DE69938070T2 - Verfahren und Anordnung zur Schätzung der Eigenschaften eines Übertragungskanal - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten der Merkmale eines Übertragungskanals gemäß der Definition in dem nicht-charakteristischen Teil von Anspruch 1, eine Einheit zum Bewerten der Merkmale eines Übertragungskanals gemäß der Definition in dem nicht-charakteristischen Teil von Anspruch 13 und ein fernes Endgerät gemäß der Definition in dem nicht-charakteristischen Teil von Anspruch 14.
- Ein solches Verfahren zum Bewerten der Merkmale eines Übertragungskanals und die zugehörigen Vorrichtungen sind gemäß dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
US-Patentschrift Nr. 4,105,995 mit dem Titel „Digitally Controlled Transmission Impairment Measurement Apparatus" („Vorrichtung zur Messung der Beeinträchtigung der digital gesteuerten Übertragung"). Normalerweise muss der Betreiber bestimmte Eigenschaften eines Übertragungskanals zwischen einer Vermittlungsstelle und einem fernen Endgerät kennen, um einem Teilnehmer, der das ferne Endgerät installiert hat, einen bestimmten Service garantieren zu können. Kleine Fehler in der Leitung wie beispielsweise überbrückte Abzweigungen, Leitungsdämpfung, Alterungseffekte, Störungen wie Funk-Interferenzen usw. müssen vom Betreiber bewertet werden, bevor eine bestimmte Dienstgüte („Quality of Service", QoS) garantiert werden kann. Zum Bewerten aller Basisparameter, die zur Charakterisierung eines Übertragungskanals auf seine Fähigkeit zur Übertragung von Datenverkehr erforderlich sind, beschreibt dieUS-Patentschrift Nr. 4,105,995 eine über einen portablen Mikroprozessor gesteuerte Vorrichtung, die die angegebenen Parameter für einen Telefonkanal misst. Die bekannte Vorrichtung für die Bewertung der Kanalmerkmale umfasst entweder zwei Einheiten, die an den beiden Enden des Übertragungskanals angeschlossen werden müssen, oder eine einzelne Einheit, die an ein Ende des Übertragungskanals angeschlossen werden muss. - Die letztere Ausführungsform der bekannten Vorrichtung zur Bewertung der Kanalmerkmale erfordert eine manuelle Rückkopplung am Ende des Übertragungskanals, mit dem die Vorrichtung nicht gekoppelt ist. Zusammenfassend beschreibt die
US-Patentschrift 4,105,995 dedizierte Übertragungskanal-Testvorrichtungen, die eine Offline-Messung der Kanalmerkmale ermöglichen. Zur Anwendung des bekannten Verfahrens muss die Übertragung der Benutzerdaten über den Übertragungskanal unterbrochen werden, und die Testvorrichtung muss mit dem Übertragungskanal an einem Ende oder an beiden Enden des Kanals verbunden werden. Ein Verfahren zur Optimierung der Kommunikationskanal-Parameter ist im DokumentGB 229 833 BA - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bewertung der Merkmale eines Übertragungskanals und der entsprechenden Vorrichtung, vergleichbar dem oben beschriebenen Verfahren, wobei dieses Verfahren und die Vorrichtung jedoch eine Online- und Offline-Bewertung der Kanalmerkmale ermöglichen, ohne dass dedizierte Testvorrichtungen an den Übertragungskanal angeschlossen werden müssen.
- Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe erreicht durch das Verfahren zur Bewertung der Merkmale eines Übertragungskanals gemäß Anspruch 1, die Anordnung zur Bewertung der Merkmale eines Übertragungskanals gemäß Anspruch 13 und das ferne Endgerät gemäß Anspruch 14.
