DE2854496A1 - CONNECTOR - Google Patents
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Description
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VERBINDUNGSSTÜCKCONNECTOR
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungsstück für ein Paar Lichtleiter ohne innere Leitstruktur in den optischen Glasfasern, wobei die Glasfaserenden ir gegenüberliegenden Enden eines starren/ dielektrischen Röhrchens eingeführt und in axialer Ausrichtung gehalten sind.The invention relates to a connector for a pair of light guides without an internal guide structure in the optical fiber, with the fiber ends ir opposite ends of a rigid / dielectric Tubes are inserted and held in axial alignment.
Ein derartiges Verbindungsstück für Plastik ummantelte Glasfasern ist aus der US-PS 4 008 948 bekannt. Bei Plastik ummantelten Glasfasern neigen diese dazu, nicht in der Mitte der Ummantelung zu liegen und das Material der Ummantelung ist mechanisch nicht befriedigend und daher ist jede Verbindung, die sich auf das Ausrichten der Ummantelungen stützt nicht befriedigend. Es wird daher ein Stück der Ummantelung entfernt und die Glasfasern werden aufeinander ausgerichtet. Hierbei strahlt dann Licht von den entmantelten Glasfaserenden weg, wenn diese mit dielektrischem Material mit einem höheren Brechungsindex in Berührung kommen.Dieses Problem kann nur umgangen werden, wenn die Glasfaserenden selbst einen hohen Erechungsindex aufweisen. Glasfasern werden aus anderen Gründen hauptsächlich aus Quarzglas hergestellt, das einen niedrigen Brechungsindex im Vergleich zu anderem Glas und anderen starren dielektrischen Materialien aufweist.Such a connector for plastic sheathed Glass fibers are known from US Pat. No. 4,008,948. In the case of plastic-coated glass fibers, these tend not to to lie in the middle of the jacket and the material of the jacket is mechanically unsatisfactory and therefore, any connection that relies on the alignment of the jackets is unsatisfactory. It will therefore a piece of the jacket is removed and the fibers are aligned. This then shines Light away from the stripped glass fiber ends when these are made with dielectric material with a higher refractive index This problem can only be avoided if the fiber ends themselves have a high refractive index exhibit. Glass fibers are mainly made from quartz glass, which has a low viscosity, for other reasons Has index of refraction compared to other glass and other rigid dielectric materials.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungsstück und eine damit aufgebaute Kupplung der eingangs genannten Art anzugeben, das eine VerbindungThe invention is therefore based on the object of a connector and to specify a coupling of the type mentioned above, which is a connection
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zweier Glasfaserenden mit möglichst geringen Verlusten und auf möglichst einfache Weise erlaubt.two fiber optic ends with the lowest possible losses and allowed in the simplest possible way.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.This object is given in claim 1 with those specified Funds resolved. Further developments and refinements can be found in the subclaims.
Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be explained in more detail with reference to drawings of exemplary embodiments. Show it:
Pig.1 eine erste Ausführungsform eines Verbindungsstückes; Pig.1 a first embodiment of a connector;
Fig.2 eine zweite Ausführungsform und2 shows a second embodiment and
Fig.3 eine Kupplung mit einem Verbindungsstück gemäß Fig.2.3 shows a coupling with a connecting piece according to Fig. 2.
