DE2628797A1 - Vorrichtung zur automatischen messung und anzeige der absorbtionszeit des schaumes bei fluessigkeiten - Google Patents
Vorrichtung zur automatischen messung und anzeige der absorbtionszeit des schaumes bei fluessigkeitenInfo
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Description
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9. Juni 1976
Societe Anonyme
BRASSERIES KRONENBOURG 68, rte d*Oberhausbergen F-67200 Straßburg
Frankreich
Vorrichtung zur automatischen Messung und Anzeige der Absorbtionszeit des
Schaumes bei Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Messung und Anzeige der'Absorbtionszeit des - opaken oder quasiopaken
- Schaumes bei Flüssigkeiten, insbesondere gashaltigen Getränken, vorzugsweise Bier.
Das Vorhandensein und die Standzeit des Schaumes bei einem Getränk, insbesondere Bier, stellen offensichtliche Gütemerkmale
dar, denen gegenüber sich der Verbraucher besonders empfindlich zeigt. Daher werden diese Merkmale in den
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Herstellungsstätten gashaltiger Flüssigkeiten, insbesondere in den Brauereien, sorgfältig geprüft.
Mangels geeigneter und wirksamer Betriebsmittel wird ein solcher Test immer noch sehr häufig manuell von Laboranten ausgeführt,
wobei mit Instrumenten die Höhe oder die Zusammenfallzeit des Schaumes gemessen wird.
Jede Messung erfordert dabei einen speziellen Eingriff und nimmt den Laboranten während seiner Dauer ausschließlich in
Anspruch.
Es existieren mehrere Verfahren, die es gestatten, die Qualität eines Bieres ausgehend von den Merkmalen dessen Schaumes zu erfassen.
Einige dieser Verfahren werden mit Hilfe von Diffusionsapparaten ausgeführt, die aufgrund ihrer Kompliziertheit und
ihrer hohen Gestehungskosten jedoch nur beschränkt Anwendung finden können.
Ein erstes Verfahren besteht darin, daß man die Schaumkraft mißt, indem man künstlich den Schaum dadurch erzeugt, daß man
eine bestimmte Menge Kohlepulver in das Bier hineinwirft. Die Höhe des so erzeugten Schaumes liefert direkt ein Maß für die
Schäumkraft der untersuchten Bierprobe. Damit die gewonnenen Daten von Wert sind, muß gewährleistet sein, daß man immer
nach denselben Betriebsbedingungen verfährt und insbesondere im Besitz von Kohlepulver ist, dessen Qualität streng konstant ist,
was sich praktisch als unmöglich erweist. Dieses Verfahren wurde noch nicht mittels einer automatisch arbeitenden Vorrichtung
ausgeführt, was wahrscheinlich auf die zahlreichen Mängel des
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Verfahrens zurückzuführen ist:
Man bringt das Bier durch das Einbringen von Kohlenstoff zum Schäumen, eine ziemlich unnatürliche Erscheinung;
man induziert eine Lichtundurchlässigkeit;
es bestehen Schwierigkeiten hinsichtlich der Versorgung insbesondere mit Kohlepulver gleichbleibender Qualität.
Ein anderes Verfahren, welches unter dem Namen "Ross und Clark" bekannt geworden ist, ermöglicht es, die Stabilität des Schaumes
mittels einer logarithmisehen Formel zahlenmäßig anzugeben. Man
läßt dabei das Bier mit einem Trichter eine bestimmte Höhe durchfallen. Nach etwa einer Minute läßt man das Bier aus dem Trichter
ausströmen und setzt ein Zeitmeßinstrument in Gang. Nachdem der Schaum während einer Zeit t absorbiert ist, fängt man ein
in ml gemessenes Voluman b des Bieres in einem Reagenzglas auf.
Dem im Trichter verbleibenden Schaum werden 2 ml Amylalkohol zugefügt, um den gesamten Rest Schaum in Bier mit einem ebenfalls
in ml gemessenen Volumen c zu verwandeln.
Die Stabilität des Schaumes ist dann durch folgende Formel gegeben: &
S =
2,303 log b+c
c
c
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Weiterhin sind noch einige andere Verfahren bekannt. Sie werden gegenwärtig alle, ebenso wie das Verfahren nach Ross und Clark
mit Hilfe von Labormitteln ausgeführt, da sie im industriellen Maßstab nur schwierig anwendbar sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den geschilderten Mangeln abzuhelfen
und eine einfache, leicht zu bedienende Vorrichtung zur Schaummessung vorzuschlagen, die es gestattet, ein einfaches
Verfahren im industriellen Maßstab zu verwirklichen, und eine erhebliche Zeit- und Personaleinsparung mit sich bringt.
