DE3146468A1 - Multiplexkonzept fuer ein digitales optisches teilnehmeranschlussnetz - Google Patents
Multiplexkonzept fuer ein digitales optisches teilnehmeranschlussnetzInfo
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Description
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- Multiplexkonzept für ein digitales optisches Teilnehmer-
- anschlußnetz Zweck und Anwendungsgebiet Die Erfindung betrifft ein Multiplexkonzept zur Übertragung der Signale verteilter Dienste (Fernsehen, Videotext zur rundfunk) und vermittelter Dienste (Fernsprechen, Bildfernsprechen, Datex, Bildschirmtext, Telefax ect.) von einer Zentrale zu einzelnen Teilnehmern und - soweit erforderlich -aucr in der Gegenrichtung über optische Wellenleiter in digi taler Form. Die vermittelten Dienste, d.h. Kommunikationsdienste relativ niedriger Bitrate sollen im folgenden entsprechend der englischen Abkürzung Integrated Services Digital Network als ISDN-Dienste bezeichnet werden. Hin- und Rückrichtung werden durch je einen Bitstrom repräsentiert.
- Deshalb ist besonderes Augenmerk auf die zu verwendende Multiplextechnik zu richten.
- Stand der Technik Es sind Verfahren bekannt, bei denen die Signalverarbeitung für den genannten Zweck in analoger Form oder gemischt analogdigital, oder aber auch rein digital vorgenommen wird, vergl.
- NTG-Fachberichte, Band 73 "issls 80" (International Symposium on Subscriber Loops an Services), VDE-Verlag GmbH, Berlin.
- Bei den rein digitalen Verfahren steht bei der Übertragung über den Lichtwellenleiter von der Zentrale zum Teilnehmer für die Signale verschiedener Kanäle ein Wellenlängenmultiplex im Vordergrund, d.h. auf verschiedenen Frequenzen schwingende optische Sender werden von den Signalen unterschiedlicher Quellen moduliert (NTG-Fachberichte, Bend 73, "Issls 80", Tetsuya Miki, Koichi Aaatani, Yukifusa Okano, A Design Concept on Fiber-Optic Wavelength-Division-Multiplexing Subcriber Loop System).
- Kritik-des Standes der Technik Das letztgenannte Verfahren erfordert einen nicht unerheblichen Aufwand an optischen und elektrooptischen Komponenten, die zumindest z.Zt. noch die Wirtschaftlichkeit solcher Systeme einschränken. Wesentlich wirtschaftlicher es, die gesamten anfallenden Bitströme der Hin- bzw. Rückrichtung auf je eine einzige optische Trägerfrequenz aufzumodulieren.
- Dazu ist es notwendig, die Signale der verschiedenen zu berücksichtigenden Dienste durch eine digitale Multiplextechnik zu eine Bitatrom pro Richtung zusa=enzufassen. Dies ist nur möglich, werm die zu den verschiedenen Signalen gehörenden Takte in einem ganzzshligen oder gebrochenen rationalen Verhältnis zueinander stehen und phasenstarr zueinander sind.
- Eine derartige Voraussetzung kann - zumindest für einen Teil der Signale - nicht als gegeben angesehen werden. Es sind deshalb bestimmte Maßnahmen zur Synchronisierung vorzusehen.
- Aufgabe Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein X,ultiplexkonzept für ein digitales optisches Teilnehmeranschlußnetz anzugeben, bei dem in einer Breitbandkommunikationszentrale die von verschiedenen Quellen kommenden Bitflüsse auf einen zentralen Takt synchronisiert und zusammengefaßt werden, die dann beim Teilnehmer in Teilnehmeranschlußgeräten wieder auf die verschiedenen Endgeräte der Teilnehmer verteilt werden.
- Verfahren zur Synchronisierung der von verschiedenen Quellen stammenden Signale auf einen zentralen Takt sind bekannt und z. B. von W. Dietze: "Übersicht und Vergleich von Taktanpassungsverfahren" in den Nachrichtentechn. Fachberichten Band 42 (1972), VDE-Verlag Berlin, beschrieben. Dort werden Signale von im wesentlichen ähnlicher Herkunft und dementsprechend ähnlicher Bitrate vereinigt.