In Fig.1 weist ein Paar Plastik ummantelter Glasfasern 1 und 2 aus Quarzglas, die keine innere Leitstruktur im Quarzglas haben, ein kurzes blankes Ende auf, in dem die Ummantelungen 3 über diesen Enden abgestreift wurden. Diese Glasfaserenden sind in die gegenüberliegenden Enden eines Glasröhrchens 4 eingeführt, dessen Brechungsindex nicht kleiner als der der Glasfasern 1 und 2 ist. Die Enden des Glasröhrchens 4 sind soweit aufgeweitet, daß die Ummantelungen 3 in diese hinein passen, während das mittlere Teil eng genug ist, um die blanken Glasfaserenden zueinander axial ausgerichtet zu halten. Die Innenwandung des Glasröhrchens 4 ist mit einer Zwischenschicht 4a versehen, die als Wellenleitung für die eingeführten Glas-In Figure 1, a pair of plastic-coated glass fibers 1 and 2 made of quartz glass, which have no internal conductive structure in the quartz glass, have a short bare end in which the Sheaths 3 have been stripped over these ends. These fiberglass ends are in the opposite ends a glass tube 4 whose refractive index is not smaller than that of the glass fibers 1 and 2 is introduced. the Ends of the glass tube 4 are widened so far that the jackets 3 fit into them, while the middle part is tight enough to keep the bare fiberglass ends axially aligned with each other. The inner wall of the glass tube 4 is provided with an intermediate layer 4a, which acts as a wave guide for the introduced glass
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faserenden dient. In einer Ausführung besteht die Zwischenschicht 4a aus einer reflektierenden metallischen Schicht. In einer zweiten Ausführung besteht sie aus einer dielektrischen Schicht aus einem Material mit einem kleineren Brechungsindex als der der Glasfasern 1 und 2.fiber ends is used. In one embodiment, the intermediate layer 4a consists of a reflective metallic layer. In a second embodiment, it consists of a dielectric layer made of a material with a smaller one Refractive index than that of glass fibers 1 and 2.
Die Zwischenschicht 4a ist erforderlich, da sonst Licht in das Glasröhrchen 4 an den Stellen, an denen ein Kontakt mit ihm entsteht und an den Stellen, an denen es sehr nahe an den Glasfasern anliegt und dadurch Totalreflexion entsteht, abfließt.The intermediate layer 4a is necessary, since otherwise light enters the glass tube 4 at the points where there is contact with it and at the points where it is very close to the glass fibers and thus total reflection arises, flows away.
Eine bekannte Art eine Silberschicht 4a zu erzeugen besteht in der Reduktion einer unstabilen Silbersalzlösung, beispielsweise Silbernitrat in Ammoniumhydroxyd, mit z.B. Rochelle-Salz. Die Schicht kann auf die Innenwandung des Glasröhrchens durch das Hindurchtreiben der Mischung erreicht werden. Wenn nötig kann die erhaltene Schicht durch das Hindurchtreiben eines geeigneten feinen Poliermittels poliert werden. Ein anderer Weg um eine Aluminiumschicht zu erhalten ist der, daß man einen dünnen Draht durch das Glasröhrchen legt und diesen verdampft.A known way of producing a silver layer 4a consists in the reduction of an unstable silver salt solution, for example silver nitrate in ammonium hydroxide, with e.g. Rochelle salt. The layer can be applied to the inner wall of the Glass tube can be reached by forcing the mixture through. If necessary, the layer obtained can be replaced by the Buffed with a suitable fine polishing agent. Another way to get an aluminum layer this is obtained by placing a thin wire through the glass tube and vaporizing it.
Ein bevorzugter Weg um die dielektrische Schicht 4a zu erhalten ist der, daß man eine Schicht aus mit Fluorinen dotiertem Quarzglas in einer chemischen Aufdampfreaktion aufbringt. Diese Art wird hauptsächlich bei Röhrchen mit größeren Durchmessern angewendet, die anschließend auf die vorgesehene Größe des Glasröhrchens heruntergezogen werden. Bei einer bevorzugten Art werden Silikontetrafluoride, Silikontetrachloride und Sauerstoff durch das Röhrchen gegeben und in Reaktion in einer durch äußereA preferred way of obtaining the dielectric layer 4a is to have a layer made of fluorines doped quartz glass in a chemical vapor deposition reaction. This type is mainly used with tubes larger diameters are used, which are then pulled down to the intended size of the glass tube will. In a preferred mode, silicone tetrafluorides, silicone tetrachlorides and oxygen are produced by the Tubes are given and in reaction in a through external
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lokale Erhitzung aufgeheizten Zone gebracht. Eine derartige Beschichtungsmethode ist iir Aufsatz "Fluorine doped silica for optical waveguides" von Kage in "Second European Conference on Optical Fibre Communication", 27.-30. September 1976, Paris, auf den Seiten 59 bis 61 beschrieben.local heating brought to heated zone. One such coating method is in the article "Fluorine doped silica for optical waveguides "by Kage in" Second European Conference on Optical Fiber Communication ", September 27-30, 1976, Paris, described on pages 59 to 61.
