KR

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g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

1

23

Lichtwellenleitertechnologie

physikalische Grundlagen und Komponentenübersicht

Zusammengestellt von

Dipl.-Ing. Irene Bauer

und

Dipl. Ing. Klaus Klausner

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2

23

Vorteile der Signalübertragung mit Glasfaserkabel

Geringe Dämpfung

Hohe Bandbreite

EMV-Verträglichkeit

keine Gefahr durch Blitzschlag

leichte, dünne Kabel

erhöhter Schutz gegen Abhören

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au

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3

23

1,6µm

1,5µm

1,4µm

1,3µm

1,2µm

1,1µm

1,0µm

0,9µm

0,8µm

0,7µm

0,6µm

0,5µm

0,4µm

Elektromagnetisches Spektrum

0Hz 1kHz

1MHz

1GHz10Hz

100Hz 10kHz

100kHz

10MHz 100MHz

10GHz100 106 109103

107

m106

m100km

10km

1km

100m

10m

1m 1dm

1cm

101

2

101

5

101

8

102

1

1mm

100µm

10µm

1µm

100nm

10nm

1nm

100pm

10pm

1pm

1THz

1015

Hz1018

Hz1021Hz

10THz

100THz

1016

Hz1017

Hz1019 Hz 1020 Hz100GH

z

LW MW KW UKW

Technischer Wechselstrom

NF - Bereich HF - Bereich Mikrowellen

Mikrowellen Röntgen-Strahlung Gamma-Strahlung

38

0n

m

78

0n

m

1.

1.

Fen

ste

r B B

2.

Fen

ste

r F

3.

Fen

ste

r H

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23

Optische Dämpfung im Vergleich

Medium Dämpfung 50% Lichtabfall dB/km bei

Rheinwasser 100 000 0,033 MeterFensterglas 50 000 0,066 MeterOptisches Glas 3 000 1 MeterDichter Nebel 500 6,6 MeterStadtluft 10 330 MeterGute Glasfaser 1970 20 165 MeterGute Glasfaser 1978 3 1 000 MeterGute Glasfaser 1989 0,2 18 000 MeterKunststoffaser 100 - 400 16,5 - 8,25 Meter

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5

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primäre Kunststoffschicht(Coating)

200 - 250 µm

Mantelglas(Cladding)

125 µm140 µm

Faseraufbau

Kern (Core)

9/10 µm 50 µm 62,5 µm100 µm

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Brechung und Reflexion (Snellius´sches Brechungsgesetz)

n1

n2 < n1

Grenzwinkel für Totalreflexion: sin = n2/n1

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23

Reflexion und Brechung

Brechung

ReflexionN1 = 1,470

N2 = 1,460

Numerische Apertur NA = NN=sin

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Lichtwellenleitertypen

Multimode Stufenindex 100/140

Multimode Gradientenindex50/125

62,5/125

Monomode Stufenindex 9/125

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9

23

Dämpfungsverlauf von LWL

-

-

OHOH

OHOH

OHOH-

GaAlAsGaAlAs

Däm

pfu

ng

(d

B/k

m)

6

5

4

3

2

1

00.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Wellenlänge (µm)

1. Fenster (850 nm) 2. Fenster (1300 nm)

3. Fenster (1550 nm)

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Dispersion

Quelle Glasfaser

Empfänger

AusgangsimpulsEingangsimpuls

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Dispersionsanteile

Moden-Dispersion

Chromatische Dispersion

Wellenlänge 1

Wellenlänge 2

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Symetr

isches K

upferk

abel

(dB/1

00m)

StufenindexGradienenindex Monomod

0,1 1 100 MHz 1 10 100 GHz 1 THz10

Frequenz

600

DämpfungdB/km

100

10

1

0,1

50

Bandbreiten von Lichtwellenleitern

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Wellenlänge Größte DämpfungKleinste Bandbreite

850 nm = B 3,5 dB/km 200 MHz * km

1300 nm = F 1,0 dB/km 500 MHz * km

1310 nm = F 1,0 dB/km

1550 nm = H 1,0 dB/km

Faserspezifikationen

2,7 dB/km 400 MHz * km3,0 dB/km 200 MHz * km

0,8 dB/km 800 MHz * km0,7 dB/km 600 MHZ * km

0,36 dB/km

0,25 dB/km

Multimode

Gradientenindex

Monomode

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LL

Mikrorisse

L = 0,7µm » 700 N/mm²

L = 2,3µm » 350 N/mm²

Faserqualitäten

Faser

Faser

Gewicht50 kpsi oder 100 kpsi oder

150 kpsi100 kpsi = 700 N/mm²

Qualitätskontrolle mittels “Screentest”

