DE1186510B - Matrizenspeicher zur Speicherung unveraenderlicher Zeichen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al-37/60

Nummer: 1186 510

Aktenzeichen: N 21553IX c/21 al

Anmeldetag: 8. Mai 1962

Auslegetag: 4. Februar 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen Matrizenspeicher zur Speicherung unveränderlicher Zeichen mit einer Anzahl Kerne aus magnetisierbarem Werkstoff großer Remanenz und zumindest zwei Gruppen von elektrischen Leitern, die mit den Kernen in der Weise verkettet sind, daß Ströme in einer ersten und einer zweiten Gruppe von Leitern magnetische Felder in den Kernen erregen können, wobei einzelne Kerne des Speichers durch aufgebrachte, jeweils einen Kern umfassende Kurzschlußstrombahnen mit kleinem Ohmschen Widerstand unwirksam gemacht sind.

Matrizenspeicher dieser Art werden in unterschiedlichen datenverarbeitenden Systemen, wie elektronischen Rechenmaschinen oder elektronischen Steuersystemen, zur Lieferung von unveränderlichen Kombinationen von Bits angewandt. Die Lieferung eines bestimmten unveränderlichen Zeichens wird dadurch eingeleitet, daß ein Strom durch einen bestimmten Leiter, beispielsweise einen zu einer ersten Gruppe gehörenden Leiter, fließt. Es werden dann nur in den Leitern einer zweiten Gruppe, die das von dem Strom in dem erwähnten Leiter der ersten Gruppe in einem nicht unwirksam gemachten Kern erregte Feld umfassen, Spannungen induziert. Unwirksam gemachte Kerne induzieren keine Spannungen.

In einer ersten bekannten Ausführung eines solchen Speichers ist die Matrize, mit Ausnahme der ringförmigen Kerne, in einer flachen Platte aus Kunststoff eingebettet. Jeder Kern befindet sich in einer zylindrischen Öffnung der Kunststoffplatte, die in horizontaler Lage montiert ist. An ihrer Unterseite liegt eine steife Lochkarte, die unterhalb jeder Öffnung, in der sich ein unwirksam zu machender Kern befindet, mit einem Loch versehen ist. Unter der Lochkarte ist ein elastischer, mit Quecksilber gefüllter Behälter angeordnet. Dieser Behälter wird in solcher Weise und in solchem Maße deformiert, daß das Quecksilber in die Öffnungen der Kunststoffplatte, unter denen sich ein Loch in der Lochkarte befindet, eintritt, ohne aber die Oberseite der Platte zu erreichen. Das Quecksilber wirkt wie eine Kurzschlußwindung für jeden Kern, der sich in einer Öffnung befindet, in die das Quecksilber durch ein Loch in der Lochkarte hineintreten kann. Demzufolge werden die Kerne in den Öffnungen, unter denen sich ein Loch in der Lochkarte befindet, unwirksam gemacht.

In einer anderen Ausführungsform ist jeder Kern mit einer speziellen Wicklung versehen, die mittels eines Stöpsels kurzgeschlossen werden kann, der in Matrizenspeicher zur Speicherung
unveränderlicher Zeichen

Anmelder:

N. V. Hollandse Signaalapparaten, Hengelo
(Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Scherrmann, Patentanwalt,

Eßlingen/Neckar, Fabrikstr. 9

Als Erfinder benannt:
Anthonius Maria Schulte, Delden;
Johannes Steenberg, Enschede (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 10. Mai 1961 (264643)

eine einem solchen Kern zugeordnete Kontaktvorrichtung eingeführt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform kann jeder Kern mittels eines kleinen Permanentmagneten unwirksam gemacht werden. Diese bekannten Matrizenspeicher können wohl vielfältigen Programmen oder Gruppen von fest zu speichernden Worten angepaßt werden, so daß keine speziellen, einem solchen Programm angepaßten Speicher gewickelt zu werden brauchen, doch sind sie nicht universell brauchbar. Die erste Ausführung, die mit Quecksilber arbeitet, hat den Nachteil, daß der Speicher immer genau in horizontaler Lage montiert werden muß, obwohl die Isolierstoffplatten, welche die Schaltelemente der datenverarbeitenden Systeme tragen, fast immer in vertikaler Lage angeordnet werden, unter anderem deshalb, weil dadurch die Kühlung verbessert und der Staubniederschlag vermindert wird.

