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Mini-Kurs

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                                                                                          Wels, am 2015-12-24

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Untergeordnete Seiten (4):

Siehe auch

http://sites.schaltungen.at/elektronik/schaerer
http://sites.schaltungen.at/elektronik/elektronik-minikurs
http://sites.schaltungen.at/elektronik/digital-technik/mini-kurs




Inhaltsverzeichnis
  1. Einleitung
      1.1 Funkschaltuhrenmodul SC-77-M von Conrad
      1.2 Das Schalten mit Transistoren hat Vorrang
  2. Schalten mit NPN- und PNP-Transistoren
       2.1 Exotische Schaltung für geringen Spannungsabfall
  3. Schalten mit NPN-Darlington-Schaltung
  4. Schalten mit komplementärer Darlington-Schaltung
  5. Schaltmodul und Schaltverstärker
  6. Schaltverstärker, die erste Lösung
  7. Alternative: MOSFET-Schaltverstärker
  8. Erste Lösung mit MOSFET
       8.1 Problem mit langer Leitung
  9. Zweite Lösung mit MOSFET und NPN-Transistor
10. Eine bessere SC77M-Schaltung
11. Linkliste

Das ursprüngliche Thema dieses Elektronik-Minikurses war und ist das praxisbezogene Erlernen einer einfachen Transistorschaltung mit bipolaren Transistoren (BJT) zum schnellen Schalten von Spannungen mit kleinen Strömen. 
Man kann universelle Transistoren einsetzen, die hauptsächlich für niederfrequente analoge Anwendungen (Verstärker, Filter) gedacht sind, sofern die niedrige Schaltgeschwindigkeit genügt. 
Was bei diesen NF-Transistoren täuscht, ist die oft hohe Transitfrequenz von mehr als 100MHz. 
Man denkt da leicht, das sind ja nur 10ns und damit lässt sich leicht auch ein schnelles Ein- und Ausschalten von Spannungen realisieren. 
Aber ganz so einfach ist das nicht. Da muss man schon Transistoren suchen, welche Wertangaben in den Einschalt-(Turn-On-Time), Speicher- (Storage-Time) und Ausschaltzeiten (Turn-Off-Time) enthalten und diese Werte müssen, wenn notwendig, im 10ns Bereich oder sogar darunter liegen. In einem späteren Update wurde das Thema zum Schalten mit Transistoren mit MOSFETs erweitert. 
Speziell dann wenn man mit hohem Eingangswiderstand schalten will, gibt es das Problem mit dem Miller-Effekt. 
Diesen gibt es natürlich ebenso beim BJT und auch bei den Vakuum-Röhren von anno dazumal. 
Jedes verstärkende Element hat dieses Problem. Ein weiterer Geschwindigkeitsdämpfer ist der Sättigungs-Effekt beim BJT. 
Wie man damit umgeht, liest man in diesem Minikurs und ist hier im Titelbild mit Bild A2 angedeutet. 
Kombiniert man die beiden Schaltungen A1 und A2 zu einer Schaltung A3, löst man beide Probleme zugleich. 
Man reduziert den Miller-Effekt und den Sättigungs-Effekt. Wozu der unkonventionelle Widerstand R? dient, liest man ebenfalls in diesem Minikurs. 

AKTUELLES UPDATE: 
Hier wird eine Methode vorgestellt, wie man beim Runterschalten von Ue auf GND, mit Hilfe eines zusätzlichen PNP-Transistors (BJT), Ladungsträger aus der Basis des schaltenden NPN-Transistors ausräumen kann. 
Bild B2 unterscheidet sich von Bild B1, dass zusätzlich der Millerkiller-Kondensator zum Einsatz kommt, um den Miller-Effekt zu reduzieren. 
Dies betrifft signifikant den Einschaltvorgang des Schalt-NPN-Transistor und zwar so sehr, dass 
z.B. eine Flankenzeit von 1µs auf 50ns reduziert wird mit einer Kapazität von nur 1nF. 
Es gibt dazu ein praktisches Experiment.Quelle:


https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powsw1.htm
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powsw2.htm





