DE2948153A1

DE2948153A1 - Elektronischer kleinrechner mit tongeber

Info

Publication number: DE2948153A1
Application number: DE19792948153
Authority: DE
Inventors: Mikio Yanagawa
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1980-06-04
Also published as: GB2037465B; HK86484A; DE2948153C2; JPS5574655A; GB2037465A; US4336598A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tongeber eines elektronen en Kleinrechners, wobei einzelne Daten den Noten einer gegebenen Tonleiter entsprechen und anzuzeigende Eingabedaten oder Operationsergebnisse gleichzeitig mit der Anzeige über eine optische Anzeigevorrichtung hörbar gemacht werden, um dadurch die Bedienungsperson sowohl visuell als auch akustisch über die Daten zu informieren.

Es wurde bereits ein elektronischer Kleinrechner entwickelt, der beim Betätigen von Tasten Töne mit einer gegebenen Tonhöhe oder mit Noten, wie z.B. do, re, mi, usw. in jeder Tonleiter entsprechend den Tasten erzeugt, um eine Überprüfungsmöglichkeit für den Eintastvorgang zu haben.

Mit dem herkömmlichen Rechner dieser Art kann die Bedienungsperson das Eintasten mit dem Gehör überprüfen. Die Operations- oder Ergebnisdaten jedoch muß er visuell ablesen. Insbesondere wenn kontinuierlich eine umfangreiche Berechnung durchgeführt wird, achtet die Bedienungsperson sorgfältig sowohl auf die betätigten Tasten als auch auf die visuell angezeigten Daten.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tongeber eines elektronischen Kleinrechners anzugeben, in dem die eingetasteten oder verarbeiteten Daten angezeigt und mit entsprechenden Noten hörbar gemacht werden, um dadurch für die Bedienungsperson eine visuelle und hörbare Anzeige zu schaffen.

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Hierzu schafft die Erfindung einen elektronjachen Kleinrechner mit einem Tongeber, der gekennzeichnet ist durch einen Eingabetasten, Funktionstasten und dergleichen aufweisenden Eintastabschnitt, eine Operationseinheit zum Ausführen einer gegebenen Operation mit den über den Eintastabschnitt eingegebenen Eingabedaten, eine Speicheranordnung zum Speichern des von der Operationseinheit übertragenen Operationsergebnisses sowie der vom Eintastabschnitt kommenden, eingegebenen Daten und einen Notengenerator, der in der Speicheranordnung gespeicherte ocor zu speichernde Daten erzeugt, welche Noten einer gegebenen Tonleiter entsprechen.

Ein derart mit einem Tongeber ausgestatteter Rechner gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt die Noten einer Tonleiter entsprechend den Daten zum Zeitpunkt der Dateneingabe sowie zum Zeitpunkt der Anzeige des Operationsergebnisses. Die Bedienungsperson kann also die eingetasteten und ermittelten Daten allein akustisch oder vieuell erkennen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, daß die Bedienungsperson auf einfache Weise über eine fehlerhafte Operation informiert wird. Das Gerät eignet sich besonders günstig für Blinde, die das Ergebnis nicht visuell aufnehmen können.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm eines Ausführungsbeispiela der Erfindung,

Fig. 2 eine Tabelle, aus der die Beziehungen zwischen Anze.igedaten, Tonleiter, Frequenz und Bitzeiten hervorgehen,

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Fig. 3 (a) bis 3 (e) Anzeigegrößen und hierzu gehörige hörbar gemachte Noten, wenn mit dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine spezielle Operation durchgeführt wird,

Fig. 4 ein Flußdiagramm zum Erzeugen von Noten, welche einigen Anzeigedaten gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 entsprechen , und

Fig. 5(a) bis 5(j) Impulsdiagramme, die das Verständnis der Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutern sollen.

Das in Fig. 1 anhand einer Schaltungsskizze erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält einen Lesespeicher (ROIl)I zum Speichern verschiedener Mikrobefehle (Steuerprogramm). Per Lesespeicher 1 erzeugt auf Busleitungen a, b und c parallel verschiedene Signale, wie beispielsweise ein Adressignal AD, um Reihen- und Spaltenadressen eines Registers zu spezifizieren, so z.B. des Registers X, T oder Z in einem Lese/Schreib-Speicher (RAIl) 2, das als Operatfansspeicher dient, ein Codesignol CODE, das an eine Operationseinheit 3 gelangt, wo eine Codeoperation stattfindet, und ein Befehlsoder Insfcruktionssignal INS, welches einen Befehlsdecoder 4 veranlaßt, verschiedene Steuersignale zu erzeugen.

