DE468683C - Verstaerkerschaltung fuer Fernsprechanlagen - Google Patents
Verstaerkerschaltung fuer FernsprechanlagenInfo
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
- H04B1/40—Circuits
- H04B1/54—Circuits using the same frequency for two directions of communication
- H04B1/58—Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Description
Die zur Zeit in Gebrauch befindlichen Zwischenverstärkerschaltungen
haben den Nachteil, daß entweder infolge des künstlichen Leitungsausgleichs bei Zweidraht-Zweirohr-Schaltungen
die Hälfte der vom Verstärkerrohr abgegebenen Energie im Leitungsausgleich verzehrt wird, oder daß bei Vierdrahtschaltungen
wegen des Vorhandenseins je einer besonderen Hin- und Rückdoppelleitung
ίο die Hälfte des Kupferquerschnittes unausgenutzt
bleibt; ferner ist in beiden Fällen von Nachteil, daß nur eine sehr beschränkte Anzahl
von Verstärkerschaltungen hintereinander verwendet werden kann.
Erfindungsgemäß wird nun die Schaltung derart ausgebildet, daß sich auch bei voller
Ausnutzung des gesamten Kupferquerschnittes die Möglichkeit ergibt, die gesamte, von
einem Verstärkerrohr abgegebene Energie nutzbar zu machen, und ferner die Anzahl der
auf einer Strecke hintereinander zu verwendenden Verstärkerämter erheblich zu vermehren.
Diese Vorteile werden dadurch erreicht, daß ζ. B. bei einer Vierdrahtleitung die Aderpaare
derart miteinander gekuppelt und abgeglichen sind, daß das eine Paar dem anderen
als Leitungsausgleich dient.
Um den Abgleich zweier Aderpaare durchzuführen, ist es notwendig, daß die nachzubildende
und nachbildende Leitung gleiche Charakteristik und annähernd gleiche Frequenzabhängigkeit
der Charakteristiken besitzen.
Trägt man nämlich den Wellenwiderstand Z eines Pupinkabels als Funktion der Frequenz
ω auf, so erhält man Schaulinien, wie sie in Abb. 1 mit 1 bzw. 2 bezeichnet sind.
Veranschaulicht Schaulinie 1 für das eine Aderpaar und Schaulinie 2 für das andere
Aderpaar die Frequenzabhängigkeit des Wellenwiderstandes, und decken sich beide Schau-Hnien
annähernd, so kann das eine Aderpaar dem anderen als Ausgleich dienen; um diese Schaulinien zur Deckung zu bringen, ist
es notwendig, daß für beide Aderpaare die Anzahl der durch die Pupinspulen gebildeten
Felder, ferner der Ohmsche Widerstand, die Kapazität und Selbstinduktivität der einzelnen
einander entsprechenden Spulenfelder annähernd übereinstimmen. Die Übereinstimmung
der Anzahl der Spulenfelder ist deshalb erforderlich, weil durch sie die Lage der sogenannten kritischen Frequenzen bestimmt
ist, d. h. derjenigen Frequenzen, bei denen große Abweichungen des Wellenwiderstandes
vom Mittel auftreten (vgl. Archiv für Elektrotechnik 1921, Seite 46 iff, Wagner
und Küpfmüller). Es ist ohne weiteres in bekannter Weise gegeben, Kapazität, Selbstinduktivität
und Ohmschen Widerstand in den einzelnen Abschnitten des entsprechenden
Aderpaares abzugleichen. Decken sich die Kurven nicht vollkommen, wie es Abb. 1
aeigt, so sind nur die Differenzen der Wellen- widerstände von schädlicher Wirkung^ die
jedoch erheblich geringer sind, als die bei künstlichem Leitungsabgleich auftretenden
Abweichungen des Scheinwiderstandes vom Mittelwert, der durch die Kurye 3 gegeben
ist. Zu erwähnen ist noch, daß bei dieser Art des Abgleichs nur erforderlich ist, daß
die Scheinwiderstände der Kabel in den für die Sprache wichtigen Frequenzen übereinstimmen,
da alle höheren Frequenzen, wie Msher, durch Siebketten gedrosselt werden können.