JFET BF245A-C obsolet:
Der JFET BF245A kommt in einigenElektronik-Minikursen zum Einsatz.
Dieser JFET wird seit April 2013nicht mehr hergestellt.
An seiner Stelle tritt der JFET J113.
DieDetails dazu erfährt man inDer analoge Schalter I (der JFET).
Eine alternative Methode zum Schalten analoger Spannungen mit bipolarenTransistoren (BJT) liest man inDer analoge Schalter III.
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/anasw1.htm



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                                  EL
                                  KO


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Im-Fokus-Minikurs: Digitale Inhalte in den Elektronik-Minkursen

23.12.2015 von Thomas Schaerer
IM FOKUS ist eine neue Elektronik-Minikurs-Idee (Juni 2013).
Esgeht darum ein Thema in den Raum zu stellen, das von allgemeinemFachinteresse ist.
Dieses Thema wird so weit wie nötig erklärt.
Oft bietet Wikipedia eine hervorragende einführende Erklärung,wenn es grundlegend mit Physik zu tun hat.
Es werdenElektronik-Grundlagen- und Elektronik-Minikurse aus dem ELKOvorgestellt, wo das Thema in praktischer Form präsentiert wird.
Ein praktischer Anlass kann sein, wenn ich feststelle, dass inElektronik-Foren/Newsgruppen immer wieder die selben Inhaltebefragt und diskutiert werden.
Diesmal geht es um das Thema digitale Schaltungen und Projekte inden Elektronik-Minikursen.
Eigentlich genügt dazu dieIndexseite. Oft ist es jedoch so, dass der erste Schritt zurLösung eines Problems, der Start einer Suchmaschine ist.
Manfindet u.a. rasch ein oder manchmal auch mehrere Links im ELKO,man liest diese und anderes übersieht man.
DieserIm-Fokus-Minikurs stellt alle Minikurse mit digitalen Inhaltenauf einmal vor.

Im Fokus: Digitale Inhalte in den Elektronik-Minkursen

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/digit.htm



Die Philosophie der Thomas Schaerer Elektronik-Minikurse

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/philos.htm


Schaerers Elektronik-Minikurse praxisnah erleben!


Inhaltsverzeichnis
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Im Fokus: Digitale Inhalte in den Elektronik-Minkursen


Elektronik-Minikurse: Inhaltsverzeichnis WICHTIG: Diverse technische Infos
Elektronik-Minikurse: Philosophie (Sinn, Vorwissen, Praxisbezug)
Hilfe bei Leserfragen. (WICHTIG: Unbedingt zur Kenntnis nehmen!)
Simulieren und Experimentieren, ein Vorwort von Jochen Zilg
Autor: Thomas Schaerer Opamp-Buch Timer555-Buch


Einleitung

Im Fokus ist eine neueElektronik-Minikurs-Idee seit Juni 2013. Es geht darum ein Thema in denRaum zu stellen, das von allgemeinem Fachinteresse ist. Dieses Themawird so weit wie nötig erklärt. Oft bietet Wikipedia eine hervorragendeeinführende Erklärung, wenn es grundlegend mit Physik zu tun hat. Danachwerden Elektronik-Grundlagen- und Elektronik-Minikurse aus dem ELKOvorgestellt, in denen das Thema in praktischer Form präsentiert wird. Einpraktischer Anlass kann es sein, wenn ich feststelle, dass inElektronik-Foren/Newsgruppen immer wieder die selben Inhalte gefragt unddiskutiert werden. Sehr nützlich kann auch de.sci.electronics FAQ & Linklistsein. Ein ganz anderer Grund für die Im-Fokus-Minikurse sindHinweise auf bestehende Elektronik-Minikurse, die nicht wahrgenommenwerden, wenn man stets durch Goggle-Suche nur gerade einenElektronik-Minikurs "erwischt". Die Existenz der Indexseite nützt dawenig, wenn nicht bei passender Gelegenheit auf Teile davon aufmerksamgemacht wird.