Um nicht gewünschte Reflexionen an den Glasfaserenden zu vermindern, können diese mit einer die Reflexionen unterdrückenden Interferenzschicht oder mit einer einen sich ändernden Brechungsindex auf v/eisenden Schicht versehen seir. Alternativ können die Reflexionsverluste auch durch ein Medium 5 zur Anpassung des Brechungsindexes vermindert werden. Das Medium 5 kann eine Flüssigkeit sein, die flüssig bleibt oder die wie ein Kleber wirkt und fest wird. In diesem Fall wird das Glasröhrchen mit dem Medium 5 gefüllt und das Einführen der Glasfasern 1 und 2 bewirkt den Austritt des überschüssigen Mediums.In order to reduce unwanted reflections at the glass fiber ends, these can be suppressed with a Interference layer or be provided with a changing refractive index on the iron layer. Alternatively, the reflection losses can also be reduced by a medium 5 for adapting the refractive index will. The medium 5 can be a liquid that remains liquid or that acts like an adhesive and solidifies. In this case the glass tube is filled with the medium 5 and the introduction of the glass fibers 1 and 2 causes the exit of the excess medium.
Der Durchmesser im mittleren Teil des Glasröhrchens ist sehr kritisch und sollte die Glasfaserenden glatt umschließen. Ist der Durchmesser zu klein, dann können die Glasfasern nicht weit genug in das Glasröhrchen eingeführt werden; ist er zu groß, dann werden die Glasfaserenden nicht in ihrer genauen axialen Ausrichtung gehalten. Eine Art um einen genauen Sitz zu erreichen ist das Aufschrumpfen des mittleren Teiles des beschichteten Glasröhrchens auf ein Zwischenstück aus einer optischen Glasfaser, das den gleichen Durchmesser wie die zwei Glasfasern 1 und 2 aufweist. In Fig.2 ist ein derartiges Zwischenstück mit 6 bezeichnet. Das Aufschrumpfen des mittleren Teiles erfolgt nach einer Erweichung durch Zufuhr von Wärme durch die dann wirkende OberfISchenspannung. Bei einer örtlichThe diameter in the middle part of the glass tube is very critical and should enclose the glass fiber ends smoothly. If the diameter is too small, the glass fibers cannot be inserted far enough into the glass tube; is he to large, the fiber ends will not be held in their exact axial alignment. Kind of an exact one To achieve a seat is the shrinking of the middle part of the coated glass tube onto an intermediate piece from a optical fiber that has the same diameter as the two optical fibers 1 and 2. In Fig.2 is such a Intermediate piece designated with 6. The shrinking of the middle After softening, the part takes place through the supply of heat from the surface tension that then acts. At a locally
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begrenzten Wärmequelle kann am mittleren Punkt des mittleren Teiles angefangen werden und dann die Aufschrumpfung nach den Enden zu fortgesetzt werden. Auf diese Weise kann die Bohrung des Glasröhrchens an den Enden des Zwischenstückes sehr eng an den Durchmesser der Glasfasern 1 und 2 angepaßt werden. Ein verbleibender Raum zwischen den Glasfaserenden und den Enden des Zwischenstückes ist mit einem Medium 7 zur Anpassung des Brechungsindexes in Form einer Flüssigkeit oder in Form eines Klebers gefüllt. Ein Nachteil dieses Aufschrumpfens des Glasröhrchens auf das Zwischenstück ist, daß die Interferenzschicht vorher aufgebracht werden und sie der Temperatur beim Aufschrumpfen widerstehen muß. Darüber hinaus ist sicherzustellen, daß die Aufschrumpfung das Zwischenstück nicht zerstört.limited heat source can be started at the middle point of the middle part and then the shrinking after the Ends to be continued. In this way, the bore of the glass tube at the ends of the intermediate piece can be very narrow to be adapted to the diameter of the glass fibers 1 and 2. A remaining space between the fiber ends and the ends of the intermediate piece is provided with a medium 7 for adjusting the refractive index in the form of a liquid or filled in the form of an adhesive. A disadvantage of this shrinking of the glass tube on the intermediate piece is that the interference layer is applied beforehand and they must withstand the temperature during shrinking. About that In addition, it must be ensured that the shrinking Intermediate piece not destroyed.