- Im Gegensatz hierzu stellt sich die Aufgabe der Erfindung verwickelter dar. Das liegt einmal an der Forderung, daß Verteil- und Eommunikationsdienste zusammengefaßt werden sollen. Bei den Kommunikationediensten müssen gleich große Bitflüsse auch vom Teilnehmer zur Breitbandkommunikationszentrale zurück übermittelt werden. Zum anderen rühren sowohl Verteil- als such Kommunikationsdienste untereinander von verschiedenen Quellen her und haben demzufolge einen unterschiedlichen Bedarf an Übertragungskapazität.
- Die oben dargestellte Aufgabe der Erfindung würde bei konventionellen Lösungsmethoden für jeden Dienst verschiedene Multiplexer bzw. Demultiplexer und damit einen großen Aufwand erfordern.
- Lösung -Die Erfindung löst die angeführten Schwierigkeiten dadurch, daß sowohl in der Breitbandkommunikationszentrale als auch in den Teilnehmeranschlußgeräten die von den Kommunikatlonsdiensten stammenden Bitflüsse jeweils abgehender Richtung zu Standard-Bitflüssen vereint sind, welche in ihrer über tragungskapazität der eines Programms der breitbandigen Verteildienste (TV) entsprechen und erlauben, die Bitflüsse der Kommunka-tionsdienste'niedriger Bitrate (ISDN) mit denen hoher Bitrate (BiF) gemeinsam zu übertragen.
- Weitere Ausgestaltung Die Standardbitflüsse der TV-Programme durchlaufen vor der Multiplexbildung zunächst noch eine Verteilvermittlung, die über einen besonderen Rückkanal vom teilnehiaerseitigen Teilnehmeranschlußgerät gesteuert wird. Einer der dem Teilnehmer zur Verfügung stehenden Standardbitflüsse kann wahlweise für Bildfernsprechzwecke benutzt werden. Neben drei Standardbitflüssen wird jedem Teilnehmer ein halber Standardbitfluß zugeordnet, mit dem wahlweise 24 digitalisierte atereophonische Horrundfunkkanäle oder eine niedrigere Anzahl besonders verarbeiteter Hörrundfunkkanäle,die beim Teilnehmer mit einem konventionellen UEW-Empfänger empfangen werden können, übertragen werden. Bei der endgültigen Bildung des über den Lichtwellenleiter zu übertragenden Ausgangsbitflusses werden die drei StandardbitflSsse und das Hörrundfunkmultiplex mit einer Zusatzkapazität des halben Standardbitflusses in einem Synchronmultiplexer zusammengefaßt. Diese Zusatzkapazität hat die Aufgabe, den seriellen Ausgangsbitfluß des Synchronmultiplexers mit einem für die Übertragung über Lichtwellenleiter LWL geeigneten Leitungscode zu versehen.
- Der Leitungscode wird dabei so gewählt, daß der Ausgangsbitfluß keinen Gleichstromanteil und möglichst geringe Spektralanteile bei niedrigen Frequenzen enthält. Außerdem werden im codierten Signal in jedem Fall so viele Umschaltungen zwischen 0- und 1-Bit garantiert, daß eine Taktrückgewinnung im Teilnehmeranschlußgerät leicht möglich ist. Zusätzlich wird durch die Zusatzinformation eine besonders schnelle und einfache Synchronisierung des Demultiplexers beim Teilnehmer ermöglicht.
- Durch die Vereinheitlichung der Bitflüsse der Kommunikationsdienste in Hin- und Rückrichtung auf einen Standardbitfluß, der dem eines digitalisierten TV-Programms entspricht, kommt man zu übersichtlichen Lösungen und mit wenigen Gerätetypen aus. Trotzdem ist es möglich, alle von der Zentrale zum Teilnehmer und umgekehrt zu übertragenden Signale zu je einem einzigen Bitatrom im Zeitvielfach zusammenzufassen, unabhängig davon, ob die zu den digitalen Signalen gehörenden Takte zueinander synchron sind.