Werden diese Bedingungen erfüllt, so tritt gegenüber dem bisher verwendeten künstlichen
Abgleichverfahren der Vorteil auf, daß man nicht mehr gezwungen ist, durch Gleichmachen
aller im Kabel vorhandenen Kapazitäten und Selbstinduktivitäten eine möglichst geradlinige Frequenzabhängigkeit der Charakteristik
zu erstreben, sondern lediglich das Abgleichen von zwei entsprechenden Stücken zweier Aderpaare nötig hat.
Besonders einfach gestaltet sich die Abgleichung bei Kabeln, die dieselbe Richtung
besitzen. Bei schon verlegten Kabeln, die aus einer Richtung kommen, ist die Spulenzahl
einander gleich, und es werden auch die zwischen zwei Pupinspulen Hegenden Kabelstücke
in den Aderpaaren eines Vierers mit ziemlicher Sicherheit gleichen Ohmschen Widerstand
aufweisen. Es kommt also lediglich auf das Verhalten der Kapazität der Kabel und der Selbstinduktivität der Spulen an.
Hinsichtlich dieser· Größen ist ■ bei bisher verlegten Kabeln lediglich der Bedingung Genüge
geleistet worden, daß die Abweichungen der Kabelkapazität und der Spulenselbstinduktivität
vom Mittelwert sowohl im positiven als auch im negativen Sinne einen gewissen Betrag,
gewöhnlich 1,5% bis 3 0/0, nicht überschreiten. Wie aus der angeführten Untersuchung
von Wagner und Kupfmöller
hervorgeht, ist nun der Sinn der Abweichung des Wellenwiderstandes von seinem Mittelwert
unter anderem abhängig von dem Sinn der Abweichung der Kabelkapazität und der Spulenselbstinduktivität von ihrem Mittelwert.
Ist der Wellenwiderstand Z z. B. bei positivem Sinne der Abweichung der Kabelkapazität
und der Spuleninduktivität von ihren Mittelwerten bei Frequenzen unterhalb der kritischen
Frequenz ωχ erheblich größer als sein
Mittelwert und oberhalb derselben erheblich kleiner (vgl. Schaulinie 4, Abb. 2), so ist Z
bei einer Abweichung der Kabelkapazität und der Spulenselbstinduktivität von ihren Mittelwerten
in negativem Sinne unterhalb der kritischen Frequenz kleiner und oberhalb der kritischen Frequenz größer (vgl. Abb. 2,
Schaulinie 5). Die Wahrscheinlichkeit, daß die Abweichungen vom Mittelwert bei den
einander entsprechenden Aderstücken und Spulen stets gleiche Größe und gleichen Sinn haben, ist an sich äußerst gering, andererseits
aber überdecken sich die Wirkungen der einzelnen Spulen eines Kabels auf den Wellenwiderstand, wobei noch zu berücksichtigen
ist, daß, wie auch Wagner und Küpfmüller festgestellt haben, die Wirkung
einer Abweichung der Spulenselbstinduktivität vom Mittelwert gegen die Enden des Kabels hin zunimmt. Das Zusammenwirken
dieser beiden Erscheinungen, nämlich das Überdecken und die Zunahme, hat zur Folge, daß in jedem Kabel die Frequenzabhängigkeit
des Wellenwiderstandes wesentlich von dem Sinn der Abweichung der Kapazität der Kabel und der Selbstinduktivität
der Anfangsspulen abhängt, und daß zwei Aderpaare eines vielpaarigen Kabels dann
aufeinander abgleichfähig sind, wenn die Selbstinduktivitäten und Kapazitäten ihrer Anfangsspulenfelder
in gleichem Sinne vom Mittelwert abweichen.
