geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

Für Webcams und Livecams
deStefan
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geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#1

Beitrag von deStefan »

Hallo allerseits,

eigentlich hatte ich vor, in Sachen Wetterstation nach der Montage und Einbindung der neuen Sensoren, sowie Anpassung der Diagramme, wieder Ruhe einkehren zu lassen. Aber irgendwie hab ich nun das nächste Projekt bereits am laufen.

Meine Webcam besteht bisher aus einem Pi2 mit PiCam-Modul der ersten Generation, welche noch den OV5647-Bildsensor mit 5MP nutzt. Ich habe damals zwar schon ein Weitwinkelobjektiv verwendet, um möglichst viel Himmel auf das Bild zu bekommen, aber man sieht eben doch immer nur eine von 4 Himmelsrichtungen. Der Pi2 samt Kameramodul befinden sich auf dem Dach, am Antennemast. Eine genaue Beschreibung, habe ich auf meiner Homepage.

Nun habe ich vor, das ganze umzubauen. Der Pi2 soll weichen und einem Pi4/2GB RAM Platz machen. Dieser wird zukünftig ein Pi-Kameramodul der zweiten Generation, bestückt mit einem IMX219 Bildsensor und 8MP, ansteuern. Das HQ-Modul mit C-Mount Anschluss hatte ich auch in Betracht gezogen. Da aber derzeit offensichtlich Weitwinkelobjektive mit mehr als 190° Blickwinkel kaum erhältlich sind und alleine das Kameramodul um 80€ kostet, habe ich beim Vorgängermodell zugegriffen. Zudem emfinde ich schon das IMX219 Modul für die geplante Aufgabe als ausreichend. Dieses ist bei Amazon erhältlich. Zudem habe ich ein 185° Weitwinkelobjektiv mit M12 Gewinde bestellt. womit ich den gesamten Himmel aufs Bild bekommen sollte. Geplant ist, dieses mal eine AllSky Kamera (Beispielbild) zu realisieren. Dieser Kameratyp bildet dank eines extrem Weitwinkligen Objektiv den gesamten Himmel ab. Die Kamera schaut hierbei senkrecht in den Himmel. Bei diesem Kameratyp habe ich dann auch keine Sorgen mehr mit umliegende Gebäude und Grundstücke und das sich jemand beobachtet fühlt. Das neue Kameramodul kann wohl bis 10 Sekunden langzeitbelichten (bisher max. 6 Sekunden) und soll angeblich auch lichtempfindlicher sein.

Der Pi4 kommt in das Alu-Gehäuse der jetzigen Webcam. Mit einziehen wird eine 500GB Sata-Festplatte, sowie ein SDR-Stick für den Satellitenempfang und natürlich eben das Kameramodul. Da der Pi4 sehr leistungsstark ist, wird er entsprechend auch viele Aufgaben bekommen. Satellitenempfang, Webcambildaufnahme, generieren von Zeitrafferaufnahmen und die 500GB Sata wird als Netzwerkspeicher dienen. Der Pi4 wird ohne SD-Karte direkt von der Festplatte booten (Funktioniert bestens. Einfach Image per Win32DiskImager direkt auf die Festplatte aufspielen. Keine weitere Modifikation des Pi4 notwendig). Und das alles außerhalb des Hauses auf dem Dach. Da das Antennenkabel entsprechend sehr kurz wird (vielleicht 2m - 2,5m), sollte der Satellitenempfang noch einmal signifikant besser werden, da das deutlich kürzere Kabel auch eine deutlich geringere Signaldämpfung bewirkt. Es werden lediglich 2 Kabel über den Antennenmast ins Haus gehen: 1x Stromversorgung + 1x Netzwerkkabel. Als Stromversorgung soll ein 5V/3A USB-C Netzteil dienen, welches in der Wohnung in der Steckdose steckt und dessen Strom per Kabel aufs Dach geführt wird. Somit habe ich keine 230V auf dem Dach.

Von der AllSky-Version erhoffe ich mir, auch gelegentlich schicke astronomische Ereignisse wie Mondfinsternisse und Meteore einzufangen. Und natürlich beschränkt sich der Blick aufs aktuelle Wetter dann nicht mehr auf Westen, sondern deckt dann alle Himmelsrichtungen ab.

