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Adressenfreies Fehlerortungsverfahren für digitale tJbertra-
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gungssysteme.
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Die Erfindung betrifft ein adressenfreies Fehlerortungsverfahren gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Adressenfreie Fehlerortungsverfahren sind beisnielsweise in der DE-OS
20 14 645 und in der DE-OS 27 03 930 bescnrieben.
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Bei dem in der DE-OS 20 14 645 beschriebenen Verfahren betcit das
Fehlerortungssignal aus zwei unterschiedlichen Teilsignalen. Bei einem zufälligen
und unbeabsichtigten Auftreten der Fehlerortungskomponente, d.h. der Kennung des
Fehlerortungssignals, im Nutzsignal, wird die Übertragungsstrecke unterbrochen und
es erfolgt ein Schleifenschluß, der bestehen bleibt, auch wenn das Nutzsignal die
PehlerortungskomDonente nicht mehr enthält.
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Bei dem in der DE-OS 27 03 930 beschriebenen Verfahren wird zwar der
Schleifenschluß nach dem Ausbleiben der zufällig aufgetretenen Fehlerortungskomponente
wieder aufgehoben, allerdings benötigt dieses Verfahren nicht nur zwei 5 sondern
drei verschiedene Signale zur Durchführung einer Fehlerortung.
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Dies bedeutet einen erheblichen zusätzlichen Aufwand in den einzelnen
Zwischenstelien und der prüfenden Endstelle. Außer-
dem ist die
Durchführung einer Fehlerortung für das Bedienungspersonal in der prüfenden Endstelle
verhältnismäßig kompliziert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art anzugeben, das mit verhältnismäßig geringem Aufwand realisiert und auf einfache
Art und Weise durchgeführt werden kann.
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Die Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren
gelöst.
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Vorteilhaft ist hierbei auch der geringe Platzbedarf in den Zwischenstellen,
die zumeist in unterirdischen Gehäusen untergebracht sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung
des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
und einer Schaltungsanordnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt: Fig.la bis 1d ein Prinzipschaltbild einer
digitalen Übertragungsstrecke mit den Schalterstellungen in den drei ersten Zwischenstellen
bei Durchführung des Verfahrens, Fig.2 eine Zwischenstelle und Fig.3 eine Zählschaltung
einer Zwischenstelle zur Erzeugung der Steuersignale.
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Das in den Figuren 1a bis 1d gezeigte digitale Übertragungssystem
besteht aus den beiden Endstellen LEi, LE2 und dazwischenliegenden Verstärkerstellen,
wobei, von der prüfenden Endstelle LE7 aus in Ortungsrichtung gesehen, die ersten
drei Zwischenstellen Zwl, ZW2 und ZW3 dargestellt sind.
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Im Betriebsfall (Fig.1a) gelangt das Signal in Übertragungsrichtung
A von LE1 über die Regeneratoren R11, R21, R31 nach LE2 und in der entgegengesetzten
Übertragungsrichtung B von LE2 über die Regeneratoren R32, R22, R12 nach LE1. Die
in den Übertragungsleitungen liegenden Schalter S11, S21, S31 (tibertragungsrichtung
A) und S13, S23, S33 (Übertragun.gsrichtung B) sind geschlossen und die einen Schleifenschluß
herstellenden Schalter S12, S22, S32 sind geöffnet.
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In jeder Zwischenstelle ZW, die alle gleich aufgebaut sind, ist dem
Regenerator in der Übertragungsleitung der Ubertragungsrichtung A eine Detektionsschaltung
DS und eine Zählschaltung ZS zugeordnet, wie dies in Fig.2 für die erste Zwischenstelle
ZW1 gezeigt ist. Die Detektionsschaltung D51 hat die Aufgabe, die im Fehlerortungssignal
enthaltene Kennung, d.h. die Fehlerortungskomponente, zu erkennen und zu überprüfen,
ob vom Regenerator R11 überhaupt ein Signal, mit oder ohne Fehlerortungskomponente,
empfangen wird. Die Detektionsschaltung DS1 gibt ein Detektionssignal a mit dem
logischen Pegel "1" ab, wenn vom Regenerator R11 ein Signal empfangen wird. Ein
Detektionssignal b mit dem logischen Pegel 1" gibt die Detektionsschaltung nur dann
ab, wenn das vom Regenerator R11 auf der Übertragungsleitung empfangene Signal die
Fehlerortungskomponente, d.h. die Kennung zur Fehlerortung, enthält.
