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The
influence of a so-called 'Compensation Capacitor' on frequency
response of MM cartridges.
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1958 This is typical frequency response of 1st Generation Ceramics Stereo Pickup Typischer Frequenzgang von einem der ersten Keramik-Stereo-Tonabnehmer:
Fig. 2.1 Ceramics Pickup Cartridge by ELAC: BST 1 (1958) [2.2] Keramik-Tonabnehmer . |
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Fig. 2.2 refers to a basic construction of piezoelectric pickup that was usually supplied with low cost turntables. Most of these pickups have seignette salt crystals based on potassium sodium tartrate. Regarding the disadvantageous influence of temperature and humidity, however, ceramics instead of that crystal compound does offer much better properties. Fig. 2.1 shows the frequency response of a piezo-ceramic pickup made of barium titanate (BaTiO3). Piezo-electric pickup family usually does not need equalization as necessary for magnetic types! Generally, crystal or ceramics cartridges deliver more output voltage than magnetic ones. The difference is +30 to 40 db vs. MM types that usually give out a few millivolts only at 1 kHz. Moving coil types typically do less than 1 millivolt at that frequency. Fig. 2.2.1 shows a ceramic stereo pickup, as manufactured by RFT, Leipzig, Germany. The support block (blue) is made of hard rubber, as well as the coupling lever (white). The support block of cantilever (stylus rod) has its position in the cartridge box which has been removed! |
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Fig. 2.2 bezieht sich auf den grundsätzlichen Aufbau eines piezoelektrischen Tonabnehmers, wie er üblicherweise mit Kristallelementen aus Seignettesalz (Kaliumnatriumtartrat) für preiswerte Plattenspieler vorgesehen wurde. Zum nachteiligen Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf eine solche Kristallverbindung bietet Keramik dagegen weitaus günstigere Eigenschaften. Fig. 2.1 zeigt den Frequenzgang eines piezokeramischen Tonabnehmers aus Bariumtitanat (BaTiO3). Die piezoelektrische Tonabnehmer- Familie benötigt üblicherweise nicht die für Magnetsysteme erforderliche Entzerrung! Kristall- oder Keramiktonabnehmer liefern in der Regel außerdem mehr Ausgangsspannung als magnetische (+30 db ...40 dB gegenüber MM Version), welche nur wenige Millivolt bei 1 kHz abgeben; MC -Typen (Moving Coil) liegen bei dieser Frequenz üblicherweise noch unterhalb von einem Millivolt. Fig.
2.2.1 zeigt einen Keramik- Stereotonabnehmer von
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1959
| C. R. Bastiaans makes a documentary report on different kinds of technical pickups for Radio-Bulletin magazine [2.9]. The Funkschau publishes a reprint from his detailed contribution in German language [2.10]. | Der links zitierte Autor erstellt eine Dokumentation über unterschiedliche Arten von Tonabnehmern für das Radio-Bulletin Magazin [2.9]. Die Funkschau veröffentlicht einen Nachdruck seines detaillierten Beitrages [2.10]. |
| This illustration, Fig. 2.3.1, represents a piezo- electric system as manufactured by Garrad company. A signal picked up from the inner flank of the groove, as reserved for left channel, causes movement to direction as shown by the unbroken arrow. Thus, the L- crystal slice will be imposed on lateral bending stress which only can generate electric voltage at the crystal. |
Fig. 2.3.1 |
Diese Abbildung, Fig. 2.3.1, stellt ein piezo- elektrisches System dar, das von der Firma Garrard produziert wird. Ein von der inneren Rillenflanke diese ist für den linken Kanal reserviert abgenommenes Signal verursacht die vom nicht unterbrochenen Pfeil gezeigte Bewegung. Dadurch wird der L- Kristall mit einer seitlichen Biegespannung beaufschlagt; und nur diese kann eine elektrische Spannung am Kristall hervorrufen. |
| Fig. 2.3.2 shows an improved popular construction with a rhombus of compliant material for coupling device, as applied by British BSR, German DUAL, and Dutch RONETTE companies. |
Fig. 2.3.2 |
