit den kürzesten Codes (50a) assoziierte Satz sich im Format um Inkremente
eines einzelnen Zeichens vergrößert.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der mit den kürzesten digitalen Codes (50a) assoziierte Satz sich im Format zwischen 0
und 15 ändert.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der mit den längsten digitalen Codes (50c) assoziierte Satz im Format zwischen 0 und 240 ändert.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der kürzeste digitale Code 4 Bits und der längste digitale Code 12 Bits ist.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der mit den kürzesten digitalen Codes (50a) assoziierte Satz anfänglich 4 Glieder
aufweist, und daß der mit den längsten digitalen Codes (50c) assoziierte Satz anfänglich 64 Glieder aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des periodischen
Abgleichens der Formate der Sätze nach dem Auftreten einer vorbestimmten Zahl von zum Codieren
- 7 vorgelegten Datenworten wiederholt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorbestimmte Zahl von
Datenworten zwischen Abgleichungen des Formates der
Sätze gleich 128 ist.
Datenworten zwischen Abgleichungen des Formates der
Sätze gleich 128 ist.
16. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorbestimmten Gruppen von
aufeinanderfolgenden Zeichen sechzehn Zeichen aufweisen.
aufeinanderfolgenden Zeichen sechzehn Zeichen aufweisen.
17. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt des periodischen Abgleichens des Formates der Sätze nach jeweils k
zum Codieren vorgelegten Datenworten durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß k gleich 128 ist.
19. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Alphabet (45) &eegr; Zeichen
sind, wobei der mit den kürzesten digitalen Codes (50a) assoziierte Satz a Glieder aufweist, und der mit den
längsten digitalen Codes (50c) assoziierte Satz c
Glieder aufweist, und daß der Verfahrensschritt des
periodischen Abgleichens der Formate der Sätze ein
Verändern der relativen Werte der Ziffern a und c durch die folgenden Schritte umfaßt:
sind, wobei der mit den kürzesten digitalen Codes (50a) assoziierte Satz a Glieder aufweist, und der mit den
längsten digitalen Codes (50c) assoziierte Satz c
Glieder aufweist, und daß der Verfahrensschritt des
periodischen Abgleichens der Formate der Sätze ein
Verändern der relativen Werte der Ziffern a und c durch die folgenden Schritte umfaßt:
(i) Summieren der Zeichenzählungen (CC) für aufeinanderfolgende Gruppen (80) von m Zeichen, um eine
Vielzahl von n/m Gruppenzählungen zu erhalten;
Vielzahl von n/m Gruppenzählungen zu erhalten;
(ii) Vergleichen der Gruppenzählung (80) für die
Gruppe(n/m)-i-l mit der Zeichenzählung für das Zeichen
j, wobei i einen ganzzahliger Index von Gruppenzählungen beginnend mit Null ist, und wobei j ein ganzzahliger
Index in der Reihe, beginnend bei Null am oberen Ende der Reihe ist;
(iii) Wenn die Gruppenzählung (80) für die Gruppe (n/m)-i-l kleiner ist als die Zeichenzählung für das
Zeichen j, dann erhöhen von i und j und zurückgehen zum Schritt (ii);
(iv) Wenn die Gruppenzählung (80) für die Gruppe (n/m)-i-1
kleiner oder gleich der Zeichenzählung für das Zeichen j ist, dann Einführen eines Codier-Niveaus von
a= j + 1 durch Bestimmen von j + 1 der kürzesten digitalen Codes und von c =(n/m) &khgr; (i+1) der längeren
digitalen Codes.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Satz von Zeichen vorgesehen ist, der digitale Code im Format zwischen dem kürzesten digitalen Code und dem längsten digitalen
Code sowie mit b Gliedern aufweist, wobei b = &eegr; - (j+1)- ((n/m)x(i + D).
21. Datenverarbeitungs-, Speicher- oder Kommunikations-System, wobei Daten zur Verarbeitung, Speicherung oder
Kommunikation komprimiert werden, mit einer Speichereinrichtigung (35) zum Speichern von Daten, einem
Datenprozessor (30) zum Manipulieren der Daten, einer Eingangsschaltung (22) zum Empfangen eines zu codierenden
Datenwortes (70) sowie einer Ausgangsschaltung (24) zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wobei eine
dynamische Datenkomprimierungseinrichtung dadurch g e k e &eegr; &eegr; ze i c h &eegr; e t ist, daß:
Die Speichereinrichtung eine Codier-Tabelle (Tl) speichert, die eine Vielzahl von digitalen, mit Zeichen
eines Alphabets (45) assoziierten Codes (60) enthält, wobei einige der digitalen Codes (60a) kürzer sind, als
die anderen (60b);
das Datenwort (70) durch eines der Zeichen des Alphabets (45) dargestellt wird;
der Datenprozessor (30) zum Erzeugen eines dem bestimmten, durch das vorgelegte Datenwort dargestellten Zeichen des Alphabets entsprechenden Codes (60) auf das vorgelegte Datenwort (70) anspricht; die Ausgangsschaltung (24) den erzeugten Code (60) als Ausgangssignal liefert; und
der Datenprozessor (30) zum Erzeugen eines dem bestimmten, durch das vorgelegte Datenwort dargestellten Zeichen des Alphabets entsprechenden Codes (60) auf das vorgelegte Datenwort (70) anspricht; die Ausgangsschaltung (24) den erzeugten Code (60) als Ausgangssignal liefert; und
der Datenprozessor (30) die entsprechende Beziehung der Codes (60) und der Zeichen des Alphabets in der
Codier-Tabelle in der Speichereinrichtung als Funktion der Häufigkeit des Auftretens von Zeichen (CC) des
Alphabets unter einer Vielzahl von zum Codieren vorgelegten Zeichen periodisch abgleicht, wobei die
häufiger auftretenden Zeichen, mit kürzeren Codes in
der Codier-Tabelle assoziiert werden, wenn sich die Häufigkeit des Auftretens von Zeichen unter einer
Vielzahl von zum Codieren vorgelegten Zeichen ändert.