Seine volle Wirksamkeit kann das hier beschriebene Prinzip des natürlichen Leitungsabgleiches
aber erst bei neu zu verlegenden Kabeln entfalten. Hier kann man noch mehr als bei schon verlegten Kabeln mit großer
Annäherung auf gleichen Ohmschen Widerstand für die zum gegenseitigen Abgleich bestimmten Aderpaare, die vorteilhaft demselben
Vierer zugeteilt werden, achten. Ferner läßt sich aber auch die Kapazität der zum gegenseitigen Abgleich bestimmten Kabelstrecken
und die Selbstinduktivität ihrer Spulen sehr genau gleichmachen.
Die Kapazitäten gleicht man entweder durch besondere Zusatzkondensatoren ab,
nachdem man sie auf der Strecke gemessen hat, oder man wählt immer zwei Aderpaare
mit gleicher Kapazität aus der Gesamtzahl der im Kabel vorhandenen Paare aus. Mit
Rücksicht auf die Einfachheit der Verlegung wird man im allgemeinen die erste Art der
Schaltung bevorzugen und in das Kabel vor jeden Pupinspulenkasten einen Kondensatorenkasten
einbauen.
Die Selbstinduktivität der nebensprechenden Spulen zweier Aderpaare läßt sich schon
bei der Zusammenstellung des Pupinkastens sehr genau gleichmachen, indem man einfach
aus der Menge der angefertigten Spulen zwei Spulen auswählt, die untereinander möglichst
genau übereinstimmen. Hält man diese Bedingung inne, so ist die absolute Abweichung
der Spuleninduktivität vom Mittel für die gegenseitige Abgleichfähigkeit der Aderpaare
nicht mehr wesentlich, so daß ider mit einer erheblich größeren Toleranz gerechnet
werden kann als. bei den bisher in -Kabeln eingebauten Selbstinduktionsspulen. : Die Besetzung
eines Pupinkastens mit Spulen .geht
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nach dem neuen Verfahren so vor sich, daß von einer Anzahl durchgemessener Spulen
zunächst immer zwei Spulen mit gleicher Selbstinduktivität ausgewählt und immer zwei
gleiche, paarweise zusammengesetzt, als Paarspulen eines Vierers in den Pupinkasten gebracht
werden.
Beim Anschließen des Kastens an das Kabel muß dann noch darauf geachtet werden,
daß die Adern eines Vierers bzw. die zweier ausgewählter Aderpaare mit nahezu gleicher Kapazität mit zwei Spulen von nahezu
gleicher Selbstinduktion verbunden werden, was unschwer möglich ist. Der Abgleich
der Kapazitäten und die Anschaltung gleicher Selbstinduktionsspulen an zwei Aderpaare
gleicher Kapazität bedingen eine nicht unerhebliche Mehrarbeit bei der Montage, doch
steht dieser Mehrarbeit eine erhebliche Ersparnis an Fabrikationsunkosten gegenüber,
da, wie erwähnt, die Toleranz für die Abweichung der Spulenselbstinduktivität vom
Mittelwert erheblich erweitert werden kann. Ferner muß beachtet werden, daß eine derartige
genaue Abgleichung der beiden zuzuordnenden Aderpaare aneinander nur an den ersten Spulenfeldern nötig ist, da der
Einfluß von ilbweichungen in den Spulenfeldern,
die vom Anfang der Leitung weiter entfernt liegen, wie schon erwähnt, bei weitem
geringer ist als der Einfluß der am Anfang . liegenden Spulenfelder.
Aderpaare, bei denen bei gleicher Spulenzahl auf diese Weise Kapazitäten, Widerstand
und Selbstinduktivität in den einander entsprechenden Teilen angenähert übereinstimmen,
werden nun hinsichtlich der Frequenzabhängigkeit ihres Wellenwiderstandes mit großer Annäherung übereinstimmende Kurven
zeigen, und es wird mit ihnen ein nahezu vollkommener gegenseitiger Abgleich erreicht
werden.