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Die Detektionssignale a und b am Ausgang der Detektionsschaltung DS1
werden einer Zählschaltung ZS1 zugeführt (vgl.Fig.2) Diese Zählschaltung gibt dann
in Abhängigkeit von ihrem Zustand Steuersignale c und d ab. Ein Ausführungsbeispiel
dieser Zähischaltung, deren Funktionsweise später beschrieben wird, zeigt Fig.3.
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Mit dem Steuersignal c wird der Schalter S11 geöffnet und bleibt offen,
solange das Steuersignal c anliegt, z.B. c - 1 ist. Die Verbindung von der abgehenden
Ubertragungsleitung (Übertragungsrichtung A) zu der Übertragungsleitung der Ge-
genrichtung
(Übertragungsrichtung- B) zur Bildung ciner Schleife erfolgt über den Schalter S12.
Vorteilhafterweise liegt der Verbindungspunkt zur Schleifenbildungin Ortungsrichtung
hinter dem Schalter S11, der sich beispielsweise in der Sendeendstufe des Regenerators
R11 befindet, so daß auf diese Weise bei Bildung der Schleife in der Zwischenstelle
ZW1 der ganze Generator Rt1 wä-hrend dieses Schleifenschlusses geprüft wird.
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Mit dem. Steuersignal d, z.B. d = 1, am Ausgang der Zählschaltung
ZS1 (Fig.2) wird gleichzeitig der Schalter S12 geschlossen und der Schalter S13
geöffnet. Der Schalter S13 kann aber auch durch das Pehlerortungssignal in der vom
Schalter S12 gebildeten Schleife gesteuert werden.
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Diese Schalterstellung bleibt so lange erhalten, wie das Steuersignal
d - 1 auftritt. Mit dem Öffnen des Schalters S13 wird das von der Endstelle LE1
in Übertragungsrichtung B ausgesendete Nutzsignal am Eingang des Regenerators R12
vor der Stelle, an welcher das Fehlerortungssignal der Übertragungsrichtung A eingeschleift
wird, unterbrochen.
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Im normalen Betriebsfall, d.h. bei Aussendung des Nutzsignals, befinden
sich in allen Zwischenstellen die Schalter in der in Fig.2 und Fig.1a gezeigten
Stellung. Da das Nutzsignal in der Regel keine Fehlerortungskomponente enthält,
liefern die Detektionsschaltungen in den Zwischenstellen die Signale a = 1 und b
- O. Die Zählschaltungen befinden sich in einem definierten Anfangszustand I und
geben kein Steuersignal c oder d ab, es ist beispielsweise c = 0 und d P 0. In diesem
Anfangszustand I sind die Zählschaltungen blockiert.
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Mit Beginn der Fehlerortung wird das Nutzsignal abgeschaltet und von
einer Fehlerortungseinrichtung in der prüfenden Endstelle LEI das eine einzige Fehlerortungskomponente
oder Kennung enthaltende Fehlerortungssignal ausgesendet.
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Es ist für das Verfahren belanglos, in welcher Form das Fehlerortungssignal
die Kennung enthält. Beispielsweise kann das Fehlerortungssignal als Kennung in
bestimmten Ab-
ständen eine niederfrequente Komponente enthalten
oder es wird die Phase des Übertragungstaktes in einer dem Betriebsfall nicht entsprechenden
Weise mit einer festen Modulationsfrequenz moduliert.
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Während des erstmaligen Aus sendens des Fehlerortungssignals liegen
am Ausgang der Detektionsschaltungen in allen erreichbaren Zwischenstellen die Detektionssignale
a = 1 und b = 1 an. Hierdurch werden alle Zählschaltungen freigegeben, die Steuerbefehle
der Zählschaltungen sind nach wie vor c = 0 und d = 0. Die Übertragungsstrecke befindet
sich noch in dem in Fig.1a gezeigten Zustand.