Im Zeitalter der Mikroprozessoren, Mikrocomputern, programmierbarenLogikbauelementen wie PLDs, FPGAs und kundenspezifisch integriertenSchaltungen (ASICs) u.s.w. neigt man dazu anzunehmen, dass die einfachendigital integrierten Schaltungen, wie z.B. AND-, NAND-, OR-, NOR-,XOR-Gatter, Flip-flops, Zähler, Schieberegister, Latches etc. nicht odernur sehr selten noch benötigt werden. Richtig ist wohl, dass der Bedarfin den letzten 20 Jahren enorm zurück gegangen ist. Wirft man jedocheinen kurzen Blick in einen der renomierten Elektronik-Diskributors, wieFarnell, sieht es ganz danach aus, dass das Interesse daran noch immerbemerkenswert ist, denn Lagerkosten sind teuer und die leistet sichkeine Firma, wenn (fast) nichts mehr verkauft wird. Hier eine aktuelleMomentaufnahme aus dem Farnell-Angebot vom Dezember 2015.

Für mich bedeutet dies, dass die praxisorienterte Ausbildung betreffsdieser einfachen Logikbausteine nach wie vor wichtig ist. Dazu bietensich zunächst zwei fundamentale Links. Einerseits die Grundlagen vonPatrick Schnabel hier alphabetisch geordnetDigitaltechnik von A bis Zund von mir ein Report zu einem Digital-Design-Seminarvon Texas-Instruments (TI).

Dazu ist noch folgendes erwähnenswert. In den 1970er- bis mindestensgegen Ende der 1990er-Jahre gab es von vielen Halbleiterfirmen,organisiert durch ihre Distributoren, Seminare zum ThemaHalbleiterschaltungstechnik. Natürlich auf die Produkte dieser Firmenbezogen. Nicht alle, aber viele dieser Eintageskurse waren sehrlehrreich und man erhielt gute und anwendungsorientierteDokumentationen. Die Qualität eines Seminars war stets gegeben durchdie Fähigkeiten des Applikations-Ingenieur der Firma. Oft wurden dieseSeminare gratis oder sehr preisgünstig in firmeneigenen Räumen oder inHotels durchgeführt. Die Kaffeepausen und die Mittagsessen dienten auchdem Erfahrungs- und Wissensaustausch. Wer von den älteren "Semestern"erinnert sich noch daran...?

Die nachfolgend gezeigten Elektronik-Minikurse zeigen unterschiedlicheeinfache und aufwendigere Anwendungen. Dabei geht es längst nicht nur umdigitale Vorgänge. Es sind Schaltungen vorhanden, wo digitale Bausteinezur Steuerung analoger Vorgänge dienen. Auch die Steuerung mit der230VAC-Netzspannung ist ein beliebtes Thema. Hier jeweils mit einemRelais als Schnittstelle.

Der 555-Timer-IC, obwohl er ein logisches Ausgangssignal erzeugt, ist hier nurschwach fokussiert. Dies, weil er nicht die selbe Bedeutung hat,wie die digitalen CMOS-, HCMOS- und HCTMOS-IC-Familien. Die CMOS-VersionLMC555 oder TLC555 dient hier einerseits zur230VAC-Netzfrequenz-Synchronisation und als Taktgeber für die digitalenSchaltkreise.

Textlegende:: Der Text unter "Stichworte" und die digitalen ICsim Text sind mit blauer Farbe hervorgehoben. Die ICs der digitalenCMOS-, HCMOS- und HCTMOS-Familien sind zusätzlich unterstrichen.



Minikurs-Projekte - Digitales im Fokus

Tristate-Logik, Grundlage und Praxis: Dieser Kurs erweitert die Logik-Grundlagen des ELKO, beschrieben inDigitaltechnik.Die Tristate-Schaltung im Vergleich zu Gatter-Schaltung zeigt, dass dasUmschalten von digitalen Spannungen mit Tristate-Treibern einfacher zurealisieren ist. Ohne die Tristate-Funktion sind komplexeBus-Schaltungen praktisch nicht möglich.
Stichworte: 74HC125 * 74HC126 *74HC00 *