Überdies muß die Horizontalstellung ziemlich genau einjustiert werden, damit das Quecksilber nicht an der niedrigsten Seite der Platte über den Rand einer mit Quecksilber gefüllten öffnung in eine andere öffnung, die kein Quecksilber enthalten darf, fließen kann, sowie um zu verhüten, daß an der höchsten Seite der Platte das Quecksilber in den Öffnungen so niedrig steht, daß keine kurzgeschlos-

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sene Strombahn entsteht. Auch ist dieser Matrizenspeicher nicht für transportable Geräte geeignet. Er muß sogar besonders erschütterungsfrei aufgestellt werden, damit nicht unter der Einwirkung von Erschütterungen das Quecksilber aus den Öffnungen an der Oberseite austritt und in andere Öffnungen eintritt, die kein Quecksilber enthalten dürfen. Daneben müssen Maßnahmen getroffen werden, um auszuschließen, daß das Quecksilber zwischen der Karte und der Kunststoffplatte durchfließt und in eine Öffnung gelangt, unter der sich kein Loch in der Lochkarte befindet. Zu diesem Zwecke können Dichtungen sowie Mittel zum Anpressen der Karte wie auch das Festkleben der Karte erforderlich sein. Überdies sind Maßnahmen erforderlich, die verhindern, daß Quecksilber aus dem Matrizenspeicher austritt und Kurzschlüsse sowie chemische Beschädigungen in anderen Teilen der Schaltung verursacht.

Die beiden anderen Ausführungsformen haben den Nachteil, daß die Stöpsel und die Kontakte bzw. die Haltevorrichtungen für die Permanentmagnete verhältnismäßig viel Platz erfordern, und zwar mehr, als in einem modernen Matrizenspeicher mit den heute übliches kleinen Ringkernen ohne weiteres zur Verfügung steht. Ein solcher Speicher muß demnach größer gebaut werden als es den Abmessungen der Ringkerne entspricht.

Daneben sind diese bekannten Ausführungen bedeutend teurer als die Ausführung einer normalen Matrize zur Speicherung veränderlicher Daten.

Der erfindungsgemäße Matrizenspeieher vermeidet alle diese Unannehmlichkeiten. Erfindungsgemäß ist der Matrizenspeicher in solcher Weise ausgeführt, daß die Kurzschlußstrombahnen jeweils aus einer den jeweiligen Kernen umfassenden und ihn zumindest teilweise bedeckenden, fest haftenden Schicht aus einem elektrisch leitenden Werkstoff nach Art einer elektrisch leitenden Farbe bestehen.

Der neue Matrizenspeicher kann in jeder Lage montiert sein; er ist unempfindlich gegen Erschütterungen und damit für transportable Geräte geeignet. Da er keinerlei Flüssigkeit enthält, ist auch nicht zu befürchten, daß Flüssigkeit aus dem Speicher austreten und in andere Teile des Systems gelangen könnte. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Matrize kann von einer verhältnismäßig billigen, handelsüblichen Normalausführung eines Matrizenspeichers zur Speicherung veränderlicher Daten aasgegangen werden, was zu einer bedeutenden Kostenersparnis führt.

Die Anwendung vö© leitenden Schichten als elektrische Leiter an sich ist, besonders in gedruckten Schaltungen, wohlbekannt. Die übliche gedruckte Schaltungstechnik läßt sich aber im vorliegenden Falle bei Speichermatrizen grundsätzlich nicht anwenden, weü hierzu die fertigen Matrizen in unterschiedliche chemische Flüssigkeiten — einschließlich Ätzfiüssigkeitea — getaucht werden müßten, was für die feine Verdrahtung der Matrizen unverträglich wäre. Auch Metallspritzverfahren, die auch schon zur Herstellung von leitenden Schichten in Schaltungen angewandt wurden, scheiden grundsätzlich aus, da es bei diesen Verfahren nicht möglich ist, einen einzigen unwirksam! zu machenden Kern aus einer Gruppe von nahe beieinanderliegenden Kernen auszuwählen und mit einer eine Kurzschlußwicklung darstellenden Bedeckung zu versehen, ohne daß die benachbarten Kerne in Mitleidenschaft gezogen würden. Überdies wären diese Verfahren auch aus dem Grunde nicht zuverlässig brauchbar, weil es praktisch unmöglich erscheint, auf diesem Wege bei einer fertigen Matrize auch die Innenseite der Kerne, in die die Verdrahtung schon eingefädelt ist, mit einer genügenden leitenden Bedeckung zu versehen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Matrize ist