Die durch das Adressignal AD in dem Schreib/Lese-Spe.icher 2 spezifizierten Daten werden von der Ausgangsklemme OUT des Speichers ausgegeben und selektiv an eine erste Eingangsklemme A und eine zweite Eingangsklemme B der Operationseinheit 3 gegeben. Diese Datenübertragung erfolgt über die Busleitung d. Das Codesignal CODE gelangt

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ebenfalls an die zweite Eingangsklemme B der Operationseinheit 3· Unter Steuerung der von dem Befehlsdecoder 4- kommenden Steuersignale führt die Operationseinheit 3 verschieden« Operationen durch und überträgt das Operationsergebnis zu der Eingangsklemme IN des Schreib/-Lese-Speichers 2 über eine Busleitung e. Zu dieser Zeit empfängt der Schreib/Lese-Speicher 2 das Adressignal AS, welches eine Spalten- und eine Reihenadresse eines Registers spezifiziert, in das das Operationsergebnis eingespeichert wird. Nach Empfang des Adressignals AD wird das Operatbnsergebnis in einer speziellen Ziffernstelle des spezifizierten Registers gespeichert. Eine Beurteilungsschaltung 5 ermittelt aus dem Operationsergebnis, ob ein Übertragsignal (Borgesignal) des Operationsergebnisses vorliegt, oder ob Säten vorliegen oder nicht, um dadurch ein Beurteilungssignal J zu erzeugen. Das Be- urteilungssignal J wird zu einer ROM-Adressiereinheit 6 übertragen, um zusammen mit dem nächsten Adressignal (nicht gezeigt) eine Adresse für den nächsten Schritt in dem ROM 1 zu spezifizieren.

Weiterhin wird von einem Eintastabschnitt 7, der verschiedene Funktionstasten 7-1 und zehn Tasten 7-2 umfaßt, ein Tastenbetätigungssignal über die Busleitung f an die ROM-Adressiereinheit 6 gegeben, ua dadurch für das ROM 1 einen Eintast-Verarbeitungsstrom zu spezifizieren. Verschiedene, von einem Zeitsteuersignalgenerator 8 erzeugte Zeitsteuersignale gelangen über eine Busleitung g an den Befohlsdecoder 4-, so daß dieser verschiedene Steuersignal3 in der oben erwähnten Weise erzeugt, welche den Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Schaltungselemente sowie der Operationseinheit 3 steuern. Der Befehlsdecoder 4 erzeugt weiterhin ein Lese/Schreib-Signal R/W, um den Schreib/Lese-Speicher 2 anzuweisen, eine Lese- und Schreib-

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operation durchzuführen. Der Befehlsdecoder 4- erzeugt auch ein Signal 0., um das Einlesen von Daten in ein Pufferregister (als Register bezeichnet) innerhalb einer Tonsteuerschaltung 9 zu steuern.

Der Zeitsteuersignalgenerator 8 erzeugt Grundtaktsignale 01 und 02 mit unterschiedlichen Phasen, wie in Pig. 5(a) und 5(b) gezeigt ist. Die Signale haben beispielsweise eine Frequenz von 16 384- Hz. Der Generator 8 erzeugt Zeitsteuersignale ti bis t3 mit drei Phasen, sowie einen Taktimpuls P für einen (noch zu beschreibenden) Alarm. Diese Signale werden an den Befehlsdecoder 4, die Tonsteuerschaltung 9 und die in Fig. 1 gezeigten notwendigen Schaltungselemente gegeben.

Nun soll der Aufbau der Tonsteuerschaltung 9 erläutert werden. In Abhängigkeit von dem Signal 0. werden Daten aus dem Schreib/Lese-Speicher 2 durch die Op era lions einheit 3 zu den entsprechenden Bits des 4-Bit-Registers gegeben und dort gespeichert. Von diesen in dem Register 10 gespeicherten Daten werden die Signale in den ersten bis dritten Bits (Jeweils gewichtet mit "1", "2" und "V) an Gatterschaltungen 11, 12 und 13 gegeben, welche nacheinander durch Zeitsteuersignale ti bis t3 freigegeben werden, und dann gelangen die Signale über ein ODER-Glied 15 Bn ein Tongeneratorelement 16, welches beispielsweise ein piezoelektrisches Element ist. Hierdurch erzeugt das Element 16 einen Ton. Um das Tongeneratorelement 16 für Alarmzwecke zu betätigen, wird die Ziffer "8" in das Register 10 geladen, und ein UND-Glied 14- wird durch den Taktimpuls P veranlaßt, das Tongeneratorelement 16 zum Abgeben eines Alarmtons zu betreiben.