- Tatsächlich erfasst das ferne Endgerät selbst alle relevanten, zur Bewertung der Merkmale des Übertragungskanals erforderlichen Informationen und sendet diese Informationen zurück an die Vermittlungsstelle, wobei die Informationen mit einem Simulationsmodell des Übertragungskanals und des fernen Endgeräts abgestimmt werden. Die von dem fernen Endgerät erfassten Informationen können gleichzeitig mit Benutzerdaten über ein Multiplexing wieder zurückgeführt werden, sodass der Datenverkehr über den Übertragungskanal nicht unterbrochen zu werden braucht. Das in der Vermittlungsstelle für den Abstim mungsprozess verwendete Simulationsmodell umfasst normalerweise eine Reihe von Parametern für die relevanten Übertragungskanalmerkmale, z. B. die Position einer überbrückten Abzweigung entlang der Übertragungsleitung. Im Verlauf des Abstimmungsprozesses werden die Werte dieser Parameter ermittelt.
- Das ferne Endgerät eines ADSL-Systems („Asymmetric Digital Subscriber Line"), das gemäß dem ANSI T1.413 Standard, Issue 2 arbeitet, erfasst beispielsweise automatisch Informationen zur Dämpfung eines Sets von Trägern mit Frequenzen mit gleichem Abstand, wie sich aus Abschnitt 9.9.8.1 des Entwurfs zu Issue 2 des ANSI T1E1.413 Standards mit dem Titel „Standards Project for Interfaces Relating to Carrier to Customer Connection of Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) Equipment" ableiten lässt. Diese Informationen werden zur Verwendung in dem in Abschnitt 9.9.8.2 des angegebenen Standardentwurfs beschriebenen Prozess der Bitratenauswahl erfasst sowie zur Verwendung in dem in Abschnitt 9.9.14 des angegebenen Standardentwurfs beschriebenen Prozess der Bitzuordnung; darüber hinaus sind sie jedoch sehr nützlich zur Bewertung bestimmter Merkmale des Übertragungskanals wie beispielsweise der Position einer überbrückten Abzweigung entlang der Leitung. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt daher diese automatisch erfassten Informationen für die Charakterisierung des Übertragungskanals.
- Ein weiteres Merkmal des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 2 definiert.
- Durch das Multiplexen der erfassten Informationen, die für die Charakterisierung des Übertragungskanals mit Benutzerdaten verwendet werden, kann ein Übertragungskanal ohne Unterbrechung des Systems charakterisiert werden. Das liegt daran, dass das ferne Endgerät, das die Benutzerdaten übertragen kann, nicht durch Testvorrichtungen ersetzt werden muss.
- Alternativ dazu werden die Merkmale eines Übertragungskanals gemäß Anspruch 3 offline bewertet.
- Durch das Unterbrechen der Übertragung der Benutzerdaten über den Kanal und das Aktivieren einer Testphase des Systems können die Merkmale eines Übertragungskanals gemäß der vorliegenden Erfindung auch offline bewertet werden, ohne dass dedizierte Testvorrichtungen an den Kanal angeschlossen werden müssen.
- Weitere charakteristische Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung sind in weiteren abhängigen Patentansprüchen definiert.
- Auf diese Weise können Informationen zur Dämpfung und zur Phasenrotation von Trägern mit unterschiedlichen Frequenzen, die typischerweise in Mehrträger-ADSL-Modems (ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line) erfasst und zum Einstellen von Gleichrichter-Koeffizienten verwendet werden, außerdem auch für die Kanalcharakterisierung verwendet werden.
- Alternativ dazu können Informationen zur Rauschbeeinträchtigung von Trägern mit unterschiedlichen Frequenzen, die typischerweise in Mehrträger-ADSL-Modems erfasst und zum Zuordnen von Bits zur Trägern verwendet werden, außerdem auch für die Kanalcharakterisierung verwendet werden.
- Darüber hinaus eignet sich die vorliegende Erfindung sehr gut zur Implementierung in einem ADSL-System („Asymmetric Digital Subscriber Line") oder einem ähnlichen System, beispielsweise einem VDSL-System („Very High Speed Digital Subscriber Line").