Da nun die Anzahl der hintereinander im Kabel zu verwendenden Verstärkerpunkte um
so größer ist, je genauer der Abgleich sich bewirken läßt, so werden bei dieser Art des
Abgleiche, die annähernd vollkommen ist, praktisch beliebig viele Verstärkerpunkte in
ein Kabel eingeschaltet werden können. Zur praktischen Durchführung der Abgleichung
eines Aderpaares eines Kabels durch ein aus derselben Richtung kommendes, möglichst demselben Kabel angehörendes
anderes Aderpaar ist es zunächst möglich, in der gewöhnlichen Zweidraht-Zweirohr-Zwischenverstärkerschaltung,
wie sie Abb. 3 zeigt, die Leitungsnachbildung 7 für das die Sprache tragende Aderpaar 6 durch ein anderes entsprechend
ausgewähltes Aderpaar 8 desselben Kabels zu ersetzen. Dann bleibt aber, wie
bei der van Kesteren-Schaltung und bei den übrigen Vierdrahtschaltungen, das zweite Aderpaar,
das hier zur Abgleichung benutzt wird und unverbunden ausläuft, für die Sprachübertragung
unausgenutzt.
Eine einfache Schaltung, die den gesamten Kupferquerschnitt zur Stromleitung ausnutzt,
läßt sich dagegen auf die in Abb. 4 dargestellte Weise erhalten.
Der Grundgedanke dieser Anordnung ist der, daß die einander abgleichenden Fernleitungen,
z. B. 18, 19 (Aderpaare ajb und cjd) und 30, 31 (Aderpaare ajb und c/d), für jede
Gesprächsrichtung gleichzeitig zur Fortleitung der Ströme benutzt werden; dabei wird
eine_ Selbsterregung der in die Leitung' eingeschalteten
Verstärker dadurch vermieden, daß in einem bestimmten Zeitpunkt, z. B. bei
der Gesprächsrichtung von links nach rechts, die Ströme in den Doppelleitungsstrecken 18
und 19 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne, beim Gespräch von rechts nach links in 19
ebenso, dagegen in 18 im Sinne des Uhrzeigers umlaufen. Bei dem Zwischenverstärker
in Abb. 4 bedeuten 20, 21, 28 und 29 vier Transformatoren, die in die von den beiden
Aderpaaren 18, 30 und 19, 3 t gebildete
Fernleitung eingeschaltet sind. 22 ist ein Ausgleichsübertrager, der sekundär durch den
Vorübertrager des Rohres 24 geschlossen ist, 26 ein Ausgleichsübertrager, der den Nachübertrager
des Rohres 24 darstellt. 27 und 23 sind die normalen Vor- und Nachübertrager des Rohres 25. Die bei dieser Schaltung
auftretenden Stromläufe sind für die Gesprächsrichtung »links-rechts« durch gestrichelte
Pfeile, für die Gesprächsrichtung »rechts-links« durch punktierte Pfeile angedeutet.
Aus der Abb. 4 ergibt sich dann ohne weiteres, daß beim Gespräch »links-rechts«
die Sprechströme in den Primärseiten der Transformatoren 20 und 21 in gleichem Sinne
fließen und in diesem Sinne auch auf die Primärseite des Vorübertragers des Rohres 24
wirken, während sie durch das Rohr 25 hindurch nicht übertragen werden können, da
sie über den Übertrager 23 auf die Anodenseite des Rohres wirken wurden. Die im
Rohr 24 verstärkten Ströme gelangen auf die Primärseite des Nachübertragers 26 und erzeugen
einen in gleicher Richtung fließenden Strom in den Primärseiten der Transformatoren
(Ringübertrager) 28 und 29, während ihre Wirkung auf den Vorübertrager 27 des Rohres 25, wie die Abbildung zeigt, durch
die Gegenläufigkeit der Ströme in der Primärseite von 27 aufgehoben wird, wenn die
Leitungen an der Sekundärseite der Transformatoren 28 und 29 gleichen Scheinwiderstand
haben. Die Gleichheit des Schemwiderstandes wird aber nötigenfalls dadurch
erreicht, daß die Kabel in der vorher angegebenen Weise aufeinander abgeglichen werden.