in manchen Fällen ist bei Plastik ummantelten Glasfasern die niedrig brechende Ummantelung sehr dünn und daher von einer zweiten Ummantelung aus Plastik zum mechanischen Schutz umgeben. Ein typischer Lichtleiter dieser Art hat einen Kerndurchmesser von 150 jum, einen Außendurchmesser der ersten Ummantelung von 250 jum, während der Außendurchmesser der zweiten Ummantelung 1,0 mm beträgt. Der Kern kann aus Quarzglas bestehen, die erste Ummantelung aus Silikonharz und die zweite aus Polypropylen. Bei der Verbindung von zweifach ummantelten Lichtleitern ist es üblich, sie durch die zweite Ummantelung zusammenzuhalten. Zu diesem Zweck ist ein Verbindungsstück gemäß Fig.1 oder 2 in einem mittleren Stück eines größeren röhrenförmigen Teiles angebracht, dessen Endstücke die zweite Ummantelung umfassen und sichern. Eine so aufgebaute Kupplung ist in Fig.3 dargestellt.in some cases plastic is coated with fiberglass the low-refractive sheathing is very thin and therefore has a second sheathing made of plastic for mechanical protection surround. A typical light guide of this type has a core diameter of 150 μm, an outer diameter of first cladding of 250 microns, while the outer diameter of the second cladding is 1.0 mm. The core can be made from Quartz glass, the first cladding made of silicone resin and the second made of polypropylene. When connecting Double-sheathed light guides, it is common to hold them together by the second sheath. To this end a connector according to Fig.1 or 2 is attached in a central piece of a larger tubular part, the End pieces enclose and secure the second jacket. A coupling constructed in this way is shown in FIG.
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Eine Kupplung besteht im Prinzip aus dem Glasröhrchen 4 mit der Zwischenschicht 4a und wahlweise einem Zwischenstück 6, zwei Uhrenlagersteine 13 und einem dreiteiligen, röhrenförmigen Teil mit dem mittleren Stück 14 und den zwei Endstücken 15 und 16.A coupling basically consists of the glass tube 4 with the intermediate layer 4a and optionally an intermediate piece 6, two watch jewels 13 and a three-part, tubular part with the middle piece 14 and the two end pieces 15 and 16.
Das mittlere Stück 14 hat eine Bohrung, in der das Glasröhrchen 4 gleitend sitzt. Die beiden Enden des mittleren Stückes 14 sind aufgebohrt und in ihnen sind die Uhrenlagersteine 13 eingebracht, deren Erweiterungen ihrer Bohrung nach außen weisen. Die öffnung der Uhrenlagersteine ist kleiner gewählt als die Fingangsöffnung des Glasröhrchens, so daß ein ungehinderter Durchgang von jedem Uhrenlagerstein in jede öffnung des Glasröhrchens vorhanden ist. An dem mittleren Stück 14 sind die beiden Endstücke 15 und 16 gesichert angebracht. Die Bohrungen dieser Endstücke passen gleitend um die zweite Ummantelung 8 der Glasfasern 1 und 2 mit ihrer ersten Ummantelung 3.The middle piece 14 has a bore in which the glass tube 4 is slidably seated. The two ends of the middle Piece 14 are drilled open and the watch jewels are in them 13 introduced, the widenings of their bore point to the outside. The opening of the watch jewels is selected smaller than the opening of the glass tube, so that an unhindered passage of each watch jewel is present in every opening of the glass tube. The two end pieces 15 and 16 are secured to the middle piece 14 appropriate. The bores of these end pieces fit slidingly around the second casing 8 of the glass fibers 1 and 2 their first sheath 3.