Die Anzeigedaten, wie beispielsweise Eingabedaten und Operationsergebnisse, werden von der Operationseinheit

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über die Busleitung e an den Anzeigepuffer 17 gegeben und dann mittels der Anzeigeeinheit 18 sichtbar gemacht.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des Kleinrechners erläutert werden. Fig. 2 zeigt die Entsprechungen zwischen den Musiktonleiternoten und den einzelnen Anzeigedaten, den Frequenzen und den Tonleitern. Für ein Minuszeichen ("-")» den Ziffern 0 bis 9» den Dezimalp.unkt ".", eine Federänzeige "E", sowie + , -, χ-,./., werden eine Note (B3) in der Musiktonleiter B einer dritten Oktave bis zu einer Note (Dj-fr) der Musiktonleiter D* einer fünften Oktave auf die nachfolgend erläuterte Weise hörbar gemacht.

Als Beispiel soll angenommen werden, mit dem erfindungsgemäßen Rechner werde die Berechnung "73^ + 5 = 78,V durchgeführt. Zuerst wird eine numerische Taste der zehn Tasten 7-2 in dem Eintastabschnitt 7 betätigt, wie es in Fig. 3(a) gezeigt ist. Als Folge wird die eingetastete Zahl "7" in ein Eingaberegister übertragen, beispielsweise in ein Register X innerhalb des Schreib/Lese-Speichers 2, und die Zahl wird dort gespeichert (siehe Fig. 3(c)). In Fig. 3(c) bezeichnet P eine Dezimalpunkt-Kennzeichnungsziffer, wodurch im vorliegenden Fall "7·" festgelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Datum "7" in die Anzeigeeinheit 18 übertragen und in der in Fig. 3 (h) gezeigten Weise dargestellt. Zur selben Zeit wird unter Steuerung des ROM 1 (siehe Fig. 4) ein Musikton-Vorbereitungsvorgang für die Zahl "7" durchgeführt. In Schritt S1 gemäß Fig. 4- wird "3" als das Codesignal CODE aus dem ROM 1 ausgelesen und durch die Operationseinheit 3 in die dritte Ziffer des Z-Registers geladen. In ähnlicher Weise werden in den Schritten S2 und S3 die Zahl "9" md ¹¹O" als die Codesignale CODE von dem HOM

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erzeugt und in die zweite und erste Ziffer des Z-Registers geladen. Das Datum "390", welches in den Schritten S1 bis S3 eingegeben wurde, bezieht sich auf eine Tonwiedergabezeit (in diesem Beispiel 1 Sekunde) und repräsentiert insbesondere die Zahl, wie oft die Musiktonwelle von 390,095 Hz wiedergegeben wird, wobei diese Frequenz für die Musiktonleiter G4 wiedergegeben wird. Die Frequenz von 390,095 Hz ist eine Frequenz, deren entsprechende Periodendauer T' 42-Bitzeiten in Anspruch nimmt, wenn die Periodendauer des Grundtaktes 01 und 02 (16384- Hz) als eine Bitzeit verwendet wird.

An den Schritt S3 schließt sich der Schritt S4- an. Ähnlich wie in den Schritten S1 bis S3 wird im Schritt S4 das Datum "7" in die Achterziffer des Z-Registers geschrieben. Dann wird Schritt S5 ausgeführt, in dem das in der Achterstelle enthaltene Datum "7" ("0111" in binärer Darstellung) zu dem Register 10 übertragen wird, während gleichzeitig das in Fig. 5 (f) dargestellte Signal 0. von dem Befehlsdecoder 4- an das Register 10 gegeben wird, um dadurch die Zahl "7" in das Register 10 ehzuspeichern. Die CPU geht bei der Programmausführung zum Schritt S6 über, in welchem die Daten in der ersten bis fünften Ziffernstelle zu der ersten bis fünften Ziffernstelle des Original-Z-Registers über die Operationseinheit 3 übertragen werden. Bei diesem Schritt arbeitet die Operationseinheit nicht. Bei dem Vorgang wird für die Übertragungszeit jedes Bits ein 3-Bit-Zeitraum in Anspruch genommen, daher werden 15 Bitzeiten benöüigt, um sämtliche Vorgänge im Schritt S6 auszuführen. Während dieser Zeit werden die Zeitsteuersignale ti bis t3 als Gattersignale an die Gatterschaltungen 11 bis 13 in dieser Reihenfolge angelegt, mit dem Ergebnis, daß das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 15 während der Dauer von 15 Bits "1" ist, was in Fig. 5(h) gezeigt ist. Das Ton-

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generatorelement 16 beginnt mit der Tonwiedergabe.