Im Gegensatz hierzu wirken bei der anderen, durch die punktierten Pfeile bezeichneten
Gesprächsrichtung die in 30 und 31 kreisenden Sprechströme infolge ihrer Gegenläufigkeit
auf die Transformatoren 28 und 29 in dem Sinne ein, daß dia sekundärseitig in
28 und 29 erzeugten Ströme sich in 27 primärseitig summieren, in 26 dagegen primärseitig
bezüglich ihrer induzierenden Wirkung aufheben. Das Rohr 24 wird also beim Gespräch
»rechts-Unks« nicht erregt, zumal da es
anodenseitig an 26 liegt. Durch das Rohr 25 hingegen werden die Sprechströme an dessen
Nachübertrager 23 verstärkt weitergegeben; sie teilen sich an der Primärseite des Ausgleichsübertragers
22 wieder in zwei Teilströme, die gegenläufig auf die Primärseiten
der Transformatoren 20 und 21 wirken und so, wenn die Scheinwiderstände dieser Transformatoren
gleich sind, im Transformator 22 keine auf das Gitter des Rohres 24 übertragbare
Wirkung ausüben. Die in den Leitungsstrecken 30 und 3-1 gegenläufigen Ströme
werden also durch die Verstärkerschaltung an die Leitungsstrecken 18 und 19 verstärkt
und ebenfalls gegenläufig weitergegeben. Die Zusammenfassung der vier Leitungen am Ende bzw. am Anfang zu einer Zweidrahtschaltung
kann am einfachsten durch die: als Ventil wirkenden Verstärkerröhren 12 und 13
bzw. 36 und 37 in Verbindung mit den Transformatoren 14, 15 und 34, 3 5 geschehen,
durch welche die Ströme je nach der Lage des Senders in gleichsinnig oder entgegengesetztsinnig
die Transformatoren 16 und 17 bzw. 32 und 33 durchfließende Ströme umgeformt
werden. Die Sprechstellen selbst sind in der Abbildung mit 9 und 40 bezeichnet worden; sie sind in bekannter Weise
nach dem Prinzip des Ausgleichsübertragers — Ausgleichsübertrager 39 und 10 undiNachübertrager
38 und 11 — mit künstlicher Nachbildung an die Verstärkerschaltung angeschlossen.
Durch diese induktive Kopplung der Aderpaare wird erreicht, daß das eine Paar dem
anderen als Ausgleich dienen kann. Zu erwähnen ist hierbei noch, daß die beiden einander abgleichenden Aderpäare, z. B, 18
und 19 oder 30 und 31, untereinander keine
metallische Berührung haben dürfen; sind z.B. von den Aderpaaren 18 und 19.die Innenleiter
verbunden, so wird der Strom im Falle der gleichgerichteten Ströme nur von den Außenleitern fortgeleitet werden, während
die Innenleiter von zwei entgegengesetzt gerichteten Strömen durchflossen würden, die
sich gegenseitig aufheben. Das System aus vier Drähten würde also in diesem Falle nicht
besser wirken als ein System aus zwei Drähten, während es, wenn die Aderpaare getrennt
sind, mit seinen vollen vier" Drähten zur Wirksamkeit kommt. Einen ähnlichen Fall
geringerer Wirksamkeit bei einer metallischen Verbindung zwischen den vier Adern kann
man bei jeder metallischen Verbindung von Einzeldrähten der beiden Vierer 18, 19 und
30, 31 feststellen. Die volle Wirksamkeit des Systems wird also nur dann erreicht,
wenn die einander abgleichenden Aderpaare keine metallische Verbindung haben. Die
hierbei notwendige Abtrennung der Fernleitungen 18, 19 und 30, 31 von der Verstärkerschaltung
wird durch die Transformatoren 20 und 21, 28 und 29 usw. besorgt.