Die Enden der Glasfasern 1 und 2 sind durch Abstreifen der zweiten und ersten Ummantelung 8 und 3 frei gelegt. Bei Ummantelungen aus Polypropylen und Silikonharz kann diesThe ends of the glass fibers 1 and 2 are exposed by stripping off the second and first sheaths 8 and 3. at Sheathings made of polypropylene and silicone resin can do this
■ mechanisch durch ein Abstreifwerkzeug geschehen. Das Silikonharz kann auch durch Auflösen in schwefeliger Säure entfernt werden. Dabei werden die Ummantelungen soweit entfernt, daß die Glasfaserenden ganz in das Glasröhrchen 4 hinein passen.■ done mechanically by a stripping tool. The silicone resin can also be removed by dissolving in sulphurous acid. The sheaths are removed so far that the glass fiber ends fit completely into the glass tube 4.
Das Glasröhrchen 4 ist mit einem Kleber oder einer Flüssigkeit 7 zur Anpassung des Brechungsindexes gefüllt und danach werden die Glasfaserenden eingeführt. Diese Einführung geschieht relativ gerade nach vorne, da die Glasfasern durchThe glass tube 4 is with an adhesive or a liquid 7 filled to adjust the refractive index and then the glass fiber ends are inserted. This introduction happens relatively straight forward as the glass fibers pass through
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ihre zweite Ummantelung in den Endstücken 15 und 16 korrekt ausgerichtet werden. Diese Ausrichtung ist erforderlich, damit die Glasfaserenden durch die öffnung der Uhrenlagersteine 13 hindurchgelangen oder zumindest die Erweiterungen der Bohrungen treffen. Im letzteren Fall sorgt eine Polierung der Erweiterungen dafür, daß die Glasfaserenden durch die Uhrenlagersteine geführt werden und in das Glasröhrchen gelangen. Nach dem völligen Einführen der Glasfasern werden die Endstücke 15 und 16 mit den zweiten Ummantelungen durch eine Quetschung 15a oder eine Verklebung 16a verbunden.their second sheathing in the end pieces 15 and 16 correctly be aligned. This alignment is necessary so that the fiberglass ends through the opening of the watch jewels 13 get through or at least hit the widening of the holes. In the latter case, polishing takes care of it the extensions so that the fiberglass ends are guided through the watch jewels and into the glass tube reach. After the glass fibers have been fully inserted, the end pieces 15 and 16 are provided with the second sheaths connected by a pinch 15a or an adhesive 16a.
Werden die Ummantelungen im röhrenförmigen Teil verklebt, dann kann das Teil aus jedem geeigneten Hartplastikmaterial mit guten Bearbeitungseigenschaften wie beispielsweise Acrylharz gefertigt werden. Wenn die Ummantelungen festgequetscht werden, dann sind zumindest die Endstücke aus geeignetem Metall wie beispielsweise Stahl herzustellen.If the sheaths are glued in the tubular part, then the part can be made from any suitable hard plastic material with good machining properties such as acrylic resin. When the sheaths are squeezed in place then at least the end pieces are to be made from a suitable metal such as steel.