Dann wird ein Schritt Q7 ausgeführt. Bei diesem Schritt wird die "7" in der Achterstelle gelöscht. Dieser Schritt benötigt drei Bitzeiten. Das Programm geht weiter zum Schritt S8, in dem eine "0" in die Achterstelle des Registers 10 übertragen wird, um das erste bis dritte Bit des Registers 10 zu löschen. Die Operation im Schritt S5 ähnelt der*Operation im Schritt S8. Es wird eine "0" in das erste bis dritte Bit des Registers 10 geladen. Auf diese Weise wird während der Dauer der Schritte S6 bis S8 (21 Bitzeiten) kontinuierlich eine "1" an das Tongeneratorelement 16 gelegt.

Im Schritt S9 wird der Inhalt der ersten und zweiten Ziffer des Z-Registers abermals in dieselben Ziffern übertragen, was einen 6-Bit-Zeitraum in Anspruch nimmt. Hierbei wird keine Operation durchgeführt, ähnlich wie im Schritt S6. Bei der Ausführung des Schrittes S9 wird das ¹¹O"-Signal, das in dem ersten bis dritten Bit des Registers 10 gespeichert ist, über die Gatter 11 bis 13 an das ODER-Glied 15 gegeben, so daß das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 15 auf "0" übergeht, wie es in Fig. 5(h) angedeutet ist.

Dann wird Schritt S1O durchgeführt, bei dem die Operationseinheit 3 den Wert "1" von dem Wert "390", der in der ersten bis dritten Ziffer des Z-Registers steht, subtrahiert. Das Ergebnis der Subtraktion wiederum wird in den Schreib/-Lese-Speicher 2 gegeben. Zur gleichen Zeit beurteilt die Beurteilungsschaltung 5> ob das Subtraktionsergebnis den Wert "O¹¹ hat oder nicht. In diesem Fall ergibt sich der Wert "389", so daß aufs Neue der Schritt S4· mit den

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daran anschließenden Schritten durchgeführt wird. Polglich wird heim Durchlauf der Ausführung (21 Bitzeiten) der Schritte S9 -> S10 ~> S4-* S5 ein Zyklus der Tonwiedergabe geschlossen, was aus den Fig. 5(g)> 5(b) und 5(i) hervorgeht, wobei die Zeit (21 Bits),in der der Ausgang des ODER-Gliedes 15 den Wert "1" hat, bei den Schritten S6 bis S8 liegt.

In ähnlicher Weise werden die Ausführungsschritte von S6 bis S8 und S9 - S10 - S4 - S5 abwechselnd wiederholt, bis der Inhalt der ersten bis dritten Ziffern des Z-Registers den Wert "0" hat. Durch diese Ausführung wird für den Zeitraum von 1 Sekunde der Musikton G4-erzeugt. Nach Betätigen der Zifferntaste "7"» wird die Zifferntaste "3" betätigt, um das Datum 3 in die erste Ziffernstelle des X-Registers 2-1 zu bringen. Das Datum "3" wird gespeichert (siehe Fig. 3(c). Als Ergebnis zeigt die Anzeigeeinheit 18 den Wert "73·" an» wie man in Fig. 3(b) sieht. Diesmal wird für den Zeitraum von 1 Sekunde die Note D^ hörbar gemacht, wie in Fig. 2 angedeutet ist. In diesem Fall entspricht die Periode des Musiktons D^* 52 Bitzeiten. Tatsächlich ist die Frequenz des von dem Tongeneratorelement 16 erzeugten Musiktons 3O9»132 .... Hz. Beispielsweise erzeugt das Tongeneratorelement 16 den Ton D^w , in dem die Zeit, in der das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 115 den Wert "1" hat, auf 26 Bitzeiten eingestellt wird, und in dem die Zeit für das Ausgangssignal "O" auf 27 Bitzeiten eingestellt wird. Um dies zu erreichen, werden zusätzlich zu dem Wert "7" (= 0,1,1,1) und dem Wert "1" die Werte "3" (= 0,0,1,1), "4" (» 0,1,0,0), "1" (= 0,0,0,1) und "6" (= 0,1,1,0) nacheinander in das Register 10 eingegeben, wenn das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 115 für drei Bitzeiten invertiert wird. Es ist