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1 Std. 1 Tag 1 M 1 Jahr 5 2550 Jahre

175 kpsi / 1,75 %150 kpsi / 1,50 %

10

12

15

2025304050

Bie

gera

diu

s

(mm

)

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,10

Perm

an

en

te F

aserd

eh

nu

ng

in

%

Lebensdauer von Lichtwellenleitern

50 kpsi / 0,50 %

100 kpsi / 1,00 %

Bela

stu

ng

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Mechanische Belastungen

DÄMPFUNGSERHÖHUNGDÄMPFUNGSERHÖHUNG

Dehnung

Stauchung

Biegung

Torsion (Drehung)

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23

LWL-Adern

Hohlader

1,4 - 2,0 mm

Bündelader

2,4 - 3,0 mm

VolladerKompaktad

er

0,9 mm

0,9 mm

VolladerFestader (alt)

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LWL Kabel (für Erdverlegung)

Aramidfasern

Bündelader mit bis zu 12 Glasfasern

Zentrales Stützelement (Glasfiberstab)

Blindader

Füllmasse zum Längswasserschutz

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VDE 0888 / EN 187000 und 188000

VDE 0888 Teil 1 Begriffe

VDE 0888 Teil 2 Fasern, Einzelader und Bündelader

VDE 0888 Teil 3 Aussenkabel

VDE 0888 Teil 4 Innenkabel mit einem Lichtwellenleiter

VDE 0888 Teil 5 Aufteilbare Aussenkabel

VDE 0888 Teil 6 Innenkabel mit mehreren Lichtwellenleiter

EN 187000 Fachgrundspezifikation LichtwellenleiterkabelVDE 0888 Teil 100

EN 188000 Fachgrundspezifikation Lichtwellenleiter (Faser)

VDE 0888 Teil 101

EN 188100/101 Familienspezifikation Einmoden-Lichtwellenleiter

EN 188201/202 Familienspezifikation Mehrmoden-Lichtwellenleiter

Lichtwellenleiter für Fernmelde- und Informationsverarbeitungsanlagen

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VDE 0888 Teil 3

11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 1313 1414

A Aussenkabel

H Hohlader ungefülltW Hohlader gefülltB Bündelader ungefülltD Bündelader gefüllt

S metallenes Element in der Kabelseele

F Füllmasse zur Füllung der Verseilhohlräume in der Kabelseele

2Y PE Mantel(L)2Y Schichtenmantel(ZN)2Y PE Mantel mit nichtmetallenen Zugentlastungselementen(L)(ZN)2YSchichtenmantel mit nichtmetallenen Zugentlastungselementen

B BewehrungBY Bewehrung mit PVC SchutzhülleB2Y Bewehrung mit PE Schutzhülle

Anzahl der Fasern bzw. der Bündeladern x Faserzahl pro Bündel

G Gradientenfaser / MultimodfaserE Einmodenfaser / Monomodfaser

Kerndurchmesser in µm 50 oder 62,5 Modenfelddurchmesser in µm 9 (10)

Manteldurchmesser in µm 125

Dämpfungskoeffizint dB/km

Wellenlänge B=850nm; F=1300nm; H=1550nm

Bandbreite in MHz * km

LGLagenverseilung

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A-DF (ZN) 2Y 8G 50/125 2,7 B 400 0,9 F 800

Bandbreitenlängenprodukt

2,7 dB bei 850 nm und 400 MHz * km

400 MHz * 1km = x MHz * 0,5 km

x MHz = (400 MHz *1 km) : 0.5 km

800 MHz * 0,5 km

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LWL Außenkabel

Einfache Ausführung

Doppelter Mantel mit Glas

Stahlwellen Mantel

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LWL Innenkabel

Breakout

Duplex

Simplex

Innenkabel (leichte Ausführung)

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A-D

F

(ZN

) ..

.

Bre

ak-O

ut

I-D

(Z

N)

...

Lichtwellenleiter-Verbindungen

Spleiß (Fusion bzw. thermisch)alternativ :Crimp bzw. mechanisch

Geschützt mit Spleißschutz- Schrumpf- Crimp

Stecker

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2

5

23

Spleißkassette

I-D (ZN) ...

