DE2247351A1 - Verfahren und vorrichtung zum feststellen und gegebenenfalls selbsttaetigem einregeln der relativstellung zwischen rakel und druckzylinder beim rakel-rastertiefdruck - Google Patents

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Patentanwalt Patentanwälte

Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

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Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen und gegebenenfalls selbsttätigem Einregeln der Relativstellung zwischen Rakel und Druckzylinder beim Rakel-Rastertiefdruek

Beim Rakeltiefdruckverfahren wird bekanntlich die Farbe vom Farbwerk auf den Druckzylinder in überschüssiger Menge übertragen und, soweit sie nicht die Gravurzellen ausfüllt, mit einer Rakel abgestreift· Die Rakel darf dabei die Druckzylinder oberfläche nicht direkt berühren, da sonst Materialverschleiss eintritt, andererseits aber auch nicht zu weit von ihr abstehen, da sonst zuviel überschüssige Farbe auf der Zylinderoberfläche verbleibt und als störende Untergrundtönung auf den Druckabzug übergeht· Daher wird unter normalen Betriebsbedingungen eine solche Spaltweite zwischen Rakelkante und Druckzylinder eingestellt, dass die gesamte Zylinderoberfläche, d.h. auch ihre nichtdruckenden Bezirke, mit einer sehr dünnen Farbschicht von etwa 1-2 Ai Dicke bedeckt ist« Diese Farbhaut dient einerseits als gewisse Gleithilfe für die Rakel und zur Vermeidung der Gravurzellenaussaugung durch die Rakel und ist andererseits so farbschwach, dass sie sich auf dem Druckabzug nicht störend bemerkbar macht.

Dieser günstigste Rakelabstand vom Druckzylinder wird bisher vom Drucker auf Grund visueller Kontrolle der Druckabzugsgüte

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von Hand einreguliert, ist also von dessen Erfahrung und Bedienungsgeschicklichkeit abhängig.

Die Erfindung weist nun einen Weg, um diese subjektive Rakelstellungsabschätzung durch eine objektive Messung zu ersetzen und auf der Grundlage der so erhaltenen Messwerte gegebenenfalls und vorzugsweise eine selbsttätige Einregelung der Rakelstellung auf einen vorgegebenen Wert zu bewirken.

Die Erfindung betrifft demgemäss in einer Hinsicht ein Verfahren zum Feststellen und gegebenenfalls selbsttätigen Einregeln der Relativstellung zwischen Rakel und Druckzylinder beim Rakel-Rastertiefdruck und 1st vor allem dadurch gekennzeichnet, dass als Regelwert für die Rakelstellung die Dicke der von der Rakel durchgelassenen Restfarbsohicht auf der Druckzylinderoberfläche verwendet wird. Diese Sohichtdioke kann z.B. auf kapazitivem Wege gemessen werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht aber darin, dass man als Regelwert das Abschwächungsvermögen der Restfarbschicht für monochromatisches Licht, Insbesondere Laserstrahlen verwendet. Dieses Abschwächungsvermögen umfasst die Absorption und Streuung und hängt von mehreren Faktoren, wie z.B. dem Oberflächenzustand der Zylinderoberfläche^ nämlich ihrer Rauhigkeit, und von der Zusammensetzung der Druckfarbe, z.B. des in ihr enthaltenen Pigments ab. Diese Nebenfaktoren lassen sich aber im voraus ermitteln und als Konstanten berücksichtigen·

Die Erfindung betrifft in weiterer Hinsicht eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend gekennzeichneten und erläuterten Verfahrens in seiner bevorzugten Ausführungsform, deren kennzeichnende Bestandteile ein Lasergenerator, ein Photowandler und im Strahlenweg einerseits zwischen Lasergenerator und Messort auf dem Druckzylinder und andererseits zwischen diesem Messort und dem Photowandler angeordnete Strahlführuisgselemente sind·