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Anschließend wird das Fehlerortungssignal ausgeschaltet, indem beispielsweise
die Sendeendstufe in der prüfenden Endstelle LEI abgeschaltet oder von der abgehenden
Übertragungsleitung getrennt wird. Die Detektionsschaltungen in den Zwischenstellen
eben die Detektionssignale a = 0 und b = O ab, da die Regeneratoren R11, R21, R31,
... weder eine Fehlerortungskomponente noch ein Signal empfangen. Dadurch werden
alle Zählschaltungen in einen zweiten Zustand II gesetzt und an ihren Ausgängen
lieen die Steuersignale c = 1 und d = O an, wodurch alle in der abgehenden Übertragungsleitung
liegenden Schalter geöffnet werden. In den in Fig.1b dargestellten Zwischenstellen
ZW1, ZW2 und ZW3 sind dies die Schalter S11, S21 und S31.
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Nun wird das Fehlerortungssignal zum zweiten Mal gesendet.
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Es wird jetzt nur noch vom Regenerator R11 in der ersten Zwischenstelle
ZW1 empfangen und verändert vor seinem Ende den Zustand der Zählschaltung ZS1 nicht.
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Erst .1it crneutem Abschalten des Fehlerortungssi.gnals, d.h.
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mit dem Ende des zum zweiten Mal gesendeten Fehlerortunassignals,
geht die Zählschaltung ZS1 in der Zwischenstelle ZW1 in den Zustand III über und
erzeugt die Steuersignale d = 1 und c - 0. Mit d I 1 wird der Schalter S12 ,geschlossen
und
der Schalter S13 geöffnet, wodurch über die erste Zwischenstelle ZW1 die Schleife
gebildet und das Nutzsignal mit der Übertragungsrichtung B vom Eingang des Regenerators
R12 ferngehalten wird. Mit c I D wird der Schalter Sil wieder geschlossen (Fig.1c).
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Das zum dritten Mal gesendete Fehlerortungssi.gnal gelangt jetzt über
die in der Zwischenstelle ZW1 bestehende Schleife zurück zur prüfenden Endstelle
LEl, wodurch eine Fehlerratenmessun,g eine Aussage über die Übertragungsqualität
des von der bestehenden Schleife umfaßten Teils der Übertragungsstrecke gemacht
werden kann. Das Fehlerortungssignal gelangt aber auch an den Regenerator R21 in
der zweiten Zwischenstelle ZW2, da ja mit dem Ende der vorangegangenen zweiten Aussendung
des Fehlerortungssignals der Schalter S11 wieder geschlossen wurde (Fig.1c). Während
des dritten Aussendens des Fehlerortungssignals werden die Zustände der Zählschaltungen
ZS1 in der ersten Zwischenstelle ZK1 bzw.
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ZS2 in der zweiten Zwischenstelle ZW2 nicht verändert. Sie befinden
sich nach wie vor im Zustand III bztr. II.
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Mit dem Ende, also nach erneutem Abschalten dieses zum dritten Mal
gesendeten Fehlerortungssignals wird die Zählschaltung ZS1 in der ersten Zwischenstelle
ZW1 in einen vierten Zustand IV gesetzt und die Zählschaltung ZS2 in der zweiten
Zwischenstelle Nf2 in den dritten Zustand III. Die Zählschaltung ZS1 erzeugt nun
im Zustand IV die Steuersignale c = 0 und d . 0. Mit d O 0 wird der Schalter S12
wieder geöffnet und der Schalter S13 wieder geschlossen. Der Schalter S11 bleibt
wegen d . 0 geschlossen. Sobald eine Zählschaltung den Zustand IV,wie jetzt die
Zählschaltung ZS1, erreicht hat, reagiert diese nicht mehr auf Unterbrechungen des
die Kennung enthaltenden Fehlerortungssignals und bleibt im Zustand IV stehen. Die
Zählschaltung Z52 in der zweiten Zwischenstelle ZW2 erzeugt im Zustand III, wie
vorher die Zählschaltung Z51 in der ersten Zwischenstelle mit dem Ende des zum zweiten
Mal gesendeten Fehlerortungssignals, die
Steuersignale c = 0 und
d ç 1. Hierdurch werden nun in der zweiten Zwischenstelle ZW2 die Schalter S21 und
S22 geschlossen und der Schalter S23 geöffnet (Fig.1d). Die Schleife ist nun über
die Zwischenstelle Zw2 geschlossen.