- Informationen zur Verwendung beim Verfahren zur Charakterisierung des Übertragungskanals können über ein bestimmtes Zeitintervall erfasst und nach Ablauf dieses Intervalls an die Vermittlungsstelle zurückgeführt werden.
- Es ist zu beachten, dass der in den Patentansprüchen verwendete Begriff „umfassen" nicht als Beschränkung der nachfolgend aufgelisteten Mittel aufzufassen ist. Die Formulierung „Eine Vorrichtung umfasst die Mittel A und B" ist somit nicht auf Vorrichtungen begrenzt, die ausschließlich aus den Kompo nenten A und B bestehen. Sie bedeutet vielmehr, dass A und B hinsichtlich der vorliegenden Erfindung die einzigen relevanten Komponenten darstellen.
- Ebenso ist zu beachten, dass der ebenfalls in den Patentansprüchen verwendete Begriff „gekoppelt" nicht als Beschränkung auf Direktverbindungen aufzufassen ist. Die Formulierung „Eine mit Vorrichtung B gekoppelte Vorrichtung A" ist somit nicht auf Vorrichtungen oder Systeme begrenzt, bei denen der Ausgang von Vorrichtung A direkt mit dem Eingang von Vorrichtung B verbunden ist. Sie bedeutet, dass ein Pfad zwischen dem Ausgang von A und dem Eingang von B besteht, wobei dieser Pfad weitere Vorrichtungen oder Mittel umfassen kann.
- Die oben beschriebene und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden verdeutlicht und die Erfindung selbst wird am besten verständlich durch die folgende Beschreibung einer Ausführungsform in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, die ein Funktionsblockschema eines Telekommunikationssystems zeigt, wobei das Verfahren zum Bewerten der Merkmale eines Übertragungskanals gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
- In der Abbildung sind die Vermittlungsstelle („Central Office", CO) und ein fernes Endgerät („Remote Terminal", RT) eines ADSL-Systems („Asymmetric Digital Subscriber Line") dargestellt. Das ferne Endgerät RT umfasst, zusätzlich zu der herkömmlichen ADSL-Empfangsschaltung, die Teil des Empfängers RX sein sollte, und zusätzlich zu der herkömmlichen ADSL-Sendeschaltung, die Teil des Senders TX sein sollte, auch eine Kanalinformations-Erfassungseinheit INFO und einen Kanalinformationsspeicher MEM. Die Vermittlungsstelle CO enthält zusätzlich zu der in der Figur nicht dargestellten herkömmlichen ADSL-Sender-/Empfängerschaltung auch eine Kanal- und Modem-Abstimmungseinheit MATCH.
- Der Empfänger RX im fernen Endgerät RT ist zwischen einem Eingangs-/Ausgangs-Port und einem Ausgangsanschluss dieses fernen Endgeräts RT gekoppelt, und er umfasst des Weiteren einen Ausgang, der mit der Kanalinformations-Erfassungseinheit INFO gekoppelt ist. Der Sender TX im fernen Endgerät RT ist zwischen einem Eingangsanschluss und dem oben erwähnten Eingangs-/Ausgangs-Port des fernen Endgeräts RT gekoppelt. Der Kanalinformationsspeicher MEM ist mit einem zweiten Eingangsanschluss des Senders TX gekoppelt. Ein Ausgang der Kanalinformations-Erfassungseinheit INFO und ein Eingang des Kanalinformationsspeichers MEM sind miteinander verbunden. Ein verdrilltes Zwillings-Telefonkabel CHANNEL dient als bidirektionales physisches Kommunikationsmedium zwischen dem fernen Endgerät RT und der Vermittlungsstelle CO. Das ferne Endgerät RT ist mit dieser Telefonleitung CHANNEL über den oben angegebenen Eingangs-/Ausgangs-Port gekoppelt. In der Vermittlungsstelle CO ist ein Eingang der Kanal- und Modem-Abstimmungseinheit MATCH mit der Telefonleitung CHANNEL gekoppelt.