Fig. 2.3.2 zeigt eine beliebte weiter entwickelte Konstruktion mit einer nachgiebigen Raute als Koppler aus biegefähigem Material. Dieses System wurde von den Firmen BSR, DUAL und Ronette (Holland) verwendet. |
| This illustration, Fig. 2.3.3, is an exploded view to so- called 'Duplo Pickup' for expired Normal format (mono) as well as Micro for stereo! Note that #A will be clamped for stereo mode, while there will be motion to pivot points #1, #3, and #2. However, #A will be laterally moved when playing N 78 disks after a half revolution of this system. This refined pickup has been also applied by aforesaid companies. |
Fig. 2.3.3 |
Die mit Fig. 2.3.3 gegebene Zeichnung ist eine Explosionsdarstellung eines sogenannten Duplo- Systems für das abgelöste Normal-Mono- als auch das Micro- Stereoformat. Punkt A hat feste Klemmung bei Stereobetrieb, während 1, 3 und 2 Drehpunkte sind. Bei N 78 Monoplattenwiedergabe (System um 180° gedreht) wird A jedoch seitlich bewegt. Dieses verfeinerte System kam ebenfalls bei den vorgenannten Firmen zur Anwendung. |
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Fig. 2.3.4 . |
| The American Columbia company favours this 'winged construction', Fig. 2.3.5. The black arrow shows motion direction of left channel signal which may only cause force at #2. Point #3 will be virtual bending pivot to the axis defined by #1 and #3. |
Fig. 2.3.5 |
Die amerikanische Columbia favorisiert diese "geflügelte Konstruktion", Fig. 2.3.5. Die Signalinformation des linken Kanals, deren Bewegungsrichtung durch den schwarzen Pfeil gezeigt wird, verursacht eine Krafteinwirkung an Punkt 2. Punkt 3 ist der virtuelle Drehpunkt zu der von den Punkten 1 und 3 gebildeten Achse. |
| Westrex, USA, has developed a dynamic pickup as principally shown by Fig. 2.3.6. The moving coils are fixed at the struts of both a compliant plastic bow, #1, #2, and the stylus cantilever, #3 #4. Thus, this construction is an example for MC pickup. |
Fig. 2.3.6 |
Westrex, USA, hat einen dynamischen Tonabnehmer entwickelt, dessen Prinzipdarstellung in Fig. 2.3.6 gezeigt wird. Die bewegten Spulen sind sowohl an den Streben eines nachgiebigen Kunststoffbügels (1, 2) als auch an jenen der Nadelrute (vgl. 3, 4) befestigt. Damit ist diese Konstruktion ein Beispiel für einen MC- Tonabnehmer. |
| Another refined dynamic pickup system presents Danish Ortofon company. Fig. 2.3.7 reveals that the cantilever has been fixed at a cube for special Cardanic transmission. Points #1 and #2 mark the positions of the suspension pins. Note that all magnetic system components have been omitted for demonstrating only this so-called 'cross- coupler' which converts stylus deflection to channel- separated rotary motion. |
Fig. 2.3.7 |
Eine andere ausgeklügelte Tonabnehmerkonstruktion präsentieret die dänische Firma Ortofon. Wie Fig. 2.3.7 enthüllt, wurde die Nadelrute für dieses kardanähnliche System an einem Würfel befestigt. Punkte 1 und 2 markieren die Lagerstifte. Da hier nur das Prinzip dieses sogenannten Kreuzkopplers der hier Nadelauslenkung in Rotationsbewegung umwandelt dargestellt werden soll, wurden alle Komponenten für das Magnetsystem ausgelassen. |
| American Electrovoice company creates an impressing piezo- ceramic pickup as illustrated by Fig. 2.3.8. Its valve is based on lead- circonate- titanate compound (LCT). Numbers 1 to 4 mark the outer electrodes made of silver stripes, whereas the concentric inner has been connected to ground. This polarized valve has been simply coupled with rotary cantilever system that harbours both mono and stereo stylus. |
Fig. 2.3.8 |
Die amerikanische Firma Electrovoice schafft einen eindrucksvollen piezokeramischen Tonabnehmer, Fig. 2.3.8. Sein Keramikröhrchen ist aus Blei-Zirkonat-Titanat. Die äußeren Elektroden bestehen aus Silberstreifen, während die innere die gemeinsame Masse führt. Diese polarisierte Röhre wurde einfach mit dem umschwenkbaren Nadelträger verbunden. Dieser trägt sowohl eine Mono- als auch die Stereonadel. |
| Fig. 2.3.9 represents a less expensive electro- magnetic pickup made by General Electric company, USA. The diagonally aligned pole pieces, standing in orthogonal position to each other, do guarantee channel separation. |