- Beschreibung eines AusführungsbeisPiels Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 und 2 dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Blockschaltbild der Breit-bandkommunikationszentrale, Fig. 2 dasjenige des Teilnehmernnschlußgerätes In Fig. 1 sind die für alle Teilnehmer gemeinsam vorgesehenen Schaltungsteile durch eine strichlierte Trennlinie von denen unterschieden, die jedem Teilnehmer individuell zugeordnet sein müssen.
- Übertragungsrichtung von der Breitbandkommunikationszentrale zum Teilnehmer Auf 15 Leitungen gelangen die Digitalsignale von 15 digitali-Werten Fernsehsignalen DSTV mit den Eingangsbitflüssen 1 zu 15 Standardmultiplexern MUX C. Die Eingangsbitflüsse 1 sind zueinander plesiochron, d.h. sie sind nominell gleich groß, können aber um z.B. 10 6 voneinander abweichen. In den Standardmultiplexern MUX C werden nach einem bekannten Taktanpassungaverfahren die Eingangsbitflüsse 1 an den Takt tZ der Breitbandkommunikationszentrale so angepaßt, daß an + sämtlichen Ausgängen zueinander synchrone Bitflüsse 1 erscheinen, die im folgenden als Standardbitflüsse bezeichnet werden. Es gilt die Beziehung: #1 = #1 + (##)1 + (##)2.
- (##)1 ist eine Zusatzkapazität, die der Taktanpassung, der Rahmensynchronisierung und eventuell Signalisierungszwecken dient. Die Zusatzkapazität O 0)2 bleibt zunächst noch frei.
- Die 15 Standardmultiplexer MUX C existieren nur einmal für die ganze Zentrale. Ihre Standardbitflüsse 1+ werden den teilnehmerindividuellen Einrichtungen einer Verteilvermittlung TV-VSt zugeführt. Die Verteilvermittlung TV-VSt hat einen 16, Eingang, an dem bei Bedarf ein digitalisiertes Bildfernsprechsignal BiF ebenfalls mit dem Standardbitfluß 1+ anliegt, das zuvor in einem teilnehmerindivi'duellen Standardmultiplexer MUX C ebenfalls auf den Takt tZ der Zentrale taktangepaßt wurde. Es wird davon ausgegangen, daß zum Zwecke einer Vereinfachung der Nultiplextechnik jedenfalls in der Zentrale der Elngangsbitfluß der Bildfernsprechsignale BiF ebenfalls 1 beträgt (auf der Übertragungsstrecke kann sie z.B. niedriger sein).
- Die teilnehmerindividuelle Verteilvermittlung TV-VSt, auf deren Steuerung weiter' unten eingegangen wird, hat also 16 Eingänge für den. Standardbitfluß; aber nur 3 Ausgänge der gleichen Geschwindigkeit. Jeder dieser Ausgänge kann auf Anforderung durch den Teilnehmer mit einem der 15 Fernsehsignale belegt werden.
- Wahlweise kann in einem Ausgang das Biidfernsprechsignal BiF entnommen werden.
- Zwei der drei Ausgänge der Verteilvermittlung TV-VSt sind unmittelbar mit einem ebenfalls teilnehmerindividuellen Synchronmultiplexer MUX A verbunden. An den dritten Ausgang ist ein plesiochroner Standardd emultiplexer DEMUX C mit einem Standardmultiplexer MUX C in Reihe geschaltet. Diese Maßnahme dient dazu, die noch freie Zusatzkapazität (##)2 unter Anwendung von Taktanpassungsmethoden mit einem Eingangsbitfluß 2 zu belegen, der im Zeitmultiplex teilnehmerindividuell alle Signale der Dienste eines ISDN-Netzes überträgt. Der von diesem ankommende Bingangsbitfluß 2 kann ebenfalls plesiochron zum Takt tz der Zentrale sein.
- Am Ausgang des genannten Standardmultiplexers MUX C steht demzufolge wieder ein Standardbitfluß 1+ zur Verfügung.
- Dem Synchronmultiplexer MUX A werden damit zunächst drei Standardbitflüsse 1+ zugeführt. Im Synchronmultiplexer MUX wird zusätzlich eine Bitrate von genau einem halben Standardbitfluß 1+ eingefügt; außerdem wird über einen vierten Eingang ein weiterer halber Standardbitfluß 3+ = 1 eingespeist.