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Diese Vorgänge spielen sich in entsprechender Weise durch wiederholtes
Aussenden des Fehlerortungssignals in allen folgenden Zwischenstellen ab.
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Nach dem Öffnen der Schleife in der letzten Zwischenstelle befinden
sich alle Zählschaltungen im Zustand IV und damit alle Schalter in der Stellung,
die dem normalen Betriebszustand der Übertragungsstrecke entspricht (F'i,g.1a).
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Sobald das gesendete Signal die Fehlerortungskomponente nicht mehr
enthält, gehen alle Zählschaltungen wieder in ihren Anfangszustand I über, unabhängig
davon, in welchem Zustand sie sich vorher befanden. Das Final ohne Fehlerortungskomponente
oder Kennung kann entweder das Nutzsignal oder das von der Pehlerortungseinrichtung
erzeugte Fehlerortungssignal ohne Kennung sein. Auf diese Weise kann die Fehlerortung
bei Bedarf jederzeit abgebrochen und durch Aussenden des Fehlerortungssignals ohne
Kennung von neuem begonnen werden. Ebenso werden durch Aussenden des Nutzsignals
alle Zählschaltungen automatisch in ihren Anfangszustand I gesetzt. Die Ubertragungsstrecke
geht also automatisch in ihren normalen Betriebszustand über. Ein zufälliges und
unbeabsichtiges Auftreten der Fehlerortungskomponente im Nutzsignal während des
normalen Betriebes bewirkt deshalb nur dann eine Unterbrechung der Übertragungsstrecke,
wenn mit dem Ende der Fehlerortun,gskomponente auch das Nutzsignal ausbleibt, dann
ist aber die Übertragungsstrecke sowieso gestört.
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Es können natürlich nicht nur alle Zwischenstellen zwischen zwei Endstellen,
sondern auch die Endstellen selbst, wenn sie die erforderlichen Einrichtungen enthalten,
mitgeprüft werden.
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Zur Durchführung einer Fehlerortung nach dem erfindungsgemäen Verfahren
braucht also lediglich ein Fehlerortungssignal mit nur einer Kennung immer wieder
an die abgehende Übertragungsleitung angeschlossen zu werden, was von Hand oder
automatisch durchgeführt werden kann.
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Das in Fig.3 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Zählschaltung, die
jede Zwischenstelle enthält, besteht aus den beiden D-Flip-Flops FF1 und FF2, die
einen zweistufiaen Asvnchronzähler bilden, dem Negationsglied N1, den NAND-Gattern
N2, N3, N4, den UND-Gattern Ul, U2 und einem Zeitglied T mit dem Widerstand Pl und
dem Kondensator C. Die Flip-FloDs FF1 und FF2 besitzen jeweils einen SET-Eingang
S, der auf dem logischen Pegel 1 liegt, einen RESET-Eingang R, einen Takteingang
Cl und einen Dateneingang 1D. Die Ausgänge von FF1 bzw. FF2 sind Q1 und Q1* bzw.
Q2 und Q2» . Die Zählschaltung erzeugt die Steuersignale c und d in Abhängigkeit
von Zählerstand.
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Da das Nutzsignal keine Kennung enthält, ist im normalen Betrieb a
= 1 und b = O. Dadurch sind die RESET-Eingänge R von FF1 und FF2 aktiviert (R =
0). Es ist Q1 - Q2 = O bzw. Q1* - Q2+ = 1. Die Zählschaltung befindet sich in ihrem
definierten Anfangszustand I. Die Steuersignale sind c = 0 O und d 0.
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Nach dem Abschalten des Nutzsignals und mit dem erstmaligen Aussenden
des Fehlerortungssignals mit Kennung wird a " 1 und b - 1, wodurch die R-Eingänge
passiv werden (R = 1) und der Zahler freigegeben wird.