Den Bau der Cam werde ich hier ausgiebig dokumentieren.
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LE-Wetter
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Re: geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#2

Beitrag von LE-Wetter »

Sehr beeindruckend, was du da bisher angestellt hast und noch vorhast.
Binnen kurzer Zeit hast du ja alles "auf den Kopf gestellt" :thumbup: :thumbup:

Irgendwer im Forum hatte hier mal seine Webcam-Bilder - ich glaube jeden Tag ein Bild zur gleichen Stunde für ein Jahr zum Kurzfilm zusammengebaut - da war gut Vegetation, Strauch und Baum zusehen. Und wenn man das dann über Jahre macht kommt schon ein tolles Filmchen mit erstaunlichen Einblicken in die Phänologie zusammen. Denkbar auch, wenn man die Bilder des gleichen Tages über mehrere Jahre nacheinander auflegt - also der Spielerei sind da keine Grenzen gesetzt...
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deStefan
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Re: geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#3

Beitrag von deStefan »

Ja, irgendwie bin ich derzeit im "Stations-Umbau-Wahn". Alles was umgebaut werden kann, wird auch umgebaut. Meine Bestellungen habe ich auch storniert und dafür neue ausgelöst. Als Kamera kommt nun doch die neue Raspicam mit 12MP zum Einsatz. Ist zwar gut teuer, liefert aber weit bessere Ergebnisse, als die Vorgängerversion. Schon allein der Bildsensor ist doppelt so groß, wie der 8MP Sensor der Picam V2 und damit deutlich lichtempfindlicher. Größere Pixel-Elemente können mehr Licht sammeln.

Richtig kompliziert war das Finden eines geeigneten Objektivs. In C-Mount-Version gibt es derzeit kaum Objektive mit Blickwinkel 170/180° oder mehr. Da fiel mir wieder ein, dass ein Daniel Nimmervoll auf Youtube ein Video über den Bau einer AllSky Kamera mit der neuen PiCam gemacht hat. In der Videobeschreibung hat er die verwendeten Artikel verlinkt. Als Objektiv hat er das 2,1mm Objektiv mit C-Mount der ASI 120 Astrokamera bei Teleskop-Express verlinkt. Auf die Idee wäre ich nie gekommen, im Teleskopgeschäft nach einem Objektiv für eine Webcam zu suchen. Teleskop-Express hat diese Objektive allerdings nicht mehr auf Lager und wartet auf Lieferung. Da fiel mir noch Teleskop Service Austria ein. Und die haben tatsächlich das gesuchte Objektiv noch vorrätig. Also sofort bestellt und per Sofortüberweisung bezahlt. Ein wenig verwirrt hat es, dass das 2,1mm Objektiv mit 150° beworben wird und das 2,5mm mit 170°. So viel ich gelernt habe, gilt: Je geringer die Brennweite, desto größer der Blickwinkel. Folglich hat das 2,1mm 170° Blickwinkel und das 2,5mm lediglich 150°. Mal schauen wie lange die Lieferung aus Östereich dauert. Laut Bestellbestätigung, geht das Objektiv wohl Anfang kommender Woche erst raus.

Was Du schreibst mit dem täglichen Bild, das hatte ich so auch mal umgesetzt und programmiert. Glaub der Programmcode läuft gar heute noch, so dass meine Webcam jeden Tag um 12 Uhr ein Webcambild gesondert weg speichert. Leider wird das Bild nicht mit Jahresangabe im Namen gespeichert. Somit wird es im Folgejahr am gleichen Datum überschrieben. Ein Zeitraffer daraus zu machen, wäre allerdings in der Tat eine Überlegung wert.
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LE-Wetter
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Re: geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#4

Beitrag von LE-Wetter »

Na dann mach mal :lol:
Wie gesagt, noch interessanter finde ich ja ein Bild zum gleichen Tag des Vorjahres vielleicht die Jahreszeiten Fühling-/Sommer-/Herbst-/Winteranfang

Übrigens (etwas offtopic) der Daniel Nimmervoll, war im alten Forum auch zu Gange - der hatte auch eine Wetterstation (ob immer noch keine Ahnung) seine High-Speed Fotos und Kurzfilm-Sequenzen waren/sind einfach nur spektakulär

Edit: Wetterstation hat er noch - eine Vantage, die ist auch Online
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Re: geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#5

Beitrag von deStefan »

Ich habe das Jahresvideo mal generieren lassen Link. Wobei ich sagen muss, dass ist alles andere als flüssig. Sehr abrupter Wechsel von Tag zu Tag. Wenn ich jetzt die Technik wechsle, wäre es überlegenswert im Stunden oder gar 30 Minutentakt ein Bild wegspeichern zu lassen. dann ist ein Tag 1-2 Sekunden lang und das Jahresvideo käme auf 365 bzw. 730 Sekunden. Da wäre dann immerhin ein flüssiger Übergang von einem Tag zum nächsten drin.