Lichtwellenleiter-Strecke, typischer Kabelabschluß (Spleißbox, -lade oder Patchfeld)

LWL Ader

Spleiß mit Spleißschutz

LWL Bündelader

LWL Kupplung (Ferrule)

LWL pig-tail (Kompaktader + Stecker)

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23

Lichtwellenleiter-Strecke, Variante

LWL Kupplung (Ferrule)

Break-Out

Vorkonfektionierter Stecker am Breakoutkabel

Vorteile :- geringe Montagekosten vor Ort- weniger Teile- keine SpleißdämpfungNachteile :- nur Innenkabel- Länge muß vor Verlegung bekannt sein

Patchfeld

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23

Prüfung von LWL-Strecken EN 50173 (inhouse)

Parameter

Bandbreite Mehrmoden

Laufzeitverzögerung

Optische Dämpfung

Rückflußdämpfung

Abnahme

X

X

Fehlersuche

X

X

X

Konformität

X

X

X

X

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8

23

Dämpfungsmeßtechnik

PowePowerr

MeteMeterr

Referenz

Patchkabel LichtLicht

QuellQuellee

Referenz

Patchkabel

- 1.1 dB

850 nm

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23

Dämpfungsmeßtechnik

PowePowerr

MeteMeterr

- 3.27 dB

850 nm

LichtLichtQuellQuell

ee

Referenz

Patchkabel

Referenz

Patchkabel

Zu messende Strecke

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OTDR - Blockschaltbild

OptischeQuelle

Controller

Empfänger

Display

Splitter

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3

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23

OTDR Parameter

WellenlängeMonomode 1310 nm ; 1550 nmMultimode 850 nm ; 1300 nm

BrechungsindexEntfernungsberechnung n = 1.400 - 1.600

EntfernungsbereichFaserlänge 1 km - 200 km

PulsbreiteEinstellbar 3 ns - 10 µs

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3

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23

Entfernungsberechnung

50/125 62,5/125 9/125 850 nm N = 1,4655 N = 1,4776 N = 1,471300 nm N = 1,4598 N = 1,4719 N = 1,47

VLuft = C = 300.000 km/s

T = Zeit

Geschwindigkeit (V) VGlas = VLuft : N

Entfernung für OTDR (D) D = (C x Tist) : (2xN)

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3

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OTDR - Meßstrecke

OOTTDDRR

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OTDR - Auswertung

OOTTDDRR

Meßgerätestecker

Faserdämpfung

Rauschen

Reflektierendes Ereignis (Stecker)

Nicht Reflektierendes

Ereignis (Spleiß)

NichtReflektierendes Ereignis (Gainer)

Faserende

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Puls-Charakteristik

Empfänger Sättigung

Wahre Pulsbreite

Erholungs Zeit

Dämpfungs-Totzone

Empfänger Anstiegszeit

Ereignis Totzone

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3

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Intrinsische Kopplungsverluste (Fasereigenschaften => bei Spleiß und Stecker)

Unterschiedliche Kerndurchmesser

Unterschiedliche Brechzahlprofile

Unterschiedliche numerische Apertur

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Numerische Apertur

N1

N2

NA = sin= (N1)2 - (N2)2

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3

8

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Extrinsische Kopplungsverluste (Stecker)

Radialer Versatz

Kipp-Winkelfehler

Abstand

Stirnflächen-Rauhigkeit

Schnittwinkel

Reflexionsverluste

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3

9

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Unterschiedliche Arten des Schliffes (stark überzeichnet)

Planschliff (“ausgestorben”)

RL ~ 29 dBPC - Schliff : Physical Contact (mit großem Radius, Mittelpunkt in der optischen Achse) RL ~ 40 dBUPC : Ultra PC mit verbesserter OberflächeRL ~ 50 dBStecker blau (SC, E2000)APC8 - Schliff : Angeld Physical Contact (gleicher Radius, Mittelpunkt um 8° neben der optischen Achse) => weitere Vergrößerung der ReflexionsdämpfungRL > 60 dBStecker grün (SC, E2000)

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Stecksystem zum Anwender Duplex SC (BFOC/2,5=ST)

Stecksystem zur Verkabelung Simplex SC(BFOC/2,5=ST)

Faser für Tertiärbereich 62,5 µm (50 µm )

Faser für Sek.- und Primärbereich 62,5 µm (50 µm oder 9 µm )

Fasernenndurchmesser 125 µm

Steckzyklen 500

Größte Dämpfung Stecker < 0,5 dB

Größte Dämpfung Spleiß < 0,3 dB

Anforderungen LWL-Verkabelung (inhouse)