Pullup-, Pulldown-Widerstand, ... :Pullup-, Pulldown-Widerstand, Massnahmen zur Entstörung bei langerLeitung, Openkollektor, Wired-OR und Latchup-Risiken.
Das richtige Dimensionieren dieser Widerstände und die Entstörung vondigitalen Schaltungen, wenn Schalter oder Taster mit langen Leitungenweit entfernt sind. Unterschiede der Pullup- und Pulldown-Widerständezwischen CMOS- und TLL-Anwendungen. Wie arbeitet einSchottky-Transistor. Pullup- und Pulldown-Widerstände im Batteriebetriebund unbenutzte Logik-Eingänge ohne Pullup- und Pulldown-Widerstände.Schaltungen mit Openkollektor-Ausgängen und die Wired-OR-Verbindung.Latchuprisiken wenn die Betriebsspannungen ungleich sind.
Stichworte: Pullup * Pulldown * Optokoppler *RS-Flipflop * Der prellfreie Schalter/Taster * Schmitt-Trigger * CMOSvs. TTL * LS-TTL * Schottky-Transistor * Störsicher mit langer Leitung *Batteriebetrieb * Elektrostatischer Einfluss * Logikeingänge unbenutzt*

Das RS-Flipflop und die elegante Entstörung: Einquasidiskret realisiertes RS-Flipflop mit NAND- oder NOR-Gates kann manwirksam gegen Störimpulse mit sehr kleinen Impulszeitendesensibilisieren. Oft auch als Nadelimpulse bezeichnet. Der Trickbesteht darin, dass man in einem der beiden Rückkopplungspfade einRC-Verzögerungsglied einbaut. Dies ist das Haupthema. Dazu gehört aberauch die Methode einer einfachen Auto-Resetschaltung mit einemzusätzlichen NAND- oder NOR-Gate. Vorgestellt wird im Fokus derEntstörung von RS-Flipflops eine etwas exotische Version mit einemOpamp...
Stichworte: RS-Flipflop * RS-Flipflop mit Opamp* D-Flipflop * CMOS * HCMOS * Schmitt-Trogger * Entstören * Nadelimpulse* Auto-Reset * Latchup-Effekt *

Dreistufiger Umschalter mit einfachem Kippschalter:Man nehme einen Kippschalter mit Mitte-Nullstellung, etwas Logik und manhat einen 3-stufigen Umschalter für Logik- und Analogsignale. DieAktiv-HIGH und Aktiv-LOW-Methode. Einsatz von Tristate-Treibern sorgtfür einfache Schaltung. Die Methode mit Analogschaltern. Umschalten vondrei Relais, diskret mit Transistor und Dioden oder integriert.
Stichworte: 74HC02 * 74HC126 *74HC4316 * TLC271 * BC550 * BS170 * 1N914 * 1N4148 *

Vom Logikpegelwandler zum Impulsgenerator (Endstufe): Ein Logikpegelwandler wandelt die Spannung eines Logikpegels in einenLogikpegel mit einer anderen Spannung. Dies kann mittels Transistoren,Komparatoren oder sogar auch mit Analog-Switches(CMOS-Transmissions-Gate) realisiert werden. Und damit ist es auchmöglich eine Endstufe für einen Impulsgenerator zu bauen.
Stichworte: DG419 * LM319 * LM339 * TL071 *BD139 * BD140 *

Elektronischer Unterspannungswächter mitAuto-Reset-Funktion: Einfache diskrete Schaltung welche auf dieminimale DC-Spannung vor dem Spannungsregler reagiert. Schaltung mitCMOS-Schmitt-Trigger und Schaltung Voltage-Supervisor TL7702B und TL7705B.Anwendung in einer CMOS-Umgebung.
Stichworte: CD4584B * CD4016B *74HC14 *



Komplexere Minikurs-Projekte mit digitalen Schaltkreisen

Einfach realisierbare Vierkanal-Übersteuerungsanzeige mit LEDs. Erweiterbar! Interessanter Trick von Kombination digitaler und anloger ICs.
Stichworte: Elektromyographie (EMG) * SC-Filter* LM339 (Komparator) * 74HC132 47HC14 (HCMOS:Schmitt-Trigger) * Fenster-Komparator * LM385-2.5 Bandgap *