Da auf der AllSky-Kamera allerdings zu wenig von der Umgebung zu sehen wäre, würde eine zweite Kamera zur Debatte stehen. Durch meine aktuellen Fehlkäufe, habe ich derzeit auch die PiCam V2 hier. Die wäre mit einem Weitwinkelobjektiv in Richtung West dafür ideal. Da wäre ein einfacher Kamerawechsel der bestehenden Webcam ideal. Müsste aufs Dach nur ein mit 5V gespeister LAN-Switch um beide Kameras ans bestehende Netzwerkkabel auf dem Dach anzubinden. Glaub so einen habe ich gar da. Und eine 4-adrige Leitung habe ich zu liegen, so das ich 2 getrennte Netzteile nach oben führen kann. Eines für die alte Cam + LAN-Switch und ein leistungstarkes (15-20W) für den Pi4. Und wenn ich das mache, könnte ich auch ein Wochen- und ein Monatszeitraffer generieren lassen. Würde sicher auch viele Besucher auf meine Seite locken (ich geb zu, bissl Besuchergeil bin ich. Wenn der Besucherzähler klingelt, freut sich der Stefan. :D ). Aber die Idee gefällt mir gerade sehr. Ich glaub so mache ich es. 2 Webcams. Eine nach West und eine AllSky Himmelskamera, die Tag und Nacht den kompletten Himmel auf nimmt.

Edit:
Eben geschaut, ein passender LAN-Switch ist vorhanden. Ein TP-Link TL-SF1005D, 5-Port 10/100 Mbps LAN-Switch mit 5V/0,6A Netzteil. Den kann ich auf dem Dach in einer großen Abzweigdose installieren. Mit in die Dose kommt eine kleine 5V-Verteilung. 2x 5V ankommend, werden auf 2 Pis und den Swich verteilt.

Gruß Stefan.
deStefan
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Re: geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#6

Beitrag von deStefan »

Guten Abend,

das Projekt ist derzeit irgendwie voll am wachsen. Wollte ich ursprünglich nur eine neue Webcam aufs Dach setzen, ist daraus jetzt unversehens ein großes Netzwerk- und Internetupdate geworden. Betroffen sind die vorhandenen Switche (teils nur 100mBit/s in Verwendung), als auch die Fitzbox und natürlich die Verkabelung. Auslöser war die alte Webcam. Dort ist/war ein alter Pi2 in Verwendung. Hier dachte ich, einfach Kameramodul tauschen und frisches Image mit aktuellem Raspbian aufgespielt und fertig. Nee, den Netzwerkanschluss muss es auch erwischt haben. Eine Zeit lang lief die Cam. Aber nach ner Weile war der Kontakt weg.

Nun habe ich einen Anbieter gefunden, wo ich 2 Pi4 (1x mit 1GB RAM und 1x mit 2GB RAM) für runde 90€ bekommen habe. Die beiden kommen aufs Dach und werden die Webcams betreiben. Meine ursprüngliche Idee den 2GB-Pi4 mit externer Sataplatte zu betreiben, habe ich verworfen. Dafür wird der vorhandene 100Mbit/s 8-Port Switch gegen einen 2GBit/s 8-Port-Switch getauscht und aufs Dach kommt ein 2Gbit/s 5-Port Switch. Innen wird es einen 2GB-Pi4 geben, der dann wirklich mit Sata-Platte läuft. Durch die schnelle Netzwerkverbindung können die Pis auf dem Dach ihre Daten auf der Dateifreigabe des Pi4 innen ablegen und von dort abholen. Somit laufen die beiden Pis auf dem Dach allein mit SD-Karte und sparen Strom. Da sich die Netzwerkleitung vom Dach als Fehleranfällig erwiesen hat, wird diese getauscht. Versorgt werden die beiden Pi4 auf dem Dach durch ein 3-Port USB-Netzteil. Zwei von dessen Ports geben jeweils 5V/2,4A von sich, was für die beiden Pis mit ausreichend Strom versorgen sollte. Der Switch auf dem Dach, zweigt sich seinen Strom aus der Pi-Leitung ab. Der Pi für die AllSky-Kamera macht auch den Satellitenempfang mit. Die Kameras werden durch Acrylglas-Domekuppeln vor Wind und Wetter geschützt. Diese Kuppeln sind UV-beständig, so das sich keine UV-bedingte Trübung einstellen dürfte.

Gegenwärtig fehlen noch die beiden neuen Pis sowie Kabelverschraubungen für die Abzweigkästen. Wenn alles angekommen ist, kann es nächstes Wochenende weiter gehen, sofern es das Wetter zu lässt. Bis dahin gilt:
Bild
Dieses Bild ist eines der wenigen, welches der alte Pi2 vor Defekt des Netzwerkanschlusses mit dem neuen PiCam V2-Kameramodul abgeliefert hat. Es dient nun als vorrübergehendes Webcambild. Die angegebenen Wetterdaten sind korrekt und werden im 5-Minutentakt von WeeWx ausgelesen und ins Webcambild geschrieben.
deStefan
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Re: geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#7

Beitrag von deStefan »

Hallo allerseits,

das Projekt zieht sich mehr, als ich es mir vorstellen konnte. Erst war es das Wetter, das ewig nicht gepasst hat. Ständig Regen und Wind. Dann hatte ich Probleme mit dem Netzwerkkabel. Cat7 Kabel lässt sich durch die Schirmung der 4 Aderpaare schon nicht mehr so einfach crimpen. Zumal die weißen Adern (rot-weiss, grün-weiss, ...) nur noch weiß sind. Bei den anderen Kabeln haben die weissen Adern ein dünnen Strich in der zugehörigen Farbe, was das Sortieren erheblich erleichtert. Dann hatte ich mir ein Set aus 20x RJ45 Stecker + Knichschutz + Einfädelhilfe bestellt. Die dicken Adern des Cat7 Kabel ließen sich nur mit viel Kraft und meist daraus resultierendem Knicken, in die Einfädelhilfe einführen. Immerhin, das dicke Cat7 Kabel bis raus aufs Dach hat auf Anhieb funktioniert. Der in einer Aufputz-Abzweigdose installierte 5-Port-Switch, hat auf Anhieb eine Gigabit-Verbindung angezeigt. Aber von dort aus kam ich mit dem Cat7 Kabel nicht weiter. Erst als mir ein ungeschirmtes Cat5e Kabel in die Hand fiel, gestaltete sich die Sache deutlich einfacher. Hier waren die Adern deutlich dünner und auch waren die weissen Adern mit einer dünnen, farbigen Linie versehen. Zudem sind sie sehr viel flexibler und nicht so steif und starr wie das Cat7 Kabel. Damit klappte das Crimpen und der erste Raspberry war gestern Nachmittag kurz online. Kurz deswegen, weil der Pi4 so seine Extrawünsche in Sachen Strom und Spannung hat. Trotz 5V/3A Netzteil stoppte der Pi das Booten wegen Unterspannung. Meine Fritzbox hatte ihn als neues Gerät im Netzwerk erkannt, aber SSH Zugriff war, obwohl erlaubt, nicht möglich. Selbst ohne die ca. 8m Kabel zwischen Pi und Netzteil, hatte ich bei der Einrichtung mit angeschlossenem CSI-Kameramodul immer wieder einen gelben Blitz im Bild, womit der Pi Unterspannung signalisiert. Daher habe ich mir nun 2 "Original Raspberry Pi Netzteile" für den Pi 4 mit 5,1V und 3,5A bestellt, in der Hoffnung, dass damit dann endlich alles läuft. Gleich 2 Netzteile, weil beide Cams ihr eigenes Netzteil bekommen. An dem Netzteil der alten Webcam hängt zudem der 5-Port-Switch. Damit ist das Netzteil gut ausgelastet. Das zweite Netzteil wird die AllSky-Webcam bedienen, sowie den LNA4ALL-Verstärker in der Antennenleitung. Auch wird an dem AllSky-Pi der DVB-T Stick zum Satellitenempfang zum Einsatz kommen, der auch gut Strom zieht. Der Strom geht über ein 4-adriges Kabel (2-Adern je Netzteil/Raspberry) vom Netzteil, rauf aufs Dach.

Die Bilder zeigen noch das dicke Cat7 Netzwerkkabel am Pi 4. Dieses wurden inzwischen gegen das deutlich schlankere und felxiblere Cat5e Kabel ausgetauscht. Der Netzwerkstecker wurde gekürzt, so dass er nicht zu weit aus der Netzwerkbuchse raus steht und der Pi 4 noch in das Aufputz-Gehäuse passt. Die im Bild 2 zu sehende Kamera ist die kleine Picam V2 mit 8Mp, welche wieder als "normale Webcam" zum Einsatz kommen wird. Die Kragen der Domkuppel wurden mit Alu-Klebeband überklebt, so dass nirgends Feuchtigkeit eindringen kann. Aufgeklebt wurde die Domkuppel mit Silikon.