Fig. 2.3.9 |
Fig. 2.3.9 repräsentiert einen weniger aufwendig herzustellenden Tonabnehmer von General Electric, USA. Die diagonal ausgerichteten und orthogonal zueinander stehenden Polschuhe garantieren die Kanaltrennung. |
| Pickering company refers to a solution which is quite related to construction of General Electric Company. However, this variant by Pickering, Fig. 2.3.10, has two pairs of pole pieces. (Note that only one of four coils appears in this illustration.) The armature, to which also belongs the cantilever, has been suspended at the magnet for pivot position. Thus, this pickup system is based on more efficient push- pull mode. |
Fig. 2.3.10 |
Pickering bezieht sich auf eine Lösung, die der von General Electric sehr ähnelt! Die Pickering- Variante, Fig. 2.3.10, hat jedoch zwei Paar Polschuhe nur eine von vier Spulen wird hier gezeigt. Der Anker ist gleichzeitig Nadelträger und am Magneten drehgelagert. Dieses magnetische Aufnehmersystem basiert somit auf dem effizienteren Gegentaktprinzip. |
| Fig. 2.3.11: This less expensive realization of dynamic MM pickup (Moving Magnet) was favoured by American SHURE company as well as German ELAC, see also Fig. 2.3.14. |
Fig. 2.3.11 |
Fig. 2.3.11: Diese weniger aufwendige Ausführung eines dynamischen MM- Systems (Moving Magnet) wurde sowohl von den Firmen SHURE, USA, als auch von der deutschen ELAC bevorzugt, siehe auch Fig. 2.3.14. |
| The MC pickup by Fairchild, USA, shows Fig. 2.3.12. Both coils, diagonally aligned and standing in orthogonal position to each other, are immovably fixed at the cantilever. |
Fig. 2.3.12 |
Das MC Tonabnehmersystem von Fairchild (USA) zeigt Fig. 2.3.12. Beide Spulen, diagonal ausgerichtet und senkrecht zueinander stehend, sind mit dem Nadelträger fest verbunden. |
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Fig. 2.3.13 |
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1961
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Fig. 2.4 Frequency Response of Shure M212. Reference Disks: Electrola EKL-35 and RCA 12-5-71. . |
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In 1961, Shure Company presents a pickup unit, a tone arm supplied with a magnetic cartridge, whose technical data might impress even today's users. See Fig. 2.4 for frequency response diagram. This product, the M212, was basing on the company's long experience of making phonographic appliance. Technical Data: Frequency
Response:
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Shure M212. All data and both illustrations by [2.1]. |
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Im Jahr 1961 ist mit dem aus langjähriger Mono- Tonabnehmer- Herstellung gewonnenen Technologie- Stand der Firma Shure eine Tonarmeinheit lieferbar, deren technische Daten aus damaliger wie heutiger Sicht sicherlich enorm beeindrucken. Fig. 2.4 zeigt den Übertragungsbereich. Technische
Daten:
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A New Semiconductor Phono Transducer is introduced by John F. Wood in "Electronic Worlds" on Feb. 1965, P.50. The manufacturer is Euphonics Corp., USA, that offers this pickup system for nearly 80 US-$. The U-15 type has one silicon chip (63 x 63 x 5 mil) per channel that converts change of pressure to change of resistance. This is its excellent technical data of that time: Frequency
Response:
In
the same year, F.A. Loescher, audio expert, thoroughly tests some pickup
cartridges of remarkable reputation [2.3].
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1965 | .
Die Funkschau Nr. 22 berichtet anhand des links zitierten Beitrags über ein Halbleiter- Tonabnehmersystem, das die in den USA ansässige Firma Euphonics Corp. für circa 80 US-$ anbietet. Dieses U-15 genannte System besitzt je einen Siliziumchip pro Kanal in den Abmessungen 1,6 x 1,6 x 0,13 mm und wandelt Druckänderungen in entsprechende Widerstandsänderungen um. Das System hat diese für damalige Verhältnisse exzellenten Daten: Frequenzbereich:
0-30.000 Hz ±2 dB
Der
Audioexperte F.A. Loescher führt im gleichen Jahr gründliche
Tests an einigen Tonabnehmern von bemerkenswertem Ruf durch [2.3].
