Grundlagen der elektrischen Nachrichtenübertragung mit 39 Beispielen
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| Hauptverfasser: | , , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Teubner
1979
|
| Schriftenreihe: | Leitfaden der Elektrotechnik
11 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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INHALT
1 EINFUEHRUNG IN DIE ELEKTRISCHE NACHRICHTENTECHNIK
(HANS FR ICKE)
1.1 BEGRIFF UND FORMEN DER NACHRICHT. 1
1.1.1 DARSTELLUNG ALS ZEITFUNKTION. 2
1.1.2 ANALOGE UND DIGITALE FORM VON NACHRICHTEN. 4
1.2 FREQUENZBAND EINER NACHRICHT . 6
1.3 NACHRICHTENUEBERTRAGUNG. 10
1.3.1 SCHEMA DER NACHRICHTENUEBERTRAGUNG. 10
1.3.2 PEGEL. PEGELDIAGRAMM. 11
1.3.3 FREQUENZUMSETZUNG VON NACHRICHTEN ZUR ANPASSUNG AN DIE
UEBERTRAGUNGSEIGENSCHAFTEN EINER FUNKSTRECKE. 15
1.3.4 MEHRFACHAUSNUTZUNG DES UEBERTRAGUNGSKANALS. 17
1.3.5 STOERUNGEN AUF DEM UEBERTRAGUNGSWEG. 17
1.3.6 VERGLEICH ZWISCHEN NACHRICHTEN-UND ENERGIEUEBERTRAGUNG . . 18
1.4 RAUSCHEN. 19
1.4.1 SIGNALLEISTUNG UND RAUSCHLEISTUNG. 19
1.4.2 INNERE RAUSCHQUELLEN. 21
1.4.2.1 WAERMERAUSCHEN. ERSATZSCHALTUNG. 1.4.2.2 SCHROT
RAUSCHEN. 1.4.2.3 STROMVERTEILUNGSRAUSCHEN. 1.4.2.4 FUNKEL
RAUSCHEN
1.4.3 RAUSCHKENNGROESSEN. 24
1.4.3.1 RAUSCHTEMPERATUR, AEQUIVALENTER RAUSCHWIDERSTAND.
RAUSCHLEISTUNGSDICHTE. 1.4.3.2 RAUSCHABSTAND. RAUSCHZAHL.
RAUSCHMASS
1.5 INFORMATIONSTHEORIE. 28
1.5.1 BEGRIFFE DER INFORMATIONSTHEORIE. 28
1.5.1.1 NACHRICHTENINHALT. 1.5.1.2 F.NTSEHEIDUNGSFLUSS. 1.5.1.3
ENTROPIE DER NACHRICHTENQUELLE. 1.5.1.4 REDUNDANZ. 1.5.1.5
KANALKAPAZITAET
1.5.2 ZEITGESETZ DER ELEKTRISCHEN NACHRICHTENUEBERTRAGUNG.33
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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VFII INHALT