Akku-Betriebsspannung-Ausschaltverzögerung mit CMOS-Invertern, MOSFET und DIL-Leistungsrelais: Zwei Methoden einer Langzeitausschaltverzögerung mit einem Schaltstrom bis 16 A (230 VAC) und einer Steuerleistung von nur 0.2W.
Stichworte: BS170 * CD4584B *MC14584B * CD40106B * 1N914 * BC550

Der analoge Schalter II: Das MOSFET-Transmissions-Gate grundsätzlich und am Beispiel desQuad-Analog-Switchs MC14066/CD4066.Wichtige technische Infos zur MC14xxx/CD4xxx-CMOS-Familie. ModernerCMOS-Analogschalter mit Logikpegelshifter und ein praktischerEinsatz.

Das MonoFlipflop und eine praktische Anwendung: DasMonoflop kann, einmal gestartet, mit einem zweiten Impuls am selbenEingang, vorzeitig zurückgesetzt werden. Diese Schaltung hat dieEigenschaft eines Toggle-Flipflop und eines Monoflop und für diesebeiden Funktionen benötigt es ein einziges D-Flipflop (CD4013B). Das zweite D-Flipflop diesesIC dient als retriggerbares Monoflop zum Entprellen eines Tasters.Zwei unterschiedliche Arten der Retriggerns werden hier deutlich miteinem Diagramm thematisiert. Praktische Anwendung:Batteriebetriebene kleine Testschaltungen.
Stichworte: MM74C04 (CMOS-Iverter ohneBuffer) * CD4013B(MC14013B) * Pullupwiderstand *Pulldownwiderstand * BC550 * BC560C * 1N914 *

Langzeit-Timer-Schaltungen mit den Frequenzteilern CD4020B und CD4040B: Hochstabiler Langzeittimer mit mittelfrequentem Taktoszillator und Frequenzteiler mit hohem Teilungsfaktor und netzfrequenzsynchroner, in Stufen einstellbarer Langzeittimer.
Stichworte: Variabler Timer: 1 bis 10 Minuten *Variabler Timer 1 bis 10 Stunden * NetzfrequenzsynchonisierterFixzeit-Timer *

Erst das Modem, dann der Router...   R O U T E R - D E L A Y:Diese Schaltung ist in diesem Index-Segment, weil das Timer-IC CD4541B zum Einsatz kommt, der einegewisse Ähnlichkeit hat zu den beiden Frequenzteiler-IC CD4020B und CD4040B. Allerdings hat der CD4541B den Nachteil, dass dieFrequenzteilung nur sehr grob einstellbar ist, jedoch die Beschaltungfür eine Verzögerungs- oder Timerschaltung (Monoflop-Funktion) ist sehrviel einfacher. Die Titel sagt worum es bei dieser Schaltung geht. DerRouter sollte stets verzögert nach dem Modem eingeschaltet werden. Esist eine sehr praktische Anwendung, die für viele Internet-User, welchedas Flair haben Elektronik nachzubauen und verstehen zu lernen, sehrnützlich sein kann.

50-Hz-Notchfilterbank in SC-Filter-Technik (Teil 2): Es geht um einen PLL-Frequenzmultiplier, der die Taktfrequenz der SC-Filter mit der 50-Hz-Netzfrequenz synchronisiert. Auch interessant für Leute die nur etwas zur PLL-Technik erfahren wollen!
Stichworte: PLL-Prinzip * Frequenzmultiplier *Tristate * 50-Hz-Notchfilterbank * LMC555 * LM317 * LM337 * CD4046B(MC14046B) *

Sinusgeneratoren und der SC-Sinusgenerator: Der Weg führt über den Wien-Robinson-Oszillator, über unterschiedliche Methoden der taktfrequenzgenerierten Sinusspannungen bis zur Methode mittels SC-Tiefpassfilter, die ebenfalls taktfrequenzgesteuert und leicht realisierbar ist.
Stichworte: Funktionsgenerator *Frequenzsynthesizer * Sinusgenerator mit Schieberegister *Sinusgenerator mit (E)EPROM * Direkte Digital Synthese (DDS) * AusRechteck wird Sinus * SC-Sinusgenerator * CD4040B(MC14040B) * CD4013B (MC14013B) * LTC1063(SC-Tiefpass) * TL071 * LF356 *