Die niederen Gestehungs- und Betriebskosten der Vorrichtung lassen sich durch eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung
weiterhin erniedrigen, bei v/elcher drei Meßgeräte mit bestimmten geineinsamen Organen kombiniert sind.
Darüber hinaus liefert die erfindungsgemäße Meßvorrichtung eine
konkrete Zahlenangabe, die direkt mit dem in Verbindung steht, was der Verbraucher auch in seinem Glas feststellt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf der Vorderseite eines vertikalen Ständers eine Einlaufeinrichtung
für die Flüssigkeit mit Steuereinheit, eine Strahlenquelle, ein Strahlendetektor, eine von einem Impulszähler
betätigte Ziffernanzeige und ein Hauptschalter sowie auf der
Rückseite des Ständers elektrische Schaltungen und Funktionsblöcke einschließlich Versorgungseinheit, Impulsgeber, Zählwerk
und Antriebsmotor angeordnet sind, wobei der Motor einen unteren Auffangteil der Einlaufeinrichtung in Umlauf versetzt.
— C „.
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Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der
Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
Figur 2 eine schematische Rückansicht der Vorrichtung aus Fig. 1;
Figur 3 eine schaubildliche Ansicht der Vorrichtung mit Schutzgehäuse und seitlichen Blenden gegen
störendes Licht;
Figur 4 ein Blockschaltbild elektrischer Stromkreise und
Figur 5 eine schematische Vorderansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, welche
drei gleichzeitige Messungen ermöglicht.
Diejenige Ausführurigsform der Erfindung, bei der mehrere, z. B.
drei Messungen gleichzeitig möglich sind, wird dadurch hergestellt, daß drei oder mehr Meßgeräte nebeneinander angeordnet
und mit bestimmten, gemeinsamen Auswerteorganen zusammengeschaltet werden.
Im nachstehenden wird zunächst eine Einzelmeßvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
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Die Vorrichtung umfaßt einen Hauptständer 1, der durch eine
zentral angeordnete, vertikale Wand 2 gebildet ist, welche ihrerseits auf ihrer Vorderseite mehrere horizontale Platten
trägt. Die Schmalseiten dieser Platten dienen als Abstützung und zur Befestigung eines Schutzgehäuses, insbesondere zur Abschirmung
störenden Lichtes. Das Gehäuse umfaßt zwei seitliche Blenden 3 und 4, die dazu dienen, die Messungen von äußeren
Uelligkeitsbedingungen unabhängig zu machen. Auf der Rückseite ist ein mechanischer- elektrischer Schutz beispielsweise in
Form eines Gehäuses 5 vorgesehen.
Man unterscheidet zwei Hauptplatten: Eine untere Platte 6, die mit Standfüßen 7 versehen ist, welche ein sicheres Aufsitzen
der Vorrichtung auf einer Arbeitsplatte 8 gewährleisten; ferner ist eine obere Platte 9 vorgesehen, welche die Oberseite der
Vorrichtung abdeckt.
Unten und oben gelegene Zwischenplatten 10 bzw. 11 dienen der Abstützung von Arbeitsorganen.
Die Vorrichtung weist auf ihrer Vorderseite eine Einlaufeinrichtung
12 auf, mit deren Hilfe der zu messende Schaum erzeugt wird. Die Einrichtung 12 wirkt mit Detektoren, Anzeige- und
Meßorganen zusammen.
Die Einlaufeinrichtung 12 umfaßt eine Reihe von Laborglasteilen,
die auf der Mittellinie der Vorrichtung vertikal übereinander angeordnet sind. Zu diesen Teilen gehört ein Trichter mit langem
Hals 13, der auf der Höhe seiner Einschnürung durch eine ringförmige Manschette 14 mit oberem Rand 15 in seiner vorgeschrie-
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benen vertikalen und seitlichen Position ortsfest gehalten ist.
Der Trichter weist an seinem oberen Teil einen Kalibrierstrich 16 auf, der dazu dient, das zur Messung erforderliche Biervolumen
zu markieren.
Der Trichter verlängert sich vertikal nach unten hin zu einem Glasröhrchen 17, das in einem rohrförmigen, graduierten Auffangbehälter
18 mit flachem und transparentem Boden einmündet. Der Behälter 18 ist thermisch, beispielsweise durch eine Umhüllung
19 aus Asbestfaser, die seine gesamte Seitenwand umgibt, isoliert.