In der Kupplung gemäß Fig.3 stehen die ersten Ummantelungen 3 weit genug aus den zweiten Urmrantelungen 8 heraus, so daß die ersten Ummantelungen 3 durch die öffnungen der Uhrenlagersteine 13 hindurch und in das Glasröhrchen hinein reichen. Alternativ kann die erste Ummantelung 3 (nicht dargestellt) weiter entfernt sein, wenn die öffnungen in den Uhrenlagersteinen zu klein sind. Dieses erlaubt den Einsatz eines Glasröhrchens mit einer geringeren Aufweitung seiner Enden. Nachteilig ist hierbei, daß die Glasfaserenden den Uhrenlagersteinen zu nahe kommen oder sie gar berühren. Da die Uhrenlagersteine normalerweise einen hohenThe first sheaths are in the coupling according to FIG 3 far enough out of the second Urmrantelungen 8 so that the first casings 3 through the openings of the watch jewels 13 reach through and into the glass tube. Alternatively, the first casing 3 (not shown) further away if the openings in the watch jewels are too small. This allows that Use of a glass tube with less widening of its ends. The disadvantage here is that the fiberglass ends come too close to the watch jewels or even touch them. Since the watch jewels usually have a high
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Brechungsindex aufweisen, wird an den Berührungsstellen Licht ausgekoppelt. Dieser Verlust ist jedoch gering, da die Uhrenlagersteine sehr dünn sind. Wenn die Adhesion zwischen der ersten Ummantelung und den Glasfasern gering ist, können sogar die Uhrenlagersteine die erste Ummantelung zurückschieben, anstatt daß sie abgestreift wird. Die zurückgeschobene Ummantelung bildet in den Erweiterungen der Uhrenlagersteine einen Haufen, der hilft die Enden des Glasröhrchens zu versiegeln, die Glasfaserenden zu zentralisieren und das Risiko einer Berührung der öffnung herabsetzt.Have refractive index, light is coupled out at the contact points. However, this loss is small since the watch jewels are very thin. When the adhesion between the first cladding and the glass fibers is small, even the watch jewels can use the first cladding push it back instead of stripping it off. The pushed back sheath forms in the extensions a heap of watch jewels that helps the ends of the glass tube to centralize the fiber ends and the risk of touching the opening belittles.
Es sei angemerkt, daß ein Reflexionsverlust dadurch reduziert werden kann, daß ein Medium 5, 7 zur Anpassung des Brechungsindexes benutzt werden kann, dessen Brechungsindex nur am Rande größer ist als der der Glasfasern 1 und 2. Solch ein Medium wird nicht passend sein, weil die Tendenz des Lichtes besteht, in das Medium hineinzukoppeln. Aus diesem Grunde muß der Brechungsindex wenigstens etwas kleiner als der der Glasfasern sein. Bevorzugt ist er um den Betrag kleiner, der einen Bereich mit einer solch großen numerischen Apertur erzeugt, wie die effektive numerische Apertur der gekoppelten Glasfasern ist. Bei der Berechnung der effektiven numerischen Apertur ist normalerweise zu beachten, daß bei einer Glasfaser mit einem überzug, der verlustreicher als der Kern ist, die höheren Moden mehr als die niedrigeren Moden gedämpft werden. Ein bevorzugtes Material zur AnpassungIt should be noted that a reflection loss can be reduced in that a medium 5, 7 can be used to adjust the refractive index, its refractive index only is marginally larger than that of glass fibers 1 and 2. Such a medium will not be suitable because the tendency of the There is light to couple into the medium. For this reason, the refractive index must be at least slightly smaller than be that of the glass fibers. It is preferably smaller by the amount that a range with such a large numerical value Aperture creates what the effective numerical aperture of the coupled optical fibers is. When calculating the effective numerical aperture is normally to be observed that with a glass fiber with a coating, the more lossy as the core is, the higher modes are attenuated more than the lower modes. A preferred material for customization
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des Brechungsindexes ist Silikonharz, das für die erste Ummantelung benutzt wird. Das Silikonharz wird im gemischten aber nicht ausgehärteten Zustand angewendet. Die Aushärtung geschieht erst, nachdem die Glasfaserenden völlig eingeführt sind. An den Endflächen der Glasfasern sind die Reflexionsverluste relativ gut gemindert, da der Unterschied zwischen Brechungsindices klein ist und das Medium alle Moden in den Glasfasern leiten kann.of the refractive index is silicone resin, which is used for the first cladding. The silicone resin is in mixed but not cured state applied. The curing only happens after the fiberglass ends are fully introduced. At the end faces of the glass fibers, the reflection losses are relatively well reduced because the difference between indices of refraction is small and the medium can guide all modes in the optical fibers.
15 Patentansprüche
2 Bl.Zeichnungen15 claims
2 sheets of drawings
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-4S--4S-
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12.12.1978Wr / Sch
12/12/1978
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