PLL-Frequenzsynthesizer mit digitalem Potentiometer: Frequenzbereich zwischen 0.5 Hz und 5 MHz. Digitales Potmeter mitBeschleunigung: Schnelles Drehen bewirkt überproportional schnelleFrequenzänderung. Langsames Drehen ermöglicht Feinabstimmung.Blockierung der Abstimmung mittels Schalter.
Stichworte: COPAL-ELECTRONICS-RES20-50-200-164T* 74HC14 * 74HC132 * 74HC4538 * 74HC191 *74HC4046 * MC145151-2 * 74HC125 * 74HC390 *BC560 * EXO3 (progr. Quarzgenerator) * TL7705 *

PLL-Frequenzsynthese und ein spezielles Problem: DieSelf-Biasing-Verstärkerschaltungen des CD4046B(MC14046B) und des 74HC4046haben ein heikles Problem. Sehr wichtig für alle Anwender dieserICs!!!
Stichworte: Frequenzmultiplier *Phasenkomparator* VCO * Loop-Tiefpassfilter * Phasenjitter *Self-Biasing-Amplifier * PLL * 50Hz-netzfrequenzsynchron * LMC555*

Ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) mit dem CD4046B/MC14046B:Alleine nur schon für den Gebrauch des VCO lohnt sich der Einsatz diesesPLL-IC CD4046B oder MC14046B! Man lernt seine Vielseitigkeitin der Praxis kennen, wie z.B. die leichte Dimensionierung desVerhältnisses der maximalen zur minimalen Frequenz am VCO-Ausgang mitnur zwei Widerständen. Es folgt eine komfortable VCO-Schaltung mitWechselspannungseingang. Sie eignet sich dafür, aus einem arithemtischenMittelwert eine Frequenz mit Rechtecksspannung (d/T=0.5) zu erzeugen.Einsatzeignung z.B. eine EMG-Biofeedbackschaltung. Einleitend zu dieserVCO-Thematik wird gezeigt wie man selbst, mit einem NAND-Gatter mitSchmitt-Trigger-Eigenschaft, einen VCO realisieren kann. Ist gar nichtschwierig...
Stichworte: VCO * Schmitt-Trigger *Rechteckgenerator * Frequenzteiler * Synchrongleichrichter *

Einschaltstrombegrenzung für Netzteile mit Ringkerntrafos, ohne Trafo-Sekundärspannung... :Die Elektronik wird direkt aus der 230-VAC-Netzspannung betrieben. DasRelais muss keine zusätzliche galvanische Trennung sicherstellen, weildie Speisung der Einschaltstrombegrenzung erfolgt nicht durch eineSekundärspannung des Netztrafo. Besonders geeignet für medizinischeAnwendungen!
Stichworte: CD4584 (MC14584) -Schmitt-Tigger-NAND-Gatter






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Grundkurs elektronische Schaltungen

Navigation





300_b_basteln-x_Grundkurselektronische Schaltungen - Brettschaltungen_1a.doc


https://sites.google.com/site/bastelnelektroelektrik/elektro-grundkurs-kinder-jugendliche-led-transistor





Schaltung 3, Dämmerungsschalter        

Es gibt zwei arten von Dämmerungsschalter, bei der "Hellschaltung" schaltet der Transistor durch wenn Licht auf dden LDR (Photowiderstand) fällt. Bei der Dunkelschaltung, schaltet der Transistor durch wenn kein Licht mehr auf den  LDR fällt. In einem 
Baut die beiden Schaltungen einfach nach und probiert mit einer Taschenlampe und eurem Rolladen im Zimmer einfach mal aus wie sich die Schaltung verhält. Probiert auch verschiedene Widerstand, ihr werdet feststellen, dass der Transistor früher oder später anspricht. 

Hellschaltung:


098_c_Print-Technik-x_Dämmerungsschalter+++ (28x21mm) § LDR03 BD137 1N4148 10k_1a.pdf






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Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:[email protected]
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