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Die Strahlenführungsmittel bestehen aus optischen oder elektromagnetischen Linsen und Spiegeln, um die Strahlen als scharf gebündelten Lichtpunkt auf den Messort zu richten und das vom Messort reflektierte und dabei etwas aufgefächerte Lichtbündel auf die entsprechend gross gewählte Empfangsfläche des Photowandlers zu leiten. Grundsätzlich kann jeder dieser beiden optischen Aufgaben ein eigenes optisches .System zugeordnet sein. Im Sinne einer bevorzugten Aus führungs form der Erfindung liegt, es aber, beide Strahlengänge zum grössten Teil gleichachsig und mit Hilfe ein und derselben Strahlenführungsmittel zu führen und mit Hilfe eines bekannten Strahlentrennmittels aufzuspalten, das nahe ihrem Ausgangspunkt , d.h. der Strahlenquelle, und ihrem Endpunkt, d.h. der Photowandler-Empfangsfläche angeordnet ist. Der Vorteil dieser Art der Strahlenführung liegt nicht nur in der Einsparung von Strahlenführungsmxtteln wie Sammellinsen und Ablenkspiegeln, sondern auch vor allem in der Möglichkeit, den Messtrahl in den bei den üblichen Druckwerken sehr beengten Raumspalt zwischen dem Druckzylinder und der Papierandruckrolle hinein und auf die nur schmale Druckzylinder-Mantelzone zwischen Rakelkontaktlinie und Druckfarbenübertragungslinie zu leiten und die räumlich vergleichsweise ausgedehnte Messanlage ausserhalb dieses Engbereichs zu montieren. Es genügt in diesem Fall beispielsweise, dass man in diesem Engbereich ein spiegelndes Element, z.B. in Form eines Planspiegels, anordnet.

Ersichtlicherweise muss sich der Messort in einem Bereich des Druckzylinders befinden, der nicht mit Gravurzellen besetzt· ist. Zu diesen Bereichen gehören die Zonen an den beiden Zylinderstirnenden sowie die Zwischenräume zwischen den einzelnen Wiedergabeobjekten, also z.B. beim Bücherdruck den Seitensätzen.

Wenn man sich damit begnügt, die Relativstellung zwischen Rakel und Druokzylinderoberfläche nur an einer Stelle längs

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der Rakelkante bzw. der Druckzylinderachse zu messen, hält man den Messtrahl axiallängs an einem Punkt, sodass er bei umlaufendem Druckzylinder praktisch ein und dieselbe Umfangsllnie überstreicht und praktisch konstante Werte für dieDicke der Restfarbschicht liefert, die wiederum als konstantes Ausgangssignal am Photowandler bzw» dem ihm üblicherweise zugeordneten Verstärker erscheinen.

Da sich die Relativstellung zwischen Rakel und Druckzylinderoberfläche verständlicherweise nur langperiodisch ändert, bedarf es in der Praxis nicht der vorstehend geschilderten laufenden überwachung. Es genügt vielmehr, dass die Anlage so ausgelegt ist, dass sie in angemessenen Zeitabständen z.B. ablesbare und vom Drucker zu befolgende Zustandsschilderungen liefert oder Befehle bezüglich automatischer Elnregelung des Druckwerts abgibt.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die Perioden der Messwertlieferung vergleichsweise kurz zu halten, d.h. statt der konstanten Bestrahlung des Messortes eine pulsierende Beaufschlagung vorzunehmen. Hierfür gibt es zwei grundsätzliche Ausführungsmöglichkeiten. Der erste Weg besteht darin, dass man die Laserquelle einen Dauerstrahl abgeben lässt und diesen Dauerstrahl an irgend einer Stelle im Strahlengang zwischen Strahlenquelle und Photowandler mit Hilfe elektromagnetisch oder mechanisch arbeitender Unterbrecher, z.B. bekannten Loch- oder Schlitzscheiben, periodisch ausblendet. Der zweite, wegen Eriergieersparnis vorteilhafte Weg besteht darin, dass man einen sogenannten Pulslaser verwendet, dessen Pulsfölge elektronisch innerhalb weiter Grenzen einregelbar sein kann.

Bei dem vorstehend bereits erwähnten Ausführungsbeispiel mit weltgehend gleichachsigem Strahlenweg bedarf es der Einfügung eines Strahlentrennmittels. Dieses kann entweder optischer oder

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elektromagnetischer Natur sein und im ersteren Falle aus einem in der optischen Technik bekannten und gebräuchlichen., unter 45° in den Strahlengang eingefügten, halbdurchlässigen Spiegel und im zweiten Pail aus einem ebenfalls an sich bekannten, semipermeablem Hohlleiterstück bestehen.

Der Photowandler kann aus einer Photozelle, einer Photodiode oder vorzugsweise einem Phototransistor mit Verstärkereigen« schaft bestehen.

Das früher erwähnte spiegelnde Element, mit dem der Laserstrahl in den Engbereioh des Druckwerks geleitet wird, wird vorzugsweise schwenkbar gehaltert, um den Messtrahl auf einen vorgegegebenen Messbereich auf dem Druckzylinder zu justieren.

Wenn auch bei der bisherigen Beschreibung der Erfindung unterstellt wurde, dass nur eine einzige Messteile entlang der Druckzylinderachse vorgesehen war, liegt es ersiohtllcherweise im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, mehrere solche Messteilen Über die Druckzylinderfläohe zu· verteilen und mit Hilfe an sich bekannter, zusätzlicher Strahlenleitmittel wahlweise oder in vorgegebener taktmässiger Folge der Messung zu unterwerfen. Auf diese Weise wird es möglich, die Relativstellung zwischen der Rakel und der Druckzylinderoberfläche axiallängs an mehreren Stellen festzustellen und auf diese Weise Örtliche Unterschiede in der Spaltweite rechtzeitig zu erkennen. Es ist bekannt, dass die Erzielung und Aufrechterhaltung einer axiallängs konstanten Spaltweite mit zunehmender Druckzylinderlänge schwieriger wird.

Die wahlweise oder selbsttätig taktmässige Umschaltung von einer Messteile zu einer anderen kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. Beispielsweise kann man ein paralleles Laserstrahlenbündel im Gebiet der einen Stirnseite des Druckzylinders auf einen um 45° abgewinkelten Planspiegel richten und

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dadurch axiallängs umlenken. Parallel zur Zylinderachse ordnet man weiterhin eine optische Bank an, auf der in den vorgegebenen Messorten zugeordneter Stelle je ein zweiter, wiederum um 45° abgewinkelter Planspiegel ein- und ausschwenkbar montiert ist· Bas Strahlenbündel wird also durch je ein solches, an sich bekanntes Spiegelpaar zylinderlängs versetzt auf die Zylinderoberfläche gelenkt. Jedem Spiegelpaar ist ein^ fokussierendes optisches System zugeordnet, das die abgelenkten Strahlen zu einem Lichtpunkt am jeweils zugeordneten Messort bündelt· An Stelle der Umlenkspiegelpaare kann man auch ersichtlicherweise Strahlenleitraittel vom Typ der Faseroptik anwenden« Diese Faseroptik kann auch als Strahlenleitmittel für den gesamten Weg des Laserstrahls verwendet werden«

Es versteht sich von selbst, dass die diesen verschiedenen Messorten zugeordneten Messwerte als entsprechend differenziert erkennbare oder steuernde Ausgangssignale erscheinen«

Nachstehend wird an Hand von Zeichnungen eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert, die sich bei Versuchserprobungen als leistungsfähig erwiesen hat. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Laserstrahl-Restfilmdicken-Messapparatur mit den Merkmalen der Erfindung und

Fig. 2 eine ebenfalls schematische Darstellung, aus der die räumliche Zuordnung der Messapparatur gemäss Fig. 1 zum Druckwerk ersichtlich ist.

Auf einem praktisch schwingungsfreien Sockel 1 aus äufelnandergefügten Betonplatten la und schwingungsdämpfenden Gtunmiplatten 16 1st eine Grundplatte 2 schwenkbar montiert. Sie trägt einen konstant strahlenden Helium-Neon-Lasergenerator 3 üblicher Bau- und Betriebsart als Messtrahlenerzeuger und einen

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Photovjandler 4 nebst zugeordnetem Verstärker 4a, der den vom Messort M auf dem Druckzylinder D reflektierten Messtrahl auf seiner Empfangsfläche aufnimmt und ein dessen Intensität äquivalentes, elektrisches Ausgangssignal liefert· Der Photowandler ist ebenfalls von üblicher Bau- und Betriebsart* Der Messtrahlengang verläuft im Sinne der Fig. 1 von rechts nach links vom Lasergenerator 3 zum Messort M und vom Messort M gegenläufig, d.h. von links nach rechts, zum Photowandler 4. Der vom Generator 3 ausgesandte Strahl wird durch eine Sammellinse 5 in der Ebene einer z.B. vier Umfangszähne aufweisenden Unterbrecherscheibe β fokussiert, die durch einen Motor 6a mit z.B. 300-

U/min

400 £ßs in Umlauf gehalten wird und dadurch den Strahl entsprechend pulsmoduliert. Der Strahl wird anschliessend durch ein optisches System 7 am Messort M scharf abgebildet. Das optische System 7 besitzt eine vergleichsweise grosse öffnung, damit der vom Messort M reflektierte und dabei, etwas divergenter gemachte Messtrahl voll durchtreten kann. Um den Mess ort M, d»h. den Auftreffpunkt des Messtrahls auf dem Druckzylinder wahlweise lagenjustieren zu können, ist in den Strahlengang zwischen dem optischen System 7 und dem Messort M ein schwenkbar gehalterter Ablenkspiegel 8 eingefügt. Wie aus der Figur 1 leicht erkennbar ist, verlaufen die beiden Messtrahlenwege einerseits vom Generator 3 zum Messort M und andererseits vom Messort M zum Photowandler zum überwiegenden Teil gleichachsig und werden erst im Wegabschnitt zwischen Unterbrecherscheibe 6 und Sammellinse 5 durch einen unter 45° angeordneten, halbdurchlässigen Spiegel 9 als übliche Ausführungsform eines Strahlenteilers voneinander getrennt.

Das vom Photowandler 4 abgegebene, elektrische Ausgangssignal kann, z.B. auf einem -nicht dargestellten- Oszillographen in der Weise sichtbar gemacht werden, dass das durch den von der druckfarbenfreien Zylinderoberfläche reflektierten Messtrahl ausgelöste Signal als Nullwert, d.h. als Bezugsgrundlinie der

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Oszillographenanzeige benutzt und die bei zunehmender Restfarbendicke auf dem Druckzylinder auftretende Verstärkung des Ausgangssignals, die auf dem Oszillographen durch entsprechende

Höhenverlagerung der Anzeigelinie erkennbar wird, als Dickenwird
messwert benutzt/; bei dessen Norm-Über- oder -Unterschreitung eine manuelle oder automatische Nachregulierung der Rakelstellung ausgelöst wird.

Fig. 2 zeigt -unter Beschränkung auf die zum Verständnis erforderlichen Teile von erfindungsgemässer Messapparatur und Druckwerk-eine praktisch erprobte Raumzuordnung dieser Teile zueinander. Vom Druckwerk üblicher Bauart sind der Druckzylinder D, die den Überschuss der Druckfarbe F zurückhaltende Rakel R, die Papierbahn P und die Andruckrolle G dargestellt* Der Messort M auf dem Druckzylinder. D befindet sich auf dem kurzen Umfangsabschnitt zwischen Rakelaufsetzlinie Ra und Papierbahnanlagelinie Pa. Die Messapparatur ist durch entsprechende Schrägstellung der Grundplatte 2 auf dem Sockel i so ausgerichtet, dass der Messtrahl auf dem am Druckwerk gehalterten Ablenkspiegel 8 und von diesem auf den Messort M gerichtet wird·

Ersichtlicherweise kann die vorstehend beschriebene Messapparatur in ihrem grundsätzlichen Aufbau auch -wie bereits grundsätzlich erwähnt- in Verbindung mit einem pulsierend anstatt konstant strahlenden Lasergenerator verwendet werden. Dann wird die Unterbrecherscheibe überflüssig oder sogar störend, und fernerhin wird vorzugsweise das optische Strahlenführungssystem so abgewandelt, dass die Laserstrahlen ohne Zwischenfokussierung in der Ebene der Unterbrecherscheibe direkt auf den Messort auf dem Druckzylinder scharf gebündelt werden.

Da Lasergeneratoren im allgemeinen äusserst fein gebündelte Strahlen abgeben, bedarf es bei solchen Laserstrahlen keines optischen Fokussiersystems, um am Messort auf dem Druckzylinder eine Punktbelichtung zu erzeugen. Da, wie an früherer Stel-

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le bereits erwähnt wurde, der reflektierte Messtrahl merklich divergent ist, besteht eine Möglichkeit zu weiterer apparativer Vereinfachung darin, dass man für die Helligkeitsbestimmung des reflektierten Messtrahlanteils nur dessen gestreuten Anteile auswertet. Daraus lässt sich auch eine Aussage über die Rauhheit der Druckzylinder-Oberfläche gewinnen. Diese Anteile kann man dann in ihrer Gesamtheit mit bekannten optischen Mitteln, die Keilwirkung ausüben, aus der gemeinsamen optischen Achse von einfallendem und in sich zurückgeworfenem Zentralstrahl seitlich verlagern und z.B. auf einem neben der Zentralstrahlachse montiertem Photowandler in gewünschter Bündelung abbilden. Selbstverständlich muss dieses ablenkende optische System in dem Bereich, in dem es vom Zentralstrahl passiert wird, optisch neutral, d.h. z.B. durchlocht sein. Anstelle des seitlich ablenkenden optischen Systems kann man auch ein Toroidlinsensystem anwenden, das die gestreuten Messstrahlanteile in einer zur Zentralachse konzentrischen Ringebene abbildet, in der man den Photowandler z.B. in. Form einer bekannten, ringflächigen Selenphotozelle· anordnet. Bei beiden Ausführungsformen spart man den halbdurchlässigen 45°-Spiegel und den ihm innewohnenden, 5 Obigen Verlust an Messtrahlenenergie ein.