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weiterhin bei anderen Abstufungen, wenn hinsichtlich der Bitzeit kein Vielfaches von 3 gegeben ist, möglich einen Ton mit einer Frequenz zu erzeugen, die der richtigen Tonfrequenz angenähert ist, falls richtig kompensierte numerische Werte in das Register 10 eingegeben werden, wenn das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 15 invertiert wird. Um den Ton D^ für einen gegebenen Zeitraum zu erzeugen, beispielsweise für 1 Sekunde, wird der Vorgang der Wellenformurg· 309 x wiederholt, um den Tonleiterton D^* zu erzeugen, wie in Fig. 3(e) dargestellt ist. Hinsichtlich des Vorgangs der tonbildung für den Wert D^ soll hier auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet werden.

Im Anschluß an den oben erläuterten Arbeitsvorgang werden die Dezimalpunkttaste ".", dit numerische Taste "V, die Additionstaste "+", die numerische Taste "5" nacheinander betätigt, und der Wert 73»4 wird aus dem X-Register in das Y-Register übertragen. Gleichzeitig werden die Musiktöne für die Noten A^, E^, CV und F^ entsprechend den Anzeigen (.), (4), C⁺) und (5) nacheinander von dem Tongeneratorelement 16 erzeugt, was in den Fig. 3(a) bis 3(e) angedeutet ist.

Wenn die "ist gleich" ("="-)Taste betätigt wird, werden die Daten, die den in dem X-Register und dem Y-Register enthaltenen Ziffern entsprechen, nacheinander zur Operationseinheit 3 übertragen, wo die Daten addiert werden. Anschließend wird das Ergebnis der Addition in dem X-Register gespeichert, was in Fig. 3(c) angedeutet ist, während das Ergebnis mittels der Anzeigeeinheit 18 dargestellt wird, was in Fig. 3(b) gezeigt ist. Darüberhinaus wird der Vorgang zum Erzeugen von Musiktönen in zum oben

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erläuterten Vorgang ähnlicher Weise durchgeführt, um Musiktöne für die Noten G^, G^4 , A^ und E_x, entsprechend den Anzeigedaten "7", "8", "." und "4-" zu erzeugen.

In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, entsprechend den Anzeigedaten Töne in den Abstufungen jeweils 'für eine gegebene Zeit zu erzeugen, und zwar sowohl für die mittels der Tastatur eingetasteten Daten als auch für die Anzeigedaten, die das Ergebnis einer Operation darstellen.

Obschon in dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel die Wiedergabezeit für jeden Musikton auf 1 Sekunde eingestellt ist, ist die Wiedergabezeit nicht auf diesen Zeitraum beschränkt. Beispielsweise kann beim Eintasten der Daten die Wiedergabezeit nach Maßgabe der Tastenbetätigungszeit eingestellt werden. Darüberhinaus kann die Entsprechung zwischen den Anzeigedaten und den Notenabstufungen in zweckmäßiger Weise geändert werden, falls dies nötig ist. Durch die Tonerzeugung ohne Verwendung von Halbtönen ermöglicht es das Gerät, daß eine Person die Anzeigedaten ausschließlich auf akustischem Wege erfährt. Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel kann in verschiedener Weise modifiziert werden. So beispielsweise kann ein Schalter vorgesehen sein, mit dem die Tonwiedergabe ein- und ausgeschaltet wird; so ist es möglich, die Anzeigedaten nur dann akustisch wiederzugeben, falls dies notwendig ist.

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L e e r s e i t e

Claims

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H. KINKELDEY or ma

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K. SCHUMANN

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P. H. JAKOB

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8 MÜNCHEN

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29. Nov. 1979 P 14 508

CASIO COMPUTER CO., I/TD.

6-1, 2-chome, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Elektronischer Kleinrechner mit Tongeber

Patentanspruch

ElektronischerKleinrechner mit Tongeber, gekennzeichnet durch einen Eingabetasten (7 - 2) und Punktionstasten (7 - 1) und dergleichen aufweisenden
Eintastabschnitt (7),, einer Operationseinheit (3) zum Ausführen einer gegebenen Operation mit den über den
Eintastabschnitt (7) eingegebenen Eingabedaten, eine
Speicheranordnung (2) zum Speichern des von der Operationseinheit (3) übertragenen Operationsergebnisses sowie der von dem Eintastabschnitt (7) kommenden, eingegebenen Daten, und einen Notengenerator (9), der in der Speicher-

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anordnung (2) gespeicherte oder zu speichernde Daten erzeugt, welche Noten einer gegebenen Tonleiter entsprechen.

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