- 7 Nach der synchronen Multiplexbildung im Synchronmultiplexer EX A gibt dieser einen Ausgangsbitfluß 4 = 4 x 1+ ab, das ist der Bitfluß, der nach Durchlaufen eines elektrooptischen Wandlers E/O und einer x-Weiche Über den Lichtwellenleiter LWL zum Teilnehmer übertragen wird.
- Die im Synchronmultiplexer MUX A erzeugte und eingefügte Bitrate 1+ + dient folgendem Zweck: 2 Sie tritt nach jeweils 7 seriellen Bits des Ausgangsbitflusses 4 in diesem als 8. Bit auf, dessen Wert sich nach der Differenz der Summe aller bis dahin übertragenen 0- und 1-Bits richtet und damit anzeigt, ob die ihm unmittelbar vorausgegangenen 7 Bits des Ausgangsbitflueses 4 unverändert oder mit invertierten Werten dem elektrooptischen Wandler zugeführt wurden.
- Der vorstehend erwähnte Bitfluß B,+ geht durch Taktanpassung an den zentralen Takt tz in einem plesiochronen Digitalmultiplexer MUX C' aus einem plesiochronen Bitfluß #3 hervor. Der plesiochrone Digitalmultiplexer MUX C' entspricht in Aufbau und Aufgabenstellung dem Standardinultiplexer MUX C, lediglich die Datengeschwindigkeit ist halbiert (#3 = 1). Der Bitfluß 3 enthält alternativ 24 digitale stereophonische Tonsignale, oder ein analog-digitalgewandeltes Frequenzvielfach frequenzmodulierter stereophonischer Hörrundfunkkanäle. Die Quellen für sind also entweder ein Tonmultiplexer MUX Ton oder eine Einrichtung A/DS. Die Wirkungsweise beider Einrichtungen ist nicht Gegenstand dieser Erfindung.
- Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der teilnehmerseitigen Multiplex- bzw. Demultiplexeinrichtung. Der über den Lichtwellenleiter LWL empfangene Bitfluß gelangt nach Durchlaufen der 1 -Weiche, des optoelektrischen Wandlers O/E und des Regenerativverstärkera R an den Eingang des Synchronnultiplexers DEMUX A, wo die Aufteilung in drei Standardbitflüsse #1 #1+ und einen Bitfluß 3+ erfolgt. In nachgeschalteten plesiochronen Standarddemultiplexern DEMUX C bzw. DEMUX C' werden die in der Zentrale erfolgten Taktanpassungsvorgänge rückgängig gemacht, so daß sich wieder die ursprünglichenSingangsbitflüsse 1 und #3 ergeben. Diese Maßnahme ist erforderlich, weil nur dadurch die Pulsrahmen der Bitflüsse 1 und #3 wiedererkannt werden können. Die drei Bitflüsse 1 entsprechen den drei über die amtsseitige Verteilvermittlung TV-VSt dem Teilnehmer zugeschalteten digitalisierten Fernsehsignalen DSTV1 bis DSTV3, die mit entsprechenden Empfängern weiterverarbeitet werden können. DSTV3 kann wahlweise auch das Empfangssignal des Bildfernsprechanschlusses BiF beinhalten.
- Der Eingangsbitfluß #3 wird je nach Schaltung inder Zentrale einem digital arbeitenden Tonsignalempfänger DT für 24 Programme, oder einem Umsetzer DS/A zugeführt. An den Ausgang des Umsetzers DS/A kann ein konventioneller Empfänger iS-Turner für frequenzmodulierte, stereophonische Hörrundfunksignale angeschlossen werden.
- Bei der Beschreibung der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung in der Breitbandkommunikationszentrale war erwähnt worden, daß die Zusatzkapazität ()2 eines der Standardbitflüsse mit dem Eingangsbitfluß 2 belegt wird, der im Zeitmultiplex teilnehmerindividuell alle Signale der Dienste eines ISDN-Netzes überträgt. In einem der drei Standardmultiplexer DEMUX C wird nun dieser Eingangsbitfluß 2 wieder ausgeblendet, so daß er dem Teilnehmer zur Weiterverarbeitung in den Endgeräten für die ISDN-Dienste zur Verfügung steht.