22. Datendekomprimierungseinrichtung zum Dekomprimieren von mittels der Einrichtung nach Anspruch 21 komprimierten
Daten, mit einer zweiten Speichereinrichtung (35) zum Speichern von Daten, einem Datenprozessor (30) zum
Manipulieren der Daten, einer Eingangsschaltung (24) zum Empfangen einer zu decodierenden, codierten
Datenwortes (60) sowie einer Ausgangsschaltung (22) zum Erzeugen eines decodierten Ausgangssignals, dadurch gekennzeichnet, daß:
die zweite Speichereinrichtung (35) eine Decodiertabel-Ie (T2) parallel zu der zum Komprimieren verwendeten
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Codier-Tabelle (Tl) speichert, wobei die Decodier-Tabelle eine Vielzahl von digitalen, mit den Zeichen
des Alphabets (45) in der Weise der Codier-Tabelle assoziierten Codes (60)aufweist, wobei einige der
digitalen Codes (60a)kürzer als die anderen (60b) sind; der Datenprozessor (30) zum Auswählen eines Zeichens
(65) aus der Decodier-Tabelle (T2) in der Speichereinrichtung auf das vorgelegte, codierte Datenwort (60)
anspricht, wobei das Zeichen (65) dem bestimmten, digitalen, von dem vorgelegten, codierten Datenwort,
dargestellten Code entspricht;
die Ausgangsschaltung (22) das ausgewählte Zeichen als decodiertes Ausgangssignal liefert; und
der Datenprozessor (30) die entsprechende Beziehung der Codes (60) und der Zeichen des Alphabets in der
Decodier-Tabelle in der zweiten Speichereinrichtung als Funktion der Häufigkeit des Auftretens von Zeichen (CC)
des Alphabets unter einer Vielzahl von sich aus der Decodierung ergebenden Zeichen periodisch abgleicht,
wobei die häufiger auftretenden Zeichen mit kürzeren Codes in der Decodier-Tabelle parallel zu der Codier-Tabelle
assoziiert werden, wenn sich die Häufigkeit des Auftretens von Zeichen unter einer Vielzahl von sich
aus der Decodierung ergebenden Zeichen ändert.
23. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeichen in dem Alphabet und ihre entsprechenden Codes in einer anfänglich geordneten Reihe in der Speichereinrichtung
mit kürzeren Codes (60a) zum Anfang der Reihe hin und längeren Codes (60b) zum Ende der Reihe hin angeordnet
sind, und daß der Datenprozessor (30) die entsprechende Beziehung der Codes und der Zeichen des Alphabets in
der Codier-Tabelle in der Speichereinrichtung abgleicht, und weiterhin dadurch gekenn-
zeichnet, daß:
in der Speichereinrichtung (35) eine mit jedem Zeichen des Alphabets (45) assoziierte Zeichenzählung (CC)
durchgeführt wird;
der Datenprozessor (30) nach Liefern eines codierten Ausgangssignals die bestimmte Zeichenzählung, die mit
dem bestimmten, von einem zum Codieren vorgelegten Datenwort dargestellten Zeichen assoziiert ist, erhöht;
der Datenprozessor (30) die bestimmte Zeichenzählung mit der Zeichenzählung für ein vorgewähltes Zeichen an
einer Position in der Reihe, die voraussichtlich mit einem kürzeren Code assoziiert wird, nach dem Erhöhen
der Zeichenzählung vergleicht; und der Datenprozessor (30) auf die bestimmte Zeichenzählung
anspricht, die größer als die Zeichenzählung für das vorgewählte Zeichen ist, um die relativen Reihen-Positionen
des gerade codierten Zeichens und des vorgewählten Zeichens zu vertauschen, um das Zeichen mit der
größeren Zeichenzählung mit einer Position in der Reihe zu assoziieren, die voraussichtlich mit einem kürzeren
Code assoziiert wird.
24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß das vorgewählte Zeichen in der Reihe eine vorbestimmte Anzahl von Speicherstellen
zum Anfang der Reihe hin von dem bestimmten Zeichen aus angeordnet ist.