2 THEORIEDER LEITUNGEN (HANS FRIEKE UND ERNST PATZELT)
2.1 BETRIEBSZUSTAENDE EINER LEITUNG .35
2.1.1 ELEKTRISCHE LAENGE EINER LEITUNG.35
2.1.2 STATIONAERER ZUSTAND .36
2.1.3 NICHTSTATIONAERER ZUSTAND.36
2.1.4 EINGESCHWUNGENER ZUSTAND.37
2.2 LEITUNGSGLEICHUNGEN FUER DEN NICHTSTATIONAEREN EINGESCHWUNGENEN
ZUSTAND.37
2.2.1 DIFFERENTIALGLEICHUNG BEI BELIEBIG VERLAUFENDEN ZEITFUNKTIONEN 37
2.2.2 LEITUNGSGLEICHUNGEN.39
2.2.2.1 ALLGEMEINER ANSATZ FUER DEN EINGESCHWUNGENEN ZUSTAND.
2.2.2.2 ANFANGSWERTE GEGEBEN. 2.2.2.3 ENDWERTE GEGEBEN. . . .
2.3 DISKUSSION DER LEITUNGSGLEICHUNGEN.42
2.3.1 EINFALLENDE UND REFLEKTIERTE WELLE.42
2.3.2 DAEMPFUNGSKOEFFIZIENT, PHASENKOEFFIZIENT UND AUSBREITUNGS
KOEFFIZIENT .46
2.3.3 WELLENWIDERSTAND.47
2.3.4 VERSCHWINDEN DER REFLEKTIERTEN WELLE: ANPASSUNG.48
2.3.5 KOMPLEXER REFLEXIONSFAKTOR.50
2.4 STROM- UND SPANNUNGSVERTEILUNG LAENGS DER LEITUNG.53
2.4.1 LEERLAUF.53
2.4.1.1 SPANNUNGSVERTEILUNG. 2.4.1.2 STROMVERTEILUNG
2.4.2 KURZSCHLUSS .
T
. . . . ".".57
2.4.3 ANPASSUNG.57
2.4.4 BELIEBIGER ABSCHLUSSWIDERSTAND.57
2.5 LEITUNGSGLEICHUNGEN MIT HYPERBELFUNKTIONEN.58
2.5.1 ANFANGSWERTE GEGEBEN.58
2.5.2 END WERTE GEGEBEN.59
2.5.3 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN ANFANGS- UND ENDWERTEN.59
2.5.4 RECHENREGELN ZUR BESTIMMUNG HYPERBOLISCHER FUNKTIONEN
MIT KOMPLEXEM ARGUMENT.63
2.6 EINGANGSWIDERSTAND DER LEITUNG.64
2.6.1 LEERLAUF-UND KURZSCHLUSSWIDERSTAND.64
2.6.2 LEITUNGSKONSTANTENBERECHNUNG AUS LEERLAUF- UND KURZSCHLUSS-
W'IDERSTAND.66
2.6.3 TRANSFORMATIONSEIGENSCHAFT DER LEITUNG.68
2.6.4 NORMIERTES LEITUNGSDIAGRAMM.69
INHALT IX
2.7 VEREINFACHTE ANSAETZE FUER_Y UND Z,.72
2.7.1 VERLUSTWINKEL VON LAENGSWIDERSTAND UND QUERLEITWERT GEGEBEN. 72
2.7.2
R PCOL!
UND
G'
=0.75
2.7.3
R 4OJL
UND G' = 0.76
2.8 ERSATZSCHALTUNGEN.
77
2.9 DAEMPFUNGSFREIE LEITUNG.
79
2.9.1 LEITUNGSGLEICHUNGEN.79
2.9.2 LEERLAUF, KURZSCHLUL3, STEHENDE WELLE, LEITUNGSRESONATOREN . . 80
2.9.3 SPANNUNGS- UND STROMVERTEILUNG, WELLIGKEITSFAKTOR. ANPAS
SUNGSFAKTOR .83
2.9.4 WIDERSTANDSTRANSFORMATION.90