- tbertraRungsrichtung vom Teilnehmer zur Breitbandkommunikationazentrale Wie in Fig. 2 angedeutet, sind vom Teilnehmer zur Zentrale folgende Eingangsbitflüsse zu übertragen: 2 für die Signale der ISDN-Dienste,. 1 für das Signal des BiF-Dienstes und drei Steuersignale S1 bis S3 zur Auswahl der Fernsehprogramme in der Verteilvermittlung TV-VSt zur Belegung der drei dem Teilnehmer zugeschalteten Fernsehkanäle. Die drei Steuersignale S1 bis S3 repräsentieren einen Bitfluß sehr niedriger Datengeschwindigkeit. Sie werden mittels einer Digitalsignaleinfügungseinrichtung DSE auf freigehaltenen Plätzen des Eingangsbitflusses #2 untergebracht. Die Bitflüsse #1 und werden in einem Standardmultiplexer MUX C (analog zur Vorgehensweise in der Zentrale) zu einem Standardbitfluß 1+ zusammengefaßt. Nach Durchlaufen eines elektrooptischen Wandlers E/O und einer x-Weiche wird das Signal an die Glasfaser LWL abgegeben.
- In der Zentrale (Fig. 1) wird das vom Teilnehmer empfangene Signal nach Passieren einer -Weiche und eines optoelektrischen Wandlers O/E zunächst im Regenerativverstärker R regeneriert und danach in einem Standardmultiplexer DEMUX C in die Eingangsbitflüsse 1 für den BiF-Dienst und 2 für den ISDN-Dienst aufgeteilt. Die ankommenden und abgehenden Bitflüsse 1 und werden den Vermittlungsstellen BiF-VSt bzw. ISDN-VSt der entsprechenden Dienste zugeführt. Zuvor werden noch über eine Digitalsignaleinfügungseinrichtung DSE' die Steuersignale S bis S3 aus dem Bitfluß 2 ausgeblendet und der Verteilvermittlung TV-VSt zugeführt.
- Die Übertragung der optischen Signale für Hin- und Rückrichtung erfolgt bei unterschiedlichen Wellenlängen.
Claims (6)
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- Multiplexkonzept für ein digitales optisches Teilnehmeranschlußnetz (6) Patentansprüche X MultipleSkonzept für ein digitales optisches Teilnehmeranschlußnetz, bestehend aus einer 3reitbandkonununikationszentrale, in der die von verschiedenen Kommunikations-und Yerteildiensten kommenden Bitflüsse auf einen zentralen Takt synchronisiert und zusammengefaßt werden, und Teilnehmeranschlußgeräten zum Aufteilen der vereinten Bitflüsse auf die verschiedenen Endgeräte der Teilnehmer, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, a) daß sowohl in der Breitbandkommunikationszentrale als auch. in den Teilnehmeranschlußgeräten die von den Kommunikationsdiensten stammenden Bitflüsse Jeweils abgehender Richtung zu Standardbitflüssen vereint sind, welche aa) in ihrer Übertragungskapazität der eines Programms der breitbandigen Verteildienste (TV) entsprechen und bb) erlauben, die Bitflüsse der Kommunikationsdienste niedriger Bitrate (ISDN) mit denen hoher Bitrate (bis) gemeinsam zu übertragen.