- In dem dargestellten ADSL-System werden über die Telefonleitung CHANNEL zusätzlich zu den Telefonsignalen digitale Daten bidirektional übertragen. An der fernen Seite und an der Seite der Vermittlungsstelle trennt ein Splitter die empfangenen digitalen Daten von den empfangenen Telefonsignalen, legt die digitalen Daten an das ferne ADSL-Endgerät bzw. die ADSL-Vermittlungsstelle CO an und legt die Telefonsignale an den Telefonapparat des Benutzers oder an eine POTS-Leitungskarte (Plain Old Telephone Service) an. In der Zeichnung sind die Splitter an der fernen Seite und an der Seite der Vermittlungsstelle sowie der Telefonapparat des Benutzers und die POTS-Leitungskarte nicht dargestellt, da die vorliegende Erfindung nur Auswirkungen auf die ADSL-Vermittlungsstelle CO und das ferne ADSL-Endgerät RT hat.
- Für den Betreiber des dargestellten Systems liegt eines der Probleme darin, gegenüber dem Kunden zum Zeitpunkt der Installation oder später einen bestimmten Dienst zu garantieren, ohne die Merkmale der Telefonleitung CHANNEL genau zu kennen. Wegen der häufigen Änderungen bei den Störungseinflüssen (z. B. Amateurfunk) und Leitungsfehlern (z. B. durch Staunässe) sind Datenbanken mit Informationen zu den Kanalmerkmalen von Telefonleitungen normalerweise nicht aktuell. Da das ferne Endgerät RT des dargestellten ADSL-Systems automatisch Informationen erfasst, die als Informationen zu den Kanalmerkmalen nützlich sind, ermöglicht der Zugriff auf diese Informationen dem Betreiber das Nachverfolgen von Veränderungen bei den Kanalmerkmalen.
- Es wird davon ausgegangen, dass das ferne Endgerät RT in der Figur gemäß Issue 2 des ANSI T1E1.413 Standards arbeitet und daher bestimmte Kanalmessungen vornimmt wie beispielsweise Anstieg und Phasenmessung für jeden über die Telefonleitung CHANNEL übertragenen Träger sowie eine Messung zum Signalrauschen (SNR) für jeden Träger. Die auf diese Art erhaltenen Informationen werden zum Einstellen von Parametern eines Zeit-Domain-Gleichrichters und eines Frequenz-Domgin-Gleichrichters verwendet, die normalerweise Bestandteil des ADSL-Empfängers RX sind, und zum Zuordnen von Datenbits zu Trägern im ADSL-Sender TX. Gemäß der Erfindung erfasst die Kanalinformations-Erfassungseinheit INFO die gemessenen Informationen, und die Informationen werden im Kanalinformationsspeicher MEM gespeichert. Anschließend liest der ADSL-Sender TX die Kanalinformationen aus dem Kanalinformationsspeicher MEM und sendet die Informationen an die Vermittlungsstelle CO, sodass sie an der Betreiberseite für die Kanalbewertung zur Verfügung stehen.
- In der Vermittlungsstelle CO verwendet die Kanal- und Modem-Abstimmungseinheit MATCH ein Simulationsmodell der Telefonleitung CHANNEL und des fernen Endgeräts RT, und sie stimmt die empfangenen Informationen mit diesem Simulationsmodell ab. Das Simulationsmodell umfasst eine Reihe von Parametern wie beispielsweise die Leitungsdämpfung, die Länge der Telefonleitung, die Länge und Position der überbrückten Abzweigungsstellen, die Staunässe usw. Durch die Abstimmung des Simulations modells mit den vom fernen Endgerät RT empfangenen Informationen bestimmt die Kanal- und Modemabstimmungseinheit MATCH die Werte für die verschiedenen Parameter im Simulationsmodell. Diese Parameterwerte sind eine Bewertung der Kanalmerkmale, auf die sich der Betreiber verlassen kann, um dem Kunden einen bestimmten Dienst zu garantieren.