2.9.5 MESSUNG DES KOMPLEXEN WIDERSTANDS.91
2.9.6 STOERSTELLENKOMPENSATION.99
2.9.7 RINGLEITUNG.100
2.9.7.1 PRINZIP DER RINGLEITUNG. 2.9.7.2 BERECHNUNG DER RING
LEITUNG
3 ANPASSUNGSSCHALTUNGEN
(KURT LAMBERTS)
3.1 ALLGEMEINE ANPASSUNGSBEDINGUNG FUER MAXIMALE WIRKLEISTUNGSABGABE
EINES GENERATORS AN EINEN VERBRAUCHER.105
3.2 WIDERSTANDSANPASSUNG MIT UEBERTRAGERN .106
3.3 RESONANZANPASSUNG.108
3.3.1 TRANSFORMATION MIT ZWEI BLINDWIDERSTAENDEN.108
3.3.1.1 PARALLELRESONANZKREIS ZUR WIDERSTANDSANPASSUNG. 3.3.1.2
ZWEITORDARSTELLUNG DER ANPASSUNG MIT ZWEI BLINDWIDERSTAENDEN
3.3.2 TRANSFORMATION MIT DREI BLINDWIDERSTAENDEN.113
3.3.3 RESONANZANPASSUNG MIT LEITUNGEN.115
3.3.3.1 TRANSFORMATION VON WIDERSTAENDEN UND LEITWERTEN IM
LEITUNGSDIAGRAMM. 3.3.3.2 WIDERSTANDSTRANSFORMATION MIT KON
ZENTRIERTEN BLINDWIDERSTAENDEN. 3.3.3.3 WIDERSTANDSTRANSFORMA
TION MIT REAKTANZLEITUNGEN
3.4 GENERATOR- UND VERBRAUCHERANPASSUNG BEI HOCHFREQUENZ-ENERGIE
UEBERTRAGUNG UEBER LAENGERE LEITUNGEN .127
3.5 BREITBANDANPASSUNG.128
3.5.1 FREQUENZABHAENGIGKEIT DER (/. 4)-LEITUNGSTRANSFORMATION . . . 128
3.5.2 ZWEISTUFIGER (/. 4)-TRANSFORMATOR.130
3.5.3 TRANSFORMATIONSLEITUNG MIT STETIG VERAENDERLICHEM WELLEN
WIDERSTAND .131
3.5.4 KOMPENSIERTER (/. 4)-LEITUNGSTRANSFORMATOR.132
X
INHALT
3.6 UEBERGANG VON ERDSYMMETRISCHEN ZU ERDUNSYMMETRISCHEN LEITUN
GEN .*35
3.6.1 LEITUNGSFORMEN.135
3.6.2 (AE,4)-SPERRTOPF.137
3.6.3 SYMMETRIERTOPF UND SYMMETRIERSCHLEIFE.138
3.6.4 (/./2)-UMWEGLEITUNG.139
4
HOHLLEITER
(KURT LAMBERTS)
4.1 ENERGIEUEBERTRAGUNG BEI LEITUNGEN UND HOHLLEITERN.141
4.2 HOHLLEITER MIT RECHTECKFOERMIGEM QUERSCHNITT.142
4.2.1 DARSTELLUNG EINER //-WELLE AUS DER UEBERLAGERUNG EBENER WELLEN 142
4.2.2 HOHLLEITERWELLENLAENGE.146
4.2.3 PHASENGESCHWINDIGKEIT UND GRUPPENGESCHWINDIGKEIT.147
4.2.4 AUSBREITUNGSKOEFFIZIENT UND FELDWELLENWIDERSTAND DER
H10-
WELLE.149
4.2.5 STROMVERTEILUNG AUF DEN WAENDEN DES HOHLLEITERS BEI DER
//, O-WELLE.150
4.2.6 FELDFORMEN DER//-WELLEN IM RECHTECKFOERMIGEN HOHLLEITER . . 151
4.2.7 /TWELLEN IM RECHTECKFOERMIGEN HOHLLEITER.153
4.3 HOHLLEITER MIT KREISFOERMIGEM QUERSCHNITT .155
4.3.1 TRANSVERSAL MAGNETISCHE WELLEN (/TWELLEN).155
4.3.2 TRANSVERSAL ELEKTRISCHE WELLEN (//-WELLEN).156
4.4
KOPPLUNG
ZWISCHEN KOAXIALER LEITUNG UND HOHLLEITER.158
4.5 GESICHTSPUNKTE FUER DIE PRAKTISCHE ANWENDUNG UND DIE AUSWAHL VON
HOHLLEITERN .159
5
ZWEITORTHEORIE
(KURT LAMBERTS)
5.1 ALLGEMEINE DARSTELLUNG EINES UEBERTRAGUNGSSYSTEMS.162
5.2 GRUNDGLEICHUNGEN DES ALLGEMEINEN LINEAREN ZWEITORS.165
5.2.1 ZWEITORGLEICHUNGEN IN DER WIDERSTANDSFORM.165
5.2.2 ZWEITORGLEICHUNGEN IN DER LEITWERTFORM.166
5.2.3 ZWEITORGLEICHUNGEN IN DER KETTENFORM.167
5.2.4 ZWEITORGLEICHUNGEN IN DER HYBRIDFORM.168
5.3 ZWEITORGLEICHUNGEN IN MATRIZENDARSTELLUNG.171
INHALT XI
5.4 ZUSAMMENSCHALTUNG VON ZWEITOREN.173
5.4.1 REIHENSCHALTUNG.173
5.4.2 PARALLELSCHALTUNG.174
5.4.3 REIHEN-PARALLELSCHALTUNG.175
5.4.4 PARALLEL-REIHENSCHALTUNG.175
5.4.5 KETTENSCHALTUNG.176
5.5 KOPPLUNGSSYMMETRISCHE ZWEITORE.180
5.6 LINEARE WIDERSTANDSSYMMETRISCHE ZWEITORE.182
5.6.1 WELLENPARAMETER DES ZWEITORS.183
5.6.2 WELLENPARAMETER UND KETTENPARAMETER.184
5.6.3 KOMPLEXER ZWEITOREINGANGSWIDERSTAND.185
5.6.4 UEBERTRAGUNGSFAKTOR UND UEBERTRAGUNGSMASS.186
5.6.5 DAEMPFUNGSFAKTOR UND DAEMPFUNGSMASS.186
5.6.6 BETRIEBSDAEMPFUNGSFAKTOR UND BETRIEBSDAEMPFUNGSMASS . 187
5.7 F.RSATZSEHALTUNGEN.190
5.8 ELEKTRISCHE SIEBSCHALTUNGEN .196
5.8.1 EINFACHE EINTORSIEBSCHALTUNGEN.196
5.8.2 HALBGLIED.".196
5.8.2.1 GRUNDKETTENGLIEDER MIT DUALEN BLINDW IDERSTAENDEN. 5.8.2.2
NORMIERTE FREQUENZ
5.8.3 ZUSAMMENSCHALTUNG VON ZWEI HALBGLIEDERN ZUM
T
UND //-GLIED 199
5.8.4 TIEFPASS, HOCHPASS. BANDPASS, BANDSPERRE.203
5.8.5 WELLEN- UND BETRIEBSDAEMPFUNGSMASS VON GRUNDKETTEN . 208
5.8.5.1 WELLENWIDERSTAND UND WELLENDAEMPFUNGSMASS. 5.8.5.2
ANPASSUNG DES WELLENWIDERSTANDS AN DEN VERBRAUCHERWIDER
STAND. 5.8.5.3 KOMPLEXES BETRIEBSDAEMPFUNGSMASS
5.8.6 M-HALBGLIEDER.215
5.8.6.1 EBNUNG DER FREQUENZABHAENGIGKEIT DES WELLENWIDERSTAN
DES. 5.8.6.2 WELLENDAEMPFUNGSMASS DES V/-HALBGLIEDS. 5.8.6.3 BE
TRIEBSDAEMPFUNGSMASS DES M-HALBGLIEDS IM SPERRBEREICH
6
ANTENNEN
(HANS FRICKE)