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hor. vert. |
[milligram] |
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[db] |
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Tab.
2 .1 [2.3]
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1N
= 105 dyn 1cm = 0.01m
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Frequency Response Diagrams (Links = Left Channel; Rechts = Right Channel) Frequenzdiagramme. |
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Shure V15 |
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Ortofon SPU-TE |
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Audio Dynamics ADC-4E |
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Pickering V15 AME1 |
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Shure M44 -7 |
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Sonotone 9 TAHC |
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Sonotone 9 TAHC, output load 1 MOhms |
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Connoisseur SCU -1 |
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Connoisseur SCU -1 plus pre-amplifier for MM system (input load: 50 kOhms) |
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Schumann STC 481 |
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Schumann STC 481 plus RC correction filter plus pre-amplifier for MM system (input load: 50 kOhms) |
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Shure Type
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. | M44-5 | M44-7 | M55-E | V15 |
| Frequency
Response
Frequenzbereich |
Hz | 20 - 20 000 | 20 - 20 000 | 20 - 20 000 | 20 - 20 000 |
| Output
Voltage (1 kHz)
Ausgangsspannung |
mV | 6 | 9 | 6 | 6 |
| Channel
Separation
Kanaltrennung |
db | > 25 | > 25 | > 25 | > 25 |
| Cartridge
Load
Abschlusswiderstand |
k0hms | 47 | 47 | 47 | 47 |
| Compliance | cm/dyn | 25x10-6 | 25x10-6 | 25x10-6 | 25x10-6 |
| Stylus
Force
Nadelauflagekraft |
pond | 0.75 - 1.5 | 1.5 - 3 | 0.75 - 1.5 | 0.75 - 1.5 |
| Inductivity
per Channel
Induktivität pro Kanal |
mH | 680 | 680 | 680 | 680 |
| DC
Resistance p.Channel
Wicklungswiderstd.p.K. |
0hms | 650 | 650 | 650 | 650 |
| Stylus
Rounding
Nadelverrundung |
µm | 13 | 18 | 22.5x5 | 22.5x5 |
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Philips, Netherlands, introduces a High Fidelity ceramic pickup cartridge with renewed transducer material: The compound for GP 233 product is lead- titanate- circonate: PbTiZrO3. This development largely excels barium titanate based ceramic pickups. However, this pickup system will need a pre- amplifier. Technical
Data GP 233:
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1968
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Der Philips Konzern stellt sein erneuertes High Fidelity Tonabnehmersystem mit der Bezeichnung GP 233 aus Blei-Titan-Zirkonat Keramik vor (PbTiZrO3). In seinen übertragungstechnischen Eigenschaften übertrifft diese Entwicklung deutlich die auf Bariumtitanat basierenden Tonabnehmer. Es wird jedoch ein Phono- Vorverstärker benötigt. Technische
Daten GP 233:
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At German HiFi fair '68, Dusseldorf, Japanese Thoshiba company presents a much impressing optical pickup cartridge, the C-100P type as represented by Fig. 2.8. This innovation is not typically based on generator principle, as Fig. 2.9 does demonstrate accordingly. The cantilever is fixed at the rubber plate that maintains viscous resistance for compliance and absorbing. The fixed screen as well as the moving shutter are slit. The photo transistors have extremely focussed lens. The designers could reduce harmonic distortion to less than 0.65% at 1 kHz, cf. Fig. 2.10. The rating of the 2 Volts filament lamp will be circa 10,000 hours. The large size of the cartridge, as shown by the photo, is a result of sink function for the lamp's heat! This optical pickup has an enormous transmission parameter of 14.5 mVs/cm, respectively 40 mVs/cm per channel at the output of its pre- amplifier. Technical Data by manufacturer: Frequency
Response:
Reference:
[2.5].
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![]() . ![]() .
Fig. 2.10. |
.