außerordentlich einfach:

Die jeweiligen Kerne brauchen lediglich mittels

jo eines spitzen Pinsels mit der leitenden Farbe angetippt oder angestrichen zu werden. Der Pinsel erlaubt es, immer nur einen einzigen Kern zu berühren, und bei richtiger Wahl der Viskosität der Farbe treibt die Oberflächenspannung die Farbe in das Innere des Ringkernes hinein, so daß das Zustandekommen einer geschlossenen Kurzschlußstrombahn sicher gewährleistet ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figur erklärt werden, welche einen Teil eines Matrizenspeichers bekannter Art zeigt, der erfindungsgemäß gestaltbar ist.

Die Figur zeigt einen Teil eines magnetischen Matrizenspeichers mit ringförmigen Kernen. Dieser Teil umfaßt neun Magnetkerne. Die Rotationsachsen der ringförmigen Kerne wie 1, 2 sind der Zeichenfläche parallel, so daß sie als Rechtecke dargestellt sind. Sie sind aus einem Werkstoff mit einer nahezu rechteckigen Hysteresisschleife angefertigt. Jeder Ring befindet sich sowohl in einer Spalte, die in der Zeichnung von oben nach unten, als auch in einer Zeile, die in der Zeichnung von links nach rechts verläuft. In diesem Beispiel sind Spalten und Zeilen gerade und stehen senkrecht zueinander. Die Magnetisierung eines Kernes hat eine bestimmte Richtung, wenn er eine Binärziffer oder ein Bit einer bestimmten Art, beispielsweise das Bit 1, speichert und die entgegengesetzte Richtung, wenn er eine Binärziffer oder ein Bit der anderen Art, wie beispielsweise das Bit 0, speichert. Der Speicher umfaßt in diesem Beispiel drei Leitergruppen zum Magnetisieren und zum Ablesen der Kerne. Jeder Leiter der ersten Gruppe, wie die Leiter 3 und 4, verlaufen in der Zeichnung von oben nach unten und durch die Ringe einer Spalte. Jeder Leiter der zweiten Gruppe, wie der Leiter 5, verläuft von links nach rechts durch die Ringkerne einer bestimmten Zeile. Ein dritter Leiter läuft durch alle Ringkerne des ganzen Speichers. Dieser Leiter ist in der Figur als eine Leitergruppe gezeichnet, zu der der Leiter 6 gehört; jeder dieser Leiter verläuft durch die Ringe einer Zeile, und alle Leiter sind in Reihe geschaltet. Die Wirkung eines solchen Speichers ist wohlbekannt und erfordert nur eine kurze Erklärung. Ein Strom mit der Stärke / fließt durch die Leiter der dritten Gruppe, wozu der Leiter 6 gehört. Dieser Strom ist so schwach, daß er die Magnetisierung der Kerne mit großer Remanenz, durch die die Leiter verlaufen, kaum beeinflußt. Die Bits eines Zeichens werden in der Kernen einer Zeile gespeichert. Während des mit dem Namen »Schreiben« angedeuteten Speicherns eines Zeichens erhalten die Magnetisierungen der Kerne der Zeile, auf die das Zeichen gespeichert werden muß, die Richtungen, welche der Art der zu speichernden Bits entsprechen. Während des Schreibens kann nur ein Feld mit einer bestimmten Richtung in den Kernen erregt werden, so daß die beim Schreiben in den Leitern fließenden Ströme die Kerne nur in der

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Richtung, die einer bestimmten Art Bit entspricht, erhält. Dieser Strom wirkt der ihn verursachenden magnetisieren kann. Deshalb müssen, bevor das Feldänderung entgegen. Demzufolge verläuft die Schreiben anfängt, alle Kerne der Zeile in einer Umkehrung des magnetischen Feldes viel träger als Richtung, die der Richtung des das Schreiben aus- ohne kurzgeschlossene Strombahn. Die in den Leiführenden Feldes entgegengesetzt ist, magnetisiert 5 ter3 induzierte Spannung ist der Änderungswerden, sonst könnte ein Kern, der während einer geschwindigkeit des Feldes im Kern proportional Schreibhandlung nicht magnetisiert wurde, trotzdem und ist demzufolge bei Anwesenheit einer kurznach dem Schreiben eine von einem früher gespei- geschlossenen Strombahn viel niedriger. Die Ancherten Zeichen herrührende Magnetisierung in der Wesenheit einer solchen kurzgeschlossenen Stromdem Schreibfeld entsprechenden Richtung aufweisen. _i0 bahn auf einem Kern bewirkt eine solche Vermin-Dies findet während des Lesens statt, wie unten- derung der Amplitude der im Leiter 3 induzierten stehend erklärt werden wird, denn während des Spannung, daß die mit dem Matrizenspeicher zuLesens werden alle Kerne einer Zeile in einer Rieh- sammenarbeitende Schaltung in einfacher Weise, rung, die der Richtung des von dem Strom mit der beispielsweise mittels einer Schwellenschaltung, für Stärke i in den Leitern der dritten Gruppe erregten 15 die von einem Kern mit einer kurzgeschlossenen Feldes entspricht, magnetisiert. Wenn ein Zeichen Strombahn erregten Impulse unempfindlich gemacht auf die erste Zeile des in der Figur gezeigten Ma- werden kann. Die Kerne eines Matrizenspeichers trizenspeichers geschrieben werden muß, fließt ein können in einer solchen Kombination mit kurz-Strom mit der Stärke 2 i und einer Richtung, die der geschlossenen Strombahnen versehen werden, daß Richtung des Stromes mit Stärke i im Leiter 6 ent- ₂₀ der Speicher eine Anzahl im voraus eingestellter gegengesetzt ist, durch den Leiter 5. Weil die Ströme Zeichen liefern kann. Wenn ein bestimmtes Zeichen in den Leitern 5 und 6 entgegengesetzte Richtungen geliefert werden muß, dann wird diese Lieferung haben, stehen auch nach dem Auftreten des Stromes dadurch vorbereitet, daß alle Kerne der Zeile des mit Stärke Ii doch nur noch / Amperewindungen für Speichers, auf der dieses Zeichen mittels kurzden Kern zur Verfügung. Wenn während des Schrei- 25 geschlossener Strombahnen eingestellt ist, in der dem bens die Magnetisierung des Kernes 7 eine Richtung Bit 1 entsprechenden Richtung magnetisiert werden, erhalten muß, die der vom Lesen hervorgerufenen zu welchem Zwecke Ströme mit einer Stärke 2i Magnetisierungsrichtung entgegengesetzt ist, dann durch alle Leiter für alle Spalten sowie durch den fließt überdies ein Strom mit Stärke 2 i und einer horizontalen Leiter 5 der betreffenden Zeile fließen, solchen Richtung, daß er das von dem Strom im 30 Wenn dies erwünscht wird, können sogar zu diesem Leiter 5 im Kern erregte Feld verstärkt, durch den Zwecke alle Kerne des Matrizenspeichers in der Leiter 3. Es stehen dann 3i Amperewindungen zum betreffenden Richtung magnetisiert werden, indem Magnetisieren des Kernes 7 zur Verfügung, und Ströme der Stärke 2 i durch alle horizontalen und diese Feldstärke genügt, um die Richtung der Ma- durch alle vertikalen Leiter des Matrizenspeichers gnetisierung dieses Kernes völlig umzukehren. Die ₃₅ fließen. Die Lieferung des mittels kurzgeschlossener Magnetisierung eines Kernes in dieser Richtung Windungen auf einer Zeile eingestellten Zeichens zeigt, daß der Kern das Bit 1 speichert. Wenn das _w}_rd dann dadurch eingeleitet, daß ein Strom mit Zeichen, das auf einer Zeile geschrieben wurde, ge- der Stärke 2 z und mit derselben Richtung wie der lesen werden muß, dann fließt ein Strom mit einer Strom in den Leitern der dritten Gruppe im Leiter Stärke 2/ und einer solchen Richtung, daß er das 40 (wie 5) der betreffenden Zeile fließt. Zusammen mit von dem Strom im Leiter 6 der dritten Gruppe dem Strom im Leiter 6 kehrt dieser Strom die erregte Feld unterstützt, durch den Leiter 5 der zu Magnetisierung aller Kerne dieser Zeile um. Diese lesenden Zeile. Auch jetzt stehen 3 i Amperewindun- Umkehrung wird aber nur einen genügend starken gen zur Verfügung für die sich auf der oberen Zeile Impuls induzieren in den vertikalen Leitern, die befindlichen Kerne. Die Richtung der Amperewin- 45 Ringkerne umfassen, welche nicht von einer kurzdungen ist aber umgekehrt. Wenn die Magnetisie- geschlossenen Strombahn umfaßt sind, rungsrichtung während des Schreibens nicht um- l_m erfindungsgemäßen Matrizenspeicher besteht gekehrt ist, hat das Auftreten dieses Stromes mit der die Strombahn mit niedrigem Widerstand, die einen Stärke 2/ im Leiter 5 keine Folgen. Ist jedoch die unwirksam zu machenden Kern umfaßt, aus einer Richtung der Magnetisierung eines Kernes beim 50 elektrisch leitenden, vorzugsweise mittels einer elek-Schreiben wohl umgekehrt, dann wird die Richtung trisch leitenden Farbe hergestellten Schicht. Diese der Magnetisierung beim Lesen wieder zurück- Schicht braucht den Kern nicht vollständig zu begedreht. Ohne spezielle Maßnahmen wird diese Um- decken. Bei ihrer Herstellung sind nur wenige Vorkehrung der Magnetisierungsrichtung einen Impuls schritten zu beachten. Ein Kern kann mittels eines in einem Leiter, wie beispielsweise dem Leiter 3, 55 Pinsels mit leitender Farbe bedeckt werden. Bei der durch den betreffenden Ringkern von oben nach ringförmigen Kernen üblicher Art darf man nicht unten verläuft, induzieren, und dieser Spannungs- vergessen, auch die Innenseite wenigstens teilweise impuls bedeutet, daß ein Bit 1 gelesen wurde. mit einer Schicht zu versehen. Im allgemeinen sind Wenn das Auftreten eines solchen Impulses ver- zu diesem Zwecke Farbarten geeignet, die sehr feine hindert werden muß, dann wird in einem erfindungs- 60 Metallkörner enthalten. Gute Erfolge wurden mit gemäßen Matrizenspeicher der betreffende Kern mit silberhaltigen Farben erzielt. Vorzugsweise sind Fareiner geschlossenen, das Feld im Kern umfassenden ben zu verwenden, die mittels eines für die Matrize Strombahn mit niedrigem elektrischen Widerstand unschädlichen Lösungsmittels entfernt werden könversehen. Diese Strombahn verhindert die Umkeh- nen, wenn die feste Einstellung zu ändern ist. Zwar rung der Magnetisierung nicht, aber diese Umkeh- 65 ist das Ausführen einer solchen Änderung immer rung induziert in der Strombahn mit niedrigem ziemlich zeitraubend, denn die Farbe muß größten-Widerstand einen Strom, der sich infolge der Selbst- teils sorgfältig entfernt werden, ohne den Kern und induktion dieser Strombahn ziemlich lange aufrecht- die dünnen durch den Kern geführten Leiter zu be-

schädigen, aber die obige Lösung wird nur empfohlen für Matrizenspeicher, deren feste Einstellung nie, oder nur selten geändert zu werden braucht. Die in der Einleitung beschriebenen Matrizen erlauben zwar eine schnelle und einfache Änderung der festen Einstellung, sie haben außer den bereits erörterten Nachteilen wegen ihrer komplizierten Ausführung auch noch den Nachteil, daß sie nicht ohne weiteres aus normalen Matrizen hergestellt werden können. Die erfindungsgemäße Matrize kann dagegen ohne Mühe aus einer handelsüblichen Matrize hergestellt werden. Um eine solche Matrize erfindungsgemäß mit festen Zeichen zu versehen, brauchen nur bestimmte Kerne mit einer geeigneten Farbe bestrichen zu werden. Geeignete Farbarten sind wohlbekannt. Es ist klar, daß die erfindungsgemäße Matrize dabei auch viel billiger hergestellt werden kann als die bekannten Matrizenspeicher.

Es ist klar, daß der Matrizenspeicher für die obenstehend beschriebene Wirkung keiner drei Gruppen Leiter bedarf. Auch braucht die Magnetisierung eines Kernes nicht vea Strömen in Leitern aus mehr als einer Gruppe herbeigeführt zu werden. Die beschriebene Ausführung wurde nur deshalb gewählt, weil handelsübliche Matrizenspeicher meistens über drei Leitergruppen verfügen und ein Matrizenspeicher mit drei Leitergruppen mit einer normalen, auch für das Arbeiten mit einer Matrize zum Speichern willkürlicher Zeichen geeigneten, Lese- und Scfareibschaltung zusammenarbeiten kann, überdies können in einem solchen Matrizenspeicher, in dem nicht alle Zeilen zum Liefern fester Zeichen gebraucht werden, die noch freien Zeilen in Zusammenarbeit mit derselben normalen Lese- und Schreibschaltung zur Speicherung willkürlicher Zeichen verwendet werden. Braucht die Matrize nur feste Zeichen zu liefern und ist es erwünscht, ihren Bau einfach zu halten, dann bedarf sie nur zweier Leitergruppen. Die erste Leitergruppe kann dann beispielsweise die in der Zeichnung von oben nach unten verlaufende Gruppe, in der die Spannungsimpulse induziert werden, sein. Die zweite Leitergruppe ist eine der in der Zeichnung horizontal verlaufenden Gruppen. Das Liefern eines bestimmten festen Zeichens wird dadurch vorbereitet, daß ein Strom mit solcher Richtung und Stärke in dem, zu der dem betreffenden Zeichen entsprechend eingestellten Linie gehörenden, horizontalen Leiter fließt, daß bei Umkehrung der in den Kernen der Linie erreichten Magnetisation ein Impuls der erforderlichen Stärke und Richtung induziert wird, wenn der induzierende Kern nicht mit einer Kurzschlußwindung versehen ist. Ein Strom umgekehrter Richtung, jedoch mit ungefähr derselben Stärke in demselben horizontalen Leiter, leitet die Lieferung des betreffenden Zeichens ein. Dabei kehrt in allen Kernen der Zeile die Richtung der Magnetisierung um. Wie obenstehend beschrieben wurde, induzieren nur Kerne, die keine Kurzschlußwindung tragen einen Impuls in den von ihnen umfaßten vertikalen Leitern. Die vertikalen Leiter in dieser Matrize brauchen zum Umkehren der Magnetisierung der Kerne keinen Strom zu führen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Matrizenspeicher zur Speicherung unveränderlicher Zeichen mit einer Anzahl Kerne aus magnetisierbarem Werkstoff großer Remanenz und zumindest zwei Gruppen von elektrischen Leitern, die mit den Kernen in der Weise verkettet sind, daß Ströme in einer ersten und einer zweiten Gruppe von Leitern magnetische Felder in den Kernen erregen können, wobei einzelne Kerne des Speichers durch aufgebrachte, jeweils einen Kern umfassende Kurzschlußstrombahnen mit kleinem Ohmschen Widerstand unwirksam gemacht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschußstrombahnen jeweils aus einer den jeweiligen Kern umfassenden und ihn zumindest teilweise bedeckenden, fest haftenden Schicht aus einem elektrisch leitenden Werkstoff nach Art einer elektrisch leitenden Farbe bestehen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 1 040 140;
   deutsche Auslegeschriften Nr. 1 016 215,
   1070223, 1083 577.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   509 507/132 1.65

   ι Bundesdruckerei Berlin