- Da die Messungen vom fernen Endgerät RT online durchgeführt werden können, lassen sich die Kanalmerkmale rechtzeitig überwachen, sodass jedes Mal, wenn der Kunde einen neuen Dienst installieren möchte, dem Betreiber aktuelle Bewertungen der Kanalmerkmale zur Verfügung stehen, die es ihm ermöglichen, aussagefähige Garantien hinsichtlich des neu installierten Dienstes zu geben. Die permanent verfügbaren Bewertungen der Kanalmerkmale ermöglichen es dem Betreiber darüber hinaus, bei einem Qualitätsverlust geeignete Maßnahmen einzuleiten, um die Veränderungen im hauseigenen Netzwerk des Kunden zu überwachen, die sich auf die Dienstgüte auswirken können, und somit Reklamationen der Kunden hinsichtlich der Dienstgüte schnell auswerten zu können.
- Es ist zu beachten, dass die Kanalinformations-Erfassungseinheit INFO, die in der oben beschriebenen Ausführungsform mit einem Ausgangsanschluss des ADSL-Empfängers RX gekoppelt ist, in diesen ADSL-Empfänger RX integriert sein kann. Da ein ADSL-Empfänger RX, der gemäß den Spezifikationen des ANSI T1E1.413 Issue 2 Standards arbeitet, bei der Initialisierung Kanalinformationen erfasst, die im Bit-Zuordnungsalgorithmus und zum Festlegen der Gleichrichter-Abzweigungen verwendet werden, kann die Kanalinformations-Erfassungsvorrichtung INFO in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung in die Empfängerschaltung RX integriert werden.
- Eine weitere Anmerkung ist, dass die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwar einen Kanalinformationsspeicher MEM umfasst, dass aber die Bereitstellung eines solchen Kanalinformationsspeichers MEM keine unabdingbare Voraussetzung für die Implementierung der vorliegenden Erfindung darstellt. Tatsächlich würden ohne den Kanalinformationsspeicher MEM die vom fernen Endgerät RT erfassten Kanalinformationen sofort an die Vermittlungsstelle CO zurückgemeldet werden, während die Kanalinformationen mit einem Kanalinformationsspeicher MEM über ein bestimmtes Zeitintervall erfasst und zu bestimmten Zeitpunkten zwischen den Zeitintervallen, in denen sie erfasst werden, zurückgemeldet werden können. Beim Bereitstellen eines Kanalinformationsspeichers MEM können die erfassten Kanalinformationen automatisch in regelmäßigen Zeitintervallen an die Vermittlungsstelle CO gesendet oder auf Anforderung der Vermittlungsstelle CO an diese gesendet werden.
- Des Weiteren ist anzumerken, dass die Einheit MATCH zur Abstimmung von Kanal und fernem Endgerät einen Bestandteil der Vermittlungseinheit CO bilden kann, wie bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform der Erfindung, alternativ dazu kann sie jedoch auch eine an ein Betreiberendgerät der Vermittlungsstelle CO angeschlossene separate Einheit sein.
- Des Weiteren ist anzumerken, dass die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung nicht auf ein bestimmtes physisches Kommunikationsmedium zwischen der Vermittlungsstelle CO und dem fernen Endgerät RT oder ein bestimmtes Transportprotokoll auf der Bitübertragungsschicht begrenzt ist. Statt eines verdrillten Zwillings-Telefonkabels kann somit auch ein Koaxialkabel, ein Glasfaserkabel, eine Funkverbindung, eine Satellitenverbindung oder sogar ein Hybrid-Übertragungsmedium wie beispielsweise eine Hybrid-Koax/Glasfaserverbindung als Kommunikationsmedium zwischen der Vermittlungsstelle CO und dem fernen Endgerät RT verwendet werden; außerdem sollte klar sein, dass statt des ADSL-Protokolls („Asymmetric Digital Subscriber Line") jedes beliebige andere Protokoll auf der Bitübertragungsschicht, z. B. das VDSL-Protokoll („Very High Speed Digital Subscriber Line") oder das HFC-Protokoll („Hyb rid Fibre Coax") in dem System, in dem die Erfindung implementiert wird, übernommen werden kann.