- 2, Multiplexkonzept nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale der Breitbandkommunikationszentrale: b) die von den Verteildiensten (15 TV-Kanäle) und den abgehenden Kommunikationsdiensten (BiF) jeweils hoher Bitraten stammenden Eingangsbitflüsse #1 werden jeweils nach Durchlaufen eines plesiochronen Standard-Multiplexers (ux C) unter Hinzufügen einer der Taktanpassung, Synchronisierung usw. dienenden Zusatzkapazität (##)1 und einer zunächst nicht belegten Zusatzkapazität (##)2 in je einen Standardbitfluß #1+ mit dem zentralen Takt tz der Breitbandkommunikationszentrale umgewandelt, c) die Standardbitflüsse werden einer teilnehmerindividuellen Verteilvermittlung,(TV-VSt) zugeführt, in der der Teilnehmer über einen mit den ankommenden Sommunikationsdiensten (BiF, ISDN) vereinten Rückkanal drei Standardbitflüsse gleichzeitig auswählen kann, d) in einem der drei wählbaren Standardbitflüsse P1+ wird nach vorhergehender Rahmenerkennung in einem Standard-Demultiplexer (DEMUX C) der von den Kommunikationsdiensten niedriger Bitrate (ISDN) ausgehende Eingangsbitfluß 2 an der Stelle der nicht belegten Zusatzkapazität (##2) eingefügt und in einem nachgeschalteten Standard-Multiplexer (MUX C) wieder zum Standardbitfluß 1+ ergänzt, e) die drei wählbaren Standardbitflüsse liegen an einem Synchronmultiplexer (MUX A) und ergeben zusammen mit einem vierten Standardbitfluß 1+ einen Ausgangsbitfluß #4, der nach elektrooptischer Wandlung (E/o) Über eine optische Weiche ( ;-Weiche) zum Teilnehmer gesendet wird, f) der vierte Standardbitfluß setzt sich zur Hälfte aus einer Zusatzkapazität zum Erzielen eines für die Glasfaserübertragung besonders geeigneten Leitungscodes und zur anderen Hälfte aus in besonderen plesiochronen Multiplexern (MUX C') dem Zentraltakt tz angepaßten Eingangsbitflüssen #3 mit halbierter Bitrate zusammen, die aus Verteildiensten niedrigerer Bitrate (Hörfunkprogramme) stammen (Fig. 1), 3. Multiplexkonzept nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale der feilnehmeranschlußgeräte: g) der über Glasfaser (LWL) vom Teilnehmer empfangene Eingangsbitfluß wird nach optoelektronischer Wandlung (0/s) und Regenerierung (R) einem synchronen Demultiplexer (DEMUX A), drei nachgeschalteten plesio- chronen Standarddemultiplexern (DEMUX C) für die Verteildienste hoher Bitrate (TV) und einem besonderen plesiochronen Demultiplexer (DEMUX C') für die Verteildlenste niedriger Bitrate (Hörfunk) unter Wiedergewinnung der Eingangsbitflüsse #1 und #3 zu geführt, wobei einer der drei Standarddemultiplexer (DEMUX C) wahlweise für die Kommunikationsdienste (BiP, ISDN) vorgesehen ist, h) die vom Teilnehmer ausgehenden Kommunikationsdienste hoher Bitrate (BiF) mit dem Eingangsbitfluß 1 und die niedriger Bitrate (ISDN) mit dem Eingangsbitfluß werden getrennt auf einen Standardmultiplexer (MUX C) gegeben, wobei der Eingangsbitfluß 162 außerdem in einer Dateneinfügungseinrichtung (DSE) die Steuersignale (S1, S2, S3) für die Verteilvermittlung aufnimmt.
- 4. Multiplexkonzept nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplexer (MUX C, MUX C') für die Verteildienste zentral, die Standardmultiplexer bzw. Demultiplexer (MUX C, DEMUX C) für die Kommunikationsdienste dagegen teilnehmerindividuell vorgesehen sind (Fig. 1).
- 5. Multiplexkonzept nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eingangsbitfluß #3 wahlweise 24 digitalisierte stereophonische Hörfunkprogrammkanäle oder eine niedrigere Anzahl besonders verarbeiteter, beim Teilnehmer mit konventionellen UKW-Empfängern empfangbarer Hörfunkkanäle Über tragen werden (Fig. 1).
- 6. Multiplexkonzept nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Synchronmultiplexer (MUX A) nach je 7 seriellen Bits des Ausgangsbitflusses #1 ein 8. Bit aus dem 4. freigebliebenen halben Standardbitfluß eingefügt wird, dessen Wert sich nach der Differenz der Summe aller bisher übertragenen 0- und I-3its richtet und damit anzeigt, ob die nnmittelbar vorausgegangenen 7 Bits des Ausgangsbitflusses unverändert oder mit invertierten Werten ausgesendet wurden (Fi. 1).
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |