Räumliche und zeitliche Summation an Synapsen: Grundlagen der neuronalen Signalverarbeitung
- Neuronale Verschaltung und Verrechnungerfolgt durch komplexe Prozesse... Mehr anzeigen
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Biologie
2. Dez. 2025
5.759
2 Seiten
amanda @typischamy
Räumliche und zeitliche Summation an Synapsen: Grundlagen der neuronalen Signalverarbeitung

Räumliche und zeitliche Summation Mechanismen der Signalintegration
Die räumliche und zeitliche Summation sind zwei grundlegende Mechanismen, durch die Neuronen Signale integrieren und verarbeiten. Diese Prozesse ermöglichen es dem Nervensystem, komplexe Informationen zu verarbeiten und angemessen darauf zu reagieren.
Räumliche Summation
Definition Die räumliche Summation ist ein Prozess, bei dem EPSPs und IPSPs mehrerer Synapsen, die auf eine postsynaptische Zelle einwirken, addiert werden.
Bei der räumlichen Summation werden Signale von verschiedenen Synapsen gleichzeitig verarbeitet. Dies basiert auf dem Prinzip der Konvergenz
Vocabulary Konvergenz bezeichnet den Prozess, bei dem ein Neuron Informationen von vielen anderen Neuronen über Synapsen erhält und diese durch Summation verrechnet.
Wenn die Summe der eingehenden Signale am Axonhügel einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Aktionspotenzial generiert.
Zeitliche Summation
Definition Die zeitliche Summation bezieht sich auf die Verrechnung mehrerer, zeitlich aufeinanderfolgender synaptischer EPSPs am selben Ort in der postsynaptischen Zelle.
Bei der zeitlichen Summation können auch unterschwellige EPSPs, die kurz nacheinander eintreffen, zu einem überschwelligen Signal addiert werden und ein Aktionspotenzial auslösen.
Example Wenn zwei unterschwellige EPSPs zeitlich kurz hintereinander am Axonhügel eintreffen, können sie sich zu einem überschwelligen EPSP addieren und die Bildung eines Aktionspotenzials auslösen.
Erregende und hemmende Synapsen
Die Wirkung einer Synapse hängt davon ab, ob sie erregend oder hemmend ist
Highlight Das Zusammenspiel von erregenden und hemmenden Synapsen sowie die räumliche und zeitliche Summation ihrer Signale ermöglichen eine präzise und flexible Informationsverarbeitung im Nervensystem.
Die Kombination aus räumlicher und zeitlicher Summation sowie das Zusammenwirken erregender und hemmender Synapsen bilden die Grundlage für die komplexe Informationsverarbeitung im Nervensystem. Diese Mechanismen ermöglichen es Neuronen, eine Vielzahl von Eingangssignalen zu integrieren und darauf basierend präzise Ausgangssignale zu generieren.

Grundlegende Konzepte der synaptischen Verrechnung
Die Verrechnung an Synapsen ist ein fundamentaler Prozess in der Funktionsweise des Nervensystems. Dieser Vorgang basiert auf verschiedenen Mechanismen, die es Neuronen ermöglichen, Informationen zu verarbeiten und weiterzuleiten.
Definition Eine Synapse ist die Verbindungsstelle zwischen zwei Nervenzellen, an der Informationen übertragen werden.
Ein zentrales Konzept in diesem Zusammenhang ist das postsynaptische Potenzial (PSP).
Vocabulary Das postsynaptische Potenzial (PSP) bezeichnet die Veränderung der elektrischen Ladung in der empfangenden Nervenzelle, nachdem Neurotransmitter an der Synapse ausgeschüttet wurden.
Es gibt zwei Arten von PSPs
EPSP (Exzitatorisches postsynaptisches Potenzial)
Definition Ein EPSP ist eine positive Spannungsänderung in der Nervenzelle, die zu einer Erregung führt und die Signalweiterleitung fördert.
IPSP (Inhibitorisches postsynaptisches Potenzial)
Definition Ein IPSP entsteht an einer hemmenden Synapse und führt zu einer Spannungsabsenkung in der postsynaptischen Nervenzelle.
Die Verrechnung dieser Potenziale erfolgt am sogenannten Generator, oft dem Axonhügel der Nervenzelle. Hier werden EPSPs und IPSPs summiert, und bei Überschreiten eines Schwellenwerts werden Aktionspotenziale ausgelöst.
Highlight Die Summation von EPSPs und IPSPs am Generator ist entscheidend für die Entstehung von Aktionspotenzialen und damit für die Informationsweiterleitung im Nervensystem.