Der Boden des Auffangbehälters 18 befindet sich in einem ringförmigen
Ansatz 20, der dem Behälter einen guten Sitz verschafft. Dieser Ansatz ruht seinerseits an seinem Rand 21 auf
der unteren, horizontalen Platte 10 und ist nach unten hin durch einen zylindrischen Abschnitt 22 verlängert, der an seiner
Seitenfläche mit einer Nut versehen ist. Diese Nut dient der Aufnahme eines Antriebsmittels, welches kinematisch mit einem
Antriebsmotor verbunden wird. Dadurch stellt der zylindrische Abschnitt 22 einen Drehblock 2 3 dar. Er besitzt in seiner Mitte
eine zylindrische Aussparung für den Durchtritt von Licht und bildet damit einen Teil des noch zu beschreibenden Strahlenganges,
der zur Schaummessung ausgenutzt wird.
Die Reibung des Drehblocks 23 wird dadurch herabgesetzt, daß man die miteinander in Berührung tretenden Flächen, nämlich
Platte 10 und Rand 21, entsprechend schmiert.
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Der Trichter wird in seiner Mitte durch eine gleitverschieblich angeordnete Verschlußeinrichtung 24 durchquert, die im wesentlichen
aus einem hohlen Glasstab 25 besteht, der vertikal in einer elektromagnetischen Anzugseinrichtung 26 gleitverschieblich
ist. Der Stab 25 ist an seinem einen Ende mit einem Verschlußstopfen 2 7 versehen, der in die Mündung des Trichters
einführbar ist, um diese vollständig zu verschließen; in der Nähe seines anderen Endes weist der Stab 25 einen metallischen
Einsatz 2 8 in Form einer Manschette auf, welche die Anzugseinrichtung 26 vollständig durchdringt.
Die Anzugseinrichtung 26 besteht aus einem Elektromagneten 29 von parallelepipedischer Form, der in seinem Zentrum einen zylindrischen
Spalt 30 für den Durchtritt des einen Endes 31 des Stabes 25 aufweist. Der Elektromagnet 2 9 ist an der Wand 2
mittels eines Trägers 32 gehalten.
An der Vorderseite der Vorrichtung ist weiterhin eine fotoelektrische
Zelle 33 mit zylindrischem Gehäuse 34 angeordnet, das an der Wand 2 in Höhe der Eintrittsöffnung des Auffangbehälters
18 befestigt ist. Die fotoelektrische Zelle ist gegen die Oberfläche der im Auffangbehälter 18 befindlichen Flüssigkeit
oder des Schaumes gerichtet, die sich in der Nähe der Seitenwand des Behälters 18 befindet.
Der Zelle 33 gegenüber und unter dem rohrförmigen Auffangbehälter 18 ist eine Licht- oder andere Strahlenquelle 35 vorgesehen,
die ein zylindrisches Bündel weißen oder monochromatischen Lichtes regelbarer Intensität emmitiert. Die emmitierte
Strahlung dient dazu, die fotoelektrische Zelle 33 ansprechen
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zu lassen, sobald der Schaum keine Krone variabler Dicke mehr
bildet.
An der Vorderseite sind ferner ein der Ein- und Ausschaltung der Vorrichtung dienender Hauptschalter 36, ein Impulszähler 37
und eine Ziffernanzeige 38 vorgesehen. Die Ziffernanzeige 38
läßt numerisch die Zeitdauer in Sekunden erkennen/ am Ende welcher der Schaum vollständig verschwunden ist.
Die Meßbedingungen, insbesondere das Volumen, die Temparatur, die Fallhöhe des Bieres wie die Form des Trichters wurden über
längere Zeit hinweg studiert. Die ermittelten Werte erwiesen sich im Hinblick auf die Wiederholbarkeit der Messungen als
optimal. Dasselbe gilt im Hinblick auf den erreichten minimalen Einfluß der Bedienungsperson auf die Meßergebnisse.
Die Rückseite der Vorrichtung umfaßt Blöcke, welche elektrische Schaltelemente, Stromkreise und Antriebsmittel einschließen.
Hierzu gehören: ein Impulsgeber 39, der so eingestellt ist, daß er pro Sekunde jeweils einen Impuls abgibt, der Impulszähler 37,
der Hauptschalter 36, eine Versorgungseinheit 40 und ein Elektromotor 41, welcher den Auffangbehälter 18 über den Drehblock
23 in Umlauf versetzt.
Das Blockschaltbild gemäß Fig. 4 dient der Darstellung der zwischen den einzelnen Blöcken vorliegenden Schaltverbindungen.