Eigentlich sollte inzwischen alles laufen. Aber irgendwie kommt immer wieder etwas Neues dazwischen. Ich hoffe, dass ich bis Wochenende endlich alles am Laufen habe. Dann werde ich hier auch reichlich Bilder vom Projekt einstellen.
Dateianhänge
Picam.jpg
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Domkuppel.jpg
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deStefan
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Re: geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#8

Beitrag von deStefan »

Hallo allerseits,

es ist geschafft. Die erste Cam läuft. Was so ein Netzteil alles aus macht. Ein wenig mehr Spannung und schon läuft alles. Die Software wurde an die neuen Pfade angepasst und läuft nun ebenfalls problemlos. Was etwas kompliziert war, das automatische Mounten der Dateifreigabe vom Pi in der Wohnung. Letztlich habe ich es über /etc/fstab hinbekommen. War aber sehr lange probieren angesagt, bis das mounten beim Start des Picam-Raspberrys automatisch klappte.

Auch habe ich gestern ausgiebig Fotos gemacht. Ich fange mal bei der Stromversorgung an:
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Unter dem Computertisch kommt die 4-adrige Leitung vom Dach an und teilt sich in 2x 2 Adern, welche jeweils einen USB-A Stecker aufgelötet bekommen haben. Die "Original Raspberry Pi 4" -Netzteile habe ich auch gleich modifiziert. Das Kabel wurde weit vor dem Leitungsschalter gekappt, abisoliert und eine USB-A Kupplung aufgelötet. Auf dem Bild fehlt noch das schicke, schwarze Gehäuse der Kupplung, was aber noch montiert wird. Über diese Leitung wird der Pi 4 mit der 8MP Webcam und der Switch versorgt. Die andere Leitung ist vorgesehen für den Pi 4 mit der AllSky-Kamera und dem SDR-Stick zum Satempfang, sowie für den LAN4ALL Antennenverstärker.


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Auf dem Dach befindet sich in einer Aufputzdose, der D-Link Gigabit Switch. Aus der Wohnung kommt ein Cat7 Kabel und geht in den Switch. Vom Switch gehen Cat5e Leitungen zu den beiden Pis. Zudem kommt hier auch die 2x 5V STromversorgung an und wird per Lüsterklemme verteilt. Wie das untere Bild zeigt, steht für den Webcam-Pi eine Gigabit-Verbindung zur Verfügung. Auch hier kommen gekürzte RJ45-Stecker zur Verwendung, da sonst kein Platz ist, um diese in den Switch zu stecken.

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Die Webcam schaut inzwischen wieder gen Westen und stellt ihre Bilder auf der Homepage zur Verfügung. Auch die stündlichen und täglichen Zeitrafferanimationen werden wieder erstellt. Gerade Nachts machen sich die 4 Sekunden mehr an Belichtungszeit (alt bis 6 Sekunden, neu bis 10 Sekunden) deutlich bemerkbar. So viele Sterne wie letzte Nacht, hatte ich zuvor noch nie auf meinem Webcambild.
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webcam3177.jpg (150.97 KiB) 1529 mal betrachtet
Nachdem ich diese Bilder gesehen hatte, drehte ich die Webcam noch etwas nach links, um den störenden Lichtreflektionen der Straßenbeleuchtung aus dem Weg zu gehen.

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Die Allsky-Webcam mit Satellitenempfänger ist gestern Abend auch montagefertig vorbereitet worden. Sie muss nur noch auf dem Dach installiert und die Kabel in der Anschlussdose/am Switch angeschlossen werden. Hier bin ich sehr gespannt auf die 180° Aufnahmen vom Himmel und den Satellitenempfang. Da das Antennenkabel sehr kurz wird, sollte der Satempfang sich deutlich verbessern, so dass die Satelliten nahezu komplett störungsfrei von Aufgang bis Untergang aufgezeichnet werden können.
Peter
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Re: geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#9

Beitrag von Peter »

Die Nachtaufnahme mit dem Orion und den Plejaden sieht schon recht gut aus. Würde mich bei Gelegenheit über weitere Bilder freuen.

Grüße Peter.
deStefan
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Re: geplant: Webcamumrüstung auf Pi4 mit PiCam V2 in AllSky-Variante

#10

Beitrag von deStefan »

Moin,

die AllKsy-Kamera läuft nun auch: Link zur Webcam-Seite Nur habe ich derzeit erhebliche Probleme, die Himmelsrichtungen im Bild festzulegen. Da Bild scheint irgendwie gespiegelt zu sein. Der Windsensor schaut nach Süden, die Webcam (der graue Kasten am Mast) schaut nach Westen. Passt aber nicht so recht. Auf der normalen WIndrose ist Westen nicht recht, sondern links.
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