- Darüber hinaus ist anzumerken, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Form von Funktionsblöcken beschrieben sind. Aus der Funktionsbeschreibung dieser Blöcke ist für den Fachmann im Bereich der Konstruktion elektronischer Geräte klar, wie Ausführungsformen dieser Blöcke mithilfe bekannter elektronischer Komponenten gefertigt werden können. Daher wird hier für die meisten Funktionsblöcke auf eine ausführliche Darstellung der Architektur ihres Inhalts verzichtet.
- Während die Grundsätze der Erfindung oben im Zusammenhang mit einer spezifischen Vorrichtung beschrieben wurden, sollte klar sein, dass diese Beschreibung lediglich als Beispiel dient und nicht als Einschränkung zum Umfang der Erfindung, die durch die angehängten Patentansprüche definiert ist.
Claims (14)
- Verfahren zum Bewerten eines Übertragungskanalmerkmals eines Übertragungskanals (CHANNEL) zwischen einer Vermittlungsstelle (CO) und einem fernen Endgerät (RT), dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a. Erfassen von Messungen in diesem fernen Endgerät, die in verschiedenen Häufigkeiten durchgeführt werden; b. Übertragen dieser Kanalmessungen von diesem fernen Endgerät an diese Vermittlungsstelle; c. Bewerten dieser Kanalmerkmale auf der Basis dieser übertragenen Kanalmessungen.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmessungen online erfasst werden, und dadurch, dass dieses Verfahren des Weiteren den Schritt zum Multiplexen dieser Kanalmessungen mit Benutzerdaten umfasst.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmessungen während einer Testphase offline erfasst werden, und dadurch, dass dieses Verfahren des Weiteren den Schritt zum Unterbrechen der Übertragung von Benutzerdaten über diesen Übertragungskanal und das Einbringen dieses fernen Endgeräts und dieser Vermittlungsstelle in diese Testphase umfasst.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmessungen auch Messungen zur Dämpfung umfassen.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmessungen auch Phasenrotationsmessungen umfassen.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmessungen auch Rauschmessungen umfassen.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmessungen auch Messungen Signal/Rauschverhältnis umfassen.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmerkmale die Position von überbrückten Abzweigungen umfassen.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmerkmale die Länge von überbrückten Abzweigungen umfassen.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmerkmale Störpositionen umfassen.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmerkmale Funkfrequenz-Interferenzen umfassen.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kanalmerkmale die Leitungsdämpfung umfassen.
- Übertragungskanal-Merkmalsbewertungseinheit zur Bewertung von Übertragungskanal-Merkmalen eines Übertragungskanals (CHANNEL) zwischen einer Vermittlungsstelle (CO) und einem fernen Endgerät (RT), dadurch gekennzeichnet, dass diese Einheit so angepasst ist, dass sie diese Kanalmerkmale auf der Basis der Kanalmes sungen bewertet, die in verschiedenen Häufigkeiten durchgeführt und von diesem fernen Endgerät empfangen werden.
- Fernes Endgerät (RT), geeignet zur Kommunikation mit einer Vermittlungsstelle (CO) über einen Übertragungskanal (CHANNEL) dazwischen, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ferne Endgerät so angepasst ist, dass es die in verschiedenen Häufigkeiten durchgeführten Kanalmessungen erfasst und diese Kanalmessungen an diese Vermittlungsstelle überträgt, sodass diese Kanalmessungen an dieser Vermittlungsstelle zur Bewertung eines Kanalmerkmals dieses Übertragungskanals zur Verfügung stehen.
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