Der Hauptschalter 36 betätigt direkt den Impulsgeber 39 und
die Versorgungseinheit 40. Die Letztere speist die Anzugseinrichtung 26 über den Elektromagneten 29 und versorgt den Motor41
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mit Strom. Ferner umfaßt der Block 40 die erforderlichen Stromkreise
für die Erzeugung des benötigten Strahlenganges und für die die Strahlung aufnehmenden Detektoren. Die Strahlenquelle
weist in ihrem Speisestromkreis einen regelbaren Widerstand 42 auf, der eine Einstellung der Licht- oder Strahlenintensität
ermöglicht und es hierdurch gestattet, die Ansprechschwelle der Vorrichtung in Abhängigkeit von der Transparenz der Flüssigkeit,
beispielsweise in Abhängigkeit von der Trübe oder der Farbe des Bieres, einzustellen. Ferner betätigt der Elektromagnet
29 den mit dem Impulszähler 37 verbundenen Impulsgeber 39, wobei der Impulszähler 37 so mit der Versorgungseinheit 40 verbunden
ist, daß er nach Abschluß der Messung abgeschaltet wird.
Die mit drei oder mehr Meßgeräten versehene, abgewandelte Vorrichtung
gemäß der Erfindung besitzt folgenden Aufbau:
Auf ein und demselben Träger sind drei Meßgeräte nebeneinander angeordnet, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Die diesen Meßgeräten
gemeinsam zugeordneten Organe können die Versorgungsstromkreise, den Antriebsmotor sowie den Impulsgeber umfassen, der in diesem
Fall drei verschiedene Impulszähler speist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert in ihrer einfachen Form folgendermaßen (die mit mehreren Meßgeräten versehene Vorrichtung
arbeitet praktisch in der gleichen Weise):
Man gießt in den Trichter 13 eine bestimmte Menge an Bier ein, welches man der laufenden Produktion in der Herstellungsstätte
entnimmt, wobei man eine Schaumbildung soweit als möglich vermeidet. Diese Menge an Bier füllt den Trichter nahezu voll-
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ständig an. Man vergewissert sich hierauf, daß der Impulszähler sich automatisch auf "0" zurückgestellt hat. Bei einer manuellen
Version drückt man auf den hierfür vorgesehenen Knopf, um die Rückstellung auf "0" zu bewirken.
Nunmehr wird der Hauptschalter 36 eingeschaltet. In diesem Augenblick wird der Elektromagnet erregt und der aus magnetischem
Metall bestehende Einsatz 2 8 wird in das Innere des Elektromagneten gezogen. Hierdurch hebt sich der Glasstab 25 an und
gibt die Auslaßöffnung des Trichters frei.
Das Bier fließt nun über die Höhe H hinweg und bildet dabei eine bestimmte Schaummenge der Höhe h. Der Motor nimmt seinen Betrieb
auf und versetzt den Auffangbehälter 18 in kontinuierlichen Umlauf.
Das Strahlenbündel durchquert die Flüssigkeit im Auffangbehälter
und wird durch den als Abschirmung wirkenden Schaum unterbrochen. Wenn sich die Dicke des Schaumes vermindert, erfolgt dies an der
Oberfläche nicht gleichförmig. Wenn der den mittleren Teil des Auffangbehälters bedeckende Schaum verschwindet, verbleibt
immer noch eine in ihrer Dicke unregelmäßige, variable Schaumkrone entlang der Wand des Auffangbehälters.
Da das Lichtbündel in der Nähe der Wand des Auffangbehälters angeordnet ist-und Letzterer umläuft, wird die Impulszählung
erst dann unterbrochen, wenn diese Schaumkrone an einer Stelle eine Dicke hat, die etwa gleich Null ist.
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Diese charakteristischen Merkmale, insbesondere die konstante
Fallhöhe H, die ebenso sorgfältig und genau wählbar ist, wie die Werte der Temperatur und des Meßvolumens, machen die Messungen
unabhängig von zufälligen Faktoren.
Sobald der Lichtstrahl die fotoelektrische Zelle durch eine Stelle der Schaumkrone hindurch erreicht hat, die eine ausreichende
Durchlässigkeit besitzt, wobei es gleichgültig ist, wo diese Stelle liegt, löst die Erregung der Zelle das Anhalten
des Impulsgebers und der Vorrichtung selbst sowie deren einzelner Organe aus. Die von dem Impulszähler gelieferte Zahl stellt
direkt einen konkreten Richtwert für den Brauer dar, der daraufhin in bestimmten Fabrikationsstadien die entsprechenden Korrekturen
vornehmen oder Qualitätsunregelmäßigkeiten der Ausgangsstoffe kompensieren kann.