25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Anzahl
von Speicherstellen gleich sechzehn ist.
26. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Codier-Tabelle eine Vielzahl von Sätzen von digitalen Codes (50a,50b, 50c)
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umfaßt, wobei jeder der Sätze digitale Codes mit derselben vorbestimmten Länge innerhalb jedes Satzes,
aber unterschiedlich zwischen den Sätzen aufweist, wobei die Sätze in einer anfänglich geordneten, mit den
Zeichen des Alphabets assoziierten Reihe in der Speichereinrichtung beginnend mit einem Satz mit
kürzeren Codes (50a) zum Anfang der Reihe hin, und einem Satz mit größeren Codes (50c) zum Ende der Reihe
hin angeordnet sind.
27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Sätze von Codes (50) anfänglich mit einem vorbestimmten Format vorgewählt wird, und daß der Datenprozessor (30) die
Formate der Sätze periodisch abgleicht, wobei die Zahlen von durch unterschiedliche digitale Codes
dargestellten Zeichen als Funktion der Häufigkeit des Auftretens von Zeichen in den zum Codieren vorgelegten
Daten verändert werden.
28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß:
der Datenprozessor (30) wirksam ist, um die Zeichenzählungen für vorbestimmte Gruppen von aufeinanderfolgenden
Zeichen zu summieren und eine Vielzahl von Gruppenzählungen (80) zu erhalten; der Datenprozessor (30) wirksam ist, um die Gruppenzählung
(80) für Gruppen am Ende der Reihe mit den Zeichenzählungen (CC) für Zeichen am Anfang der Reihe
zu vergleichen;
der Datenprozessor (30) wirksam ist, um das Format des Satzes der kürzesten digitalen Codes zu vergrößern, bis
eine Übereinstimmung zwischen einer Gruppenzählung und einer Zeichenzählung am Ende des Satzes von kürzesten,
digitalen Codes gegeben ist,
wobei das Format des Satzes der kürzesten digitalen Codes vergrößert wird, um mehr Zeichen mit einer
höheren Wahrscheinlichkeit des Auftretens zu enthalten, als jedes der Zeichen in dem Satz von mit den Gruppenzählungen
assoziierten Codes.
29. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung in einem
Modem verwendet wird.
30. Datenverarbeitungs-, Speicher- oder Kommunikations-System, wobei Daten zur Verarbeitung, Speicherung oder
Kommunikation komprimiert werden, mit einem Datenprozessor (30) zum Manipulieren der Daten, einer Eingangsschaltung
(22) zum Empfangen eines zu übertragenden oder zu speichernden Zeichens, sowie einer Ausgangsschaltung
(24) zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wobei ein insbesondere zum Übertragen von Daten mit
einem Modem (10) über eine Kommunikationsverbindung (12) anzuwendendes Verfahren zum Komprimieren einer
Eingangs-Datenfolge mit einer Folge von m wiederholenden Zeichen durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
(1) Eintreten in einen "Wiederhol-Status" (90) durch Erfassen des Auftretens einer vorbestimmten Zahl &eegr; von
Beispielen von wiederholenden, von der Eingangsschaltung (22) empfangenen Zeichen;
(2) Übertragen von die vorbestimmte Zahl &eegr; von wiederholenden Zeichen darstellenden Daten mit der
Ausgangsschaltung (24); und
(3) unmittelbar an den Schritt (2) anschließendes Übertragen eines codierten ersten Zeichens (91) mit der
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Ausgangsschaltung (24), wobei das erste Zeichen (91) die Zahl &ogr; des Auftretens der wiederholenden Zeichen im
Anschluß an die &eegr; Beispiele darstellt, wobei &eegr; + &ogr; = m ist.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die vorbestimmte Zahl &eegr; gleich drei ist.
32. Verfahren zum Dekomprimieren von durch das Verfahren nach Anspruch 30 komprimierten Daten, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
(1) Erfassen eines "Wiederhol-Status" (90) in empfangenen
Daten durch Erfassen des Auftretens einer vorbestimmten Zahl &eegr; Beispielen von wiederholenden Zeichen;
(2) Erzeugen von &eegr; Zeichen, die die vorbestimmte Zahl &eegr; von wiederholenden Zeichen darstellen; und
(3) im Anschluß an die &eegr; wiederholenden Zeichen Empfangen des ersten Zeichens (91), welches die Zahl &ogr;
des Auftretens der wiederholenden Daten im Anschluß an die &eegr; Beispiele darstellt, wobei &eegr; + &ogr; = m ist; und
(4) Erzeugen von &ogr; decodierten Zeichen im Anschluß an die &eegr; Zeichen.
33. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Zeichen (91) eine Zahl zwischen Null und einer vorbestimmten Zahl &rgr; Zeichen
darstellt.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekenn-
zeichnet, daß als Antwort auf das erste Zeichen
&rgr; ein zweites codiertes Zeichen (91b) erzeugt wird, welches eine zusätzliche Zahl von auftretenden,
wiederholenden Zeichen nach den &rgr; Beispielen darstellt.
35. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,
daß &rgr; gleich fünfzehn ist.
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