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4

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Produktübersicht

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4

2

23

KRONE - Vt COM-Gf

Glasfaser-Verteiler Vt COM-Gf-600

– offenes Verteilergestell als Schnittstelle zwischen System und Linientechnik

– mit Gf-Steckermodulen

– oder mit Gf-Patchmodulen

– bis 288 Steck- und Spleißverbindungen

– Mischbestückung möglich

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4

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KRONE - Vt COM-Gf

GF-Steckermodul

– komplett vormontiert mit Einschub, Spleiß- und Überlängenkassette, konfektionierten Pigtails und Kupplungen, Umlenkrolle und Abdeckung

– immer 12 Anschlüsse

– Steckertypen:SC/APC8°, SC/APC9°, FC/PC, E2000/APC8°, DIN/PC oder DIN/APC8°

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4

4

23

KRONE - Vt COM-Gf

GF-Patchmodul

– vormontiert mit 12 Kupplungen

– Kupplungstypen:SC/APC, FC/PC, oder E2000/APC8°

– Zugentlastung und definierte Kabelführung zur sicheren Ablage und Zuführung der Patch- und Innenkabel

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23

Kabelabschluß in einer externen Einheit

Bucht 1 „Kabel“

Kabelabschluß „innen Muffe“

Außenkabel muß nicht „durch das Gebäude“

Spleiß-kassetten

Außenkabel

Patchfeld

Patchfeld

Patchfeld

Patchfeld

Bucht 2 „System“

Patchfeld

Patchfeld

Patchfeld

Elektronische System-

komponentenBreakoutkabel

Kupplung

Spleiß

Patchkabel

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4

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23

Kabelabschluß in der BuchtGf-Steckermodul

Bucht 1 „Kabel“

Eindeutige Zuordnung Kabel - Bucht

„alles beisammen“ niedrigere

Gesamtkosten durch Entfall eines Breakoutkabels und der „Spleißmuffe“

Bucht 2 „System“

Patchfeld

Patchfeld

Patchfeld

Elektronische System-

komponentenBreakoutkabel

Kupplung

Spleiß

Patchkabel

Außenkabel

Patch- und Spleißmodul

Patch- und Spleißmodul

Patch- und Spleißmodul

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

4

7

23

LMSys (Line Management System)

Modular aufgebauter GlasfaserVerteilpunkt

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

4

8

23

KRONECTION-Box - Säule

Ausführung mit KRONECTION-Box A200

Endverzweigersäule für Kupfer und Glasfaser

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

4

9

23

FIBERCOM

Bausatz bestehend aus:

•Spleißmodul ( Aufnahme von max. 2 Spleißkassetten)

•Umlenkrolle

•Patchmodule (für ST, FC,DIN,SC/E2000 und SMA Stecker)

•Staubschutzabdeckung

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

5

0

23

Glasfaser-Wandverteiler

Für die Aufnahme von 60

Spleißen bzw. 48 Gf-

Kupplungen

SC, FC, ST

Verteilung

Verbindung von Gf-Außen

und Innenkabel

Optional Zugriffssicherung für

Netzübergabepunkt mittels

Schließblech und Schloß

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

5

1

23

KRONE UniBox

Größe 3 mit Glasfaser-Spleiß-Kassette auch für 4 x FAME 6

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

5

2

23

Glasfaser-Kassettengehäuse

zur Aufnahme der Arbeitslänge von Schalt-und Bündelader

Einsatz verschiedenerSpleißkassettensystememöglich

werkzeugfreies Entnehmender Spleißkassette(Rastmechanismus)

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

5

3

23

SC-Patchkabel; Pigtails und Kupplungen

•SC-Multimode (beige)

•SC-Monomode mit PC-Schliff (blau)

•SC-Monomode mit APC-Schliff (grün)

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

5

4

23

FC/PC Patchkabel; Pigtails und Kupplungen Fortsetzung

• Auch hier die 2 Schliffarten PC (blau) und APC (grün) Kennzeichung durch Farbe der Knickschutztülle (Kupplung ??)

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

5

5

23

Patchkabel; Pigtails und Kupplungen Fortsetzung

•ST-Stecker

•DIN

E 2000 Stecker

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

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er

Folie

5

6

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Spleißschubladen und Spleißablagen

•Spleißladen mit Auszugsmechanik oder Festeinbau

•alle genormten Kupplungen (SC, FC, DIN, ST, E2000)

•12- oder 24 fache Ausführung

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

5

7

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Spleißkassetten

Je nach Typ des Spleißschutzes sind die passenden Spleißhalter (Thermisch oder Crimp auszuwählen)

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

lau

sner

/ B

au

er

Folie

5

8

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Modulares Patchpanel aus Kunststoff, für Breakoutkabel und Spleiß

KR

ON

E L

WL-

Sch

un

lun

g 1

1/2

00

2 K

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sner

/ B

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er

Folie

5

9

23

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!