Die Codierung der Signalstärke erfolgt auf zwei Arten
Diese Grundlagen bilden die Basis für komplexere Verarbeitungsmechanismen wie räumliche und zeitliche Summation.
Bei einem EPSP (exzitatorisches postsynaptisches Potential) kommt es zur Depolarisation der Zellmembran, wodurch die Nervenzelle erregt und die Signalweiterleitung gefördert wird. Ein IPSP (inhibitorisches postsynaptisches Potential) hingegen entsteht an einer hemmenden Synapse und führt zur Hyperpolarisation der Membran, wobei die Spannung in der postsynaptischen Nervenzelle sinkt. Die neuronale Verschaltung und Verrechnung dieser gegensätzlichen Potentiale am Axonhügel bestimmt, ob ein Aktionspotential ausgelöst wird.
Die räumliche Summation ist ein Prozess, bei dem PSPs (postsynaptische Potentiale) mehrerer Synapsen, die gleichzeitig auf eine postsynaptische Zelle einwirken, addiert werden. Dabei werden unterschwellige Potentiale von verschiedenen Synapsen zusammengerechnet. Wenn das Ergebnis dieser Verrechnung an Synapsen am Axonhügel den Schwellenwert überschreitet, werden Aktionspotentiale generiert und weitergeleitet.
Bei der zeitlichen Summation Synapse werden mehrere, kurz nacheinander eintreffende postsynaptische Potentiale an derselben Synapse addiert. Wenn beispielsweise zwei unterschwellige EPSPs zeitlich dicht hintereinander am Axonhügel eintreffen, können sie sich zu einem überschwelligen EPSP addieren. Die räumliche und zeitliche Summation können auch gleichzeitig stattfinden und so die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass am Axonhügel ein Aktionspotential ausgelöst wird.
Erregende und hemmende Synapsen sind essentiell für die präzise Informationsverarbeitung im Nervensystem. Erregende Synapsen öffnen durch ihre Transmitter Kationenkanäle und bewirken eine Depolarisation, während hemmende Synapsen Anionenkanäle öffnen und eine Hyperpolarisation auslösen. Bei komplexen neuronalen Prozessen wie der Wahrnehmung oder Bewegungssteuerung arbeiten beide Synapsentypen zusammen, wobei die EPSP- und IPSP-Neurotransmitter die Balance zwischen Erregung und Hemmung regulieren.
Neurowissenschaften: Grundlagen und Anwendungen von Doris Bischofberger, Cornelsen Verlag 2020, Lehrbuch, Umfassende Darstellung der Synapsenfunktion mit Kapiteln zu räumlicher und zeitlicher Summation - Link
Biologie Oberstufe: Neurobiologie und Verhalten von Paul Müller und Thomas Weber, Klett Verlag 2019, Schulbuch, Enthält Arbeitsblätter und Aufgaben zur Verrechnung an Synapsen und EPSPs/IPSPs - Link
Neurobiologie verstehen von Maria Schmidt, Springer Verlag 2021, Fachbuch, Detaillierte Erklärungen zu neuronalen Verschaltungen und Summationsprozessen - Link
Biologie heute SII vom Schroedel Verlag 2018, Lehrbuch, Gut verständliche Darstellung von erregenden und hemmenden Synapsen mit praktischen Beispielen - Link
Erstelle ein eigenes Modell zur Simulation von räumlicher und zeitlicher Summation mit einfachen Materialien: Verwende farbige Karten für EPSP (rot) und IPSP (blau) und lege sie am "Axonhügel" übereinander, um Verrechnung zu visualisieren.
Entwickle eine kurze Präsentation über die Wirkung verschiedener Neurotransmitter (z.B. Glutamat für EPSP, GABA für IPSP) auf Synapsen und erkläre, wie Medikamente oder Drogen diese Prozesse beeinflussen können.
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Entdecken Sie die komplexe Struktur und Funktion des menschlichen Auges, einschließlich der Netzhaut, Photorezeptoren und der Anpassung an Lichtverhältnisse. Diese Zusammenfassung behandelt die neuronale Informationsverarbeitung und die Rolle des sekundären Messenger-Systems in der visuellen Wahrnehmung. Ideal für Bio-Abiturienten in NRW 2023.
Diese Zusammenfassung behandelt die synaptischen Prozesse bei NMDA-Synapsen, einschließlich der Unterschiede zwischen niederfrequenter und hochfrequenter Reizung. Sie erklärt die Mechanismen der Langzeitpotenzierung (LTP) und die Rolle von Second Messengern in der neuronalen Informationsverarbeitung. Ideal für Studierende der Neurobiologie, die sich auf Klausuren vorbereiten. Typ: Zusammenfassung.