Auf der Düsseldorfer HiFi Messe stellt die japanische Firma Toshiba einen recht beeindruckenden optischen Tonabnehmer vor, den C-100P, wie im Foto Fig. 2.8 dargestellt. Diese Innovation beruht nicht auf dem typischen Generatorprinzip, wie Fig. 2.9 entsprechend ausweist. Der Nadelträger ist an einem Gummifederplättchen befestigt, welches den viskosen Widerstand für die Compliance (Nadelnachgiebigkeit und Dämpfung) herstellt. Sowohl der unbewegliche Schirm als auch der sogenannte Schatter (bewegte Schlitzblende) sind geschlitzt. Die Fototransistoren verfügen über eine stark bündelnde Optik. Die Entwickler konnten den Klirrfaktor unter 0,65% bei 1 kHz halten, vgl. Fig. 2.10. Die Lebensdauer der 2 V Glühfaden- Lampe soll ca. 10.000 Stunden betragen. Das große Gehäuse des Tonabnehmers (Foto) wurde für die Ableitung der Lampenwärme bemessen! Dieser optische Tonabnehmer hat einen enorm hohen Übertragungsfaktor von 14,5_mVs/cm, beziehungsweise 40_mVs/cm pro Kanal an seinem Vorverstärkerausgang. Technische Daten vom Hersteller: Frequenzbereich:
Quelle: [2.5]. |
| Shure
company improves trackability of M75 pickup cartridges [2.6]. The company's
best pickup, V15 II, can handle now rapidity of 35 cm/sec.
. |
1970 | Die
Firma Shure verbessert das Abtastverhalten der M75 Tonabnehmer [2.6]. Ihr
bestes System V15 II beherrscht jetzt eine Schnelle von 35 cm/s.
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Effektive Masse [x 0.001 kg] |
Nadelausführung |
Nadelauflagekraft [pond] |
Max. Schnelle [cm/sec] (1 kHz) |
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| Matsushita,
Japan, has made use of strain gauge for a new pickup system. Sescosem,
a French company, takes pattern from this development and presents a sophisticated
application basing on a silicon gauge coupled with a MOS transistor device.
This pickup will deliver 200 mV output voltage per channel within a frequency
range of 0-30,000 Hz. The dynamic mass was quoted 0.7 milligram at a compliance
of 10x10-6 cm/dyn for a stylus force of 0.75 pond. However,
it has been proposed to improve this development for the S/N ratio of only
40 db; [2.7].
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Matsushita,
Japan, verwendet einen Dehnungsmessstreifen (DMS) für einen neuartigen
Tonabnehmer. Das französische Unternehmen Sescosem greift diese Entwicklung
auf und präsentiert eine verfeinerte Anwendung mit einem Siliziumstreifen
in Kopplung mit einem MOS- Transistorschaltkreis. Dieser Tonabnehmer soll
eine Ausgangsspannung von 200 mV pro Kanal liefern. Sein Frequenzbereich
wird mit 0-30.000 Hz angegeben. Die effektive (dynamische Masse) dieses Systems
beträgt 0,7 mg (Compliance: 10x10-6 cm/dyn) für einen
Nadeldruck von 0,75 pond. Der Geräuschspannungsabstand von lediglich
40 dB ließ diese Entwicklung jedoch verbesserungswürdig erscheinen;
[2.7].
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| 2004
audio-technica CN5625AL |
| This
low-cost MM cartridge made by audio-technica is a much popular ''aftermarket
product' which is offered for circa 30 US-$ by an American retailer (April
2004). The CN5625AL can easliy replace many other cartridges by its 1/2"
two hole standard mount system.
Technical Data (Quotation):
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Fig. 2.11 |
Dieses
preiswerte MM Magnetsystem von audio-technica ist ein beliebtes sog. "Aftermarket"-
Produkt, das ein Lieferant in den USA für ca. 30 US-$ dem Endverbraucher
anbietet (April 2004). Durch seine 1/2" Zweiloch- Befestigung kann das
CN5625 viele andere Magnetsysteme problemlos ersetzen.
Technical Daten (Zitat):
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MM
Tonabnehmer-Angebot eines deutschen Anbieters
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Fig. 2.12 & 2.13 are photos of an opened magnetic pickup made by Audio Dynamics (ADC), USA. Each channel has two coils which are linked crosswise. Their pole pieces are diagonally falling into the inlet for the cantilever. (US Patent 3 294.405) Fig.
2.11 & 2.12 sind Fotos von einem geöffneten Magnetsystem von Audio
Dynamics (ADC), USA.
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Fig. 2.11 Photos by the author. |
Fig. 2.12 |
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Specifications : URLs of popular cartridge & pickup brands In alphabetical order. April 2004.
Irrtum und Auslassungen vorbehalten! | back to top | . |
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References Quellen
[2.1] Funkschau 1961, Nr.18, S.473.
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| H O M E |