6.1 ANTENNE ALS ELEKTROMAGNETISCHER STRAHLER .224
6.1.1 ENTSTEHEN DER STRAHLUNG.224
6.1.2 KENNGROESSEN DES ELEKTROMAGNETISCHEN FELDES.226
XII INHALT
6.2 STROM- UND SPANNUNGSVERTEILUNG AUF ANTENNEN .228
6.2.1 UNBELASTETE ANTENNE.229
6.2.2 BELASTETE ANTENNE.230
6.3 STRAHLUNGSDIAGRAMM DER LINEARANTENNE.231
6.4 KENNGROESSEN DER ANTENNE .234
6.4.1 STRAHLUNGSLEISTUNG, STRAHLUNGSWIDERSTAND.234
6.4.2 WIRKSAME (EFFEKTIVE) LAENGE, HOEHE.236
6.4.3 ANTENNENWIRKUNGSGRAD.237
6.4.4 ANTENNENEINGANGSWIDERSTAND.238
6.4.5 RICHTDIAGRAMM, RICHTCHARAKTERISTIK, RICHTFAKTOR, GEWINN . . 239
6.5 EMPFANGSANTENNEN .241
6.6 SPEZIELLE EINZELSTRAHLER FUER UKW-BEREICH.243
6.6.1 FALTDIPOL.243
6.6.2 SCHLITZANTENNE.244
6.7 RICHTANTENNEN.246
6.7.1 DIPOLKOMBINATIONEN.246
6.7.1.1 DIPOLZEILE. 6.7.1.2 DIPOLLINIE. 6.7.1.3 DIPOLEBENE. 6.7.1.4.
SCHALTUNG VON DIPOLKOMBINATIONEN. 6.7.1.5 EINFLUSS DER AMPLI
TUDENBELEGUNG. 6.7.1.6 DREHFELDANTENNE. 6.7.1.7 ANTENNEN MIT
ELEKTRISCH SCHWENKBARER RICHTCHARAKTERISTIK
6.7.2 FLAECHENSTRAHLER.254
6.7.2.1 PARABOLANTENNE.
6.1.22
HORNSTRAHLER. 6.7.2.3 UMLENK
ANTENNE. 6.7.2.4 LINSENANTENNE
6.7.3 RAHMENANTENNE.260
6.8 VERTIKALDIAGRAMM UEBER ERDE.262
6.9 BREITBANDANTENNEN .264
6.9.1 FREQUENZUNABHAENGIGE RICHTCHARAKTERISTIK.264
6.9.2 FREQUENZUNABHAENGIGER EINGANGSWIDERSTAND.265
6.9.2.1 WELLENWIDERSTANDSVERKLEINERUNG. 6.9.2.2 KOMPEN
SATIONSSCHALTUNGEN MIT RESONANZKREISEN. 6.9.2.3 PHASENKOM
PENSATION
6.10 WELLENLEITERANTENNEN.267
6.10.1 YAGI-ANTENNE.268
6.10.2 WENDELANTENNE.269
6.10.3 LOGARITHMISCH PERIODISCHE ANTENNE.270
6.10.4 DIELEKTRISCHE ANTENNE.271
INHALT XIII
7
WELLENAUSBREITUNG
(HANS FRICKE)
7.1 AUSBREITUNGSWEGE UND AUSBREITUNGSVORGAENGE.272
7.1.1 FREIRAUMWELLE.272
7.1.2 BODENWELLE.274
7.1.3 REFLEXION.274
7.1.4 BRECHUNG.277
7.1.5 BEUGUNG.279
7.1.6 RAUMWELLE.280
7.1.7 STREUUNG.283
7.2 TECHNISCHE WELLENBEREICHE.283
7.2.1 LAENGST-UND LANGWELLEN.284
7.2.2 MITTELWELLEN.284
7.2.3 KURZWELLEN.284
7.2.4 ULTRAKURZWELLEN, DEZIMETERWELLEN .284
7.2.5 ZENTIMETERWELLEN.285
7.2.6 STOERPEGEL.285
8 MODULATION UND DEMODULATION
(KURT LAMBERTS)
8.1 AUFGABEN DER MODULATION UND DEMODULATION IN NACHRICHTENUEBERTRA
GUNGSSYSTEMEN .286
8.1.1 AUFBAU EINES UEBERTRAGUNGSSYSTEMS.286
8.1.2 FREQUENZUMSETZUNG DER SIGNALSCHWINGUNG.286
8.1.3 DEMODULATION.287
8.1.4 MEHRFACHAUSNUTZUNG VON UEBERTRAGUNGSKANAELEN.287
8.2 SCHWINGUNGSMODULATION.289
8.2.1 AMPLITUDENMODULATION.290
8.2.1.1 ZEIGERDARSTELLUNG. 8.2.1.2 AMPLITUDENSPEKTRUM. 8.2.1.3
LEISTUNG
8.2.2 SCHALTUNGEN ZUR AMPLITUDENMODULATION.292
8.2.2.1 AUSSTEUERUNG NICHTLINEARER KENNLINIEN. 8.2.2.2 GITTER
MODULIERTER C-VERSTAERKER. 8.2.2.3 ANODENMODULIERTER C-VER-
STAERKER. 8.2.2.4 TRAEGERSTEUERUNG. 8.2.2.5 MODULATION MIT
TRANSISTOREN. 8.2.2.6 EINSEITENBANDMODULATION. 8.2.2.7 RING
MODULATOR
8.2.3 DEMODULATION AMPLITUDENMODULIERTER SCHWINGUNGEN . 304
8.2.3.1 DEMODULATION AN NICHTLINEAREN KENNLINIEN. 8.2.3.2
DEMODULATIONSSCHALTUNGEN
XIV INHALT
8.2.4 WINKELMODULATION.308
8
.2.4.1 PENDELZEIGERDIAGRAMM.
8
.2.4.2 PHASEN- UND FREQUENZ
MODULATION.
8
.2.4.3 AMPLITUDENSPEKTRUM.