Erforschen Sie die Konzepte der räumlichen und zeitlichen Summation von postsynaptischen Potenzialen. Diese Zusammenfassung behandelt die Rolle von EPSP und IPSP, die Bedeutung der Synapsenposition und die Auswirkungen auf Aktionspotentiale. Ideal für Studierende der Neurowissenschaften und Biologie.
Erforschen Sie den Prozess der Langzeitdepression (LTD) im Kontext von Gedächtnis und Lernen. Diese Zusammenfassung behandelt die Mechanismen, die zu einer verringerten synaptischen Übertragung führen, einschließlich der Rolle von Glutamat, AMPA- und NMDA-Rezeptoren sowie der Aktivierung von Proteinphosphatasen. Ideal für Studierende der Neurobiologie und Psychologie.
Erforschen Sie die Mechanismen der Informationsübertragung an chemischen Synapsen. Diese Zusammenfassung behandelt die Rolle von EPSP, die Funktionsweise von Acetylcholin und die Bedeutung von Rezeptoren in der neuronalen Kommunikation. Ideal für Studierende der Neurowissenschaften und Biologie.
Diese Zusammenfassung bietet einen umfassenden Überblick über zentrale Themen der Neurobiologie, einschließlich der Struktur und Funktion von Neuronen, Signalübertragung, synaptische Plastizität, die Rolle des limbischen Systems, sowie die Auswirkungen von Drogen und Schlaf auf das Nervensystem. Ideal für Abiturienten, die sich auf Prüfungen vorbereiten. Themen: Aktionspotentiale, Neurotransmitter, visuelle Prozesse, und mehr.
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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.
Stefan S
iOS user
Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.
Samantha Klich
Android user
Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.
Anna
iOS user
Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!
Jana V
iOS user
Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!
Lena M
Android user
Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️
Timo S
iOS user
Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!
Sudenaz Ocak
Android user
Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.
Greenlight Bonnie
Android user
Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼
Julia S
Android user
Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!
Marcus B
iOS user
Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben
Sarah L
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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.
Hans T
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Unser KI-Begleiter ist speziell auf die Bedürfnisse von Schülern zugeschnitten. Basierend auf den Millionen von Inhalten, die wir auf der Plattform haben, können wir den Schülern wirklich sinnvolle und relevante Antworten geben. Aber es geht nicht nur um Antworten, sondern der Begleiter führt die Schüler auch durch ihre täglichen Lernherausforderungen, mit personalisierten Lernplänen, Quizfragen oder Inhalten im Chat und einer 100% Personalisierung basierend auf den Fähigkeiten und Entwicklungen der Schüler.
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amanda
@typischamy
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Räumliche und zeitliche Summation: Mechanismen der Signalintegration
Die räumliche und zeitliche Summation sind zwei grundlegende Mechanismen, durch die Neuronen Signale integrieren und verarbeiten. Diese Prozesse ermöglichen es dem Nervensystem, komplexe Informationen zu verarbeiten und angemessen darauf zu reagieren.
Räumliche Summation:
Definition: Die räumliche Summation ist ein Prozess, bei dem EPSPs und IPSPs mehrerer Synapsen, die auf eine postsynaptische Zelle einwirken, addiert werden.
Bei der räumlichen Summation werden Signale von verschiedenen Synapsen gleichzeitig verarbeitet. Dies basiert auf dem Prinzip der Konvergenz:
Vocabulary: Konvergenz bezeichnet den Prozess, bei dem ein Neuron Informationen von vielen anderen Neuronen über Synapsen erhält und diese durch Summation verrechnet.
Wenn die Summe der eingehenden Signale am Axonhügel einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Aktionspotenzial generiert.
Zeitliche Summation:
Definition: Die zeitliche Summation bezieht sich auf die Verrechnung mehrerer, zeitlich aufeinanderfolgender synaptischer EPSPs am selben Ort in der postsynaptischen Zelle.
Bei der zeitlichen Summation können auch unterschwellige EPSPs, die kurz nacheinander eintreffen, zu einem überschwelligen Signal addiert werden und ein Aktionspotenzial auslösen.
Example: Wenn zwei unterschwellige EPSPs zeitlich kurz hintereinander am Axonhügel eintreffen, können sie sich zu einem überschwelligen EPSP addieren und die Bildung eines Aktionspotenzials auslösen.