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Mit dem Ende des erstmalig ausgesendeten Fehlerortungssignals wird
a , 0 und D = 0. Die R-Eingänge von FF1 und FF2 bleiben passiv (R , 1). Mit dem
Übergang von b = 1 nach b = 0 geht der Ausgang des NAND-Gatters N2 von 0 nach 1,
womit am Takteingang Cl von FF1 eine positive Flanke ent-
steht.
Hierdurch wird der am Dateneingang 1D von FF1 anliegende Zustand Q1* = 1 1 übernommen.
Der Zustand des Flip-Flops FF2 ändert sich nicht, da an seinem Takteingang C1 durch
den Übergang von Q1* = = 1 nach Q1* = = 0 eine negative Flanke entsteht. Für die
Ausgänge von FF1 und FF2 gilt nun Q1 = 1 und Q2 = O bzw. Q1* = 0 0 und Q2* = 1,
was den Zustand II der Zählschaltung darstellt.
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Mit Q1 = 1 und Q2* = = 1 wird das SteuersignaL c = 1 erzeugt und die
Schalter S11, S21, S31... geöffnet (vgl.
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Fig.1b und Fig.2).
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Die weitere Funktionsbeschreibung bezieht sich auf die Zählschaltung
ZS1 in der ersten Zwischenstelle ZWl. Die Vorgänge in den anderen Zählschaltungen
laufen entsprechend mit dem Fortschreiten der Fehlerortung ab.
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Wird nun das Fehlerortungssignal wieder eingeschaltet (a = 1 und b
= 1) ändert sich der Zustand der Zählschaltung nicht, da am Takteingang C1 von FF1
eine negative Flanke entsteht. Erst mit dem Ende dieses zum zweiten Mal gesendeten
Fehlerortungssignals tritt am Takteingang C1 von FF1 wieder eine positive Flanke
auf. Es wird jetzt wieder Ql = 0 bzw. Q1* = 1. Infolge des Übergangs von Q1* = O
nach Q1* = 1 entsteht auch am Takteingang C1 von FF2 eine positive Flanke, so daß
nun Q2 = 1 bzw. Q2* = 0 wird. Mit Q1 = 0 und Q2 = 1 befindet sich die Zählschaltung
in ihrem Zustand III. Am Ausgang der Zählschaltung liegen die Steuersignale c ,
O und d = 1 an, wodurch in der ersten Zwischenstelle ZW1 die Schalter Sll und S12
zeschlossen werden und der Schalter S13 geöffnet wird.
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Mit dem Ende des darauffolgend gesendeten Fehleortungssignals - in
der ersten Zählschaltung ZS1 mit dem Ende des zum dritten Mal gesendeten Fehlerortungssignals
-geht die Zählschaltung in den Zustand IV über. Es ist nun Ql = 1 und Q2 - 1, wodurch
die Steuersignale c - 0
und d s 0 erzeugt werden, so daß in der
ersten Zwischenstelle ZW1 der Schalter S12 geöffnet und der Schalter S13 geschlossen
wird. Die Schalterstellungen entsprechen also bereits wieder dem Betriebszustand.
Über die NAND-Gatter N4 und N2 ist der Takteingang Cl von FF1 blockiert, so daß
die Zählschaltung im Zustand IV stehen bleibt.
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Sobald nun ein Signal ohne Kennung, was das Fehlerortungssignal der
Fehlerortungseinrichtung ohne Kennung oder das Nutzsignal sein kann, auf die abgehende
Übertraaungsleitung geschaltet wird, geht die Zählschaltung automatisch in ihren
Ausgangszustand I, d.h. Q1 3 Q2 = 0 O über, da die RESET-Eingänge R der beiden Flip-Flops
infolge a - 1 und b = 0 aktiviert sind (R = O).
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Das aus dem Widerstand R1 und dem Kondensator C bestehende Zeitglied
T dient zur Unterdrückung von unbeabsichtigten RESET-Impulsen, die durch Phasenunterschiede
der Detektionssignale a und b entstehen können.
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L e e r s e i t e