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Claims (1)
- A 41 767 mm - 1649. Juni 1976 -Patentansprüche:Vorrichtung zur automatischen Messung und Anzeige der Absorbtionszeit des Schaumes bei Flüssigkeiten, insbesondere gashaltigen Getränken, vorzugsweise Bier, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorderseite eines vertikalen Ständers (1, 2) eine Einlaufeinrichtung (12) für die Flüssigkeit mit Steuereinheit (26), eine Strahlenquelle (35), ein Strahlendetektor (33), eine von einem Impulszähler (37) betätigte Ziffernanzeige (38) und ein Hauptschalter (36) sowie auf der Rückseite des Ständers (1, 2) elektrische Schaltungen und Funktionsblöcke, einschließlich Versorgungseinheit (40), Impulsgeber (39), Zählwerk (37) und ein Antriebsmotor (41) angeordnet sind, wobei der Motor (41) einen unteren Auffangteil (18) der Einlaufeinrichtung (12) in Umlauf versetzt.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufeinrichtung (12) einen Trichter (13) mit langem Hals umfaßt, der in Höhe seiner Einschnürung mittels einer ringförmigen Manschette (14) mit oberem Rand (15) gehalten und an einer horizontalen Platte (11) auf der Vorderseite der Vorrichtung abgestützt ist, daß sich der Trichter (13) nach unten in ein Röhrchen (17) verlängert, und daß ein rohrförmiger, mit einer Graduierung versehener Auffangbehälter (18) mit ebenem, transparentem Boden vorgesehen ist, welcher thermisch isoliert und in einem ringförmigen Ansatz abgestützt ist, der seinerseits eine mittige Aussparung aufweist und in einen den Umlauf des Auffangbehälters (18) vermittelnden Drehblock (23) eingesetzt ist.- 14 -709827/1012ORIGINAL INSPECTEDA 41 767 mία - 1649. Juni 1976 -3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seiten der Einlaufeinrichtung (12) seitliche Blenden (3,4) angeordnet sind, die der Abschirmung störenden ümgebungslichtes dienen.4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (26) einen von einem hohlen Stabe (25) gebildeten Gleitverschluß (24) umfaßt, der den Trichter (13) in dessen Mitte durchdringt und in einer elektromagnetischen Anzugseinrichtung (29) gleitverschieblich ist, und daß der Stab (25) an seinem unteren Ende einen Verschlußstopfen (27) zum Verschließen der Auslauföffnung des Trichters (13) sowie in der Nähe seines oberen Endes einen metallischen Einsatz(28) aufweist, wobei das letztere Ende die Anzugseinrichtung(29) vollständig durchdringt.5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Anzugseinrichtung (2 9) einen mit einem vorzugsweise parallelepipedischen Kern versehenen Elektromagneten sowie einen zylindrischen Spalt umfaßt, der die Durchtrittsöffnung für das obere Ende des Stabes (25) bildet.6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Auffangbehälter (18) in der Nähe von dessen Wand eine weiße oder monochromatische Strahlenquelle (35) angeordnet ist, von welcher aus ein zylindrisches Strahlenbündel parallel zur Wand des Auffangbehälters (18) durch diesen hindurch zu einer fotoelektrischen Zelle (33) verläuft, die in einem zylindrischen- 15 -709827/101?A 41 767 mm - 1649. Juni 1976 -W-Gehäuse gegenüber der Strahlenquelle angeordnet ist.7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (35) durch einen
regelbaren Widerstand (41) in ihrer Intensität einstellbar
ist.8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgeber (39) vorgesehen ist, der einen Impulszähler (37) mit numerischer Anzeige betätigt,
und daß der Impulszähler (37) manuell oder automatisch auf
Null rückstellbar, durch das einlaufende Bier einschaltbar
und durch das Ansprechen der fotoelektrischen Zelle (33)
unter Vermittlung der Versorgungseinheit (40) abschaltbar
ist.9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangbehälter (18) auf einem Drehblock (23) angeordnet ist, der durch einen an der Rückseite
der Vorrichtung vorgesehenen Elektromotor (41) in Umlauf
versetzbar ist.10. Vorrichtung nach einem der voranstellenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Meßapparaturen (13, 18, 23) nebeneinander angeordnet sind und gemeinsame Steuer- und Betätigungsorgane, insbesondere einen gemeinsamen Motor (41), eine gemeinsame Versorgungseinheit (40) und eine gemeinsame
Strahlungsquelle (35) aufweisen.709827/1012
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