8
.2.4.4 LEISTUNGS
AUFTEILUNG AUF TRAEGER UND SEITENFREQUENZEN
8.2.5 VERFAHREN ZUR WINKELMODULATION.317
8.2.5
.1
DIREKTE FREQUENZMODULATION.
8
.2.5.2 FREQUENZMODULA
TION MIT FREQUENZVERVIELFACHUNG. 8.2.5.3 FREQUENZMODULATION
MIT FREQUENZREGELUNG.
8
.2.5.4 GEGENTAKTMODULATOR MIT FRE
QUENZUMSETZUNG.
8
.2.5.5 INDIREKTE FREQUENZMODULATION.
8
.2.5.6
PHASENMODULATOR
8.2.6 DEMODULATION WINKELMODULICRTER SCHWINGUNGEN.322
8.2.6.1 FLANKENDEMODULATOR.
8
.2.
6
.2 GEGENTAKTDEMODULATOR.
8
.2.
6
.3 PHASENDISKRIMINATOR.
8
.2.6.4 VERHAELTNISGLEICHRICHTER
(RATIO DETEKTOR).
8
.2.
6
.5 DEMODULATIONSSCHALTUNG EINES BREIT
BANDSYSTEMS
8.2.7 STOERVERHALTEN BEI FREQUENZMODULATION.327
8.3 PULSMODULATION.328
8.3.1 ABTASTTHEOREM.329
8.3.2 VERFAHREN DER PULSMODULATION.
333
8.3.3 SIGNALUEBERTRAGUNG MIT PULSMODULATION.
335
8.3.4 MEHRFACHE KANALAUSNUTZUNG DURCH ZEITLICHE IMPULSSCHACHTE-
LUNG.
335
8.3.5 SCHALTUNGEN ZUR MODULATION UND DEMODULATION VON IMPULS
FOLGEN .
337
8.3.5
.1
PULSAMPLITUDENMODULATION.
8
.3.5.2 PULSDAUERMODULA
TION.
8
.3.5.3 PULSPHASENMODULATION
8.3.6 PULSCODEMODULATION.
341
8.3.6.1 QUANTISIEREN UND CODIEREN EINER STETIGEN SIGNALFUNKTION.
8
.3.6.2 GRUNDLEGENDE CODIERMETHODEN DER PC'M-TECHNIK.
8
.3.
6
.3 PCM-UBERTRAGUNGSSYSTEM
9
V
ERZERRUNGEN BEI DER NACHRICHTENUEBERTRAGUNG
(HANS FRICKE)
9.1 LINEARE VERZERRUNGEN.
349
9.1.1 DAEMPFUNGSVERZERRUNGEN .
349
9.1.2 PHASEN
VERZERRUNGEN
.350
9.1.3 BEEINFLUSSUNG DER NACHRICHTENUEBERTRAGUNG.351
9.2 NICHTLINEARE VERZERRUNGEN.352
9.3 VERZERRUNGSFREIE UEBERTRAGUNG.
354
9.4 HNTZERRER.
354
INHALT XV
ANHANG
1 KENNZEICHNUNG DER WECHSELSTROMGROESSEN.356
2 FORMELZEICHEN (AUSWAHL) .356
3 SCHALTZEICHEN (DIN 40700 BIS DIN 40719). 362
4 WEITERFUEHRENDE BUECHER (AUSWAHL).363
5 DIN-NORMEN (AUSWAHL).364
6
TAFELN.365
SACHVERZEICHNIS.369
HINWEISE AUF DIN-NORMEN IN DIESEM WERK ENTSPRECHEN DEM STAND DER NORMUNG
HEI
ABSCHLUSS DES MANUSKRIPTES. MASSGEBEND SIND DIE JEWEILS NEUESTEN AUSGABEN
DER NORM
BLAETTER DES DIN DEUTSCHES INSTITUT FUER NORMUNG E.V. IM FORMAT A4, DIE
DURCH DIE BEUTH-
VERLAG GMBH. BERLIN UND KOELN ZU BEZIEHEN SIND. SINNGEMAESS GILT DAS
GLEICHE FUER ALLE IN
DIESEM BUCHE ANGEZOGENEN AMTLICHEN RICHTLINIEN. BESTIMMUNGEN.
VERORDNUNGEN USW. |
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