Erregende und hemmende Synapsen:
Die Wirkung einer Synapse hängt davon ab, ob sie erregend oder hemmend ist:
Highlight: Das Zusammenspiel von erregenden und hemmenden Synapsen sowie die räumliche und zeitliche Summation ihrer Signale ermöglichen eine präzise und flexible Informationsverarbeitung im Nervensystem.
Die Kombination aus räumlicher und zeitlicher Summation sowie das Zusammenwirken erregender und hemmender Synapsen bilden die Grundlage für die komplexe Informationsverarbeitung im Nervensystem. Diese Mechanismen ermöglichen es Neuronen, eine Vielzahl von Eingangssignalen zu integrieren und darauf basierend präzise Ausgangssignale zu generieren.

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Grundlegende Konzepte der synaptischen Verrechnung
Die Verrechnung an Synapsen ist ein fundamentaler Prozess in der Funktionsweise des Nervensystems. Dieser Vorgang basiert auf verschiedenen Mechanismen, die es Neuronen ermöglichen, Informationen zu verarbeiten und weiterzuleiten.
Definition: Eine Synapse ist die Verbindungsstelle zwischen zwei Nervenzellen, an der Informationen übertragen werden.
Ein zentrales Konzept in diesem Zusammenhang ist das postsynaptische Potenzial (PSP).
Vocabulary: Das postsynaptische Potenzial (PSP) bezeichnet die Veränderung der elektrischen Ladung in der empfangenden Nervenzelle, nachdem Neurotransmitter an der Synapse ausgeschüttet wurden.
Es gibt zwei Arten von PSPs:
EPSP (Exzitatorisches postsynaptisches Potenzial):
Definition: Ein EPSP ist eine positive Spannungsänderung in der Nervenzelle, die zu einer Erregung führt und die Signalweiterleitung fördert.
IPSP (Inhibitorisches postsynaptisches Potenzial):
Definition: Ein IPSP entsteht an einer hemmenden Synapse und führt zu einer Spannungsabsenkung in der postsynaptischen Nervenzelle.
Die Verrechnung dieser Potenziale erfolgt am sogenannten Generator, oft dem Axonhügel der Nervenzelle. Hier werden EPSPs und IPSPs summiert, und bei Überschreiten eines Schwellenwerts werden Aktionspotenziale ausgelöst.
Highlight: Die Summation von EPSPs und IPSPs am Generator ist entscheidend für die Entstehung von Aktionspotenzialen und damit für die Informationsweiterleitung im Nervensystem.
Die Codierung der Signalstärke erfolgt auf zwei Arten:
Diese Grundlagen bilden die Basis für komplexere Verarbeitungsmechanismen wie räumliche und zeitliche Summation.
Bei einem EPSP (exzitatorisches postsynaptisches Potential) kommt es zur Depolarisation der Zellmembran, wodurch die Nervenzelle erregt und die Signalweiterleitung gefördert wird. Ein IPSP (inhibitorisches postsynaptisches Potential) hingegen entsteht an einer hemmenden Synapse und führt zur Hyperpolarisation der Membran, wobei die Spannung in der postsynaptischen Nervenzelle sinkt. Die neuronale Verschaltung und Verrechnung dieser gegensätzlichen Potentiale am Axonhügel bestimmt, ob ein Aktionspotential ausgelöst wird.
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Neurowissenschaften: Grundlagen und Anwendungen von Doris Bischofberger, Cornelsen Verlag 2020, Lehrbuch, Umfassende Darstellung der Synapsenfunktion mit Kapiteln zu räumlicher und zeitlicher Summation - Link
Biologie Oberstufe: Neurobiologie und Verhalten von Paul Müller und Thomas Weber, Klett Verlag 2019, Schulbuch, Enthält Arbeitsblätter und Aufgaben zur Verrechnung an Synapsen und EPSPs/IPSPs - Link
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Entdecken Sie die komplexe Struktur und Funktion des menschlichen Auges, einschließlich der Netzhaut, Photorezeptoren und der Anpassung an Lichtverhältnisse. Diese Zusammenfassung behandelt die neuronale Informationsverarbeitung und die Rolle des sekundären Messenger-Systems in der visuellen Wahrnehmung. Ideal für Bio-Abiturienten in NRW 2023.
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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.
Stefan S
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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.
Samantha Klich
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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.
Anna
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Jana V
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Lena M
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Timo S
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Sudenaz Ocak
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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.
Greenlight Bonnie
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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼
Julia S
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Marcus B
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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben
Sarah L
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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.
Hans T
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