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Claims (1)

1. - ίο -

   Mamiliano Bin!
   München

   Patentansprüche

   Verfahren zum Peststellen und gegebenenfalls''-selbsttätigen Einregeln der Relativstellung und/oder des Drucks zwischen Rakel und Druckzylinder beim Rakel-Rastertiefdruck, dadurch gekenn ze lehn et* dass als Regelwert für die Rakelstellung die Dicke der von der Rakel durchgelassenen Restfarbschicht auf der Druckzylinderoberfläche verwendet wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r ο h gekennzeichnet, dass als Regelwert das Abschwäohungsvermögen der Restfarbschicht für monochromatisches Licht und Insbesondere Laserstrahlen verwendet werden·

   3, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene gemäss Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Bestandteile einen Lasergenerator (3), einen Photowandler (4) und in den Strahlenwegen einerseits zwischen Lasergenerator und Messort (M) auf dem Druckzylinder (D) und andererseits zwischen diesem Messort und dem Photowandler angeordnete StrahlenfUhrungsmittel aufweist«

   km Vorrichtung nach Anspruch 3» d a d u r o. h gekennzeichnet, dass die Strahlenführungsmittel so ausgestaltet und angeordnet sind, dass die beiden Strahlenwege zum grössten Teil gleichachsig sind, und ein Strahlentrenn-

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   mittel vorgesehen ist, um die beiden Strahlenwege bezüglich ihres restlichen Teils aufzuspalten.

   5. Vorrichtung nach Anspruch J oder 4, d a d u r c h g ekennzeichnet, dass sie Mittel zur Erzeugung von periodischen Und insbesondere impulsartigen Ausgangssignalen des Photowandlers aufweist«

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5# "d a d u 'r c h gekennzeichnet, dass sie einen Puls-Laser aufweist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen konstant strahlenden Lasergenerator und im Strahlenweg zwischen Lasergenerator und Photowandler einen Strahlenimpulse erzeugenden Unterbrecher (4) aufweist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen mechanisch betriebenen Unterbrecher (Loch- oder Schlitzscheibe) aufweist.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennze lehnet, dass das Strahlentrennmittel aus einem unter 45° in den gemeinsamen· Strahlengang eingefügten, halbdurchlässigen Spiegel (9) besteht.

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche J bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Photowandler (4) ein Phototransistor ist.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche j5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenleitmittel aus optischen Linsen und Spiegeln be-

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   stehen, von denen der dem Messort auf dem Druckzylinder benachbarte Spiegel (8) schwenkbar gehaltert ist.

   12· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenleitmittel zumindest teilweise aus sogenannter Faseroptik bestehen,

   13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12» dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlenweg Strahlenverteilungsmittel vorgesehen sind, um den Messtrahl periodisch nacheinander auf verschiedene axiallängs verteilte Messorte auf der Druckzylinderoberfläche und von ihnen weg zu leiten·

   14. Vorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenverteilungsmittel aus einer Mehrzahl von Strahlversetzungs-Spiegelpaaren bestehen, von denen der im Hauptstrahlenweg liegende Spiegel allen Paaren gemeinsam ist, während der andere Spiegel jedes Paares ein- und ausschwenkbar montiert 1st·

   15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Lasergenerator (3), einem Strahlenunterbrecher in Form einer von einem Motor (6a) angetriebenen, umlaufenden, zahnbesetzten Scheibe (6), einer im Strahlengang zwischen Generator (3) und Unterbrecher (6) angeordneten Sammellinse (5), die den Laserstrahl auf die zahnbesetzte Scheibenperipherie fokussiert, einem im Strahlengang zwischen Unterbrecher (6) und Messort (M) auf dem Druckzylinder (D) angeordneten, weit geöffneten Linsensystem (7), das den in der Ebene des Unterbrechers (6) fokussierten Laserstrahl auf dem Messort (M) scharf abbildet, ein/im

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   Strahlengang zwischen Linsensystem (7) und Messort (M) schwenkbar angeordneten Ablenkspiegel (8), einem im Strahlengang zwischen Unterbrecher (6) und Sammellinse (5) unter 45° angeordneten, halbdurchlässigen Spiegel (9), der den vom Messort M reflektierten Messtrahl um 90⁰ ablenkt, und einem Photowandler (4) besteht, der den abgelenkten Messtrahl auf seiner Empfangsfläche auffängt und ein der Intensität des empfangenen Messtrahls äquivalentes, elektrisches Ausgangssignal lieferte

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