Durch diese Schaltung ist es möglich, die vier Adern eines Kabels mit ihrem gesamten
Kupferquerschnitt zum Fernsprechbetrieb zu verwenden, wobei im Gegensatz zu der Zweidraht-Zweirohr-Schaltung
es noch möglich ist, aus jedem Rohr die volle, von demselben abzugebende Energie zu entnehmen. Sind die
beiden einander abgleichenden Aderpaare gut aufeinander abgeglichen, so ist es ferner möglich,
sehr viel mehr Verstärkerämter auf einer Strecke hintereinander zu verwenden, als es
bisher der Fall war.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß auch . in dieser Schaltung die bisher bei künstlichem
Leitungsabgleich zur Erzielung einer möglichst hohen Gleichmäßigkeit mit Erfolg
verwendeten Mittel, wie Vordämpfung, Leitungszusätze, Siebketten usw., verwendet werden
können, wodurch dann der Abgleich noch leichter bzw. genauer und sicherer gestaltet
werden kann.
Claims (2)
- Patentansprüche:I. Verstärkerschaltung für Fernsprechanlagen, bei denen die Verbindung der Verstärker untereinander über eine Vierdrahtleitung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Gesprächsrichtung die beiden Aderpaare der Vierdrahtleitung zur Fortleitung der Sprechströme und zum gegenseitigen Abgleich dienen, indem diese unter Zwischenschaltung von Übertragern derart geschaltet sind, daß die an den Eingangskreisen der Verstärker zur Wirkung kommenden Ströme die Summe der über die Aderpaare verlaufenden Teilströme darstellen, während die an der Ausgangsseite der Zwischenverstärker auftretenden Ströme gleichfalls unter Vermittlung von Übertragern so auf die Aderpaare übertragen werden, daß jedes Aderpaar den halben Verstärkerstrom führt.
- 2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 mit besonderen Verstärkern für jedeSprechrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Zwischenverstärkern das der einen Sprechrichtung dienende Verstärkerrohr gitterseitig über einen Vor-, einen Ausgleichs- und zwei Ringübertrager an den beiden Aderpaaren der Eintrittsseite, anodenseitig über einen Ausgleichs- und zwei Ringübertrager an den beiden Aderpaaren der Austrittsseite liegt.während das der anderen Sprechrichtung dienende Verstärkerrohr gitterseitig an einem primär in symmetrischer Brücke zu den letztgenannten Ausgleichs- und Ringübertragern geschalteten Vorübertrager, anodenseitig an einem sekundär in symmetrischer Brücke zu den erstgenannten Ausgleichs- und Ringübertragern geschalteten Nachübertrager liegt.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL16009D NL16009C (de) | 1923-01-05 | ||
DEA39131D DE468683C (de) | 1923-01-05 | 1923-01-05 | Verstaerkerschaltung fuer Fernsprechanlagen |
DEA40580D DE469439C (de) | 1923-01-05 | 1923-08-30 | Verstaerkerschaltung fuer Fernsprechanlagen |
AT99578D AT99578B (de) | 1923-01-05 | 1924-01-03 | Verstärkerschaltung für Fernsprechanlagen. |
AT101898D AT101898B (de) | 1923-01-05 | 1924-08-05 | Verstärkerschaltung für Fernsprechanlagen. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEA39131D DE468683C (de) | 1923-01-05 | 1923-01-05 | Verstaerkerschaltung fuer Fernsprechanlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE468683C true DE468683C (de) | 1928-11-24 |
Family
ID=6931198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA39131D Expired DE468683C (de) | 1923-01-05 | 1923-01-05 | Verstaerkerschaltung fuer Fernsprechanlagen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT99578B (de) |
DE (1) | DE468683C (de) |
NL (1) | NL16009C (de) |
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0
- NL NL16009D patent/NL16009C/xx active
-
1923
- 1923-01-05 DE DEA39131D patent/DE468683C/de not_active Expired
-
1924
- 1924-01-03 AT AT99578D patent/AT99578B/de active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL16009C (de) | |
AT99578B (de) | 1925-04-10 |
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